อัตราส่วนกำลังอัดของเครื่องยนต์สันดาปภายในคือเท่าไร

ลักษณะการออกแบบที่สำคัญอย่างหนึ่งของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบลูกสูบคืออัตราส่วนการอัด พารามิเตอร์นี้ส่งผลต่อกำลังของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ประสิทธิภาพ และการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง ในขณะเดียวกันมีเพียงไม่กี่คนที่มีความคิดที่แท้จริงว่าระดับการบีบอัดหมายถึงอะไร หลายคนคิดว่านี่เป็นเพียงคำพ้องสำหรับการบีบอัด แม้ว่าส่วนหลังจะเกี่ยวข้องกับระดับการบีบอัด แต่สิ่งเหล่านี้แตกต่างอย่างสิ้นเชิง

เพื่อให้เข้าใจคำศัพท์ คุณต้องเข้าใจวิธีการจัดเรียงกระบอกสูบของหน่วยกำลัง และเข้าใจหลักการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ส่วนผสมที่ติดไฟได้จะถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบ จากนั้นจะถูกบีบอัดโดยลูกสูบเคลื่อนที่จากจุดศูนย์กลางจุดบอดด้านล่าง (BDC) ไปยังจุดศูนย์กลางตายบน (TDC) ส่วนผสมที่ถูกบีบอัด ณ จุดใดจุดหนึ่งใกล้กับ TDC จะจุดไฟและเผาไหม้ออก ก๊าซที่ขยายตัวทำงานเชิงกลโดยผลักลูกสูบไปในทิศทางตรงกันข้าม - ไปที่ BDC ก้านสูบเชื่อมต่อกับลูกสูบทำหน้าที่กับเพลาข้อเหวี่ยงทำให้หมุนได้

พื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยผนังด้านในของกระบอกสูบจาก BDC ถึง TDC คือปริมาตรการทำงานของกระบอกสูบ สูตรทางคณิตศาสตร์สำหรับการกระจัดของทรงกระบอกหนึ่งมีดังนี้:

Vₐ = πr²s

โดยที่ r คือรัศมีของส่วนด้านในของกระบอกสูบ

s คือระยะทางจาก TDC ถึง BDC (ความยาวของจังหวะลูกสูบ)

เมื่อลูกสูบถึง TDC ยังมีช่องว่างอยู่ด้านบน นี่คือห้องเผาไหม้ รูปร่างของส่วนบนของกระบอกสูบนั้นซับซ้อนและขึ้นอยู่กับการออกแบบเฉพาะ ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะแสดงปริมาตร Vₑ ของห้องเผาไหม้ด้วยสูตรใดสูตรหนึ่ง

เห็นได้ชัดว่าปริมาตรรวมของกระบอกสูบ Vₒ เท่ากับผลรวมของปริมาตรการทำงานและปริมาตรของห้องเผาไหม้:

วₒ = ว+ว

และอัตราส่วนการอัดคืออัตราส่วนของปริมาตรรวมของกระบอกสูบต่อปริมาตรของห้องเผาไหม้:

ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

ค่านี้ไม่มีมิติ และอันที่จริงมันเป็นลักษณะการเปลี่ยนแปลงสัมพัทธ์ของแรงดันตั้งแต่ช่วงเวลาที่ส่วนผสมถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบจนถึงจุดที่เกิดประกายไฟ

จากสูตรจะเห็นได้ว่าสามารถเพิ่มอัตราส่วนกำลังอัดได้โดยการเพิ่มปริมาตรการทำงานของกระบอกสูบ หรือโดยการลดปริมาตรของห้องเผาไหม้

สำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในต่างๆ พารามิเตอร์นี้อาจแตกต่างกันและถูกกำหนดโดยประเภทของหน่วยและคุณสมบัติของการออกแบบ อัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์สันดาปภายในที่ทันสมัยของน้ำมันเบนซินมีตั้งแต่ 8 ถึง 12 ในบางกรณีอาจถึง 13 ... 14 สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลนั้นสูงกว่าและถึง 14 ... 18 เนื่องจากลักษณะเฉพาะของกระบวนการจุดระเบิดของส่วนผสมดีเซล

สำหรับการบีบอัด นี่คือแรงดันสูงสุดที่เกิดขึ้นในกระบอกสูบเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่จาก BDC ไปยัง TDC หน่วย SI สากลสำหรับความดันคือปาสกาล (Pa/Pa) หน่วยวัดเช่นบาร์ (bar) และบรรยากาศ (at / at) ก็ใช้กันอย่างแพร่หลายเช่นกัน อัตราส่วนต่อหน่วยคือ:

1 ที่ = 0,98 บาร์;

1 บาร์ = 100 Pa

นอกเหนือจากระดับการบีบอัดแล้ว องค์ประกอบของส่วนผสมที่ติดไฟได้และสภาพทางเทคนิคของเครื่องยนต์สันดาปภายใน โดยเฉพาะอย่างยิ่งระดับการสึกหรอของชิ้นส่วนของกลุ่มลูกสูบและกระบอกสูบจะส่งผลต่อการอัด

ด้วยการเพิ่มอัตราส่วนการอัด ความดันของก๊าซบนลูกสูบจะเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าในที่สุด กำลังเพิ่มขึ้นและประสิทธิภาพของเครื่องยนต์สันดาปภายในเพิ่มขึ้น การเผาไหม้ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นของส่วนผสมนำไปสู่ประสิทธิภาพด้านสิ่งแวดล้อมที่ดีขึ้นและช่วยให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงมากขึ้น

อย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ในการเพิ่มอัตราส่วนการอัดนั้นถูกจำกัดด้วยความเสี่ยงของการระเบิด ในกระบวนการนี้ ส่วนผสมของอากาศกับเชื้อเพลิงจะไม่ไหม้ แต่จะระเบิด งานที่มีประโยชน์ยังไม่เสร็จ แต่ลูกสูบ กระบอกสูบ และชิ้นส่วนต่างๆ ของกลไกข้อเหวี่ยงจะได้รับผลกระทบอย่างรุนแรง ส่งผลให้ลูกสูบสึกหรออย่างรวดเร็ว อุณหภูมิสูงระหว่างการระเบิดอาจทำให้เกิดการไหม้ของวาล์วและพื้นผิวการทำงานของลูกสูบ น้ำมันเบนซินที่มีค่าออกเทนสูงกว่าจะช่วยรับมือกับการระเบิดได้ในระดับหนึ่ง

ในเครื่องยนต์ดีเซล การระเบิดก็เป็นไปได้เช่นกัน แต่มันเกิดจากการปรับการฉีดที่ไม่ถูกต้อง เขม่าบนพื้นผิวด้านในของกระบอกสูบ และสาเหตุอื่นๆ ที่ไม่เกี่ยวข้องกับอัตราส่วนการอัดที่เพิ่มขึ้น

เป็นไปได้ที่จะบังคับหน่วยที่มีอยู่โดยการเพิ่มปริมาตรการทำงานของกระบอกสูบหรืออัตราส่วนการอัด แต่ที่นี่เป็นสิ่งสำคัญที่จะไม่หักโหมและคำนวณทุกอย่างอย่างรอบคอบก่อนที่จะพุ่งเข้าสู่สนามรบ ข้อผิดพลาดสามารถนำไปสู่ความไม่สมดุลในการทำงานของหน่วยและการระเบิดซึ่งทั้งน้ำมันเบนซินออกเทนสูงหรือการปรับเวลาการจุดระเบิดจะช่วยไม่ได้

แทบไม่มีประโยชน์ในการบังคับเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนกำลังอัดสูงในตอนแรก ต้นทุนของความพยายามและเงินจะค่อนข้างมาก และการเพิ่มอำนาจก็ไม่มีนัยสำคัญ

คุณสามารถบรรลุเป้าหมายที่ต้องการได้สองวิธี - โดยการคว้านกระบอกสูบซึ่งจะทำให้ปริมาตรการทำงานของเครื่องยนต์สันดาปภายในใหญ่ขึ้นหรือโดยการกัดพื้นผิวด้านล่าง (ฝาสูบ)

การคว้านกระบอกสูบ

ช่วงเวลาที่ดีที่สุดสำหรับสิ่งนี้คือเมื่อคุณต้องเจาะกระบอกสูบอยู่ดี

ก่อนดำเนินการนี้ คุณต้องเลือกลูกสูบและแหวนสำหรับขนาดใหม่ การหาชิ้นส่วนสำหรับขนาดการซ่อมแซมสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายในนี้อาจไม่ยาก แต่จะไม่ทำให้ปริมาณการทำงานและกำลังของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด เนื่องจากความแตกต่างของขนาดมีขนาดเล็กมาก เป็นการดีกว่าที่จะมองหาลูกสูบและแหวนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าสำหรับยูนิตอื่น

คุณไม่ควรพยายามเจาะกระบอกสูบด้วยตัวเองเพราะสิ่งนี้ไม่เพียงต้องใช้ทักษะเท่านั้น แต่ยังต้องใช้อุปกรณ์พิเศษอีกด้วย

