Уменьшение камеры сгорания последствия: Уменьшение и увеличение степени сжатия двигателя автомобиля

Содержание

Уменьшение и увеличение степени сжатия двигателя автомобиля

Кто-то хочет больше мощности и задумывается над увеличением степени сжатия. Другие, желают дефорсировать мотор и уменьшают её. Поговорим про уменьшение и увеличение степени сжатия, зачем это делают.

Увеличение степени сжатия

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности. Тем самым можно получить больше отдачи с того же объема двигателя. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне. Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня? Дело в характеристиках бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования детонации. Если значительно повысим степень сжатия, то мощность повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом. С другой стороны, двигатель теперь работает более эффективно и на той мощности на которой вы ездили раньше, он будет потреблять меньше топлива и разность в цене будет несущественна.

2 способа увеличить степень сжатия

Установка более тонкой прокладки двигателя

При таком варианте, клапана могут столкнуться с поршнями и нужно все тщательно рассчитывать. Как вариант — установка новых поршней с более глубокими выемки под клапана. Также изменятся фазы газораспределения и нужно будет их заново настраивать.

Растачивание цилиндров

Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, т.к. камера сгорания остается прежней, но объем цилиндра увеличивается. Отношение объема возросшего цилиндра к прежнему объему камеры сгорания покажет большую величину степени сжатия. Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9, чем с 13 до 14.

Уменьшение степени сжатия

Для чего уменьшают степень сжатия мотора? Если при увеличении добивались повышения мощности, то тут ситуация противоположная.

Уменьшение степени сжатия производиться с целью перевести автомобиль на более дешевый бензин.


Так, в старые времена поступали владельцы «Жигулей» и «Москвичей», когда переводили машины с дорогого 92-ого бензина на более дешевый и доступный 76-ой. Для этих целей используется аналогичный способ, только придется увеличить высоту прокладки под головку двигателя. Берем две обычные прокладки и между ними вставляем алюминиевую нужной толщины. Прокладки, если нужно, вырезались самостоятельно в гараже с помощью подручных средств. Если на современной иномарке уменьшить степень сжатия до 8, то ее динамика будет как у «копейки». Многие моторы можно заправлять 92-ым бензином вместо 95-ого и у многих даже детонации не случается. Когда машина на гарантии, то не стал бы экономить. Ведь на 95-ом бензине расход топлива меньше, чем на 92-ом и при чуть высшей цене — общая стоимость на бензин выходит равной. Что было проверено на практике. Другое дело, производитель указывает ездить на более высокооктановом бензине из-за норм экологичности.
Если в новую машину заправить более дешевый бензин — может выйти из строя катализатор, т.к. 92-ый бензин имеет меньшую температуру горения. Плюс могут засориться форсунки.

По поводу детонации. Делать переделку мотора, чтобы заправлять 92 вместо 95 бензина — глупо. Чтобы сознательно уменьшать степень сжатия нужны более веские причины, например так поступают при установке турбокомпрессора на двигатель, чтобы избавиться от детонации.

После вышеописанной процедуры уменьшиться степень сжатия за счет увеличения камеры сгорания двигателя и можно заливать дешевый бензин. Не рекомендуем делать эту операцию на современном авто, оборудованным большим количеством электроники, во избежание неприятностей.

Влияние степени сжатия на процесс сгорания

Влияние степени сжатия на процесс сгорания

Одним из наиболее эффективных способов улучшения энергоэкономических показателей поршневых двигателей является повышение степени сжатия е = VJVV. При повышении степени сжатия обычно уменьшают объем камеры сгорания Vc, вследствие чего уменьшается относительное количество остаточных газов (уменьшается коэффициент остаточных газов г = Mr/M4ltlil).

Одновременно с повышением степени сжатия возрастают давление и температура свежего заряда к моменту подачи искры на электроды свечи. Нагрев свежего заряда до более высоких температур приводит к развитию во всей массе смеси экзотермических предпла-менных реакций с появлением большого количества химически активных частиц. Такое развитие предиламенных процессов и низкая концентрация инертных молекул остаточных газов благоприятно влияет на условия формирования первонача!ьного очага воспламенения от электрической искры, сокращая длительность ф, начальной фазы процесса сгорания.

Возросшая химическая активность свежего заряда способствует также повышению скорости распространения фронта пламени по основной массе свежего заряда, несколько сокращая тем самым длительность Гц основной фазы быстрого сгорания (рис. 2.15).

Анализ кривых показывает, что повышение степени сжатия при прочих равных условиях приводит к повышению максимального давления сгорания Р. и приближению максимума давления к ВМТ, но одновременно возрастает противодавление в конце такта сжатия и в начале сгорания. Для получения максимально возможной мощности в этих условиях угол опережения зажигания обычно уменьшают, сдвигая воспламенение и сгорание основной массы свежего заряда ближе к ВМТ.

Сокращение длительности процесса сгорания в минимальном объеме цилиндра приводит к сокращению потерь теплоты в систему охлаждения и с отработавшими газами, что повышает экономичность двигателя.

О наличии положительного влияния предпламенных химических реакций на скорости процесса сгорания при повышении степени сжатия свидетельствует тот факт, что наивысшая мощность и экономичность двигателя достигаются при использовании топлива с предельно допустимым для данной степени сжатия октановым числом из условия бездетонационной работы двигателя на пороге детонации.

Если октановое число применяемого топлива достаточно высоко для данного двшателя с относительно низкой степенью сжатия, то из-за пониженных температур и отсутствия предпламенных реакций процесс сгорания в цилиндре по времени затягивается, переносится на такт расширения, что приводит к увеличению теплоотдачи в систему охлаждения и с отработавшими газами. Это приводит к перегреву двигателя и возможному обгоранию выпускных клапанов.

Увеличение степени сжатия е из-за уменьшения объема камеры сгорания приводит к возрастанию относительного количества свежего заряда, заключенного в щелевых зазорах между днищем поршня и поверхностью головки цилиндра, в пристеночных слоях при наличии вытеснителей, что приводит к уменьшению доли активного тепловыделения к моменту достижения максимальных значений давления Р. и температуры Т:. Это обстоятельство приводит к увеличению доли тепловыделения в 4-й фазе процесса сгорания — фазе догорания на такте расширения.


Степень сжатия двигателя на что влияет


Полезная статья про степень сжатия. — DRIVE2

В любом отрегулированном двигателе одним из параметров, который без всякого сомнения следует изменить и обычно в сторону повышения, является степень сжатия. Поскольку повышение степени сжатия увеличивает отдаваемую эффективную мощность двигателя, поэтому желательно иметь степень сжатия как можно более высокой в определенных пределах. Верхний предел всегда определяется в зависимости от точки, в которой возникает детонация.

Поскольку детонация может очень быстро разрушить двигатель, поэтому будет лучше, если мы будем точно знать, какая степень сжатия есть или будет, чтобы можно было выдерживать разумное соотношение.

Степень сжатия определяется c помощью следующей формулы (V + C)/C = CR, где V это рабочий объем цилиндра, а С это объем камеры сгорания.

Определить рабочий объем или емкость одного цилиндра можно просто. Для этого вам нужно просто разделить рабочий объем (литраж) двигателя на число цилиндров, например, если литраж четырехцилиндрового двигателя 1100 куб. см, то емкость или рабочий объем одного цилиндра будет равняться 1100/4 = 275 куб. см. Найти значение объема камеры сгорания несколько сложнее. Для определения объема мы должны физически его измерить и для этого нам нужно иметь пипетку или бюретку, градуированные в куб. см.

Объем камеры сгорания это полный объем, который остается над поршнем, когда он находится в ВМТ. Он включает в себя объем полости в головке плюс объем, равный толщине прокладки, плюс объем между верхней частью поршня и верхней частью блока цилиндров в ВМТ и плюс объем выемки в днище поршня при использовании поршней с вогнутыми днищами или минус объем выпуклости на днище поршня при использовании поршней с выпуклыми днищами.

После того как это будет сделано, вы можете добавить объем, равный толщине прокладки. Если прокладка имеет круглое отверстие, то этот объем проще всего можно определить с помощью следующей формулы:

Vcc = [(p D2 ´ L)/4] ÷ 1,000, где

V = объем,

p = 3,142,

D = диам. отверстия в прокладке в мм,

L = толщина прокладки в зажатом состоянии в мм.

