Soggetti:
- Rapporto di compressione
- Calcolare il rapporto di compressione
- Limitazioni
Rapporto di compressione:
Il rapporto di compressione ha una grande influenza sulle prestazioni del motore. Più è alto, più è alto pressione finale di compressione sarà, quindi maggiore sarà l'energia che il motore potrà estrarre dal carburante, producendo così più potenza. Tuttavia, ci sono delle limitazioni a questo. Ne parleremo più avanti.
Il rapporto di compressione è un rapporto fisso tra il volume sopra il pistone in ODP e il volume sopra il pistone in TDC. Lo spazio di compressione è il volume dello spazio di combustione in cui l'aria viene compressa dal pistone. Lo spazio di compressione dipende anche dallo spessore della guarnizione della testata, dall'angolo con cui sono montate le valvole nella testata e dallo spazio occupato dalla candela e dall'iniettore. Ciò rende difficile il calcolo. Pertanto, lo spazio di compressione viene misurato versando una certa quantità di liquido nella testa con le valvole chiuse e misurando tale quantità.
Calcolo del rapporto di compressione:
Il volume sistolico è indicato con Vs e il volume di compressione con Vc. Entrambi sono in centimetri cubi (cm³). Con questi due dati si può calcolare il rapporto di compressione. Il rapporto di compressione è indicato con la lettera greca ε (Epsilon).
I dati del motore sono i seguenti:
Vs = 460 cm³
Vc = 50 cm³
Completato questo dà:
Calcolando questa formula si ottiene la risposta 10. Ciò significa che questo motore ha un rapporto di compressione di 10:1. L'immagine seguente mostra chiaramente la relazione tra il volume sopra il pistone all'ODP (10) e il volume sopra il pistone al PMS (1). Il volume sistolico + lo spazio di compressione sono 10 volte più grandi dello spazio di compressione.
Un motore a benzina a iniezione indiretta ha spesso un rapporto di compressione compreso tra 7:1 e 11:1. Un motore a benzina a iniezione diretta tra 14:1 e 20:1.
Il rapporto di compressione di un motore diesel è spesso compreso tra 18:1 e 24:1.
Come spiegato in precedenza, il volume di compressione (Vc) viene misurato perché è molto difficile da calcolare. È possibile calcolare il volume della corsa. La formula è mostrata a destra.
π (pi greco) = arrotondato 3,14
d² = diametro del cilindro quadrato
s = la corsa in millimetri
Nella formula del rapporto di compressione standard, Vs è sostituito dalla formula utilizzata per calcolare Vs. Le parentesi a sinistra e a destra della formula Vs indicano che questo calcolo deve essere eseguito per primo. Il risultato di questo deve essere sommato a Vc e poi diviso per Vc.
Ad esempio, prendiamo un motore con alesaggio x corsa di 81,0 x 86,4 mm. L'alesaggio è il diametro del cilindro da squadrare e la corsa è la distanza percorsa dal pistone dall'ODP al PMS. Il volume di compressione di questo motore è dato: 45 cm³.
Naturalmente la formula può essere eseguita anche per fasi. Inserendo queste informazioni nella formula si ottiene:
La cilindrata di questo motore può ora essere inserita nella formula del rapporto di compressione:
Limiti:
Con un rapporto di compressione più elevato è possibile ottenere una maggiore potenza. Dal combustibile è possibile estrarre più energia (maggiore efficienza). Il rapporto di compressione non può essere semplicemente aumentato; Pericolo di colpi a causa della maggiore pressione finale di compressione. Il carburante si accende prima del previsto a causa della pressione e della temperatura più elevate. Un motore dotato di turbo ha una pressione finale di compressione più elevata a causa della sovralimentazione. A parità di rapporto di compressione ciò significherebbe il rischio di colpi. Pertanto, il rapporto di compressione nei motori turbo è inferiore rispetto ai motori aspirati.
Anche le case automobilistiche utilizzano tecniche per aumentare il rapporto di compressione senza creare il rischio di colpi. Consideriamo un sensore di detonazione per anticipare l'accensione (che è presente su ogni motore oggigiorno), l'iniezione di acqua per raffreddare la camera di combustione, altri carburanti come metanolo ed etanolo (questo viene utilizzato nelle corse).
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