Masalah sains dan pendidikan modern. Dan kami memiliki bahan bakar di dalam mobil ... Tingkatkan rasio kompresi untuk bahan bakar

Evgeny Konstantinov

Sementara bensin dan solar semakin mahal, dan segala macam alternatif pembangkit listrik karena kendaraan tetap sangat jauh dari manusia, kalah dari mesin tradisional pembakaran dalam dalam hal harga, otonomi, dan biaya pengoperasian, cara paling realistis untuk menghemat pengisian bahan bakar adalah dengan mengalihkan mobil ke "diet bahan bakar". Sekilas, ini menguntungkan: biaya perlengkapan ulang mobil akan segera terbayar karena perbedaan harga bahan bakar, terutama dalam lalu lintas komersial dan penumpang reguler. Bukan tanpa alasan, di Moskow dan banyak kota lainnya, sebagian besar kendaraan kota telah lama beralih ke bahan bakar. Namun di sini wajar muncul pertanyaan: lalu mengapa pangsa kendaraan LPG dalam arus lalu lintas baik di dalam maupun luar negeri tidak melebihi beberapa persen? Apa yang tersembunyi di sisi belakang tabung gas?

Sains dan kehidupan // Ilustrasi

Tanda peringatan di SPBU bukan tanpa alasan: setiap sambungan pipa gas proses berpotensi menjadi tempat kebocoran gas yang mudah terbakar.

Tabung gas cair lebih ringan, lebih murah, dan bentuknya lebih beragam daripada gas terkompresi, dan oleh karena itu lebih mudah diatur berdasarkan ruang kosong di dalam mobil dan jarak tempuh yang diperlukan.

Perhatikan perbedaan harga bahan bakar cair dan gas.

Silinder dengan metana terkompresi di bagian belakang Gazelle yang tertutup kemiringan.

Reducer-evaporator dalam sistem propana membutuhkan pemanasan. Foto tersebut dengan jelas menunjukkan selang yang menghubungkan penukar panas cair dari gearbox ke sistem pendingin engine.

diagram sirkuit pengoperasian peralatan balon gas pada mesin karburator.

Skema pengoperasian peralatan untuk gas cair tanpa mentransfernya ke fase gas dalam mesin pembakaran internal dengan injeksi terdistribusi.

Propana-butana disimpan dan diangkut dalam tangki (digambarkan di belakang gerbang biru). Berkat mobilitas ini, pom bensin dapat ditempatkan di tempat yang nyaman, dan jika perlu, segera dipindahkan ke tempat lain.

Di kolom propana, tidak hanya mobil yang terisi, tapi juga silinder rumah tangga.

Kolom untuk gas cair terlihat berbeda dengan bensin, tetapi proses pengisian bahan bakarnya serupa. Pembacaan bahan bakar yang diisi dalam liter.

Konsep "bahan bakar otomotif gas" mencakup dua campuran dengan komposisi yang sangat berbeda: gas alam, yang 98%-nya adalah metana, dan propana-butana yang dihasilkan dari gas minyak terkait. Selain mudah terbakar tanpa syarat, mereka juga memiliki keadaan agregasi yang sama pada tekanan atmosfer dan suhu yang nyaman untuk kehidupan. Namun, kapan suhu rendah sifat fisik dari dua set hidrokarbon ringan ini sangat berbeda. Karena itu, mereka memerlukan peralatan yang sama sekali berbeda untuk penyimpanan di kapal dan suplai ke mesin, dan dalam pengoperasiannya, mobil dengan sistem suplai gas yang berbeda memiliki beberapa perbedaan yang signifikan.

Gas cair

Campuran propana-butana terkenal di kalangan turis dan penghuni musim panas: campuran itu yang diisi ke dalam tabung gas rumah tangga. Itu juga merupakan bagian terbesar dari gas yang terbuang dalam suar perusahaan penghasil dan pemrosesan minyak. Komposisi proporsional campuran bahan bakar propana-butana dapat bervariasi. Intinya bukan pada komposisi awal gas minyak bumi, tetapi pada sifat suhu bahan bakar yang dihasilkan. Sebagai bahan bakar motor, butana murni (C 4 H 10) baik dalam segala hal, kecuali butana sudah berubah menjadi cair pada 0,5 ° C pada tekanan atmosfer. Oleh karena itu, propana yang lebih sedikit kalori, tetapi lebih tahan dingin (C 2 H 8) dengan titik didih -43 ° C ditambahkan ke dalamnya. Rasio gas-gas ini dalam campuran menetapkan batas suhu yang lebih rendah untuk penggunaan bahan bakar, yang karena alasan yang sama bisa menjadi "musim panas" dan "musim dingin".

Relatif panas propana-butana mendidih, bahkan dalam versi "musim dingin", memungkinkan Anda untuk menyimpannya dalam silinder dalam bentuk cairan: bahkan dengan sedikit tekanan, ia masuk ke fase cair. Karenanya nama lain untuk bahan bakar propana-butana - gas cair. Nyaman dan ekonomis: kerapatan fase cair yang tinggi memungkinkan Anda memasukkan bahan bakar dalam jumlah besar dalam volume kecil. Ruang kosong di atas cairan dalam silinder ditempati oleh uap jenuh. Saat gas dikonsumsi, tekanan di dalam silinder tetap konstan hingga kosong. Pengemudi mobil "propana" saat mengisi bahan bakar harus mengisi tangki hingga maksimal 90% untuk menyisakan ruang bagi bantalan uap di dalamnya.

Tekanan di dalam silinder terutama bergantung pada suhu sekitar. Pada suhu negatif, ia turun di bawah satu atmosfer, tetapi ini pun cukup untuk mempertahankan kinerja sistem. Tetapi dengan pemanasan itu tumbuh dengan cepat. Pada 20°C, tekanan di dalam silinder sudah 3-4 atmosfer, dan pada 50°C mencapai 15-16 atmosfer. Untuk sebagian besar tabung gas otomotif, nilai ini mendekati batas. Dan ini berarti saat kepanasan di sore yang terik di bawah terik matahari selatan mobil gelap dengan sebotol gas cair di atas kapal ... Tidak, itu tidak akan meledak, seperti di film aksi Hollywood, tetapi akan mulai membuang kelebihan propana-butana ke atmosfer melalui katup pengaman yang dirancang khusus untuk kasus seperti itu. Menjelang malam, saat cuaca dingin kembali, bahan bakar di dalam silinder akan terasa lebih sedikit, tetapi tidak ada yang terluka. Benar, seperti yang diperlihatkan statistik, beberapa amatir juga menghemat katup pengaman dari waktu ke waktu untuk mengisi kembali catatan insiden.

gas terkompresi

Prinsip lain mendasari pengoperasian peralatan balon gas untuk kendaraan yang menggunakan bahan bakar gas alam, yang dalam kehidupan sehari-hari biasa disebut metana dengan komponen utamanya. Ini adalah gas yang sama yang disuplai melalui pipa ke apartemen kota. Tidak seperti gas minyak bumi, metana (CH 4) memiliki kerapatan rendah (1,6 kali lebih ringan dari udara), dan yang terpenting, titik didihnya rendah. Ini masuk ke keadaan cair hanya pada –164 ° C. Kehadiran sebagian kecil pengotor hidrokarbon lain dalam gas alam tidak banyak mengubah sifat metana murni. Artinya, mengubah gas ini menjadi cairan untuk digunakan di dalam mobil sangatlah sulit. Dalam dekade terakhir, pekerjaan telah dilakukan secara aktif untuk membuat apa yang disebut tangki kriogenik, yang memungkinkan penyimpanan metana cair di dalam mobil pada suhu -150 ° C ke bawah dan tekanan hingga 6 atmosfer. Prototipe transportasi dan pompa bensin untuk opsi bahan bakar ini telah dibuat. Namun sejauh ini teknologi ini belum mendapat distribusi praktis.

Oleh karena itu, dalam sebagian besar kasus, untuk digunakan sebagai bahan bakar motor, metana dikompresi begitu saja, sehingga tekanan dalam silinder menjadi 200 atmosfer. Akibatnya, kekuatan dan, karenanya, massa silinder semacam itu harus terasa lebih tinggi daripada propana. Ya, dan gas terkompresi yang ditempatkan dalam volume yang sama jauh lebih sedikit daripada yang dicairkan (dalam hal mol). Dan ini merupakan penurunan otonomi mobil. Kelemahan lain adalah harga. Margin keselamatan yang jauh lebih besar yang tergabung dalam peralatan metana ternyata adalah bahwa harga kit untuk mobil ternyata hampir sepuluh kali lebih tinggi daripada peralatan propana dari kelas yang sama.

Silinder metana tersedia dalam tiga ukuran, di antaranya mobil penumpang hanya yang terkecil, dengan volume 33 liter, yang dapat ditampung. Tetapi untuk memastikan jangkauan yang dijamin sejauh tiga ratus kilometer, diperlukan lima silinder seperti itu, dengan massa total 150 kg. Jelas bahwa dalam runabout kota yang padat, tidak masuk akal untuk terus-menerus membawa beban seperti itu alih-alih barang bawaan yang berguna. Oleh karena itu, ada alasan untuk mengubahnya menjadi metana saja mobil besar. Pertama-tama, truk dan bus.

Dengan semua ini, metana memiliki dua keunggulan signifikan dibandingkan gas bumi. Pertama, bahkan lebih murah dan tidak terikat dengan harga minyak. Dan kedua, peralatan metana secara struktural diasuransikan terhadap masalah operasi musim dingin dan memungkinkan, jika diinginkan, melakukannya tanpa bensin sama sekali. Dalam kasus propana-butana dalam kondisi iklim kita, fokus seperti itu tidak akan berhasil. Padahal, mobil tersebut akan tetap menggunakan bahan bakar ganda. Alasannya adalah gas cair. Lebih tepatnya, dalam proses penguapan aktif, gas mendingin dengan tajam. Akibatnya suhu di dalam silinder turun tajam, terutama di peredam gas. Untuk mencegah peralatan membeku, gearbox dipanaskan dengan menyematkan penukar panas yang terhubung ke sistem pendingin engine. Tetapi agar sistem ini mulai bekerja, cairan di saluran harus dipanaskan terlebih dahulu. Oleh karena itu, disarankan untuk menghidupkan dan menghangatkan mesin pada suhu sekitar di bawah 10 ° C hanya dengan bensin. Dan baru saat itu, dengan output motor menyala Suhu Operasional, beralih ke bensin. Namun, sistem elektronik modern mengalihkan semuanya sendiri, tanpa bantuan pengemudi, secara otomatis mengontrol suhu dan mencegah pembekuan peralatan. Benar, untuk mempertahankan pengoperasian elektronik yang benar dalam sistem ini, tidak mungkin mengosongkan tangki bensin hingga kering bahkan dalam cuaca panas. Mode start dengan gas bersifat darurat untuk peralatan semacam itu, dan sistem hanya dapat dialihkan ke sana secara paksa dalam keadaan darurat.

Peralatan metana tidak mengalami kesulitan dengan permulaan musim dingin. Sebaliknya, lebih mudah menyalakan mesin dengan gas ini dalam cuaca dingin daripada dengan bensin. Tidak adanya fase cair tidak memerlukan pemanasan peredam, yang hanya menurunkan tekanan dalam sistem dari 200 atmosfer transportasi menjadi satu atmosfer yang berfungsi.

Keajaiban injeksi langsung

Hal tersulit adalah mengubah mesin modern dengan injeksi bahan bakar langsung ke dalam silinder menjadi gas. Alasannya adalah injektor gas secara tradisional terletak di saluran masuk, di mana pembentukan campuran terjadi di semua jenis mesin pembakaran dalam tanpa injeksi langsung. Namun kehadirannya sama sekali meniadakan kemungkinan penambahan pasokan gas dengan begitu mudah dan berteknologi. Pertama, idealnya, gas juga harus diumpankan langsung ke dalam silinder, dan kedua, yang lebih penting, bahan bakar cair berfungsi untuk mendinginkan nosel injeksi langsungnya sendiri. Tanpa itu, mereka dengan cepat gagal karena terlalu panas.

Ada solusi untuk masalah ini, dan setidaknya dua. Yang pertama mengubah mesin menjadi bahan bakar ganda. Itu ditemukan sejak lama, bahkan sebelum munculnya injeksi langsung pada mesin bensin, dan diusulkan untuk mengadaptasi mesin diesel untuk bekerja pada metana. Gas tidak menyala dari kompresi, dan oleh karena itu "diesel berkarbonasi" dinyalakan dengan bahan bakar diesel dan terus bekerja di dalamnya dalam mode tersebut pemalasan dan beban minimum. Dan kemudian gas ikut bermain. Karena pasokannya, kecepatan putaran poros engkol diatur dalam mode putaran sedang dan tinggi. Untuk melakukan ini, pompa injeksi (pompa bahan bakar bertekanan tinggi) dibatasi untuk memasok bahan bakar cair hingga 25-30% dari nilai nominal. Metana memasuki mesin melalui salurannya sendiri, melewati pompa injeksi. Tidak ada masalah dengan pelumasannya karena berkurangnya suplai solar pada kecepatan tinggi. Injektor diesel terus didinginkan oleh bahan bakar yang melewatinya. Benar, beban termal pada mereka dalam mode kecepatan tinggi masih tetap meningkat.

Skema daya serupa mulai digunakan untuk mesin bensin dengan injeksi langsung. Selain itu, ia bekerja dengan peralatan metana dan propana-butana. Namun dalam kasus terakhir, solusi alternatif yang muncul belakangan ini dianggap lebih menjanjikan. Semuanya dimulai dengan ide untuk meninggalkan gearbox evaporator tradisional dan memasok propana-butana ke mesin di bawah tekanan dalam fase cair. Langkah selanjutnya adalah penolakan injektor gas dan suplai gas cair melalui injektor bensin standar. Modul pencocokan elektronik ditambahkan ke sirkuit, menghubungkan saluran gas atau bensin sesuai situasi. Di mana sistem baru kehilangan masalah tradisional dengan start dingin pada gas: tidak ada penguapan - tidak ada pendinginan. Benar, biaya peralatan untuk mesin dengan injeksi langsung dalam kedua kasus tersebut sedemikian rupa sehingga hanya terbayar dengan jarak tempuh yang sangat tinggi.

Omong-omong, kelayakan ekonomi membatasi penggunaan peralatan balon gas di mesin diesel. Untuk alasan keuntungan, hanya peralatan metana yang digunakan untuk mesin penyalaan kompresi, dan hanya mesin alat berat yang dilengkapi dengan pompa bahan bakar tekanan tinggi tradisional yang sesuai dengan karakteristiknya. Faktanya adalah bahwa transfer mesin penumpang ekonomis kecil dari diesel ke gas tidak membayar sendiri, dan pengembangan serta penerapan teknis peralatan balon gas untuk mesin terbaru dengan rel biasa ( rel umum) saat ini dianggap tidak dapat dibenarkan secara ekonomi.

