Rata compresiei

La motoarele cu piston, raportul de compresie este raportul între întregul spațiu al cilindrului înainte de comprimare ( volumul total ) și spațiul rămas după compresie (volumul rezidual).

Raportul de compresie nu trebuie confundat cu raportul de presiune a presiunii ambiante la presiunea de compresie . Deoarece temperatura crește odată cu compresia , un raport de compresie geometrică de z. B. 10: 1 că presiunea aerului introdus crește semnificativ de peste zece ori.

La motoarele cu ciclul Atkinson sau Miller , spațiul maxim al cilindrului nu poate fi utilizat ca bază pentru calcul, deoarece supapele de admisie se închid de obicei mai devreme și umplerea cilindrului este finalizată prematur (înainte de punctul mort inferior).

Raportul de compresie poate fi calculat folosind formula:

  = Deplasare (deplasare = cursa pistonului x aria secțiunii transversale a pistonului)

= Spațiul de compresie (volumul rămas) = spațiul de combustie (volumul total)

istorie

Raportul de compresie a fost crescut continuu pe parcursul dezvoltării motoarelor cu ardere internă. La începutul lui Mercedes-Knight (1910-1916) era doar 4: 1. În 1912 a fost mărit la 4,6: 1 și în 1916 la 5: 1. În 1928, modelul de 27/170/225 CP era de 6,2: 1. Tipul SSKL (1929–1932) a atins 7: 1. Motoarele de aviație optimizate pentru fiabilitate și sarcină redusă cu AVGAS au funcționat adesea cu doar 7: 1 în trecut.

Pentru motoarele M116 / M117, care provin și de la Mercedes-Benz, era 9: 1 până în toamna anului 1987. Apoi a fost introdus un control electronic al loviturii și rezultatul a fost 10: 1. Cu motoarele actuale, cum ar fi V8-FSI de 4,2 l de la Audi, compresia este de 12,5: 1.

Pentru o lungă perioadă de timp, creșterea treptată a compresiei sa datorat în primul rând formulei de combustibil. Astăzi numere octanice de până la 102 RON sunt disponibile la benzinărie. Motoarele mai vechi tind să aibă cerințe mai scăzute privind calitatea combustibilului, deoarece calitatea combustibilului nu era la fel de mare ca atunci când au fost dezvoltate. Forma camerei de ardere și a căii de admisie contribuie, de asemenea, la evaluarea octanică. Harry Ricardo a cercetat procesul de ardere al motoarelor din anii 1920 și a dezvoltat capul Ricardo, în care pistonul atinge aproape o parte a chiulasei în punctul mort superior pentru a reduce suprafața camerei de combustie.

Motoarele pe benzină cu o compresie neobișnuit de mare pentru timpul lor de producție sunt, de exemplu, „motorul cu presiune medie” al Audi F 103 din 1965 cu un raport de compresie de 11,2: 1 și motorul de 1,3 l cu 55 kW al VW Polo din 1982 cu un raport de compresie de 11: 1, care necesită 98 RON benzină. Aceste motoare au în comun camerele de ardere compacte cu margini de prindere, în Audi în piston (camera de ardere Heron) și conductele de admisie, care dau fluxului un vârtej în detrimentul unei umpleri mai mici . Rapoarte de compresie de până la 13: 1 sunt utilizate astăzi la motocicletele de serie legale de stradă.

Motoarele cu turbo au un raport de compresie geometric mai scăzut decât motoarele aspirate natural. Un exemplu este motorul radial multiplu R-2600 de la Curtiss-Wright , care este doar 6.9: 1 comprimat și necesită combustibil cu jet de 100 octanici. Este încărcat cu un compresor radial . Motoarele turbo-încărcate ale BMW 2002 turbo și Porsche 930 au, de asemenea, un raport de compresie scăzut de 6,9: 1 și 6,5: 1. Acestea sunt tăiate pentru performanță și nu pentru eficiență.

O condiție pentru rapoartele de compresie ridicate de astăzi este injectarea directă și utilizarea senzorilor de lovire. Momentul și cantitatea de combustibil adăugată sunt controlate cu precizie, ceea ce înseamnă că aprinderea prematură - și, astfel, lovirea - poate fi prevenită.

De injectare a apei , care este cercetat în prezent pentru creșterea eficienței a crescut din nou, este considerată ca un mijloc eficient de compresie și , astfel , crește rata de expansiune.

tehnologie

Raportul de compresie al motoarelor pe benzină neîncărcate este acum de 10: 1 la 14: 1. Motoarele turbo au o compresie mai mică. Datorită combustibilului, presiunea maximă de compresie este de 25-30 bar.

Pentru motoarele diesel fără supraalimentare, compresia este între 19: 1 și 23: 1. Motoarele diesel cu turbocompresie sunt de aproximativ 14: 1 la 16: 1 comprimate. Presiunea maximă de compresie este de 50 până la 60 bari, în funcție de combustibil.

Cu un raport de compresie mai mare (mai exact: raport de expansiune), randamentul termic este, de asemenea, mai mare. În ciclul ideal Otto , eficiența rezultă din compresie și exponentul adiabatic . Aerul în intervalul de temperatură mai scăzut în timpul comprimării are o valoare de aproximativ 1,4, iar gazul combustibil în intervalul de temperatură superior în timpul expansiunii are o valoare de aproximativ 1,3. Ciclul de lucru (extindere) are cea mai mare influență asupra calculelor proceselor ciclice. Calculul eficienței pentru procesul de spațiu constant al unui motor comprimat cu zece la unu aspirat natural este:

La un motor pe benzină, tendința de a bate crește odată cu compresia. Baterea poate fi prevenită prin utilizarea benzinei cu un număr octanic mai mare și prin stabilirea contactului târziu. Motoarele moderne au senzori de lovitură care detectează loviturile . Puteți adapta temporizarea aprinderii la calitatea benzinei și la caracteristicile motorului.

Forma camerei de ardere și răcirea influențează, de asemenea, tendința de a bate . Aprinderea cu două sau mai multe lumânări reduce, de asemenea, bătaia . Injecția directă timpurie (înainte de punctul mort superior ) scade temperatura de compresie prin evaporarea combustibilului. Injecția ulterioară (după punctul mort superior) în timpul fazei de expansiune scade temperatura maximă de ardere. De asemenea, injecția de apă reduce în mod eficient temperatura maximă din camera de ardere. Poate fi folosit pentru a crește performanța și eficiența.

Creșterea compresiei

Grosimea garniturii chiulasei poate influența într-o mică măsură raportul de compresie. Mai mult, pe parcursul rectificării plane a chiulasei care este necesară ca parte a unei revizii, uneori se îndepărtează mai mult material pentru a crește ușor compresia și, astfel, eficiența.

Dacă compresia crește, este posibil să fie necesară corectarea punctului de aprindere, deoarece amestecul din camera de compresie mai mică poate fi aprins doar mai târziu pentru a evita lovirea .

Vezi si

literatură

  • Richard van Basshuysen , Fred Schäfer: Manual motor cu ardere internă. Bazele, componentele, sistemele, perspectivele. A treia ediție complet revizuită și extinsă. Friedrich Vieweg & Sohn Verlag / GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2005, ISBN 3-528-23933-6 .

Dovezi individuale

  1. motorradonline.de: Date tehnice - Teste motociclete - Ducati Streetfighter 848

Link-uri web