Что такое степень сжатия в двигателе: Как рассчитать и изменить степень сжатия двигателя

Содержание

Как рассчитать и изменить степень сжатия двигателя

Содержание

1 Что такое степень сжатия двигателя
2 На что она влияет
3 Отличие степени сжатия от компрессии
4 Расчет коэффициента сжатия
5 Турбированные моторы
6 Пример подсчета
7 Как увеличить степень сжатия двигателя
8 Дефорсирование ДВС: для чего нужно и как осуществить
9 Таблица: зависимость степени сжатия от октанового числа
10 Таблица: популярные двигатели и показатель сжатия

Одним из главнейших технических показателей автомобильного мотора является коэффициент сжатия. Он показывает соотношение разницы между объёмом свободного участка над цилиндровым поршнем и под ним в крайних его положениях.

Что такое степень сжатия двигателя

Условно величину сжатия представляют и как соотношение давлений в устройстве при подаче горючего и взрыве смеси. Конкретно эта степень обусловлена конструкцией автомобильного двигателя, и может быть высокой или низкой.

Перед непосредственным процессом воспламенения горючей смеси, поршни сжимают топливо до определённого объёма. Инженеры способны варьировать этот показатель, рассчитывая его ещё на стадии проектирования. Узнав количественное соотношение данной величины к объёму камеры сгорания, можно делать различные выводы.

На бензиновых силовых установках показатель сжатия достигает максимум 12 единиц. Чем выше здесь степень сжатия двигателя или ССД, тем больше удельная мощность мотора. Однако при сильном увеличении данного показателя снижается ресурс агрегата, особенно при заправке низкосортным бензином. На дизельных моторах, ввиду их технических отличий, она может варьироваться от 14 до 18 единиц.

В бензиновые двигатели с увеличенной до 12 единиц степенью сжатия нельзя лить ничего, кроме АИ-98 Премиум. Очевидно, что это существенно удорожает расходы на топливо.

На что она влияет

ССД непосредственно определяет объём работы, произведённой ДВС.

Чем изначально выше рассчитана степень сжатия, тем продуктивнее будет воспламенение. Пропорционально увеличится и отдача мотора. Вспомним, как разработчики в 90-е годы старались повышать этот показатель, полностью не модернизируя двигатель. Таким способом они конкурировали между собой, делая агрегаты мощнее, и не затрачивая при этом много средств. Но что самое интересное — моторы в этом случае не потребляли больше горючего, а даже становились экономнее.

Однако всему есть предел, и как было сказано выше, чересчур высокий коэффициент приводит к снижению ресурса ДВС. Почему это происходит? Дело в том, что при значительном сжатии топливная смесь начинает самопроизвольно детонировать, взрываться. Особенно это затрагивает агрегаты на бензине, поэтому здесь данный коэффициент имеет строгое ограничение.

Помните, что применение низкооктанового топлива становится причиной детонации на агрегатах с повышенной ССД. И наоборот, высокооктановое горючее может не позволять двигателю полностью раскрываться, если будет использовано в агрегатах с низким коэффициентом сжатия.
По этой причине оба параметра должны соответствовать. Подробнее в таблице ниже.

Отличие степени сжатия от компрессии

Степень сжатия двигателя не является компрессией. Они полностью различаются, хотя многие их путают. Коэффициент, о котором идёт речь в статье, не раскрывает значение оптимального давления ТВС перед возгоранием. Измеряется ССД лишь относительно, в соотношении к единице объёма камеры.

Под компрессией принято понимать предельное значение сжатия, образуемого в камере сгорания, на конечном этапе давления горючей смеси. Данная величина априори не может быть относительной, поэтому её измеряют в абсолютных значениях — атм, кг/см2, бар.

Степень сжатия и компрессия неразрывно связаны, но не идентичны. Показатель компрессии зависит не только от сжатия. На него оказывает влияние температура ДВС, наличие зазоров в приводных клапанах, состав топлива и многое другое.

Расчет коэффициента сжатия

Ввиду того, что желательно увеличивать степень сжатия до определённого значения, необходимо уметь рассчитывать этот показатель. К тому же это даст возможность избежать детонационных моментов, разрушающих силовой агрегат изнутри в процессе форсирования.

Таким образом, необходимость в измерении этого показателя требуется в таких случаях, как:

форсировка мотора;
подгонка под топливо с другим АИ или для метанового топлива с октановым числом 120;
послеремонтная корректировка.

Турбированные моторы

На турбомоторах расчёт коэффициента сжатия отличается. Это объясняется наличием наддува воздуха. Поэтому в этом случае величину, полученную в ходе вычислений, умножают на показатель турбокомпрессора.

Кроме того, при вычислении степени сжатия турбированных моторов учитывается не только давление наддува, но и показатель эффективного сжатия, климатические изменения и многое другое. В данном случае процесс значительно усложняется по сравнению с измерениями на атмосферном двигателе.

Пример подсчета

Вот как выглядит общепринятая расчётная формула для автомобильного ДВС: «ССД = (РО+ОКС)/ОКС». Степень сжатия здесь отмечена как «ССД», рабочий объём цилиндра — «РО», а объём камеры сгорания — «ОКС».

Для расчёта «РО» нужно в первую очередь разложить единый объём двигателя или литраж на количество используемых цилиндров. К примеру, литраж мотора «четвёрки» — 1997 см3. Для определения ёмкости одного цилиндра, надо 1997 разделить на 4. Получится около 499 см3.

Для вычисления параметра «ОКС» специалисты пользуются проградуированной в см3 трубкой или пипеткой. Под камерой подразумевается место, где непосредственно происходит возгорание горючего. Камеру заправляют, а затем измеряют объём с помощью жидкостной бюретки. Если нет градуированной трубочки, можно жидкость выкачать с помощью шприца, а затем измерить в мерной посуде или на весах. В этом случае желательно для расчёта использовать не бензин или солярку, а чистую воду, так как её удельный вес более соотносим к объёму в см3.

Внимание! Для точного измерения «ОКС» дополнительно приплюсовывается объём толщины прокладки ГБЦ, учитывается форма днища поршней и другие особенности. Поэтому расчёт этой величины рекомендуется доверить специалистам.

Как увеличить степень сжатия двигателя

Если необходимо увеличить данный показатель, используют несколько способов:

расточка блока и установка поршней с большим диаметром;

уменьшение объёма камеры сгорания путём удаления слоя металла в месте соединения ГБЦ.

Нельзя забывать, что в некоторых случаях потребуется инсталляция модернизированных поршней. Это делается, чтобы исключить такое нежелательное последствие, как встреча поршней с клапанами. В частности, на элементах увеличивают выемки клапанов. Также в обязательном порядке корректируются заново фазы газораспределения.

Интересно, что лучше всех раскрыли потенциал степени сжатия ДВС японские производители. В то время как европейские автокомпании пошли путём усовершенствования гибридных моторов, японцам удалось увеличить ССД до 14 единиц и на бензиновых силовых агрегатах, применив изменяемую величину. Но как это возможно без детонационных моментов? Всё оказалось просто. Оказывается, нужно охладить камеру, где происходит возгорание. Тогда можно будет без опасения сжимать смесь. И вовсе не обязательно для этого использовать прохладный воздух: достаточно модернизировать систему выпуска.

Приём, давно известный ещё по гоночным движкам. Выпускные каналы меняются согласно схеме 4-2-1. Порции выхлопных газов здесь не мешаются, поочерёдно вылетают в трубу. Благодаря такой чёткой системе выхлопа, улучшается продувка цилиндров, где остаётся меньше горячих газов.

Секрет японской формулы, согласно которой можно без опаски сжимать горючую смесь, имеет строго математическое соотношение. Так, если процент выхлопа снизить в 2 раза, ССД можно поднимать на 3 единицы, но не больше. Если же при этом ещё и охлаждать воздух, поступающий в цилиндры, можно приплюсовать ещё одну единицу.

Однако для реализации данного метода нужно будет еще модернизировать газообмен, раскошелившись на фазовращатели обоих распредвалов.

Вдобавок потребуется доработать некоторые моменты. К примеру, изменить длину поршневого хода посредством компьютерного вмешательства.

Применяется система изменяемого коэффициента на многих японских движках, например, для Inflniti. Способность автоматически менять этот показатель сжатия в зависимости от нагрузки позволяет значительно повышать КПД мотора, особенно турбированного. Каждая порция смеси сгорает при оптимальном на данный момент работы сжатии. Так, если нагрузки на мотор незначительные и смесь обеднённая, включается максимальное сжатие. И наоборот, в нагруженном режиме задействуется минимальная степень, так как бензина впрыскивается много и возможна детонация.

Таким образом, передовая система изменения ССД позволяет вдвое уменьшать литраж мотора, сохраняя при этом мощность и динамические характеристики.

Курс на увеличение степени сжатия двигателя наблюдался и в середине 20 века в США. Основная масса американских двигателей, выпущенных в 70-е годы, находилась в пределах 11-13 единиц.

Но работали они только на очень качественном, высокооктановом топливе, получаемом путём этилирования. После того как этилирование запретили, в серийных образцах ДВС наблюдалось снижение показателя сжатия.

Важно знать, что прирост мощности будет наиболее заметен на двигателях, штатно работающих на низкой степени сжатия. Например, моторы с показателем 8 единиц, доведённые до 10, выдадут больше мощности, чем агрегаты со стоковым параметром 11 единиц, форсированные до 12.

Дефорсирование ДВС: для чего нужно и как осуществить

Иногда бывает необходимо уменьшить показатель сжатия. В этом случае устанавливается дополнительная металлическая прокладка ГБЦ. Можно использовать две прокладки вместо одной, тем самым утолщая промежуток — объём камеры растёт за счёт высоты головки блока. Более сложный способ подразумевает укорочение поршня — удаление верхнего слоя на токарном станке.

Дефорсирование двигателя, как правило, процедура вынужденная. В том числе это делается для снижения налоговых выплат или в целях увеличения ресурса агрегата. Как известно, моторы с низкой степенью сжатия дольше работают, меньше подвержены износу. Однако любой такой процесс усложняется законом, чтобы недобросовестные владельцы искусственно не занижали технические данные.

Что касается снижения показателя сжатия на турбированных моторах, то здесь потребуется модернизация системы электрики с датчиками, всей поршневой группы и форсунок, если это дизельный агрегат.

В отдельных случаях дефорсированию предпочитают свап, когда менее мощный контрактный мотор устанавливают вместо штатного.

Таблица: зависимость степени сжатия от октанового числа

Степень сжатия	Октановое число
5,5-7	АИ 66-72
7-7,5	АИ 72-76
7,5-8,5	АИ 76-85
10	АИ 92
10,5-12,5	АИ 95
12-14,5	АИ 98

Таблица: популярные двигатели и показатель сжатия

Двигатели	Степень сжатия
BMW M54B30	10,2
Mercedes-Benz M112 E32 3. 2 л	10
Ford-Mazda 2,0 л Duratec HE/MZR LF	10,8
Infiniti VQ37VHR (Nissan) 3.7 л	11.0
Mitsubishi 4М41	17.0
Audi 3.6 FSI	12.0
ЗМЗ 406 2.3 л.	8-9,3

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Степень сжатия дизельного двигателя – что нужно знать? + Видео » АвтоНоватор

Знаете ли вы, как работает сердце вашего автомобиля – двигатель? Какие процессы происходят, когда вы давите на педаль газа или когда переключаете скорости? Не стоит открещиваться от этих знаний – чем лучше вы узнаете свой автомобиль, тем раньше почувствуете возможную неисправность. Одна из важных характеристик – степень сжатия двигателя.

Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?

Степень сжатия в теории – это соотношение объема в пространстве над рабочим поршнем в момент, когда он проходит нижнюю мертвую точку, к объему в камере над поршнем в момент прохождения верхней мертвой точки. Это определение выражает разницу давления в самой камере сгорания в момент, когда происходит впрыск топлива в цилиндр.

В повседневной жизни часто путают степень сжатия с другим понятием, а именно с компрессией дизельного двигателя, однако на практике это два разных термина. Компрессия – это наибольшее давление поршнем в цилиндре на момент его прохождения от нижней мертвой точки к верхней. Эту величину измеряют в атмосферах.

Степень сжатия на практике – как это происходит?

Сгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия, так как в этом нет необходимости, также и низкооктановое топливо практически исчезло с рынка. Все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия.

Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем, и объем двигателя не меняется.

Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?

В наше время инженеры нашли альтернативный способ повысить давление в камере сгорания – это установка турбо-нагнетателя. Установка данного устройства приводит к увеличению давления в камере внутреннего сгорания, при этом объемы самой камеры изменять не нужно. Появление подобных устройств привело к существенному увеличению мощности, вплоть до 50 % от изначальных цифр. Достоинством нагнетателей является возможность их установки своими руками, хотя лучше всего поручить эту задачу специалистам.

Принцип работы нагнетателей всех типов сводится к одному простому действию, которое понятно даже детям. Мы знаем, что мотор автомобиля работает благодаря постоянному сгоранию топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Производители устанавливают оптимальное соотношение поступающих в цилиндры топлива и воздуха – последний попадает в камеру сгорания благодаря созданию разреженной атмосферы на такте впуска. Нагнетатели же позволяют в тот же объем камеры сгорания подать на впуске больше горючего и воздуха. Соответственно, увеличивается количество энергии при сгорании, растет мощность агрегата.

Однако автолюбителям не стоит увлекаться чрезмерным увеличением исходных показателей своего «железного коня» – при возрастании количества тепловой энергии увеличивается и амортизация деталей двигателя.

Быстрее прогорают поршни, изнашиваются клапаны, выходит из строя система охлаждения. Причем если турбонаддув можно установить своими руками, то ликвидировать последствия этого эксперимента далеко не всегда возможно даже в хорошей автомастерской. В особо неудачных случаях модернизации авто его «сердце» может попросту взорваться. Вряд ли нужно объяснять, что страховая компания откажется выплачивать вам какие-либо компенсации по этому прецеденту, возложив всю ответственность исключительно на вас.

В дизельных двигателях отсутствует дроссельная заслонка, в результате этого появилась возможность лучше и эффективней наполнять цилиндры независимо от оборотов. На очень многих современных автомобилях устанавливают такое устройство, как интеркулер. Он позволяет увеличить массу наполнения в цилиндрах на 20 %, что и поднимает мощность двигателя.

Мнение эксперта

Руслан Константинов

Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.

Для большинства дизельных двигателей степень сжатия находится в пределе от 18/22 к 1. Подобные характеристики обеспечивают максимальный КПД силовой установки, а если степень сжатия будет увеличена хотя бы на один процент, мощность поднимается минимум на 2%. Кроме использования турбонаддува повысить эти показатели можно и другими способами.
• Система Common Rail.
Современная система, которая используется на большинстве современных автомобилей с дизельной силовой установкой. Принцип заключается в том, что топливная смесь подаётся в камеры сгорания всегда с одинаковым давлением независимо от количества оборотов двигателя и мощности. Если в обычной системе сжатие происходит во впускном коллекторе, то в common rail в момент впрыска топлива в камеру. Благодаря этой системе производительность возрастает на 30%, однако эта цифра может отличаться в зависимости от давления впрыска топлива.
• Чип-тюнинг.
Не менее востребованный способ повышения мощности это чип тюнинг. Принцип доработки заключается в изменении характеристик давления в топливной системе за счёт изменения параметров электронного блока управления двигателем. Чип повышает производительность и КПД мотора, а также отслеживает время подачи топлива в цилиндры. К тому же чип тюнинг позволяет снизить расход топлива и сделать эксплуатацию более экономичной.
Чтобы выполнить чип тюнинг самостоятельно, потребуется специальное оборудование, знания и опыт. Установка доработанного контроллера обязательно подразумевает тонкую настройку под конкретный двигатель, также предварительно необходимо провести диагностику. Поэтому для получения гарантированного результата лучше обратиться к профессионалам.

Автор: Марина

После того как мы определились со степенью сжатия перед нами стоит вопрос как правильно добиться нужной нам степени сжатия. Для начала нужно рассчитать на сколько необходимо увеличить камеру сгорания. Это не сложно. Формула для вычисления степени сжатия имеет следующий вид:
Ɛ=(VP+VB)/VB
Где Ɛ— степень сжатия
VP — рабочий объём
VB — объём камеры сгорания

По этой формуле вычисляем объём имеющейся камеры сгорания и вычитаем из него объём желаемой (вычисленный по той же формуле), полученная разница и есть интересующее на значение на которое и нужно увеличить камеру сгорания.

Существуют разнообразнве способы увеличения камеры сгорания но далеко не все из них верные. Камера сгорания современного автомобиля спроектирована таким образом, что при достижении поршнем ВМТ топливо воздушная смесь вытесняется к центру камеры сгорания. Это пожалуй самая действенная разработка препятствующая детонации.

Самостоятельная доработка камеры в ГБЦ под силу далеко не многим. Это обусловлено тем, что вопервых вы можите нарушить спроектированную форму камеры, так же при доработке могут «вскрыться» стенки т.к. не известна их толщина. Так же не рекомендуется «расжимать мотор» толстыми прокладками т.к. Это нарушит процессы вытеснения в камере сгорания. Наиболее простым и правельным способом считается установка новых поршней в которых задан необходимый объём камеры. Для турбо-двигателя сферическая форма считается наиболее эффективной. Лучше использовать для этих целей специально разработанные и изготовленные поршни. Возможен вариант самостоятельной доработки стоковых поршней. Но сдесь нужно учесть что толщина дна поршня не должна быть меньше 6% от диаметра.

Одной из самых важных и пожалуй самой сложной задачей при проектировании турбодвигателя является принятие решения о степени сжатия. Этот параметр влияет на большое количество факторов в общей характеристике автомобиля. Мощность, экономичность, приёмистость, детонационная стойкость (параметр от которого сильно зависит эксплуатационная надёжность двигателя в целом), все эти факторы в значительной степени определяются степенью сжатия. Также это влияет на расход топлива и состав отработавших газов. В теории, степень сжатия для турбо-мотора рассчитать не составляет большого труда.

Сначала разберём понятие «Сжатие» или «Геометрическая степень сжатия». Оно представляет собой отношение полного объёма цилиндра (рабочий объём плюс пространство сжатия, остающееся над поршнем при положении в верхней мёртвой точки (ВМТ)), к чистому пространству сжатия. Формула имеет следующий вид: Ɛ=(VP+VB)/VB

Не нужно забывать о существенных расхождениях между геометрической и фактической степенью сжатия даже на атмосферных моторах. В турбодвигателях к этим же процессам добавляется и предварительно сжатая компрессором смесь. На сколько фактически от этого увеличиться степень сжатия, видно из следующей формулы:
Ɛeff=Egeom*k√(PL/PO)
Где Ɛeff — эффективное сжатие
Ɛgeom — геометрическая степень сжатия
Ɛ=(VP+VB)/VB, PL — Давление наддува (абсолютное значение),
PO — давление окружающей среды,
k — адиабатическая экспонента (числовое значение 1,4)

Эта упрощённая формула будет справедлива при условии, что температура в конце процесса сжатия для двигателей с наддувом и без наддува достигает одинакового значения. Иными словами, чем выше давление наддува, тем меньше возможное геометрическое сжатие. Итак, согласно нашей формуле для атмосферного двигателя со степенью сжатия 10:1 при давлении наддува 0.3 бара степень сжатия следует уменьшить до 8.3:1, при давлении 0.8 бара до 6.6:1. Но, слава богу, это теория. Все современные двигатели с турбонаддувом работают не с такими через мерно низкими значениями. Правильная степень сжатия для работы определяется сложными термодинамическими вычислениями и всесторонними испытаниями. Всё это из области высоких технологий и сложных расчётов, но много тюнинговых моторов собрано на основе некоторого опыта, как собственного, так и взятого за пример, от известных автомобильных производителей. Эти правила будут справедливы в большинстве случаев.

Есть несколько важных факторов влияющих на расчёт степени сжатия и их нужно принимать во внимание при проектировании. Я перечислю наиболее важные. Конечно, это желаемый наддув, октановое число топлива, форма камеры сгорания, эффективность промежуточного охладителя, и, безусловно те мероприятия которые вы в состоянии провести по снижению температурной напряжённости в камере сгорания. Углом опережения зажигания (УОЗ) так же можно частично компенсировать возросшие нагрузки. Но это темы для отдельной разговора, и мы безусловно затронем их позже в следующих статьях.

Взаимодействие их между собой позволяет преобразовывать энергию, возникающую при сгорании топливно-воздушной смеси во вращательное движение кривошипно-шатунного механизма с дальнейшей передачей вращения на трансмиссию.

Преобразование энергии зависит от многих факторов, среди которых степень сжатия двигателя и компрессия. Особенно эти критерии важны в дизельных силовых установках, поскольку воспламенение горючей смеси в цилиндрах таких моторов происходит в результате ее нагрева за счет сжатия.

У дизельного мотора при такте сжатия, когда поршень движется к ВМТ, объем в цилиндре быстро сокращается. В этот момент в камере сгорания находиться только воздух, он-то и сжимается, данный процесс называется тактом сжатия.

Для расчета степени сжатия потребуется знать объем камеры сгорания, поскольку между блоком цилиндров находиться прокладка, то нужно знать ее толщину и диаметр поршневого отверстия в ней, ход поршня и диаметр цилиндра.

Особое внимание заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как данный показатель очень важен в дизельных моторах. У дизеля компрессия должна быть порядка 22 Атм., хотя на разных двигателях может быть и больше, при этом значительно.

Воздух частично может прорываться через изношенные компрессионный кольца, когда они уже не могут обеспечить должное прилегание к цилиндру, часть воздушной массы может выходить из цилиндра через неплотное прилегание клапанов к седлам.

У неизношенного двигателя компрессия должна соответствовать или хотя быть близкой к номинальному значению, указанному в документации. Разбежность в показателях на разных цилиндрах тоже должна быть одинаковой, допускается незначительные отличия.

Поэтому при замере компрессии важно проследить о том, чтобы стартер обеспечил хотя бы минимальных 200-250 оборотов коленчатого вала в минуту. Иначе показания компрессометра не будут соответствовать реальному значению этого показателя.

У холодного же мотора появляется несколько дополнительных факторов, усложняющих запуск. Одним из таких факторов является повышенное трение между узлами и механизмами у холодного двигателя, поскольку масляной прослойки между ними нет.

А если к данному фактору у дизельной установки добавить еще и слабую компрессию, из-за которой воспламенение рабочей смеси затруднительно, поскольку давления в камере сгорания недостаточно, то пуск мотора очень затруднителен.

От величины сжатия зависит термический КПД двигателя. Но с ростом степени повышается и риск детонации, поэтому при форсировке и капитальном ремонте следует уделить время расчетам. Давайте рассмотрим, как увеличить степень сжатия двигателя, взаимосвязь компрессии и степени, и чем примечателен двигатель цикла Миллера-Аткинсона.

Степень сжатия в цилиндрах мотора – величина абсолютная и рассчитывается математически. На практике это соотношение отображает коэффициент сжатия поступившей в цилиндр топливной смеси на такте впуска. Понятие компрессии означает пиковое давление в камере сгорания в конце такта сжатия и может быть измерено практически. Компрессия хоть и является производной от степени сжатия, но зависит от многих факторов:

Чем выше степень, тем горячее воздух в конце такта сжатия и тем выше КПД двигателя. Но повышение одного параметра не гарантирует линейное возрастание второго. Наибольший прирост мощности ощущается при повышении степени до 10-11 единиц.

К примеру, увеличив степень сжатия стандартного ВАЗовского мотора с 9.8 до 11, мы в теории получаем прирост термического КПД на 4%. Тест на стенде при этом покажет куда более скромное значение – 2,5%. Повысив степень сжатия того же мотора еще на единицу, мы получим фактическую прибавку в 4.5%. Моментная характеристика возрастет главным образом на низких и средних оборотах. Дальнейшее увеличение степени сжатия без перехода на высокооктановое спортивное топливо и вовсе не даст результат.

Причина такого явления — в детонации, которая возникает в случае слишком высокого пикового давления в камере сгорания. При контакте с разогретым воздухом в таком случае смесь самовоспламеняется еще до момента подачи искры. При этом фронт пламени распространяется со скоростью более 2000 м/с, тогда как значение при нормальном сгорании не превышает 250-300 м/с.

До недавнего времени показатель степени закладывался инженерами на этапе разработки и был фиксированным вне зависимости от режима работы двигателя. Нормальное значение для современных бензиновых моторов варьируется от 8 до 14 единиц, традиционно высокая степень сжатия у дизельных моторов – 18-23.

Ужесточение экологических норм заставляет гениев инженерной мысли искать новые пути увеличения термического КПД. Одно из таких решений – двигатель с изменяемой степенью сжатия. Было разработано несколько вариантов динамического изменения степени:

регулировка высоты подъема коленчатого вала. Изменение степени сжатия осуществляется за счет специальных эксцентриковых муфт, которые регулируют высоту опорных подшипников коленвала. Технология долгое время тестировалась концерном VAG, но так и не вошла в серию;
регулировка высоты поднятия ГБЦ. Специальный механизм с электроприводом и шарнирное соединение частей блока двигателя позволяли регулировать степень от 8 до 14 единиц. Разрабатывалась технология инженерами SAAB, но из-за ненадежности резинового кожуха, герметизирующего подвижные части блока, и излишней сложности конструкции также не пошла в серию;

траверсный механизм сочленения шатуна с коленчатым валом. За счет изменения угла поворота траверсы уменьшается либо увеличивается ход поршня. Разработка инженеров Infiniti используется на двухлитровом моторе VC-T, который сейчас устанавливается на кроссовер QX50. Двигатель развивает максимальную мощность в 268 л.с. и пиковый крутящий момент 380 Нм.

Большую известность цикл Миллера-Аткинсона получил благодаря рекламным брошюрам компании Mazda. Маркетологи гордо заявляют, что инженерам удалось поднять степень сжатия двигателей модели Skyactive до 14 единиц. На самом деле речь идет о геометрической степени сжатия, а не о фактической.

Трюк заключается в том, что во время поднятия поршня на такте сжатия выпускные клапаны еще долгое время открытые, из-за чего часть свежего воздушного заряда выталкивается в выхлопной тракт. Поэтому фактическая степень близка к стандартным для бензиновых моторов 12 единицам. Увеличение термического КПД при этом достигается за счет более эффективного использования энергии расширяющихся газов на такте рабочего хода. За счет большего хода (увеличен диаметр кривошипа) газы дольше давят на поршень. Поэтому при сгорании одной и той же доли топлива, в сравнении с обычным циклом Отто, на коленчатый вал передается больший крутящий момент. Технология позволяет в режимах малых и средних нагрузок значительно уменьшить расход топлива и количество вредных выбросов.

С — объем камеры сгорания, когда поршень в верхней мертвой точке (ВМТ). Включает в себя объем полости ГБЦ, прокладки ГБЦ и выемок в цилиндре. Если поршень имеет выпуклость, ее объем отнимается от общего объема камеры сгорания.

Суть измерения заключается в поочередном заполнении жидкостью площади над поршнем, когда тот находится в верхней мертвой точке, и стенок камеры сгорания ГБЦ. Для измерения нам необходим кусок оргстекла, в котором будут пропилены отверстия для вкручивания болтов ГБЦ и отверстие для заливки жидкости. Между оргстеклом и блоком необходимо установить уже использованную (обжатую) прокладку. Стенки цилиндров для увеличения гидроплотности необходимо смазать густой консистентной смазкой (литиевой либо обычным солидолом).

Притянув оргстекло болтами, заполните образовавшейся объем жидкостью. Объем поместившейся воды будет соответствовать объему надпоршневого пространства. Аналогичный тест проводится и с головкой блока. При этом клапана должны быть притерты, между седлами и тарелками нанесена консистентная смазка. Сумма объема залитых жидкостей и будет объемом камеры сгорания.

Чтобы рассчитать степень сжатия на онлайн-калькуляторе, также будет необходимо измерить величину хода поршня и диаметр цилиндра. Все эти значения помогут вычислить объем двигателя, который изменяется при каждой фрезеровке плоскостей БЦ, ГБЦ, установке поршней иной геометрической формы, расточки цилиндров либо установке других шатунов, коленчатого вала.

