Berapa rasio kompresi mesin pembakaran internal?
Salah satu karakteristik desain penting dari mesin pembakaran dalam piston adalah rasio kompresi. Parameter ini mempengaruhi kekuatan mesin pembakaran internal, efisiensinya, dan juga konsumsi bahan bakar. Sementara itu, hanya sedikit orang yang memiliki gagasan yang benar tentang apa yang dimaksud dengan tingkat kompresi. Banyak orang berpikir bahwa ini hanyalah sinonim untuk kompresi. Meskipun yang terakhir terkait dengan tingkat kompresi, bagaimanapun, ini adalah hal yang sama sekali berbeda.
Untuk memahami terminologi, Anda perlu memahami bagaimana silinder unit daya diatur, dan memahami prinsip pengoperasian mesin pembakaran internal. Campuran yang mudah terbakar disuntikkan ke dalam silinder, kemudian dikompresi oleh piston yang bergerak dari titik mati bawah (BDC) ke titik mati atas (TDC). Campuran terkompresi di beberapa titik dekat TDC menyala dan terbakar. Gas yang mengembang melakukan pekerjaan mekanis, mendorong piston ke arah yang berlawanan - ke BDC. Terhubung ke piston, batang penghubung bekerja pada poros engkol, menyebabkannya berputar.
Ruang yang dibatasi oleh dinding bagian dalam silinder dari TMB ke TDC adalah volume kerja silinder. Rumus matematika untuk perpindahan satu silinder adalah sebagai berikut:
Vₐ = r²s
di mana r adalah jari-jari bagian dalam silinder;
s adalah jarak dari TDC ke BDC (panjang langkah piston).
Saat piston mencapai TMA, masih ada ruang di atasnya. Ini adalah ruang bakar. Bentuk bagian atas silinder rumit dan tergantung pada desain spesifik. Oleh karena itu, tidak mungkin untuk menyatakan volume Vₑ dari ruang bakar dengan satu rumus saja.
Jelas, volume total silinder Vₒ sama dengan jumlah volume kerja dan volume ruang bakar:
Vₒ = Vₐ+V
Dan rasio kompresi adalah rasio total volume silinder dengan volume ruang bakar:
= (Vₐ+Vₑ)/Vₑ
Nilai ini tidak berdimensi, dan sebenarnya mencirikan perubahan relatif tekanan dari saat campuran disuntikkan ke dalam silinder sampai saat penyalaan.
Dari rumus tersebut dapat dilihat bahwa rasio kompresi dapat ditingkatkan baik dengan menambah volume kerja silinder, maupun dengan mengurangi volume ruang bakar.
Untuk berbagai mesin pembakaran internal, parameter ini mungkin berbeda dan ditentukan oleh jenis unit dan fitur desainnya. Rasio kompresi mesin pembakaran internal bensin modern berada dalam kisaran 8 hingga 12, dalam beberapa kasus dapat mencapai hingga 13 ... 14. Untuk mesin diesel, lebih tinggi dan mencapai 14 ... 18, ini disebabkan oleh kekhasan proses pengapian campuran diesel.
Dan untuk kompresi, ini adalah tekanan maksimum yang terjadi di dalam silinder saat piston bergerak dari TMB ke TMA. Satuan SI internasional untuk tekanan adalah pascal (Pa/Pa). Satuan ukuran seperti bar (bar) dan atmosfir (at/at) juga banyak digunakan. Rasio satuannya adalah:
1 pada = 0,98 bar;
1 bar = 100 Pa
Selain tingkat kompresi, komposisi campuran yang mudah terbakar dan kondisi teknis mesin pembakaran internal, terutama tingkat keausan bagian-bagian dari kelompok silinder-piston, mempengaruhi kompresi.
Dengan peningkatan rasio kompresi, tekanan gas pada piston meningkat, yang berarti, pada akhirnya, daya meningkat dan efisiensi mesin pembakaran internal meningkat. Pembakaran campuran yang lebih sempurna mengarah pada peningkatan kinerja lingkungan dan berkontribusi pada konsumsi bahan bakar yang lebih irit.
Namun, kemungkinan peningkatan rasio kompresi dibatasi oleh risiko ledakan. Dalam proses ini, campuran udara-bahan bakar tidak terbakar, tetapi meledak. Pekerjaan yang bermanfaat tidak dilakukan, tetapi piston, silinder, dan bagian dari mekanisme engkol mengalami dampak serius, yang menyebabkan keausan yang cepat. Temperatur yang tinggi selama detonasi dapat menyebabkan burnout pada katup dan permukaan kerja piston. Sampai batas tertentu, bensin dengan nilai oktan yang lebih tinggi membantu mengatasi ledakan.
Pada mesin diesel, ledakan juga dimungkinkan, tetapi hal itu disebabkan oleh penyesuaian injeksi yang salah, jelaga pada permukaan bagian dalam silinder, dan alasan lain yang tidak terkait dengan peningkatan rasio kompresi.
