การบีบอัดแบบคงที่และมีผลบังคับใช้: เหตุใดการบีบอัดที่มีประสิทธิภาพสูงจึงไม่ต้องการก๊าซออกเทนที่สูงขึ้น


29

พื้นหลัง


ฉันพยายามค้นคว้าหลายอย่างเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพเมื่อเร็ว ๆ นี้เพราะฉันวางแผนที่จะใช้เทอร์โบเซ็ตอัพระดับปานกลางในรถยนต์รายวัน / งานเบาอัตโนมัติของฉันในอนาคต ฉันพยายามเข้าสู่ฟิสิกส์ของสิ่งต่าง ๆ เพื่อที่ว่าเมื่อฉันสร้างสิ่งที่ฉันทำฉันไม่เพียงตบชิ้นส่วนและหวังว่าจะดีที่สุด แต่แทนที่จะออกแบบมอเตอร์ให้ใช้งานได้

คำถาม


คำถามหลักของฉันคือนี่ ฉันได้อ่านบทความนี้และในขณะที่มันลึกความเข้าใจของฉันของการบีบอัดมันใบฉันกับคำถามนี้: ฉันรู้ว่าเครื่องยนต์ทำงานอัตราส่วนการอัดคงสูงขึ้นจำเป็นต้องมีเชื้อเพลิงออกเทนที่สูงขึ้นเพื่อป้องกันไม่ให้เกิดการระเบิดเพื่อทำมอเตอร์ที่มีสูงขึ้นทำไมมีประสิทธิภาพอัตราส่วนการบีบอัด ดูเหมือนจะไม่ต้องการน้ำมันเชื้อเพลิงออกเทนที่สูงขึ้น?

ฉันมักจะได้ยินเกี่ยวกับคนที่ใช้งานการตั้งค่าเทอร์โบและเพียงแค่ใช้แก๊สปั๊มปกติและไม่มีปัญหาแม้ว่าอัตราส่วนการบีบอัดที่มีประสิทธิภาพจะสูงกว่าเครื่องยนต์ที่มีแรงกระตุ้นตามธรรมชาติ ตัวอย่างเช่นการตั้งค่าที่ฉันพิจารณาคือ Honda d16a6 ซึ่งมีอัตราส่วนการบีบอัดคงที่ 9.1: 1 พร้อมการเพิ่ม 10 psi ให้การบีบอัดที่มีประสิทธิภาพประมาณ 15: 1


2
ฉันอาจตอบคำถามของฉันเองที่นี่ แต่มีความคิดเกิดขึ้นกับฉัน นี่อาจเป็นเพราะการตั้งค่าเทอร์โบชาร์จส่วนใหญ่ใช้อินเตอร์คูลเลอร์บางประเภทลดอุณหภูมิของไอดี
Annath

2
คุณจะต้องการน้ำมันเชื้อเพลิงออกเทนที่สูงขึ้นสำหรับเครื่องยนต์นั้น ดูคำตอบที่ยาวมากของฉันสำหรับสาเหตุ ติดตามอย่างถูกต้องคุณควรจะดีกับพรีเมี่ยมหลัก (93 ออกเทนที่ฉันอาศัยอยู่)
Bob Cross

ผมบ๊อบ ฉันไม่คิดว่าฉันเคยเห็นคำอธิบายที่ดีนัก คุณภาพดีมากครับ

คำตอบ:


30

tl; dr: พวกเขาทำ มันยากกว่าที่จะบอกเท่าไหร่

คำตอบที่ยาวกว่าคือพวกเขาทำและการบีบอัดข้อมูลที่มีประสิทธิภาพนั้นทำให้คุณไม่สามารถประเมินผลกระทบที่เกิดขึ้นจริงได้

