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汽車改裝之發動機壓縮比

壓縮比ε是汽缸的總容積與燃燒室容積的比值。壓縮比的大小表示了活塞由下止點運動到上止點時,氣缸內的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大,壓縮終了時氣缸內氣體的壓力和溫度就越高。
壓縮比ε的大致範圍是:汽油機的壓縮比ε=7-11;柴油機的壓縮比ε=14-22.
由於汽油和柴油的物理和化學特性不同,汽油的自燃點要比柴油高,柴油的蒸發性要比汽油差得多。根據燃油的性質,汽油的燃燒選擇點燃,才有的燃燒選擇壓燃。壓縮比對這兩種燃燒方式都起著至關重要的作用。本節主要討論汽油機壓縮比的改裝。
隨著壓縮比ε的增大,會使燃燒的熱效率提高,也可以使進氣效率提高,發動機的功率、扭矩增大,有效燃油消耗率降低。同時也會增加未燃混合氣自燃的傾向,容易纏身爆炸;壓縮比過大,熱效率提高程度減慢,發動機燃燒粗暴,導致機件的機械負荷過大,排放污染嚴重。
發動機的壓縮比的增大為發動機的性能的提高增加了可能。
壓縮比提高的方法主要有減小燃燒室的容積,包括磨削汽缸蓋、在燃燒室內增加固定物,使用較薄的氣缸墊等。對發動機壓縮比提高的方法還有更換活塞的型式,使活塞頭部與缸蓋圍成的燃燒室的容積減小,甚至可以增加連杆的長度或者增加曲軸的回轉半徑。上述的方法對發動機的改動很大,需要由專業改裝人員承擔。
壓縮比的提高會對發動機的強度產生影響。適當的提高壓縮比,採用高辛烷值的燃料,可以提高發動機的性能。過多的改變壓縮比,會產生爆燃現象,對發動機產生較大的傷害,發動機的壽命會急劇縮短。
1.磨削氣缸蓋
氣缸蓋、缸套和活塞圍成燃燒室。適當的磨削汽缸蓋,可以使原先可能不平整的氣缸蓋得到修平,氣缸蓋的平面度的極限值是0.20mm—0.30mm,曲軸的回轉半徑的極限值是0.30mm。因此,對於通過磨削氣缸蓋來提高發動機的壓縮比時,磨削的厚度不應超過兩者的極限值0.30mm。
2.在燃燒室內增加固定物
在燃燒室內增加固定物是提高壓縮比比較簡單的方法。通過在燃燒室內固定佔有一定容積的物體,使得燃燒室內的氣體佔有的容積減少,達到使壓縮比增大的目的。
3.更換較薄的汽缸墊
汽缸墊防止帶汽缸蓋和缸體之間。汽缸墊壓縮後在燃燒室佔有一定的容積,通過減薄汽缸墊的厚度或者換用薄的鋼制汽缸墊,可以使燃燒室的容積減少,相應可使壓縮比增加。
4.更換活塞
活塞是發動機中工作條件最嚴酷的零件。作用在活塞上的有氣體力和往復慣性力,這些力都是週期性變化的,且其最大值都很大。燃燒室內的壓力可以達到14-16Mpa。
活塞頂與高溫燃氣直接接觸,使活塞頂的溫度很高,活塞各部的溫差很大。溫度高使活塞材料的機械強度顯著下降,使活塞的熱膨脹量增大,從而使活塞與其相關零件的正確配合遭到破壞。另外,由於冷熱不均所產生的熱應力容易使活塞頂表面開裂。
更換活塞的主要目的是為了減小燃燒室的容積。更換製造品質更高的活塞也可以提高活塞的強度、減小活塞的品質以寄活塞和汽缸間的摩擦力,可以使活塞抵禦更大的燃燒壓力。往復運動會更順暢,在高負荷時間叫較長時,活塞的運行可以更可靠。
活塞可以選擇鋁合金、鑄鐵和鋼3種材料。活塞毛坯製造的方法主要有金屬型鑄造、鍛造和液態模鍛等。液態模鍛製造的毛坯組織細密、無鑄造缺陷,可以實現少缺陷或無切削加工,使金屬的利用率大為提高。活塞結構型式的改裝主要是為了更好的承受燃燒的壓力。
1.      更換連杆長度
連杆的長度是固定的,由此來確定上、下止點之間的距離。若增加連杆小端與大端之間的長度,就會改變上下止點間的距離,使得燃燒室的容積變小,也就會使得壓縮比變大。
注意事項:
發動機的壓縮比可以通過上述幾種方法進行改裝。不論採取哪種方法,都應在小範圍內變動。小範圍變動的原因是發動機的設計都是經過核算的,壓縮比提高得過大,會使得各部分承受的壓力變化過大,燃料的燃燒也會有很大的變化,這種變化是由多種因素共同決定的,可能甚至會減少發動機的壽命。
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