Benar, ada cara alternatif lain untuk mentransfer diesel ke gas - dengan mengubahnya sepenuhnya menjadi mesin gas dengan pengapian percikan. Pada motor seperti itu, rasio kompresi turun menjadi 10-11 unit, lilin dan listrik bertegangan tinggi muncul, dan mengucapkan selamat tinggal pada bahan bakar diesel selamanya. Tapi dia mulai mengonsumsi bensin tanpa rasa sakit.

Kondisi kerja

Instruksi Soviet lama untuk mengubah mobil bensin menjadi gas membutuhkan kepala silinder gerinda (kepala silinder) untuk menaikkan rasio kompresi. Ini bisa dimengerti: objek gasifikasi di dalamnya adalah unit tenaga transportasi komersial, menggunakan bensin dengan nilai oktan 76 ke bawah. Metana memiliki peringkat oktan 117, sedangkan campuran propana-butana memiliki sekitar seratus. Dengan demikian, kedua bahan bakar gas secara signifikan lebih rentan terhadap ledakan daripada bensin dan memungkinkan rasio kompresi mesin dinaikkan untuk mengoptimalkan proses pembakaran.

Selain itu, untuk mesin karburator kuno yang dilengkapi dengan sistem suplai gas mekanis, peningkatan rasio kompresi memungkinkan untuk mengkompensasi hilangnya tenaga yang terjadi saat beralih ke gas. Faktanya adalah bensin dan gas dicampur dengan udara di saluran masuk dalam proporsi yang sangat berbeda, itulah sebabnya saat menggunakan propana-butana, dan terutama metana, mesin harus bekerja dengan campuran yang jauh lebih ramping. Akibatnya, torsi mesin berkurang, menyebabkan penurunan tenaga sebesar 5-7% pada kasus pertama dan 18-20% pada kasus kedua. Sementara itu, pada grafik karakteristik kecepatan eksternal, bentuk kurva torsi masing-masing motor tetap tidak berubah. Ini hanya menggeser "sumbu Newton-meter" ke bawah.

Namun, untuk mesin dengan sistem elektronik Injeksi dilengkapi dengan sistem modern pasokan gas, semua rekomendasi dan angka ini hampir tidak memiliki nilai praktis. Karena, pertama, rasio kompresinya sudah mencukupi, dan bahkan untuk transisi ke metana, pekerjaan menggiling kepala silinder sama sekali tidak dapat dibenarkan secara ekonomis. Dan kedua, prosesor peralatan gas, yang dikoordinasikan dengan elektronik mobil, mengatur pasokan bahan bakar sedemikian rupa sehingga setidaknya setengahnya mengkompensasi kegagalan torsi di atas. Pada sistem dengan injeksi langsung dan pada mesin gas-diesel, bahan bakar gas pada rentang kecepatan tertentu mampu menaikkan torsi sepenuhnya.

Selain itu, elektronik dengan jelas memantau waktu pengapian yang diperlukan, yang, saat beralih ke gas, harus lebih besar daripada bensin, semua hal lainnya dianggap sama. Bahan bakar gas terbakar lebih lambat, artinya perlu dinyalakan lebih awal. Untuk alasan yang sama, beban termal pada katup dan dudukannya meningkat. Sebaliknya, beban kejut pada kelompok silinder-piston menjadi lebih kecil. Selain itu, permulaan musim dingin dengan metana jauh lebih bermanfaat daripada bensin: gas tidak membersihkan minyak dari dinding silinder. Dan secara umum, bahan bakar gas tidak mengandung katalis penuaan logam, pembakaran bahan bakar yang lebih sempurna mengurangi toksisitas gas buang dan endapan karbon di dalam silinder.

Navigasi otonom

Mungkin kerugian yang paling menonjol dari mobil gas menjadi otonominya yang terbatas. Pertama, konsumsi bahan bakar gas, jika dilihat secara volume, lebih banyak dari bensin, apalagi solar. Dan kedua, mobil bensin tersebut ternyata diikat ke SPBU terkait. Kalau tidak, makna pengalihannya ke bahan bakar alternatif mulai cenderung nol. Ini sangat sulit bagi mereka yang mengemudi dengan metana. SPBU metana sangat sedikit, dan semuanya terhubung ke pipa gas utama. Ini hanyalah stasiun kompresor kecil di cabang pipa utama. Pada akhir 80-an - awal 90-an abad kedua puluh di negara kita, mereka mencoba secara aktif mengubah transportasi menjadi metana dalam kerangka kerja program negara. Saat itulah sebagian besar pompa bensin metana muncul. Pada tahun 1993, 368 dari mereka telah dibangun, dan sejak itu jumlah ini, jika ada, hanya tumbuh sedikit. Sebagian besar pompa bensin terletak di bagian negara Eropa di dekatnya jalan raya federal dan kota. Tetapi pada saat yang sama, lokasi mereka ditentukan bukan dari sudut pandang kenyamanan pengendara, tetapi dari sudut pandang pekerja gas. Oleh karena itu, hanya dalam kasus yang sangat jarang, SPBU terletak tepat di jalan raya dan hampir tidak pernah berada di dalam kota besar. Hampir di mana-mana, untuk mengisi bahan bakar dengan metana, perlu jalan memutar beberapa kilometer ke suatu kawasan industri. Oleh karena itu, saat merencanakan rute jarak jauh, SPBU ini harus dicari dan diingat terlebih dahulu. Satu-satunya hal yang nyaman dalam situasi seperti itu adalah stabil kualitas tinggi bahan bakar di salah satu stasiun metana. Gas dari pipa gas utama sangat bermasalah untuk diencerkan atau dirusak. Kecuali jika filter atau sistem pengering di salah satu SPBU ini tiba-tiba bisa mati.

Propana-butana dapat diangkut dalam tangki, dan karena sifat ini, geografi pompa bensin jauh lebih luas. Di beberapa wilayah, Anda dapat mengisi bahan bakar bahkan di pedalaman terjauh. Namun tidak ada salahnya untuk mempelajari keberadaan stasiun propana di rute yang akan datang, agar ketidakhadiran mereka yang tiba-tiba di jalan raya tidak menjadi kejutan yang tidak menyenangkan. Pada saat yang sama, gas cair selalu menimbulkan risiko tertentu masuk ke bahan bakar di luar musim atau kualitasnya buruk.

1 Pusat Ilmiah Negara Federasi Rusia - Perusahaan Kesatuan Negara Federal "Perintah Pusat Spanduk Merah Tenaga Kerja Penelitian Otomotif dan Institut Otomotif (NAMI)"

Saat mengubah mesin diesel menjadi mesin gas, supercharging digunakan untuk mengkompensasi penurunan daya. Untuk mencegah ledakan, rasio kompresi geometris dikurangi, yang menyebabkan penurunan efisiensi indikator. Perbedaan antara rasio kompresi geometris dan aktual dianalisis. Penutupan intake valve dengan jumlah yang sama sebelum atau sesudah BDC menyebabkan penurunan rasio kompresi aktual yang sama dibandingkan dengan rasio kompresi geometris. Perbandingan parameter proses pengisian dengan fase asupan standar dan singkat diberikan. Terlihat bahwa penutupan awal katup masuk memungkinkan untuk mengurangi rasio kompresi aktual, menurunkan ambang ketukan, sambil mempertahankan rasio kompresi geometris yang tinggi dan efisiensi indikator yang tinggi. Saluran masuk yang diperpendek memberikan peningkatan efisiensi mekanis dengan mengurangi tekanan kerugian pemompaan.

mesin gas

rasio kompresi geometrik

rasio kompresi yang sebenarnya

waktu katup

efisiensi indikator

efisiensi mekanis

ledakan

kerugian pemompaan

1.Kamenev V.F. Prospek untuk meningkatkan kinerja beracun mesin diesel kendaraan beratnya lebih dari 3,5 ton / V.F. Kamenev, A.A. Demidov, P.A. Shcheglov // Prosiding NAMI: Sat. ilmiah Seni. - M., 2014. - Edisi. Nomor 256. - P.5–24.