Dimungkinkan untuk memaksa unit yang ada dengan meningkatkan volume kerja silinder atau rasio kompresi. Tapi di sini penting untuk tidak berlebihan dan dengan hati-hati menghitung semuanya sebelum bergegas ke pertempuran. Kesalahan dapat menyebabkan ketidakseimbangan dalam pengoperasian unit dan ledakan sehingga baik bensin beroktan tinggi maupun penyesuaian waktu pengapian tidak akan membantu.
Hampir tidak ada gunanya memaksa mesin yang awalnya memiliki rasio kompresi tinggi. Biaya usaha dan uang akan cukup besar, dan peningkatan kekuatan mungkin tidak signifikan.
Tujuan yang diinginkan dapat dicapai dengan dua cara - dengan mengebor silinder, yang akan membuat volume kerja mesin pembakaran internal lebih besar, atau dengan menggiling permukaan bawah (kepala silinder).
Silinder membosankan
Momen terbaik untuk ini adalah ketika Anda harus mengebor silinder.
Sebelum melakukan operasi ini, Anda harus memilih piston dan ring untuk ukuran baru. Mungkin tidak akan sulit untuk menemukan suku cadang untuk dimensi perbaikan untuk mesin pembakaran internal ini, tetapi ini tidak akan memberikan peningkatan yang nyata dalam volume kerja dan daya mesin, karena perbedaan ukurannya sangat kecil. Lebih baik mencari piston dan ring berdiameter lebih besar untuk unit lain.
Anda tidak boleh mencoba membuat silinder sendiri, karena ini tidak hanya membutuhkan keterampilan, tetapi juga peralatan khusus.
Finalisasi kepala silinder
Penggilingan permukaan bawah kepala silinder akan mengurangi panjang silinder. Ruang bakar, sebagian atau seluruhnya terletak di kepala, akan menjadi lebih pendek, yang berarti rasio kompresi akan meningkat.
Untuk perkiraan perhitungan, dapat diasumsikan bahwa menghilangkan lapisan seperempat milimeter akan meningkatkan rasio kompresi sekitar sepersepuluh. Pengaturan yang lebih halus akan memberikan efek yang sama. Anda juga dapat menggabungkan satu dengan yang lain.
Jangan lupa bahwa finalisasi kepala membutuhkan perhitungan yang akurat. Ini akan menghindari rasio kompresi yang berlebihan dan detonasi yang tidak terkendali.
Memaksa mesin pembakaran internal dengan cara ini penuh dengan masalah potensial lainnya - memperpendek silinder meningkatkan risiko piston akan bertemu dengan katup.
Antara lain, perlu juga mengatur ulang valve timing.
Pengukuran volume ruang bakar
Untuk menghitung rasio kompresi, Anda perlu mengetahui volume ruang bakar. Bentuk internal yang kompleks tidak memungkinkan untuk menghitung volumenya secara matematis. Namun ada cara yang cukup sederhana untuk mengukurnya. Untuk melakukan ini, piston harus disetel ke titik mati atas dan, menggunakan jarum suntik dengan volume sekitar 20 cm³, tuangkan oli atau cairan lain yang sesuai melalui lubang busi sampai terisi penuh. Hitung berapa banyak kubus yang Anda tuangkan. Ini akan menjadi volume ruang bakar.
Volume kerja satu silinder ditentukan dengan membagi volume mesin pembakaran internal dengan jumlah silinder. Mengetahui kedua nilai tersebut, Anda dapat menghitung rasio kompresi menggunakan rumus di atas.
Operasi semacam itu mungkin diperlukan, misalnya, untuk beralih ke bensin yang lebih murah. Atau Anda perlu melakukan rollback jika terjadi pemaksaan mesin yang tidak berhasil. Kemudian, untuk kembali ke posisi semula, diperlukan paking kepala silinder yang menebal atau kepala baru. Sebagai opsi, gunakan dua spacer biasa, di mana sisipan aluminium dapat ditempatkan. Akibatnya, ruang bakar akan meningkat, dan rasio kompresi akan menurun.
Cara lain adalah dengan menghilangkan lapisan logam dari permukaan kerja piston. Tetapi metode seperti itu akan bermasalah jika permukaan kerja (bawah) memiliki bentuk cembung atau cekung. Bentuk mahkota piston yang rumit sering dibuat untuk mengoptimalkan proses pembakaran campuran.
Pada ICE karburator lama, deforcing tidak menyebabkan masalah. Tetapi kontrol elektronik mesin pembakaran internal injeksi modern setelah prosedur seperti itu mungkin salah dalam menyesuaikan waktu pengapian, dan kemudian ledakan dapat terjadi saat menggunakan bensin beroktan rendah.
