¿Análisis del impacto de la relación de compresión en el motor?

El artículo anterior mencionó que el aire o la mezcla en el cilindro debe comprimirse antes del encendido. La relación de compresión del motor diesel es mayor. La definición y función de la relación de compresión del motor también se describen brevemente en el artículo anterior. ¿Y qué impacto tiene la relación de compresión en el motor? Hoy, el editor realizó un análisis en profundidad del mismo.

Repasemos el concepto de relación de compresión: la relación entre el volumen máximo del cilindro del punto muerto inferior y el volumen mínimo del cilindro del punto muerto superior es la relación de compresión. Suponemos que un cilindro tiene un diámetro de 84 mm, una carrera de 90 mm, un área de pistón de aproximadamente 55,5 cm2 (el valor real debería ser menor considerando el espacio libre) y un desplazamiento de 499,5 ml si el volumen de la cámara de combustión superior. Se sabe que es de aproximadamente 55,5 ml, entonces se puede concluir que la relación de compresión es 10:1. De manera similar, si la relación de compresión es 65438, no es necesario explicar los problemas matemáticos de la escuela secundaria.

A continuación, analizamos el significado de relación de compresión a través de varias preguntas. ¿Por qué comprimir gas? Mencionamos en el capítulo "Interpretación de los motores de automóvil (1) El nacimiento del motor de combustión interna" que en 1858, Lenoir inventó el motor de gas de dos tiempos. La mezcla se encendía sin compresión y era ineficiente. ¿Por qué se dice que ninguna compresión no es eficiente? Esto se debe a que: un aumento de presión puede aumentar la densidad del gas y reducir la distancia entre las moléculas, acercando las moléculas de combustible a las moléculas de oxígeno y quemando más rápido la temperatura puede hacer que las moléculas de gas se muevan más rápido y las moléculas de combustible; y las moléculas de oxígeno pueden quemarse más rápido. Las moléculas de oxígeno interactúan más fácilmente, lo que hace que sea más probable que la mezcla de gases se encienda. Además, un espacio de combustión más pequeño puede completar la combustión más rápido, acelerando el proceso de combustión y mejorando el rendimiento. ¿Por qué aumentar la relación de compresión? También establecimos un modelo matemático muy simple para el cilindro del motor de gasolina. El diámetro del cilindro es de 84 mm, la carrera es de 90 mm, el área del pistón es de aproximadamente 55,5 cm2 y el desplazamiento es de 499,5 ml:

Cuando la compresión. La relación es 2:1, suponiendo que esto La presión de entrada es normal 1 atmósfera, es decir, 0,1 Mpa. Después de la carrera de admisión de 90 mm, ingresan 499,5 ml de gas mezclado al cilindro. Después de la carrera de compresión, la presión es de 0,2 Mpa. Después de que el combustible en el cilindro se quema por completo, la relación de aumento de temperatura y presión se establece en 5 veces el valor inicial. en condiciones adiabáticas, es decir. Multiplicada por 55,5 cm2, la presión hacia abajo sobre el pistón en este momento es 4995 N, dividida por 9,8, que equivale a 510 kg. (Aunque este valor parece grande, es un valor máximo instantáneo, que está lejos del par continuo de todo el ciclo. Y después de convertir el cigüeñal, el par convertido es mucho menor). Veamos la relación de compresión de 10: 1: La presión del aire es de 0,1 Mpa. Después de la compresión, la presión en el cilindro pasa a ser de 1 Mpa. Si continúa la combustión adiabática, la presión aumentará cinco veces, es decir, 5 Mpa. Después de restar 1 presión atmosférica, es 4,9 Mpa, que es 490 N/unidad después de la conversión. Multiplicado por 55,5 cm2, da aproximadamente 27200 N, ¡lo que equivale a 2775 kg! Según una inferencia aproximada de los valores numéricos, el par ha aumentado más de 5 veces que antes y la potencia también mejorará enormemente. A través de los experimentos anteriores, es suficiente mostrar que el aumento en la relación de compresión corresponde a la mejora del rendimiento y la eficiencia del motor. Nota: El algoritmo anterior no es completamente exacto y no tiene en cuenta la pérdida de bombeo causada por el acelerador, la condición de barrido de la cámara de combustión, la conversión de presión no adiabática, la temperatura Kelvin inicial de la mezcla, el aire, el vapor de combustible y Gas de escape de combustión. Capacidad calorífica específica. Además, el grado de combustión del combustible es diferente en diferentes condiciones de trabajo, por lo que la presión dentro del cilindro no se puede analizar en proporción al aumento, pero esta tendencia existe y se puede utilizar para demostrar el aumento de potencia provocado por la relación de compresión. ¿Por qué no se puede aumentar demasiado la relación de compresión? Según el análisis del párrafo anterior, sabemos que dado que una relación de compresión más alta puede generar enormes ganancias de potencia, ¿qué tal si aumentamos la relación de compresión a 20, 30 o incluso más? Por supuesto que no. Nuestro artículo anterior habló específicamente sobre los golpes, y la alta relación de compresión es uno de los factores que los causa. Aunque la relación de compresión de los motores de gasolina modernos es cada vez mayor, esto se debe a la premisa de que la tecnología continúa desarrollándose y los grados de gasolina son cada vez más altos. Después de todo, este es un proceso, no algo que sucede de la noche a la mañana. La tecnología inicial de los motores no era avanzada y el cilindro no podía soportar demasiada presión. E incluso si el motor lo permite, no hay gasolina de alta calidad o no es popular en el mercado.

Por ejemplo, en las décadas de 1980 y 1990, 212, en 2020, la relación de compresión era solo de 7:00 y podía quemar un 75% de petróleo, o incluso menos. Sin embargo, la gasolina Cherokee importada por debajo de 85 no funciona correctamente. Y en el caso de los motores diésel, una relación de compresión mayor producirá inevitablemente una presión más alta, lo que también es una prueba de la robustez de las piezas. Por tanto, en general, cuanto mayor sea la relación de compresión de un motor de la misma cilindrada, mejor será su potencia y economía. Sin embargo, todo tiene un límite. Para lograr un alto rendimiento, es geométricamente difícil simplemente aumentar la relación de compresión y hacer que funcione correctamente. Además, los productos petroleros nacionales actuales no son muy buenos, lo que también limita la promoción de algunos motores excelentes en el país. En este momento, algunas personas pueden preguntarse, ¿por qué la relación de compresión del motor turboalimentado no es particularmente alta?