स्टेटिक बनाम प्रभावी संपीड़न: उच्च प्रभावी संपीड़न को उच्च ऑक्टेन गैस की आवश्यकता क्यों नहीं होती है?


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पृष्ठभूमि


मैं हाल ही में बढ़ावा देने पर बहुत शोध करने की कोशिश कर रहा हूं क्योंकि मैं भविष्य में अपने दैनिक / हल्के-कर्तव्य-ऑटोॉक्स कार पर एक मध्यम टर्बो सेटअप चलाने की योजना बना रहा हूं। मैं चीजों की भौतिकी में प्रवेश करने की कोशिश कर रहा हूं ताकि जब मैं अपना निर्माण करूं, तो मैं सिर्फ भागों को थप्पड़ नहीं मार रहा हूं और सबसे अच्छी उम्मीद कर रहा हूं, लेकिन इसके बजाय एक मोटर काम करने के लिए इंजीनियरिंग करता है।

प्रश्न


मेरा मुख्य सवाल यह है। मैं इस लेख को पढ़ रहा हूं और जब यह संपीड़न की मेरी समझ को गहरा कर रहा है , तो यह मुझे इस सवाल के साथ छोड़ देता है: मुझे पता है कि उच्च स्थैतिक संपीड़न अनुपात को चलाने वाले इंजनों में विस्फोट को रोकने के लिए उच्च ओकटाइन ईंधन की आवश्यकता होती है, इसलिए उच्च प्रभावी संपीड़न अनुपात वाले मोटर्स क्यों करते हैं उच्च ओकटाइन ईंधन की आवश्यकता नहीं लगती है?

मैं आमतौर पर टर्बो सेटअप चलाने वाले लोगों के बारे में सुनता हूं और बस नियमित पंप गैस का उपयोग करता हूं और कोई परेशानी नहीं होती है, भले ही प्रभावी रूप से संपीडित अनुपात सबसे स्वाभाविक रूप से महाप्राण इंजनों की तुलना में बहुत अधिक होगा। उदाहरण के लिए, मैं जिस सेटअप पर विचार कर रहा था वह टर्बोचार्ज्ड होंडा डी 16 ए 6 होगा, जिसमें 9.1: 1 का स्टैटिक कम्प्रेशन रेशियो है, जिसमें 10 पीआई का बूस्ट है, यह लगभग 15: 1 का प्रभावी कंप्रेशन देता है।


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मैं यहाँ अपने सवाल का जवाब दे सकता हूँ, लेकिन एक विचार बस मुझे हुआ। क्या ऐसा इसलिए होगा क्योंकि ज्यादातर टर्बोचार्ज्ड सेटअप किसी तरह के इंटरकोलर का इस्तेमाल करते हैं, जिससे इंटेक चार्ज तापमान कम होता है?
अन्नथ

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आपको उस इंजन के लिए उच्च ऑक्टेन ईंधन की आवश्यकता होगी। क्यों के लिए मेरे बेहद लंबे जवाब देखें। ठीक से ट्यून किया गया, आपको मुख्यधारा प्रीमियम (93 ओकटाइन जहां मैं रहता हूं) पर ठीक होना चाहिए।
बॉब क्रॉस

बॉब। मुझे नहीं लगता कि मैंने कभी इतनी अच्छी तरह से समझाया है। बहुत अच्छी गुणवत्ता सर।

जवाबों:


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tl; डॉ: वे करते हैं। कितना है यह बताना अभी मुश्किल है।

लंबा जवाब यह है कि वे करते हैं और यह प्रभावी संपीड़न आपको वास्तविक प्रभावों के लिए एक अनुमान के रूप में विफल कर रहा है।

विस्फोट (ईंधन-वायु मिश्रण का एके समय से पहले प्रज्वलन) के बारे में सोचें। आम तौर पर हम दो कारणों पर विचार करते हैं: संपीड़न (सिलेंडर द्वारा संलग्न स्थान में परिवर्तन जैसा कि पिस्टन ऊपर और नीचे चलता है) और तापमान (जैसे, सेवन हवा का मापा तापमान)।

वास्तव में, केवल तापमान है।

आइए आदर्श गैस कानून के सभी तरीकों को वापस लें :

PV = nRT

Pदबाव कहाँ है, Vआयतन है और Tतापमान है (डिग्री केल्विन में, याद रखें!) और बाकी दिलचस्प स्थिरांक हैं जो इस चर्चा के लिए जर्मन नहीं हैं। संपीड़न उस Vमूल्य को कम करने और Pबढ़ाने का कारण बनता है । एक आदर्श दुनिया में, यह इसका अंत होगा: सिलेंडर का संपीड़न तापमान वृद्धि के बिना एक 100% कुशल प्रक्रिया होगी।

दुर्भाग्य से, हम एक आदर्श दुनिया के बजाय एक वास्तविक में रहते हैं। इंजन में क्या हो रहा है, इसके लिए सबसे सरल मॉडल यह है कि यह निरंतर एन्ट्रापी की एक प्रणाली है । इसका मतलब यह है कि हम सिस्टम में गैसों की गर्मी क्षमता अनुपात द्वारा प्रतिबंधित हैं। यदि हम 1.3 की गर्मी क्षमता अनुपात और 10: 1 का एक उदाहरण संपीड़न अनुपात का उपयोग करते हैं, तो हम तापमान में लगभग दोगुना (डिग्री केल्विन!) देख रहे हैं।

संक्षेप में, संपीड़न गैसों को अधिक गर्म बनाता है। हालांकि यह बुरा क्यों है?

इसे इस तरह से सोचें: आपके पास एक निश्चित ऑक्टेन गैस के लिए एक निश्चित तापमान बजट है। तो Tकी तुलना में अधिक हो जाता है T_ignition, टकरा। इसलिए, जैसा कि आप बताते हैं, आप इनपुट हवा के तापमान को कम करते हुए, सिस्टम में एक इंटरकूलर जोड़ सकते हैं।

इसी तरह, आप राशि बदल सकते हैं जो बदल जाती है V। इससे तापमान की मात्रा में वृद्धि होती है जो आपके इंजन को विस्फोट करने से पहले सहन कर सकता है।

अब, सेवन वायु पर एक टर्बो जोड़ने से सामान्य वायुमंडलीय दबाव कुछ हद तक अधिक हो जाता है, जिसके परिणामस्वरूप उन अन्य स्थिरांक में परिवर्तन होता है जो मैंने पहले बंद कर दिया था (अधिक जानकारी के लिए टर्बो वॉल्यूमेट्रिक दक्षता की जांच करें) और तापमान बढ़ाता है।

वह मेरे तापमान के बजट में खाता है। यदि मैं कम ऑक्टेन गैस का उपयोग करता हूं, तो विस्फोट के लिए थ्रेसहोल्ड कम हो जाएगा और बढ़ावा देने पर, मैं इंजन क्षति को देख सकता हूं।

तो, आखिरकार, आप क्या करते हैं?

  1. अनुसंधान अनुसंधान अनुसंधान: एक निर्वात में निर्माण न करें। अन्य लोगों के लेआउट कॉपी करें या उन पर सुधार करें।
  2. टर्बो से पहले और बाद में अपने वायु सेवन तापमान को मापें।
  3. सबसे अच्छी गैस खोजें जो आप कर सकते हैं।
  4. अपने इंजन को उड़ाने से बचाने के लिए इंजन कंप्यूटर को ट्यून करें।

ट्यूनिंग पर: एक चीज जो ईसीयू कर सकती है वह मिश्रण में अतिरिक्त ईंधन डालती है, जिससे मिश्रण ठंडा हो जाता है। जाहिर है, एक शीतलक के रूप में ईंधन का उपयोग करना पूर्ण दक्षता के लिए अनुकूल नहीं है, लेकिन इसे बढ़ावा देने से बाहर ड्राइविंग करते समय एक मुद्दा नहीं होना चाहिए। हमेशा की तरह, कम दाहिने पैर = कम गैस खर्च।

उपरोक्त सभी की चर्चा कॉर्की बेल की टर्बोचार्जिंग पुस्तक मैक्सिमम बूस्ट में की गई है - अपने बारे में गीकी लोगों के लिए एक बहुत ही मनोरंजक रीडिंग है।

बाद में कुछ समय बाद : मैंने 9.1 विशिष्ट संपीड़न अनुपात के बारे में विशिष्ट प्रश्न देखा, जिसमें 10 पीएसआई बूस्ट चल रहा था। एक उदाहरण के रूप में, मेरा डब्ल्यूआरएक्स लगभग 13.5 पीएसआई पर 8: 1 रन करता है, इसलिए इसके चेहरे पर 10 पीआई के साथ 9: 1 प्राप्त होता है।

आइए प्रभावी संपीड़न अनुपात के लिए अधिक स्पष्ट रूप से समझदार समीकरणों में से एक को देखें (जो, जैसा कि हमने उल्लेख किया है, अभी भी काफी जटिल ऊष्मप्रवैगिकी का एक अनुमान है):

