Kompresní poměr, komprese, oktanové číslo — DRIVE2

Volkswagen aktualizoval Golf GTI a Golf R: dostanou automatickou převodovku a podraží

Legendární Hyundai N Vision 74 může jít do výroby: Společnost odhaluje nové detaily

Trump zdvojnásobí ceny nejprodávanějších amerických modelů? Vyhrožuje 100% cly na auta z Kanady

Populární za týden

Automobiloví experti vysvětlují, proč již nejsou potřeba dieselová auta

Dopravní policista ukončil otázku: který blinkr by měl být použit na kruhovém objezdu

Dopravní policista varuje před hrozivými následky použití automatického startu

Vlajková loď Chery zlevnila o 800 tisíc rublů: Tiggo 9 se prodává s velkými slevami

Proč se ukázalo, že minivan VAZ-2120 „Nadezhda“ není pro nikoho užitečný, navzdory pohonu všech kol a prostornému interiéru

Motory, které pohánějí moderní vozidla, mají poměrně složitou konstrukci. Před deseti lety se auta nemohla pochlubit takovými technickými schopnostmi. Provoz spalovacího motoru je dán různými parametry. Ti, kdo usedli za volant vozidla poprvé, ještě neznají všechny pojmy, i když mnoho zkušených řidičů málo rozumí tomu, co je například kompresní poměr (CR). A to je ve skutečnosti velmi důležitý ukazatel. Aby nedošlo k záměně s jinými charakteristikami, je nutné podrobněji porozumět všem nuancím.

Co je to kompresní poměr

Princip činnosti každého spalovacího motoru je založen na skutečnosti, že v jeho válcích vznikají plyny v důsledku spalování palivové směsi. Pohybují písty, které zase způsobují pohyb klikového hřídele. Spalování se tak přeměňuje na mechanickou energii a vzniká točivý moment. Výsledkem celého procesu je, že se auto začne pohybovat. Jak již bylo řečeno, palivová směs hoří ve válcích, ale předtím ji písty stlačují na určitý objem. Právě poměr celkového objemu válce k objemu spalovacího prostoru se nazývá kompresní poměr pohonné jednotky. U moderních spalovacích motorů se toto číslo rovná:

• od osmi do jedné do dvanácti do jedné pro „aspiraci“;
• U dieselů jedenáct ku jedné až čtrnáct ku jedné.

Zjednodušeně řečeno, komprese je maximální hodnota tlaku, která vzniká ve spalovacím prostoru na samém konci procesu komprese palivové směsi. Proto je tato charakteristika absolutní. Chladicí kapalina pohonné jednotky se měří v atmosférách, barech, kilopascalech nebo kg/cm2. Vzhledem k tomu, že tento ukazatel úzce souvisí s kompresí, mnoho motoristů je jednoduše zaměňuje nebo zaměňuje za stejnou věc. To ale není úplně správné. Chladicí kapalinu ovlivňuje nejen objem, na který je palivová směs stlačena, ale také řada dalších faktorů. Patří mezi ně teplota motoru, složení směsi a další.

Co tento ukazatel ovlivňuje?

Tento ukazatel přímo ovlivňuje množství práce, kterou bude muset motor automobilu vyrobit. Čím vyšší stupeň, tím více energie se uvolní při spalování palivové směsi. V konečném důsledku bude taková jednotka produkovat větší výkon, měřený v koňských silách. Z tohoto důvodu se většina automobilek na konci minulého století snažila zvýšit výkon svých motorů zvýšením chladicí kapaliny. Přitom je nenapadlo zvětšit objem spalovacích komor nebo válců. Stojí za zmínku, že posilování jednotek tímto způsobem ve skutečnosti vede k vážnému zvýšení výkonu. Zároveň motor nespotřebovává více paliva. Motory se tak stávají nejen výkonnými, ale také úspornými.

Takové posílení má však omezení. Nejprve si musíte pamatovat, že pokud směs stlačíte na určité množství, může jednoduše vybuchnout. To znamená, že samovolně exploduje. Všimněte si, že takový proces je možný pouze u benzínových spalovacích motorů. U dieselových motorů k výbuchům nedochází díky tomu, že mají v průměru vyšší kompresní poměr. Pro zvýšení hodnoty detonačního tlaku je nutné zvýšit oktanové číslo paliva, například natankovat do auta benzín AI-98, který stojí několikanásobně více. Řada automobilových nadšenců přitom začíná používat různé chemické přísady. Ty nejenže nemají dlouhodobý efekt, ale zhoršují i ​​ekologické parametry motoru. Samostatně stojí za zmínku, že plnění palivem s vyšším oktanovým číslem také není nejúčinnějším způsobem zvýšení detonace, protože tato charakteristika žádným způsobem neovlivňuje výhřevnost paliva.

