Vidaus degimo variklio efektyvumas ir veikimas priklauso nuo daugelio parametrų, tarp kurių itin svarbūs yra cilindro suspaudimo laipsnis ir kompresija. Šie du terminai dažnai painiojami, tačiau jie skiriasi savo paskirtimi ir matavimo būdu, atspindėdami tiek variklio konstrukciją, tiek jo realią būklę.
Suspaudimo laipsnio ir kompresijos skirtumai
Suspaudimo laipsnis - tai statinis matas, nustatomas pagal variklio konstrukciją. Jis apibrėžiamas kaip santykis tarp cilindro tūrio, kai stūmoklis yra apatinėje padėtyje (BDC - Bottom Dead Center), ir cilindro tūrio, kai stūmoklis yra viršutinėje padėtyje (TDC - Top Dead Center). Kitaip tariant, tai yra suspaudimo tūrio santykis.
Kompresija, priešingai, yra dinaminis, realus slėgis, kurį sukuria oras arba kuro ir oro mišinys variklio cilindre, kai stūmoklis pasiekia TDC padėtį. Kompresija paprastai matuojama psi (svarais kvadratiniame colyje) arba barais ir gali skirtis priklausomai nuo variklio būklės bei kitų veiksnių.
Suspaudimo laipsnio įtaka variklio veikimui
Suspaudimo laipsnis yra pagrindinis parametras, kuris gali atspindėti variklio darbo efektyvumą. Apskritai, kuo didesnis variklio suspaudimo laipsnis, tuo didesnis jo efektyvumas, geresnis našumas ir degalų ekonomija.
Natūralaus įsiurbimo (atmosferiniam) varikliui suspaudimo laipsnio pagerėjimas paprastai reiškia santykinį variklio našumo ir efektyvumo pagerėjimą, neatsižvelgiant į kitus veiksnius. Didesnis suspaudimo laipsnis lemia didesnį kuro ir oro mišinio slėgį bei temperatūrą suspaudimo metu. Tai padeda mišiniui pilniau išgaruoti ir lengviau sudegti po uždegimo momento. Degimo metu sukuriama daugiau mechaninės energijos, kuri per stūmoklį ir alkūninį veleną perduodama varikliui, generuojant didesnę galią.
Jei variklio suspaudimo laipsnis yra žemesnis, kuro molekulės gali neišgaruoti iki galo, todėl uždegimo žvakės sukeltas degimas vyksta lėčiau. Dalis mechaninės energijos paverčiama šilumos energija, didinant variklio temperatūrą, bet nevisiškai virstant mechanine energija, taip sumažinant efektyvumą.
Optimalus suspaudimo laipsnis ir detonacija
Tačiau suspaudimo laipsnis negali būti per didelis. Per didelis suspaudimo laipsnis benzininio variklio atveju gali sukelti detonaciją - nevaldomą savaiminį kuro užsidegimą, kuris įvyksta anksčiau nei uždegimo žvakė sukuria kibirkštį. Detonacija turi rimtą neigiamą poveikį variklio eksploatavimo trukmei ir gali sukelti didelius pažeidimus. Norint išvengti detonacijos esant aukštam suspaudimo laipsniui, dažnai reikia naudoti aukštesnės klasės benziną (su didesniu oktaniniu skaičiumi).
Todėl variklio suspaudimo laipsnis neturi būti kuo didesnis, o turi būti optimalus. Per didelis suspaudimo laipsnis sumažins variklio stabilumą ir tarnavimo laiką. Tinkamiausias suspaudimo laipsnis yra sukurtas taip, kad variklio varomoji jėga, ekonominė nauda ir patikimumas pasiektų tobulą bei stabilų balansą.
Suspaudimo laipsnis turbininiuose varikliuose
Modifikuojant variklius ir diegiant priverstinį įpūtimą (turbokompresorių), suspaudimo laipsnio pasirinkimas tampa kritiškai svarbus. Kai siekiama padidinti galią iki 200-220 arklio galių ir įpūsti iki 0,6 bar slėgio, turbininis variklis, naudojantis 95 oktaninio skaičiaus benziną, gali turėti suspaudimo laipsnį apie 9.5-10:1. Su tokiu nedideliu įpūtimu galima važiuoti ir su standartiniu, neperdirbtu varikliu, kurio atmosferinio varianto suspaudimo laipsnis yra apie 9.3:1.
Tačiau, lyginant su sėkmingais serijiniais turbininiais varikliais, kurių suspaudimo laipsnis dažnai yra apie 8.5:1, gali prireikti jį mažinti. Vienas iš būdų mažinti suspaudimo laipsnį - tekinti stūmoklių dugnus. Tačiau kai kurie meistrai to atsisako, teigdami, kad dugnas iškart pasidarytų per plonas. Kitas variantas - bandyti keisti švaistiklio ilgį, siekiant išlaikyti esamus stūmoklius ir išvengti sudėtingų staklyno darbų.
Verta atkreipti dėmesį, kad senesniuose varikliuose, suprojektuotuose tuo metu, kai labiausiai prieinamas benzinas buvo 92 ar net žemesnio oktano, suspaudimo laipsnis buvo pritaikytas tokiam kurui. Naudojant 98 oktaninio skaičiaus benziną ir planuojamą įpūtimo slėgį, problemų kilti neturėtų. Pavyzdžiui, standartinis turbo variklis su 9.5:1 suspaudimo laipsniu, pučiantis apie 1.25 bar slėgį, gali generuoti apie 290 arklio galių. Tokiuose varikliuose prasideda ir daug kitų niuansų, tokių kaip atviras ar uždaras variklio blokas (open deck, closed deck), įpūtimo slėgis ir kt.
Kiekvienas automobilio derinimo etapas paaiškintas
Kompresijos matavimas ir diagnostika
Kompresijos matavimas yra svarbi diagnostinė procedūra, leidžianti įvertinti variklio cilindrų būklę ir aptikti galimus nesandarumus. Net esant rimtiems defektams, pavyzdžiui, susidėvėjusioms alkūninio švaistiklio mechanizmo detalėms, kompresija gali nenukristi iki ribos, signalizuojančios apie didelius nesandarumus (pavyzdžiui, iki 0,8-0,9 MPa benzininio variklio).
Matavimo paruošimas
- Užvedamas automobilio variklis ir palaukiama, kol jis pasieks darbinę temperatūrą.
- Išsukamos automobilio uždegimo žvakės.
- Žvakės apžiūrimos, norint įvertinti cilindrų darbą. Jos turi būti sausos, negali matytis jokios drėgmės.
Žvakių apžiūros svarba
Pagal uždegimo žvakių nuosėdų spalvą galima subjektyviai spręsti apie mišinio kokybę. Tiksliai apie kuro mišinio sudėtį galima spręsti tik atlikus variklio testą su kompiuterine diagnostine aparatūra ir dujų analizatoriumi.
- Jeigu tamsios alyvos nuosėdos susidariusios netolygiai, labiau iš kurio nors šono, galima daryti prielaidą, kad tepalas į cilindrą patenka pro vožtuvų sandarinimo gumas.
- Jei alyvos nuosėdos pasiskirsčiusios vienodai visu paviršiumi, tai rodo sudilusius tepalinius variklio žiedus.
- Svarbu atkreipti dėmesį, kad tik kai tvarkingos vožtuvų kreipiančiosios įvorės ir geri vožtuvų riebokšliai, galima tiksliai įvertinti cilindrų būklę.
Kompresijos matavimo procedūra
Kompresija visuose cilindruose matuojama po kelis kartus, pilnai atidarius ir uždarius droselinę sklendę. Variklis starteriu sukamas 8-12 apsisukimų. Matavimų vidurkis, atmetus atsitiktinius rezultatus, laikomas cilindro kompresijos reikšme. Esant visiškai atidarytam droseliui, oras gali laisvai patekti į cilindrus, o tai smarkiai didina kompresiją, nors nutekėjimai yra santykinai maži, palyginti su oro kiekiu, patenkančiu į cilindrą.
Kiekvienas automobilio derinimo etapas paaiškintas
tags: #benzininio #automobilio #variklio #suspaudimo #laipsnis #uzdavinynas