Kompresní poměr motoru – jak ovlivňuje výkon, výkon a hospodárnost vozu
Jsou uvedeny základní informace o geometrických a skutečných kompresních poměrech pro různé spalovací motory. Ukazuje se, že kompresní poměr je nejdůležitějším konstrukčním parametrem motoru, určujícím jeho účinnost a výkon.
| Nadpis | Doprava |
| Pohled | článek |
| jazyk | русский |
| Datum přidáno | 02.02.2019 |
| Velikost souboru | 277,7 K |
- viz text práce
- Dílo si můžete stáhnout zde
- kompletní informace o práci
- celý seznam podobných děl
Odeslat svou dobrou práci do znalostní báze je jednoduché. Použijte níže uvedený formulář
Studenti, postgraduální studenti, mladí vědci, kteří využívají znalostní základnu při studiu a práci, vám budou velmi vděční.
Vloženo na http://www.allbest.ru/
Vliv kompresního poměru na výkon hlavního motoru
N.A. Semernin, mistr, senior učitel
S.A. Narmaganbetov, magisterský student,
G.U. Kuralbek, student
A.N. Semernin, Ph.D. tech. věd, prof.
Taraz State University pojmenovaná po. M.H. Dulati, Taraz
Článek poskytuje informace o geometrických a skutečných kompresních poměrech pro různé spalovací motory. Kompresní poměr je nejdůležitějším konstrukčním parametrem motoru, určujícím jeho účinnost a výkon. Výsledky analýzy ukazují, že při vývoji pístů, které automaticky regulují kompresní poměr, je nutné vzít v úvahu všechny faktory, které ovlivňují parametry pracovního procesu motoru.
Klíčová slova: spalovací motory, geometrický a skutečný kompresní poměr, vůle pístu, výkon.
NA Semernin, SA Narmaganbetov, GU Kuralbek, AN Semernin. Stupeň komprese nárazu pro hlavní ukazatele motoru
Článek uvádí informace o geometrickém a skutečném kompresním poměru pro různé spalovací motory. Kompresní poměr je důležitým konstrukčním parametrem motoru, určujícím jeho účinnost a výkon. Výsledky analýzy ukazují, že konstrukce pístů automaticky řídí míru komprese, je nutné vzít v úvahu všechny faktory, které ovlivňují parametry workflow motoru.
Klíčová slova: spalovací motory, geometrický a skutečný kompresní poměr, vůle nad pístem, výkon.
Vývoj a zdokonalování spalovacích motorů (ICE) není možné bez vyřešení řady problémů. Nejdůležitější z nich je použití vysokého zesílení; zajištění spolehlivého startování při nízkých teplotách; použití paliv různého frakčního složení [1].
Výrazné zvýšení litrového výkonu posílením spalovacího motoru vysokým boostem by nemělo vést ke zvýšení mechanického a tepelného namáhání a ke zhoršení výkonu efektivní měrné spotřeby paliva. Toho lze dosáhnout pouze odpovídajícím snížením kompresního poměru. Na druhou stranu lze příznivé podmínky pro zajištění spolehlivého startování při nízkých teplotách a používání paliv různého frakčního složení vytvořit například zvýšením kompresního poměru.
Analýza studií provedených v různých zemích nám umožňuje dospět k závěru, že tyto protichůdné požadavky lze splnit vytvořením spalovacího motoru s proměnným kompresním poměrem [2, 3].
V současné době existuje mnoho návrhových schémat, které poskytují změny v kompresním poměru. Použití takových pístů zajišťuje, že motor pracuje na volnoběh a při startu s vysokými kompresními poměry (20-22) a při plném zatížení se sníženým kompresním poměrem (6-8).
Geometrický a skutečný kompresní poměr
Kompresní poměr je nejdůležitějším konstrukčním parametrem motoru, určujícím jeho účinnost a výkon. Vybírá se v závislosti na tvaru spalovací komory, způsobu tvorby směsi, značce použitého paliva a také s přihlédnutím k přítomnosti či nepřítomnosti přeplňování, otáčkám motoru, typu chladicí soustavy a dalších faktorech.
Minimální kompresní poměr emin pro motory se vznětovým zapalováním se bere na základě podmínky spolehlivého zapálení paliva při startování motoru za nízkých teplot. V tomto případě lze hodnotu emin vypočítat na základě znalosti minimální teploty vzduchu na konci komprese potřebné k zapálení paliva přiváděného do spalovací komory. V atmosférických vznětových motorech se kompresní poměr menší než 14 nepoužívá.
Maximální kompresní poměr emax je určen pevností konstrukce motoru, tzn. jeho schopnost odolávat vysokému mechanickému a tepelnému zatížení. Je třeba mít na paměti, že s rostoucím kompresním poměrem roste tepelná účinnost motoru, nicméně když je e větší než 18-20, zvýšení tepelné účinnosti výrazně klesá. V tomto případě je pozorován rychlý pokles mechanické účinnosti motoru v důsledku zvýšení maximálního spalovacího tlaku [3].
U moderních naftových motorů se tedy bez přeplňování pohybuje kompresní poměr v rozmezí 14-20. Níže jsou uvedeny hodnoty e pro různé dieselové motory. spalování kompresního motoru
S nedělenými spalovacími komorami a objemovými
tvorba směsi……………………………………………….. 14-17
Vířivá komora a předkomora………………………………………. 16-20
Výjimkou jsou vícepalivové motory na nízkocetanová paliva, která mají špatnou hořlavost. Jejich kompresní poměr může být 20 nebo vyšší [3].
Je třeba rozlišovat mezi geometrickým e a skutečným kompresním poměrem. Geometrický kompresní poměr je poměr objemu válce motoru Va k objemu spalovacího prostoru Vc:
emax = Va/Vc; e=(Vc + Vh)/Vc, (1)
kde Vh je pracovní objem válce.
Geometrický kompresní poměr u skutečných motorů je konvenční hodnota, neboť charakterizuje poměr objemů stlačených plynů na začátku a na konci kompresního zdvihu teoretického cyklu, tzn. v polohách pístu ve spodní (b.m.t.) a horní (t.m.t.) úvratích.
Hodnoty e a jednotky pro některé dieselové a karburátorové motory jsou uvedeny v tabulce 1.
Z tabulky 1 vyplývá, že geometrický kompresní poměr je o 12-15 % větší než skutečný.
Ve skutečnosti proces komprese začíná nějakou dobu poté, co píst projde b.m.t.
Hodnotu skutečného kompresního poměru ovlivňují i technologické tolerance na dílech skupiny válec-píst, na kterých závisí nadpístová vůle a objem spalovacího prostoru. Například u čtyřdobých dieselových motorů Yaroslavl Motor Plant (YaMZ) se stávajícími technologickými tolerancemi pro výrobu zmíněných dílů se vůle nad pístem pohybuje v rozmezí 1,2-2 mm a objem komory v píst se může lišit o ± 1 cm3. V důsledku toho dosahují odchylky kompresního poměru hodnoty 1,5 (obr. 1) [3].
Tabulka 1
Základní parametry spalovacích motorů
Průměr pístu D, mm
Zdvih pístu S, mm
Zdvihový objem válce Vh,l
Kompresní poměr: geometrický e skutečný e d
16,5
14,3
16,5
13,7
16,5
15,1
17
15,4
6,7
6,2
6,5
6,1
1- geometrický; 2- platí
Rýže. 1. Závislost kompresního poměru e na vůli pístu h a časování ventilů u čtyřdobých vznětových motorů
Je také třeba mít na paměti, že u skutečných motorů proces komprese nekončí v TDC, ale o něco dříve, protože za účelem vytvoření nejlepších podmínek pro spalovací proces je palivo dodáváno do válce motoru několik stupňů před příchodem pístu. v .m.t. Tento okamžik lze zhruba považovat za konec komprese, po kterém prudce vzroste tlak ze zážehu paliva. U různých motorů se úhel předstihu vstřikování mění v poměrně širokém rozsahu. Navíc ani u jednoho motoru nezůstává konstantní a závisí na otáčkách a podmínkách zatížení, druhu paliva a dalších parametrech [3].