Jak vypočítat stupeň

Je žádoucí, aby motor, který je instalován pod kapotou vozidla, měl co nejvyšší kompresní poměr. Moderní automobilky to bedlivě sledují. Proto je nutné vědět, jak se tento ukazatel určuje. To je důležité i proto, že ve špatných rukou může nezávislé seřízení pohonné jednotky vyústit v nechtěný výbuch, který může zcela zničit motor. Vzorec pro výpočet kompresního poměru je následující – CR=(V+C)/C, kde:

• CR – kompresní poměr instalace;
• V – pracovní objem válce;
• C je objem spalovací komory.

Zpravidla se hodnota počítá pro každý jednotlivý válec. Chcete-li to provést, nejprve vezměte pracovní objem instalace a poté tuto hodnotu vydělte počtem válců. Takto se určuje parametr V Pro zjištění objemu spalovací komory nebo C je nutné použít byretu. Poté se do komory nalije kapalná látka a objem se změří pomocí byrety. Mechanici ve specializovaných autoservisech takové zařízení zpravidla mají. Následně se výsledná hodnota vloží do vzorce a provedou se výpočty. Potřeba určit SG je obvykle vyžadována v následujících situacích:

• spalovací motor je posilován;
• po opravě jednotky, kdy je nutné tento indikátor upravit;
• než majitel vozu zamýšlí trvale používat palivo s vyšším oktanovým číslem.

Jak změnit kompresi

U všech moderních spalovacích motorů lze stupeň měnit nahoru i dolů. V prvním případě jsou válce vyvrtány a jsou instalovány písty se zvýšeným průměrem. Další běžnou metodou je odstranění vrstvy kovu z místa, kde se hlava válců spojuje s blokem. Tento postup se provádí na frézce nebo hoblovacím stroji. Pro snížení komprese je nutné nainstalovat další těsnění mezi hlavu a blok válců. Je lepší vyrobit z duralu. Existuje i jiný způsob, ale je mnohem složitější. Kovovou vrstvu ze dna pístu je nutné odstranit pomocí soustruhu.

Jak souvisí kompresní poměr a komprese?

Protože SG je absolutní hodnota, lze ji vypočítat matematicky. V praxi se tento ukazatel zobrazuje jako koeficient. V tomto případě se komprese v pohonné jednotce měří pouze praktickým způsobem. Záleží na řadě faktorů:

• startovací výkon;
• těsnost skupiny válec-píst;
• nabíjení baterie;
• kvalita kontaktů, které ovlivňují počet otáček startéru;
• těsnost ventilu.

Existují motory s proměnným kompresním poměrem?

Dříve inženýři automobilky při vývoji pohonné jednotky zpočátku nastavili kompresní poměr a nezměnil se bez ohledu na provozní režim motoru. Avšak v moderní realitě, kdy mnoho zemí zpřísnilo ekologické požadavky, musí konstruktéři hledat nové způsoby, jak zvýšit tepelnou účinnost. Jedním z takových řešení je vytvoření motoru s proměnným kompresním poměrem. Bylo vyvinuto několik možností:

• použití pístů, jejichž výšku lze nastavit. Konečný návrh se však ukázal být příliš objemný a začal se kroutit;
• instalace přídavné sekce do dutiny hlavy válců. To umožňuje zvětšit objem komory, ale tato konstrukce je obtížně vyrobitelná;
• nastavení výšky zdvihu klikového hřídele. Pro regulaci výšky opěrných ložisek klikového hřídele se používají speciální spojky. Tato technologie byla testována automobilkou VAG, ale nikdy se nedostala do sériové výroby;
• nastavení výšky zdvihu hlavy válců. K tomuto účelu se používá speciální mechanismus s elektrickým pohonem. Technologie byla považována za nespolehlivou a konstrukčně složitou, což bránilo jejímu uvedení do výroby;
• použití traverzového mechanismu pro spojení ojnice s klikovým hřídelem. Tento vývoj úspěšně využívá Infiniti na SUV QX50, vybaveném agregátem o výkonu 268 koní;
• instalace ojnice s proměnnou výškou. Regulace byla provedena pomocí tlaku oleje. Technologie byla vyvinuta specialisty z Francie a nebyla uvolněna do série.

Stojí za zmínku, že kompresní poměr je jedním z nejdůležitějších ukazatelů v automobilovém průmyslu. Všechny moderní společnosti mu věnují zvláštní pozornost. Pokrok se nezastavil a někteří vývojáři automobilů již přinesli na trh vozy vybavené motory s proměnným kompresním poměrem. To vše umožňuje vytvářet výkonnější pohonné jednotky, které netrpí obžerstvím.

