Kalkulator współczynnika kompresji

Nasz kalkulator współczynnika kompresji to idealne narzędzie dla wszystkich fanów wyścigów samochodowych. Jeśli nie masz pojęcia, czym jest wzór na współczynnik kompresji lub jak z niego korzystać, jesteś we właściwym miejscu! Wyjaśnimy ci wszystkie podstawy tych obliczeń i odpowiemy na pytanie jaki jest najlepszy współczynnik kompresji. Jeśli interesujesz się motoryzacją, z pewnością docenisz tryb zaawansowany (ang. advanced mode) naszego kalkulatora, w którym zajmujemy się dynamicznym współczynnikiem kompresji.

Jeśli podoba ci się to narzędzie, koniecznie sprawdź również kalkulator wypadku samochodowego!

Współczynnik kompresji jest cechą charakterystyczną silników spalinowych (i, co zaskakujące, nie ma nic wspólnego z kompresją plików). Jest to stosunek objętości cylindra i silnika spalinowego, gdy tłok znajduje się w dolnej części swojego skoku i gdy znajduje się w górnej części swojego skoku. Możesz to sobie łatwo wyobrazić jako proporcję między objętością silnika w stanie sprężonym i niesprężonym.

Współczynnik można łatwo znaleźć za pomocą następującego wzoru:

gdzie:

• $V_d$ to objętość skokowa — objętość, którą zajmuje poruszający się tłok. Możesz ją obliczyć zgodnie ze wzorem na objętość cylindra: $V_d = \tfrac 14 \cdot b^2 \cdot s \cdot \pi$.
• $V_c$ to objętość nad tłokiem, gdy znajduje się on w górnym punkcie (jego najwyższe położenie), zwana również objętością kompresji.
• $b$ to średnica cylindra.
• $s$ to długość skoku tłoka.

W naszym kalkulatorze współczynnika kompresji dzielimy objętość nad tłokiem na cztery składniki, aby pomóc ci wykonać obliczenia tak precyzyjnie, jak to tylko możliwe.

gdzie:

• $V_{\rm komora}$ to objętość komory spalania w górnej części silnika. Zazwyczaj mierzy się ją poprzez wlanie płynu do komory i zmierzenie jego objętości. Możesz znaleźć ten parametr w dokumentacji technicznej silnika.
• $V_{\rm tłok}$ — Jeśli tłok nie ma płaskiego wierzchołka, ale jest wypukły lub wklęsły, zajmie trochę miejsca (lub pozostawi wolną przestrzeń).
• $V_{\rm głowica}$ — uszczelka głowicy o grubości $t$ i otworze (średnicy) $g$ zajmie objętość $V_{\rm głowica} = \frac 14 \cdot g^2 \cdot t \cdot \pi$
• $V_{\rm wysokość}$ jest równa $V_{\rm wysokość} = \frac 14 \cdot b^2 \cdot c \cdot \pi$, gdzie $c$ jest prześwitem.

Nasz kalkulator współczynnika kompresji szacuje wartość CR (ang. compression ratio) i całkowitą objętość silnika. Możesz go obliczyć, mnożąc objętość skokową przez liczbę cylindrów.

Korzystając z powyższych wzorów na współczynnik kompresji, będziesz w stanie obliczyć statyczny współczynnik kompresji. Liczba ta nie opisuje jednak idealnie rzeczywistości. Dlaczego? Nie uwzględnia ona zamknięcia zaworu ssącego.

W silniku spalinowym tłok porusza się w górę i w dół. Kiedy porusza się w górę, objętość wewnątrz cylindra jest sprężana; kiedy porusza się w dół, świeże paliwo i powietrze dostają się do komory przez zawór ssący. Tłok osiąga najniższe położenie (dolny punkt) i ponownie zaczyna poruszać się w górę. W tym czasie jednak zawór ssący nie jest jeszcze zamknięty, więc nie dochodzi do sprężania — powietrze jest wypychane przez zawór. O kompresji możemy mówić dopiero po całkowitym zamknięciu zaworu. Dlatego też dynamiczny stopień sprężania (DCR) zależy od punktu zamknięcia zaworu ssącego (IVC), który jest wyrażony jako kąt po dolnym martwym punkcie (ABDC). Możesz dowiedzieć się więcej w kalkulatorze wydajności cyklu Carnota 🇺🇸.

Możesz otworzyć kalkulator dynamicznego współczynnika kompresji w trybie zaawansowanym naszego kalkulatora. Obliczy on DCR na podstawie zmodyfikowanej długości skoku, która z kolei jest pochodną długości wału i IVC.

Im wyższy stopień sprężania (współczynnik kompresji), tym lepsze osiągi silnika. Nie możesz jednak zwiększać stopnia sprężania do nieskończoności. W pewnym momencie komora spalania nie będzie miała wystarczająco dużo miejsca, aby pomieścić spalanie i nastąpi wybuch.

Wytrzymałość silnika zależy od wielu czynników, ale jednym z najważniejszych jest oktan paliwa. Im wyższa liczba oktanowa, tym większa kompresja paliwa i tym wyższy potencjalny stopień sprężania.

Jak wspomnieliśmy wcześniej, dynamiczny stopień sprężania to ten, który ma miejsce wewnątrz silnika. Dlatego też, gdy mówimy o najlepszym stopniu sprężania, powinniśmy skupić się na DCR, a nie na statycznym CR. Większość konwencjonalnych silników będzie miała DCR w zakresie od 8:1 do 8,5:1, co odpowiada statycznemu CR od 10:1 do 12:1. Jeśli jednak używasz paliwa wyścigowego, współczynnik DCR może być znacznie wyższy, nawet do 10:1 i statycznego CR 15:1.

Aby obliczyć współczynnik kompresji, użyj wzoru:

CR = (V_d + V_c) / V_c

Poniżej znajdują się przykładowe obliczenia wraz z wyjaśnieniem zmiennych we wzorze:

1. Załóżmy, że objętość skokowa (V_d) wynosi 52 cm³;
2. Objętość sprężona (V_c) wynosi 8 cm³;
3. Zsumuj wartości, a wynikiem będzie 60;
4. Teraz podziel 60 przez 8 (V_c);
5. Wynikiem jest współczynnik kompresji równy 7,5:1.

Wysoki stopień sprężania jest dobry, ponieważ moc silnika rośnie proporcjonalnie do współczynnika kompresji. Nie oznacza to jednak, że należy zwiększać go do nieskończoności.

Pamiętaj, że jeśli chcesz uzyskać najlepszy stopień sprężania, należy skupić się na dynamicznym stopniu sprężania (DCR), a nie statycznym. Dla tradycyjnych silników, DCR waha się między 8:1 a 8,5:1. A jeśli używasz paliwa wyścigowego, spodziewaj się znacznie wyższego współczynnika, nawet do 10:1 DSR.

Nie, te dwa pojęcia różnią się od siebie.

Statyczny współczynnik kompresji nie uwzględnia zamknięcia zaworu ssącego, co wpływa na jakość wyników.

Natomiast dynamiczny współczynnik kompresji podaje rzeczywiste ciśnienie w cylindrze, ponieważ zmienia się dynamicznie, a tym samym dostarcza informacji o tym, jak silnik będzie działał.

Wiemy, że wysoki stopień sprężania jest dobry, ale nie chcemy, aby był zbyt wysoki. Ponieważ może się to objawiać stukaniem silnika. To z kolei może prowadzić do uszkodzenia silnika i zmniejszenia wydajności.