คิดเกี่ยวกับการระเบิด (การจุดระเบิดของ AKA ก่อนวัยอันควรของส่วนผสมของอากาศเชื้อเพลิง) โดยปกติเราพิจารณาสองสาเหตุ: การบีบอัด (การเปลี่ยนแปลงในพื้นที่ที่ถูกปิดล้อมโดยกระบอกสูบเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นและลง) และอุณหภูมิ (เช่นอุณหภูมิที่วัดได้ของอากาศเข้า)

ในความเป็นจริงมีเพียงอุณหภูมิ

ย้อนกลับไปที่กฎหมายแก๊สอุดมคติ :

PV = nRT

Pความดันอยู่ที่ไหนVปริมาตรและTอุณหภูมิ (เป็นหน่วยองศาเคลวินจำไว้!) และส่วนที่เหลือเป็นค่าคงที่ที่น่าสนใจที่ไม่เกี่ยวพันกับการสนทนานี้ การบีบอัดทำให้Vค่านั้นลดลงและPเพิ่มขึ้น ในโลกอุดมคตินั่นคือจุดจบของมัน: การอัดของกระบอกสูบจะเป็นกระบวนการที่มีประสิทธิภาพ 100% โดยไม่มีการเพิ่มอุณหภูมิ

น่าเสียดายที่เราอาศัยอยู่ในโลกแห่งความเป็นจริงมากกว่าโลกในอุดมคติ รูปแบบที่เรียบง่ายดีที่สุดสำหรับสิ่งที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ก็คือว่ามันเป็นระบบของเอนโทรปีอย่างต่อเนื่อง ซึ่งหมายความว่าเราถูก จำกัด โดยอัตราส่วนความจุความร้อนของก๊าซในระบบ หากเราใช้อัตราส่วนความจุความร้อนที่ 1.3 และอัตราส่วนการบีบอัดตัวอย่างที่ 10: 1 เรากำลังดูอุณหภูมิโดยประมาณเป็นสองเท่า (องศาเคลวิน!)

ในระยะสั้นการบีบอัดทำให้ก๊าซร้อนขึ้น ทำไมสิ่งนี้ถึงเลวร้าย

คิดอย่างนี้: คุณมีงบประมาณอุณหภูมิคงที่สำหรับก๊าซออกเทน ถ้าTรับสูงกว่าT_ignitionปัง ดังนั้นเมื่อคุณชี้ให้เห็นคุณสามารถเพิ่มอินเตอร์คูลเลอร์ลงในระบบเพื่อลดอุณหภูมิอากาศเข้า

ในทำนองเดียวกันคุณสามารถเปลี่ยนจำนวนเงินที่Vเปลี่ยนแปลง สิ่งนี้จะเป็นการเพิ่มอุณหภูมิที่เครื่องยนต์ของคุณสามารถทนได้ก่อนการระเบิด

ตอนนี้การเพิ่มเทอร์โบบนอากาศเข้าจะบีบอัดความดันบรรยากาศปกติให้สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของค่าคงที่อื่น ๆ ที่ฉันเคยปัดทิ้งไปก่อนหน้านี้ (ตรวจสอบประสิทธิภาพเชิงปริมาตรของเทอร์โบสำหรับข้อมูลเพิ่มเติม) และเพิ่มอุณหภูมิ

นั่นกินงบประมาณของฉัน ถ้าฉันใช้แก๊สออกเทนที่ต่ำกว่านั่นจะลดเกณฑ์การระเบิดและเมื่อเพิ่มแรงขึ้นฉันอาจจะดูความเสียหายของเครื่องยนต์

ดังนั้นหลังจากนั้นคุณจะทำอย่างไร

  1. การวิจัยการวิจัยไม่ได้สร้างขึ้นในสุญญากาศ คัดลอกเค้าโครงของคนอื่นหรือปรับปรุงตามพวกเขา
  2. วัดอุณหภูมิอากาศเข้าของคุณก่อนและหลังเทอร์โบ
  3. ค้นหาก๊าซที่ดีที่สุดที่คุณสามารถทำได้
  4. ปรับแต่งคอมพิวเตอร์เครื่องยนต์เพื่อไม่ให้เครื่องยนต์ของคุณระเบิด