Если отверстие в прокладке некруглое, как это имеет место во многих случаях, то мы можем измерить нужный объем, воспользовавшись бюреткой. Для этого обжатую прокладку приклейте к листу стекла с помощью герметика, предназначенного для прокладок головок цилиндров, затем поместите стекло на горизонтальную поверхность и заполните отверстие в прокладке жидкостью с помощью бюретки.

Старайтесь это делать так, чтобы жидкость не выливалась из отверстия или покрывала полностью всю поверхность прокладки, поскольку в этом случае замеры будут неправильными. Заливать жидкость следует до тех пор, пока ее уровень не дойдет до края прокладки.

Если все отверстия круглые, то можно легко рассчитать объем между верхней поверхностью поршня и верхней частью блока. Это можно сделать с помощью указанной выше формулы, но при этом D будет равняться диам. отверстия цилиндра в мм, а L расстоянию от верхнего днища поршня до верхней части блока опять в мм.

На каких-то стадиях бывает необходимо определить, сколько нужно снять металла с торцевой поверхности головки цилиндров, чтобы получить требуемую степень сжатия. Для этого сначала нужно рассчитать требующийся полный объем камеры сгорания. Из полученного значения вы вычитаете объем, равный толщине прокладки, объем в блоке над поршнем, когда он находится в ВМТ и, если используется поршень с вогнутым днищем, объем выемки.

Оставшееся значение теперь представляет собой объем, который должна иметь полость в головке для получения нужной нам степени сжатия. Чтобы было более понятно, рассмотрим следующий пример.

Предположим, что нам нужно иметь степень сжатия 10/1, а литраж двигателя равен 1000 см3 и он имеет четыре цилиндра.СR = (V = C)/C, где

V- рабочий объем одного цилиндра, а С- полный объем камеры сгорания.

Поскольку мы знаем, что V (рабочий объем цилиндра) = 1000 см3 /4 = 250 см3 и знаем требуемую степень сжатия, поэтому преобразуем уравнение, чтобы получить полный объем камеры сгорания С. В результате вы получите следующее уравнение:

С = V/(CR-1).

Подставим в него указанные значения

С = 250/(10 – 1) = 27,7 см3.

Таким образом полный объем камеры сгорания равен 27,7 см3. Из этого значения вы вычитаете все составляющие объема камеры сгорания, которые не находятся в головке. Предположим, что поршень имеет вогнутое днище, объем полости в днище равен 6 см3 и что оставшийся объем над поршнем, когда он находится в ВМТ, до торцевой поверхности головки равен 1,5 см3. Кроме того объем, равный толщине прокладки, равен 3,5 см3. Сумма всех этих объемов, которые не входят в объем полости в головке равна 11 см3.

Для получения нужной нам степени сжатия 10/1 мы должны иметь объем полости в головке (27,7 – 11) = 16,7 см3. Чтобы определить, сколько металла нужно снять с торцевой поверхности головки, поместите ее на горизонтальную поверхность, или точнее поместите головку таким образом, чтобы торцевая ее поверхность была горизонтальной. После того как вы это сделаете, заполните камеру количеством жидкости, равным требующемуся окончательному объему. В этом примере этот объем равен 16,7 см3. Затем измерьте расстояние от торцевой поверхности головки до поверхности жидкости и оно будет определять то количество металла, которое нужно будет удалить. Имеется одна небольшая проблема при измерении расстояния от торца головки до уровня жидкости.

Как только наконечник глубиномера приближается к поверхности жидкости, она за счет капиллярного действия поднимается к наконечнику. Это капиллярное действия имеет место при использовании парафина в качестве жидкой среды для измерения объема, когда наконечник глубиномера находится на расстоянии от 0,008 до 0,012 дюйма от поверхности жидкости и поэтому нужно делать допуск на это явление.

