Eficiența termică și, prin urmare, eficiența cu care este folosită combustibil pentru a efectua o activitate utilă este direct legată de gradul de compresie. Cu cât este mai mare raportul de compresie, cu atât mai puțin combustibil va fi folosit pentru a obține aceeași putere. Valorile tipice ale rapoartelor de compresie de la 18: 1 la 22: 1, utilizate în motoarele diesel, explică parțial motivul pentru care lucrează atât de eficient. În plus, pentru a realiza pe deplin beneficiile acestui raport ridicat de compresie, un motor diesel nu utilizează niciodată o accelerație. Cu alte cuvinte, el atrage cât mai mult aer, în același fel ca un motor pe benzină cu o clapetă larg deschisă. În loc să limiteze cantitatea de aer care intră în motor, supapa de accelerație controlează puterea motorului schimbând cantitatea de combustibil injectat în cilindru. Acest lucru înseamnă că, chiar și la niveluri reduse de putere (când o cantitate foarte mică de combustibil este injectată în camera de combustie), motorul diesel comprimă aerul în cilindru foarte mult; atât de multă căldură este generată încât este suficient să se aprindă chiar și un amestec foarte slab. Cu toate acestea, atunci când motorul este strangulată cu aprindere prin scânteie (benzină), cantitatea de aer aspirat în cilindrii se reduce și, deoarece este un raport de compresie eficient, eficiența consumului de combustibil care rezultă atunci când clapeta de accelerație închisă parțial este de asemenea redus.
Nu există nici o îndoială că un raport ridicat de compresie crește puterea. Diagrama de mai jos arată că puterea cu deschidere maximă a accelerației se îmbunătățește teoretic cu creșterea raportului de compresie. Datele de mai sus sugerează că o creștere a raportului de compresie nu creează probleme în alte domenii, cum ar fi detonarea etc. Veți observa că legea reducerii conduce la o concluzie destul de simplă: atunci când rata de compresie crește, creșterea puterii va fi mai mică la fiecare creștere. De exemplu, o creștere a compresiei de la 8,0: 1 la 9,0: 1 duce la o creștere a puterii mai mare decât creșterea compresiei de la 11,0: 1 la 12,0: 1 (creștere de 2% față de 1,3%).
Aceste valori sunt tipice pentru motoarele care folosesc arbori cu came cu o perioadă de admisie relativ scurtă, similar cu arborii în multe motoare forțate. Când crește durata cursei de admisie (prin instalarea unui arbore cu came cu o perioadă de admisie mai lungă), creșterea puterii de la creșterea raportului de compresie devine și mai mare. Acest lucru se datorează faptului că datele se bazează pe rapoartele de compresie mecanică (adică determinate de calculele matematice dintr-un volum fix) și nu pe rapoartele dinamice de compresie care continuă să crească atunci când crește eficiența de admisie. Când sistemul de admisie este modificat pentru a îmbunătăți umplerea, raportul de compresie dinamic crește într-o manieră foarte asemănătoare, ca și în cazul creșterii dimensiunii pistonului, deoarece în cilindru este furnizată o cantitate suplimentară de aer și combustibil. Eficiența admisiei poate continua să crească până la punctul de "ambalare" a cilindrului (randament volumetric peste 100%), așa cum sugerează unele combinații de galerii de admisie și evacuare. Presiunea maximă din interiorul camerei de ardere înainte de aprindere se modifică atunci când densitatea amestecului de alimentare se modifică. Când sistemul de admisie funcționează cu eficiență scăzută, adică atunci când supapele de clapetă sunt închise sau sistemul de admisie este înfundat, cilindrul este umplut doar parțial și presiunea dinamică de comprimare este scăzută. Atunci când sistemul de admisie funcționează cu o eficiență volumetrică ridicată (mai mult de 100% este obținut pe mai multe motoare de curse), un raport dinamic de compresie poate crea presiuni care depășesc presiunile așteptate de la raportul de compresie (calculat) mecanic. În astfel de cazuri, o creștere a raportului de compresie mecanică poate conduce motorul în modul de detonare și reduce puterea și fiabilitatea motorului.
Creșterea raportului de compresie nu duce întotdeauna la o creștere a puterii. Dacă static (calculat) gradul de compresie este deja aproape de limita de detonație pentru combustibilul utilizat, o creștere suplimentară a raportului de compresie statică poate degrada performanța și / sau a fiabilității motorului. După cum sa menționat anterior, acest lucru este valabil mai ales atunci când sistemele speciale de admisie și admisie și evacuare ating o eficiență volumetrică (VE) mai mare de 100%. Când se mărește (VE), crește și raportul de compresie dinamic, deoarece cilindrul este "împachetat" cu amestecul ca și când ar fi funcționat un compresor invizibil.
Un alt efect al creșterii raportului de comprimare este destul de mic și necunoscut pentru unii producători de motoare. Când VE depășește 100%, amestecul este introdus la o ușoară presiune pozitivă, cu toate acestea, se poate umple numai spațiul din interiorul cilindrului, plus spațiul în camera de ardere. De exemplu, dacă volumul cilindrului și al camerei este de 416,2 cm3 împreună, acest spațiu fix va determina, în esență, cantitatea de amestec de combustibil și aer care poate intra în cilindru. Dacă vom decide creșterea raportului de compresie prin reducerea volumului camerei de ardere, sau prin creșterea dimensiunii convexitatea pistonului (tehnicile cele mai comune), acest spațiu nu este mai mare decât valoarea specificată. Da, cilindrul menține un volum constant de lucru - volumul de lucru al motorului nu sa schimbat. Dar volumul total al cilindrului și al camerei de ardere a fost schimbat. Aceasta înseamnă că spațiul pentru amestecul de lucru de intrare este redus. Astfel, cu o creștere a raportului de compresie, am redus aproape imperceptibil eficiența volumetrică a motorului.
Să folosim un exemplu imaginar pentru a clarifica detaliile. Imaginați-vă motor cu un raport de compresie de 2,0: 1, și pur și simplu de dragul argumentului spunem că volumul total (volumul mort) a cilindrului, atunci când pistonul se află la BDC (punctul mort inferior) este 3.278 cm3. Acesta este volumul creat de piston într-o singură cursă plus volumul camerei de ardere deasupra pistonului în poziția VLT (centrul mortului superior). Deoarece raportul de compresie este de 2,0: 1, volumul deasupra pistonului în punctul mort superior trebuie să fie jumătate din volumul cilindrului totală sau 1.639 cm3 (de exemplu, 1.639 cm3 „selectat“, plus 1.639 cm3 volum al camerei de ardere sunt egale cu 3.278 cm3 totală .. volumul cilindrului). Chiar și 3.278 cm3 în jurul cilindru motor poate trage doar 1.639 cm3 de amestec proaspăt, adică. K. Are o presiune manifold în conducta de admisie (în cazul VE, egal cu 100%) și doar volumul dislocat al pistonului poate fi acționat escamota aer și combustibil . Restul de 1.639 cm3 vor fi umplute cu gazele de evacuare din ultimul ciclu de combustie.
Acum, adăugați la ventilatorul motorului imaginar (compresor) și reglarea presiunii, astfel încât acesta va livra 3.278 cilindru raport cm3 de combustibil în loc de original 1.639 cm3, care motorul poate „respira“ în aceeași stare. Cu compresorul nostru în cilindru va fi 3.278. cm3 de amestec proaspăt la sfârșitul cursei de admisie și nu vor mai exista gaze reziduale de evacuare. Acest lucru va îmbunătăți în mod semnificativ puterea. Dar ce se întâmplă în cazul în care căutarea nechibzuit pentru o capacitate suplimentară pentru a crește raportul de compresie la 3,0: 1, reducerea volumului camerei de ardere deasupra pistonului de la punctul mort superior so1.639 cm3 până la 1.092 cm3? Când pistonul se află la capătul cursei de admisie, volumul total al cilindrului va fi acum de numai 2,731 cm3. Dacă presiunea de împingere nu este schimbată, aceasta poate "apăsa" numai 2,731 cm3 amestec de combustibil-aer în cilindru. Acest lucru va reduce volumul amestecului cu 547 cm3 sau aproximativ 17%. Motorul atrage un amestec mai puțin aprins, eficiența volumului scade (cu 17%) și scade puterea. Este adevărat că amestec de alimentare 2.731 cm3 este combustiei la o eficiență mai mare prin creșterea raportului de compresie, dar îmbunătățirea raportului de compresie acoperă doar 5%. 17% pierdere de putere.
Mulți dintre voi puteți acum să realizați beneficii importante, obținând cea mai mare posibilă VE (eficiență volumetrică). Cu cât este mai mare VE, cu atât este mai mică rata de compresie necesară; și cu cât raportul de comprimare este mai mic, cu cât proeminența pistonului este mai mică, cu atât este mai ușor ca partea frontală a flăcării să se propageze în volumul camerei de ardere. Aceste rapoarte sunt câteva dintre metodele pe care profesioniștii le utilizează pentru a mări puterea motorului.
Limitele superioare ale raportului de compresie și ale sincronizării arborelui cu came sunt bine definite pentru motoarele de curse, motoarele "convenționale" forțate pentru utilizarea zilnică funcționează în mod obișnuit la niveluri de putere mai scăzute și mai ales cu o accelerație parțial deschisă. Creșterea raportului de compresie poate oferi uneori o creștere semnificativă a puterii, dar aceeași creștere a raportului de comprimare poate da îmbunătățiri și mai mari în economia de combustibil. Cu o creștere a raportului de compresie de la 8,0: 1 la 10,0: 1, puterea cu o accelerație complet deschisă poate crește cu 3 sau 4%. Economia de combustibil, cu o accelerație parțial închisă, poate crește cu mai mult de 15%. Acest lucru nu este surprinzător dacă vă amintiți că raportul de compresie dinamic cu o accelerație parțial deschisă este semnificativ mai scăzut decât raportul de compresie statică. Creșterea raportului de compresie statică adaugă eficiența în locul potrivit: cu o accelerație parțial deschisă.
Un raport de compresie mai mare, desigur, necesită utilizarea combustibilului cu cifră octanică mare și adesea combustibilul disponibil are un număr octanic mult mai mic decât ar dori mulți. Există mai multe modalități de a rezolva această problemă. Dacă faceți un motor de la zero și doriți să economisiți timp contactând un inginer cu experiență în producerea de motoare forțate, puteți obține recomandări pentru creșterea raportului de compresie, rezultând o creștere notabilă a puterii motorului. În unele cazuri, motoarele cu un raport de compresie de aproximativ 11: 1 au utilizat cu succes benzină cu o cifră octanică de 87, dar acest lucru necesită selectarea tuturor părților motorului, în special a arborelui cu came și a capului de cilindru, plus utilizarea unui sistem de injecție cu apă.
Dacă alegeți o metodă de a face un „zero“, una dintre cele mai simple moduri de a crește rata de compresie este utilizarea de pistoane convenționale pentru rapoarte de compresie mai mari, cu o înălțime minimă a domului, astfel încât nu există nici o răspândire puternică interferență a flăcării. Dacă gradul dorit de compresie nu poate fi realizat printr-o creștere ușoară și descreștere în porțiunea cupola a volumului camerei de ardere prin intermediul blocului capului de prelucrare (mai bun proces unghiular), cel mai bun mod de a crește raportul de compresie va crește diametrul cilindrului alezajului, de multe ori prin blocul alezaj. Soaking limite practice cu grosimea pereților cilindrului (crește diametrul cilindrului găurii este de obicei permisă nu mai mare de 0,75 - de 1,0 mm), această modificare poate crește raportul de compresie prin adăugarea volumului de lucru, ceea ce reduce nevoia de „domuri“ mari pistoane y sau camere arderea unui volum mai mic.
Dacă designul motorului dvs. este mai "moderat", atunci poate fi suficient să se ocupe de capul unității, iar costul procesării capului este una dintre cele mai ieftine operații pentru a crește puterea și economia motorului.