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

जहां ECR"प्रभावी संपीड़न अनुपात" है और CR"स्थैतिक संपीड़न अनुपात" है (जो आप को बढ़ावा देने से पहले शुरू किया था)। boostसाई में मापा जाता है (पाउंड प्रति वर्ग इंच)। याद रखें, इस समीकरण का लक्ष्य हमें यह बताना है कि क्या हमारा प्रस्तावित सेटअप बिल्कुल संभव है और क्या यह गैस पर चलने में सक्षम होगा जिसे मैं सड़क बनाम रेसट्रैक पर खरीद सकता हूं।

इसलिए, उदाहरण के लिए मेरी कार का उपयोग करना:

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

इस समीकरण का उपयोग करते हुए, इसका निहितार्थ यह है कि मेरा प्रभावी संपीड़न अनुपात लगभग 11: 1 है। पंप गैस (93 ओकटाइन) के साथ एक सामान्य रूप से महाप्राण मोटर को चलाने के लिए आप क्या उम्मीद कर सकते हैं इसकी सीमा के भीतर है। और, अस्तित्व से सबूत, मेरी कार 93 ओकटाइन पर बस ठीक चलती है।

तो, आइए प्रश्न में सेटअप को देखें:

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

जैसा कि संदर्भ में उद्धृत किया गया है, 12: 1 वास्तव में है जहाँ तक आप एक सड़क कार के साथ जा सकते हैं, इसलिए यह सेटअप अभी भी उन सीमाओं के भीतर होगा।

पूर्णता के लिए, हमें ध्यान देना चाहिए कि एक और ईसीआर समीकरण भी है जो इंटरनेट पर घूमता है जो वर्गमूल को छोड़ देता है। उस फ़ंक्शन के साथ दो समस्याएं हैं:

  1. सबसे पहले, यह 15: 1 की मेरी कार के लिए ईसीआर में परिणत होगा। यह थोड़ा हास्यास्पद है: मैं स्ट्रीट गैस के साथ मोटर भी शुरू नहीं करना चाहता।

  2. ECR वैसे भी एक अनुमान है: "मैं कितना बढ़ावा दे सकता हूं" के सवाल का असली जवाब। सेवन वायु तापमान और कंप्रेसर दक्षता जैसे महत्वपूर्ण कारकों से लिया गया है। यदि आप एक सन्निकटन का उपयोग कर रहे हैं, तो उस एक का उपयोग न करें जो तुरंत आपको बेकार उत्तर देता है (बिंदु 1 देखें)।


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+1 यह वही है जो मैं ढूंढ रहा था, धन्यवाद! वह बहुत कुछ समझाता है।
अन्नथ

@BusCross इस जवाब के लिए मेरी ईर्ष्या हल्के हरे रंग की है, न कि जंगल हरे ... लेकिन फिर भी हरी। गोफ़स्टर को लगता है कि यह मधुमक्खी के घुटने भी हैं। आपके लिए फैंडम कठिन होना चाहिए। :-)
डुकाटीकिलर

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एहम ... यदि आप Vअपने समीकरण में कमी करते हैं, Tतो समानता को बनाए रखने के लिए, अगर बाकी सब कुछ स्थिर है, तो घटाना होगा! लेकिन दबाव भी है p, जो V को कम करने के लिए अधिक बढ़ेगा। यही कारण है कि Tवास्तव में बढ़ता है। (यहां तक ​​कि सूत्र भी T_1/T_2=V_2/V_1सही नहीं है, जैसा कि यह माना जाता है p=const)। आपके पास यहां एक एडियाबेटिक प्रक्रिया है T_1/T_2=(V_2/V_1)^(κ-1)जहां κ1.3 के क्रम में ए (अर्ध) स्थिर है। हालाँकि, आप जो भी लिखते हैं Vऔर Tपूरी तरह से सही है, वह एक शानदार उत्तर देता है (+1)।
स्वार

@sweber वाह, आप बिलकुल सही कह रहे हैं। मुझे आश्चर्य है कि इस उत्तर के मसौदे ने मुझे असमानता में समानता बनाने की अनुमति दी। बेशक दबाव स्थिर नहीं है या इंजन बिल्कुल काम नहीं करेगा। अभी उस भाग को फिर से लिखना।
बॉब क्रॉस

