- 02 Οκτ 2017, 10:23
#439567
Vagnar έγραψε:Πως υπολογίζεις τις δυναμικές συμπιέσεις; ( δυναμικό λόγο συμπίεσης ; ) 
Ο υπολογισμός γίνεται με βάση τα χαρακτηριστικά των εκκεντροφόρων ( βύθισμα - διάρκεια ), των βαλβίδων, της διάμέτρου / διαδρομής του εμβόλου, του μεγέθους της πεταλούδας, του μεγάθους και της μορφής των αυλών εισαγωγής / εξαγωγής και γενικά της αναπνοής του κινητήρα σε CFM, η ροή του αέρα είναι και ο λόγος της ροϊκής εξέλιξης όταν θέλουμε να ανεβάσουμε την απόδοση σε ένα κινητήρα, πρέπει πάντα να θυμόμαστε ότι ο κινητήρας εσωτερικής καύσης είναι μια μηχανή οξυγόνου και όσο περισσότερο οξυγόνο καταναλώση στη μονάδα του χρόνου τόσο μεγαλύτερη απόδοση θα έχει.
Εδώ θα πάρεις μια εικόνα
Η σχέση συμπίεσης σε έναν κινητήρα είναι ο λόγος του όγκου που σχηματίζεται όταν το έμβολο βρίσκεται στο κάτω νεκρό σημείο ΚΝΣ , με τον όγκο που σχηματίζεται όταν το έμβολο βρίσκεται στο άνω νεκρό σημείο ΑΝΣ.
Διάμετρος Χ Διαδρομή
--------------------------- = Σχ. συμπ.
Όγκος θαλ. καύσης
Αυτή η σχέση συμπίεσης ονομάζεται στατική σχέση συμπίεσης.
Όμως κατά τη λειτουργία του κινητήρα η σχέση αυτή δεν είναι ίδια. Μεταβάλλεται ανάλογα με τη ρύθμιση των εκκεντροφόρων και ειδικά της εισαγωγής. Οι βαλβίδες εισαγωγής ανοίγουν λίγο νωρίτερα από το ΑΝΣ στο χρόνο της εισαγωγής και κλείνουν αρκετά αργότερα από το ΚΝΣ . Ενώ περιμένουμε λοιπόν να αυξηθεί ο όγκος του εισερχομένου αέρα στο χρόνο της εισαγωγής (αφού η βαλβίδα έχει ανοίξει λίγο νωρίτερα) , το έμβολο συνεχίζει την κίνηση του προς το ΑΝΣ και η βαλβίδα εισαγωγής είναι ακόμα ανοιχτή. Μάλιστα στους σύγχρονους κινητήρες θα κλείσει μετά από 50 – 75 μοίρες από το ΚΝΣ. Από τον τύπο όμως βλέπουμε ότι αν μειώσουμε τη διαδρομή θα μειωθεί και η σχέση συμπίεσης. Και έτσι είναι , η σχέση συμπίεσης έχει μειωθεί και αυτή η σχέση ονομάζεται δυναμική σχέση συμπίεσης
Έτσι μειώνεται όμως η απόδοση του κινητήρα στις χαμηλές στροφές λόγω μειωμένης δυναμικής συμπίεσης και αυξάνεται στις υψηλές λόγω αυξημένης Δυναμικής συμπίεσης, να γιατί.
Σε έναν κινητήρα με «άγριους» εκκεντροφόρους , στις χαμηλές στροφές θα υποφέρει από έλλειψη ροπής λόγω της χαμηλής δυναμικής σχέσης συμπίεσης αλλά στη ψηλές στροφές τα πράγματα αλλάζουν. Η ταχύτητα του αέρα εισαγωγής αυξάνετε και δημιουργείται το φαινόμενο της αδρανειακής υπερσυμπίεσης (inertia supercharging). Έτσι ο αέρας συνεχίζει να μπαίνει μέσα στον κύλινδρο παρόλο που το έμβολο έχει περάσει το ΚΝΣ (και ουσιαστικά δεν υπάρχει πλέον αναρρόφηση αλλά συμπίεση). Ιδανικά θα ήταν να κλείνει η βαλβίδα στο σημείο που ο αέρας θα σταματούσε να μπαίνει και θα γυρνούσε ανάποδα.