2. Nikitin A.A. penggerak variabel katup untuk masuknya media kerja ke dalam silinder mesin: Pat. 2476691 Federasi Rusia, IPC F01L1/34 / A.A. Nikitin, G.E. Sedykh, G.G. Ter-Mkrtichyan; pemohon dan pemegang paten SSC RF FSUE "NAMI", publ. 02/27/2013.

3. Ter-Mkrtichyan G.G. Mesin dengan kontrol daya throttleless kuantitatif // Industri otomotif. - 2014. - Nomor 3. - P. 4-12.

4. Ter-Mkrtichyan G.G. Yayasan Ilmiah pembuatan mesin dengan rasio kompresi terkontrol: dis. dokter. ... teknologi. Ilmu. - M., 2004. - 323 hal.

5. Ter-Mkrtichyan G.G. Kontrol gerak piston di mesin pembakaran internal. - M. : Metallurgizdat, 2011. - 304 hal.

6. Ter-Mkrtichyan G.G. tren pengembangan baterai sistem bahan bakar mesin diesel besar / G.G. Ter-Mkrtichyan, E.E. Starkov // Prosiding NAMI: Sat. ilmiah Seni. - M., 2013. - Edisi. Nomor 255.-S.22-47.

Baru-baru ini, telah digunakan secara luas di truk dan bus menemukan mesin gas yang dapat diubah dari mesin diesel dengan memodifikasi kepala silinder dengan mengganti nosel dengan busi dan melengkapi mesin dengan peralatan untuk memasok gas ke pipa masuk, atau saluran masuk. Untuk mencegah ledakan, rasio kompresi biasanya diturunkan dengan memodifikasi piston.

mesin gas apriori, ia memiliki tenaga yang lebih kecil dan efisiensi bahan bakar yang lebih buruk dibandingkan dengan diesel dasar. Penurunan tenaga mesin bensin disebabkan oleh penurunan pengisian silinder dengan campuran udara-bahan bakar akibat penggantian sebagian udara dengan gas yang volumenya lebih besar dibandingkan bahan bakar cair. Untuk mengkompensasi penurunan daya, supercharging digunakan, yang membutuhkan pengurangan rasio kompresi tambahan. Pada saat yang sama, indikatornya Efisiensi mesin disertai deteriorasi penghematan bahan bakar.

Sebagai mesin dasar untuk konversi ke gas, mesin diesel dari keluarga YaMZ-536 (6CHN10.5 / 12.8) dengan rasio kompresi geometris dipilih ε \u003d 17,5 dan daya pengenal 180 kW pada kecepatan poros engkol 2300 mnt -1 .

Gbr.1. Ketergantungan daya maksimum mesin gas pada tingkat kompresi (batas detonasi).

Gambar 1 menunjukkan ketergantungan daya maksimum mesin gas pada rasio kompresi (batas detonasi). Pada mesin yang dikonversi dengan waktu katup standar, daya pengenal yang ditentukan sebesar 180 kW tanpa ledakan hanya dapat dicapai dengan pengurangan yang signifikan dalam rasio kompresi geometris dari 17,5 menjadi 10, menyebabkan penurunan nyata dalam efisiensi yang ditunjukkan.

Detonasi dapat dihindari tanpa penurunan atau dengan penurunan minimum rasio kompresi geometris, dan karenanya penurunan minimum efisiensi indikator, dengan menerapkan siklus dengan penutupan awal katup masuk. Pada siklus ini, katup masuk menutup sebelum piston mencapai BDC. Setelah katup masuk ditutup, saat piston bergerak ke BDC, campuran gas-udara pertama-tama mengembang dan mendingin, dan baru setelah piston melewati BDC dan bergerak ke TDC, ia mulai mengompres. Hilangnya pengisian silinder dikompensasi dengan meningkatkan tekanan dorongan.

Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mengidentifikasi kemungkinan mengubah mesin diesel modern menjadi mesin gas dengan pembentukan campuran eksternal dan kontrol kuantitatif sambil mempertahankan daya tinggi dan efisiensi bahan bakar dari mesin diesel dasar. Mari pertimbangkan beberapa momen penting dari pendekatan untuk keputusan tugas yang sedang dilihat.

Rasio kompresi geometris dan aktual

Awal proses kompresi bertepatan dengan momen penutupan katup masuk φ A. Jika ini terjadi pada LDC, maka rasio kompresi aktual ε F sama dengan rasio kompresi geometrik ε. Dengan pengaturan proses kerja tradisional, katup saluran masuk menutup 20-40 ° setelah BDC untuk meningkatkan pengisian karena pengisian ulang. Dalam siklus asupan pendek, katup masuk menutup ke BDC. Oleh karena itu, di mesin nyata rasio kompresi aktual selalu lebih kecil dari rasio kompresi geometris.

Penutupan intake valve dengan jumlah yang sama baik sebelum atau sesudah BDC menyebabkan penurunan rasio kompresi aktual yang sama dibandingkan dengan rasio kompresi geometris. Jadi, misalnya saat mengubah φ A 30° sebelum atau sesudah BDC, rasio kompresi sebenarnya berkurang sekitar 5%.

Mengubah parameter badan kerja selama pengisian

Selama penelitian, fase buang standar dipertahankan, dan fase masuk diubah dengan memvariasikan sudut penutupan katup masuk φ A. Dalam hal ini, dengan penutupan awal katup masuk (hingga BDC) dan mempertahankan durasi asupan standar (Δφ vp= 230 °), katup saluran masuk harus dibuka jauh sebelum TMA, yang, karena tumpang tindih katup yang besar, pasti akan menyebabkan peningkatan rasio gas sisa yang berlebihan dan gangguan aliran proses kerja . Oleh karena itu, penutupan awal katup masuk membutuhkan pengurangan durasi asupan yang signifikan hingga 180°.

Gambar 2 menunjukkan diagram tekanan pengisian selama pengisian sebagai fungsi dari sudut penutupan katup masuk ke BDC. Tekanan di akhir pengisian p a lebih rendah dari tekanan di intake manifold, dan penurunan tekanan lebih besar, semakin cepat katup masuk menutup ke BDC.

Ketika katup masuk ditutup pada TDC, suhu muatan pada akhir pengisian T a sedikit lebih tinggi dari suhu di pipa saluran masuk Tk. Saat katup masuk menutup lebih awal, suhu saling mendekati, dan kapan φ A>35...40° PCV charge tidak memanas selama pengisian, tetapi mendingin.

1 - φ A=0°; 2 - φ A=30°; 3 - φ A=60°.

Gambar 2. Pengaruh sudut penutupan katup masuk terhadap perubahan tekanan selama proses pengisian.

Optimalisasi fase asupan pada daya pengenal

Ceteris paribus, peningkatan atau peningkatan rasio kompresi pada mesin dengan pembentukan campuran eksternal dibatasi oleh fenomena yang sama - terjadinya ledakan. Jelas, dengan koefisien udara berlebih yang sama dan waktu penyalaan yang sama, kondisi awal ledakan sesuai dengan nilai tekanan tertentu. pc dan suhu T c biaya pada akhir kompresi, tergantung pada rasio kompresi yang sebenarnya.

