Разлика м/у степен на сгъстяване и компресия

[teror1sta 43]

това попадна в мен само и единствено благодарение на колегата InsaneP. Така че ако не ви хареса той е виновен :)

 

"

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. 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?

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. cool.gif

 

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. blink.gif

 

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."

"

 

намерено от ТУК

 

п.п. ако сметнете темата за полезна може да я натикате някъде из "полезни технически"

Редактирано 25 Септември, 2009 от teror1sta

[eddy 214]

Полезно и интересно..П.П. Да не би новата ти стъпка (на ED6) да е свързана с горенаписаното?

[Guest Al_Capone]

Отдавна не бях чел нещо полезно в този раздел! (Май от темата за масла на една колежка)

 

П.С. След някой друг ден автора на темата да ме подседи да я преместя

[jamo 93]

Поздравления за страхотната тема! Заслужава да е горе Напоследък все по-често виждах теми или писаня в темите в които някои хора бъркат тези 2 неща... Браво, браво

[Sebulba 215]

Измереното налягане / компресия / зависи и от положението на дросела в момента на измерването, температурата на двигателя, въздуха....

[1net 41]

Ама те били 2 степени на сгъстяване... Тази описана до тук се казвала статична (static compression ratio) и имало и друга дето била динамична.

Противно на написаното по-горе, статичната може и да се измери, и да се изчисли, ама оная динамичната била по-важа и по-неуловима.

Статичната степен на сгъстяване можем да измерим доста точно като докараме цилиндъра в ГМТ и налеем масло през свещта. Наще двигатели го позволяват тъй като свещта е най-високата част на цилиндъра. При други двигатели трябва да наклоним целия мотор. Друг начин е меренето на отделните обеми и сметки.

Все тая, получаваме някаква статична степен на сгъстяване която сама по себе си не означава нищо. Както бяха казали едни енджин билдъри: Статичната степен на сгъстяване е точно това - статична, а статичния двигател не печели състезания

 

Динамичната степен на сгъстяване е нещо наподобяващо компресия, ама не точно.

По дефиниция степента на сгъстяване е отношението на обема в ДМТ разделен на обема в ГМТ. Звучи елементарно нали Лошото е че в реалността и двата обема се променят. Най-лесен за обяснение е обема в ДМТ. Просто не ни интересува механичния обем а обема на въздуха който е влязъл. При един много наточен двигател с много рошави валове е лесно да си представим, че на празен ход голяма част от въздуха взлиза в цилиндъра и излиза обратно заради прекалено продължителната всмукателна фаза на вала. И какво излиза. По сметки степента на сгъстяване ни е 11:1, ама реално е 6 към едно защото на 700оборота, половината въздух излиза от цилиндъра преди всмукателния клапан да се е затворил. Да погледнем обаче какво става на 8000 оборота. Всичко се движи толкова бързо, че въздуха, който нахлува в цилиндъра не успява да спре, дори след като буталото е почнало да се връща нагоре. Газовете също имат интерция и какво става? Цилиндър 400куб.см пък сме събрали 420куб.см ЯКООООО

Ако това е оня хипотетичен мотор с CR 11:1 значи при 400см^2 обем на цилиндъра камерата му е 40цм^2... провекра

(400+40)/40 = 11

Та значи на 8000 оборота решихме че сме събрали 420цм^2 заради инерцията на въздуха. Степента ни на сгъстяване е:

(420+40)/40 = 11.5

До тук установихме че обема гориво-въздушна смес се променя в зависимост от оборотите и от вала. За буустохолиците, ДА променя се и от турбото или компресора.

Интересното е, че и обема в ГМТ не е константа. Някой сигурно ще попита как точно се променя обема на горивната камера. Ами питайте де

Обема в ГМТ се състои от няколко неща:

- обем на камерата

- обем на гарнитурата

- мъртъв обем на цилиндъра формиран примерно от вдлъбнатостта на буталото или от факта че буталото седи под равнината на блока.

Първите 2 по-добре да не се променят щото това би означавало, че главата ни се раздува

Остава мъртвия обем. А той се променя колкото и невероятно да звучи. Не помня точните цифри но около 8-9000 буталото тежи няколко тона което кара мотовилката да се разтегли. При 81мм бутало, 1 десета разтегляне би довела до намаляване на обема в ГМТ с 0.5см^2 което в сметката горе ще увеличи динамичната степен от 11.5 до 11.65 ЯКО А

 

А още по яко е че дори динамичната степен на сгъстяване не ни върши никаква работа защото сместа се пали преди да се е сгъстила максимално.

С други думи, добре е да разбираме какво е компресия, статична и динамична степен на сгъстяване, обаче тези неща не ни вършат никаква работа

 

Колкото и да ни е неприятно, отговорът на въпроса за двигателя, главата и всичко останало е: "Зависи"