내연기관의 압축비는 얼마인가

피스톤 내연 기관의 중요한 설계 특성 중 하나는 압축비입니다. 이 매개변수는 내연 기관의 출력, 효율성 및 연료 소비에 영향을 줍니다. 한편, 압축 정도가 무엇을 의미하는지 제대로 아는 사람은 거의 없습니다. 많은 사람들은 이것이 압축의 동의어일 뿐이라고 생각합니다. 그러나 후자는 압축 정도와 관련이 있지만 완전히 다른 것입니다.

용어를 이해하려면 동력 장치의 실린더가 어떻게 배열되어 있는지 이해하고 내연 기관의 작동 원리를 이해해야 합니다. 가연성 혼합물이 실린더에 주입된 다음 피스톤이 하사점(BDC)에서 상사점(TDC)으로 이동하여 압축됩니다. 압축된 혼합물은 TDC 근처의 어떤 지점에서 점화되어 타버립니다. 팽창하는 가스는 기계적 작업을 수행하여 피스톤을 반대 방향인 BDC로 밀어냅니다. 피스톤에 연결된 커넥팅 로드는 크랭크 샤프트에 작용하여 회전합니다.

BDC에서 TDC까지 실린더의 내벽으로 둘러싸인 공간은 실린더의 작업 부피입니다. 한 실린더의 변위에 대한 수학 공식은 다음과 같습니다.

Vₐ = πr²s

여기서 r은 실린더 내부 단면의 반경입니다.

s는 TDC에서 BDC까지의 거리(피스톤 스트로크의 길이)입니다.

피스톤이 TDC에 도달하면 피스톤 위에 여전히 약간의 공간이 있습니다. 연소실입니다. 실린더 상부의 모양은 복잡하며 특정 디자인에 따라 다릅니다. 따라서 연소실의 부피 Vₑ는 하나의 공식으로 표현할 수 없습니다.

실린더 Vₒ의 총 부피는 작동 부피와 연소실 부피의 합과 같습니다.

Vₒ = Vₐ+Vₑ

그리고 압축비는 연소실의 부피에 대한 실린더의 총 부피의 비율입니다.

ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

이 값은 무차원이며 실제로 혼합물이 실린더에 주입되는 순간부터 점화 순간까지 압력의 상대적 변화를 특징으로 합니다.

공식에서 실린더의 작동 부피를 늘리거나 연소실의 부피를 줄임으로써 압축비를 높일 수 있음을 알 수 있습니다.

다양한 내연 기관의 경우이 매개 변수는 다를 수 있으며 장치 유형 및 설계 기능에 따라 결정됩니다. 현대 가솔린 내연 기관의 압축비는 8에서 12 사이이며 경우에 따라 최대 13 ... 14에 이를 수 있습니다. 디젤 엔진의 경우 더 높고 14 ... 18에 도달합니다. 이는 디젤 혼합물의 점화 과정의 특성 때문입니다.

그리고 압축의 경우 피스톤이 BDC에서 TDC로 이동할 때 실린더에서 발생하는 최대 압력입니다. 압력에 대한 국제 SI 단위는 파스칼(Pa/Pa)입니다. bar(bar) 및 대기(at/at)와 같은 측정 단위도 널리 사용됩니다. 단위 비율은 다음과 같습니다.

1 at = 0,98 bar;

1바 = 100Pa

압축 정도 외에도 가연성 혼합물의 구성과 내연 기관의 기술적 조건, 특히 실린더 피스톤 그룹 부품의 마모 정도가 압축에 영향을 미칩니다.

압축비가 증가함에 따라 피스톤에 가해지는 가스의 압력이 증가하여 궁극적으로 출력이 증가하고 내연 기관의 효율이 증가합니다. 혼합물의 더 완전한 연소는 개선된 환경 성능으로 이어지고 더 경제적인 연료 소비에 기여합니다.

그러나 압축비를 높일 가능성은 폭발 위험으로 인해 제한됩니다. 이 과정에서 공기-연료 혼합물은 타지 않고 폭발합니다. 유용한 작업은 수행되지 않았지만 피스톤, 실린더 및 크랭크 메커니즘의 부품이 심각한 충격을 받아 빠르게 마모됩니다. 폭발 중 고온은 밸브와 피스톤의 작업 표면을 소손시킬 수 있습니다. 옥탄가가 더 높은 휘발유는 어느 정도 폭발에 대처하는 데 도움이 됩니다.

디젤 엔진에서도 폭발이 가능하지만 잘못된 분사 조정, 실린더 내부 표면의 그을음 및 증가된 압축비와 관련이 없는 기타 이유로 인해 발생합니다.

실린더의 작업량이나 압축비를 높여 기존 유니트에 무리를 줄 수 있습니다. 그러나 여기서 과용하지 않고 전투에 뛰어 들기 전에 모든 것을 신중하게 계산하는 것이 중요합니다. 오류는 장치 작동의 불균형과 폭발로 이어질 수 있으므로 높은 옥탄가의 가솔린이나 점화 시기 조정이 도움이 되지 않습니다.

초기에 압축비가 높은 엔진을 강제하는 것은 거의 의미가 없습니다. 노력과 돈의 대가는 상당히 클 것이고, 힘의 증가는 미미할 것이다.

원하는 목표는 두 가지 방법으로 달성할 수 있습니다. 실린더를 보링하여 내연 기관의 작업량이 더 커지거나 아래쪽 표면(실린더 헤드)을 밀링하는 것입니다.

실린더 보링

가장 좋은 순간은 어쨌든 실린더에 구멍을 뚫어야 할 때입니다.

이 작업을 수행하기 전에 새 크기의 피스톤과 링을 선택해야 합니다. 이 내연 기관의 수리 치수에 대한 부품을 찾는 것은 어렵지 않을 것이지만 크기 차이가 매우 작기 때문에 엔진의 작업량과 출력이 눈에 띄게 증가하지는 않습니다. 다른 장치의 경우 더 큰 직경의 피스톤과 링을 찾는 것이 좋습니다.

기술뿐만 아니라 특수 장비도 필요하기 때문에 실린더를 직접 뚫지 마십시오.

실린더 헤드의 완성

실린더 헤드의 바닥면을 밀링하면 실린더 길이가 줄어듭니다. 헤드에 부분적으로 또는 완전히 위치한 연소실이 짧아져 압축비가 증가합니다.

대략적인 계산을 위해 XNUMX/XNUMX밀리미터의 레이어를 제거하면 압축비가 약 XNUMX분의 XNUMX 증가한다고 가정할 수 있습니다. 미세하게 설정하면 동일한 효과를 얻을 수 있습니다. 하나를 다른 하나와 결합할 수도 있습니다.

머리를 완성하려면 정확한 계산이 필요하다는 것을 잊지 마십시오. 이렇게 하면 과도한 압축률과 제어되지 않는 폭발을 방지할 수 있습니다.

이러한 방식으로 내연 기관을 강제 실행하면 또 다른 잠재적인 문제가 발생합니다. 실린더를 줄이면 피스톤이 밸브를 만날 위험이 높아집니다.

무엇보다도 밸브 타이밍을 다시 조정해야 합니다.

연소실 부피 측정

압축비를 계산하려면 연소실의 부피를 알아야 합니다. 복잡한 내부 모양으로 인해 수학적으로 부피를 계산할 수 없습니다. 그러나 그것을 측정하는 매우 간단한 방법이 있습니다. 이렇게 하려면 피스톤을 상사점으로 설정하고 약 20cm³의 주사기를 사용하여 완전히 채워질 때까지 점화 플러그 구멍을 통해 오일 또는 기타 적절한 액체를 부어야 합니다. 얼마나 많은 큐브를 부었는지 세십시오. 이것은 연소실의 부피가 될 것입니다.

한 실린더의 작동 부피는 내연 기관의 부피를 실린더 수로 나누어 결정됩니다. 두 값을 모두 알면 위의 공식을 사용하여 압축비를 계산할 수 있습니다.

이러한 작업은 예를 들어 더 저렴한 휘발유로 전환하는 데 필요할 수 있습니다. 또는 실패한 엔진 강제 실행의 경우 롤백해야 합니다. 그런 다음 원래 위치로 돌아가려면 두꺼운 실린더 헤드 개스킷이나 새 헤드가 필요합니다. 옵션으로 알루미늄 인서트를 끼울 수 있는 두 개의 일반 스페이서를 사용하십시오. 결과적으로 연소실이 증가하고 압축비가 감소합니다.

또 다른 방법은 피스톤의 작업 표면에서 금속 층을 제거하는 것입니다. 그러나 이러한 방법은 작업 표면(하단)이 볼록하거나 오목한 모양인 경우 문제가 됩니다. 피스톤 크라운의 복잡한 모양은 종종 혼합물의 연소 과정을 최적화하기 위해 만들어집니다.

구형 기화기 ICE에서는 변형이 문제를 일으키지 않습니다. 그러나 이러한 절차를 거친 후의 현대식 분사식 내연기관의 전자제어는 점화시기를 조정하는데 착오가 있을 수 있으며, 저옥탄가 가솔린을 사용할 때 폭발이 일어날 수 있다.