Tỷ lệ nén có ý nghĩa gì và tại sao nó lại quan trọng

Động cơ đốt trong là một loại đơn vị công suất sử dụng năng lượng được giải phóng do quá trình đốt cháy nhiên liệu (xăng, khí đốt hoặc nhiên liệu diesel). Cơ cấu xi lanh - pít tông, thông qua thanh truyền trục khuỷu, chuyển động tịnh tiến thành chuyển động quay.

Sức mạnh của bộ nguồn phụ thuộc vào nhiều yếu tố, và một trong số đó là tỷ số nén. Chúng ta hãy xem xét nó là gì, nó ảnh hưởng như thế nào đến đặc tính công suất của ô tô, cách thay đổi thông số này, và CC khác với nén như thế nào.

Công thức tỷ số nén (động cơ piston)

Đầu tiên, hãy nói sơ qua về chính tỷ lệ nén. Để hỗn hợp không khí-nhiên liệu không chỉ bốc cháy mà còn nổ tung, nó phải được nén lại. Chỉ trong trường hợp này, một cú sốc được tạo ra sẽ làm chuyển động piston bên trong xi lanh.

Động cơ pít-tông là động cơ đốt trong, trên cơ sở đó quá trình thu được tác động cơ học đạt được bằng cách mở rộng thể tích nhiên liệu làm việc. Khi nhiên liệu được đốt cháy, lượng khí được giải phóng sẽ đẩy các pít-tông và nhờ đó trục khuỷu quay. Đây là loại động cơ đốt trong phổ biến nhất.

Tỷ số nén được tính theo công thức sau: CR = (V + C) / C

V - thể tích làm việc của xi lanh

C là thể tích buồng đốt.

Những động cơ này bao gồm nhiều xi lanh, trong đó các piston nén nhiên liệu trong một buồng đốt. Tỷ số nén được xác định bởi sự thay đổi thể tích không gian bên trong xylanh ở các vị trí cực của piston. Đó là tỷ số giữa thể tích không gian khi nhiên liệu được phun vào và thể tích khi nó bốc cháy trong buồng đốt. Khoảng trống giữa tâm chết dưới và trên của piston được gọi là thể tích làm việc. Không gian trong xi lanh với piston ở tâm chết được gọi là không gian nén.

Công thức tỷ số nén (động cơ piston quay)

Động cơ pít-tông quay là động cơ trong đó vai trò của pít-tông được gán cho một rôto tam diện thực hiện các chuyển động phức tạp bên trong khoang làm việc. Bây giờ động cơ như vậy được sử dụng chủ yếu trong xe ô tô Mazda.

Đối với các động cơ này, tỷ số nén được định nghĩa là tỷ số giữa thể tích lớn nhất và nhỏ nhất của không gian làm việc khi piston quay.

CR = V1/V2

V1 - không gian làm việc tối đa

V2 là lượng không gian làm việc tối thiểu.

Ảnh hưởng của tỷ lệ nén

Công thức CC sẽ cho biết phần nhiên liệu tiếp theo sẽ được nén trong xi lanh bao nhiêu lần. Thông số này ảnh hưởng đến mức độ đốt cháy nhiên liệu và hàm lượng các chất độc hại trong khí thải lần lượt phụ thuộc vào điều này.

Có những động cơ thay đổi tỷ số nén tùy trường hợp. Chúng hoạt động với tỷ số nén cao ở tải thấp và tỷ số nén thấp ở tải cao.

Ở tải trọng cao, tỷ số nén cần thấp để ngăn chặn hiện tượng kích nổ. Ở mức tải thấp, nên cao hơn để đạt hiệu quả ICE tối đa. Trong động cơ piston tiêu chuẩn, tỷ số nén không thay đổi và tối ưu cho mọi chế độ.

Tỷ số nén càng cao thì độ nén của hỗn hợp trước khi đánh lửa càng mạnh. Tỷ lệ nén ảnh hưởng đến:

• Hiệu suất của động cơ, công suất và mô-men xoắn của nó;
• khí thải;
• tiêu thụ nhiên liệu.

Có thể tăng tỷ lệ nén

Quy trình này được sử dụng khi điều chỉnh động cơ ô tô. Sự cưỡng bức đạt được bằng cách thay đổi thể tích của phần nhiên liệu đi vào. Trước khi thực hiện hiện đại hóa này, cần lưu ý rằng khi công suất của tổ máy tăng lên, tải trọng lên các bộ phận không chỉ của bản thân động cơ đốt trong mà còn các hệ thống khác, chẳng hạn như hộp số và khung gầm, cũng sẽ tăng lên.

Điều đáng xem xét là thủ tục tốn kém, và trong trường hợp thay đổi các đơn vị đã đủ mạnh, việc tăng mã lực có thể không đáng kể. Có một số cách để tăng tỷ số nén trong các xi lanh dưới đây.

Xylanh nhàm chán

Một thời điểm thuận lợi hơn cho quy trình này là một cuộc đại tu động cơ. Tất cả đều giống nhau, khối xi lanh sẽ cần phải được tháo rời, vì vậy sẽ rẻ hơn nếu thực hiện đồng thời hai nhiệm vụ này.

Khi các xi lanh bị khoan, khối lượng động cơ sẽ tăng lên, và điều này cũng đòi hỏi phải lắp đặt các piston và vòng có đường kính lớn hơn. Một số người chọn pít-tông hoặc vòng đệm sửa chữa, nhưng để tăng tốc tốt hơn nên sử dụng các chất tương tự cho các đơn vị có khối lượng lớn, được đặt tại nhà máy.

Việc khoan lỗ phải được thực hiện bởi một chuyên gia sử dụng thiết bị đặc biệt. Đây là cách duy nhất để đạt được kích thước xi lanh hoàn toàn đồng nhất.

Hoàn thiện đầu xi lanh

Cách thứ hai để tăng tỷ số nén là cắt đáy của đầu xi lanh bằng dao phay. Trong trường hợp này, thể tích của các xi lanh không đổi, nhưng không gian phía trên piston thay đổi. Cạnh được loại bỏ trong giới hạn của thiết kế động cơ. Quy trình này cũng phải được thực hiện bởi một chuyên gia đã tham gia vào loại sửa đổi động cơ này.

Trong trường hợp này, bạn cần tính toán chính xác lượng mép tháo ra, vì nếu bỏ quá nhiều thì piston sẽ chạm vào van đang mở. Điều này ngược lại sẽ ảnh hưởng không tốt đến hoạt động của mô tơ, thậm chí có trường hợp còn khiến nó không sử dụng được khiến bạn phải đi tìm đầu mới.

Sau khi hiệu chỉnh lại đầu xi lanh, sẽ phải điều chỉnh hoạt động của cơ cấu phân phối khí để nó phân phối chính xác các pha mở van.

Đo thể tích buồng đốt

Trước khi bắt đầu ép động cơ bằng các phương pháp đã liệt kê, bạn cần biết chính xác bao nhiêu phần trăm của buồng đốt (phía trên khoảng trống của piston khi piston đã chạm đến tâm chết trên cùng).

Không phải tài liệu kỹ thuật của ô tô nào cũng chỉ ra những thông số như vậy, và cấu tạo phức tạp của xi-lanh của một số động cơ đốt trong không cho phép bạn tính đúng thể tích này.

Có một phương pháp đã được chứng minh để đo thể tích của phần này của hình trụ. Trục khuỷu quay để piston ở vị trí TDC. Ngọn nến không được vặn và với sự trợ giúp của một ống tiêm thể tích (bạn có thể sử dụng loại lớn nhất - cho 20 khối) dầu động cơ được đổ vào trong ngọn nến.

Lượng dầu đổ vào sẽ chỉ là thể tích của khoang piston. Thể tích của một xi lanh được tính toán rất đơn giản - thể tích của động cơ đốt trong (được chỉ ra trong bảng dữ liệu) phải được chia cho số xi lanh. Và tỷ lệ nén được tính bằng công thức được chỉ ra ở trên.

Trong video bổ sung, bạn sẽ tìm hiểu cách bạn có thể cải thiện hiệu suất của động cơ nếu bạn cải thiện nó về chất lượng:

Lý thuyết ICE: Động cơ chu trình Ibadullaev (quy trình)

Nhược điểm của việc tăng tỷ lệ nén:

Tỷ số nén ảnh hưởng trực tiếp đến lực nén trong động cơ. Để biết thêm thông tin về nén, hãy xem trong một bài đánh giá riêng... Tuy nhiên, trước khi quyết định thay đổi tỷ lệ nén, bạn cần cân nhắc rằng điều này sẽ dẫn đến những hậu quả sau:

• nhiên liệu tự bốc cháy sớm;
• các thành phần động cơ bị mòn nhanh hơn.

Cách đo áp suất nén

Các quy tắc cơ bản để đo lường:

• Động cơ được làm ấm lên nhiệt độ làm việc;
• Hệ thống nhiên liệu bị ngắt kết nối;
• nến chưa vặn (ngoại trừ ống trụ đang được kiểm tra);
• pin đã được sạc;
• bộ lọc không khí - sạch sẽ;
• truyền là trung tính.

Để có được thông tin chính xác về động cơ, áp suất nén trong xi lanh được đo. Trước khi đo, động cơ được làm nóng để xác định khe hở giữa pít-tông và xi-lanh. Cảm biến nén là một đồng hồ đo áp suất, hay đúng hơn là đồng hồ đo độ nén, được vặn vào thay vì bugi. Sau đó, động cơ được khởi động bằng bộ khởi động bằng cách nhấn bàn đạp ga (mở bướm ga). Áp suất nén được hiển thị trên mũi tên của máy đo nén. Máy đo áp suất nén là một công cụ để đo áp suất nén.

Áp suất nén là áp suất lớn nhất có thể đạt được ở cuối kỳ nén của động cơ, khi hỗn hợp chưa được đốt cháy. Lượng áp suất nén phụ thuộc vào

• tỷ lệ nén;

• tốc độ động cơ;

• mức độ lấp đầy của xi lanh;

• độ kín của buồng đốt.

Tất cả các thông số này, ngoại trừ độ kín của buồng đốt, là không đổi và do thiết kế động cơ quy định. Do đó, nếu một phép đo cho thấy một trong các xi lanh không đạt được giá trị do nhà sản xuất quy định, thì điều này cho thấy có sự rò rỉ trong buồng đốt. Áp suất nén phải giống nhau trong tất cả các xi lanh.

Nguyên nhân của áp suất nén thấp

• van bị hư hỏng;
• lò xo van bị hư hỏng;
• ghế van bị mòn;
• vòng piston bị mòn;
• xylanh động cơ bị mòn;
• đầu xi lanh bị hư hỏng;
• hỏng gioăng đầu xi lanh.

Trong buồng đốt đang làm việc, chênh lệch áp suất nén tối đa trên các xi lanh riêng lẻ lên đến 1 bar (0,1 MPa). Áp suất nén dao động từ 1,0 đến 1,2 MPa đối với động cơ xăng và 3,0 đến 3,5 MPa đối với động cơ diesel.

Để ngăn nhiên liệu tự động đốt cháy sớm, tỷ số nén đối với động cơ đánh lửa dương không được vượt quá 10: 1. Các động cơ được trang bị cảm biến tiếng nổ, bộ điều khiển điện tử và các thiết bị khác có thể đạt được tỷ số nén lên đến 14: 1.

Đối với động cơ turbo xăng, tỷ số nén là 8,5: 1, vì một phần quá trình nén chất lỏng làm việc được thực hiện trong bộ tăng áp.

Bảng tỷ số nén chính và nhiên liệu khuyến nghị cho động cơ đốt trong xăng:

Tỷ lệ nén	Xăng
Cho đến 10	92
10,5-12	95
từ 12	98

Như vậy, tỷ số nén càng cao thì nhiên liệu cần sử dụng càng nhiều octan. Về cơ bản, sự gia tăng của nó sẽ dẫn đến việc tăng hiệu suất động cơ và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu.

Tỷ số nén tối ưu cho động cơ diesel là từ 18: 1 đến 22: 1, tùy thuộc vào đơn vị. Trong các động cơ như vậy, nhiên liệu phun vào được đốt cháy bởi nhiệt của không khí nén. Vì vậy, tỷ số nén của động cơ diesel phải cao hơn động cơ xăng. Tỷ số nén của động cơ diesel bị giới hạn bởi tải trọng từ áp suất trong xi lanh động cơ.

Nén

Nén là mức áp suất không khí cao nhất trong động cơ xảy ra trong xi lanh ở cuối hành trình nén và được đo bằng atm. Tỷ số nén luôn cao hơn tỷ số nén của động cơ đốt trong. Trung bình, với tỷ số nén khoảng 10 thì độ nén sẽ vào khoảng 12. Điều này xảy ra vì khi đo độ nén, nhiệt độ của hỗn hợp không khí-nhiên liệu tăng lên.

Đây là một đoạn video ngắn về tỷ lệ nén:

Tỷ số nén và độ nén. Sự khác biệt là gì? Điều này giống nhau hay không. Chỉ phức tạp thôi

Độ nén cho biết động cơ đang hoạt động bình thường, và tỷ số nén quyết định loại nhiên liệu sẽ sử dụng cho động cơ. Nén càng cao, số octan càng cao cần thiết để đạt hiệu suất tối ưu.

Ví dụ về lỗi động cơ:

Khiếm khuyết	Triệu chứng	Nén, MPa	Nén, MPa
Không có khuyết tật	không	1,0-1,2	0,6-0,8
Vết nứt trên cầu piston	áp suất cacte cao, khói thải màu xanh	0,6-0,8	0,3-0,4
Piston cháy	Tương tự, xi lanh không hoạt động ở tốc độ thấp	0,5-0,5	0-0,1
Sự gắn kết của các vòng trong rãnh piston	Giống nhau	0,2-0,4	0-0,2
Bắt giữ piston và xi lanh	Tương tự, hoạt động không đều của xi lanh khi không tải có thể	0,2-0,8	0,1-0,5
Biến dạng van	Xylanh không hoạt động ở tốc độ thấp	0,3-0,7	0-0,2
Van kiệt sức	Giống nhau	0,1-0,4	0
Lỗi cấu hình cam trục cam	Giống nhau	0,7-0,8	0,1-0,3
Cặn carbon trong buồng đốt + mòn phớt và vòng đệm của van	Tiêu thụ nhiều dầu + khói thải màu xanh	1,2-1,5	0,9-1,2
Độ mòn của nhóm xylanh-piston	Tiêu thụ nhiên liệu và dầu cao gây lãng phí	0,2-0,4	0,6-0,8

Những lý do chính để kiểm tra động cơ:

• tăng tốc chậm chạp;
• áp suất dầu thấp;
• tiêu thụ nhiều dầu;
• vấn đề khởi động;
• độ nén thấp;
• khí thải màu xanh lam;
• tiêu hao nhiên liệu cao;
• nhàn rỗi không đều;
• kích nổ mạnh;
• muội than trên nến / thay nến thường xuyên;
• tiếng gõ / quá nhiệt của động cơ;
• độ mòn của vòng đệm;
• xung động trong ống thoát khí từ cacte.

Ban đầu, động cơ được làm từ những vật liệu phổ biến và nổi tiếng như gang, thép, đồng, nhôm và đồng. Nhưng trong những năm gần đây, các hãng ô tô đang cố gắng đạt được nhiều năng lượng hơn và giảm trọng lượng cho động cơ của họ, và điều này thúc đẩy họ sử dụng các vật liệu mới - hỗn hợp gốm-kim loại, lớp phủ silicon-niken, cacbon polyme, titan, cũng như các loại vật liệu khác. hợp kim.

Bộ phận nặng nhất của động cơ là khối xi lanh, trước đây luôn được làm bằng gang. Nhiệm vụ chính là tạo ra các hợp kim gang có chất lượng tốt nhất mà không làm mất đi độ bền của nó, để không phải chế tạo ống lót xi lanh từ gang (điều này đôi khi được thực hiện trên xe tải, nơi kết cấu như vậy mang lại lợi ích về mặt tài chính).

Câu hỏi và trả lời:

Điều gì xảy ra nếu bạn tăng tỷ lệ nén? Nếu động cơ là xăng thì hiện tượng kích nổ sẽ được hình thành (xăng có trị số octan cao là cần thiết). Điều này sẽ làm tăng hiệu quả của động cơ và công suất của nó. Trong trường hợp này, mức tiêu hao nhiên liệu sẽ ít hơn.

Tỷ số nén trong động cơ xăng là gì? Trong hầu hết các động cơ đốt trong, tỷ số nén là 8-12. Nhưng có những động cơ mà thông số này là 13 hoặc 14. Còn đối với động cơ diesel, thông số này là 14-18.

Độ nén cao có nghĩa là gì? Đó là khi không khí và nhiên liệu đi vào xi lanh được nén trong một buồng nhỏ hơn kích thước buồng tiêu chuẩn của phiên bản cơ sở của động cơ.

Nén thấp là gì? Đó là khi không khí và nhiên liệu đi vào xi lanh được nén trong một buồng lớn hơn kích thước buồng tiêu chuẩn của phiên bản cơ sở của động cơ.