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एक कारण है कि समकक्ष प्रभावी संपीड़न के साथ एक टर्बो सेटअप एक स्थिर संपीड़न सेटअप की तुलना में कम ऑक्टेन गैस की अधिक क्षमा है कि आप उस संपीड़न अनुपात में हर समय नहीं होते हैं। मिसाल के तौर पर वह होंदा लें। 9: 1 स्थिर अनुपात पर, आप पूरे दिन में 87 ऑक्टेन चला सकते हैं जब तक आप इस पर कोई बढ़ावा नहीं देते। जब आप अपने गले के नीचे कुछ बूस्ट को पुश करना शुरू करते हैं, तो नॉक सेंसर बंद हो जाएंगे और इंजन SHOULD विभिन्न तरीकों से जवाब देगा - शायद ईंधन, चिंगारी, या रिटायरिंग टाइमिंग, जो कि बूस्ट को कम कर दे (ऐसा नहीं है कि मैं इसे सुझाता हूं)।

स्थैतिक संपीड़न मामले में, यहां तक ​​कि जब आप सिर्फ निष्क्रिय या ड्राइव करने की कोशिश कर रहे हैं, तब भी आप कम-से-अधिक आवश्यक ऑक्टेन गैस पर पूर्वनिर्धारित होने जा रहे हैं। यह क्लचलेस सुपरचार्जर पर भी लागू होगा, कोई "ऑफ" स्विच नहीं है या "मैं अच्छी तरह से ड्राइविंग कर रहा हूं" लाभ। आप उस उच्च संपीड़न अनुपात में बंद हैं।

फिर से, अभ्यास की सिफारिश नहीं करने के लिए, मेरे पास 270hp फोर्ड जांच 2.2L टर्बो था, और पूर्ण बढ़ावा (~ 21psi) और 7.8: 1 स्थैतिक संपीड़न अनुपात पर, मैं इसे कभी भी 93 ऑक्टेन पर पहुंचने की कोशिश नहीं करूंगा। हालाँकि, कभी-कभी लंबी यात्राओं पर मैं 87 ऑक्टेन से भर जाता और अपने बूस्ट कंट्रोलर को 7psi या उससे कम पर सेट करता, और कोई भी नॉक सेंसर गतिविधि लॉग इन नहीं करता। यहां तक ​​कि अगर मैंने बूस्ट कंट्रोलर को कम नहीं किया है, तो आप इसे जोखिम में डालना चाहते हैं, लेकिन आप इसे अच्छी तरह से ड्राइव कर सकते हैं (लेकिन प्रलोभन मजबूत नहीं है)। मैं 87 ऑक्टेन में से 36MPG प्राप्त करने में सक्षम था जब मैं इसके लिए अच्छा था (काफी किफायती)। मैं तुलना करता हूं कि मेरे पिता के सुपरचार्ज 427hp 4.6L V8 के साथ 12MPG हो जाता है जब आप इसके लिए अच्छे होते हैं, 8MPG जब आप नहीं होते हैं, और आपके पास प्रीमियम के अलावा कुछ भी नहीं होता है।


'जब आप अपने गले को बढ़ाने के लिए कुछ जोर देना शुरू करते हैं, तो दस्तक सेंसर बंद हो जाएगा और इंजन विभिन्न तरीकों से जवाब देगा "- सही है, आप उम्मीद कर रहे हैं कि एक प्रतिक्रियाशील प्रणाली लक्षण का पता लगाएगी और समय पर प्रतिक्रिया देकर भयावह क्षति को रोक सकती है। । समस्या यह है कि यह सिर्फ कुछ गैर शून्य स्थितियों का प्रतिशत के लिए समय में काम करने के लिए नहीं जा रहा है है।
बॉब क्रॉस

ओह, मैं १२०% सहमत हूं, और मैंने दो बार डाला, मैं यह करने की सलाह नहीं देता - यह है, हालांकि, आप टर्बो में कम ऑक्टेन गैस के साथ get दूर ’क्यों कर सकते हैं / कुछ सुपरचार्ज्ड सेटअप जो आप स्थिर संपीड़न अनुपात में नहीं कर सकते हैं सेट अप।
एह्रीक

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@ याकूब द्वारा अच्छे जवाब के अलावा:

कुछ तरकीबें हैं जिनसे समस्या को कम किया जा सकता है:

  • समय से पहले विस्फोट का पता लगाने के लिए एक दस्तक सेंसर (और बूस्ट दबाव को समायोजित करना)। ईजी साब एपीसी निचले ऑक्टेन ईंधन के सुरक्षित उपयोग की अनुमति देता है।

  • दहन कक्षों (अत्यधिक ईंधन के बजाय) को ठंडा करने के लिए पानी का इंजेक्शन लगाना

  • प्रति सिलेंडर थर्मामीटर बाहर निकालना (और अनुक्रमिक इंजेक्शन / इग्निशन)

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