Vzhledem k obtížnosti určení všech faktorů ovlivňujících skutečný kompresní poměr se při jeho stanovení obvykle omezují na zohlednění pouze úhlu zpoždění uzavření sacího ventilu a skutečný kompresní poměr je reprezentován jako poměr objemu Va plynu obsaženého ve válci v okamžiku uzavření sacích ventilů do objemové spalovací komory Vc:
jednotka = V’а/Vc=(Vc + V’h)/Vc, (2)
kde V’h je pracovní objem válce zohledňující podíl ztraceného zdvihu pístu.
V souladu s definicí je skutečná jednotka kompresního poměru při konstantním objemu spalovacího prostoru závislá při konstantním zdvihu pístu pouze na úhlu prodlevy při uzavírání sacího ventilu a v absolutní hodnotě je vždy menší než geometrický kompresní poměr [3].
U dvoudobých motorů bude výraz pro skutečný kompresní poměr shodný s výše uvedeným.
Vzhledem k tomu, že u dvoudobých motorů
V’h=Vh(1- w),
kde w je relativní podíl ztraceného zdvihu pístu, máme
(3)
Z rovnice (3) vyplývá následující vztah mezi geometrickým a skutečným kompresním poměrem:
e = (jednotka -w)/(1-w). (4)
U čtyřdobých motorů, u kterých je podíl ztraceného zdvihu pístu w = 0, jsou skutečné a geometrické kompresní poměry téměř stejné, ale u dvoudobých motorů se výrazně liší. Proto se při výpočtu čtyřdobých motorů obvykle používá geometrický kompresní poměr. U dvoudobých motorů se kompresní poměr vypočítá pomocí rovnice (3) [3].
Vliv kompresního poměru na parametry nafty
Abychom zdůvodnili proveditelnost vytvoření motorů s proměnným kompresním poměrem, zvážíme vliv kompresního poměru na parametry dieselových motorů pracujících přirozeně a přeplňovaných.
Obrázek 2 ukazuje c-V a Ф-S diagramy smíšeného termodynamického cyklu atmosféricky plněného motoru při různých kompresních poměrech a stejném množství vneseného tepla. Porovnání diagramů ukazuje, že s rostoucím kompresním poměrem se zvyšuje účinnost, zvyšuje se užitečná práce cyklu a teplota a tlak plynu na konci expanze klesá.
Rýže. 2. Diagramy p-V a TS termodynamického cyklu atmosféricky plněného motoru
Změna tepelné účinnosti zt v termodynamickém cyklu se smíšenou dodávkou tepla v závislosti na kompresním poměru e je znázorněna na obrázku 3. Křivka je vynesena při adiabatickém indexu k = 1,4, stupni nárůstu tlaku l = 2 a stupni předběžné expanze c = 1,2 [ 3].
Hodnoty účinnosti byly vypočteny pomocí dobře známého vzorce
(5)
l=pz/pc; с=Vz/Vz‘; k = cp/cv.
Analýza křivky зt =f (е) ukazuje, že s rostoucím kompresním poměrem se účinnost cyklu neustále zvyšuje. Zt se intenzivně zvyšuje při malých počátečních hodnotách e; při velkých hodnotách e se rychlost nárůstu zt snižuje.
Studium závislosti zt na e nám tedy umožňuje předběžně stanovit vhodnou hranici pro posílení atmosférických vznětových motorů ve smyslu hodnoty e [3].
