So berechnen Sie das Volumen der Brennkammer. Kompressionsverhältnis und Kompression - was ist das? Wie hoch ist die Verdichtung von Dieselmotoren

Leser der Zeitschrift Birgaleev aus Salavat und Filichev aus Udomlya, Region Kalinin. Sie fragen, was ist das Verdichtungsverhältnis, wie misst man es an einem Zweitaktmotor, wie ist das Verdichtungsverhältnis moderner Motoren und wie berechnet man, wie viel der Blockkopf getrimmt werden muss, um die Motorleistung zu erhöhen? Andere Leser stellen ähnliche Fragen.

Die Wirkleistung eines realen Motors wird neben anderen Parametern durch den Wert des thermischen Wirkungsgrades η t bestimmt, der direkt proportional zum Verdichtungsverhältnis ε ist. Wie aus der Grafik ersichtlich, wächst mit zunehmendem ε auch η t und damit die Leistung an der Motorwelle.

Kompressionsrate(auch geometrisch genannt) ist das Verhältnis des Gesamtvolumens des Zylinders zum Volumen des Brennraums.

wobei ε das Kompressionsverhältnis ist; V a ist das Gesamtvolumen des Zylinders, cm 3; V h ist das Arbeitsvolumen des Zylinders, cm 3; V c ist das Volumen der Brennkammer, cm 3.

In der Literatur über Verbrennungsmotoren für Zweitaktmotoren wurde zusätzlich zum geometrischen Verdichtungsverhältnis (oder nur dem Verdichtungsverhältnis), das durch die obige Formel bestimmt wird, das Konzept eingeführt tatsächliches (tatsächliches, wahres) Kompressionsverhältnis ε d... Bei der Ermittlung wird berücksichtigt, dass die Komprimierung erst dann beginnt; bis der Kolben die Auslassöffnung verschließt. Daher ist das tatsächliche Kompressionsverhältnis immer kleiner als das geometrische.

Das tatsächliche Kompressionsverhältnis wird durch die Formel bestimmt:

Berechnungsbeispiel:

D = 50 mm = 5 cm; S = 44 mm = 4,4 cm; = 6,0; Vc = 17,2 cm³; A = 23 mm = 2,3 cm.

Bei der Verwendung von Fachliteratur zu Zweitakt-Verbrennungsmotoren (Bücher, Zeitschriften, Kataloge und Broschüren) ist zu beachten, dass es in Japan üblich ist, das tatsächliche Verdichtungsverhältnis und in Europa - das geometrische - anzugeben.

Inländische Serienmotoren haben in der Regel ein niedriges Verdichtungsverhältnis (ε = 6,0 7,0 für Zweitakt und 6,0 ​​÷ 6,5 für Viertakt). Dies liegt daran, dass die meisten Außenborder vor vielen Jahren gebaut wurden und für den Betrieb mit Benzin mit niedriger Oktanzahl ausgelegt sind.

Moderne Zweitaktmotoren haben ε = 7,0 ÷ 12,0 (kleinere ε-Werte für Motoren mit einem einzigen Zylindervolumen von 350 cm 3 und große mit einem Volumen von etwa 50 cm 3 ).

Für moderne Viertaktmotoren ε = 8,0 10,5 (bei einem Zylindervolumen von 600 ÷ 50 cm 3 bzw.). Die Verwendung eines hohen Verdichtungsverhältnisses erfordert einen Kraftstoff mit einer Oktanzahl von 88-98 Einheiten.

Das Verdichtungsverhältnis wird erhöht, um die Leistung zu erhöhen und den Kraftstoffverbrauch zu senken. Er lässt sich jedoch nur bis zu einer gewissen Grenze erhöhen, die durch das Aussehen begrenzt wird Detonation- extrem schnelle, explosionsartige Verbrennung des Arbeitsgemisches mit einer Flvon 2000 2500 m / s (bei normaler Verbrennung beträgt diese Geschwindigkeit nur 20 ÷ 40 m / s). Die Detonation wird von einem starken (Stoß-) Druckanstieg begleitet, der auf alle Teile des Kurbeltriebs, Überhitzung von Kolben und Ventilen, Leistungsverlust und dem Auftreten von schwarzem Rauch aus der Abgasanlage übertragen wird. Eine starke Detonation führt zur Zerstörung des Kolbens.

Je höher das Verdichtungsverhältnis und je niedriger die Oktanzahl des verwendeten Benzins, desto wahrscheinlicher ist eine Detonation bei sonst gleichen Bedingungen. Schnelllaufende Motoren mit großem Zylinderdurchmesser, mit einem großen Luftüberschuss a im Arbeitsgemisch, sind anfällig für Detonationen (bei α = 0,85 ÷ 0,95 ist das Gemisch am stärksten detonationsanfällig; eine Erhöhung der Restgase verringert die Neigung zu Detonation). Bei hohem Druck des Gemisches zu Beginn der Verdichtung ist eine Detonation möglich, daher wird bei der Aufladung in der Regel das Verdichtungsverhältnis reduziert. Die Klopffestigkeit des Motors wird durch die Form des Brennraums und die Lage der Zündkerze beeinflusst – je kürzer der Flammenweg von den Elektroden der Zündkerze bis zum entferntesten Punkt des Brennraums, desto weniger brennt der Motor hat eine Neigung zum Klopfen. Daher eignen sich Motoren mit halbkugelförmigem Brennraum und mit in der Mitte angeordneter Zündkerze am besten zum Aufladen durch Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses.

Bei einem Zweitaktmotor wird das Arbeitsgemisch nicht nur im Überkolbenraum, sondern auch im Kurbelgehäuse verdichtet, wenn sich der Kolben vom OT zum UT bewegt. Normalerweise überschreitet der Druck im Kurbelgehäuse nicht 1,5 kgf / cm 2. Es hängt davon ab Verdichtungsverhältnis im Kurbelgehäuse ε bis d. h. aus dem Verhältnis des gesamten Kurbelgehäusevolumens V, wenn sich der Kolben am TDC befindet, zum Kurbelgehäusevolumen, wenn sich der Kolben im BDC befindet.

Der Wert von εk liegt normalerweise im Bereich von 1,29 ÷ 1,40 (der niedrigere Wert bezieht sich auf Rennmotoren und der größere Wert auf serienmäßige, kommerzielle Motoren).

Bei der Arbeit mit einem bestimmten Motor wird das Arbeitsvolumen durch eine Berechnungsmethode nach der Formel bestimmt:

Das Verdichtungsverhältnis eines Zweitaktmotors mit halbkugelförmigem Brennraum kann auf 8,5 ÷ 9,0 erhöht werden, jedoch muss in diesem Fall Kraftstoff mit einer Oktanzahl von 93 und höher verwendet werden. Beim Forcieren durch die Methode der Verdichtungserhöhung erhöht sich zwangsläufig der mittlere Wirkdruck in den Zylindern und dementsprechend die Kräfte, die auf alle Teile der Zylinder-Kolben-Gruppe und des Kurbeltriebs wirken. Die Kurbelwellendrehzahl erhöht sich. Diese Gründe führen unweigerlich zu einer Verringerung der Motorlebensdauer und einer Verringerung der Motorzuverlässigkeit.

Ein Berechnungsbeispiel zur Ermittlung der Größe des Blockkopf-Hinterschnitts. Es gibt einen Motor mit Parametern D = 5 cm; S = 4,4 cm; Vc = 17,2 cm³; = 6,5 (anfängliches Kompressionsverhältnis). Er muss auf ε t = 8,5 erhöht werden.

Das Arbeitsvolumen des Zylinders.

Ein moderner Autofahrer muss, wenn er sein Auto verstehen will, viele Begriffe und Definitionen kennen. Ohne technische Ausbildung oder mit unzureichenden Kenntnissen im Bereich Fahrzeugtechnik und Physik im Allgemeinen kann der Fahrer Definitionen wie Verdichtungsverhältnis und Verdichtung verwechseln. Diese Konzepte liegen im Allgemeinen ziemlich nahe beieinander, sind aber nicht identisch, wie viele Autofahrer meinen. In diesem Artikel werden wir betrachten, was der Unterschied zwischen dem Verdichtungsverhältnis und der Motorkompression ist. Wenn Sie diese Konzepte verstanden haben, wird es viel einfacher, den Betrieb des Motors zu analysieren.

Was ist der Unterschied zwischen Kompressionsverhältnis und Kompression?

Bevor wir uns im Detail mit den einzelnen Definitionen befassen, formulieren wir kurz, was Kompression und Kompressionsverhältnis sind:

• Unter Kompression bezieht sich auf den Druck, der sich bei maximaler Kompression im Zylinder bildet. Dieser Parameter kann gemessen werden.
• Unter Kompressionsrate wird als Zahl verstanden, die das Verhältnis der Lautstärke vor und nach dem Komprimierungsbeginn bestimmt.

Wenn Sie sich die Fachliteratur anschauen, werden Sie feststellen, dass dort am häufigsten der Begriff „Kompressionsverhältnis“ vorkommt. Dieser Indikator ist auch im Buch zum technischen Betrieb des Autos angegeben, beispielsweise im Abschnitt zur Kraftstoffauswahl. Wenn es um Kompression geht, wird es häufig in der Arbeit eines Automechanikers verwendet. Mit Diagnosegeräten können Sie die Kompression bestimmen, anhand derer der Spezialist Rückschlüsse auf die Qualität des Motors ziehen kann.

Was ist das Verdichtungsverhältnis des Motors?

Es gibt ein weit verbreitetes Missverständnis, dass das Verdichtungsverhältnis vielleicht der wichtigste Parameter eines jeden Automotors ist. Tatsächlich ist dies nicht wahr. Das Verdichtungsverhältnis des Motors beeinflusst den Kraftstoff, der am besten für den Motor verwendet wird. Auch die Zündparameter hängen vom Verdichtungsverhältnis ab. Wenn das Auto mit Fremdzündung (Benzinmotor) arbeitet, bemühen sich Spezialisten, das Verdichtungsverhältnis zu erhöhen, und wenn die Verbrennung in den Zylindern durch Kompression erfolgt (Dieselmotor), dann, um es zu verringern.

Schauen wir uns ein Beispiel an. Nehmen wir an, wir haben einen 2,4-Liter-Benziner. Wenn bei einem solchen Motor das Verdichtungsverhältnis 6 Einheiten beträgt, beträgt die Leistung eines solchen Motors etwa 100 PS. Wenn Sie gleichzeitig den gleichen Motor verlassen, aber das Verdichtungsverhältnis zweimal erhöhen - bis zu 12 Einheiten, beträgt die Leistung etwa 135-140 PS. Darüber hinaus ist der Benzinverbrauch in beiden betrachteten Fällen gleich. Ist die Verdichtung höher, dann ist die Temperatur der Abgase niedriger, sodass mehr der freigesetzten Energie in mechanische Arbeit umgewandelt werden kann.

Wenn Sie sich mit der Physik des Prozesses befassen, können Sie sich daran erinnern je höher die Ausdehnung der Gase nach einer Zündung ist, desto niedriger ist die Temperatur dieser Gase. Dementsprechend wird bei der Explosion mehr mechanische Energie freigesetzt. Da bei Automobilmotoren das Verdichtungsverhältnis und das Expansionsverhältnis von Gasen während einer Explosion nahezu identisch sind (da die Explosion in einem geschlossenen Zylinder stattfindet), folgt daraus, dass mit einer Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses der Wirkungsgrad von der Motor.

Natürlich können Sie das Kompressionsverhältnis nicht unbegrenzt erhöhen - es gibt eine gewisse Grenze. Die Detonationsgefahr richtet sich danach, wie hoch Temperatur und Druck des Gemisches bei der Entstehung des Funkens sind. Wird dieser Faktor nicht berechnet, können ernsthafte Probleme beim Betrieb des Motors entstehen.

Bitte beachten: Um das Klopfproblem bei Temperaturerhöhung zu mildern, haben die Automobilhersteller einen fünften Zyklus in ihre Motoren eingeführt. Das bedeutet, dass das Schließen der Einlassventile später als zuvor erfolgt. Dementsprechend ermöglicht dies eine bessere Nutzung des Kraftstoffs in den Zylindern, was das Verdichtungsverhältnis senkt, aber die Expansionsrate erhöht. Dieses Schema wird bei modernen Automobilmotoren verwendet.

Wenn Sie sich die technischen Informationen zum Auto ansehen, werden Sie feststellen, dass das Verdichtungsverhältnis in der Dokumentation als einer der Parameter auftaucht. Dies das Verdichtungsverhältnis ist für den Motor konstant, und es ist fast unmöglich, die vom Hersteller eingestellten Werte zu ändern.

Das Kompressionsverhältnis kann selbst gemessen werden. Dazu müssen Sie den gesamten Hubraum des Motors durch die Anzahl der Zylinder dividieren. Als Ergebnis dieser Berechnungen wird es möglich sein, das Gesamtvolumen eines Zylinders herauszufinden. Als nächstes müssen Sie einen der Motorkolben in den oberen Totpunkt bringen und Öl in diesen Zylinder gießen und sein Volumen messen. Das resultierende Volumen ist das Volumen der Brennkammer. Als nächstes muss das Gesamtvolumen des Zylinders durch das Volumen der Brennkammer geteilt und das Verdichtungsverhältnis des Motors ermittelt werden.

Was ist Motorkompression?

Im Gegensatz zum Kompressionsverhältnis ist der Kompressionsparameter oft in Servicezentren zu hören, zum Beispiel beim Bestehen einer Diagnose. Nach dem Ablesen von Fehlern oder anderen Arbeiten können Servicetechniker melden, dass das Auto die Kompression erhöht oder verringert hat (was häufiger vorkommt).

Wenn die Kompression im Motor nachlässt, ist dies ein Signal dafür, dass ein bestimmtes Problem mit dem Motor vorliegt.

Der Motor kann unabhängig erfolgen. Dazu benötigen Sie ein Kompressometer. Dieses Gerät kann in fast jedem Autohaus gekauft werden. Es muss in den Zylinder eingesetzt werden und dann den Motor mit einem Anlasser drehen. Darüber hinaus können Sie sich anhand der erhaltenen Ergebnisse über die Komprimierung informieren.

Bitte beachten: Wenn das Auto einen Benzinmotor hat, beträgt die normale Kompressionsstufe dafür 10-14 Atmosphären. Für einen Dieselmotor beträgt diese Zahl 24-35 Atmosphären.

Wenn Sie nach der Messung der Kompression feststellen, dass diese deutlich geringer ist als die speziell für Ihren Motor empfohlene, müssen Sie eine Diagnose durchführen.

Dazu müssen Sie nur das Arbeitsvolumen (Hubraum) des Motors durch die Anzahl der Zylinder teilen, wenn der Hubraum eines Vierzylindermotors beispielsweise 1100 cm³ beträgt. cm, dann beträgt die Kapazität oder das Arbeitsvolumen eines Zylinders 1100/4 = 275 Kubikmeter. siehe Etwas schwieriger ist es, den Wert des Brennraumvolumens zu ermitteln. Um das Volumen zu bestimmen, müssen wir es physikalisch messen und dazu benötigen wir eine Pipette oder Bürette, die auf einen Würfel graduiert ist. siehe Brennkammervolumen ist das Gesamtvolumen, das über dem Kolben verbleibt, wenn er sich am OT befindet. Es umfasst das Volumen des Kopfhohlraums plus das Volumen gleich der Dicke der Dichtung plus das Volumen zwischen Kolbenoberkante und Zylinderblockoberseite bei OT und plus das Volumen der Kolbenbodenvertiefung bei Verwendung von Kolben mit konkave Böden, oder abzüglich des Volumens der Ausbuchtung am Kolbenboden, wenn Kolben mit konvexen Enden verwendet werden.

403 - Zugriff verweigert

Es umfasst mehrere Größen: das Volumen des Hohlraums im Kopf, das Volumen der Aussparung (im Kolbenboden), das Volumen zwischen der Oberseite des Kolbenblocks und der Oberseite des Zylinderblocks, wenn sich der Kolben im oberen Totpunkt befindet , und das Volumen gleich der Dicke der Dichtung.

Beachtung

Wenn der Abstandshalter nicht rund ist, verwenden Sie eine Bürette, um das Volumen zu messen.

5 Wenn Sie die Arbeitskapazität des Zylinders und das Volumen der Brennkammer kennen, setzen Sie diese Werte in die Formel ein und berechnen Sie das Verdichtungsverhältnis.

Wie berechnet man das Kompressionsverhältnis des Motors?

Wenn nicht alle Volumina gleich sind, sollte Metall von den Köpfen der Kammern mit kleinerem Volumen entfernt werden, damit ihre Volumina denen einer großvolumigen Kammer entsprechen.
Der Hauptgrund für das Auswuchten der Kammern besteht darin, dass der Motor, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, ruhiger läuft und Sie die Vibrationen, die durch die gleichen Startimpulse entstehen, etwas reduzieren können.

Der zweite Grund ist, dass, wenn wir das höchstmögliche Verdichtungsverhältnis verwenden und bei der Überprüfung die Kammer mit dem größten Volumen finden, um die Menge des entfernten Metalls zu bestimmen, die Verdichtungsverhältnisse anderer Kammern höher als diese Grenze sein können.

Die Folge ist eine Detonation, die schnell zur Zerstörung des Motors führen kann.
Beim Entfernen von Metall aus Kammern ist es am besten, Metall von der Oberseite der Kammern oder von den Wänden in der Nähe der Kerze zu entfernen.

Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors

Es ist jedoch zu beachten, dass dies ein geometrisches Verdichtungsverhältnis ist, das tatsächliche ist ungefähr gleich 12, da der Motor nach dem Atkinson-Zyklus arbeitet, dh das Gemisch beginnt nach dem späten Schließen der Ventile zu verdichten und ist 12 mal komprimiert.

Der Wirkungsgrad eines solchen Motors in Bezug auf Leistung und Drehmoment wird durch ein Konzept wie das Expansionsverhältnis bestimmt, das dem geometrischen Verdichtungsverhältnis entgegengesetzt ist.

In den 1950er und 1960er Jahren war einer der Trends im Motorenbau, insbesondere in Nordamerika, das Verdichtungsverhältnis zu erhöhen, das Anfang der 1970er Jahre bei amerikanischen Motoren oft 11-13:1 erreichte.

Dies erforderte jedoch das entsprechende Benzin mit hoher Oktanzahl, das in jenen Jahren nur durch Zugabe von giftigem Tetraethylblei gewonnen werden konnte.
Die Einführung von Umweltstandards Anfang der 1970er Jahre in den meisten Ländern führte zu einer Stagnation des Wachstums und sogar zu einem Rückgang des Verdichtungsverhältnisses bei Serienmotoren.

403 taf-Zugriff wird verweigert

Die Abhängigkeit des VAZ-Motorvolumens vom Zylinderdurchmesser und Kolbenhub: 71 74,8 75,6 78 79 80 83 84 86 88 82 1499 1579 1597 1647 1668 1689 1752 1773 1815 1857 82,4 1518 1599 1616 1668 1689 1711 1769 1790 1833 1876 82,8 1528 1610 1628 1679 1701 1722 1786 1808 1851 1894 83 1535 1618 1635 1687 1708 1730 1795 1817 1860 1903 84 1573 1657 1676 1728 1750 1772 1838 1861 1905 1949 84,5 1593 1678 1696 1750 1772 1795 1860 1883 1928 1972 84,8 1603 1688 1707 1761 1783 1806 1874 1897 1941 1987 Injektorberechnung, Kraftstoffpumpe, TURBO-Leistung Ausgangsdaten Hubraum l Arbeitsdrehzahl U/min Koeff.

Füllung

Wichtig

Ladedruck atm Mischungsverhältnis kg / kg Ergebnis Maximale Leistung (PS)

So berechnen Sie das Kompressionsverhältnis

Die Auswuchtgenauigkeit der Kammern beträgt ca. 0,2 cm3.

Versuche niedrigere Werte zu erhalten sind in der Praxis nicht realisierbar, da bei solchen Extremwerten die Messmöglichkeiten mit den verwendeten Messgeräten aufgrund ihrer Fehler eingeschränkt sind.
Darüber hinaus ist ein Fehler von 0,2 cm3 selbst bei Motoren mit kleinem Hubraum ein kleiner Prozentsatz des gesamten Kammervolumens im Kopf. Verdichtungsverhältnis ändern Nachdem wir uns für das Verdichtungsverhältnis entschieden haben, stehen wir vor der Frage, wie man das erforderliche Verdichtungsverhältnis richtig erreicht.

Dies ist nicht schwierig. Die Formel zur Berechnung des Verdichtungsverhältnisses lautet wie folgt: e = (VP + VB) / VB Wobei e das Verdichtungsverhältnis ist VP - das Arbeitsvolumen VB - das Volumen der Brennkammer Durch Umwandeln der Gleichung erhalten Sie die Formel für Berechnung der Brennkammer mit einem bekannten Verdichtungsverhältnis.

Wir berechnen das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors durch Kompression

Angenommen, der Kolben hat einen konkaven Boden, das Volumen des Hohlraums im Boden beträgt 6 cm3 und das verbleibende Volumen über dem Kolben bei OT bis zur Stirnfläche des Kopfes beträgt 1,5 cm3.

Außerdem beträgt das Volumen gleich der Dicke der Dichtung 3,5 cm3.

Die Summe all dieser Volumina, die nicht im Hohlraumvolumen des Kopfes enthalten sind, beträgt 11 cm3.

Um das erforderliche Kompressionsverhältnis von 10/1 zu erreichen, müssen wir ein Hohlraumvolumen im Kopf (27,7 - 11) = 16,7 cm3 haben. Um zu bestimmen, wie viel Metall von der Stirnseite des Kopfes entfernt werden soll, legen Sie ihn auf eine waagerechte Fläche bzw. positionieren Sie den Kopf so, dass die Stirnseite waagerecht ist. Füllen Sie danach die Kammer mit einer Flüssigkeitsmenge, die dem benötigten Endvolumen entspricht. In diesem Beispiel beträgt dieses Volumen 16,7 cm3.

Nachdem wir uns für das Kompressionsverhältnis entschieden haben, stehen wir vor der Frage, wie wir das benötigte Kompressionsverhältnis richtig erreichen. Zuerst müssen Sie berechnen, wie viel Sie benötigen, um die Brennkammer zu vergrößern. Dies ist nicht schwierig. Die Formel zur Berechnung des Kompressionsverhältnisses lautet wie folgt:
= (VP + VB) / VB
Wobei Ɛ das Kompressionsverhältnis ist
VP - Arbeitsvolumen
VB - Volumen der Brennkammer

Durch Umwandeln der Gleichung erhalten Sie eine Formel zur Berechnung des Brennraums mit einem bekannten Verdichtungsverhältnis.
VB = VP1 / Ɛ
Wobei VP1 das Volumen eines Zylinders ist

Mit dieser Formel berechnen wir das Volumen der vorhandenen Brennkammer und ziehen davon das Volumen der gewünschten ab (berechnet nach der gleichen Formel), die resultierende Differenz ist der interessierende Wert, um den die Brennkammer vergrößert werden muss.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Brennraum zu vergrößern, aber nicht alle sind richtig. Der Brennraum eines modernen Autos ist so ausgelegt, dass beim Erreichen des OT des Kolbens das Luftgemisch in die Mitte des Brennraums gedrückt wird. Dies ist vielleicht die effektivste Antidetonationsentwicklung.

Die Selbstverbesserung der Kamera im Zylinderkopf liegt nicht in der Macht vieler. Dies liegt daran, dass Sie erstens die entworfene Form der Kammer verletzen können; ihre Dicke ist nicht bekannt. Es wird auch nicht empfohlen, den Motor mit dicken Dichtungen zu "lösen". Dadurch werden die Verdrängungsvorgänge im Brennraum gestört. Der einfachste und richtigste Weg ist der Einbau neuer Kolben, bei denen das erforderliche Kammervolumen eingestellt wird. Für einen Turbomotor gilt eine Kugelform als die effektivste. Es ist besser, speziell entwickelte und hergestellte Kolben für diese Zwecke zu verwenden. Die Möglichkeit der Eigenrevision der Serienkolben ist möglich. Hier müssen Sie jedoch berücksichtigen, dass die Dicke des Kolbenbodens nicht weniger als 6% des Durchmessers betragen sollte.

Verdichtungsverhältnis im Turbomotor

Eine der wichtigsten und vielleicht schwierigsten Aufgaben bei der Konstruktion eines Turbomotors ist die Entscheidung über das Verdichtungsverhältnis. Dieser Parameter beeinflusst eine Vielzahl von Faktoren in der Gesamtleistung des Fahrzeugs. Leistung, Wirkungsgrad, Gasannahme, Klopffestigkeit (ein Parameter, von dem die Betriebssicherheit des Gesamtmotors stark abhängt), all diese Faktoren werden maßgeblich durch das Verdichtungsverhältnis bestimmt. Es beeinflusst auch den Kraftstoffverbrauch und die Abgaszusammensetzung. Theoretisch ist das Verdichtungsverhältnis für einen Turbomotor einfach zu berechnen.

Schauen wir uns zunächst das Konzept der "Kompression" oder des "Geometrischen Komprimierungsverhältnisses" an. Es ist das Verhältnis des gesamten Zylindervolumens (Hubraum plus dem über dem Kolben im oberen Totpunkt (OT) verbleibenden Verdichtungsraum) zum Nettoverdichtungsraum. Die Formel lautet wie folgt: Ɛ = (VP + VB) / VB

Wobei Ɛ das Kompressionsverhältnis ist
VP - Arbeitsvolumen
VB - Volumen der Brennkammer

Vergessen Sie nicht die erheblichen Abweichungen zwischen geometrischem und tatsächlichem Verdichtungsverhältnis, selbst bei Saugmotoren. Bei Turbomotoren wird das vom Verdichter vorverdichtete Gemisch den gleichen Prozessen zugeführt. Um wie viel sich das Verdichtungsverhältnis dadurch tatsächlich erhöht, kann man der folgenden Formel entnehmen:
Ɛeff = Egeom * k√ (PL / PO)
Wobei Ɛeff effektive Kompression ist
Ɛgeom - geometrisches Kompressionsverhältnis
Ɛ = (VP + VB) / VB, PL - Ladedruck (Absolutwert),
PO - Umgebungsdruck,
k - adiabatischer Exponent (Zahlenwert 1,4)

Diese vereinfachte Formel gilt unter der Voraussetzung, dass die Temperatur am Ende des Verdichtungsprozesses sowohl bei Saug- als auch bei Saugmotoren den gleichen Wert erreicht. Mit anderen Worten, je höher der Ladedruck, desto geringer ist die mögliche geometrische Verdichtung. Nach unserer Formel für einen Saugmotor mit einem Verdichtungsverhältnis von 10:1 bei einem Ladedruck von 0,3 bar sollte das Verdichtungsverhältnis also auf 8,3:1 reduziert werden, bei einem Druck von 0,8 bar auf 6,6:1. Aber das ist Gott sei Dank Theorie. Alle modernen aufgeladenen Motoren arbeiten nicht mit so niedrigen Werten. Das richtige Verdichtungsverhältnis für die Aufgabe wird durch komplexe thermodynamische Berechnungen und umfangreiche Tests ermittelt. All dies stammt aus dem Bereich der Hochtechnologie und komplexen Berechnungen, aber viele Tuning-Motoren wurden aufgrund einiger Erfahrungen gesammelt, sowohl eigene als auch exemplarisch von namhaften Automobilherstellern. Diese Regeln werden in den meisten Fällen zutreffen.

Es gibt mehrere wichtige Faktoren, die die Berechnung des Verdichtungsverhältnisses beeinflussen, und diese müssen bei der Konstruktion berücksichtigt werden. Ich werde die wichtigsten auflisten. Das sind natürlich der gewünschte Boost, die Oktanzahl des Kraftstoffs, die Form des Brennraums, der Wirkungsgrad des Ladeluftkühlers und natürlich die Maßnahmen, die Sie ergreifen können, um die Temperaturbelastung bei der Verbrennung zu reduzieren Kammer. Auch der Zündzeitpunkt (SPE) kann die erhöhten Belastungen teilweise kompensieren. Dies sind jedoch Themen für ein separates Gespräch, und wir werden sie sicherlich später in den folgenden Artikeln ansprechen.

Jeder weiß, dass bei Benzin-Kolben-Verbrennungsmotoren das Luft-Kraftstoff-Gemisch vor der Zündung komprimiert wird. Ein ähnlicher Betriebszyklus von Dieselmotoren unterscheidet sich nur dadurch, dass Luft ohne Kraftstoff komprimiert wird. Eine der wichtigsten Eigenschaften beider ICEs ist das Kompressionsverhältnis. Es zeigt an, wie oft sich das Raumvolumen über dem Kolbenboden beim Übergang vom unteren Totpunkt nach oben ändert.

Manchmal wird diese Metrik mit Komprimierung verwechselt, obwohl der Unterschied zwischen ihnen riesig ist. Denn die oben genannten Eigenschaften sind zwar verwandt, aber in Wirklichkeit völlig unterschiedlich. Schon ihre Dimension weist darauf hin. Das Kompressionsverhältnis ist ein Verhältnis von beispielsweise 10:1 oder nur 10 und hat keine Einheiten. Das heißt, es wird in "Zeiten" gemessen. Die Kompression zeigt den maximalen Druck des Gemisches im Zylinder vor der Zündung an und wird in kg / cm 2 gemessen. Die Verdichtung eines Verbrennungsmotors mit einem Verdichtungsverhältnis von 10: 1 sollte also nicht mehr als 15,8 kg / cm 2 betragen. Es gibt eine andere Möglichkeit, um zu sagen, was ein Kompressionsverhältnis ist. Dies ist das Verhältnis des Volumens über dem Kolben am unteren Totpunkt zum Volumen des Brennraums. Der Brennraum ist der Raum über dem Kolben, der den oberen Totpunkt erreicht hat.

Berechnung des Kompressionsverhältnisses

Sie können das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors berechnen, wenn Sie die Berechnung nach der Formel durchführen ξ = (V p + V s) / V s; wobei V p das Arbeitsvolumen des Zylinders ist, V c das Volumen der Brennkammer. Aus der Formel ist ersichtlich, dass das Verdichtungsverhältnis durch Verkleinerung des Brennraumvolumens vergrößert werden kann. Oder indem man das Arbeitsvolumen des Zylinders vergrößert, ohne den Brennraum zu verändern. V p ist viel mehr als V s. Daher können wir annehmen, dass ξ direkt proportional zum Arbeitsvolumen und umgekehrt zum Volumen der Brennkammer verhält.

Das Arbeitsvolumen des Zylinders kann berechnet werden, indem der Durchmesser des Zylinders - D und der Hub des Kolbens - S bekannt sind. Die Formel zur Berechnung sieht so aus: V p = (π * D 2/4) * S.

Das Volumen der Brennkammer wird aufgrund ihrer komplexen Form meist nicht berechnet, sondern gemessen. Dies kann durch Eingießen von Flüssigkeit erfolgen. Das Volumen, das in die Flüssigkeitskammer passt, können Sie mit Messgeräten oder Waagen bestimmen. Es ist praktisch, Wasser zum Wiegen zu verwenden, da sein spezifisches Gewicht 1 g pro cm 3 beträgt. Das bedeutet, dass sein Gewicht in Gramm auch das Volumen in Kubikmetern anzeigt. cm.

Einfluss des Verdichtungsverhältnisses auf die Motorleistung

Je höher das Verdichtungsverhältnis, desto höher ist die Verdichtung des Verbrennungsmotors und seine Leistung (bei sonst gleichen Bedingungen). Durch die Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses tragen wir auch zur Steigerung der Motoreffizienz bei, indem wir den spezifischen Kraftstoffverbrauch senken. Das Verdichtungsverhältnis des Verbrennungsmotors bestimmt die Oktanzahl des zum Betreiben des Motors verwendeten Benzins. Kraftstoff mit niedriger Oktanzahl verursacht also einen großen Wert dieses Koeffizienten. Eine zu hohe Oktanzahl des Kraftstoffs verhindert, dass ein Triebwerk mit geringer Verdichtung seine volle Leistung entfaltet.

Ausgangsdaten

Die Oktanzahl des Kraftstoffs, der für Ottomotoren mit verschiedenen Verdichtungsverhältnissen verwendet wird.

Die Ausrichtung der Passebene des Kopfes mit dem Block durch Abschneiden der Metallschicht führt zu einer Verkleinerung der Brennkammer des Motors. Daraus ergibt sich eine Zunahme des Kompressionsverhältnisses um durchschnittlich 0,1 bei einer Abnahme der Dicke des Kopfes um 0,25 mm. Anhand dieser Daten können Sie feststellen, ob nach der Reparatur des Blockkopfes die zulässigen Grenzwerte überschritten werden. Und es sollten keine Maßnahmen ergriffen werden, um es zu reduzieren. Erfahrungsgemäß kann ein Schichtabtrag von weniger als 0,3 mm die Folgen nicht kompensieren.

Warum müssen Sie das Komprimierungsverhältnis ändern?

Die Notwendigkeit, diesen Parameter des Verbrennungsmotors zu ändern, tritt recht selten auf. Dafür gibt es nur wenige Gründe.

So ändern Sie das Komprimierungsverhältnis

Vergrößerungsmethoden:

• Zylinderbohrung und überdimensionierte Kolbenmontage.
• Reduzierung des Brennraumvolumens. Es wird durchgeführt, indem die Metallschicht von der Seite der Passebene des Kopfes mit dem Block entfernt wird. Aufgrund der Weichheit von Aluminium wird dieser Vorgang am besten auf einer Fräs- oder Hobelmaschine durchgeführt. Die Schleifmaschine sollte nicht verwendet werden, da ihr Stein ständig mit duktilem Metall verstopft wird.

Reduktionsmethoden:

• Entfernen der Metallschicht vom Kolbenboden (dies geschieht in der Regel auf einer Drehbank).
• Einbau zwischen Kopf und Zylinderblock eines Duraluminium-Abstandshalters zwischen zwei Dichtungen.

Beziehung zwischen Kompression und Kompressionsverhältnis

Wenn Sie den Wert des Verdichtungsverhältnisses kennen, können Sie berechnen, wie viel Kompression im Motor sein sollte. Eine umgekehrte Schätzung wird jedoch nicht zutreffen. Denn die Kompression hängt auch vom Verschleiß der Teile der Zylinder-Kolben-Gruppe und des Gasverteilungsmechanismus ab. Eine niedrige Motorkompression weist oft eher auf einen erheblichen Motorverschleiß und die Notwendigkeit einer Reparatur hin als auf ein niedriges Kompressionsverhältnis.

Motoren mit Turbolader

In den Zylindern eines Turbomotors wird Luft von einem Kompressor mit einem Druck etwas höher als der Atmosphärendruck gepresst. Dies bedeutet, dass Sie zur Bestimmung des Verdichtungsverhältnisses eines solchen Motors den Wert benötigen, den Sie als Ergebnis der Berechnung mit der Formel erhalten, multipliziert mit dem Koeffizienten des Turboladers. Aufgeladene Benzinmotoren arbeiten mit Kraftstoff mit einer höheren Oktanzahl als Benzin, das von denselben Motoren ohne Turbine verbraucht wird, gerade weil ihr ξ-Koeffizient höher ist.