Из-за небольших неточностей, имеющих место при шлифовании и фасонной обработке камеры сгорания, рекомендуем проверять объем каждой камеры точно также, как и других. Если все объемы не будут одинаковыми, то следует удалить металл с головок камер, имеющих меньший объем, чтобы их объемы стали такими же, как у камеры большим объемом. Главной причиной необходимости балансировки камер является то, что она обеспечивает более плавную работу двигателя, особенно на малых оборотах, и позволяет несколько уменьшить вибрации, возникающие за счет одинаковых пусковых импульсов.

Вторая причина заключается в том, что если мы используем максимально возможную степень сжатия и при проверке находим камеру с самым большим объемом, чтобы определить количество удаляемого металла, то степени сжатия у других камер могут быть выше этого предельного значения. В результате возникнет детонация, которая может быстро привести к разрушению двигателя.

При удалении металла из камер лучше всего снимать металл в верхней части камер или со стенок около свечи.

Точность балансировки камер составляет порядка 0,2 см3. Попытки получить меньшие значения не могут быть реализованы на практике, поскольку при таких крайних значениях возможности измерений с помощью используемых измерительных инструментов ограничены из-за их погрешностей. Помимо этого ошибка, равная 0,2 см3, даже для двигателей малого литража, составляет малый процент полного объема камеры в головке.

*****************************************************************Изменение степени сжатия

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)/VBГде Ɛ— степень сжатияVP — рабочий объём

VB — объём камеры сгорания

Преобразовав уравнение можно получить формулу для вычисления камеры сгорания при известной степени сжатия. VB=VP1/Ɛ

Где VP1 — объём одного цилиндра

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.Степень сжатия в турбо двигателе

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

Где Ɛ— степень сжатияVP — рабочий объём

VB — объём камеры сгорания

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 сжатиеƐgeom — геометрическая степень сжатияƐ=(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

Как увеличить степень сжатия и что это дает

Двигатели ВАЗ имеют различную степень сжатия. Например, на Ниве 4×4 степень сжатия мотора ВАЗ 21213 около 9,4. Большую степень сжатия (11) имеет более современный двигатель ВАЗ 21127, который ставится на Гранту, Калину и Приору. Разбираемся, что такое степень сжатия, зачем ее пытаются увеличить и стоит ли это делать.
Степень сжатия (обозначается греческой буквой ε) — это отношение полного объема цилиндра Vn к объему камеры сгорания Vc. Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем смеси или воздуха, находящихся в цилиндре, при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. В бензиновых двигателях степень сжатия находится в пределах 6-12, дизельных – 12-23. Чтобы рассчитать степень сжатия рекомендуется использовать специальные онлайн калькуляторы. Не стоит путать ее с компрессией. Компрессия зависит от степени сжатия (обычно она больше в 1,4 раза), а степень сжатия от компрессии — нет.   Повышение степени сжатия в общем случае увеличивает мощность двигателя, повышает его КПД и способствует снижению расхода топлива. С другой стороны, увеличение степени сжатия способствует появлению детонации. Чтобы этого избежать, необходимо использовать бензин с более высоким октановым числом. Кроме этого при поднятии степени сжатия повышается токсичность отработавших газов и нагрузка на детали кривошипно-шатунного механизма.Таблице примерного увеличения мощности двигателя при повышении степени сжатия:Увеличение степени сжатияПрибавка мощности ДВС
с 8 до 9 2,0%
с 9 до 10 1,7%
с 10 до 11 1,5%
с 11 до 12 1,3%
с 12 до 13 1,2%
с 13 до 14 1,1%
с 14 до 15 1,0%
с 15 до 16 0,9%
с 16 до 17 0,8%
Промежуточные результаты суммируются, например поднятие степени сжатия с 8 до 14 даст прибавку 8. 7%.Таблица: степень сжатия и октановое число бензина. Примерная зависимость.Степень сжатияБензин
от 9 до 10.5 АИ 92
от 10 до 12.5 АИ 95
от 12 до 14.5 АИ 98
Самый простой способ поднять степень сжатия — это уменьшить объем камеры сжатия. Для этого следует прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров (уменьшив ее высоту).

Более эффективный способ — заменить поршни и расточить под них цилиндры. Этот метод повышает степень сжатия и увеличивает рабочий объем двигателя.

Также на степень сжатия влияет установка тюнинг распредвала, который позволяет улучшить геометрические показатели степени сжатия за счет запаздывания закрытия впускных клапанов.

