Koks yra vidaus degimo variklio suspaudimo laipsnis
Viena iš svarbių stūmoklinio vidaus degimo variklio konstrukcijos charakteristikų yra suspaudimo laipsnis. Šis parametras turi įtakos vidaus degimo variklio galiai, jo efektyvumui ir degalų sąnaudoms. Tuo tarpu tik nedaugelis žmonių turi tikrą supratimą apie tai, ką reiškia suspaudimo laipsnis. Daugelis žmonių mano, kad tai tik suspaudimo sinonimas. Nors pastarasis yra susijęs su suspaudimo laipsniu, tačiau tai yra visiškai skirtingi dalykai.
Norėdami suprasti terminiją, turite suprasti, kaip išdėstytas jėgos agregato cilindras, ir suprasti vidaus degimo variklio veikimo principą. Degusis mišinys įpurškiamas į cilindrus, tada jis suspaudžiamas stūmokliu, judantis iš apatinio negyvojo taško (BDC) į viršutinį negyvąjį tašką (TDC). Suspaustas mišinys tam tikru momentu šalia TDC užsidega ir perdega. Besiplečiančios dujos atlieka mechaninį darbą, stumdamos stūmoklį priešinga kryptimi – į BDC. Sujungtas su stūmokliu, švaistiklis veikia alkūninį veleną, todėl jis sukasi.
Erdvė, kurią riboja vidinės cilindro sienelės nuo BDC iki TDC, yra cilindro darbinis tūris. Vieno cilindro poslinkio matematinė formulė yra tokia:
Vₐ = πr²s
čia r yra cilindro vidinės dalies spindulys;
s yra atstumas nuo TDC iki BDC (stūmoklio eigos ilgis).
Kai stūmoklis pasiekia TDC, virš jo vis dar yra vietos. Tai yra degimo kamera. Viršutinės cilindro dalies forma yra sudėtinga ir priklauso nuo konkrečios konstrukcijos. Todėl degimo kameros tūrio Vₑ neįmanoma išreikšti viena formule.
Akivaizdu, kad bendras cilindro tūris Vₒ yra lygus darbinio tūrio ir degimo kameros tūrio sumai:
Vₒ = Vₐ+Vₑ
O suspaudimo laipsnis yra viso cilindro tūrio ir degimo kameros tūrio santykis:
ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ
Ši vertė yra bematė ir iš tikrųjų ji apibūdina santykinį slėgio pokytį nuo mišinio įpurškimo į cilindrą momento iki užsidegimo momento.
Iš formulės matyti, kad suspaudimo laipsnį galima padidinti arba didinant cilindro darbinį tūrį, arba sumažinant degimo kameros tūrį.
Įvairių vidaus degimo variklių atveju šis parametras gali skirtis ir priklausyti nuo agregato tipo bei jo konstrukcijos ypatybių. Šiuolaikinių benzininių vidaus degimo variklių suspaudimo laipsnis yra nuo 8 iki 12, kai kuriais atvejais jis gali siekti iki 13 ... 14. Dyzeliniams varikliams jis yra didesnis ir siekia 14 ... 18, taip yra dėl dyzelinio mišinio uždegimo proceso ypatumų.
O kalbant apie suspaudimą, tai yra didžiausias slėgis, kuris atsiranda cilindre, kai stūmoklis juda iš BDC į TDC. Tarptautinis SI slėgio vienetas yra paskalis (Pa/Pa). Taip pat plačiai naudojami matavimo vienetai, tokie kaip juosta (bar) ir atmosfera (at / at). Vieneto santykis yra:
1 at = 0,98 baro;
1 baras = 100 000 Pa
Be suspaudimo laipsnio, suspaudimui įtakos turi degiojo mišinio sudėtis ir vidaus degimo variklio techninė būklė, ypač cilindro-stūmoklio grupės dalių susidėvėjimo laipsnis.
Padidėjus suspaudimo laipsniui, didėja dujų slėgis ant stūmoklio, o tai reiškia, kad galiausiai padidėja galia ir padidėja vidaus degimo variklio efektyvumas. Visiškesnis mišinio degimas pagerina aplinkosauginį veiksmingumą ir prisideda prie ekonomiškesnių degalų sąnaudų.
Tačiau galimybę padidinti suspaudimo laipsnį riboja detonacijos rizika. Šiame procese oro ir kuro mišinys nedega, o sprogsta. Naudingas darbas neatliekamas, tačiau stūmokliai, cilindrai ir alkūninio mechanizmo dalys patiria rimtų smūgių, dėl kurių jie greitai susidėvi. Aukšta temperatūra detonacijos metu gali sukelti vožtuvų ir stūmoklių darbinio paviršiaus perdegimą. Tam tikru mastu didesnio oktaninio skaičiaus benzinas padeda susidoroti su detonacija.
Dyzeliniame variklyje detonacija taip pat galima, tačiau ten ją sukelia neteisingas įpurškimo reguliavimas, suodžiai ant vidinio cilindrų paviršiaus ir kitos priežastys, nesusijusios su padidėjusiu suspaudimo laipsniu.