Untuk rasio kompresi geometris yang sama dan, akibatnya, volume kompresi yang sama, rasionya pc/ T c secara unik menentukan jumlah muatan segar dalam silinder. Rasio tekanan fluida kerja terhadap suhunya sebanding dengan kerapatan. Oleh karena itu, rasio kompresi aktual menunjukkan seberapa besar peningkatan densitas fluida kerja selama proses kompresi. Parameter fluida kerja pada akhir kompresi, selain tingkat kompresi yang sebenarnya, secara signifikan dipengaruhi oleh tekanan dan suhu muatan pada akhir pengisian, yang ditentukan oleh jalannya proses pertukaran gas, terutama proses pengisian.

Pertimbangkan opsi mesin dengan rasio kompresi geometris yang sama dan tekanan indikator rata-rata yang sama, salah satunya memiliki durasi asupan standar ( Δφ vp=230°), dan sisi lainnya saluran masuk dipersingkat ( Δφ vp\u003d 180 °), parameternya disajikan pada tabel 1. Pada varian pertama, katup masuk menutup 30 ° setelah TDC, dan pada varian kedua, katup masuk menutup 30 ° sebelum TDC. Oleh karena itu, rasio kompresi yang sebenarnya ε f dua varian dengan penutupan akhir dan awal katup masuk adalah sama.

Tabel 1

Parameter fluida kerja pada akhir pengisian untuk saluran masuk standar dan pendek

Tekanan indikator rata-rata pada nilai konstan koefisien udara berlebih sebanding dengan produk efisiensi indikator dan jumlah muatan pada akhir pengisian. Efisiensi indikator, hal lain dianggap sama, ditentukan oleh rasio kompresi geometris, yang sama dalam opsi yang dipertimbangkan. Oleh karena itu, efisiensi indikator juga dapat diasumsikan sama.

Jumlah muatan pada akhir pengisian ditentukan oleh perkalian densitas muatan pada saluran masuk dan faktor pengisian ρ kηv. Penggunaan pendingin udara pengisian yang efisien memungkinkan untuk menjaga suhu pengisian di intake manifold kira-kira konstan, terlepas dari tingkat kenaikan tekanan pada kompresor. Oleh karena itu, kita akan mengasumsikan sebagai perkiraan pertama bahwa densitas muatan di intake manifold berbanding lurus dengan tekanan penambah.

Pada varian dengan durasi intake standar dan katup inlet menutup setelah BDC, rasio pengisian 50% lebih tinggi dibandingkan varian dengan intake pendek dan katup inlet menutup ke BDC.

Dengan penurunan rasio pengisian, untuk mempertahankan tekanan indikator rata-rata pada level tertentu, perlu dilakukan secara proporsional, mis. dengan 50% yang sama, tingkatkan tekanan dorongan. Dalam hal ini, pada varian dengan penutupan awal katup saluran masuk, tekanan dan suhu muatan pada akhir pengisian akan menjadi 12% lebih rendah dari tekanan dan suhu yang sesuai pada varian dengan penutupan katup saluran masuk setelah BDC . Karena fakta bahwa pada varian yang dipertimbangkan rasio kompresi sebenarnya adalah sama, tekanan dan suhu akhir kompresi pada varian dengan penutupan awal katup masuk juga akan menjadi 12% lebih rendah daripada saat katup masuk ditutup setelahnya. BDC.

Jadi, pada mesin dengan saluran masuk yang diperpendek dan menutup katup masuk ke BDC, sambil mempertahankan tekanan indikator rata-rata yang sama, kemungkinan ledakan dapat dikurangi secara signifikan dibandingkan dengan mesin dengan durasi asupan standar dan menutup katup masuk setelah BDC.

Tabel 2 membandingkan parameter opsi mesin bensin saat beroperasi pada mode nominal.

Meja 2

Parameter opsi mesin bensin

Gambar 3 menunjukkan diagram pertukaran gas untuk sudut penutupan katup masuk yang berbeda dan waktu pengisian yang sama, sedangkan Gambar 4 menunjukkan diagram pertukaran gas untuk rasio kompresi aktual yang sama dan waktu pengisian yang berbeda.

Dalam mode daya pengenal, sudut penutupan katup masuk φ A=30° ke rasio kompresi aktual BDC ε F=14.2 dan derajat kenaikan tekanan pada kompresor π k=2,41. Ini memastikan tingkat kerugian pemompaan minimum. Dengan penutupan katup masuk lebih awal karena penurunan rasio pengisian, diperlukan peningkatan tekanan dorong secara signifikan sebesar 43% (π k=3,44), yang disertai dengan peningkatan signifikan dalam tekanan kerugian pemompaan.

Dengan penutupan awal katup masuk, suhu muatan pada awal langkah kompresi T a, karena pra-ekspansinya, lebih rendah 42 K dibandingkan dengan mesin dengan fase masuk standar.

Pendinginan internal fluida kerja, disertai dengan penghilangan sebagian panas dari elemen terpanas ruang bakar, mengurangi risiko ledakan dan penyalaan pijar. Faktor pengisian berkurang sepertiga. Menjadi mungkin untuk bekerja tanpa ledakan dengan rasio kompresi 15, berbanding 10 dengan durasi asupan standar.

1 - φ A=0°; 2 - φ A=30°; 3 - φ A=60°.

Beras. 3. Diagram pertukaran gas pada sudut penutupan katup masuk yang berbeda.

1-φ A=30°sebelum TDC; 2-φ A\u003d 30 ° di belakang TDC.

Gbr.4. Diagram pertukaran gas pada rasio kompresi aktual yang sama.

Bagian waktu katup masuk mesin dapat diubah dengan menyesuaikan ketinggian kenaikannya. Salah satu solusi teknis yang mungkin adalah mekanisme kontrol pengangkatan katup masuk yang dikembangkan di SSC NAMI. Pengembangan perangkat yang digerakkan secara hidrolik untuk kontrol elektronik independen dari katup pembuka dan penutup, berdasarkan prinsip yang diterapkan secara industri dalam sistem bahan bakar penyimpanan diesel, memiliki prospek yang bagus.

Meskipun peningkatan tekanan dorong dan rasio kompresi yang lebih tinggi pada mesin asupan pendek, karena penutupan awal katup masuk dan oleh karena itu lebih banyak tekanan rendah awal kompresi, tekanan rata-rata di dalam silinder tidak meningkat. Oleh karena itu, tekanan gesekan juga tidak bertambah. Di sisi lain, dengan saluran masuk yang diperpendek, tekanan kehilangan pemompaan berkurang secara signifikan (sebesar 21%), yang mengarah pada peningkatan efisiensi mekanis.

Implementasi rasio kompresi yang lebih tinggi pada mesin dengan intake pendek menyebabkan peningkatan efisiensi terindikasi dan, dikombinasikan dengan sedikit peningkatan efisiensi mekanis, disertai dengan peningkatan efisiensi efektif sebesar 8%.

Kesimpulan

Hasil studi yang dilakukan menunjukkan bahwa penutupan awal katup masuk memungkinkan untuk memanipulasi rasio pengisian dan rasio kompresi aktual dalam rentang yang luas, mengurangi ambang ketukan tanpa mengurangi efisiensi indikator. Saluran masuk yang diperpendek memberikan peningkatan efisiensi mekanis dengan mengurangi tekanan kerugian pemompaan.

