Степень сжатия двигателя
Одним из факторов, наиболее влияющих на работу двигателя, несомненно, является степень сжатия . Именно этот факт во многом определяет его теплотехнические характеристики. То есть способ, которым он использует энергию сгорания для преобразования ее в движение.
Грубо говоря, речь идет о соотношении существующем между объемом топливно-воздушной смеси при сжатии и его объем , как только он превысит , взорвется . Хотя, если быть точным, в дизелях сжимается только воздух, потому что потом впрыскивается дизель.
коэффициент сжатия , выраженный двумя числами , которые позволяют нам измерить пропорцию. Например: 10 к 1 , 11 к 1 , 12 к 1 , 14 к 1 сгорел. Чем больше разница между двумя сравниваемыми объемами, тем больше тепловая производительность у двигателя, потому что он будет использовать свое расширение для создания движения.
Table of Contents
- 1 High or low compression ratio
- 2 Compression ratio and octane
- 3 Compression ratio in diesel and gasoline engines
- 3.1 Cetane not octane
- 3.2 Minimum compression of a diesel engine
- 3.3 Исключение из нормы
- 4 Переменная степень сжатия
- 5 Степень сжатия Формула
Высокая или низкая степень сжатия
Когда это известно, самый естественный вопрос: почему не все двигатели имеют очень высокая степень сжатия? Почему многие соглашаются на низкое соотношение 10 к 1, поскольку они были бы намного эффективнее, если бы оно было выше?
Подпишитесь на наш Youtube канал
Чтобы понять это, вы должны знать два очень простых факта, но они решающие:
- самодетонация : Существует максимальное давление, которому может быть подвергнута топливовоздушная смесь без детонации самостоятельно.
Если этот предел превышен до того, как поршень достигнет верхней точки, произойдет преждевременный взрыв, и двигатель может быть серьезно поврежден. - давление сжатия : это давление, которого достигает смесь, когда поршень находится в самой высокой точке своего хода. Если закачать мало смеси в этом объеме, то давление будет низким, а если много закачать, то будет выше. Таким образом, вы поймете, что существует предел количества топлива, которое можно поместить в это пространство, не вызывая вышеупомянутого явления самодетонации.
Если этот предел превышен до того, как поршень достигнет верхней точки, произойдет преждевременный взрыв, и двигатель может быть серьезно поврежден. Если вы уже усвоили эти понятия, то поймете, что степень сжатия не может быть высокой ни на одной модели . Есть двигатели, которые способны вкладывать в свои камеры сгорания много топлива. В них все было бы хорошо, лишь бы педаль акселератора не нажималась слишком сильно, ведь смеси впрыскивалось бы мало. Проблема возникнет, когда вы сильнее нажмете на педаль акселератора, и в этот момент смеси будет слишком много, и она преждевременно взорвется из-за избыточного давления сжатия.
Разница между степенью сжатия и давлением сжатия
Эти два понятия можно спутать, но они относятся к совершенно разным вопросам. С одной стороны, степень сжатия это всего лишь одно сравнение объемов : когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ) и когда он в верхней мертвой точке (ВМТ). Именно поэтому он выражается в виде отношения «Х к 1». Так что нет смысла пытаться выразить степень сжатия в барах или любой другой мере давления, потому что она не измеряет величину.
С другой стороны, давление сжатия указывает давление , достигаемое смесью , когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ). В этом случае оно выражается значением, за которым следует единица измерения давления. Например: в барах или в кг/см2.
Решение этой проблемы четко видно в турбо двигателях , В намеренно занижена степень сжатия .
Поскольку они подают сжатый воздух в цилиндры, чтобы они могли сжигать больше топлива в этом пространстве, у них не может быть высокой степени сжатия, потому что это приведет к преждевременной самодетонации.
Мы можем посмотреть на степень сжатия некоторых моделей, чтобы увидеть, что во многом зависит от типа двигателя
- Seat León 2020 1.5 EcoTSI 150 л.с.: бензиновый двигатель с турбонаддувом и степень сжатия 10,5 к 1.
- Toyota GT 86 2016 года: имеет безнаддувный двигатель и степень сжатия 12,5:1.
- Mazda 3 Skyactiv-G 2.0 мощностью 122 л.с.: тоже без наддува, степень сжатия 13:1.
Степень сжатия и октановое число
Октановое число топлива также сильно влияет на степень сжатия, на которую можно установить двигатель . Это свойство относится к давлению, которое вы можете приложить к топливу, прежде чем оно самодетонирует. В бензине это цифры, которые вы видите на всех заправках: 95 или 98.
более старая это цифра, большее давление выдерживает неразорвавшееся топливо. Так что двигатели, использующие 98-й бензин, можно без проблем оптимизировать с более высокой степенью сжатия. Например, Honda Type R использует бензин 9.8 за характеристики его турбированного двигателя 2.0 мощностью 320 л.с.
Почему числа 95, 98 или даже 100?
В 30-е годы была создана таблица для классификации топлив по давлению, которое они удерживали перед детонацией. Для этого были выбраны два топлива с совершенно противоположными характеристиками. Н-гептан, который был известным веществом, выдерживавшим наименьшее давление, и изооктан, который, по данным того времени, был наиболее выдерживающим его.
Первому было присвоено значение 0, а второму 100 в качестве эталонных значений. Таким образом, номера других видов топлива были присвоены в зависимости от выдерживаемого ими давления.
Следовательно, нынешние бензины имеют номер 95 или 98, а не другие. Хотя бензины с октановым числом 97 и 100 уже начинают продаваться.
Степень сжатия в дизельных и бензиновых двигателях
Одна из причин, по которой дизельный двигатель более эффективен, чем бензиновый, заключается в том, что его степень сжатия выше . Нормально то, что у турбодизелей оно составляет от 15 к 1 до 17 к 1, хотя встречаются и двигатели до 24 к 1.
Это соотношение может быть достигнуто благодаря тому, что дизельные двигатели работают совершенно иначе, чем бензиновые . Они не воспламеняют топливно-воздушную смесь искрой от свечи зажигания, а вместо этого сжимают воздух, чтобы затем впрыскивать дизель , где он детонирует под давлением без какой-либо системы, которая его вызывает.
Логически, они откалиброваны для того, чтобы делать это в нужное время, то есть когда поршень находится полностью вверху и пришло время опуститься.
То есть, когда фаза сжатия закончилась и начинается фаза расширения в цикле четырехтактного двигателя. Не то что когда смесь преждевременно самодетонирует с последующим повреждением двигателя.
Цетановое не октановое число
В случае дизеля интересуют данные Это не октановое число, а цетановое число . Какое значение определяет время, необходимое для детонации топлива , так как оно находится под давлением. В случае дизельного двигателя это время, необходимое для детонации с момента впрыска в предварительно сжатый воздух.
Продаваемое сегодня дизельное топливо имеет цетановое число y Entre 51 55 . Чем выше это число, тем раньше произойдет детонация и тем меньше будет задержка в камере сгорания для получения энергии. Что-то, что некоторые нефтехимические компании используют в качестве коммерческого заявления, чтобы клиенты делали выбор в пользу их заправочных станций. 9. Если они не достигнут определенного уровня, они не смогут включить дизель и не будут работать.
Другими словами, если потеряется слишком много давления, например, из-за поршневых колец или клапанов, двигатель даже не запустится.
В бензиновом двигателе этого не происходит, потому что смесь воздуха и бензина воспламеняется от искры свечей. Это не означает, что он не потеряет давления в месте утечки после того, как произойдет детонация. Таким образом, он будет работать, но потеряет эффективность и производительность из-за невозможности эффективно использовать энергию.
Исключение из нормы
Существует одно исключение из этой разницы между бензиновым и дизельным двигателем, которое было разработано Mazda : Skyactiv-X 2.0 180 л.с. Этот бензиновый двигатель работает на полпути между дизельным и бензиновым двигателем. детонация топлива производится частично компрессией и свечами зажигания . Вот почему он имеет степень сжатия 16,3 до 1 , что сравнимо со многими дизелями.
Например: BMW 320 2019 г.d — 16,5 к 1, Audi A2020 40 TDI 4 — 15,5 к 1, а также 220 Mercedes C-Class 2018d.
Следовательно, марка заявляет о расходе, близком к расходу дизеля с аналогичным уровнем производительности (180 л.с.), хотя этот двигатель атмосферный бензиновый.
Переменная степень сжатия
Здесь мы приходим к решению, позволяющему изменять степень сжатия по мере необходимости . Емкость, позволяющая значительно повысить эффективность и производительность. Двигатель, оснащенный системой переменного сжатия, позволяет добиться идеального соотношения, независимо от того, впрыскивается ли в него большое количество смеси или мало.
Например, если вы перейдете к « газовому наконечнику » для поддержания скорости, количество смеси То, что входит в камеру сгорания, мало . момент в котором степень сжатия может быть Большинство без самодетонации.
Вместо этого, если мы попросим максимальное ускорение для того же двигателя, смесь будет намного обильнее и займет больше объема, поэтому степень сжатия адаптируется к меньше и, таким образом, предотвратить преждевременный взрыв.
На практике это заметно по тому, что двигатель с переменной степенью сжатия достигает большей эффективности , поскольку он регулирует степень сжатия до максимально возможной в каждом конкретном случае. В то же время, это также позволяет достичь очень высокой производительности , потому что вы можете установить его полностью, чтобы вы могли получить много смеси в камеру.
Un хорошим примером этого типа техники является двигатель Infiniti VC-T , люксовый суббренд Nissan. Работает благодаря тому, что добавляют экзоцентрический вал и промежуточные шатуны, которые соединяются с коленчатым валом.
Привод перемещает этот набор деталей, чтобы перемещать ход поршней вверх или вниз для изменения степени сжатия. В следующем видео вы можете увидеть, как он это делает:
Другой интересный пример это новый двигатель INNEngine который находится в стадии разработки. Для достижения аналогичного эффекта используется гораздо более простая система, поскольку вместо типичного коленчатого вала используется набор кулачковых или синусоидальных пластин.
Статья по теме:
МНН Двигатель: Что это такое? Как это работает? Преимущества, детали…
Формула степени сжатия
Значения, принимаемые во внимание для расчета степени сжатия (RC), это диаметр цилиндра (d), поршневая дорожка (s), то есть расстояние, которое она перемещается от PMS к PMI, а минимальный объем камеры сгорания (Vc).
Формула выглядит следующим образом:
Однако этот расчет степени сжатия не включает некоторые детали , которые следует добавить при необходимости. В зависимости от конфигурации двигателя могут быть определенные объемы, которые не входят в формулу:
- и головка поршня вогнутая , необходимо добавить объем этого отверстия , так как он ни прибавляется к поршню хода, при этом он не обязательно должен включаться в объем камеры сгорания. Если данные производителя недоступны, вы можете выбрать их непосредственное измерение. Хотя для этого необходимо иметь компонент под рукой. Речь идет о заполнении его жидкостью, чтобы увидеть, какой объем он имеет на самом деле. На минуте 4.10 этого видео вы можете увидеть, как это делается. Работа в мастерской, требующая определенного оборудования.
- La прокладка головки также стоит добавить к минимальному объему камеры сгорания, если она еще не включена в нее. В этом случае его очень легко получить, потому что измерьте свой рост и снова используйте формулу для объема цилиндра .
Изображение заправочной станции – Микель Ортега
Оптимальная степень сжатия для высокоскоростного дизельного двигателя | J. Fluids Eng.
Пропустить пункт назначения навигации
Научно-исследовательские работы
W. P. Зеленый
Информация об авторе и статье
Пер. АСМЭ . Aug 1945, 67(6): 471-474 (4 страницы)
https://doi.org/10.1115/1.4018299
Опубликовано в Интернете: 14 декабря 2022 г.
История статьи
Опубликовано:
1 августа 1945 г.
Онлайн:
14 декабря 2022 г.
Обсуждения
Обсуждение этой статьи| Посмотреть обсуждение
Обсуждение этой статьи| Посмотреть обсуждение
Обсуждение этой статьи| Посмотреть обсуждение
Обсуждение этой статьи| Посмотреть обсуждение
Затворы
Закрытие этой статьи| Посмотреть закрытие
Подключенный контент
Был опубликован комментарий:
Обсуждение: «Оптимальные степени сжатия для высокоскоростного дизельного двигателя» (Green, W.
P., 19).45, пер. ASME, 67, стр. 471–474)
Был опубликован комментарий: Обсуждение: «Оптимальные степени сжатия для высокоскоростного дизельного двигателя» (Green, WP, 1945, Trans. ASME, 67, стр. 471–474)
Был опубликован комментарий: Обсуждение: «Оптимальные степени сжатия для высокоскоростного дизельного двигателя» (Green, W.P., 19).45, пер. ASME, 67, стр. 471–474)
Был опубликован комментарий: Закрытие к «Обсуждениям« Оптимальной степени сжатия для высокоскоростного дизельного двигателя »» (1945, Trans. ASME, 67, стр. 474–475)
Был опубликован комментарий:
Обсуждение: «Оптимальные степени сжатия для высокоскоростного дизельного двигателя» (Green, W.
- Просмотры
- Содержание артикула
- Рисунки и таблицы
- Видео
- Аудио
- Дополнительные данные
- Экспертная оценка
- Делиться
- Твиттер
- MailTo
Иконка Цитировать Цитировать
Разрешения
- Поиск по сайту
Ссылка
Green, WP (14 декабря 2022 г.
). «Оптимальные степени сжатия для высокоскоростного дизельного двигателя». КАК Я. Пер. АСМЭ . август 1945 г.; 67(6): 471–474. https://doi.org/10.1115/1.4018299
Скачать файл цитаты:
- Рис (Зотеро)
- Менеджер ссылок
- EasyBib
- Подставки для книг
- Менделей
- Бумаги
- КонецПримечание
- РефВоркс
- Бибтекс
- Процит
- Медларс
Расширенный поиск
Оптимальная степень сжатия должна обеспечивать плавное и надежное зажигание. Они достаточно высоки, чтобы обеспечить максимальную экономию топлива. Они определены из представленных данных, чтобы показать влияние степени сжатия на сгорание и рабочие характеристики высокоскоростного (2000 об / мин) 3,25 × 4,5 дюйма. одноцилиндровый двигатель с воспламенением от сжатия с возможностью изменения объема форкамеры.