Ƴ – адиабатический показатель для воздуха. В двигателе внутреннего сгорания при сжатии часть тепла отдается стенкам цилиндра, камеры сгорания; происходит утечка части газа через неплотности, а воздух перемешан с частичками топлива, поэтому процесс считается недиабетическим. Показатель политропы при этом равняется не эталонным 1.4, а приближенным к фактическим 1.2.

Все это значит, что, измерив компрессию, мы можем вычислить показатель степени сжатия двигателя. К примеру, при компрессии 15,8 степень сжатия будет близка к 10 единицам. Чтобы уменьшить погрешность, нужно соблюсти все правила измерения компрессии:

	Реставратор для пластика и кожи 5 минут и салон авто как новый. Посмотрите фото до и после		1490 р.
	Набор для ремонта стекла Ремонт стекла авто своими руками. Спасает от трещин и сколов.		1690 р.
	Зеркало видеорегистратор Vehicle Blackbox DVR видеорегистратор + зеркало заднего вида + камера заднего вида + датчик движения + технология Dual cam + G-Sensor…		1990 р.
	Зеркало — бортовой компьютер 12в1 — видеорегистратор, GPS-навигатор, камера, интернет, радар, FM, G-sensor. ..		1990 р.
	Авточехлы из экокожи Салон будет как новый! Легко чистятся, не трутся, не рвутся.		3990 р.

Данная степень – это соотношение объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания. Иначе можно сказать, что значение компрессии – отношение объема свободного места над поршнем, когда тот находится в нижней мертвой точке, к аналогичному объему при нахождении поршня в верхней точке.

Выше упоминалось, что компрессия и степень сжатия – не синонимы. Различие касается и обозначений, если компрессию измеряют в атмосферах, степень сжатия записывается как некоторое отношение, например, 11:1, 10:1, и так далее. Поэтому нельзя точно сказать, в чем измеряют степень сжатия в двигателе – это «безразмерный» параметр, зависящий от других характеристик ДВС.

Условно степень сжатия можно описать также как разницу между давлением в камере при подаче смеси (или дизтоплива в случае с дизельными двигателями) и при воспламенении порции горючего. Данный показатель зависит от модели и типа двигателя и обусловлен его конструкцией. Степень сжатия может быть:

Здесь Vр означает рабочий объем отдельного цилиндра, а Vс – значение объема камеры сгорания. Формула показывает важность значения объема камеры: если его, например, снизить, то параметр сжатия станет больше. То же произойдет и в случае увеличения объема цилиндра.

Поскольку камера сгорания имеет сложную форму, ее объем обычно измеряется методом заливания в нее жидкости. Узнав, сколько воды поместилось в камеру, можно определить и ее объем. Для определения удобно использовать именно воду из-за удельного веса в 1 грамм на куб. см – сколько залилось грамм, столько и «кубиков» в цилиндре.

Степень сжатия бензинового двигателя определяет, горючее с каким октановым числом он будет потреблять. Если топливо низкооктановое, это приведет к неприятному явлению детонации, а слишком высокое октановое число вызовет нехватку мощности – двигатель с малой компрессией просто не сможет обеспечивать нужное сжатие.

Сжатие	Бензин
До 10	92
10.5-12	95
От 12	98

Еще больше она у дизелей. Поскольку в дизельных ДВС развиваются высокие давления, данный параметр у них также будет выше. Оптимальная степень сжатия дизельного двигателя находится в пределах от 18:1 до 22:1, в зависимости от агрегата.

если нужно приспособить силовой агрегат под работу на нестандартном для него бензине, с отличающимся от рекомендованного октановым числом. Так поступали, например, советские автовладельцы, поскольку комплектов для переоборудования машины на газ в продаже не встречалось, но желание сэкономить на бензине имелось;
после неудачного ремонта, чтобы устранить последствия некорректного вмешательства. Это может быть тепловая деформация ГБЦ, после которой нужна фрезеровка. После того, как повысили степень сжатия двигателя снятием слоя металла, работа на изначально предназначенном для него бензине становится невозможной.

Иногда меняют степень сжатия при конвертации автомобилей для езды на метановом топливе. У метана октановое число – 120, что требует повышать сжатие для ряда бензиновых автомобилей, и понижать – для дизелей (СЖ находится в пределах 12-14).

Перевод дизеля на метан влияет на мощность и ведет к некоторой потере таковой, что можно компенсировать турбонаддувом. Турбированный двигатель требует дополнительного снижения степени сжатия. Может потребоваться доработка электрики и датчиков, замена форсунок дизельного мотора на свечи зажигания, новый комплект цилиндро-поршневой группы.

Важно: заметный прирост по мощности будет лишь на том двигателе, который штатно работает с более низкой степенью сжатия. Так, например, если ДВС с показателем 9:1 тюнингован до 10:1, он выдаст больше дополнительных «лошадей», чем двигатель со стоковым параметром 12:1, форсированный до 13:1.

Под доработкой ГБЦ подразумевают фрезеровку ее нижней части, соприкасающейся с самим блоком. ГБЦ становится короче, благодаря чему уменьшается объем камеры сгорания и растет степень сжатия. То же происходит и при монтаже более тонкой прокладки.

Важно: эти манипуляции могут также потребовать установки новых поршней с увеличенными клапанными выемками, поскольку в ряде случаев возникает риск встречи поршня и клапанов. В обязательном порядке настраиваются заново фазы газораспределения.

Такая операция проводится, когда вопрос мощности вторичен, а основная задача – приспособить двигатель под другое горючее. Это делается путем снижения степени сжимания, что позволяет двигателю работать на малооктановом бензине без детонации. Кроме того, налицо и определенная финансовая экономия на стоимости горючего.

Основной способ, как уменьшить степень сжатия двигателя – сделать прокладку ГБЦ более толстой. Для этого берут две стандартные прокладки, между которыми делают алюминиевую прокладку-вставку. В результате растет объем камеры сгорания и высота ГБЦ.

Из серийных образцов моторов на бензине со сжатием 14:1 на рынке присутствуют образцы от Mazda (серия Skyactiv-G), ставящиеся, например, на CX-5. Но их фактическая СЖ находится в пределах 12, поскольку в данных моторах задействован так называемый «цикл Аткинсона», когда смесь сжимается в 12 раз после позднего закрытия клапанов. Эффективность таких двигателей измеряется не по сжатию, а по степени расширения.

В середине XX века в мировом двигателестроении, особенно в США, наблюдалась тенденция к увеличению степени сжатия. Так, к 70-м основная масса образцов американского автопрома имела СЖ от 11 до 13:1. Но штатная работа таких ДВС требовала использования высокооктанового бензина, который в то время умели получать только процессом этилирования – добавлением тетраэтилсвинца, высокотоксичного компонента. Когда в 1970-х годах появились новые экологические стандарты, этилирование стали запрещать, и это привело к обратной тенденции – снижению СЖ в серийных образцах двигателей.

Современные двигатели имеют систему автоматической регуляции угла зажигания, которая позволяет ДВС работать на «неродном» топливе – например, 92 вместо 95, и наоборот. Система управления УОЗ помогает избежать детонации и других неприятных явлений. Если же ее нет, то, например, залив высокооктановый бензин двигатель, не рассчитанный на такое горючее, можно потерять в мощности и даже залить свечи, поскольку зажигание будет поздним. Ситуацию можно поправить ручным выставлением УОЗ по инструкции к конкретной модели автомобиля.

Всем известно, что в бензиновых поршневых двигателях внутреннего сгорания топливовоздушная смесь перед воспламенением сжимается. Аналогичный такт работы дизелей отличаются лишь тем, что сжимается воздух без топлива. Одной из важнейших характеристик обоих ДВС является степень сжатия. Она показывает, во сколько раз изменяется объем пространства над днищем поршня при прохождении его от нижней мертвой точки до верхней.

Иногда этот показатель путают с компрессией, несмотря на то что разница между ними огромна. Ведь упомянутые выше характеристики, хоть и связаны между собой, по сути, совершенно различны. На что указывает даже их размерность. Степень сжатия – это соотношение, например, 10:1 или просто 10 и не имеет единиц измерения. То есть измеряется в «разах». Компрессия же показывает максимальное давление смеси в цилиндре перед воспламенением и измеряется в кг/см 2 . Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см 2 . Сказать, что такое степень сжатия, можно и иначе. Это отношение объема над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания. Камерой сгорания называется пространство над поршнем, достигшим верхней мертвой точки.

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (V р + V с)/ V с; где V р – рабочий объем цилиндра, V с – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания. V р намного больше чем V с. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см 3 . Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см.

Чем выше степень сжатия, тем больше компрессия ДВС и его мощность (при прочих равных условиях). Повышая степень сжатия, мы также способствуем увеличению КПД двигателя за счет снижения удельного расхода топлива. Степень сжатия ДВС, определяет октановое число используемого для работы мотора бензина. Так, низкооктановое топливо станет причиной с большим значением этого коэффициента. Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.

Выравнивание плоскости сопряжения головки с блоком срезанием слоя металла приводит к уменьшению камеры сгорания мотора. От этого показатель сжатия увеличивается в среднем на 0,1 при уменьшении толщины головки на 0,25 мм. Имея в своем распоряжении эти данные, можно определить, не превысит ли он после ремонта головки блока допустимые пределы. И не следует ли принять меры для его снижения. Опыт показывает, что при удалении слоя менее 0,3 мм последствия можно не компенсировать.

Уменьшение объема камер сгорания. Выполняется за счет удаления слоя металла со стороны плоскости сопряжения головки с блоком. Эту операцию из-за мягкости алюминия лучше делать на фрезерном или на строгальном станке. Шлифовальный станок использовать не следует, так как его камень будет постоянно забиваться пластичным металлом.

Зная значение коэффициента сжатия, можно рассчитать какая компрессия должна быть в двигателе. Однако, обратная оценка не будет соответствовать действительности. Так как компрессия зависит еще и от изношенности деталей цилиндр-поршневой группы и газораспределительного механизма. Низкая компрессия двигателя часто говорит о значительном износе мотора и необходимости его ремонта, а не о малом коэффициенте сжатия.

В цилиндры двигателя, имеющего турбонаддув, воздух нагнетается компрессором под давлением несколько больше атмосферного. Значит, для определения показателя сжатия такого мотора нужно значение, которое вы получите в результате расчета по формуле, умножить на коэффициент турбокомпрессора. Бензиновые двигатели с турбонаддувом работают на топливе с октановым числом выше, чем у бензина, который потребляют такие же моторы без турбин, именно потому, что их коэффициент ξ больше.

Степень сжатия двигателя (CR — compression ratio) определяется как отношение внутреннего объема цилиндра над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке, к внутреннему объему цилиндра над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке. При ремонте двигателя по стандартной технологии повторной сборки выполняются следующие операции механической обработки:

Цилиндры растачиваются под больший диаметр и в двигатель ставятся ремонтные поршни увеличенного размера. Растачивание цилиндров приводит к увеличению рабочего объема и степени сжатия, поскольку объем цилиндра при этом увеличивается а объем камеры сгорания остается неизменным, в результате чего количество сжимаемой топливно-воздушной смеси возрастает.
Опорные поверхности блока цилиндров заново шлифуются. Эта операции механической обработки называется шлифовка плиты блока цилиндров и приводит к росту степени сжатия, поскольку после нее головка блока цилиндров опускается ниже к днищам поршней.

Чтобы сохранить степень сжатия двигателя на уровне паспортного значения, установленного для серийного двигателя, на большинстве ремонтных предприятий используют ремонтные поршни, которые короче стандартных на величину в пределах от 0,015 дюйма до 0,020 дюйма. Вот так измеряется степень сжатия двигателя в авто.

Какую степень сжатия имеет, например, восьми-цилиндровый V-образный двигатель автомобиля Chevrolet объемом 350 куб. дюймов, после того, как в его конструкцию было внесено единственное изменение — вместо головок блока цилиндров с объемом камеры сгорания 74 см были установлены новые, с объемом камеры сгорания 62 см?

Чтобы не усложнять расчет, а просто показать, какое влияние оказывает изменение объема камеры его сгорания, полагаем, что поршни имеют плоские днища и зазор от днища поршня, находящегося в ВМТ, до плиты блока цилиндров равен нулю.

Достаточно было всего лишь измениться объему камеры сгорания — с 74 см3 до 62 см3, как степень сжатия возросла с 9,1:1 до 10,4:1. Поскольку для современного бензина степень сжатия 10,4:1, как правило, не рекомендуется, такая модернизация допустима только для гоночных двигателей, которые будут работать на дорогом горючем или горючем с использованием специальных присадок. Надеемся мы вам помогли разобраться и вы теперь знаете как определяется степень сжатия двигателя в вашем автомобиле.

Современный автомобилист, если он хочет разбираться в своей машине, должен знать массу терминов и определений. При отсутствии технического образования, либо при недостаточных знаниях в теме автомобилестроения и физике в целом, водитель может путать такие определения, как степень сжатия и компрессия. Эти понятия, в целом, довольно близки друг к другу, но не тождественны, как думают многие водители. В рамках данной статьи рассмотрим, в чем разница между степенью сжатия и компрессией двигателя. Разобравшись в этих понятиях, станет гораздо проще анализировать работу мотора.

Если ознакомиться с технической литературой, можно заметить, что в ней чаще всего фигурирует термин “Степень сжатия”. Также данный показатель указывается в книге по технической эксплуатации автомобиля, например, в разделе про подбор топлива. Что касается компрессии, ее обычно используют в работе автомеханики. Диагностические приборы позволяют определить компрессию, на основе которой специалист имеет возможность сделать выводы о качестве работы мотора.

Есть распространенное заблуждение, что степень сжатия — едва ли не самый главный параметр любого автомобильного двигателя. На самом деле, это не совсем так. Степень сжатия двигателя влияет на топливо, которое лучше использовать для мотора. Также от степени сжатия зависят параметры воспламенения. Если на автомобиле используется искровое зажигание (бензиновый двигатель), степень сжатия специалисты стремятся повысить, а если сгорание в цилиндрах происходит от сжатия (дизельный двигатель), то, наоборот, снизить.

Рассмотрим пример. Допустим, у нас бензиновый двигатель с объемом в 2,4 литра. Если в таком моторе степень сжатия равна 6 единицам, то мощность такого двигателя составит около 100 лошадиных сил. При этом, если оставить тот же мотор, но повысить степень сжатия в дважды — до 12 единиц, то мощность составит около 135-140 лошадиных сил. При этом в обоих рассмотренных случаях расход бензина будет одинаковый. Если сжатие выше, то ниже температура выхлопных газов, соответственно, больше высвободившейся энергии может быть преобразовано в механическую работу.

Если углубиться в физику процесса, можно вспомнить, что чем выше уровень расширения газов после произошедшего воспламенения, тем ниже температура этих газов. Соответственно, больше механической энергии в результате взрыва высвобождается. Поскольку в автомобильных двигателях степень сжатия и степень расширения газов в процессе взрыва практически идентичны (поскольку взрыв происходит в замкнутом цилиндре), отсюда следует, что с повышением степени сжатия удается повысить эффективность работы двигателя.

Само собой, повышать степень сжатия можно не до бесконечности — есть определенная граница. В зависимости от того, насколько высока температура и давление смеси в момент создания искры, определяется риск возникновения детонации. Если не просчитывать данный фактор, могут создаться серьезные проблемы в работе двигателя.

Обратите внимание: Чтобы нивелировать проблему с возникновением детонации в ходе повышения температуры, производители автомобилей ввели в двигателях пятый цикл. Смысл его в том, что закрытие впускных клапанов происходит позже, чем ранее. Соответственно, это позволяет лучше использовать топливо в цилиндрах, что снижает степень сжатия, но увеличивает уровень расширения. Такая схема используется на современных автомобильных моторах.

Если ознакомиться с технической информацией по автомобилю, можно заметить, что степень сжатия фигурирует в документации в качестве одного из параметров. Данная степень сжатия является постоянной для двигателя , и изменить заложенные производителем значения практически невозможно.

Степень сжатия можно измерить самостоятельно. Чтобы это сделать, необходимо поделить общий объём двигателя на число цилиндров. В результате данных вычислений удастся узнать полный объем одного цилиндра. Далее потребуется один из поршней мотора перевести в верхнюю мертвую точку и залить в данный цилиндр масло, отмерив его объем. Полученный объем — это объем камеры сгорания. Далее остается разделить общий объём цилиндра на объем камеры сгорания и узнать степень сжатия двигателя.

В отличие от степени сжатия, параметр компрессии часто можно слышать в сервисных центрах, например, при прохождении диагностики. Мастера по техническому обслуживанию после считывания ошибок или проведения других работ могут сообщить, что у автомобиля повышенная или пониженная (что чаще) компрессия.

Двигателя можно и самостоятельно. Чтобы это сделать, потребуется компрессометр. Данный прибор можно приобрести практически в любом автомобильном магазине. Его нужно поместить в цилиндр, после чего прокрутить мотор стартером. Далее можно узнать по полученным результатам информацию о компрессии.

Компрессия в цилиндрах двигателя является одним из важнейших факторов его работы. Она обозначает максимальную величину давления во время холостого прокручивания мотора. Отдельно взятые модели силовых агрегатов предполагают различные показатели уровня компрессии. Об этом далее в статье.

Компрессия среди автолюбителей считается диагностическим фактором, позволяющим оценить состояние поршневой группы и работоспособность двигателя автомобиля. Компрессией является наибольшее давление в цилиндре, которое создается поршнем в конце такта сжатия. Компрессия двигателя может измеряться в разных единицах, однако наибольшую популярность обрело измерение в атмосферах.

Высокая компрессия предохраняет картер от избыточного попадания газов, в результате чего газы направляются только на выполнение полезной работы. Это влечет за собой снижение расхода топлива и масла, следовательно, повышается мощность силового агрегата и его КПД. В условиях низкой компрессии мощность мотора падает, ухудшается динамика автомобиля и увеличивается расход горюче-смазочных материалов.

Не очень опытные автовладельцы порой путают понятие «степень сжатия» с понятием «компрессия», однако в действительности это разные вещи. Степень сжатия — это отношение объема цилиндра силового агрегата к объему камеры сгорания.

В отличие от компрессии, степень сжатия — это неизменная величина, которая указана производителем в технической документации. Она не измеряется в единицах, поэтому нет смысла сопоставлять ее с компрессией. Также данный параметр напрямую воздействует на мощность мотора. Чем он больше, тем давление над поршнем выше, и, следовательно, выше крутящий момент.

Компрессия же под влиянием времени меняет свое значение в результате постепенного износа комплектующих поршневой группы и, вследствие этого, снижения давления в цилиндре. Стоит отметить, что от степени сжатия напрямую зависит компрессия в двигателе, эта связь значений отображена в рассчитанных параметрах для каждого типа силового агрегата.

Показатель степени сжатия можно найти в технических документах двигателя, при этом каждая модель автомобиля имеет свою степень сжатия. Что касается коэффициента X, то он тоже отдельно определен для каждой группы моторов, к примеру, четырехтактные бензиновые силовые агрегаты с искровой системой зажигания имеют коэффициент 1.2-1.3.

Показатель компрессии в дизельных двигателях существенно выше, нежели в бензиновых, поскольку зажигание топливной смеси в дизельных агрегатах происходит не от искры, а от сжатия под сильным давлением. До температуры воспламенения топливо нагревается при давлении около 35 кг/см2. Естественно, окончательный показатель давления, которого достаточно для воспламенения солярки, также зависит от определенных условий вроде состояния самого мотора или температуры окружающей среды. Однако, можно сделать вывод, что в процессе снижения компрессии в результате износа поршней автомобиль с дизелем становится все труднее завести.

На показатель компрессии оказывает воздействие техническое состояние силового агрегата и условия, при которых осуществляются замеры, поэтому измерять компрессию всегда следует одним и тем же методом и в одинаковом режиме.

Сама процедура измерения компрессии осуществляется с помощью свечного ключа и компрессометра. Компрессометр следует вставить в отверстие от выкрученной свечи в одно время с запуском силового агрегата на холостом ходу и удерживать, пока не перестанут расти показания на шкале. Подобные манипуляции необходимо проводить со всеми цилиндрами мотора.

Полученная при измерении компрессии информация, как правило, отличается от цифр, заявленных изготовителем автомобиля в технических документах. Расхождение в значениях обусловлено износом поршневой группы, возникающем при регулярной эксплуатации автомобиля. С увеличением износа элементов компрессия в цилиндрах силового агрегата уменьшается.

Несомненно, при небольших отклонениях от заявленных изготовителем цифр, автовладелец может продолжать пользоваться транспортным средством, без ремонта поршневой группы. Допустимым считается расхождение до десяти процентов. При увеличении разрыва показателей комплектующие мотора считаются сильно изношенными.

Как правило, при перечисленных причинах снижение компрессии происходит только в одном цилиндре, поэтому капитальный ремонт мотора не требуется. В данном случае достаточно почистить камеру сгорания от нагара и заменить детали.

Если компрессия снизилась во всех цилиндрах одновременно, вероятнее всего, нарушилась герметичность камеры сгорания, что может привести к капитальному ремонту мотора. Если герметичность камеры сгорания нарушена, понадобится регулировка зазоров, а также газораспределительного механизма.

В дизельных силовых агрегатах причиной снижения компрессии зачастую является износ зеркала цилиндров. Признак снижения компрессии в дизельных двигателях — появление из выхлопной трубы синего дыма в результате неполного сгорания солярки в условиях недостаточно высокой температуры.

Несомненно, специальные присадки способны увеличить компрессию силового агрегата, поскольку имеют массу положительных комплексных свойств. Однако, нужно понимать, что не стоит ожидать от присадок существенного эффекта, если двигатель сильно изношен. Кстати, среди автовладельцев встречается ряд отрицательных отзывов после применения. В любом случае, выбор за вами.

2 Типы коэффициента сжатия
2,0,1 1) Статическое соотношение сжатия
2,0,2 2) Динамическое соотношение сжатия
3 Проектные критерии, от которых коэффициенты сжатия зависят
3. 0. 1 1) Длина хода
3.0.2 2) Диаметр отверстия
3.0.3 3) Квадратный двигатель
3.0.4 4) Количество цилиндров

900 л 6 Степень сжатия двигателя 0 л
6 7 Степень сжатия дизельного двигателя
8 Как увеличить степень сжатия?
9 Часто задаваемые вопросы Раздел
9.1 Увеличивает ли увеличение степени сжатия мощность?
9.2 Какова степень сжатия дизельного двигателя?
9.3 Какова степень сжатия бензинового двигателя
Что такое степень сжатия?
Коэффициент сжатия (CR) двигателя IC представляет собой отношение между максимальным и минимальным значениями цилиндра двигателя и камеры сгорания . Простыми словами, отношение между общим объемом камеры сгорания, который остается, когда поршень находится в положении НМТ к объему, который остается в камере сгорания, когда поршень движется к ВМТ известен как степень сжатия .
Типы коэффициента сжатия
Коэффициент сжатия рассчитывается в следующих двух различных методах:
Статическое соотношение сжатия
Коэффициент динамического сжатия
7
1). Отношение измеряется в соответствии с объемом камеры сгорания, когда поршень находится в верхней точке своего хода, и в соответствии с относительным объемом камеры сгорания и цилиндра, когда поршень находится в нижней части своего хода.
2) Динамическая степень сжатия
Динамическую степень сжатия очень сложно рассчитать, поскольку она также включает газ, поступающий в цилиндр и выходящий из него в процессе сжатия.
Поясню на примере; представьте двигатель с общим объемом 2000cc . В этом 2000cc , 1900cc — это рабочий объем (расстояние, пройденное поршнем при его перемещении от НМТ до ВМТ), а объем зазора равен 100cc (остаточный объем в цилиндре при достижении поршнем ВМТ). Следовательно, CR этого двигателя равен 2000:100 или 20:1 .
Мощность двигателя увеличивается за счет увеличения степени сжатия. Как известно, дизельный двигатель не содержит свечи зажигания, а процесс воспламенения происходит за счет высокого сжатия топливовоздушной смеси. Следовательно, степень сжатия дизельного двигателя ( от 18:1 до 23:1 ) выше, чем степень сжатия бензинового двигателя ( 10:1 до 14:1 ).
Конструкция Критерии, от которых зависит степень сжатия
Степень сжатия зависит от следующих параметров:
1) Длина хода
Длина хода двигателя равна длине камеры сгорания или расстоянию между днищем мертвая точка и верхняя мертвая точка цилиндра двигателя.
CR зависит от длины хода. Она увеличивается за счет увеличения длины хода. Чем больше длина хода цилиндра двигателя, тем выше CR.
2) Диаметр отверстия
Цилиндр двигателя имеет цилиндрическую форму. Диаметр отверстия — это диаметр или внутренний диаметр цилиндра двигателя, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение.
CR также зависит от диаметра цилиндра (т. е. чем больше диаметр цилиндра двигателя, тем выше степень сжатия).
3) Квадратный двигатель
Квадратный двигатель имеет диаметр цилиндра двигателя, равный длине хода цилиндра, что обеспечивает правильный баланс мощности и скорости.
4) Количество цилиндров
Степень сжатия сильно зависит от количества цилиндров двигателя. Это связано с тем, что количество поршней увеличивается за счет увеличения цилиндров. Следовательно, степень сжатия выше в двигателе с большим количеством поршней; количество цилиндров также влияет на CR двигателя.
Таким образом, из приведенного выше обсуждения мы легко можем сделать вывод, что большой двигатель будет иметь более высокий CR, чем маленький двигатель.
Из-за требований к большим размерам I-образного двигателя с более высокой степенью сжатия был разработан V-образный двигатель, который имеет компактную конструкцию и обеспечивает высокую степень сжатия.
Подробнее: Различные типы поршневых двигателей
Как улучшить степень сжатия двигателя
Следуйте приведенным ниже методам для достижения более высокой степени сжатия:
высокая степень сжатия, которая изгибается вверх, что приводит к более высокому CR. Однако сильное сжатие воздушно-топливной смеси выделяет больше тепла. По этой причине топливо начинает сгорать естественным образом (до того, как свеча зажигания даст искру), что приводит к детонации и снижению производительности двигателя. Из-за этого новейшие двигатели могут использовать только высокооктановое топливо, так как топливо с низким октановым числом, например, 92 легко сбивается.
Наддув : Это увеличивает наддув пропорционально скорости, но создает непосредственную нагрузку на двигатель, как шкив кондиционера. На малых скоростях эффект наддува тоже не виден.
Турбонаддув : Обеспечивает максимальную мощность, когда скорость вращения турбонаддува превышает 3000 об/мин, но при частоте вращения ниже 3000 об/мин турбонаддув снижает скорость двигателя, поскольку он работает на выхлопных газах. Это известно как турбо лаг. Чтобы подготовиться к высокоэффективному сжатию двигателя, которое происходит, когда турбонаддув работает на полную мощность, двигатель должен иметь низкую степень сжатия (т. е. 8:1), которая дополнительно снижает мощность до того, как турбонаддув включится. В целом это увеличивает расход топлива в автомобилях с турбонаддувом.
Как рассчитать статическую степень сжатия
Прежде всего, вам нужно найти клиренс и рабочий объем для расчета степени сжатия. Значения объема зазора и рабочего объема помогают рассчитать отношение объема камеры сгорания к объему цилиндра в верхней (до сжатия) и нижней (после сжатия) части хода поршня.
Рабочий объем — это количество топливно-воздушной смеси, которое перемещается при движении поршня вниз.
Объем зазора – это количество (или площадь) воздушно-топливной смеси, остающееся, когда поршень находится в ВМТ. Для расчета степени сжатия используется следующая формула:
CR = (Объем клиренса + Объем рабочего объема) / Объем клиренса
Предположим, что клиренс двигателя равен 30 , а рабочий объем равен 6 , тогда компрессия соотношение:
CR = (30 + 6) / 6 = 6:1
Соотношение 6:1. Это низкий CR, указывающий на недостаточную мощность, вырабатываемую поршневым циклом.
Предположим, вы измерили статическую степень сжатия и обнаружили, что объемы поршня и камеры сгорания малы. В этом случае вы можете доставить автомобиль к профессиональному автомеханику, чтобы определить причину низкой степени сжатия двигателя внутреннего сгорания.
Подробнее: Работа и типы камер сгорания
Степень сжатия бензинового двигателя
Степень сжатия четырехтактного бензинового двигателя приведена ниже:
Как известно, бензиновый двигатель всасывает топливно-воздушную смесь во время такта впуска. Во время такта сжатия топливовоздушная смесь сжимается для того, чтобы эта смесь смешалась и правильно сгорела. Бензиновому двигателю требуется правильная степень сжатия воздушно-топливной смеси, чтобы правильно сжигать воздушно-топливную смесь и обеспечивать лучший тепловой КПД.
Во время такта сжатия давление и температура топливно-воздушной смеси в цилиндре увеличиваются, вызывая полное или нормальное сгорание топлива при срабатывании свечи зажигания, что улучшает экономию топлива и предотвращает пропуски зажигания двигателя.
Бензиновый двигатель с достаточным CR обеспечивает сбалансированную мощность и скорость.
Современные бензиновые двигатели обычно имеют степень сжатия от 10,0:1 до 13,5:1 . CR двигателя с датчиком детонации обычно превышает 11,1:1 и близок к 14,0:1 (обычно для высокооктанового топлива и прямого впрыска топлива), но CR бензинового двигателя без датчика детонации обычно составляет . от 8,0:1 до 10,5:1 .
Подробнее: Типы и работа бензинового двигателя
Степень сжатия дизельного двигателя
В дизельных двигателях нет свечи зажигания для сжигания топливно-воздушной смеси. Следовательно, они требуют высокого CR для правильного сжигания воздушно-топливной смеси. Таким образом, сгорание топлива полностью зависит от сжатия воздуха во время такта сжатия дизельного цикла.
Дизельные двигатели с высокой степенью сжатия сильно сжимают воздух, поэтому температура сжатого воздуха должна быть повышена до температуры самовоспламенения впрыскиваемого топлива, что обеспечивает полное или правильное сгорание топлива.
Дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия, чем бензиновые.
Дизельные двигатели развивают большую мощность за счет высокого CR дизельных двигателей. Как известно, чем выше CR, тем выше тепловой КПД или выходная мощность.
Дизельные двигатели High CR обеспечивают превосходную экономию топлива благодаря повышенному тепловому КПД, обеспечиваемому сгоранием при высокой степени сжатия.
Обычно степень сжатия дизельного двигателя составляет от 18:1 до 23:1 , что зависит от конструкции двигателя и характера применения.
Подробнее: Работа и типы дизельных двигателей
Как увеличить степень сжатия?
Мощность двигателя увеличивается за счет увеличения степени сжатия (CR).
Высокий CR позволяет двигателю получать максимальную энергию от процесса сгорания благодаря более высокому тепловому КПД.
По мере увеличения степени сжатия поршень перемещается выше внутри цилиндра, что увеличивает силу расширения, что приводит к большей движущей силе.
Более высокий CR = более высокое октановое число
FAQ Раздел
Увеличивает ли увеличение степени сжатия мощность?
Увеличение CR увеличивает тепловой КПД двигателя. При более высоких CR двигатель имеет возможность получить максимальную энергию от заданной массы воздушно-топливной смеси. Чем выше степень сжатия, тем больше мощность двигателя.
Какова степень сжатия дизельного двигателя?
В бензиновом двигателе для воспламенения топливно-воздушной смеси используется свеча зажигания, а в дизельном двигателе свеча зажигания отсутствует. Следовательно, бензиновый двигатель имеет более низкую степень сжатия, чем дизельный двигатель.
Степень сжатия бензинового двигателя составляет от 8:1 до 12:1 , а степень сжатия дизельного двигателя составляет от 18:1 до 23:1 .
Какова степень сжатия бензинового двигателя
Степень сжатия бензинового двигателя 8:1 до 12:1 .
Подробнее
Различные типы двигателей внутреннего сгорания
Различные типы двигателей
Типы двигателей SI
Как рассчитать степень сжатия и рабочий объем двигателя
При создании двигателя с нуля расчет степени сжатия (CR) является необходимым шагом по целому ряду причин, начиная от соблюдения сводов правил гонок и заканчивая получением форы. тюнинг.
По определению, степень сжатия – это общий рабочий объем цилиндра с поршнем в нижней мертвой точке (НМТ), разделенный на общий сжатый объем с поршнем в верхней мертвой точке (ВМТ). Вскоре мы обсудим процедуры и формулы для определения объемов качания и сжатия; но сначала давайте рассмотрим последствия незнания CR двигателя.
На степень сжатия существенно влияет объем зазора деки, расстояние между днищем поршня в ВМТ и высотой поверхности деки. Сначала установите поршень в ВМТ, затем обнулите циферблатный индикатор на поверхности деки блока цилиндров. Переместите индикатор к плоскости платформы поршня, чтобы определить, насколько поршень находится ниже или выше платформы блока. В этом примере это 0,005 дюйма. напишите номер на поршне в качестве проверки для удобства сравнения.
«Слишком слабое сжатие обычно приводит к неудовлетворительным ожиданиям по производительности. С другой стороны [слишком сильное сжатие] влечет за собой больший риск при настройке и потенциальный отказ компонентов, если не используется соответственно лучшее топливо», — говорит Алан Стивенсон из JE Pistons. «В приложениях с принудительной индукцией (FI) ошибиться на низком уровне намного безопаснее, чем испытывать удачу на высоком уровне. Окно настройки расширяется и обеспечивает большую безопасность в случае проблем с давлением или подачей топлива или даже с плохой партией газа. И, если мощности недостаточно, еще один или два фунта наддува легко компенсируют разницу».
Объем зазора в деке зависит от высоты деки блока, хода коленчатого вала, длины штока и компрессионной высоты поршней. Обратите внимание, что отверстие поршневого пальца находится дальше от головки поршня слева. Поршень с более короткой высотой сжатия справа позволяет использовать более длинные штоки, более длинный ход или более короткую высоту деки. Производитель поршня предоставит высоту сжатия для ваших расчетов.
Ряд санкционирующих органов ограничивает степень сжатия двигателя в зависимости от класса или области применения. Если CR рассчитан неправильно, то гонщик может быть оштрафован за мошенничество, если официальные лица обнаружат, что он слишком высок. С другой стороны, если CR ниже разрешенного максимума, то гонщик теряет лошадиные силы. Даже если нет правил для CR, гонщик может быть ограничен определенным топливом. Знание CR обеспечит прочную основу для стратегии настройки.
Для измерения объема камеры сгорания необходимы бюретка и специальные приспособления. Как и при измерении объема купола поршня, ключевым моментом является герметизация камеры прозрачной пластиной и измерение количества жидкости, необходимой для заполнения камеры.
Для тех, кто не занимается гонками, полезно знать и понимать данные, необходимые для расчета CR, особенно при сборке двигателя с нуля. Например, при заказе поршней технические представители компании должны знать ряд факторов, чтобы обеспечить желаемую или, по крайней мере, безопасную степень сжатия. Если у вас есть бывший в употреблении блок и вы не знаете высоту деки, или вы купили комплект головок и не знаете объем камеры сгорания, то вероятность проблем, упомянутых Стивенсоном, вполне вероятна.
Чтобы рассчитать объем купола: сначала поместите поршень на измеренное расстояние в цилиндр, убедившись, что купол находится ниже платформы. В этом примере поршень находится в отверстии диаметром 0,150 дюйма. Рассчитайте открытый объем цилиндра. Объем= (π) x (квадрат радиуса отверстия) x (высота открытого цилиндра). В этом примере диаметр цилиндра (4,600 дюйма) и открытый цилиндр 1,5 дюйма составляют 40,9 куб.см. Используя бюретку и прозрачную тарелку, заполните цилиндр жидкостью и отметьте, сколько ее нужно. Здесь было около 35,8 куб.см. Вычтите количество использованной жидкости из рассчитанного объема цилиндра. Разница в объеме купола.
Математика
В старые времена вычисление CR означало использование логарифмической линейки (очень давно) или работу с набором формул на ручном калькуляторе. Сегодня найти онлайн-калькуляторы, которые быстро выдают результаты, можно всего одним щелчком мыши. Но, как гласит старая поговорка, качество компьютера зависит от качества информации, которую он получает.
Измерения, необходимые для определения CR:
Диаметр отверстия цилиндра
Длина хода коленчатого вала
Диаметр отверстия под прокладку головки блока цилиндров
Толщина прокладки головки блока цилиндров в сжатом состоянии
Объем камеры сгорания
Объем купола поршня
Объем зазора поршневой деки
больше, таких как длина штока и расстояние от первого компрессионного кольца до верхней части поршня. Последнее поможет обеспечить объем над верхним кольцом, но это измерение обычно не оказывает существенного влияния на окончательный расчет и используется только в очень важных приложениях.
Большинство прокладок, таких как этот блок JE Pro Seal, предоставляют значения объема и толщины в сжатом состоянии, чтобы помочь вычислить CR.
Онлайн-калькуляторы обычно предлагают выбор ввода всех измерений в дюймах или метрических единицах, за исключением объемов камеры сгорания и поршня, которые всегда вводятся в кубических сантиметрах или кубических сантиметрах.
Многие из сегодняшних поставщиков запасных частей предоставляют свои соответствующие измерения для готовых деталей, что является более чем половиной успеха в быстром определении CR вашего двигателя с разумной точностью.
«Слишком много людей зацикливаются на десятых долях точки в CR, но не понимают эффектов гидродинамики, например, из-за правильного выбора кулачка и фазы», — говорит Стивенсон. «Если все остальное хорошо согласовано, разница в 0,1 отношения незначительна для чего-либо, кроме профессиональных гонок с максимальными усилиями».
Он украшен?
Высота платформы — это единственное измерение, которое производитель двигателя должен выполнить для точного расчета. Даже с новым блоком цилиндров, новыми шатунами и новыми поршнями может быть значительная разница, если сложить высоту деки и попытаться вычесть половину хода, длины шатуна и высоты сжатия. И если блок использовался, и вы не уверены в его истории, есть вероятность, что его поверхность могла быть фрезерована, что изменило бы высоту деки.
Чтобы рассчитать CC головки блока цилиндров, используйте кусок прозрачного акрила с отверстием. Слегка наклоните голову, чтобы отверстие оказалось в самой высокой точке. Используйте бюретку и измерьте, сколько жидкости требуется для заполнения камеры сгорания.
«Наиболее упускаемым из виду параметром является высота блока. Это имеет решающее значение для точности степени сжатия, поскольку разница в зазоре в 0,020 дюйма приводит к значительному изменению CR», — предупреждает Стивенсон.
Опять же, CR рассчитывается путем деления общего рабочего объема на общий сжатый объем. Вот что нужно для определения каждой из этих сумм:
Рабочий объем равен объему цилиндра + объему зазора + объему поршня + объему прокладки + объему камеры. Сжатый объем равен объему зазора + объем прокладки + объем поршня + объем камеры.
Все коэффициенты должны иметь одинаковое числовое значение. При ручном расчете это обычно указывается в кубических сантиметрах или кубических сантиметрах. Большинство онлайн-калькуляторов автоматически преобразуют стандартные размеры в метрические и рассчитывают такие значения, как объем зазора, если вы правильно ввели диаметр цилиндра и зазор по высоте платформы. Онлайн-калькуляторы также могут рассчитать объем прокладки с правильной толщиной и диаметром отверстия, но многие производители прокладок предоставляют эту информацию в своих каталогах или на упаковке.
Используйте циферблатный индикатор для определения верхней мертвой точки. Магнитное основание делает эту работу быстрой и точной.
Идентификация Speaks Volumes
Опять же, производительные компании послепродажного обслуживания обычно поставляют требуемые номера с новыми деталями. Производители поршней предоставляют объем купола/тарелки в + или — CC, а производители головок цилиндров предлагают свои продукты с различными объемами, чтобы помочь достичь желаемой степени сжатия. Однако никогда не помешает подтвердить своими собственными измерениями.
«Двигатели внутреннего сгорания требуют достаточно жесткого контроля размеров для надежной работы, поэтому отклонения размеров должны находиться в допустимых пределах. Контроль качества на уровне производства предотвращает выпуск несоответствующей продукции в эксплуатацию», — объясняет Стивенсон. «Конечно, ничто не может быть стопроцентным, поэтому тщательные измерения являются стандартной практикой для механических мастерских и производителей двигателей. Предполагать и не измерять почти гарантирует дорогой и беспорядочный результат».
У опытных моторостроителей есть соответствующие инструменты для выполнения всех необходимых измерений, такие как нутромер и циферблатный индикатор. Самые утомительные измерения — это объем поршня и объем камеры сгорания. Необходимы бюретка, окрашенная жидкость и специальные приспособления, как указано на прилагаемых фотографиях.
Различия в обработке могут повлиять на зазор платформы поршня. По этой причине важно проверять каждый поршень и записывать измеренный зазор на головке.
Пример Chevy с большими блоками
В качестве примера давайте рассчитаем CR для популярного приложения Chevy с большими блоками. Начиная с диаметра цилиндра 0,060 (4,130 дюйма) и хода поршня 4,250 дюйма, рабочий объем каждого цилиндра составляет 62,006 куб. см, что соответствует 496 куб. см V8.
Завершают вращающийся узел 6,385-дюймовые шатуны и поршни с 1,270-дюймовой высотой сжатия и 18-кубовым куполом. Мы используем выдержанный блок, который требует небольшой обработки поверхности, поэтому окончательная высота деки равна 9..780. Выбранные головки цилиндров имеют камеры сгорания объемом 118 куб. см, а прокладка головки блока цилиндров имеет диаметр отверстия 4,375 и толщину в сжатом состоянии 0,040. Производитель говорит, что объем прокладки составляет 9,854 куб.см.
При такой высоте платформы и вращающемся узле зазор составляет 0,000 мм. Подставив все эти числа в онлайн-калькулятор, мы получим 10,25:1. Если бы у двигателя был новый блок со стандартной высотой деки 9,800 дюйма, CR упал бы до 9,86: 1, потому что зазор деки был бы 0,020 дюйма.
Если рассчитать вручную, вот как формула будет работать с моделью деки с наплавным покрытием:
Объем цилиндра = 1016,094 куб. (отверстие ÷ 2) ² x 3,1416 x высота платформы x 16,387]
Объем прокладки = 9,9854 см3 [от производителя, но формула (отверстие ÷ 2) ² x 3,1416 x толщина прокладки x 16,387]
Объем камеры =
118 куб.см [Значение указано производителем, но может быть определено и/или подтверждено путем измерения]
Объем поршня = -18 см3 [Значение указано производителем, но может быть определено и/или подтверждено путем измерения. Выражается как отрицательный объем, поскольку поршень имеет куполообразную форму. Если бы поршень был выпуклым или плоским с клапанным сбросом, это было бы положительно.]
С этими числами мы сложим рабочий объем как 1016,094 + 0,000 + 9,985 + 118 – 18 = 1126,079. Сжатый объем равен 0,000 + 9,985 + 118 – 18 = 109,985. Разделив рабочий объем на сжатый, мы получим 10,24:1. Небольшая разница между ручным расчетом и онлайн-калькулятором, вероятно, объясняется тем, что последний выполняет больше десятичных знаков в уравнении.
После того, как CR рассчитан, у изготовителя двигателя есть несколько вариантов изменить его без использования других деталей или дополнительной обработки. Более толстая прокладка немного снизит компрессию, а более тонкая прокладка немного повысит компрессию. В противном случае придется заказывать другие поршни или фрезеровать головку блока цилиндров, чтобы уменьшить объем камеры сгорания и увеличить CR.
Изменение толщины прокладки головки блока цилиндров может помочь отрегулировать степень сжатия.
Статическая по сравнению с динамической компрессией
В заключение, эти расчеты будут вычислять статическое степень сжатия двигателя. Также необходимо учитывать динамическую степень сжатия , которая имеет отношение к синхронизации распределительного вала. Двигатель с высоким CR потеряет часть этого давления сжатия, если впускной клапан останется открытым после того, как поршень начнет такт сжатия. Это называется точкой закрытия впускного клапана.
«Физика диктует формулу, используемую для расчета CR, и ни одна из констант, вводимых в эту формулу, не меняется с RPM», — объясняет Стивенсон. «Единственным исключением является изменение зазора платформы из-за растяжения штока, особенно с алюминиевыми штоками, и отклонения компонентов, например изгиба кривошипа».
Что такое степень сжатия — бензиновый и дизельный двигатель?
Содержание
Мы часто говорим о выходной мощности, когда речь идет о двигателе внутреннего сгорания. Более века проводились различные исследования для изучения и изменения факторов, влияющих на выходную мощность двигателя внутреннего сгорания, конфигурации двигателя, такой как CC , решается после этих различных исследований. Теперь давайте просто подумаем, есть ли влияние размера цилиндра на выходную мощность двигателя? Какое влияние конфигурация двигателя, например кубатура, оказывает на мощность двигателя?
Что такое степень сжатия?
Степень сжатия (CR) двигателя внутреннего сгорания представляет собой отношение общего объема камеры сгорания к объему, оставшемуся после полного сжатия, т. е. к объему клиренса. Проще говоря, это отношение между общим объемом камеры сгорания, который остается, когда поршень находится в своей нижней мертвой точке, и объемом, оставшимся внутри камеры сгорания, когда поршень перемещается в свою верхнюю мертвую точку.

Например, рассмотрим двигатель с общим объемом 1000 куб. см, из которых 900 куб. см — это рабочий объем, т. е. объем, покрываемый поршнем, когда он движется от НМТ к ВМТ, и имеющий клиренс 100 куб. см, т. е. объем, остающийся внутри цилиндра, когда поршень достиг своей ВМТ. Так что степень сжатия этого двигателя будет 1000:100 или 10:1.
Установлено, что чем больше степень сжатия, тем больше будет выходная мощность двигателя.
Степень сжатия дизельного двигателя намного выше, чем у бензинового двигателя. то есть для бензинового двигателя CR варьируется от 10: 1 до 14: 1, а для дизельных двигателей CR варьируется от 18: 1 до 23: 1.
Читайте также:
Двигатель с воспламенением от сжатия – определение, основные компоненты, применение
Как работает автомобильная система кондиционирования воздуха? – Хорошее объяснение
Диаграмма фаз газораспределения двухтактного и четырехтактного двигателя
Какая степень сжатия требуется?
Степень сжатия (CR) двигателя внутреннего сгорания является конструктивным критерием, который должен быть определен группой разработчиков при проектировании двигателя; CR выбирается в соответствии с потребностью двигателя в мощности, поскольку он напрямую влияет на мощность двигателя, а также на общий размер двигателя.
Потребность в CR различна для дизельных и бензиновых двигателей:
1. Бензиновый двигатель —
Если мы говорим о 4-тактном бензиновом двигателе, то степень сжатия имеет свое значение:
Как мы все знаем, в бензиновом двигателе воздушно-топливная смесь поступает в камеру сгорания во время такта всасывания, и для правильного смешения и для правильного сгорания этой воздушно-топливной смеси требуется сжатие этой смеси, которое производится двигателем в его такта сжатия, поэтому для правильного сгорания топливовоздушной смеси требуется хорошая степень сжатия бензинового двигателя, что, в свою очередь, обеспечивает лучший тепловой КПД.
Давление внутри цилиндра увеличивается во время такта сжатия, что, в свою очередь, повышает температуру воздушно-топливной смеси, что приводит к полному или правильному сгоранию топлива, когда свеча зажигания производит искру, что, в свою очередь, обеспечивает лучшую экономию топлива, а также предотвращает двигатель с различными дефектами вроде стука.
Бензиновый двигатель с надлежащим CR обеспечивает сбалансированное количество мощности и скорости.
Бензиновый двигатель обычно имеет степень сжатия от 10:1 до 14:1 в зависимости от области применения и конструктивных требований.
2. Дизельный двигатель-
Для дизельных двигателей степень сжатия имеет большее значение, так как
любая свеча зажигания, поэтому сгорание топлива полностью зависит от сжатия воздуха, обеспечиваемого тактом сжатия дизельного цикла, из-за чего дизельный двигатель также известен как двигатель с воспламенением от сжатия.
Дизель с высокой степенью сжатия обеспечивает двигателю высокую степень сжатия, т.е. обеспечивает высокий подъем давления, что необходимо для повышения температуры сжатого воздуха до температуры самовоспламенения топлива, которое должно распыляться топливные форсунки, которые, в свою очередь, обеспечивают полное или правильное сгорание топлива.
Дизельные двигатели известны тем, что обеспечивают высокую выходную мощность из-за высокой степени сжатия дизельного двигателя, поскольку мы знаем, что чем выше CR, тем выше будет тепловой КПД или производительность.
Дизельный двигатель с высоким CR обеспечивает высокую экономию топлива благодаря более высокому тепловому КПД, обеспечиваемому сгоранием при высокой степени сжатия.
Дизельные двигатели обычно имеют более высокую степень сжатия, варьирующуюся от 18:1 до 23:1 в зависимости от области применения и конструктивных требований.
Читайте также:
Как работает двигатель с искровым зажиганием?
Как работает антиблокировочная тормозная система (ABS)?
Как работает двигатель DTSi – объяснение?
1. Длина хода –
Длина хода двигателя – это длина камеры сгорания или расстояние между ВМТ и НМТ цилиндра двигателя, степень сжатия зависит от длины хода, чем больше длина хода цилиндра двигателя выше будет его CR.
2. Диаметр отверстия —
Форма цилиндра двигателя цилиндрическая, поэтому диаметр отверстия двигателя — это диаметр или внутренний диаметр цилиндра двигателя, внутри которого движется поршень. Степень сжатия двигателя зависит от диаметр отверстия, чем больше диаметр отверстия двигателя, тем выше будет степень сжатия.
3. Квадратный двигатель –
Это двигатели типа , в которых длина хода цилиндра равна диаметру отверстия цилиндра двигателя, что обеспечивает надлежащий баланс мощности и скорости.
Примечание – В этом мире практически ни один двигатель не является квадратным двигателем, но двигатели формулы 1 делаются приблизительно квадратными.
4. Количество цилиндров –
Количество цилиндров также влияет на CR двигателя, поскольку двигатель с большим количеством поршней обеспечивает более высокую степень сжатия.
Таким образом, из приведенных выше критериев проектирования можно сделать вывод, что двигатели большего размера имеют более высокую степень сжатия, чем двигатели меньшего размера.
В связи с этим большим требованием к размеру рядных двигателей с высоким CR, внедрены V-образные двигатели, которые обеспечивают высокую степень сжатия при компактных размерах двигателя.
В этой статье мы узнали о том, что такое степень сжатия и как она влияет на мощность двигателя. Мы также обсудили факторы, от которых зависит CR. Если вам понравилась эта информация, не забудьте поставить лайк и поделиться ею.
Степень сжатия и тепловой КПД
Какой процент тепловой энергии, вырабатываемой при сгорании ископаемого топлива, способствует передвижению транспортного средства?
При сравнении дизельных и бензиновых двигателей возникает загадка. В Европе, Азии, Австралии, Южной и Центральной Америке — почти во всем мире, за исключением Соединенных Штатов, — общеизвестно, что дизельные двигатели значительно более экономичны, чем бензиновые.
Дизельный двигатель проезжает гораздо больше на галлоне топлива, чем искровой двигатель внутреннего сгорания сопоставимого размера может проехать на галлоне бензина. Дизельный двигатель проедет на 25-30% дальше на галлоне топлива, чем искровой бензиновый двигатель сопоставимого размера на галлоне.
И этот разрыв увеличивается.
Малоизвестно, что дизельные двигатели значительно более экологичны, чем бензиновые двигатели. Причина, по которой большинство людей не знает, что дизель загрязняет окружающую среду меньше, чем бензиновые двигатели, заключается в том, что 1) большинство статистических данных о выбросах бензина по сравнению с дизельным двигателем приведены на единицу объема и 2) люди — опять же — не знают, что дизель дает водители на треть больше миль на галлон, чем бензин.
Математика проста. По данным Агентства по охране окружающей среды, на галлон дизельного топлива выбрасывается около 22 фунтов углекислого газа. Галлон высокооктанового бензина производит около 20 фунтов. (Бензин с низким октановым числом выбрасывает больше.) Это означает, что на галлон дизельного топлива выбрасывается примерно на 10% больше CO2, чем бензина. Но это по-прежнему означает, что дизель выбрасывает на 15-25% меньше углекислого газа на милю.
Дизель просто лучше с точки зрения защиты окружающей среды и экономии топлива. Не менее важно и то, что дизельные двигатели лучше — гораздо эффективнее — бензиновых двигателей.
Так почему же американцы ездят на бензиновых автомобилях?
Почему дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые
Здравый смысл подсказывает, что причина, по которой дизельные двигатели намного экономичнее бензиновых, заключается в том, что дизельное топливо лучше бензина. И это правда. Дизельное топливо является лучшим топливом, чем бензин, пропан, метан (природный газ) и почти любое другое ископаемое, «чистое» и альтернативное топливо, потому что дизельное топливо имеет более высокую плотность топлива. Плотность топлива — она же плотность «энергии» — бензина. «Теплотворная способность дизельного топлива составляет примерно 45,5 МДж/кг (мегаджоулей на килограмм), что немного ниже, чем у бензина, который составляет 45,8 МДж/кг. Однако дизельное топливо плотнее бензина и содержит примерно на 15% больше энергии по объему (примерно 36,9МДж/литр по сравнению с 33,7 МДж/литр)», — поясняет Европейская ассоциация автопроизводителей.
Однако плотность дизельного топлива — не единственная причина, по которой дизельные двигатели имеют более высокую топливную экономичность, чем бензиновые двигатели.
Дизель имеет на 11-15% большую удельную энергию, чем бензин, сумма, которая, хотя и играет большую роль в эффективности использования топлива дизельными двигателями, не объясняет тот факт, что дизельные двигатели проходят от 25% до 35% дальше, чем бензиновые двигатели сопоставимого размера на том же объеме топлива.
Итак, вопрос в том, откуда берутся дополнительные 20-25% эффективности пробега? Опять же, если дизель только на 11-15% более энергоемкий, чем бензин, то почему дизельные двигатели проезжают 9 миль на каждые 6 километров, которые проезжает бензин?
Ответ прост. Мало того, что дизельное топливо имеет более высокую плотность, чем бензин, дизельные двигатели являются двигателями более высокого качества, чем бензиновые двигатели. Термический КПД дизельных двигателей намного превышает КПД бензиновых двигателей.
Сравнение качества бензиновых и дизельных двигателей
Существует множество способов определения «качества» двигателя. Крутящий момент и ускорение — два примера стандартов, по которым можно судить о качестве двигателя. Но в отношении эффективности двигателя внутреннего сгорания есть только две важные переменные.
Что касается КПД двигателя внутреннего сгорания, качество определяется 1) долговечностью — как долго двигатель будет работать — и 2) производительностью — сколько мощности выдает двигатель по отношению к потенциальной мощности потребляемого топлива.
Эффективность двигателя: почему дизельные двигатели лучше, чем искровые бензиновые двигатели
Дизельные двигатели — по сравнению с другими типами двигателей — являются исключительными достижениями инженерной мысли. С момента появления первых дизельных двигателей до тех, которые производятся сегодня, дизель всегда превосходил бензиновые двигатели в отношении эффективности двигателя. Дизельные двигатели всегда были более качественными. Они всегда работали дольше, а дизельные двигатели всегда были более экономичными. Самое главное, дизельные двигатели всегда меньше загрязняли окружающую среду.
Современные инженеры еще больше отделяют дизельные двигатели от бензиновых.
Современные инженеры по дизельным двигателям разрушают барьеры ограничения тепловой эффективности. Другими словами, дизельные двигатели производят больше кинетической энергии за счет тепла, выделяемого при сгорании, чем любой другой тип двигателя.
Что касается производства двигателей внутреннего сгорания: «Дизельный двигатель имеет самый высокий тепловой КПД (КПД двигателя) среди всех практически используемых двигателей внутреннего или внешнего сгорания благодаря очень высокому коэффициенту расширения и характерному сжиганию обедненной смеси, которое обеспечивает рассеивание тепла избыточным воздухом. ”
Причина, по которой дизельные двигатели более эффективно преобразуют тепло, выделяемое при сгорании, в кинетическую энергию, заключается в том, как дизельное топливо сгорает в дизельном двигателе
Компрессия по сравнению с искровым сгоранием двигатель: с искрой или сжимая ее до такой степени, что она воспламеняется.
Все дизельные двигатели являются двигателями сжатия. Все бензиновые двигатели искровые. Это означает, что сжатие является катализатором сгорания дизельного топлива в двигателе, а искра воспламеняет бензин в камере сгорания бензинового двигателя.
Разница между двумя способами сжигания ископаемого топлива в двигателе важна, поскольку эти два способа обеспечивают разную эффективность сгорания.
Компрессионные двигатели сжигают топливо более эффективно, чем искровые двигатели.
Почему компрессионные двигатели сжигают топливо более эффективно, чем бензиновые искровые двигатели
Компрессионные дизельные двигатели и искровые бензиновые двигатели имеют много общего, включая форсунки, поршни, поршневые цилиндры и выпускные патрубки. И компрессионные, и искровые двигатели разработаны с так называемым циклом Отто. Цикл Отто представляет собой цикл четырехтактного двигателя — 1) такт впуска, 2) такт сжатия, 3) рабочий такт 4) такт выпуска — который оказался наиболее эффективной конструкцией автомобильного двигателя.
При беглом объяснении компрессионных и искровых двигателей необходимо отметить только одно различие в отношении двух типов двигателей: компрессионные двигатели используют давление для сжигания дизельного топлива, в то время как искровые двигатели воспламеняют бензин от электрической искры.
Перед попаданием в камеру сгорания двигателя как дизельное топливо, так и бензин переводятся в газообразное состояние. Когда газообразное топливо сжимается, оно нагревается. Тепло, выделяемое при сжатии, является функцией закона идеального газа. «Объем (V), занимаемый n молями любого газа, имеет давление (P) при температуре (T) в градусах Кельвина. Соотношение для этих переменных P V = n R T, где R известно как газовая постоянная».
Поскольку температура и объем постоянны, увеличение давления на газ, т. е. уменьшение объема газа, увеличивает температуру.
В поршневых цилиндрах как искровые, так и компрессионные двигатели сжимают соответствующее топливо. Однако дизель сжимается до такой степени, что сгорает. Хотя бензин также сжимается, прежде чем он сожмется до такой степени, что воспламенится, искра от свечи зажигания воспламенит бензин в газообразном состоянии.