Pro pochopení principů zvyšování výkonu a účinnosti spalovacího motoru je nutné vědět, co je to kompresní poměr, komprese a oktanové číslo. Navíc ne na úrovni úvahy, že 98. benzín je kvalitnější než 95. Je důležité pochopit, že samotné oktanové číslo není samoúčelné, ale pouze jedním z faktorů pro dosažení nejlepších výkonových charakteristik spalovacího motoru.

Nejprve si hned ujasněme, že komprese a kompresní poměr jsou zcela odlišné věci. Stupeň komprese — je poměr celkového objemu válce (tj. objemu válce plus objemu spalovací komory) k objemu samotné spalovací komory.

Protože tento poměr, nazývaný kompresní poměr, je zhruba poměr objemu, který zabírá směs při jejím plnění do válce, k objemu, při kterém se směs vznítí, je tlak, při kterém se vznítí palivo, úměrný této hodnotě. To znamená, že čím vyšší je kompresní poměr, tím vyšší je tlak hořlavé směsi.

Pro lepší pochopení je vhodné poznamenat, že jelikož tlak závisí nejen na kompresním poměru, ale také například na tlaku v sací fázi, pak tlak hořlavé směsi může být u motoru s vyšším kompresním poměrem nižší. Jak? Například přeplňované motory mají obvykle nižší kompresní poměr než motory s přirozeným sáním (proč se to děje, bude zřejmé níže), přičemž jejich tlak ve všech fázích je výrazně vyšší, protože směs je již dodávána do sání ve stlačeném stavu (což je ve skutečnosti jejich povaha).

Komprese — to je mimochodem tlak na konci kompresní fáze. To znamená, že se téměř rovná stejnému tlaku hořlavé směsi. Proč skoro? Protože směs vzplane vždy o něco později nebo o něco dříve než v okamžiku, kdy je tlak maximální. Toto „téměř“ je určeno úhel zážehu.

Optimální komprese motoru se velmi zhruba vypočítá vynásobením kompresního poměru 1.4 atm.

Vraťme se ke kompresnímu poměru, podívejme se, proč je pro nás důležitý v souvislosti s účinností a výkonem motoru. A tady je důvod. Práce ve spalovacím motoru se provádí rozpínáním pracovní tekutiny, kterou je u benzínových motorů směs paliva a vzduchu. Jak nás učili ve škole: hořící směs se rozpíná, tlačí píst, jehož vratný pohyb přechází v rotační pohyb klikového hřídele. V souladu s tím s vyšším kompresním poměrem zdvih pístu, v rámci kterého může směs realizovat svůj energetický potenciál, se ukazuje být větší, a proto je vykonána užitečnější práce. Ve skutečnosti je to pouze jeden z faktorů dohromady, určují tepelnou účinnost, ukazatel účinnosti expanze pracovní tekutiny v okamžiku spalování. Existuje na to dokonce vzorec:

Tepelná účinnost = 1 – (1 / kompresní poměr) ^ gama – 1

Kde gama je hodnota určité diskrétní funkce, která závisí na teplotě, tlaku a objemu hořlavé směsi. Jednoduše řečeno, množina konstant. Vidíme tedy, že čím vyšší je kompresní poměr, tím vyšší je tepelná účinnost. Je také jasné, že se jedná o trochu zjednodušení, protože pro získání jeho maximální hodnoty je potřeba zvolit spoustu parametrů, kde je kompresní poměr pouze jedním z mnoha, i když důležitým. Jak řekl majitel jednoho z autoservisů: „Ne nadarmo vynalézají motory lidé se dvěma vyšším vzděláním. A skutečně to nebylo marné.

No, skvělé, zdá se, že jsme na to přišli: čím vyšší kompresní poměr, tím lépe. Tak se prostě zbavíme spalovacího prostoru, zvedneme kompresní poměr do nebes a budeme rádi. Ale nebude tam žádné štěstí a tady je důvod. Faktem je, že při zvýšení tlaku a teploty dochází ke dvěma nepříjemným jevům: detonace a předčasné vznícení. Abychom jim plně porozuměli, musíme si uvědomit jednu úžasnou skutečnost: palivová směs ve spalovacím motoru neexploduje – shoří. Navíc stejná gama, kterou jsme zmínili výše, závisí na rychlosti spalování, tvaru čela zapalování a teplotě plamene. Rychlost spalování musí odpovídat rychlosti pístu. Přední část zapalování musí být rovnoměrná a rovnoměrně rozprostřená podél pohybu vpřed. Čím nižší je teplota spalování, tím nižší jsou tepelné ztráty. To vše jsou zjednodušená tvrzení, ale vyjadřují obecnou podstatu jevů.