การสรุปฝาสูบ

การกัดพื้นผิวด้านล่างของฝาสูบจะทำให้ความยาวของกระบอกสูบลดลง ห้องเผาไหม้ซึ่งบางส่วนหรือทั้งหมดอยู่ในหัวจะสั้นลง ซึ่งหมายความว่าอัตราส่วนการอัดจะเพิ่มขึ้น

สำหรับการคำนวณโดยประมาณ อาจสันนิษฐานได้ว่าการลบชั้นหนึ่งในสี่ของมิลลิเมตรออกจะทำให้อัตราส่วนการอัดเพิ่มขึ้นประมาณหนึ่งในสิบ การตั้งค่าที่ละเอียดกว่าจะให้ผลเช่นเดียวกัน คุณยังสามารถรวมสิ่งหนึ่งเข้ากับอีกสิ่งหนึ่งได้

อย่าลืมว่าการสรุปส่วนหัวต้องมีการคำนวณที่แม่นยำ สิ่งนี้จะหลีกเลี่ยงอัตราส่วนการอัดที่มากเกินไปและการระเบิดที่ไม่สามารถควบคุมได้

การบังคับเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยวิธีนี้จะเต็มไปด้วยปัญหาที่อาจเกิดขึ้นอีกประการหนึ่ง - การทำให้กระบอกสูบสั้นลงจะเพิ่มความเสี่ยงที่ลูกสูบจะพบกับวาล์ว

นอกจากนี้ ยังจำเป็นต้องปรับจังหวะเวลาวาล์วใหม่อีกด้วย

การวัดปริมาตรห้องเผาไหม้

ในการคำนวณอัตราส่วนการอัด คุณจำเป็นต้องทราบปริมาตรของห้องเผาไหม้ รูปร่างภายในที่ซับซ้อนทำให้ไม่สามารถคำนวณปริมาตรทางคณิตศาสตร์ได้ แต่มีวิธีการวัดที่ค่อนข้างง่าย เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ลูกสูบจะต้องถูกตั้งไว้ที่จุดศูนย์กลางตายด้านบน และใช้กระบอกฉีดยาที่มีปริมาตรประมาณ 20 ซม.³ เทน้ำมันหรือของเหลวอื่นที่เหมาะสมผ่านรูหัวเทียนจนกว่าจะเต็ม นับจำนวนก้อนที่คุณเท นี่จะเป็นปริมาตรของห้องเผาไหม้

ปริมาตรการทำงานของหนึ่งสูบถูกกำหนดโดยการหารปริมาตรของเครื่องยนต์สันดาปภายในด้วยจำนวนกระบอกสูบ เมื่อทราบทั้งสองค่าแล้ว คุณสามารถคำนวณอัตราส่วนการอัดโดยใช้สูตรข้างต้นได้

การดำเนินการดังกล่าวอาจมีความจำเป็น เช่น เพื่อเปลี่ยนไปใช้น้ำมันเบนซินที่ถูกกว่า หรือคุณจำเป็นต้องย้อนกลับในกรณีที่เครื่องยนต์บังคับไม่สำเร็จ จากนั้น ในการกลับสู่ตำแหน่งเดิม จำเป็นต้องใช้ปะเก็นฝาสูบที่หนาขึ้นหรือหัวใหม่ เป็นทางเลือก ให้ใช้ตัวเว้นวรรคธรรมดาสองตัว ระหว่างนั้นสามารถใส่เม็ดมีดอะลูมิเนียมได้ เป็นผลให้ห้องเผาไหม้จะเพิ่มขึ้นและอัตราส่วนการอัดจะลดลง

อีกวิธีหนึ่งคือการเอาชั้นของโลหะออกจากพื้นผิวการทำงานของลูกสูบ แต่วิธีการดังกล่าวจะมีปัญหาหากพื้นผิวการทำงาน (ด้านล่าง) มีลักษณะนูนหรือเว้า รูปทรงที่ซับซ้อนของเม็ดมะยมลูกสูบมักถูกสร้างขึ้นมาเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการเผาไหม้ของส่วนผสม

สำหรับ ICE ของคาร์บูเรเตอร์รุ่นเก่า การเปลี่ยนกำลังไม่ทำให้เกิดปัญหา แต่การควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบฉีดสมัยใหม่หลังจากขั้นตอนดังกล่าวอาจผิดพลาดในการปรับเวลาการจุดระเบิด และจากนั้นการระเบิดอาจเกิดขึ้นเมื่อใช้น้ำมันเบนซินออกเทนต่ำ