Rata compresiei
Raportul de compresie este un indice al funcționării unei mașini termice , de conducere sau de funcționare. Poate fi calculat în diferite moduri și poate varia în funcție de obiceiurile tehnice și de tipul de mașină luată în considerare.
Raport manometric
Este tipic mașinilor dinamice, de exemplu compresorul centrifugal și este dat de raportul presiunilor totale la ieșire și la intrare (p2> p1):
.
Raport volumetric
Este tipic mașinilor volumetrice, de exemplu motorul cu ardere internă și este definit ca raportul dintre volumul maxim și minim al camerei de ardere, adică volumul dintre cilindru și piston atunci când acesta din urmă se află la extremele cursei sale. Eficiența unui motor alternativ cu ardere internă este strâns legată de raportul de compresie. În ciclul Otto ideal, de exemplu, cu care sunt schematizate motoarele comune pe benzină , eficiența crește odată cu raportul de compresie. În practică, nu este posibilă creșterea pe termen nelimitat a raportului de compresie, deoarece combustibilul, dacă este comprimat excesiv, se aprinde înainte de a izbucni scânteia bujiei, provocând pre-aprinderea amestecului și compromitând funcționarea corectă a mașinii. Dimpotrivă, la motoarele diesel , pentru care aprinderea spontană a combustibilului stă la baza funcționării, se ating rapoarte de compresie mai mari.
Calcul clasic
Raportul de compresie volumetric p * este legat de spațiul mort al camerei de ardere V c și de deplasarea V 0 prin formula:
unde V 0 și V c sunt, respectiv, volumul dintre cilindru și piston atunci când acesta din urmă se află la capătul inferior (fără a lua în considerare spațiul mort) și la capătul superior al cursei acestuia (adică doar spațiul mort).
Cunoscând raportul de compresie volumetric p * și deplasarea unui motor V 0 este posibil să se obțină volumul camerei de ardere V c cu formula:
.
Calcul japonez
În acest caz, pentru formula volumului camerei de ardere și a raportului de compresie, avem valoarea raportului de compresie calculată cu orificiile închise (utilizate în general numai pentru motoarele în doi timpi), în locul deplasării motorului este necesar să utilizați deplasarea cu orificiile închise, care poate fi calculată împărțind deplasarea la cursă și înmulțind cu cursa pistonului cu orificiile închise. Această măsurare se efectuează pe motoarele în doi timpi, deoarece orificiile de evacuare ocupă o zonă mare a cilindrului și pentru o cursă consistentă a pistonului, determinând astfel o compresie efectivă mai mică a gazelor conținute în cilindru.
Caracteristici
Raportul de compresie are o importanță deosebită la motoare, deoarece influențează viteza de ardere a amestecului combustibil / combustibil și, în consecință, condiționează alegerea avansului de aprindere pe măsură ce turația de funcționare a motorului variază. În general, de fapt, timpul de ardere depinde în principal de următorii factori:
- Turbulențe , generate de dinamica fluidelor unității termice , care îmbunătățesc viteza de ardere cu o tendință exponențială în ceea ce privește turația motorului;
- Rata de ardere , în funcție de tipul de combustibil , combustibil și amestecarea acestora.
În cazul în care ambii factori rămân constanți la toate regimurile de funcționare, avansul ar trebui dublat odată cu dublarea regimului, în timp ce acest lucru nu este cazul, având în vedere că turbulența crește exponențial odată cu creșterea regimurilor, atingând astfel o anumită viteză , avansul va trebui redus, dar coeficientul de umplere al cilindrului se înrăutățește pe măsură ce numărul de rotații crește, va exista deci o încărcare mai puțin densă în cilindru și, în consecință, o combustie mai lentă, ceea ce necesită, prin urmare, o creștere a avansului de aprindere; Experimental la motoarele în 4 timpi s-a demonstrat că acest din urmă fenomen este ușor preponderent asupra turbulențelor generate de chiulasă și, prin urmare, este necesar să se anticipeze aprinderea, chiar dacă într-o măsură mai mică, pentru a obține cea mai bună combustie.
Prin urmare, această valoare devine importantă în motoarele cu aprindere pozitivă cu temporizare fixă , unde, în timp ce diferențiază viteza de ardere prin diferite stoichiometrii ale amestecului de aer / benzină, nu permite obținerea unei eficiențe maxime pentru întreaga perioadă de funcționare a motorului, modificând astfel raportul de compresie (cu o chiulasă diferită) se modifică turația de ardere și, prin urmare, și gama de turații ale motorului în care are loc arderea optimă; în principiu, avem:
- Raport de compresie scăzut , în cazul motoarelor în 4 timpi, turațiile foarte mici sunt îmbunătățite (mai puțin de 25 Hz , 1 500 rpm ), în timp ce pentru motoarele în 2 timpi, turațiile mari sunt, de asemenea, îmbunătățite (peste 130 Hz , 7 800 rpm )
- Raport de compresie ridicat , în cazul motoarelor în 2 timpi, turațiile intermediare sunt îmbunătățite ( 30–100 Hz , 1 800 - 6 000 rpm ), în timp ce în cazul motoarelor în 4 timpi și turațiile mai mari.
În ceea ce privește motoarele cu aprindere prin scânteie cu temporizare variabilă (unde avansul este gestionat de unitatea de comandă, optimizându-l pentru fiecare turație a motorului) și motoarele diesel , un raport de compresie mai mare crește eficiența motorului, deoarece conduce la un PME (presiune medie efectivă) ) mai mare și, prin urmare, și puterea specifică a motorului.
Raport de compresie variabil
Vorbim de raport de compresie variabil atunci când există un raport de compresie volumetric care variază în funcție de condițiile de funcționare.
Soluțiile de acest tip permit o îmbunătățire a condițiilor de funcționare a motorului, permițând obținerea performanței și calității gazelor de eșapament.