Křivky závislosti hlavních parametrů skutečného pracovního cyklu na kompresním poměru jsou na obrázcích 3, 4. Vypočtené parametry jsou stanoveny ve vztahu ke čtyřdobému atmosféricky plněnému vznětovému motoru s hodnotami e rovnými 14; 16,5; 20 a 25. Koeficient přebytečného vzduchu b se předpokládá konstantní a rovný 1,52. Stupeň zvýšení tlaku plynu l=2.
Pokud při výpočtu koeficientu plnění zn předpokládáme, že podmínky na vstupu a výstupu zůstanou nezměněny, pak když l = konst, změna e mírně ovlivní hodnotu zn (obr. 4), což je potvrzeno výzkumem [3].
Teplota počátku komprese Ta je určena především relativním množstvím zbytkových plynů. S rostoucím kompresním poměrem klesá koeficient zbytkových plynů r, proto klesá teplota Ta (obr. 4).
Rýže. 3. Závislost tepelné účinnosti na kompresním poměru
Rýže. 4. Vliv stupně stlačení na parametry procesu plnění
Výsledky analýzy ukazují, že při vývoji pístů, které automaticky regulují kompresní poměr, je nutné vzít v úvahu všechny faktory, které ovlivňují parametry pracovního procesu motoru. To umožní vyvinout písty s minimálními rozměry a zároveň s dobrými technickými a ekonomickými ukazateli.
Reference
1. Velikanov, D.P. Příležitosti k úsporám ropných paliv v silniční dopravě [Text] / D.P. Velikanov // Automobilová doprava. – 1980. – č. 7. — S. 36-40.
2. Kolchin, A.I. Výpočet motorů automobilů a traktorů [Text] / A.I. Kolchin, V.P. Děmidov. — 3. vyd., revid. a doplňkové – M.: Vyšší škola, 2002. – 412 s.
3. Děmidov, V.P. Motory s proměnným kompresním poměrem [Text] / V.P. Děmidov. – M.: Strojírenství, 1991. – 137 s.
Hostováno na Allbest.ru
Podobné dokumenty
Způsoby zvýšení výkonu motoru: posílení, zvýšení kompresního poměru a zvýšení točivého momentu motoru posunutím vrcholu maximálního tlaku. Přestavba naftového motoru na benzinový spalovací motor s přímým vstřikováním.
Tepelný výpočet spalovacího motoru VAZ 2103
Modernizace spalovacího motoru vozu VAZ-2103. Vlastnosti motoru: typ, kompresní poměr, typ a druh paliva. Tepelný výpočet, koeficient využití tepla. Výpočet mechanických ztrát a efektivního výkonu motoru.
Návrh a výpočet spalovacích motorů
Výpočet rychlostních charakteristik, jmenovitý výkon motoru. Základní parametry charakterizující činnost vznětového motoru. Proces sání, komprese, spalování a expanze. Konstrukce indikátorového grafu. Tepelný, kinematický, dynamický výpočet motoru.
Tepelný výpočet spalovacích motorů
Určení režimů pro tepelný výpočet motoru. Identifikace parametrů pracovní kapaliny a požadovaného množství hořlavé směsi. Zohlednění procesů: spouštění, komprese, spalování, expanze a výfuk. Byly vytvořeny indikátorové tabulky.
Historie vzniku a princip činnosti dvoudobého spalovacího motoru
Historie vzniku univerzálního parního stroje. Koncept účinnosti. Wattův parní stroj. Princip činnosti dvoudobého spalovacího motoru. Kompresní zdvih a silový zdvih. Pracovní cykly dvoudobých motorů.
Výpočet motoru KamAZ-740
Technický popis motoru KamAZ. Pracovní proces a dynamika spalovacího motoru, jeho otáčky, zatížení a víceparametrové charakteristiky. Stanovení ukazatelů procesu plnění, komprese a spalování, expanze v motoru.