Peninjau:

Kamenev V.F., Doktor Ilmu Teknik, Profesor, Pakar Terkemuka, Pusat Ilmiah Negara Federasi Rusia FSUE "NAMI", Moskow.

Saikin A.M., Doktor Ilmu Teknik, Kepala Departemen, SSC RF FSUE "NAMI", Moskow.

Tautan bibliografi

Keunggulan bahan bakar bensin untuk digunakan sebagai bahan bakar mobil adalah sebagai berikut indikatornya:

Ekonomi bahan bakar

Ekonomi bahan bakar mesin gas- indikator terpenting mesin - ditentukan oleh angka oktan bahan bakar dan batas penyalaan campuran udara-bahan bakar. Peringkat oktan adalah ukuran ketahanan ketukan bahan bakar, yang membatasi kemampuan bahan bakar untuk digunakan pada mesin berdaya tinggi dan hemat bahan bakar dengan rasio kompresi tinggi. Dalam teknologi modern, angka oktan adalah indikator utama tingkat bahan bakar: semakin tinggi angka oktannya, semakin baik dan mahal bahan bakarnya. SPBT (campuran propana-butana teknis) memiliki angka oktan 100 hingga 110 unit, sehingga ledakan tidak terjadi dalam mode pengoperasian mesin apa pun.

Analisis sifat termofisik bahan bakar dan campurannya yang mudah terbakar (nilai kalor dan nilai kalor dari campuran yang mudah terbakar) menunjukkan bahwa semua gas lebih unggul daripada bensin dalam hal nilai kalor, namun ketika dicampur dengan udara, kinerja energinya menurun. yang merupakan salah satu penyebab penurunan tenaga mesin. Pengurangan daya saat beroperasi pada bahan bakar cair hingga 7%. Mesin serupa, saat beroperasi pada metana terkompresi (terkompresi), kehilangan hingga 20% tenaganya.

Pada saat yang sama, angka oktan tinggi memungkinkan Anda meningkatkan rasio kompresi. mesin gas dan menaikkan peringkat daya, tetapi hanya pabrik mobil yang dapat melakukan pekerjaan ini dengan murah. Di bawah kondisi situs instalasi, terlalu mahal untuk membuat revisi ini, dan seringkali tidak mungkin dilakukan.

Angka oktan tinggi membutuhkan peningkatan waktu pengapian sebesar 5 ° ... 7 °. Namun, pengapian dini dapat menyebabkan bagian-bagian mesin terlalu panas. Dalam praktik pengoperasian mesin gas, ada kasus kepala piston dan katup yang terbakar juga penyalaan awal dan bekerja pada campuran yang sangat ramping.

Konsumsi bahan bakar spesifik mesin semakin kecil, semakin buruk campuran udara-bahan bakar tempat mesin bekerja, yaitu semakin sedikit bahan bakar per 1 kg udara yang masuk ke mesin. Namun, campuran yang sangat kurus, di mana bahan bakarnya terlalu sedikit, tidak akan menyala dari percikan api. Ini membatasi peningkatan efisiensi bahan bakar. Dalam campuran bensin dengan udara, kandungan bahan bakar maksimum dalam 1 kg udara, yang memungkinkan penyalaan, adalah 54 g. Dalam campuran gas-udara yang sangat kurus, kandungan ini hanya 40 g. gas alam jauh lebih ekonomis daripada bensin. Eksperimen telah menunjukkan bahwa konsumsi bahan bakar per 100 km saat mengendarai mobil berbahan bakar bensin dengan kecepatan mulai dari 25 hingga 50 km / jam adalah 2 kali lebih sedikit dibandingkan dengan mobil yang sama yang berbahan bakar bensin dalam kondisi yang sama. Komponen bahan bakar gas memiliki batas pengapian yang bergeser secara signifikan ke arah campuran kurus, yang memberikan peluang tambahan untuk meningkatkan penghematan bahan bakar.

Keamanan lingkungan dari mesin gas

Bahan bakar gas hidrokarbon termasuk bahan bakar motor yang paling ramah lingkungan. Emisi zat beracun dengan gas buang 3-5 kali lebih sedikit dibandingkan dengan emisi saat menggunakan bensin.
Mesin bensin, karena tingginya nilai batas kurus (54 g bahan bakar per 1 kg udara), dipaksa untuk mengatur campuran yang kaya, yang menyebabkan kekurangan oksigen dalam campuran dan pembakaran bahan bakar yang tidak sempurna. Akibatnya, knalpot mesin semacam itu mungkin mengandung karbon monoksida (CO) dalam jumlah yang signifikan, yang selalu terbentuk saat kekurangan oksigen. Jika ada cukup oksigen, suhu tinggi berkembang di mesin selama pembakaran (lebih dari 1800 derajat), di mana nitrogen udara dioksidasi dengan oksigen berlebih untuk membentuk nitrogen oksida, yang toksisitasnya 41 kali lebih tinggi daripada toksisitas. dari CO.

Selain komponen tersebut, knalpot mesin bensin mengandung hidrokarbon dan hasil oksidasi tidak lengkapnya, yang terbentuk di lapisan dekat dinding ruang bakar, di mana dinding berpendingin air tidak memungkinkan bahan bakar cair menguap dalam waktu singkat. waktu siklus mesin dan membatasi akses oksigen ke bahan bakar. Dalam hal penggunaan bahan bakar gas, semua faktor ini jauh lebih lemah, terutama karena campuran yang lebih buruk. Produk pembakaran tidak sempurna praktis tidak terbentuk, karena oksigen selalu berlebih. Nitrogen oksida terbentuk dalam jumlah yang lebih kecil, karena dengan campuran kurus, suhu pembakaran jauh lebih rendah. Lapisan dekat dinding ruang bakar mengandung lebih sedikit bahan bakar dengan campuran gas-udara yang buruk dibandingkan dengan campuran bensin-udara yang lebih kaya. Jadi, dengan gas yang disesuaikan dengan benar mesin emisi karbon monoksida ke atmosfer 5-10 kali lebih kecil dari bensin, nitrogen oksida 1,5-2,0 kali lebih sedikit dan hidrokarbon 2-3 kali lebih sedikit. Hal ini memungkinkan untuk memenuhi standar toksisitas kendaraan yang menjanjikan ("Euro-2" dan mungkin "Euro-3") dengan pengembangan mesin yang tepat.

Penggunaan gas sebagai bahan bakar motor adalah salah satu dari sedikit tindakan lingkungan yang biayanya terbayar oleh efek ekonomi langsung dalam bentuk pengurangan biaya bahan bakar dan pelumas. Sebagian besar kegiatan lingkungan lainnya sangat mahal.

Di kota dengan sejuta mesin, penggunaan gas sebagai bahan bakar dapat mengurangi pencemaran lingkungan secara signifikan. Di banyak negara, program lingkungan terpisah ditujukan untuk mengatasi masalah ini, merangsang konversi mesin dari bensin ke gas. Program lingkungan Moskow memperketat persyaratan bagi pemilik kendaraan dalam hal emisi setiap tahun gas buangan. Peralihan penggunaan gas merupakan solusi atas masalah lingkungan yang dikombinasikan dengan efek ekonomi.

Ketahanan aus dan keamanan mesin gas

Ketahanan aus mesin berhubungan erat dengan interaksi bahan bakar dan oli mesin. Salah satu fenomena yang tidak menyenangkan pada mesin bensin adalah lunturnya lapisan oli dari permukaan bagian dalam silinder mesin oleh bensin saat start dingin, saat bahan bakar masuk ke dalam silinder tanpa menguap. Selanjutnya, bensin dalam bentuk cair masuk ke dalam oli, larut di dalamnya dan mengencerkannya, memperburuk sifat pelumas. Kedua efek tersebut mempercepat keausan mesin. HOS, terlepas dari suhu mesin, selalu berada dalam fase gas, yang sepenuhnya menghilangkan faktor-faktor yang dicatat. LPG (liquefied petroleum gas) tidak bisa masuk ke dalam silinder seperti halnya bahan bakar cair konvensional, sehingga tidak perlu menyiram mesin. Kepala blok dan blok silinder lebih sedikit aus sehingga meningkatkan masa pakai mesin.

Jika aturan pengoperasian dan pemeliharaan tidak diikuti, produk teknis apa pun menimbulkan bahaya tertentu. Instalasi gas tidak terkecuali. Pada saat yang sama, ketika menentukan potensi risiko, sifat fisikokimia gas yang objektif seperti suhu dan batas konsentrasi penyalaan sendiri harus diperhitungkan. Ledakan atau pengapian membutuhkan pembentukan campuran udara-bahan bakar, yaitu pencampuran volumetrik gas dengan udara. Kehadiran gas dalam silinder di bawah tekanan menghilangkan kemungkinan penetrasi udara di sana, sedangkan dalam tangki dengan bensin atau solar selalu ada campuran uapnya dengan udara.

Sebagai aturan, mereka dipasang di area mobil yang paling tidak rentan dan secara statistik paling tidak rusak. Berdasarkan data aktual, dihitung kemungkinan kerusakan dan kehancuran struktural bodi mobil. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa kemungkinan rusaknya bodi mobil di area silinder adalah 1-5%.
Pengalaman mengoperasikan mesin gas, baik di dalam maupun di luar negeri, menunjukkan bahwa mesin gas tidak mudah terbakar dan mudah meledak dalam situasi darurat.

Kelayakan ekonomi aplikasi

Pengoperasian mobil di GOS menghasilkan penghematan sekitar 40%. Karena dari segi karakteristiknya merupakan campuran propana dan butana yang paling dekat dengan bensin, maka tidak memerlukan perubahan besar pada perangkat mesin untuk menggunakannya. Sistem tenaga mesin universal mempertahankan sistem bahan bakar bensin yang lengkap dan memudahkan peralihan dari bensin ke gas dan sebaliknya. Dilengkapi mesin sistem semesta, dapat berjalan dengan bensin atau LPG. Biaya konversi mobil bensin menjadi campuran propana-butana, tergantung pada peralatan yang dipilih, berkisar antara 4 hingga 12 ribu rubel.

Saat bensin keluar, mesin tidak langsung mati, tapi berhenti bekerja setelah 2-4 km lari. Sistem bahan bakar gabungan "gas plus bensin" - berjarak 1000 km di satu pompa bensin dari kedua sistem bahan bakar. Namun, perbedaan tertentu dalam karakteristik bahan bakar ini masih ada. Jadi, saat menggunakan gas cair, diperlukan tegangan yang lebih tinggi pada busi agar percikan api muncul. Ini dapat melebihi tegangan saat mesin menggunakan bensin sebesar 10-15%.

Mengalihkan mesin ke bahan bakar gas meningkatkan masa pakainya 1,5-2 kali lipat. Pengoperasian sistem pengapian meningkat, masa pakai lilin meningkat 40%, campuran gas-udara terbakar lebih sempurna daripada saat menggunakan bensin. Mengurangi penumpukan karbon di ruang bakar, kepala silinder, dan piston karena endapan karbon berkurang.

Aspek lain dari kelayakan ekonomi menggunakan SPBT sebagai bahan bakar motor adalah bahwa penggunaan gas memungkinkan untuk meminimalkan kemungkinan pembuangan bahan bakar yang tidak sah.

Mobil dengan sistem injeksi bahan bakar yang dilengkapi dengan peralatan gas lebih mudah dilindungi dari pencurian daripada mobil dengan mesin bensin: dengan melepas dan membawa sakelar yang mudah dilepas, Anda dapat memblokir pasokan bahan bakar dengan andal dan dengan demikian mencegah pencurian. "Pemblokir" seperti itu sulit dikenali, yang berfungsi sebagai perangkat anti-pencurian yang serius untuk penyalaan mesin yang tidak sah.

Dengan demikian, secara umum penggunaan gas sebagai bahan bakar motor hemat biaya, ramah lingkungan dan cukup aman.

Ditandai dengan sejumlah nilai. Salah satunya adalah rasio kompresi mesin. Penting untuk tidak mengacaukannya dengan kompresi - nilainya tekanan maksimum dalam silinder mesin.

Apa itu rasio kompresi

Derajat ini adalah rasio volume silinder mesin dengan volume ruang bakar. Jika tidak, kita dapat mengatakan bahwa nilai kompresi adalah rasio jumlah ruang bebas di atas piston saat berada di bawah pusat mati, ke volume yang sama ketika piston berada di titik atas.

Disebutkan di atas bahwa kompresi dan rasio kompresi tidak sama. Perbedaannya juga berlaku untuk sebutan, jika kompresi diukur dalam atmosfer, rasio kompresi ditulis sebagai rasio, misalnya 11:1, 10:1, dan seterusnya. Oleh karena itu, tidak mungkin untuk mengatakan dengan tepat rasio kompresi pada mesin yang diukur - ini adalah parameter "tanpa dimensi" yang bergantung pada karakteristik lain dari mesin pembakaran internal.

Secara konvensional, rasio kompresi juga dapat digambarkan sebagai perbedaan antara tekanan di dalam ruang saat campuran disuplai (atau bahan bakar diesel dalam kasus mesin diesel) dan saat bagian bahan bakar dinyalakan. Indikator ini tergantung pada model dan jenis mesin dan karena desainnya. Rasio kompresi dapat berupa:

• tinggi;
• rendah.

Perhitungan kompresi

Pertimbangkan cara mengetahui rasio kompresi suatu mesin.

Itu dihitung dengan rumus:

Di sini, Vp berarti volume kerja masing-masing silinder, dan Vc adalah nilai volume ruang bakar. Rumus tersebut menunjukkan pentingnya nilai volume kamera: jika misalnya dikurangi, maka parameter kompresi akan menjadi lebih besar. Hal yang sama akan terjadi jika terjadi peningkatan volume silinder.

Untuk mengetahui perpindahan, Anda perlu mengetahui diameter silinder dan langkah piston. Indikator dihitung dengan rumus:

Di sini D adalah diameter dan S adalah langkah piston.

Ilustrasi:

Karena ruang bakar memiliki bentuk yang kompleks, volumenya biasanya diukur dengan menuangkan cairan ke dalamnya. Mengetahui berapa banyak air yang muat di dalam ruangan, Anda dapat menentukan volumenya. Untuk penentuan, lebih mudah menggunakan air karena berat jenis 1 gram per meter kubik. cm - berapa gram yang dituangkan, begitu banyak "kubus" di dalam silinder.

Cara alternatif untuk menentukan rasio kompresi mesin adalah dengan merujuk pada dokumentasinya.

Apa yang mempengaruhi rasio kompresi

Penting untuk memahami apa yang mempengaruhi rasio kompresi mesin: kompresi dan tenaga secara langsung bergantung padanya. Jika Anda meningkatkan kompresi, satuan daya akan menerima efisiensi yang lebih besar, karena konsumsi bahan bakar spesifik akan berkurang.