Эксперты журнала ЗаРулем решили проверить, как на двигатель повлияет повышение степени сжатия. В эксперименте принимал участие двигатель ВАЗ-2111, который имеет степень сжатия — 9,8. После чего прошлифовали нижнюю плоскость головки цилиндров сначала на 2 мм, а затем на 4 мм. Установили на стендовый мотор и сняли моментные характеристики. Результаты испытаний представлены в таблице: Проводимые доработкиСтепень сжатияРасход бензинаВ теорииНа практике
Нижняя плоскость ГБЦ без изменений 9,8 (штатная)
Нижняя плоскость ГБЦ — 2 мм 11 (+1,2) +4%  2,5%
Нижняя плоскость ГБЦ — 4 мм 12,6 (+2,8) +9%  4,5%
Прибавка мощности в обоих случаях составила всего 2–3%, причем, только в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта. Дело в том, что с увеличением степени сжатия резко растет давление в цилиндре. Этот рост провоцирует детонацию, ее ловит соответствующий датчик — и сдвигает угол опережения зажигания назад. Следовательно, мощность падает. А потому и теоретический эффект существенно уменьшается.Но стоит учитывать, что после поднятия степени сжатия следовало бы использовать бензин с более высоким октановым числом. Тогда результаты были бы немного лучше.

Чтобы получить заметный прирост мощности рекомендуется подходить к вопросу тюнинга атмосферного двигателя комплексно. Кстати, если Вы решили установить турбину, тогда степень сжатия нужно, наоборот, уменьшить. А Вам приходилось менять степень сжатия? Какой эффект получили в итоге?

Стоит ли менять степень сжатия для тюнинга двигателя?

Приходилось ли вам менять степень сжатия двигателя?

Ключевые слова:

  • двигатель
  • тюнинг двигателя
 

Интересный сайт? Поделись с друзьями

Степень сжатия двигателя

Работа двигателей внутреннего сгорания характеризуется рядом величин. Одна из них – степень сжатия двигателя. Важно не путать ее с компрессией – значением максимального давления в цилиндре мотора.

Что такое степень сжатия

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:

Расчет сжатия

Рассмотрим, как узнать степень сжатия двигателя.

Она вычисляется по формуле:

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.

Чтобы узнать рабочий объем, нужно знать диаметр цилиндра и ход поршня. Вычисляется показатель по формуле:

Здесь D – диаметр, а S – ход поршня.

Иллюстрация:

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.

Альтернативный способ, как определить степень сжатия двигателя – обратиться к документации на него.

На что влияет степень сжатия

Важно понимать, на что влияет степень сжатия двигателя: от нее прямо зависит компрессия и мощность. Если сделать сжатие больше, силовой агрегат получит больший КПД, поскольку уменьшится удельный расход горючего.

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.

Таблица основных соотношений степеней сжатия и рекомендуемых топлив для бензиновых ДВС:

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

Интересно: бензиновые турбированные двигатели функционируют на горючем с большим октановым числом, чем аналогичные ДВС без наддува, поэтому их степень сжатия выше.

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.

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

На практике такая необходимость возникает нечасто. Менять сжатие может понадобиться:

  • при желании форсировать двигатель;
  • 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).

Читайте также…  Почему пинается АКПП- Причины и последствия

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.

Форсирование двигателя

Чтобы снимать больше мощности или получить возможность ездить на более дешевых сортах топлива, ДВС можно форсировать путем изменения объема камеры сгорания.

Для получения дополнительной мощности двигатель следует форсировать, увеличивая степень сжатия.

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.

Возможные следующие методы, как увеличить степень сжатия двигателя:

  • установка тонкой прокладки ГБЦ и доработка головки блока;
  • расточка цилиндров.

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.

Расточка БЦ также ведет к установке новых поршней под соответствующий диаметр. В результате растет рабочий объем и становится больше степень сжатия.

Дефорсирование под низкооктановое топливо

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.

Интересно: подобное решение нередко используется для карбюраторных двигателей старых машин. Для современных инжекторных ДВС с электронным управлением дефорсирование крайне не рекомендуется.

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.

