Предметы:
- Степень сжатия
- Рассчитать степень сжатия
- Ограничения
Коэффициент сжатия:
Степень сжатия оказывает большое влияние на работу двигателя. Чем оно выше, тем выше конечное давление сжатия будет, тем больше энергии двигатель сможет извлечь из топлива, производя тем самым больше мощности. Однако здесь есть ограничения. Подробнее об этом позже.
Степень сжатия представляет собой фиксированное соотношение между объемом над поршнем в ODP и объемом над поршнем в ВМТ. Пространство сжатия – это объем пространства сгорания, в котором воздух сжимается поршнем. Компрессионное пространство также зависит от толщины прокладки головки блока цилиндров, угла установки клапанов в головке блока цилиндров и пространства, занимаемого свечой зажигания и форсункой. Это затрудняет расчет. Поэтому пространство сжатия измеряется путем заливки определенного количества жидкости в головку при закрытых клапанах и измерения этого количества.
Расчет степени сжатия:
Ударный объем обозначается Vs, а объем сжатия — Vc. Оба значения указаны в кубических сантиметрах (см³). С помощью этих двух данных можно рассчитать степень сжатия. Степень сжатия обозначается греческой буквой ε (Эпсилон).
Данные двигателя следующие:
Vs = 460 см³
Vc = 50 см³
Завершено это дает:
Вычисление по этой формуле дает ответ 10. Это означает, что данный двигатель имеет степень сжатия 10:1. На изображении ниже четко видна взаимосвязь между объемом над поршнем в ВМТ (10) и объемом над поршнем в ВМТ (1). Ударный объем + компрессионное пространство в 10 раз больше компрессионного пространства.
Бензиновый двигатель с непрямым впрыском топлива часто имеет степень сжатия от 7:1 до 11:1. Бензиновый двигатель с непосредственным впрыском от 14:1 до 20:1.
Степень сжатия дизельного двигателя часто находится в диапазоне от 18:1 до 24:1.
Как объяснялось ранее, объем сжатия (Vc) измеряется, поскольку его очень сложно рассчитать. Ударный объем можно рассчитать. Формула показана справа.
π (пи) = округленно 3,14
d² = диаметр цилиндра в квадрате
s = ход в миллиметрах
В стандартной формуле степени сжатия Vs заменяется формулой, используемой для расчета Vs. Скобки слева и справа от формулы Vs указывают на то, что этот расчет необходимо выполнить в первую очередь. Результат этого необходимо добавить к Vc, а затем разделить на Vc.
В качестве примера возьмем двигатель с диаметром цилиндра х ход поршня 81,0 х 86,4 мм. Диаметр цилиндра — это диаметр цилиндра, который нужно придать квадратную форму, а ход — это расстояние, которое поршень проходит от ВМТ до ВМТ. Приведен компрессионный объем этого двигателя: 45 см³.
Конечно, формулу можно выполнить и поэтапно. Ввод этой информации в формулу дает:
Рабочий объем этого двигателя теперь можно ввести в формулу степени сжатия:
Ограничения:
При более высокой степени сжатия можно достичь большей мощности. Из топлива можно извлечь больше энергии (более высокий КПД). Степень сжатия невозможно просто увеличить; Существует риск детонации из-за более высокого конечного давления сжатия. Топливо воспламеняется раньше, чем предполагалось, из-за более высокого давления и температуры. Двигатель, оснащенный турбонаддувом, имеет более высокое конечное давление сжатия из-за наддува. При одинаковой степени сжатия это означало бы, что существует риск детонации. Поэтому степень сжатия в двигателях с турбонаддувом ниже, чем в двигателях без наддува.
Производители автомобилей также используют методы увеличения степени сжатия без риска возникновения детонации. Рассмотрим датчик детонации для опережения зажигания (который в настоящее время присутствует на каждом двигателе), впрыск воды для охлаждения камеры сгорания, другие виды топлива, такие как метанол и этанол (это используется в гонках).
Связанная страница:
