Разлика между "степен на сгъстяване" и "компресия"

[grizzly]

Тази тема я замислям от една година. Днес и дойде времето за първи опит. Такааа..

Всички знаете че ДВГ имат бутала. Отгоре над буталата има обем който се нарича "горивна камера'. Или това е обема който остава когато буталото сгъсти горивната смес. Абе какви ги говоря. Това и децата го знаят.

Да започнем отначало.

Нашият живот се гради на АТМОСФЕРАТА (link). Въздух (за състав не говорим). Той най-нормално тежи (има налягане) от 1килограм на квадратен сантиметър. Това научно казано изглежда така:

1 атмосфера (на морското равнище) = 760мм живачен стълб = 1 Бар = 100000 Паскала = 100 Килопаскала (КПа) = 0.1 Мегапаскала (МПа) = 1000 милибара = 1000 Хектопаскала (мамка им и метеоролози в това работят). В PSI няма да го смятам сега защото това се превежда Pounds on Square Inch което не е по нашата мерна система (СИ). Все пак около 15 PSI е един Бар.

Ако на морето има 1000 милибара в София нормалното налягане ще бъде близо 950. Заради надморската височина (550 метра).

Тези мерки се наричат "абсолютно налягане". Освен него има и така нареченото "манометрично" налягане. Сиреч манометъра с който си мерите гумите мери НАДНАЛЯГАНЕТО над атмосферното. Това е много важно защото гума напомпана на 2 Бара на морето и транспортирана на Черни връх (в багажник) и там измерена със СЪЩИЯТ манометър най-вероятно вече ще бъде 2.5 Бара (не ми се смята).

Да обобщим.

1. Ние живеем при сравнително постоянно атмосферно налягане (ако не се катерим по височини).

2. Манометрите мерят ОТНОСИТЕЛНО налягане спрямо СЕГАШНОТО атмосферно. Това налягане се нарича "манометрично" - на английски "gauge pressure". Има измерватели и на АБСОЛЮТНО налягане "absolute pressure" - например барометрите.

3. Турбо което дава налягане 0.3 Бара е манометрично измерено налягане. Т.е. то "тъпче" двигателя с 1.3 Бара спрямо съседната атмосферка която си джитка с 1 Бар. Това като малко оф-топик.

-------------------------

Физика за начинаещи.

1. Взимаме една спринцовка. 10см3 (10 кубически сантиметра).

2. Отваряме я на последно деление (очевидно 10)

3. Изчакваме да се напълни с въздух.

4. Запушваме перфектно дупката отпред (примерно с пръст - бел.авт. - българският пръст е еквивалент на ИДЕАЛНО ТВЪРДО ТЯЛО от гледна точка на физиката).

5. Свиваме буталото до деление 1.

6. Изчакваме известно време (после ще разберем защо).

Току що получихме първата дефиниция - а именно степен на сгъстяване.

Обяснявам по друг начин. СТЕПЕНТА НА СГЪСТЯВАНЕ е отношението между два обема. Начален и краен. Или:

Сгъстяване 10:1 значи че между обема в ДМТ и ГМТ е 10:1

ДМТ = Долна Мъртва Точка (буталото е в най-долно положение).

ГМТ = Горна Мъртва Точка (буталото е в най-горно положение). Този отатъчен обем в ДВГ се нарича "горивна камера".

Бензинките атмосферки си джиткат на степен на сгъстяване между 8.5 до 11 към едно. Може да има и други около тези стойности ама аз толкова знам.

Дизелките си джиткат около 20:1 (пак толкова знам).

А турбото?

Ааа, турбото си джитка на НАДНАЛЯГАНЕТО НА ТУРБИНАТА умножено по СТЕПЕНТА НА СГЪСТЯВАНЕ на матора.

Сиреч бензинка-турбо със сгъстяване 7:1 и турбо 1бар (надналягане) = 7 * (1бар атмосферно + 1бар турбо) = 14:1.

Оо-оо-паааа. Това към дизел отивааааа. Или към високооктаново гориво. Ама това е друг разговор.

Въпрос от публиката. Как да измерим "степента на сгъстяване"?

Отговор: Няма ТОЧЕН начин.

ЗАЩОТО производителя прави горивната камера с неправилна форма. Питай го защо. За да му е гадно на мерача. Е ако разглобите главата, затворите клапаните и налеете в обема подходяща течност може и да измерите нещо около това което е в действителност.

---------

В същност това което направихме със спринцовката се нарича "ИЗОТЕРМИЧЕН ПРОЦЕС". Бас ловя че сте чували такова нещо някога. Изотермичният процес се извършва без влияние на температурата. За това оставихме спринцовката да почака след смачкването на въздуха. ЗА ДА МОЖЕ ТОЙ ДА ИЗСТИНЕ!

Ако след това изчакване (изстиване) проверим налягането в сгъстеното пространство ще измерим.......?

Ами при 10:1 ще измерим ТОЧНО 10 Бара!.

Странно нали? Във всяка бутилка в която има сгъстен газ и пише "30 Бара" ако я изпуснем при нормално атмосферно налягане ще получим газ с 30 пъти по-голям обем. Хе-хе. Не е ли хитро?

Бутилките които съдържат 150 Бара в същност съдържат газ сгъстен 150:1. Бая си е, а?

-----------------------------

Още не сме стигнали до другите неща, а? Еее, ама ми се спи така че ще продължим друг път.

[padrebg]

Да ти се чуди човек, нямаш ли си друга работа в 3 сутринта?

Ама щом си мераклия-

Даже и аз го разбрах. И с нетърпение чакам и втората лекция- за компресията.

[KYPO]

Браво, наистина много интересно и лесно за асимилирани написано.

[L_U_B_E_T_O]

Баси колко съм проззз. 3 пъти чета и нищо не хващам

Отивам да изпшия 2-3 бири и дано ми просветне.

Иначе евала за труда

[AUDIST]

[diters]

златен фонд

[Audi V6]

Който си е проЗт... Прочетох втори път и си отговорих на впросчето. Евала!

Редактирано 1 Октомври 2006 от Audi V6

[SLAF]

Който си е проЗт... Прочетох втори път и си отговорих на впросчето. Евала!

треа о6те да потренира гризли

некои не6та не са ба6 така

но об6то зето си е така

евала

[Eugene]

Кое не е така ?

[Inkozi]

Нещо по темата ... Редактирано 2 Октомври 2006 от Inkozi

[grizzly]

Вярвам че всички разбрахте какво е "степен на сгъстяване" или въобще сгъстяване на газове. Хайде да обобщим.

Ако имате компресор с бутилка към него и на нейният манометър пише 0.8МПа или 8х100КПа или 8Бар то налягането в тази бутилка е 8 Атмосфери. Или 8 пъти по-високо от сегашното атмосферно налягане при температурата на въздуха в бутилката.

Ако бутилката е 30 литра то компресора е "натикал" 240 литра въздух вътре за да създаде това налягане. ОК?

Хайде сега да минем на "компресия".

---------------------------------------------

На мен лично ми отне доста време да зацепя как така при "степен на сгъстяване" 1:10 налягането в изправен цилиндър измерено с манометър е примерно 13 Бара. И направих справка с учебника по физика.

Къде е ключът от палатката? Сещате ли се?

По-нагоре (там където мачкахме въздух в спринцовка) споменах че трябва да се изчака въздухът да изстине преди да се измери налягането. Обаче в цилиндъра компресирането на горивната смес се извършва с доволно висока скорост и там процеса не е изотермичен. Т.е. въздухът няма време да изстине (да отдаде топлината на цилиндъра). Физично казано процесът който се извършва в цилиндър на двигател е адиабатен а най-точно е негова разновидност наречена политропен. До тук с теминологията да не прегреете.

Малко да се отклоня. Предполагам всички сте помпали гума на ръка? И да не сте помпали сте чували че помпата се нагрява?

ВЕрвайте ми - това не е от триенето на метала. То не повишава съществено температурата. Основното което нагрява помпата (сгъстеният въздух) е РАБОТАТА (на помпьора) който ПРИНУЖДАВА силово въздуха да се смачка. СГЪСТИ.

Лирично отклонение.

Въздухът се състои от молекули (парченца) на различни газове. Тези молекули много приличат на хората. Затова ще ги кръстя Мули-Кули. Защо?

Напапкали са се те с храна (енергия) и си джиткат нагоре-надолу като отвреме-навреме се джаскат помежду си (това му викат Брауново движение ама нейсе). Колкото повече са нахранени толкова повече джиткат и гледат да им е нашироко. Когато се яви НУЖДАТА (някаква външна сила) тез Мули-Кули се принуждават са се стеснят помежду си. А това може да стане ако ОТДАДАТ част от своята енергия. Отдадената енергия се превръща в ТОПЛИНА.

Например ако натъпчеш Мулитата в рейс то те се сгъчкват и им става топло.

Обратно. При разширението си те поглъщат топлина. Или ако си изпуснете гумата тя ще изстине.

Продължавам. Ако сгъстим МНОГО бързо (примерно за 0.15 секунди) определен обем газ 10 пъти температурата в него рязко ще нарастне. А щом температурата нарастне налягането ще се покачи повече от очакваното (Мулитата са излезли от мач, натъпкали са се в автобуса и хич не им е до сгъстяване). Добре де. А колко точно ще се вдигне това налягане?

На отговор идва математиката. Уравнение на политропата:

Получено налягане = Началното налягане * Степен на сгъстяване ^ 1.377

Получена температура = Начална температура * Степен на сгъстяване ^ (1.377-1)

Толкова. Това 1.377 се нарича коефициент на политропата и варира но може да се приеме за 1.377 като осреднена стойност.

Резултат:

Двигател със степен на сгъстяване 10.2:1, входящо налягане 0.88 Бара (има загуби при пълненето) и температура на околния въздух 25 градуса Целзии (298Келвина) ще даде следните резултати:

Налягане в края на сгъстяването - 21.5 Бара

Температура в края на сгъстяването - 442 градуса Целзии.

паУза за да зацепите..........................................

Усещам какво стана. "Айдеее, тоя Гризли се уля. На мен защо не ми е толкова компресията?"

И сега е момента да въведем новият термин. КОМПРЕСИЯ е популярното име на ИЗМЕРЕНОТО налягане в цилиндъра. Защо популярното? Защото и компресията НЕ МОЖЕ да бъде измерена както степента на сгъстяване. Или поне току така от всеки срещнат с манометър в ръка (бас ловя че Вашият Майстор влиза в тази категория).

ЗАЩО (няма да описвам как се мери защото се надявам да сте виждали):

1. Измерената компресия зависи пряко от това колко ви е зареден акумулатора т.е. колко бързо върти стартера и какво масло ползвате. Тогава се проявява повече (при по-ниски обороти) ефекта на "издишане" от клапаните които не са идеални.

2. Измерената компресия зависи пряко от това какъв точно манометър притежава Мерача. Защо?

Горещо препоръчвам мнението на М в тази тема. В него той перфектно е сметнал един реален цилиндър. Там ще видите че обема след сгъстяване е 51 кубически сантиметра. Когато към него добавите обема на манометъра с който се прави измерването (примерно 10 см3) ще забележите че обема на камерата се увеличава и двигателят се декомпресира. Сиреч колкото е по-голям манометърът на Мерача (с по-дълъг маркуч примерно) толкова по-ниско налягане ще бъде отчетено. Естествено манометъра допълнително охлажда сгъстеният въздух в цилиндъра което ще доведе до допълнително спадане на налягането.

Ех, уморих се да пиша. За сега смятам е достатъчно. Само искам да вметна малко отговорче на незададения въпрос "кое пали нафтата в дизела?".

Пак същата тази температура получена в такта на сгъстяване.

Входни данни : Дизелов двигател със степен на сгъстяване 20:1, температура на въздуха и налягане както по-горе.

Налягане в края на сгъстяването - 55 Бара

Температура в края на сгъстяването - 649 градуса Целзии.

Ето кое възпламенява нафтата в цилиндъра.

Ако искате да видите цялостно изчисление на бензинов двигател намерих този сайт. От който ви препоръчвам тази подробна математика. А в тази тема се пошегувах малко на чужд гръб ама никой не разбра защо. Сега може би ще се изясни.

-----------------------------------

Не знам дали го обясних по най-добрия начин ама "не стреляйте по пианиста - той толкова си може."

Редактирано 14 Октомври 2006 от grizzly

[Hulky]

Добро обяснение, мерси

Обаче в Понеделник сутринта като чуя за компресия, в главата ми се чува само "Шшшшш...ей... новобранката! Я бягай до ГСМ-а и докарай 2 кофи компресия"

[grizzly]

Термична ефективност на двигател в зависимост от степента на сгъстяване.

The efficiency with which the engine turns the combustion process into usable work. For a normally aspirated piston engine the thermal efficiency is approximated by the equation below.

TE = 1.0 - (1.0 / CR)^0.172

TE = thermal efficiency

CR = compression ratio.

You can see from the table why diesel engines get better fuel economy than spark ignited engines. Combine this with the fact that these efficiency numbers relate to the actual effective compression ratio (which only occurs when the throttle is wide open) and you will see even further why diesels with their fuel throttling compare well with spark ignited motors with air throttling. Note also that as the CR rises, the efficiency rises more slowly.

As a general rule of thumb pumping losses overcome thermal efficiency gains at about 17:1 CR for most piston engines.

Задигнато от Turbo Glossary

КАЛКУЛАТОР за изчисляване на компресията.

Редактирано 11 Януари 2008 от grizzly

[Injenera]

Звучи доста разумно

Ето как съм виждал да измерват компресията на практика ( на бензинов автомобил):

- Двигателят се загрява до нормалната си работна температура (предполага се че ефекта с падналия акумулатор и маслото се омаловажава значително )

- Махат се всички свещи и се откачат кабелите на инжекторите ( желателно е свещите да се поставят в положение при което корпусът им контактува с корпуса на автомобила и да не се отстраняват кабелите за високото, за да се избегне повреждане на бобините за високо напрежение и техните високоволтови драйвери)

- Измерването се извършва с манометър с тънка метална тръбичка, на която е монтиран възвратен клапан(възможно най близо до накрайника). Възвратният клапан решава проблема с декомпресирането изложен по-горе.

- Накрайникът на манометъра се поставя в отвора за на свеща на цилиндъра, чиято компресия искаме да измерим

- Даваме на котнакт и завъртаме на стартер в продължение на няколко секунди, докато налягането, което отчита манометъра започне да не се променя

- повтаряме и за останалите цилиндри (като изпускаме клапана на манометъра между измерванията)

Наличието на разлика между отделните цилиндри повече от 2bar не говори добре за двигателя и в най-добрият случай ( ако допуснем, че измерването е коректно ) подсказват за клапан който не уплътнява достатъчно добре ( смяната на клапан изисква сваляне на главата, при което се сменят също така болтовете и гарнитурата на главата и не е евтина операция). Според документацията на Audi A4 , която съм виждал на един руски сайт, разлика от около 2-3 bar между отделните цилиндри е максимално допустимата.

Отчетените стойности, също така, могат да бъдат използвани за да се сравни състоянието на два идентични двигателя. Например ако се колебаете коя от две коли с иначе еднакви двигатели да си купите.

[grizzly]

Чувал съм че не е лошо и да се отвори дроселовата клапа докрай (газ до дупка) за да се улесни пълненето.

[Sag]

И аз така съм чувал (педала до долу).

Обаче не знам това дали ще помогне на кола, която е с електронно управление на дозирането.

[mitsubishi galant]

Обаче в Понеделник сутринта като чуя за компресия, в главата ми се чува само "Шшшшш...ей... новобранката! Я бягай до ГСМ-а и докарай 2 кофи компресия"

А от ГСМ-а казват... "Преди малко свърши, останал е само вакуум"

Браво на Гризли за полезното четиво !