Αυτό θα εξασφάλιζε ότι η μέγιστη δυνατή ποσότητα αέρα/καυσίμου θα έμπαινε στον κύλινδρο για max. απόδοση. Για να εξασφαλιστεί ότι το μείγμα είναι συμπιεσμένο αρκετά πάνω από τη μειωμένη δυναμική συμπίεση πρέπει να αυξηθεί κι άλλο η στατική συμπίεση. Γι αυτό οι κινητήρες υψηλής απόδοσης με «άγριους» εκκεντροφόρους έχουν και υψηλή στατική σχέση συμπίεσης.
Σε ένα κινητήρα με νορμάλ εκκεντροφόρο εισαγωγής , η βαλβίδα θα κλείνει νωρίς και θα δουλεύει καλά στις χαμηλές στροφές, στις ψηλές στροφές όμως δεν θα αποδίδει καλά αφού η βαλβίδα θα κλείνει νωρίτερα από το σημείο που θα έμπαινε η max ποσότητα μείγματος. Αν αυξήσουμε τη στατική σχέση συμπίεσης (συχνό λάθος από μη γνώστες «βελτιωτές» , ειδικά στα νορμάλ μοτέρ ) το μείγμα πολύ πιθανόν να υπερσυμπιεστεί , με αποτέλεσμα την προανάφλεξη του με όλα τα κακά συνεπακόλουθα της. (οι «βελτιωτές» μειώνουν το αβάνς και χρησιμοποιούν περισσότερα οκτάνια για να λύσουν το πρόβλημα)
Από την άλλη ένας «άγριος» εκκεντροφόρος που η βαλβίδα εισαγωγής αργεί να κλείσει δουλεύει καλά στις ψηλές στροφές , αλλά στις χαμηλές στροφές χάνει συμπίεση και δεν αποδίδει καλά. Αν μειώναμε τη στατική σχέση συμπίεσης το μείγμα δεν θα συμπιεζόταν αρκετά για να έχουμε αποδοτική εκτόνωση δηλ. απόδοση.
Έτσι λοιπόν, μεμονωμένη αύξηση της στατικής σχέσης συμπίεσης ή αλλαγή μόνο των εκκεντροφόρων δεν φέρνει το βέλτιστο αποτέλεσμα. Πρέπει να γίνεται μαζί γιατί ουσιαστικά δουλεύουν σαν σύστημα.
Βέβαια , υπάρχουν πολλοί κινητήρες που βελτιώνονται σημαντικά (ειδικά με την αλλαγή των εκκεντροφόρων) και αυτό γιατί οι κατασκευαστές έχουν άλλους στόχους όπως η οικονομία , οδηγησιμότητα και καυσαέρια. Όμως προσοχή χρειάζεται , ειδικά με τη στατική σχέση συμπίεσης να μην υπερβαίνουμε κατά πολύ τις εργοστασιακές προδιαγραφές γιατί μπορεί να έχουμε και αντίθετα αποτελέσματα.
Βλέπουμε λοιπόν ότι η σχέση συμπίεσης δεν είναι ένα στατικό φαινόμενα αλλά δυναμικό συνεχώς μεταβαλλόμενο, πρέπει όμως να υπάρχουν και οι σταθεροί παράμετροι μέσα στο οποίο ορίζεται η στατική και η δυναμική συμπίεση, η χρήση τούρμπο τώρα σε ένα κινητήρα απλά αυξάνει το εύρος μεταξύ των δύο σχέσεων συμπίεσης, της στατικής και της δυναμικής με όλα τα κακά και τα καλά που μπορεί να δώσει αυτή η αύξηση του εύρους των συμπιέσεων.
Εδώ δεν χρειάζεται να υπάρχει overlap μεταξύ των βαλβίδων, ο / οι εκκεντροφόροι των παλαιότερων turbo κινητήρων είχαν εκκεντροφόρους με μικρή διάρκεια ανοίγματος για να υπάρχει υψηλή στατική συμπίεση ( όσο υψηλή μπορεί να πεις μια σχέση 8-8.5:1) δηλαδή να έχει κλείσει η βαλβίδα / βαλβίδες εισαγωγής όταν αρχίσει η άνοδος του εμβόλου ώστε να μην χαθεί μίγμα προς την εξαγωγή, έτσι όταν η πίεσης της τουρμπίνας είναι στην κορύφωση της η σχέση συμπίεσης να είναι στο 12 – 12.5:1.