Vraťme se k detonaci a předstihu. K předčasnému vznícení dochází, když se směs samovolně vznítí při zvýšení tlaku. V tomto případě se ukazuje, že část práce není vynaložena na tlačení pístu, ale na zabránění jeho dokončení kompresní fáze a expanzní energie, která zbyde (pokud zůstane), bude kvůli nevypočítanému profilu přední části spalování využita extrémně neefektivně.

Detonace Totéž platí pro ještě nepříjemnější efekt, kdy zapálená směs exploduje. To znamená, že po krátké chvíli, kdy se spalování šíří rychlostí měřenou v desítkách centimetrů za sekundu, se náhle několikanásobně zvýší. K tomu dochází vlivem teploty i tlaku a samotný efekt je zajištěn přítomností určitého množství některého ze spalovacích produktů. Účinky detonace: místo spalovací fronty dostáváme rázová vlna (v podstatě stejné, ale rychlost a teplota jsou několikanásobně vyšší), v důsledku toho – prudký pokles tepelné účinnosti a nárazové zatížení na skupinu pístů. Nyní si na vteřinu představte, co se stane, pokud k detonaci nedojde po zapálení směsi zapalovací svíčkou, ale po samovznícení – vše je stejné, ale pouze proti zdvihu pístu.

Ukazuje se tedy, že stupeň komprese lze zvyšovat pouze do té doby, než se začnou objevovat popsané efekty. A tady se dostáváme k dalšímu konceptu – oktanové číslo. Ukazuje se, že různé druhy paliva mají různou odolnost proti předčasnému vznícení a detonaci (to vše je označováno jako detonační odolnost). Oktanové číslo je přesně ukazatelem této trvanlivosti. Čím vyšší, tím vyšší životnost. Je důležité si uvědomit, že ve většině případů množství energie, které lze uvolnit z litru paliva, nezávisí na oktanovém čísle.

Stupeň komprese Doporučené palivo
7,0 – 8,0 AI – 76
8,5 – 9,5 AI – 92 (kromě turbo)
10,5 – 12 AI – 95
14 – 16 AI-102 a AI-109

Přejděme však od teoretických bodů, které by mohly naplnit několik svazků, k praktickým otázkám a prozkoumejme popisované jevy prizmatem každodenního života.

První častá otázka zní: shoří ventily, když do auta natankujete benzín s vysokým oktanovým číslem?

V některých případech může použití benzínu s vysokým oktanovým číslem vést k vyhoření výfukových ventilů. Předpokládá se, že k tomu dochází v důsledku vyšší teploty spalování směsi s vyšším oktanovým číslem. Ve skutečnosti je to naopak. Palivo s vyšším oktanovým číslem obvykle hoří chladněji a pomaleji. Vzhledem k tomu, že rychlost spalování je nižší než vypočtená hodnota, může se stát, že během výfukové fáze bude ventilem vypouštět místo výfukových plynů stále hořící směs. Hořící směs může skončit ve výfukovém potrubí, které pak také trpí. V praxi umožňuje konstrukce mnoha motorů realizovat potenciál paliva s vyšším oktanovým číslem, aniž by byla ohrožena životnost.

V každém případě, pokud používáte jiný než výrobcem doporučený benzín, musíte jasně rozumět fyzice toho, jak váš konkrétní motor funguje – nemůžete vždy věřit tomu, co říkají servisní střediska.

Otázka číslo dvě: Proč se na zapalovacích svíčkách při použití vysokooktanového benzínu tvoří uhlíkové usazeniny?

První důvod je důsledkem skutečnosti, že v Rusku se vysokooktanové benzíny získávají výhradně přidáním přísad. Často se ukazuje, že pro získání 95. benzínu se používají přísady nižší kvality než pro 98. benzín. Takže tankováním 95. po 92. můžete získat hladší chod motoru a karbonové usazeniny na svíčkách v jedné láhvi. Je jasné, že zde vše závisí na konkrétní čerpací stanici.

Druhým důvodem je úhel časování zapalování. Pokud váš motor nemá systém, který automaticky upravuje časování zapalování, pak jeho naplnění vysokooktanovým palivem může opět zanést zapalovací svíčky a ztratit část výkonu. Jak je uvedeno výše, palivo s vysokým oktanovým číslem hoří pomaleji, a proto pro správné a úplné spálení směsi musí být zapáleno dříve.