[butaloto.]

Имаше някъде и система по която с отчитане на компресията може да разберем и степента на сгъстяване на дадения двигател. Всичко разбира се е относително, но можем да добием някаква представа (особено тея дето се занимават с тунинг ). Дали ще може да се издири?

Или направо да си кажа диаметъра на буталото, хода му... обема на горивната камера в главата, обема на камерата в буталото, недохода... лошото е, че и гарнитурата малко разрежда мотора, в нея се губят около 4,7куб. по спомен (за ладов мотор, но не вярвам да има големи отклонения и за другите).

П.П. Абе я направо кажете колко е компресията на едно здраво бензиново Ауди Б4, пък аз ще си направя някакви груби сметки... макар, че гледам има доста физици тука, може да изгладим въпросите които ме мъчат.

П.П.П. А как може да повишим и въртящия момент на двигателя, ясно е, че със сгъстяване само няма да стане (поне не задоволително)?

Айде пишете, че не мога да спя спокойно.

[Oyama]

Хайде сега въпрос за напреднали - като сложим спортен разпределителен вал не се променя степента на сгъстяване - обаче компресията не се ли променя?

Редактирано 13 Ноември 2009 от Oyama

[audi200avant]

Хайде сега въпрос за напреднали - като сложим спортен разпределителен вал не се променя степента на сгъстяване - обаче компресията не се ли променя?

Ако има по-голяма фаза пада

[Oyama]

Ако има по-голяма фаза пада

Пада при мерене на стартер... а при 8000 оборота ?

[audi200avant]

Пада при мерене на стартер... а при 8000 оборота ?

Премери я ти

[Oyama]

А знаете ли че има яки атмосферки на които, в цилиндъра влиза 10% повече въздух отколкото е неговия обем - се едно си карат винаги на 0.1 бара бууст. Нарича се волуметрична ефикасност и в случая е 110%. Повечето нормални атмосферки обаче са към 90-те процента затова не е вярно трвърдението че -

Ако след това изчакване (изстиване) проверим налягането в сгъстеното пространство ще измерим.......?

Ами при 10:1 ще измерим ТОЧНО 10 Бара!.

Ако имаме ВЕ 90% ше измерим 9 бара. Ако ползваме примера с спринцовката - това е така понеже толкова бързо дърпаме буталцето и запушваме дупката че не успява да влезе цялото атмосферно налягане вътре - понеже входа на спринцовката е тесен и рестриктивен и не може толкова бързо да се изпълни вакуума.

Ако имаме спринцовка с 110% ВЕ - входа на спринцовката е така изчислен че като дръпнеме рязко буталцето - влизащия въздух постига такава скорост и инерция, че преди да успеем да запушим дупката реално се е натъпкал повече въздух отколкото е атмосферното налягане.

Редактирано 13 Ноември 2009 от Oyama

[grizzly]

Извинявай ама не ти вярвам изобщо. ВЕ при турбо да е 90%. На атмосферка вероятно стига до 80-90. Ти го изкара перпетуум-мобиле. Може да стане само с въздухозаборник като във формулата.

Тоя въздууух катооооо се ззззЗЗЗЗЗЗЗЗЗЗЗааааасилииииииии и нема спиране бе.

[Oyama]

При турбо зависи от налягането - ако моторът без бууст е 90% ВЕ, като караш на 1 бар ВЕ е автоматично 180%.

Сток атмосферките варират от 80 до 100% , атмосферките на Порше , М-пауър , Хонда си имат близо 100% ВЕ сток. Всичко е до скорост на смукателния поток която се постига с дизайн на смукателен колектор и портове в главата и със много точно изчислен момент на затваряне на смукателния клапан (смукателния клапан се затвяря чак след като буталото вече е тръгнало леко да сгъстява). Драгстерските хонди и формула 1 са с много над 100 % , в момента в нашия гараж гледаме да докараме същите принципи на едно C20XE с сто комбинации от различни портове, рънъри и тромпети.

Редактирано 13 Ноември 2009 от Oyama