Rasio kompresi mesin bensin menentukan bahan bakar dengan angka oktan yang akan dikonsumsi. Jika bahan bakar beroktan rendah, ini akan menyebabkan fenomena ketukan yang tidak menyenangkan, dan angka oktan yang terlalu tinggi akan menyebabkan kurangnya tenaga - mesin kompresi rendah tidak dapat memberikan kompresi yang diperlukan.

Tabel rasio utama rasio kompresi dan bahan bakar yang direkomendasikan untuk mesin pembakaran internal bensin:

Menariknya, mesin bensin turbocharged menggunakan bahan bakar dengan peringkat oktan lebih tinggi daripada ICE yang disedot secara alami, sehingga rasio kompresinya lebih tinggi.

Mesin diesel memiliki lebih banyak lagi. Karena tekanan tinggi berkembang pada mesin pembakaran internal diesel, parameter ini juga akan lebih tinggi untuk mereka. Rasio kompresi optimal mesin diesel berkisar antara 18:1 hingga 22:1, tergantung unitnya.

Mengubah rasio aspek

Mengapa mengubah derajat?

Dalam praktiknya, kebutuhan ini jarang muncul. Anda mungkin perlu mengubah kompresi:

• jika diinginkan, paksa mesin;
• jika Anda perlu menyesuaikan unit daya untuk bekerja pada bensin non-standar untuknya, dengan angka oktan berbeda dari yang disarankan. Ini dilakukan, misalnya, oleh pemilik mobil Soviet, karena tidak ada kit untuk mengubah mobil menjadi bensin untuk dijual, tetapi ada keinginan untuk menghemat bensin;
• setelah perbaikan yang gagal, untuk menghilangkan konsekuensi dari intervensi yang salah. Ini mungkin merupakan deformasi termal kepala silinder, setelah itu diperlukan penggilingan. Setelah rasio kompresi mesin dinaikkan dengan menghilangkan lapisan logam, menjadi tidak mungkin untuk bekerja pada bensin yang semula dimaksudkan untuk itu.

Terkadang rasio kompresi diubah saat mengonversi mobil untuk menggunakan bahan bakar metana. Metana memiliki angka oktan 120, yang membutuhkan peningkatan kompresi untuk sejumlah mobil bensin, dan menurunkannya untuk mesin diesel (SG berada di kisaran 12-14).

Mengubah diesel menjadi metana memengaruhi daya dan menyebabkan hilangnya daya, yang dapat dikompensasi dengan turbocharging. Mesin turbocharged membutuhkan pengurangan kompresi tambahan. Mungkin perlu memperbaiki listrik dan sensor, mengganti nozel mesin diesel pada busi, satu set grup silinder-piston baru.

Memaksa mesin

Untuk menghasilkan tenaga yang lebih besar atau agar dapat berjalan dengan bahan bakar yang lebih murah, mesin pembakaran dalam dapat ditingkatkan dengan mengubah volume ruang bakar.

Untuk memperoleh tenaga tambahan, mesin harus digenjot dengan menaikkan rasio kompresi.

Penting: peningkatan tenaga yang nyata hanya akan terjadi pada mesin yang biasanya beroperasi dengan rasio kompresi yang lebih rendah. Jadi, misalnya, jika 9:1 ICE disetel ke 10:1, itu akan menghasilkan lebih banyak tenaga kuda daripada mesin standar 12:1 yang ditingkatkan menjadi 13:1.

Metode berikut dimungkinkan, cara meningkatkan rasio kompresi mesin:

• pemasangan paking kepala silinder tipis dan penyempurnaan kepala blok;
• lubang silinder.

Di bawah finalisasi kepala silinder menyiratkan menggiling bagian bawahnya yang bersentuhan dengan balok itu sendiri. Kepala silinder menjadi lebih pendek, yang mengurangi volume ruang bakar dan meningkatkan rasio kompresi. Hal yang sama terjadi saat memasang paking yang lebih tipis.

Penting: manipulasi ini mungkin juga memerlukan pemasangan piston baru dengan ceruk katup yang diperbesar, karena dalam beberapa kasus terdapat risiko pertemuan piston dan katup. Pengaturan waktu katup harus dikonfigurasi ulang.

Membosankan BC juga mengarah pada pemasangan piston baru dengan diameter yang sesuai. Akibatnya, volume kerja meningkat dan rasio kompresi meningkat.

Deforcing untuk bahan bakar beroktan rendah

Operasi semacam itu dilakukan ketika masalah tenaga sekunder, dan tugas utamanya adalah menyesuaikan mesin dengan bahan bakar lain. Ini dilakukan dengan menurunkan rasio kompresi, yang memungkinkan mesin bekerja dengan bensin beroktan rendah tanpa ketukan. Selain itu, ada penghematan finansial tertentu pada biaya bahan bakar.

Menarik: solusi serupa sering digunakan untuk mesin karburator mobil tua. Untuk ICE injeksi modern dengan kontrol elektronik deforcing sangat tidak dianjurkan.

Cara utama untuk mengurangi rasio kompresi mesin adalah dengan membuat paking kepala silinder lebih tebal. Untuk melakukan ini, ambil dua gasket standar, di antaranya dibuat sisipan gasket aluminium. Alhasil, volume ruang bakar dan tinggi kepala silinder bertambah.

Beberapa fakta menarik

mesin metanol mobil balap memiliki rasio kompresi lebih besar dari 15:1. Sebagai perbandingan, standar mesin karburator mengkonsumsi bensin tanpa timbal memiliki rasio kompresi maksimum 1,1:1.

Dari sampel seri mesin berbahan bakar bensin dengan kompresi 14: 1, ada sampel dari Mazda (seri Skyactiv-G) yang beredar di pasaran, yang dipasang, misalnya pada CX-5. Tetapi CO mereka yang sebenarnya berada di kisaran 12, karena motor ini menggunakan apa yang disebut "siklus Atkinson", ketika campuran dikompresi 12 kali setelah penutupan katup yang terlambat. Efisiensi mesin semacam itu tidak diukur dengan kompresi, tetapi dengan rasio ekspansi.

Pada pertengahan abad ke-20, di dunia permesinan, khususnya di USA, terjadi kecenderungan peningkatan rasio kompresi. Jadi, pada tahun 70-an, sebagian besar sampel industri otomotif Amerika memiliki SJ dari 11 hingga 13:1. Tetapi pengoperasian reguler mesin pembakaran internal semacam itu membutuhkan penggunaan bensin beroktan tinggi, yang pada saat itu hanya dapat diperoleh dengan proses etilasi - penambahan timbal tetraetil, komponen yang sangat beracun. Ketika di tahun 1970-an baru standar lingkungan, etilasi mulai dilarang, dan ini menyebabkan tren sebaliknya - penurunan cairan pendingin pada sampel mesin serial.

Mesin modern memiliki sistem kontrol sudut pengapian otomatis yang memungkinkan mesin pembakaran internal beroperasi dengan bahan bakar "non-asli" - misalnya, 92 bukannya 95, dan sebaliknya. Sistem kontrol UOZ membantu menghindari ledakan dan fenomena tidak menyenangkan lainnya. Jika tidak ada, maka misalnya pengisian mesin bensin beroktan tinggi yang tidak didesain untuk bahan bakar tersebut dapat kehilangan tenaga bahkan mengisi lilin, karena penyalaan akan terlambat. Situasi tersebut dapat diperbaiki dengan menyetel UOZ secara manual sesuai dengan petunjuk untuk model mobil tertentu.