Esamą agregatą galima priverstinai didinant cilindrų darbinį tūrį arba suspaudimo laipsnį. Tačiau čia svarbu nepersistengti ir viską kruopščiai apskaičiuoti prieš stačia galva skubant į mūšį. Klaidos gali sukelti tokį įrenginio veikimo disbalansą ir detonacijas, kad nepadės nei didelio oktaninio skaičiaus benzinas, nei uždegimo laiko reguliavimas.
Vargu ar versti variklį, kuris iš pradžių turi aukštą suspaudimo laipsnį, vargu ar prasminga. Pastangų ir pinigų kaina bus gana didelė, o galios padidėjimas greičiausiai bus nereikšmingas.
Norimą tikslą galima pasiekti dviem būdais – gręžiant cilindrus, dėl kurių vidaus degimo variklio darbinis tūris bus didesnis, arba frezuojant apatinį paviršių (cilindro galvutę).
Cilindras nuobodus
Geriausias momentas tam yra tada, kai vis tiek turite išgręžti cilindrus.
Prieš atlikdami šią operaciją, turite pasirinkti naujo dydžio stūmoklius ir žiedus. Tikriausiai nebus sunku rasti šio vidaus degimo variklio remonto matmenų dalių, tačiau tai tikrai nepadidins variklio darbinio tūrio ir galios, nes dydžių skirtumas yra labai mažas. Kitiems agregatams geriau ieškoti didesnio skersmens stūmoklių ir žiedų.
Jūs neturėtumėte bandyti gręžti cilindrų patys, nes tam reikia ne tik įgūdžių, bet ir specialios įrangos.
Cilindro galvutės užbaigimas
Frezuojant apatinį cilindro galvutės paviršių sumažės cilindro ilgis. Degimo kamera, iš dalies arba visiškai esanti galvoje, sutrumpės, o tai reiškia, kad padidės suspaudimo laipsnis.
Apytiksliems skaičiavimams galima daryti prielaidą, kad pašalinus ketvirčio milimetro sluoksnį suspaudimo laipsnis padidės maždaug viena dešimtadaliu. Tikslesnis nustatymas duos tą patį efektą. Taip pat galite derinti vieną su kitu.
Nepamirškite, kad norint užbaigti galvą, reikia tiksliai apskaičiuoti. Taip išvengsite per didelio suspaudimo laipsnio ir nekontroliuojamo detonacijos.
Tokiu būdu priverstinai įvedant vidaus degimo variklį, kyla dar viena galima problema – sutrumpėjus cilindrui, didėja rizika, kad stūmokliai susidurs su vožtuvais.
Be kita ko, taip pat reikės iš naujo sureguliuoti vožtuvo laiką.
Degimo kameros tūrio matavimas
Norėdami apskaičiuoti suspaudimo laipsnį, turite žinoti degimo kameros tūrį. Sudėtinga vidinė forma neleidžia matematiškai apskaičiuoti jo tūrio. Tačiau yra gana paprastas būdas jį išmatuoti. Norėdami tai padaryti, stūmoklis turi būti nustatytas į viršutinį negyvąjį tašką ir maždaug 20 cm³ tūrio švirkštu per uždegimo žvakės angą supilkite alyvą ar kitą tinkamą skystį, kol jis visiškai prisipildys. Suskaičiuokite, kiek kubelių supylėte. Tai bus degimo kameros tūris.
Vieno cilindro darbinis tūris nustatomas padalijus vidaus degimo variklio tūrį iš cilindrų skaičiaus. Žinodami abi reikšmes, galite apskaičiuoti suspaudimo laipsnį naudodami aukščiau pateiktą formulę.
Tokios operacijos gali prireikti, pavyzdžiui, norint pereiti prie pigesnio benzino. Arba jums reikia atšaukti, jei variklis nesėkmingai priverstas. Tada, norint grįžti į pradines padėtis, reikalinga pastorinta cilindro galvutės tarpinė arba nauja galvutė. Papildomai naudokite du įprastus tarpiklius, tarp kurių galima įdėti aliuminio įdėklą. Dėl to padidės degimo kamera, sumažės suspaudimo laipsnis.
Kitas būdas yra pašalinti metalo sluoksnį nuo stūmoklių darbinio paviršiaus. Tačiau toks metodas bus problemiškas, jei darbinis paviršius (apačia) turi išgaubtą arba įgaubtą formą. Sudėtinga stūmoklio vainiko forma dažnai daroma siekiant optimizuoti mišinio degimo procesą.
Senesniuose karbiuratoriniuose ICE deforsavimas nesukelia problemų. Tačiau šiuolaikinių įpurškimo vidaus degimo variklių elektroninis valdymas po tokios procedūros gali būti klaidingas reguliuojant uždegimo laiką, o tada naudojant mažo oktaninio skaičiaus benziną gali įvykti detonacija.