Степень сжатия дизельных и бензиновых двигателей
В масштабе объема компрессионные двигатели обеспечивают более высокий тепловой КПД (выходная энергия, деленная на входную мощность двигателя), чем двигатели с искровым зажиганием. Большая часть тепловой энергии, произведенной при сгорании бензина в искровом двигателе, просто теряется в виде тепла, тепла, которое не преобразуется в кинетическую энергию, а скорее теряется с выхлопом
Причина, по которой больше энергии теряется при бензиновый двигатель, который проигрывает дизельному двигателю, заключается в том, что дизельные двигатели с компрессией имеют более высокую степень сжатия, чем бензиновые двигатели с искровым зажиганием.
Тепловая эффективность может быть представлена разницей температур. Температура воздуха, поступающего в двигатель во время такта впуска, отличается (значительно меньше) от температуры воздуха, вытесняемого из двигателя во время такта выпуска. Вычитание температуры всасываемого воздуха из температуры выхлопа равно тепловому КПД.
Департамент физики и астрономии Технологического института Джорджии объясняет:
«Поскольку такты сжатия и рабочего хода этого идеализированного цикла являются адиабатическими, эффективность можно рассчитать на основе процессов постоянного давления и постоянного объема. Входная и выходная энергии, а также КПД могут быть рассчитаны по температуре и удельной теплоемкости».
В идеальных условиях — при 100% тепловом КПД — выхлопные газы должны иметь ту же температуру, что и всасываемый воздух. Это означало бы, что все тепло, выделяемое при сгорании топлива, использовалось для опускания поршня двигателя. На самом деле, двигатель, который использует 30% тепла — то есть энергии — для того, чтобы заставить поршень опускаться, относительно эффективен.
«Эффективность, с которой они это делают, измеряется с точки зрения «термического КПД», и большинство бензиновых двигателей внутреннего сгорания в среднем имеют тепловой КПД около 20 процентов. Дизель, как правило, выше — в некоторых случаях приближается к 40 процентам», — объясняет GreenCarReports.com.
Проще говоря, двигатель сжатия преобразует большую сумму энергии, произведенной во время сгорания, в кинетическую энергию, чем двигатель с искровым зажиганием, потому что дизельные двигатели могут достигать более высокой степени сжатия.
Почему степень сжатия повышает эффективность использования топлива
Связь между адиабатическим сжатием и эффективностью использования топлива связана с термодинамикой и физикой. Айна Т., Фолаян К. О. и Пэм Г. Ю. Факультет машиностроения, Университет Ахмаду Белло, Зариа, Нигерия объясняют,
«Увеличение степени сжатия приводит к большему вращению кривошипа цилиндра [6]. Это означает, что двигатель сильнее давит на поршень, и, следовательно, создается больший крутящий момент. Прирост крутящего момента за счет увеличения степени сжатия можно представить как отношение новой степени сжатия (-./) к старой степени сжатия».
Проще говоря, чем сильнее сжато топливо в газообразном состоянии, тем меньше площадь его взрыва. Это означает, что большая сила воздействует на поршень, а не на стенки цилиндра. Если два двигателя имеют одинаковое количество топлива в соответствующих цилиндрах и сила, создаваемая сгоранием в одном двигателе, больше действует на головку поршня, чем в другом, этот двигатель будет иметь больший тепловой КПД.
Дизельные двигатели — хотя и не те, которые используются в автомобилях, пикапах и грузовиках — могут достигать чрезвычайно высокой тепловой эффективности. «Низкооборотные дизельные двигатели (которые используются на кораблях и в других приложениях, где общий вес двигателя относительно неважен) могут иметь тепловой КПД, превышающий 50%».
Если дизельные двигатели намного эффективнее, почему мы ездим на автомобилях с бензиновым двигателем?
Можно только догадываться, почему мы принимаем те решения, которые принимаем индивидуально, но, вероятно, можно с уверенностью сказать, что большинство американцев ездят на бензиновых двигателях, потому что мы к ним привыкли. Кроме того, бензиновые двигатели были тише и традиционно быстрее разгонялись. Сегодняшние дизельные двигатели тихие и чрезвычайно отзывчивые, но покупательская привычка американцев от этого не изменилась.
Итак, можно с уверенностью сказать, что маркетинг во многом определяет, почему американцы покупают автомобили с бензиновым двигателем.
Как бы то ни было, покупка бензиновых двигателей — ошибка. Это дорого, а дизельные двигатели гораздо более экологичны.
Технология производительности | Степень сжатия 101 Деталь: 2
O Шестерни как задницы, и они есть у всех. Загляните на форум, блог, в Instagram или YouTube , и вы сможете найти множество «создателей двигателей», которые делятся своими мыслями и мнениями о наилучшей степени сжатия для конкретного движка или приложения. Если вы уберете что-то большее, чем человек, который потратил время на публикацию этого контента, такой же мудак, как и я, есть 98-процентный шанс, что вас ввели в заблуждение. Чтобы не быть обманутым, вам нужно потратить время, чтобы понять последствия повышения или понижения степени сжатия двигателя. Эти эффекты не имеют ничего общего с чувствами или эмоциями. Вместо этого эти эффекты основаны на науке. В дополнение к пониманию эффектов повышения или понижения степени сжатия двигателя, вам также необходимо понимать, как октановое число топлива, процентное содержание алкоголя, тип впрыска топлива (распределенный или прямой), уровни наддува и типы вождения будут влиять на выбор идеальной степени сжатия. соотношение для вашего приложения.
Майкл Феррара
ДСПОРТ Выпуск #211
Вот что может вас удивить. Первоначальная степень сжатия OEM вашего двигателя является идеальной степенью сжатия для двигателя. Конечно, нам нужно определить, что подразумевается под «идеальным». Степень сжатия OEM идеальна для рекомендуемого минимального октанового числа бензина, для заводских уровней выходной мощности, для заводских уровней наддува, для соблюдения требований по выбросам и для режима вождения, который, по мнению OEM, будет использоваться. OEM-производитель выбирает степень сжатия, которая достаточно высока, чтобы обеспечить максимальную тепловую эффективность, и в то же время достаточно низка, чтобы не вызвать детонацию (детонацию) в наихудших условиях. Эти наихудшие условия могут возникнуть при чрезмерном накоплении углерода в двигателе с большим пробегом. Даже в этих условиях заводская степень сжатия не будет слишком высокой.
Несмотря на то, что степень сжатия OEM очень хорошо работает для двигателя OEM в условиях OEM с предполагаемым использованием OEM, существует вероятность того, что степень сжатия OEM может не быть идеальной степенью сжатия для максимальной производительности вашего приложения. То, чем вы питаете свой двигатель, напрямую влияет на идеальную степень сжатия. Октановое число топлива и содержание алкоголя будут влиять на идеальную степень сжатия. Топливо с более высоким октановым числом и топливо с более высоким процентным содержанием спирта позволяют использовать более высокие степени сжатия. Прямой впрыск также позволяет работать с более высокой степенью сжатия. К сожалению, возможность работать с более высокой степенью сжатия не означает, что это идеальная степень сжатия. Это еще не все. Уровни повышения, которые будут установлены, также будут учитываться в идеальной степени сжатия. По мере увеличения уровней наддува идеальная степень сжатия для пиковой мощности будет уменьшаться. Мы рассмотрим это более подробно позже, но важно помнить, что увеличение давления наддува снижает идеальную степень сжатия. Наконец, тип гонок и/или вождения, которым будет подвергаться двигатель, также влияют на идеальную степень сжатия. В гоночных сериях, где снижение расхода топлива обеспечивает конкурентное преимущество, использование более высокой степени сжатия, которая жертвует некоторой мощностью при более высоких уровнях наддува, но обеспечивает лучшую экономию топлива, может быть выходом. Нынешние двигатели IndyCar являются хорошими примерами двигателей с наддувом и высокой степенью сжатия. В зависимости от типа курса буст ограничен 19и 21,7 фунтов на квадратный дюйм с наддувом 24 фунта на квадратный дюйм. Хотя ни один производитель не сообщает свою фактическую степень сжатия для своего двигателя IndyCar, ожидаемый диапазон степени сжатия для этих двигателей составляет от 11,5 до 12,5: 1, согласно большинству источников. В приложении для драг-рейсинга, где уровни наддува составляют от 50 до 60 фунтов на квадратный дюйм, работа со степенью сжатия в этом диапазоне будет иметь более низкую выходную мощность, чем работа с более низкой степенью сжатия. В то время как двигатель будет более экономичным с более высокой степенью сжатия, трасса в ¼ мили без пит-стопов не принесет пользы.
Настройка двигателя для работы на Е85 вместо бензонасоса расширяет диапазон возможных степеней сжатия, которые можно использовать. Однако использование максимально возможной степени сжатия не обеспечивает наилучшую производительность для всех высокопроизводительных приложений.
В то время как все знакомы с неверными суждениями, которые могут возникнуть у человека, употребляющего алкоголь, мало кто понимает, что если двигатель потребляет топливо на основе спирта, это также открывает двери для некоторых неверных суждений. Это неправильное суждение обычно является результатом менталитета «если немного хорошо, то лучше больше». Топливо с высоким содержанием этанола, такое как E85, очень устойчиво к детонации (детонации). Причина в том, что спирт обладает гораздо лучшим охлаждающим эффектом, чем бензин, когда испаряется. Поскольку двигатель может не детонировать при давлении наддува 30 фунтов на квадратный дюйм даже при степени сжатия 11,0: 1, люди ошибочно полагают, что эти более высокие степени сжатия идеальны для E85. В зависимости от приложения может быть. Но 9Двигатель .0:1 будет производить больше мощности, чем двигатель 11.0:1, при давлении примерно от 22 до 30 фунтов на кв. дюйм. Для приложения перетаскивания, где вы не тратите время на низкие уровни повышения, низкая степень сжатия, скорее всего, будет идеальной. Для уличного применения или применения в цепях увеличение мощности без наддува и при низком наддуве за счет более высокой степени сжатия может быть наиболее идеальным.
Детонационная стойкость топлива и коэффициент охлаждения влияют на допустимый диапазон степеней сжатия. Если двигатель будет работать исключительно на гоночном газе, степень сжатия может быть выше, чем у насосного газа.
Задолго до того, как система наддува появилась на заводских двигателях, поршни с высокой степенью сжатия были одной из оригинальных модернизаций для повышения скорости. Если у вас полностью моторная установка, обычно лучше всего использовать максимально возможную степень сжатия для используемого топлива. Однако есть исключение. Если средства, используемые для достижения этой сверхвысокой степени сжатия, снижают эффективность сгорания (процент воздушно-топливной смеси, сгорающей в цилиндре), идеальной будет несколько более низкая степень сжатия, которая не оказывает такого влияния.
Увеличение степени сжатия безнаддувного двигателя увеличивает его тепловой КПД. Это означает, что больше энергии извлекается из процесса сгорания и меньше тратится впустую на систему охлаждения и выхлопную систему. На каждую произведенную лошадиную силу требуется меньше топлива. Увеличивается экономия топлива. Поскольку в систему охлаждения затрачивается меньше энергии, степень повышения температуры в системе охлаждения при полном открытии дроссельной заслонки будет меньше на двигателе с более высокой степенью сжатия, чем на двигателе с более низкой степенью сжатия. Поскольку скорость горения воздушно-топливного заряда увеличивается при более высоких степенях сжатия, идеальное опережение зажигания для двигателя с более высокой степенью сжатия будет меньше, чем для двигателя с более низкой степенью сжатия. При степени сжатия от 8,0:1 до 12,0:1 двигатель с более высокой степенью сжатия будет производить больше мощности, когда наддув находится в диапазоне от нуля до 20 фунтов на квадратный дюйм. Поскольку принудительная индукция не была распространена до начала 90s, и он в основном устанавливался на импорт, многие старожилы никогда не сталкивались с негативными компромиссами производительности, связанными с увеличением степени сжатия на форсированном двигателе.
Что не так с повышением степени сжатия на двигателе, работающем на сверхвысоком уровне? Основная проблема с более высокими степенями сжатия — повышенная вероятность детонации. Поскольку температура воздушно-топливной смеси во время воспламенения повышается с увеличением степени сжатия, повышение степени сжатия увеличивает вероятность самовоспламенения (воспламенение из-за тепла и давления до фактического возникновения искры) и детонации (неконтролируемый взрыв). топливовоздушной смеси). Эти опасения сводятся на нет, когда в качестве топлива для двигателя используется бензин с более высоким октановым числом и/или E85. В то время как повышение степени сжатия оказывает положительное влияние на повышение теплового КПД двигателя, оно также оказывает отрицательное влияние на снижение объемного КПД двигателя. Это снижение объемной эффективности является результатом меньшего неуправляемого объема, который можно было бы заполнить. По мере того, как давление наддува становится выше, количество мощности, теряемой из-за уменьшения нерабочего объема, увеличивается. Также наблюдается небольшое снижение энергии выхлопа при более высокой степени сжатия. Это означает, что для питания турбонагнетателя требуется меньше энергии, поэтому турбонаддув может достигать пикового наддува при немного более высоких оборотах двигателя на двигателе с более высокой степенью сжатия. Однако этот недостаток производительности часто компенсируется тем фактом, что более высокая степень сжатия позволяет двигателю развивать большую мощность без наддува. Это может означать, что двигатель уже разгоняется быстрее, прежде чем «включится» наддув.
Преимущество снижения степени сжатия заключается в потенциальном повышении объемного КПД двигателя при одновременном снижении теплового КПД.
На этой диаграмме показано, что именно происходит при изменении степени сжатия двигателя. Серебряная линия представляет исходную степень сжатия 9,5:1. Темно-синяя линия показывает эффект резкого снижения степени сжатия до 7,5:1. Есть прирост мощности при высоком наддуве и потери мощности ниже 20 фунтов на квадратный дюйм наддува. Обратное происходит, когда степень сжатия увеличивается до 10,5 или 11,5 к 1.
Снижение степени сжатия двигателя имеет эффект, прямо противоположный повышению степени сжатия. Преимущества снижения степени сжатия двигателя заключаются в увеличении объемного КПД, снижении температуры топливовоздушной смеси в момент воспламенения и снижении вероятности детонации. Улучшения объемной эффективности на самом деле не начинают перевешивать снижение тепловой эффективности до тех пор, пока давление наддува не превысит примерно 20 фунтов на квадратный дюйм. Чем выше давление наддува за пределами этой точки пересечения, тем выше прирост мощности при более низкой степени сжатия. С другой стороны, снижение степени сжатия снижает расход топлива двигателем. Двигатель с более низкой степенью сжатия также будет производить меньшую мощность ниже отметки давления наддува 20 фунтов на квадратный дюйм. Мы включили диаграмму, показывающую ожидаемое изменение мощности, если вы начали с 90,0 к 1, и вы рассматривали возможность перехода на двигатель с коэффициентом сжатия 10,0 к 1 или 11,0 к 1 или снижение компрессии до двигателя с коэффициентом сжатия 8,0 к 1 и 7,0 к 1.
Если принять во внимание только ту разницу, которую изменение степени сжатия оказывает на тепловой КПД двигателя, это будет следующим влиянием на экономию топлива. При рассмотрении влияния на выходную мощность необходимо учитывать влияние, оказываемое изменением объемного КПД двигателя.
Если у вас полностью моторная установка, вы можете использовать следующую таблицу для оценки влияния изменения степени сжатия. Обратите внимание: чем выше степень сжатия, тем выше прирост производительности в приложении All-Motor.
Используя диаграммы, представленные в этой статье, вы получите хорошее представление о том, как два двигателя с разной степенью сжатия будут работать при разных уровнях наддува. Если ваше приложение требует большей мощности без наддува и примерно до 20 фунтов на квадратный дюйм, следует рассмотреть вопрос о повышении степени сжатия, если используемое топливо обладает требуемой детонационной стойкостью. Если ваше приложение требует большей мощности от 20 фунтов на квадратный дюйм наддува до бесконечности, следует рассмотреть возможность уменьшения степени сжатия двигателя. Просто помните, что резкие сокращения действительно повредят выходной мощности и мощности без наддува, пока вы не преодолеете отметку наддува в 15 фунтов на квадратный дюйм.
Для приложений с низким наддувом эта диаграмма показывает влияние изменения степени сжатия при наддуве 15 фунтов на квадратный дюйм. Обратите внимание, чем выше степень сжатия, тем выше прирост производительности на этих низких уровнях наддува.
Для приложений с умеренным наддувом увеличение степени сжатия фактически снижает пиковую выходную мощность при 29,4 фунтов на квадратный дюйм. Точка пересечения, в которой степень сжатия увеличивается, помогает или вредит пиковой мощности, обычно составляет около 20 фунтов на квадратный дюйм.
Для приложений с высоким наддувом увеличение степени сжатия снижает пиковую выходную мощность при 44,1 фунта на квадратный дюйм, в то время как мощность будет соответственно уменьшаться при высоких уровнях наддува, без наддува и при более низких уровнях наддува.
Хотя диаграммы могут помочь определить направление, ничто не сравнится с реальным тестированием. Если у вас есть программа двигателя для вашей гоночной команды, которая позволяет разрабатывать двигатели, попробуйте построить два идентичных двигателя, которые имеют немного разные степени сжатия (возможно, на полбалла). Сравните и оцените два двигателя, чтобы увидеть, какой из них дает лучшие результаты. Промойте и повторите несколько раз, и в конце концов вы найдете идеальную степень сжатия для вашей установки. Конечно, этот процесс предполагает, что метод, используемый для получения различной степени сжатия на каждом двигателе, имеет наименьшее влияние на изменение полноты сгорания. В третьей части мы рассмотрим наилучшие способы достижения идеальной степени сжатия, обеспечивающей максимальную эффективность сгорания. Следите за обновлениями.
Образование
Технология производительности | Степень сжатия 101 Часть:1
O Оптимизация степени сжатия двигателя для типа топлива и уровней наддува (принудительная индукция), которые будут использоваться, может привести к дополнительной мощности, увеличению крутящего момента и улучшению топливной экономичности. Как вы, возможно, уже знаете, некоторые двигатели оптимизированы на заводе для работы на бензине с более высоким октановым числом (ТОЛЬКО ПРЕМИУМ). Эти двигатели, как правило, имеют более высокую степень сжатия, чем аналогичные двигатели, предназначенные для работы на обычном бензине. Если вы собираетесь перейти на «встроенный» двигатель в будущем, у вас будет возможность изменить степень сжатия. Чтобы помочь вам принять взвешенное решение, DSPORT проведет серию из трех частей по степени сжатия 101. В первой части мы определим степень сжатия и все математические расчеты, необходимые для расчета фактической степени сжатия двигателя (часто отличающейся от спецификацию производителя). В первой части также будет рассказано обо всех доступных методах изменения степени сжатия. Во второй части мы рассмотрим, как октановое число топлива, процентное содержание этанола, уровни наддува и типы вождения влияют на выбор идеальной степени сжатия для конкретного применения. Наконец, в третьей части мы рассмотрим способы достижения идеальной степени сжатия, обеспечивающей максимальную эффективность сгорания. Итак, давайте начнем с того, как именно рассчитываются коэффициенты сжатия.
Майкл Феррара
ДСПОРТ Выпуск #210
Статическая степень сжатия двигателя, обычно называемая просто степенью сжатия, является функцией «рабочего» и «нерабочего» объемов цилиндров двигателя. Рабочий объем представляет собой динамический объем цилиндра, основанный на положении поршней в его самом низком (нижняя мертвая точка или НМТ) и самом высоком (верхняя мертвая точка или ВМТ) положениях. Рабочий объем цилиндра равен смещению отдельного цилиндра.
Прокладки головки блока цилиндров обычно на 0,5–1,0 мм больше диаметра цилиндра, который они герметизируют. Если производитель не указывает размер отверстия под прокладку, для прямого измерения можно использовать штангенциркуль.
Неохваченный объем цилиндра — это объем цилиндра, который не изменяется. Этот объем складывается из объема камеры сгорания в головке блока цилиндров, объема, создаваемого прокладкой головки блока цилиндров, объема, добавляемого или вычитаемого за счет днища поршня (купола, тарелки, предохранительные клапаны, противопожарные щели) и добавляемого или отнимаемого объема. от положения поршня к платформе с поршнем в ВМТ.
Расчет рабочего объема (куб. см) двигателя довольно прост, поскольку он равен рабочему объему одного цилиндра:
Если общий рабочий объем двигателя неизвестен, но известны диаметр цилиндра и ход поршня, это уравнение может быть вместо этого используется:
Как упоминалось ранее, нерабочий объем цилиндра состоит из объема камеры сгорания в головке цилиндра, объема, создаваемого прокладкой головки цилиндра, объема, добавляемого или вычитаемого за счет днища поршня (купола, тарелки). , сбросы клапанов, противопожарные щели) и объем, добавляемый или удаляемый в зависимости от положения поршня на платформе, когда поршень находится в ВМТ. В отличие от расчета рабочего объема, который можно выполнить, просто зная диаметр цилиндра и ход двигателя, для расчета нерабочего объема требуется значительно больше информации. Часть этой информации может быть получена только прямым измерением.
Использование приспособления для настила моста с двойными циферблатными индикаторами — единственный способ получить точные измерения. Двойные индикаторы показывают, качается ли поршень в одну сторону, а не в нейтральное положение.
Объем камеры сгорания может быть измерен непосредственно путем измерения камер сгорания. Это можно сделать с помощью экономичных комплектов, которые начинаются примерно с 20 долларов, или более точных комплектов, которые стоят около отметки в 120 долларов. Знание или измерение размера отверстия прокладки головки блока цилиндров (обычно, но не всегда, на 0,5-1 мм больше, чем размер отверстия цилиндра, для которого она предназначена) и ее сжатой толщины позволит объему, создаваемому прокладкой головки блока цилиндров, быть рассчитаны. Во многих случаях эти цифры предоставляются производителем прокладок. Всегда проверяйте, соответствует ли указанный размер отверстия с прокладкой диаметру отверстия под прокладку или предполагаемому размеру отверстия цилиндра. Что касается объема, создаваемого или отнимаемого формой днища поршня, это спецификация, предоставляемая производителем поршня. Наконец, измерение поршня и деки выполняется с использованием моста деки и установки с двумя циферблатными индикаторами. Как только это расстояние измерено, добавленный объем (если поршень находится ниже поверхности деки) или вычитаемый (поршень выше поверхности деки) из неубранного объема можно рассчитать, используя то же основное уравнение, которое используется для расчета прокладки головки блока цилиндров. Единственная разница заключается в том, что это может привести к отрицательному результату, если поршень находится над поверхностью деки.
Объем камеры сгорания (см3): Хотя вы можете найти в Интернете спецификацию камеры сгорания для конкретного двигателя, есть вероятность, что она будет отличаться от фактического объема головки (головок) цилиндров. ) используется на вашем двигателе.
Объем днища поршня (куб.см): Если днище поршня плоское без клапанов, это значение будет равно нулю. Теперь здесь все становится немного сложнее. Для целей уравнения мы пытаемся определить, как днище поршня влияет на неуправляемый объем. Если головка поршня имеет рельеф клапана, тарельчатую или инверторную геометрию купола, это значение следует считать положительным (хотя производитель поршня может записать его как отрицательное). Таким образом, это добавит к значению неразвернутого объема. Если на поршне есть купол, это значение будет отрицательным (хотя производитель поршня может записать это как положительное). Таким образом, он уменьшит общий неразвернутый объем.
Хотя разница в 2,4 см3 может показаться не такой уж значительной, ее достаточно, чтобы снизить степень сжатия на RB26DETT с 8,7:1 (прокладка 1,1 мм) до 8,4:1 (прокладка 1,5 мм).
Объем зазора между поршнем и декой (см3): Уравнение, используемое для расчета этого объема, почти идентично тому, которое используется для расчета объема прокладки головки блока цилиндров. Для этого уравнения нас интересует глубина отверстия, в котором находится поршень. Если днище поршня находится на одном уровне с декой, это число будет равно нулю. Если поршень опущен в отверстие, это число будет положительным. Если поршень находится над декой, это число будет отрицательным.
Объем зазора между поршнем и декой (куб.см):
Пример для диаметра цилиндра 86 мм с поршнем на 0,010” ниже деки:
86 x 86 x 0,010 x 0,01995 = 1,48 куб.см
900 Качественный комплект для измерения объема камер сгорания будет включать бюретку. В более дешевых комплектах будет использоваться градуированный шприц. Оба комплекта будут включать в себя плексиглас. (R) Если производитель не указывает толщину прокладки головки блока цилиндров в сжатом состоянии, можно использовать микрометр. Обязательно измерьте область со всеми слоями, но избегайте измерения пробки/сложенного слоя.
Когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ), общий объем цилиндра равен рабочему объему, вкладу в объем поршня, объему прокладки головки цилиндра, объему головки цилиндра и объему зазора деки. Это рабочий объем плюс несканированный объем.
Итак, вы приобрели комплект поршней 9,5:1 для своего двигателя. Это означает, что степень сжатия двигателя будет 9,5 к 1, верно? Может быть, но, вероятно, нет. Вероятно, это будет где-то между 90,0 к 1 и 10,0 к 1. Причина в том, что рекламируемая степень сжатия предполагает, что камера сгорания имеет определенный объем, что используется определенная прокладка головки блока цилиндров и что высота поршня до деки является определенным числом. Реальность такова, что камеры сгорания отлиты и могут быть на 3 см больше или меньше, чем предполагалось. Платформа головки блока цилиндров обычно разрезается при механической обработке двигателя, и когда используются клапаны вторичного рынка, объем может быть добавлен или вычтен по сравнению с клапанами OEM. Если вы хотите узнать фактическую степень сжатия для вашего двигателя, вам нужно потратить время на ее измерение. Это может добавить дополнительные 200-300 долларов на сборку вашего двигателя или больше, поскольку правильный способ требует некоторой макетной сборки. Однако знание реальных цифр необходимо при разработке программы двигателя для достижения максимальной производительности.