ในการปรับจูน: สิ่งหนึ่งที่ ECU สามารถทำได้คือการเพิ่มเชื้อเพลิงพิเศษลงในส่วนผสมจึงทำให้ส่วนผสมเย็นลง เป็นที่ยอมรับว่าการใช้น้ำมันเชื้อเพลิงเป็นสารหล่อเย็นนั้นไม่เอื้อต่อการใช้งานอย่างมีประสิทธิภาพ แต่ไม่ควรเป็นปัญหาเมื่อขับออกไปจากที่อื่น เช่นเคยเท้าขวาน้อยลง = ใช้ก๊าซน้อยลง

จากที่กล่าวมาทั้งหมดได้กล่าวถึงในหนังสือเทอร์โบชาร์จเจอร์สูงสุดของคอร์กี้เบลล์ซึ่งเป็นหนังสือที่ให้ความบันเทิงอย่างมากสำหรับผู้ที่ชอบความเป็นตัวฉัน

ติดตามในภายหลัง : ฉันเพิ่งสังเกตเห็นคำถามเฉพาะเกี่ยวกับ 9.1 อัตราการบีบอัดคงที่ใช้ 10 psi ของการเพิ่ม เป็นตัวอย่าง WRX ของฉันวิ่ง 8: 1 ที่ประมาณ 13.5 psi ดังนั้นเมื่อเห็นหน้ามัน 9: 1 กับ 10 psi นั้นสามารถทำได้

ลองดูที่หนึ่งในสมการที่สมเหตุสมผลสำหรับอัตราส่วนการบีบอัดที่มีประสิทธิภาพ (ซึ่งดังที่เราได้สังเกตไว้ว่ายังคงเป็นการประมาณค่าของอุณหพลศาสตร์เชิงซ้อนที่ค่อนข้างซับซ้อน):

ECR = sqrt((boost+14.7)/14.7) * CR 

ECR"อัตราส่วนการบีบอัดที่มีประสิทธิภาพ" อยู่ที่ไหนและCR"อัตราการบีบอัดคงที่" (สิ่งที่คุณเริ่มต้นด้วยก่อนที่จะเพิ่มการเพิ่ม) boostวัดเป็น psi (ปอนด์ต่อตารางนิ้ว) โปรดจำไว้ว่าเป้าหมายของสมการนี้คือการบอกเราว่าการตั้งค่าที่เราเสนอนั้นเป็นไปได้หรือไม่และจะสามารถใช้ก๊าซที่ฉันสามารถซื้อบนถนนเทียบกับสนามแข่งได้หรือไม่

ดังนั้นการใช้รถของฉันเป็นตัวอย่าง:

ECR = sqrt((13.5 + 14.7) / 14.7) * 8 = sqrt(1.92) * 8 = 11.08

การใช้สมการนี้ความหมายก็คืออัตราส่วนการบีบอัดที่มีประสิทธิภาพของฉันอยู่ที่ประมาณ 11: 1 ที่การเพิ่มสูงสุด นั่นคือภายในขอบเขตของสิ่งที่คุณคาดหวังว่าจะสามารถใช้งานมอเตอร์ที่มีการดูดปกติด้วยแก๊สปั๊ม (93 ออกเทน) และการพิสูจน์โดยการมีอยู่รถของฉันทำงานบน 93 ออกเทนได้ดี

ดังนั้นให้ดูที่การตั้งค่าในคำถาม:

ECR = sqrt((10 + 14.7) / 14.7) * 9.1 = sqrt(1.68) * 9.1 = 11.79

ตามที่อ้างถึงในเอกสารอ้างอิง 12: 1 เป็นเรื่องเกี่ยวกับเท่าที่คุณสามารถไปกับรถถนนดังนั้นการตั้งค่านี้จะยังคงอยู่ภายในขีด จำกัด เหล่านั้น

เพื่อความสมบูรณ์เราควรทราบว่ามีสมการ ECR อีกอันที่เดินไปรอบ ๆ อินเทอร์เน็ตที่ไม่ใช้สแควร์รูท มีปัญหาสองประการเกี่ยวกับฟังก์ชันนั้น:

  1. อย่างแรกนั่นจะส่งผลให้ ECR สำหรับรถยนต์ของฉันคือ 15: 1 มันค่อนข้างไร้สาระ: ฉันไม่อยากแม้แต่จะสตาร์ทมอเตอร์แบบนั้นด้วยแก๊สถนน

  2. ECR นั้นเป็นค่าประมาณ: คำตอบที่แท้จริงสำหรับคำถามที่ว่า "ฉันสามารถเพิ่มพลังได้มากแค่ไหน" มาจากปัจจัยสำคัญเช่นอุณหภูมิอากาศเข้าและประสิทธิภาพของคอมเพรสเซอร์ หากคุณใช้การประมาณอย่าใช้อันที่ให้คำตอบที่ไร้ประโยชน์ทันที (ดูจุดที่ 1)


1
+1 นี่คือสิ่งที่ฉันกำลังมองหาขอบคุณ! นั่นอธิบายได้มาก
Annath

@ BobCross ความอิจฉาของฉันสำหรับคำตอบนี้คือสีเขียวไม่ใช่สีเขียวของป่า ... แต่สีเขียวยังคงอยู่ ดูเหมือนว่า gofaster คิดว่ามันเป็นหัวเข่าของผึ้งด้วย แฟนคลับต้องเป็นเรื่องยากสำหรับคุณ :-)
DucatiKiller

1
อืม ... ถ้าคุณลดVสมTการลงก็ต้องลดลงเช่นกันเพื่อรักษาความเท่าเทียมหากทุกอย่างคงที่! แต่ก็มีความกดดันpเช่นกันซึ่งจะเพิ่มมากขึ้นเมื่อ V ลดลง นี่คือเหตุผลที่Tเพิ่มขึ้นจริง (แม้สูตรT_1/T_2=V_2/V_1จะไม่ถูกต้องอย่างที่คิดp=const) คุณมีกระบวนการอะเดียแบติกที่นี่โดยT_1/T_2=(V_2/V_1)^(κ-1)ที่κค่าคงที่ (กึ่ง) ตามลำดับ 1.3 อย่างไรก็ตามสิ่งที่คุณเขียนเกี่ยวกับVและTถูกต้องอย่างแน่นอนให้คำตอบที่ดีโดยรวม (+1)
sweber

@sweber ว้าวคุณพูดถูก ฉันสงสัยว่าคำตอบนี้ทำให้ฉันสร้างความเท่าเทียมกันในความไม่เท่าเทียมกัน แน่นอนว่าความดันไม่คงที่หรือเครื่องยนต์ไม่ทำงานเลย เขียนซ้ำส่วนนี้ทันที
Bob Cross

5

หนึ่งในเหตุผลที่การตั้งค่าเทอร์โบที่มีการบีบอัดที่มีประสิทธิภาพเทียบเท่าคือการให้อภัยแก๊สออกเทนต่ำกว่าการตั้งค่าการบีบอัดแบบคงที่มากกว่านั่นคือคุณไม่ได้อยู่ในอัตราส่วนการบีบอัดนั้นตลอดเวลา ยกตัวอย่างเช่นฮอนด้า ที่อัตราส่วนคงที่ 9: 1 คุณสามารถเรียกใช้ 87 ออกเทนได้ตลอดวันตราบใดที่คุณไม่เพิ่มแรงกระตุ้นใด ๆ เมื่อคุณเริ่มดันบางส่วนลงไปในคอเซ็นเซอร์เคาะจะดับและเครื่องยนต์ควรตอบสนองในรูปแบบต่าง ๆ - อาจลดเชื้อเพลิงจุดประกายหรือชะลอเวลาซึ่งควรบังคับให้เพิ่มแรง (ไม่ใช่ที่ฉันแนะนำ)

