Aiheet:
- Puristussuhde
- Laske puristussuhde
- Rajoitukset
Puristussuhde:
Puristussuhteella on suuri vaikutus moottorin suorituskykyyn. Mitä korkeampi se on, sitä korkeampi puristuksen lopullinen paine on, joten mitä enemmän energiaa moottori voi ottaa polttoaineesta ja tuottaa näin enemmän tehoa. Tässä on kuitenkin rajoituksia. Tästä lisää myöhemmin.
Puristussuhde on kiinteä suhde männän yläpuolella olevan tilavuuden välillä ODP:ssä ja männän yläpuolella olevan tilavuuden välillä TDC:ssä. Puristustila on palotilan tilavuus, jossa mäntä puristaa ilmaa. Puristustila riippuu myös kannen tiivisteen paksuudesta, kulmasta, jossa venttiilit on asennettu sylinterinkanteen, sekä sytytystulpan ja ruiskutussuuttimen viemästä tilasta. Tämä tekee laskemisesta vaikeaa. Siksi puristustilaa mitataan kaatamalla tietty määrä nestettä päähän venttiilien ollessa kiinni ja mittaamalla tämä määrä.
Puristussuhteen laskeminen:
Iskun tilavuus on merkitty Vs:llä ja puristustilavuus Vc:llä. Molemmat ovat kuutiosenttimetriä (cm³). Näillä kahdella tiedolla voidaan laskea puristussuhde. Puristussuhde ilmaistaan kreikkalaisella kirjaimella ε (Epsilon).
Moottorin tiedot ovat seuraavat:
Vs = 460 cm³
Vc = 50 cm³
Täytettynä tämä antaa:
Tämän kaavan laskeminen antaa vastauksen 10. Tämä tarkoittaa, että tämän moottorin puristussuhde on 10:1. Alla olevassa kuvassa näkyy selvästi ODP:n (10) männän yläpuolella olevan tilavuuden ja TDC:n (1) männän yläpuolella olevan tilavuuden välinen suhde. Iskun tilavuus + puristustila ovat 10 kertaa niin suuret kuin puristustila.
Epäsuorasti ruiskutetun bensiinimoottorin puristussuhde on usein 7:1 ja 11:1 välillä. Suoraruiskutus bensiinimoottori välillä 14:1-20:1.
Dieselmoottorin puristussuhde on usein 18:1 ja 24:1 välillä.
Kuten aiemmin selitettiin, puristustilavuus (Vc) mitataan, koska sen laskeminen on erittäin vaikeaa. Iskun tilavuus voidaan laskea. Kaava näkyy oikealla.
π (pi) = pyöristetty 3,14
d² = sylinterin halkaisija neliöitynä
s = isku millimetreinä
Vakiopuristussuhdekaavassa Vs korvataan kaavalla, jota käytetään laskettaessa Vs. Vs-kaavan vasemmalla ja oikealla puolella olevat sulut osoittavat, että tämä laskenta on suoritettava ensin. Tämän tulos on lisättävä Vc:hen ja jaettava sitten Vc:llä.
Esimerkkinä otamme moottorin, jonka reikä x isku on 81,0 x 86,4 mm. Poraus on neliötettävän sylinterin halkaisija ja isku on matka, jonka mäntä kulkee ODP:stä TDC:hen. Tämän moottorin puristustilavuus on annettu: 45 cm³.
Tietenkin kaava voidaan suorittaa myös vaiheittain. Näiden tietojen syöttäminen kaavaan antaa:
Tämän moottorin pyyhkäisytilavuus voidaan nyt syöttää puristussuhdekaavaan:
Rajoitukset:
Suuremmalla puristussuhteella voidaan saavuttaa enemmän tehoa. Polttoaineesta voidaan ottaa enemmän energiaa (parempi hyötysuhde). Puristussuhdetta ei voida yksinkertaisesti lisätä; Koputusvaara on olemassa korkeamman puristuspaineen vuoksi. Polttoaine syttyy aikaisemmin kuin on tarkoitettu korkeamman paineen ja lämpötilan vuoksi. Turbolla varustetussa moottorissa on korkeampi loppupaine ahtauksen vuoksi. Samalla puristussuhteella tämä tarkoittaisi koputusvaaran olemassaoloa. Siksi turbomoottoreiden puristussuhde on pienempi kuin vapaasti hengittävissä moottoreissa.
Autonvalmistajat käyttävät myös tekniikoita, jotka lisäävät puristussuhdetta aiheuttamatta kolhumisvaaraa. Harkitse nakutusanturia sytytyksen edistämiseksi (joka on nykyään kaikissa moottoreissa), vesiruiskutusta palotilan jäähdyttämiseksi, muita polttoaineita, kuten metanolia ja etanolia (tätä käytetään kilpa-ajoissa).
Aiheeseen liittyvä sivu:
