Содержание
Степень сжатия дизельного двигателя – что нужно знать? + Видео » АвтоНоватор
Знаете ли вы, как работает сердце вашего автомобиля – двигатель? Какие процессы происходят, когда вы давите на педаль газа или когда переключаете скорости? Не стоит открещиваться от этих знаний – чем лучше вы узнаете свой автомобиль, тем раньше почувствуете возможную неисправность. Одна из важных характеристик – степень сжатия двигателя.
Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?
Степень сжатия в теории – это соотношение объема в пространстве над рабочим поршнем в момент, когда он проходит нижнюю мертвую точку, к объему в камере над поршнем в момент прохождения верхней мертвой точки. Это определение выражает разницу давления в самой камере сгорания в момент, когда происходит впрыск топлива в цилиндр.
В повседневной жизни часто путают степень сжатия с другим понятием, а именно с компрессией дизельного двигателя, однако на практике это два разных термина. Компрессия – это наибольшее давление поршнем в цилиндре на момент его прохождения от нижней мертвой точки к верхней. Эту величину измеряют в атмосферах.
Степень сжатия на практике – как это происходит?
Сгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия, так как в этом нет необходимости, также и низкооктановое топливо практически исчезло с рынка. Все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия.
Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем, и объем двигателя не меняется.
Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?
В наше время инженеры нашли альтернативный способ повысить давление в камере сгорания – это установка турбо-нагнетателя. Установка данного устройства приводит к увеличению давления в камере внутреннего сгорания, при этом объемы самой камеры изменять не нужно. Появление подобных устройств привело к существенному увеличению мощности, вплоть до 50 % от изначальных цифр. Достоинством нагнетателей является возможность их установки своими руками, хотя лучше всего поручить эту задачу специалистам.
Принцип работы нагнетателей всех типов сводится к одному простому действию, которое понятно даже детям. Мы знаем, что мотор автомобиля работает благодаря постоянному сгоранию топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Производители устанавливают оптимальное соотношение поступающих в цилиндры топлива и воздуха – последний попадает в камеру сгорания благодаря созданию разреженной атмосферы на такте впуска. Нагнетатели же позволяют в тот же объем камеры сгорания подать на впуске больше горючего и воздуха. Соответственно, увеличивается количество энергии при сгорании, растет мощность агрегата.
Однако автолюбителям не стоит увлекаться чрезмерным увеличением исходных показателей своего «железного коня» – при возрастании количества тепловой энергии увеличивается и амортизация деталей двигателя.
Быстрее прогорают поршни, изнашиваются клапаны, выходит из строя система охлаждения. Причем если турбонаддув можно установить своими руками, то ликвидировать последствия этого эксперимента далеко не всегда возможно даже в хорошей автомастерской. В особо неудачных случаях модернизации авто его «сердце» может попросту взорваться. Вряд ли нужно объяснять, что страховая компания откажется выплачивать вам какие-либо компенсации по этому прецеденту, возложив всю ответственность исключительно на вас.
В дизельных двигателях отсутствует дроссельная заслонка, в результате этого появилась возможность лучше и эффективней наполнять цилиндры независимо от оборотов. На очень многих современных автомобилях устанавливают такое устройство, как интеркулер. Он позволяет увеличить массу наполнения в цилиндрах на 20 %, что и поднимает мощность двигателя.
Мнение эксперта
Руслан Константинов
Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М. Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.
Для большинства дизельных двигателей степень сжатия находится в пределе от 18/22 к 1. Подобные характеристики обеспечивают максимальный КПД силовой установки, а если степень сжатия будет увеличена хотя бы на один процент, мощность поднимается минимум на 2%. Кроме использования турбонаддува повысить эти показатели можно и другими способами.
• Система Common Rail.
Современная система, которая используется на большинстве современных автомобилей с дизельной силовой установкой. Принцип заключается в том, что топливная смесь подаётся в камеры сгорания всегда с одинаковым давлением независимо от количества оборотов двигателя и мощности. Если в обычной системе сжатие происходит во впускном коллекторе, то в common rail в момент впрыска топлива в камеру. Благодаря этой системе производительность возрастает на 30%, однако эта цифра может отличаться в зависимости от давления впрыска топлива.
• Чип-тюнинг.
Не менее востребованный способ повышения мощности это чип тюнинг. Принцип доработки заключается в изменении характеристик давления в топливной системе за счёт изменения параметров электронного блока управления двигателем. Чип повышает производительность и КПД мотора, а также отслеживает время подачи топлива в цилиндры. К тому же чип тюнинг позволяет снизить расход топлива и сделать эксплуатацию более экономичной.
Чтобы выполнить чип тюнинг самостоятельно, потребуется специальное оборудование, знания и опыт. Установка доработанного контроллера обязательно подразумевает тонкую настройку под конкретный двигатель, также предварительно необходимо провести диагностику. Поэтому для получения гарантированного результата лучше обратиться к профессионалам.
- Автор: Марина
- Распечатать
Оцените статью:
(7 голосов, среднее: 3. 3 из 5)
Поделитесь с друзьями!
Adblock
detector
Все про компрессию и степень сжатия дизельного двигателя
Содержание
- Понятие степени сжатия
- Как все работает
- Возможность замера степени сжатия
- Способы повышения показателя
- Понятие компрессии
Двигатель любого транспортного средства, в том числе и дизельный, представляет собой довольно сложное устройство, состоящее из механизмов и систем.
Взаимодействие этих систем и механизмов между собой позволяет преобразовывать энергию, генерируемую при сгорании топливовоздушной смеси, во вращательное движение кривошипно-шатунного механизма с дальнейшей передачей вращения на коробку передач.
Основная работа по преобразованию энергии происходит внутри цилиндро-поршневой группы, то есть в цилиндрах.
Преобразование энергии зависит от многих факторов, включая компрессию двигателя. Эти критерии особенно важны в случае дизельных двигателей, поскольку воспламенение горючей смеси в цилиндрах этих двигателей происходит в результате ее нагрева за счет сжатия.
Понятие степени сжатия
Эти термины часто путают или объединяют в один термин. На самом деле это два разных термина, и они по-разному характеризуются.
Для начала разберем все, что касается степени сжатия дизельных двигателей.
Отношение объема цилиндра двигателя, когда поршень достигает нижней мертвой точки (ВМТ), к объему камеры сгорания, когда поршень достигает верхней мертвой точки, является степенью сжатия двигателя.
Этот коэффициент указывает на перепад давления, который возникает в цилиндре двигателя, когда топливо поступает в цилиндр.
В технической документации, прилагаемой к дизельному двигателю, степень сжатия указывается в виде математического отношения, например 18: 1.
Для дизельного двигателя оптимальная степень сжатия составляет от 18: 1 до 22: 1. Именно при этих передаточных числах двигатель достигает максимальной эффективности.
Как все работает
В случае дизельного двигателя во время такта сжатия, когда поршень достигает ВМТ, объем в цилиндре резко уменьшается. На данный момент в камере сгорания находится только воздух, и именно он сжимается; этот процесс называется тактом сжатия.
Когда поршень достигает ВМТ, воздух сжимается до степени сжатия, указанной в документации, и топливо под давлением подается в камеру сгорания.
Топливно-воздушная смесь воспламеняется под действием высокого давления, что значительно увеличивает давление в камере, и поршень затем переходит в состояние ВМТ.
Высокое давление горючей смеси увеличивает давление на головку поршня, заставляя его двигаться в сторону ВМТ.
Скользящее движение поршня преобразуется шатуном во вращательное движение коленчатого вала.
В этом случае давление, создаваемое воспламенением смеси, заставляет поршень двигаться в сторону NTM, это называется ходом. Ход — это один из рабочих ходов цилиндро-поршневой группы.
Степень сжатия — вот что важно во время такта сжатия. Чем он выше, тем легче воспламенить горючую смесь и тем полнее она горит, обеспечивая большее давление.
Благодаря хорошей степени сжатия дизельный двигатель обеспечивает большую мощность при меньшем расходе топлива.
Однако системы с дизельным приводом имеют диапазон степени сжатия, который не следует превышать по какой-либо причине.
Степень сжатия менее 18: 1 снижает мощность системы и увеличивает расход топлива.
Слишком высокая степень сжатия также отрицательно сказывается на двигателе, особенно на дизельных двигателях. Повышенные напряжения в цилиндрах и поршневых группах быстро сокращают срок их службы.
Повышенное сжатие может привести к изгибу поршней и изгибу шатунов.
В некоторых случаях увеличение степени сжатия может привести к взрыву электростанции без восстановления.
ВАЖНО: степень сжатия в водородных двигателях намного выше.
Возможность замера степени сжатия
Проверить степень сжатия дизельного двигателя в автомастерской практически невозможно. Так как некоторые замеры необходимо произвести, что сделать очень сложно.
Одним из таких измерений является определение объема цилиндра, когда поршень находится в точке ВМТ.
такженеобходимо знать некоторые параметры силовой установки, часть из которых можно найти в технической документации, а часть установить довольно сложно.
Для расчета степени сжатия необходимо знать объем камеры сгорания, так как прокладка находится между блоком цилиндров, необходимо знать ее толщину и диаметр отверстия поршня в нем, ход поршня и диаметр цилиндра. .
Имея все эти данные, а также коэффициент сжатия, можно математически рассчитать, измерив объем в цилиндре.
Способы повышения показателя
Степень сжатия в дизельном двигателе измерить сложно, но можно изменить в лучшую сторону.
Есть несколько способов увеличить степень сжатия дизельного двигателя.
Уменьшение камеры сгорания двигателя.
Самый простой способ увеличить этот показатель — уменьшить камеру сгорания.
Поскольку степень сжатия — это отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, изменение объема одного из них может изменить саму степень.
Объем камеры сгорания можно уменьшить несколькими способами.
Первое, что вы можете сделать, это заменить прокладку между блоком и головкой блока цилиндров на более тонкую, что изменит объем камеры сгорания.
Дополнительно головка блока цилиндров может быть вложенной. В этом случае с головки блока цилиндров снимается слой металла, так что камера сгорания уменьшается.
Применение турбонагнетателя.
Второй способ изменить это значение — увеличить давление в камере сгорания.
Использование турбонагнетателя, также известного как турбонаддув, позволяет увеличить степень сжатия.
В дизельных двигателях, которые не имеют турбонагнетателя, воздух, необходимый для сжигания смеси, подается за счет отрицательного давления в цилиндре, которое создается во время такта впуска.
При таком типе подачи воздуха невозможно достичь высокого давления в такте сжатия, поскольку количество воздуха ограничено.
В случае турбокомпрессора воздух нагнетается в цилиндры. Это создает больше воздуха и, следовательно, большее давление в цилиндре по мере продвижения такта сжатия.
Интеркулер.
Часто в дизелях помимо наддува используется еще одно устройство — интеркулер. Он также позволяет увеличить давление в цилиндре, но на несколько иной основе, чем наддув.
Задача интеркулера — охлаждать воздух перед его поступлением в цилиндры. В результате плотность воздуха увеличивается по мере его охлаждения, и, следовательно, давление в цилиндре выше.
Это основная информация о степени сжатия. Теперь перейдем к сжатию.
Понятие компрессии
Компрессия — это мера давления в цилиндрах двигателя. Этот показатель может быть измерен в нескольких значениях — кг / см2, барах, атмосферах, паскалях.
Особого внимания заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как этот размер очень важен для дизельных двигателей. В дизельных двигателях компрессия должна быть около 22 Атм, хотя в различных двигателях она может быть выше и значительно.
В цилиндрах дизельных двигателей необходимо обеспечить высокую степень сжатия, поскольку горючая смесь воспламеняется именно благодаря высокому давлению.
Если заданный показатель на дизельном двигателе существенно ниже нормы, запустить двигатель затруднительно или невозможно.
Сжатие в цилиндре дизельного двигателя достигается за счет сжатия воздуха через поршень во время такта сжатия. Однако добиться полной герметичности внутри цилиндра просто невозможно, утечки воздуха будут всегда.
Воздух может частично проникать в изношенные компрессионные кольца, когда они больше не могут должным образом прилегать к цилиндру, некоторая масса воздуха может выходить из цилиндра из-за неплотной посадки клапанов на седлах.
В общем, величина компрессии указывает на состояние двигателя.
Почему дизельные двигатели более эффективны, чем бензиновые
Тепловой КПД, степень сжатия и плотность топлива являются основными факторами, определяющими топливную экономичность — также известную как экономия топлива — двигателя. Если он установлен в автомобиле, пикапе, грузовике, лодке, корабле, тяжелом оборудовании и т. д., даже больше, переменные вступают в игру в отношении топливной экономичности двигателя. Что касается топливной экономичности двигателя, используемого для передвижения, транспорта и мобильности, важную роль играют такие факторы, как вес транспортного средства, рельеф местности и динамика воздушного потока. Но хотя эти переменные и играют роль в определении эффективности использования топлива, они ни в коем случае не являются самыми влиятельными факторами.
Три переменные, в наибольшей степени влияющие на топливную эффективность двигателя, это плотность топлива, эффективность сгорания и термический КПД. Из трех наиболее важных переменных, определяющих экономию топлива, тепловой КПД является наиболее влиятельным.
Никакая другая переменная не играет большей роли в определении экономии топлива, чем тепловой КПД. Причина в том, что тепловой КПД является побочным продуктом всех других переменных, связанных со сгоранием, включая плотность топлива, плотность энергии топлива, степень сжатия двигателя и соотношение смеси воздуха и топлива, подаваемой в двигатель.
Термическая эффективность, для всех практических целей, — это «газовых» пробега.
Что такое тепловой КПД
Как простое, так и строгое определение теплового КПД — два самых простых для понимания объяснения в физике. Тепловой КПД — это процент энергии — топлива, — который производит работу. Dictionary.com поясняет: «Определение теплового КПД, отношение производительности тепловой машины к подводимой теплоте, выраженное в одних и тех же единицах энергии». Тепловой КПД — это часть энергии, которую двигатель производит во время сгорания, которая толкает автомобиль по дороге, вращает гребной винт на лодке, поднимает стрелу и ковш экскаватора-погрузчика и т. д.
Применительно к двигателям внутреннего сгорания термический КПД представляет собой меру того, какой процент тепла (тепло является синонимом энергии/топлива), поступающего в двигатель, этот же двигатель может преобразовать в работу. Тепловая энергия — это мера процента тепла в галлоне топлива, который двигатель может использовать для толкания транспортного средства по дороге или выполнения какой-либо другой механической задачи, такой как подъем ковша или стрелы, процент энергии в топливе, который двигатель не тратится.
Другой взгляд на тепловую энергию
Тепловая энергия также может рассматриваться как количество энергии, используемой двигателем, по сравнению с количеством энергии, которое он тратит впустую, сколько энергии в галлоне газа идет на движение и сколько тепла выбрасывается выхлопными газами. или потеряны для окружающей среды, окружающей двигатель.
Чтобы понять основы теплового КПД двигателя, необходимо понять основы двигателей внутреннего сгорания.
Тепловой КПД дизельных и бензиновых двигателей
Двигатели внутреннего сгорания также называют «тепловыми двигателями». Двигатели внутреннего сгорания преобразуют энергию — энергию топлива — в тепло, а тепло производит работу. Но лишь небольшая часть тепла/энергии/топлива превращается в работу, гораздо меньше половины.
В транспортных средствах и машинах используются два типа двигателей внутреннего сгорания: двигатели с искровым зажиганием и двигатели с воспламенением от сжатия. Дизельные и биодизельные двигатели представляют собой двигатели с компрессионным двигателем, а двигатели, работающие на бензине, этаноле и пропане, представляют собой двигатели с искровым зажиганием.
Механизм двигателя с искровым зажиганием
Двигатели с искровым зажиганием воспламеняют топливно-воздушную смесь небольшим электрическим зарядом. Когда поршень начинает опускаться после такта выпуска — такта, при котором поршень выталкивает выхлопные газы предыдущего цикла выпуска из цилиндра, — форсунки заполняют цилиндр воздушно-топливной смесью. С нижней точки своего хода поршень начинает подниматься, сжимая топливовоздушную смесь. В верхней части цикла поршня возникает искра и воспламеняет смесь.
Механика двигателя сжатия
В отличие от двигателей с искровым зажиганием, которые добавляют воздушно-топливную смесь в нижней части поршневого цикла, в двигателе сжатия в цилиндре в нижней части поршневого цикла находится только воздух. Поршень поднимается и сжимает воздух — повышая температуру внутри цилиндра — и в верхней части хода поршня форсунки впрыскивают дизельное топливо в горячий сжатый воздух. Температура воздуха настолько высока, что дизель воспламеняется.
В то время как двигатели с компрессионным и искровым зажиганием удивительно неэффективны, дизельные двигатели значительно более эффективны, чем бензиновые.
Тепловые двигатели, особенно бензиновые, этаноловые и газовые, чрезвычайно неэффективны. Даже самые термически эффективные бензиновые двигатели теряют около 70% энергии, которую они производят. По данным GreenCarReports.com, хотя и немного лучше, даже самые термически эффективные дизельные двигатели по-прежнему теряют от 50 до 60 процентов. «Эффективность, с которой они это делают, измеряется с точки зрения «термического КПД», и большинство бензиновых двигателей внутреннего сгорания в среднем имеют тепловой КПД около 20 процентов. Дизель, как правило, выше — в некоторых случаях приближается к 40 процентам».
Почему тепловые двигатели неэффективны
Существуют различные типы тепловых двигателей/двигателей внутреннего сгорания — дизельные, бензиновые, этаноловые, газовые, пропановые, биодизельные и т. д. Но в разной степени все двигатели внутреннего сгорания неэффективны. И причина неэффективности двигателей внутреннего сгорания универсальна. Просто не существует технологий двигателей, необходимых для преобразования 100 процентов тепла, выделяемого двигателем во время сгорания.
Очень большая часть тепла, образующегося при сгорании, уходит в выхлопную трубу. Конвекция и теплопроводность ответственны за оставшуюся часть потерянного тепла; тепловые двигатели производят то, что не становится механической энергией. Блок двигателя поглощает тепло, потому что охлаждающая жидкость в радиаторе охлаждает двигатель, поэтому он не перегревается и не заедает. Воздух снаружи двигателя также поглощает тепло, потому что он также отбирает тепло у блока цилиндров.
Справедливости ради стоит отметить, что не существует системы преобразования энергии, которая была бы на 100% эффективнее. Дровяные печи и электростанции, например, потребляют огромное количество энергии. Большая часть энергии просто поднимается из дымохода или дымовой трубы.
Тепловые двигатели, однако, особенно неэффективны.
Но существуют средства повышения теплового КПД двигателей внутреннего сгорания. Увеличение степени сжатия двигателя внутреннего сгорания является первым средством.
Что такое степень сжатия
Именно степень сжатия в большей степени, чем какая-либо другая техническая характеристика двигателя, определяет тепловую эффективность — или, точнее, тепловую неэффективность . Степень сжатия — это разница в объеме цилиндра между временем, когда поршень находится в нижней части своего цикла, и временем, когда поршень находится в верхней части своего цикла.
Опять же, когда поршень находится в нижней части цикла, цилиндр заполнен воздухом в случае двигателя с компрессионным двигателем и наполнен воздушно-топливной смесью в случае двигателя с искровым зажиганием, и по мере движения поршня вверх, воздух или воздушно-топливная смесь начинает сжиматься, и чем больше воздух или воздушно-топливная смесь сжимается, тем больше повышается температура внутри цилиндра, и как только поршень достигает верхней точки своего цикла, воздушно-топливная смесь воспламеняется.
Чем больше нагревается воздух или воздушно-топливная смесь в результате сжатия перед сгоранием, тем выше тепловой КПД.
Как степень сжатия влияет на тепловую эффективность
Чем выше степень сжатия до определенного момента, тем выше термическая эффективность двигателя. Тепловой КПД, по определению, представляет собой количество тепла или теплового потенциала, то есть топлива, которое двигатель преобразует в механическую энергию, работу. Термический КПД, с точки зрения непрофессионала, — это процент топлива, который двигатель использует, чтобы толкать автомобиль по дороге.
Формула теплового КПД проста. Формула теплового КПД представляет собой количество тепла, выделяемого двигателем, деленное на количество тепла — опять же, в виде топлива — вводимого в двигатель. Чем ближе две температуры, тем выше тепловой КПД двигателя. Если температура сжатого воздуха или воздушно-топливной смеси в цилиндре равна температуре сгорания топливовоздушной смеси, то тепловой КПД равен 100%.
Теоретически идеальным было бы сжатие воздуха или воздушно-топливной смеси до тех пор, пока выделяемое тепло не сравняется с температурой сгорания воздушно-топливной смеси. Однако это невозможно.
Пределы степени сжатия
Увеличение степени сжатия в конструкции двигателя невозможно сверх определенной степени. Инженеры могут сделать степень сжатия дизельного двигателя намного выше, чем у бензинового двигателя. Причина в том, что в цилиндре дизельного двигателя воздух находится только при подъеме поршня. Дизель впрыскивается в цилиндр, как только поршень достигает верхней точки своего хода. После впрыска дизельное топливо самовоспламеняется, и давление, возникающее при сгорании дизельного топлива, толкает поршень обратно вниз, что приводит к вращению коленчатого вала.
Цилиндры бензиновых двигателей с искровым зажиганием, с другой стороны, заполняются воздушно-бензиновой смесью в нижней части цикла поршня. Таким образом, когда поршень начинает подниматься, тепло, выделяемое при сжатии воздуха, в определенный момент вызывает самовоспламенение бензина в воздушно-топливной смеси.
Самовоспламенение в бензиновом двигателе является катастрофическим событием. Самовоспламенение, также известное как предварительное зажигание , не следует путать с детонацией. Детонация — это когда карманы топливовоздушной смеси в цилиндре воспламеняются в разное время. Детонация вызывает звон, поэтому детонацию часто называют «стуком». Самовоспламенение полностью отличается от детонации. Детонация происходит при ходе поршня вниз. Самовоспламенение происходит при движении вверх. Отсутствует звук, связанный с самовоспламенением. Двигатель просто взрывается. Самовоспламенение разрушает головки поршней и штоки, разрушает кольца и уплотнения и даже может выбить свечи зажигания из двигателя.
Для предотвращения самовоспламенения в искровом двигателе — для предотвращения воспламенения бензина в воздушно-топливной смеси в результате тепла, выделяемого при сжатии поршнем смеси внутри цилиндра, — инженеры должны соблюдать степень сжатия между 8:1 и 12:1.
Но, поскольку дизельное топливо подается в цилиндр компрессионного двигателя в конце такта поршня — верхней мертвой точке — в отличие от начала такта поршня, как топливо в искровом двигателе, степень сжатия дизельных двигателей может быть намного выше: от 14:1 до 25:1. Это означает, что температура внутри дизельного двигателя становится намного выше, чем у бензинового двигателя, что означает, что температура на входе и температура на выходе ближе. Следовательно, дизельные двигатели намного более термически эффективны, чем бензиновые двигатели.
Тепловой КПД, наряду с плотностью топлива, определяет топливную экономичность двигателя. Дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые двигатели, потому что они более термически эффективны и потому что дизельное топливо является более плотным топливом. Дизельные двигатели имеют более высокий тепловой КПД, чем бензиновые двигатели, потому что дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия. Дизельные двигатели могут иметь более высокую степень сжатия, поскольку двигатели сжатия впрыскивают топливо в цилиндр двигателя в конце рабочего цикла поршня.
Плотность топлива и топливная экономичность
Даже без более высокой степени сжатия, ведущей к более высокому тепловому КПД, дизельные двигатели по-прежнему будут значительно более экономичными. Дизельные двигатели, естественно, более экономичны, потому что дизельное топливо имеет более высокую плотность, чем бензин. В то время как дизельное топливо и бензин имеют одинаковую плотность энергии — равную сумму энергии при измерении по весу, — дизель имеет больше энергии при измерении по объему. И жидкое ископаемое топливо продается в единицах измерения объема, галлонах или литрах.
«Теплотворная способность дизельного топлива составляет примерно 45,5 МДж/кг (мегаджоулей на килограмм), что немного ниже, чем у бензина, который составляет 45,8 МДж/кг. Однако дизельное топливо плотнее бензина и содержит примерно на 15% больше энергии по объему (примерно 36,9 МДж/л по сравнению с 33,7 МДж/л). С учетом разницы в плотности энергии общий КПД дизельного двигателя по-прежнему примерно на 20% выше, чем у бензинового двигателя, несмотря на то, что дизельный двигатель также тяжелее».
Только из-за плотности топлива дизельный двигатель проедет пять (5) миль на каждые четыре (4) мили, которые проедет бензиновый двигатель сопоставимого размера.
Пробег на «газе» — и причина того, что дизельные двигатели более экономичны по топливу, чем бензиновые двигатели — является продуктом термического КПД, а тепловой КПД является продуктом степени сжатия. Тепловой КПД и степень сжатия в сочетании с плотностью топлива являются причиной того, что дизельный двигатель экономит топливо на 25-35 процентов лучше, чем бензиновый двигатель.
Что такое степень сжатия — бензиновый и дизельный двигатель?
Содержание
Введение
Когда речь идет о двигателе внутреннего сгорания, мы часто говорим о выходной мощности. Более века проводились различные исследования для изучения и изменения факторов, влияющих на выходную мощность двигателя внутреннего сгорания, конфигурации двигателя, такой как CC , решается после этих различных исследований. Теперь давайте просто подумаем, влияет ли размер цилиндра на выходную мощность двигателя? Какое влияние конфигурация двигателя, такая как кубатура, оказывает на мощность двигателя?
Что такое степень сжатия?
Степень сжатия (CR) двигателя внутреннего сгорания представляет собой отношение общего объема камеры сгорания к объему, оставшемуся после полного сжатия, т. е. объему клиренса. Проще говоря, это отношение между общим объемом камеры сгорания, который остается, когда поршень находится в своей нижней мертвой точке, и объемом, остающимся внутри камеры сгорания, когда поршень перемещается в свою верхнюю мертвую точку.
Например, рассмотрим двигатель с общим объемом 1000 куб. см, из которых 900 куб. см является рабочим объемом, т. е. объемом, покрываемым поршнем при его перемещении от НМТ к ВМТ, и имеющим клиренс 100 куб. см, т. е. объем, остающийся внутри цилиндра, когда поршень достиг своей ВМТ. Так что степень сжатия этого двигателя будет 1000:100 или 10:1.
Установлено, что чем выше степень сжатия, тем больше будет выходная мощность двигателя.
Степень сжатия дизельного двигателя намного выше, чем у бензинового двигателя. то есть для бензинового двигателя CR варьируется от 10: 1 до 14: 1, а для дизельных двигателей CR варьируется от 18: 1 до 23: 1.
Читайте также:
- Двигатель с воспламенением от сжатия – определение, основные компоненты, применение
- Как работает автомобильная система кондиционирования воздуха? – Хорошее пояснение
- Диаграмма фаз газораспределения двухтактного и четырехтактного двигателя
Какая степень сжатия требуется?
Степень сжатия (CR) двигателя внутреннего сгорания является конструктивным критерием, который должен быть определен группой разработчиков при проектировании двигателя; CR выбирается в соответствии с потребностью двигателя в мощности, поскольку он напрямую влияет на мощность двигателя, а также на общий размер двигателя.
Потребность в CR различна для дизельных и бензиновых двигателей:
1. Бензиновый двигатель —
Если мы говорим о 4-тактном бензиновом двигателе, степень сжатия имеет свое значение, то есть
- Как мы все знаем, в бензиновом двигателе воздушно-топливная смесь поступает в камеру сгорания во время такта всасывания и для правильного смешения и для правильного сгорания этой воздушно-топливной смеси требуется сжатие этой смеси, что и делает двигатель в его такт сжатия, поэтому для правильного сгорания топливно-воздушной смеси требуется хорошая степень сжатия бензинового двигателя, что, в свою очередь, обеспечивает лучший тепловой КПД.
- Давление внутри цилиндра увеличивается во время такта сжатия, что, в свою очередь, повышает температуру воздушно-топливной смеси, что приводит к полному или правильному сгоранию топлива, когда свеча зажигания производит искру, что, в свою очередь, обеспечивает лучшую экономию топлива, а также предотвращает двигатель с различными дефектами вроде стука.
- Бензиновый двигатель с надлежащим CR обеспечивает сбалансированное количество мощности и скорости.
- Бензиновый двигатель обычно имеет степень сжатия от 10:1 до 14:1 в зависимости от области применения и конструктивных требований.
2. Дизельный двигатель-
Для дизельных двигателей степень сжатия имеет большее значение, так как
- любая свеча зажигания, поэтому сгорание топлива полностью зависит от сжатия воздуха, обеспечиваемого тактом сжатия дизельного цикла, из-за чего дизельный двигатель также известен как двигатель с воспламенением от сжатия.
- Дизель с высокой степенью сжатия обеспечивает двигателю высокую степень сжатия, т.е. обеспечивает высокий подъем давления, что необходимо для повышения температуры сжатого воздуха до температуры самовоспламенения топлива, которое должно распыляться топливные форсунки, которые, в свою очередь, обеспечивают полное или правильное сгорание топлива.
- Дизельные двигатели известны тем, что обеспечивают высокую выходную мощность из-за высокой степени сжатия дизельного двигателя, поскольку мы знаем, что чем выше CR, тем выше будет тепловой КПД или производительность.
- Дизельный двигатель с высоким CR обеспечивает высокую экономию топлива благодаря более высокому тепловому КПД, обеспечиваемому сгоранием при высокой степени сжатия.
- Дизельные двигатели обычно имеют более высокую степень сжатия, варьирующуюся от 18:1 до 23:1 в зависимости от области применения и конструктивных требований.
Читайте также:
- Как работает двигатель с искровым зажиганием?
- Как работает антиблокировочная тормозная система (ABS)?
- Как работает двигатель DTSi – объяснение?
1. Длина хода –
Длина хода двигателя – это длина камеры сгорания или расстояние между ВМТ и НМТ цилиндра двигателя, степень сжатия зависит от длины хода, чем больше длина хода цилиндра двигателя выше будет его CR.
2. Диаметр отверстия —
Форма цилиндра двигателя цилиндрическая, поэтому диаметр отверстия двигателя — это диаметр или внутренний диаметр цилиндра двигателя, внутри которого движется поршень. Степень сжатия двигателя зависит от диаметр отверстия, чем больше диаметр отверстия двигателя, тем выше будет степень сжатия.
3. Квадратный двигатель –
Это двигатели типа , в которых длина хода цилиндра равна диаметру отверстия цилиндра двигателя, что обеспечивает надлежащий баланс выходной мощности и скорости.
Примечание – В этом мире практически ни один двигатель не является квадратным, но двигатели формулы 1 делаются приблизительно квадратными.
4. Количество цилиндров –
Количество цилиндров также влияет на CR двигателя, поскольку двигатель с большим количеством поршней обеспечивает более высокую степень сжатия.
Таким образом, из приведенных выше критериев проектирования можно сделать вывод, что двигатели большего размера имеют более высокую степень сжатия, чем двигатели меньшего размера.