Výpočet hlavních parametrů a charakteristik spalovacího motoru ZMZ 402
Tepelný výpočet spalovacího motoru. Parametry pracovní kapaliny a zbytkových plynů. Procesy sání, komprese, spalování, expanze a výfuku. Vnější rychlostní charakteristiky, konstrukce indikátorového diagramu. Výpočet skupiny pístu a ojnice.
Stanovení parametrů kompresního zdvihu a mechanického hluku motoru automobilu
Funkční vlastnosti automobilu, které určují jeho výkon v reálných provozních podmínkách. Povaha kompresního procesu, množství přenosu tepla v motorech. Zdroje a emitory hluku motoru, hlavní způsoby jeho snížení.
Návrh a výpočet hlavního vznětového motoru
Výběr hlavních motorů a parametrů, stanovení celkového výkonu. Spalné teplo paliva. Proces plnění, komprese, spalování, expanze a uvolňování. Dynamický výpočet motoru, klikového hřídele a čepu ojnice. Výpočet chladicího systému.
Pracovní postupy, návrh a základní výpočty tepelných strojů a elektráren
Stručný popis prototypu. Zdůvodnění a výběr parametrů pracovního cyklu spalovacího motoru. Kompresní poměr, tlaková ztráta mezi dmychadly a válcem. Expanzní polytropický index. Konstrukce vypočítaného indikátorového diagramu.
- hlavní
- nadpisy
- abecedně
- návrat na začátek stránky
- vrátit se na začátek textu
- vrátit se k podobným dílům
- celý seznam podobných děl
- Dílo si můžete stáhnout zde
- kolik stojí objednávka práce?
Díla v archivech jsou krásně navržena v souladu s požadavky univerzit a obsahují kresby, schémata, vzorce atd.
Soubory PPT, PPTX a PDF jsou prezentovány pouze v archivech.
Doporučujeme práci stáhnout.
Pohonné jednotky moderních osobních automobilů jsou složité technické struktury a jejich provoz je dán mnoha různými parametry. Pro začínající automobilové nadšence může být velmi obtížné zjistit, co přesně znamená každý z nich. Například ani zkušení automobiloví nadšenci ve skutečnosti nevědí, jaký je kompresní poměr motoru. Nebo spíše věří, že to vědí, ale ve skutečnosti si tento parametr velmi často pletou s kompresí.
Co je to kompresní poměr a jak se liší od komprese?
Ilustrace kompresního poměru 10:1
Každý spalovací motor funguje díky tomu, že při spalování palivové směsi se v jeho válcích tvoří plyny, které pohánějí písty a ty zase klikový hřídel. Energie spalování se tak přeměňuje na mechanickou energii, vzniká točivý moment, díky kterému se vůz pohybuje.
Ke spalování palivové směsi dochází ve válcích a před zapálením ji písty stlačují na určitý objem. Právě poměr celkového objemu válce k objemu spalovacího prostoru se nazývá kompresní poměr spalovacího motoru. Tato veličina nemá rozměr a vyjadřuje se jednoduchým poměrem. U většiny moderních benzínových spalovacích motorů se pohybuje od 8:1 do 12:1 a u dieselových motorů – od 11:1 do 14:1.
Komprese označuje maximální hodnotu tlaku, která se vyskytuje ve spalovací komoře na samém konci kompresního zdvihu palivové směsi. Tato hodnota tedy není relativní, ale absolutní hodnotou. K jeho měření se používají jednotky jako atmosféry, kg/cm 2 a také kilopascaly nebo bary. Komprese úzce souvisí s kompresním poměrem, ale není s ním vůbec totožná. Jeho hodnota je ovlivněna nejen objemem, na který je palivová směs před zapálením stlačena, ale také faktory, jako je její složení, aktuální teplota motoru, přítomnost mezer v ovladačích ventilů a některé další.
Co ovlivňuje kompresní poměr motoru?