ในกรณีที่มีการบีบอัดแบบคงที่แม้ว่าคุณจะพยายามที่จะไม่ใช้งานหรือขับรถเป็นอย่างดี แต่คุณก็ยังคงมีการปล่อยก๊าซออกเทนที่ต่ำกว่าที่ต้องการ สิ่งนี้จะนำไปใช้กับซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบไม่ต้องใช้คลัทช์เช่นกันไม่มีประโยชน์จากการ "ปิด" หรือ "ฉันกำลังขับขี่อย่างดี" คุณถูกล็อคอัตราส่วนการอัดที่สูงขึ้น

อีกครั้งที่จะไม่แนะนำให้ทำเช่นนั้นฉันมีฟอร์ด Probe 2.2L เทอร์โบขนาด 270 แรงม้าและด้วยอัตราการบีบอัดแบบเต็ม (~ 21psi) และ 7.8: 1 ฉันจะไม่กล้าพยายามเข้าถึงสิ่งใดนอกจาก 93 ออกเทน อย่างไรก็ตามบางครั้งในการเดินทางไกลฉันจะเติมด้วย 87 ออกเทนและตั้งค่าตัวควบคุมบูสเตอร์ของฉันที่ 7 ปอนด์ต่อตารางนิ้วหรือต่ำกว่าและไม่ได้รับการบันทึกกิจกรรมการเคาะใด ๆ แม้ว่าฉันจะไม่ลดตัวควบคุมบูสต์ แต่คุณสามารถ 'ขับได้ดี' ถ้าคุณต้องการเสี่ยงมัน (แต่การทดลองค่อนข้างแรง) ฉันสามารถรับ 36MPG จาก 87 ออกเทนเมื่อฉันทำดี (ประหยัดมาก) ฉันเปรียบเทียบสิ่งนั้นกับของฉันมากเกินไป 427hp 4.6L V8 พ่อของฉันได้รับ 12MPG เมื่อคุณพอใจกับมัน 8MPG เมื่อคุณไม่ได้และคุณไม่มีทางเลือกอื่นนอกจากพรีเมี่ยม


'เมื่อคุณเริ่มผลักดันคอของมันลงเซ็นเซอร์เคาะจะดับและเครื่องยนต์ควรตอบสนองในรูปแบบต่าง ๆ "- ใช่คุณหวังว่าระบบปฏิกิริยาจะตรวจจับอาการและตอบสนองทันเวลาเพื่อป้องกันความเสียหายจากภัยพิบัติ ปัญหาคือว่ามันจะไม่ทำงานในเวลาสำหรับเปอร์เซ็นต์ที่ไม่เป็นศูนย์ของสถานการณ์
Bob Cross

โอ้ฉันเห็นด้วย 120% และฉันใส่ไปสองครั้งฉันไม่แนะนำให้ทำเช่นนี้ - แต่ทำไมคุณสามารถ 'ออกไป' ด้วยแก๊สออกเทนที่ต่ำกว่าในเทอร์โบ / การตั้งค่าที่มากเกินไปซึ่งคุณไม่สามารถทำได้ในอัตราส่วนการบีบอัดแบบคงที่ ติดตั้ง.
Ehryk

4

นอกจากคำตอบที่ดีโดย @Bob:

มีเทคนิคบางอย่างที่สามารถใช้เพื่อบรรเทาปัญหา:

  • เซ็นเซอร์น็อคสำหรับตรวจจับการระเบิดก่อนกำหนด (และปรับแรงดันบูสต์) เช่น Saab APCช่วยให้สามารถใช้เชื้อเพลิงออกเทนได้อย่างปลอดภัย

  • ฉีดน้ำเพื่อทำให้ห้องเผาไหม้เย็นลง (แทนเชื้อเพลิงที่มากเกินไป)

  • เครื่องวัดอุณหภูมิภายนอกต่อกระบอกสูบ (และการฉีด / จุดระเบิดตามลำดับ)

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.