Σήμερα με τα ηλεκτρονικά που παρακολουθούν δυναμικά το αβάνς και γενικά όλη την λειτουργία του κινητήρα από πολλούς αισθητήρες με μεγάλο εύρος παραμέτρων η στατική συμπίεση μπορεί να ανέβει μέχρι και το 10:1 χωρίς τον κίνδυνο όταν ανέβει η πίεση στην τουρμπίνα να έχουμε αυτoαναφλέξεις, ανεξέλεγκτο overboost κλπ δυσάρεστες καταστάσεις κυρίως στο bottom end.
Επειδή η συζήτηση ξεκίνησε από πρόβλημα φθοράς ( εγώ το λέω πρόβλημα από την κυκλοφορία λαδιού γιατί μόνο έτσι δικαιολογούνται γραμμώσεις στο top end ενός κινητήρα ) θα πω ότι το λάδι και η αντλία λαδιού είναι vital σημεία ενός κινητήρα, πολλοί που δεν είναι μηχανικοί ή μηχανολόγοι νομίζουν ότι την πίεση του λαδιού την δίνει η αντλία.
Η αντλία δεν κάνει τίποτα περισσότερο από το να μεταφέρει συγκεκριμένη ποσότητα λαδιού σε συγκεκριμένες στροφές, όσο ανεβαίνουν αυτές τόσο ανεβαίνει και η ποσότητα ( λίτρα / 1΄) η πίεση στο κύκλωμα λαδιού αναπτύσσεται από τον στραγγαλισμό της ροής του λαδιού από τις διάφορες στενώσεις ( διάκενα ) που έχουν τα εξαρτήματα από τα οποία περνάει το λάδι, αυτά είναι τα κουζινέτα στροφάλου / μπιελών / εκκεντροφόρων και ένα –δύο ακόμα σημεία όπως οι μεταβλητού των εκκεντροφόρων όπου υπάρχουν.
Όσο μεγαλύτερη ροή λοιπόν έχει μια αντλία τόσο μεγαλύτερη και η πίεση στο κύκλωμα λαδιού. Στους σύγχρονους κινητήρες οι αντλίες λαδιού έχουν μεταβλητή χωρητικότητα για να παρουσιάζουν μικρότερη αντίσταση ανάλογα με τις στροφές του κινητήρα, αυτό μεταφράζεται σε οικονομία καυσίμου κάτι απόλυτα επιθυμητό, ο έλεγχος της μεταβολής αυτής γίνεται είτε καθαρά μηχανικά είτε ηλεκτρικά / ηλεκτρονικά ανάλογα τον κατασκευαστή, αυτό όμως σημαίνει ότι η παραμικρή απόκλιση από τις προδιαγραφές του λαδιού που ορίζει ο κατασκευαστής αλλάζει τα δεδομένα της ροής του λαδιού και άρα της πίεσης με αποτέλεσμα μακροπρόθεσμα να παρατηρούνται φθορές.
Στους συγκεκριμένους τώρα κινητήρες έχει παρατηρηθεί φθορά στον άξονα και στο γρανάζι της αντλίας λαδιού, η φθορά στον άξονα επιφέρει απώλεια ροής και άρα πίεσης, επίσης η φθορά του άξονα επιφέρει την πλάγια μετατόπιση του γραναζιού της αλυσίδας όπου μετά από ένα όριο καβαλάει ένα δόντι και μεταβάλλει την αντλία και λοιπά εξαρτήματα σε τεύχη.
Αυτές είναι παρατηρήσεις εκ του εξωτερικού και έχουν δοθεί κάποιες λύσεις, εδώ επιμένουν ότι δεν υφίσταται θέμα και αλλάζουν τα φθαρμένα εξαρτήματα χωρίς 2η σκέψη, τα ίδια συνεργεία όμως που σετάρουν αγωνιστικά αυτοκίνητα δεν αφήνουν τις ίδιες αντλίες λαδιού, αν αυτό σημαίνει κάτι, έτσι οι ιδιοκτήτες έχουν και την ευθύνη της όποιας απόφασης, δεν είναι βέβαια καθόλου εύκολο να κατανοήσει κάποιος μη ειδικευμένος το αίτιο και την διαδρομή μιας φθοράς εντάξει ?