Normální spalování (nahoře) a detonace (dole)
Kompresní poměr motoru přímo ovlivňuje množství práce, kterou pohonná jednotka vyprodukuje. Čím vyšší je, tím více energie se uvolňuje při spalování palivové směsi, a tím větší výkon pohonná jednotka vykazuje. Právě z tohoto důvodu se na konci minulého století výrobci spalovacích motorů snažili své produkty zdokonalit právě zvýšením kompresního poměru, a nikoli zvětšením objemu válců a spalovacích prostor. Je třeba poznamenat, že při posilování motorů tímto způsobem je dosaženo výrazného zvýšení výkonu bez další spotřeby paliva. Motory jsou tedy nejen výkonné, ale také ekonomické.
Tato metoda má však svá omezení, a to poměrně významná. Faktem je, že při stlačení na určitou hodnotu palivová směs detonuje, to znamená, že samovolně exploduje. To však platí pouze pro benzínové motory: u dieselových motorů k detonaci nedochází, a proto mají v průměru vyšší kompresní poměr.
Aby se vážně zvýšila hodnota detonačního tlaku, zvyšuje se oktanové číslo benzínu, což výrazně zvyšuje náklady na palivo. Mnoho chemických přísad, které se k tomu používají, navíc zhoršuje environmentální parametry spalovacích motorů. Někteří nepříliš zkušení motoristé se domnívají, že čím vyšší je oktanové číslo benzínu, tím více energie při spalování uvolňuje, ale ve skutečnosti to vůbec není pravda: tato charakteristika nemá na výhřevnost paliva žádný vliv.
Přečtěte si také: Jaká by měla být komprese v motoru.
Jak se počítá kompresní poměr motoru?
Protože je velmi žádoucí, aby spalovací motor instalovaný v automobilu měl co nejvyšší kompresní poměr, je nutné jej umět určit. To je důležité také proto, aby se předešlo nebezpečí detonace, která může jednoduše zničit motor, při úpravě pohonné jednotky zaměřené na jeho posílení.
Standardní vzorec, podle kterého se vypočítá kompresní poměr spalovacího motoru, je následující:
- CR=(V+C)/C,
- kde CR je kompresní poměr motoru, V je zdvihový objem válce, C je objem spalovací komory.
Abyste mohli určit hodnotu této hodnoty pro jeden válec, musíte nejprve vydělit celkový pracovní objem pohonné jednotky jejich počtem. Tímto způsobem se z výše uvedeného vzorce určí hodnota parametru V. Určit objem spalovacího prostoru (tedy hodnotu C) je poněkud obtížnější, ale docela možné. Zkušení motoristé a mechanici se specializací na opravy a seřizování spalovacích motorů k tomu používají byretu, která je odstupňovaná v kubických centimetrech. Nejjednodušší způsob je nalít kapalinu (například benzín) do spalovací komory a poté změřit její objem pomocí byrety. Získaná data je nutné dosadit do výpočtového vzorce.
V praxi se kompresní poměr motoru obvykle určuje v následujících případech:
- Při posilování pohonné jednotky;
- Při přizpůsobení k provozu s palivem s jiným oktanovým číslem;
- Po takové opravě spalovacího motoru, kdy je potřeba upravit kompresní poměr.
Jak změnit kompresní poměr motoru
U moderních spalovacích motorů se kompresní poměr mění směrem nahoru i dolů. Pokud je třeba zvýšit, pak jsou válce vyvrtány a jsou instalovány písty většího průměru. Další poměrně běžnou metodou je zmenšení objemu spalovacích komor. Za tímto účelem se tam, kde se hlava válců spojuje s blokem, odstraní vrstva kovu. Tato operace se provádí na hoblovacím nebo frézovacím stroji.
Pokud je z toho či onoho důvodu nutné snížit kompresní poměr spalovacího motoru, pak nejjednodušším způsobem, jak toho dosáhnout, je nainstalovat další duralové těsnění mezi blok válců a hlavu. Další, složitější metodou je odstranění vrstvy kovu ze spodní části pístu na soustruhu.
Video k tématu