Читайте также…  Торможение двигателем- Что это и как правильно выполнять

Некоторые интересные факты

Метанольные двигатели гоночных машин имеют сжатие более 15:1. Для сравнения, стандартных карбюраторный двигатель, потребляющий неэтилированный бензин, имеет сжатие максимум 1.1:1.

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.

Зрим в корень: сказки про компрессию двигателя

29 мая 2013 годаЗалегшие кольца или трещина в клапане — значительно более частые причины снижения компрессии, чем износ двигателя. Компрессия — это вульгаризм. Правильно — давление конца такта сжатия. Это давление, которое создается в цилиндре при выключенном зажигании (или без подачи топлива — для дизеля) при положении поршня в верхней мертвой точке. Так вот, многие диагносты по величине замеренной компрессии (прости, наука, за жаргон!) дают заключение: «жив пациент» или «в морг», то есть на капитальный ремонт. По мнению многих продвинутых автомобилистов, компрессия для мотора чуть ли не всё! Но так ли это?

Компрессия и степень сжатия — одно и то же: сказка первая

Нет, не так! Компрессия — это давление в цилиндре, степень сжатия — безразмерный параметр, описывающий геометрические параметры цилиндра: это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия (камера сжатия — это объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ (еще он называется объемом конца сжатия — это то же самое). Называть ее камерой сгорания некорректно, поскольку сгорание топлива происходит во всем объеме цилиндра.) Компрессия от степени сжатия зависит, а степень сжатия от компрессии — нет! Компрессия зависит еще от кучи параметров: давления начала сжатия, регулировки фаз газораспределения, температуры, при которой проводится замер, протечек из камеры сгорания. А протечки определяются изношенностью колец и цилиндров. «Компрессия» — то максимальное давление, которое мы измеряем в цилиндре при выключенном зажигании.

Поднял компрессию — увеличил мощность: сказка вторая

Не совсем так. Компрессию можно поднять двумя способами — увеличить степень сжатия или уменьшить протечки из камеры сгорания. Посмотрим, что будет в каждом случае: в нашем распоряжении стенд. Для начала уменьшим объем камеры сжатия. Проще всего для этого прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров. У базового мотора «одиннадцатого» ВАЗа рабочий объем цилиндра чуть больше 370 кубиков. При штатной степени сжатия 9,8 объем камеры сжатия составит 42,6 см³. Можно посчитать, что, сняв 2 мм с посадочной поверхности головки блока цилиндров, мы уменьшаем объем камеры сжатия на 5,1 см³. Новая степень сжатия составит 11 единиц, то есть на 1,2 выше, чем у базового мотора. А теперь, просто из интереса, уберем еще 2 мм. Степень сжатия возрастает уже до 12,6. В учебнике находим нужную формулу и получаем: термический КПД цикла поршневого двигателя теоретически должен вырасти в первом случае минимум на 4%, во втором — на 9%. Здорово! А теперь ставим эти головки на стендовый мотор и снимаем моментные характеристики. Снижение расхода топлива существенно меньше, чем обещала теория, — на 2,5% в первом случае и на 4,5% во втором. Причем эффект более выражен в зоне малых нагрузок. Прибавка мощности еще меньше: от силы 2–3%, причем в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта… Все ясно: с увеличением степени сжатия резко растет давление в цилиндре, этот рост провоцирует детонацию, ее ловит соответствующий датчик — и сдвигает угол опережения зажигания назад. Следовательно, мощность падает. А потому и теоретический эффект существенно уменьшается. Зато растут температуры на выпуске, — стало быть, риск пожечь клапаны и поршни с таким мотором значительно выше. Способ второй — уменьшаем протечки. Пойдем от обратного: сравним, что станет с моментной характеристикой, если заменить кольца такими, чтобы зазоры в них стали больше, скажем, раза в два. Сделали. Для нового мотора — всё нормально, для всех цилиндров компрессия 13,2…13,4 бар. Для испорченного кольцами с большими зазорами — 10,8…11,1. А что показали замеры мощности? В зоне малых оборотов мощность испорченного мотора чуть-чуть упала, но когда перешли 2500 об/мин, кривые момента практически слились. Всё потому, что протечки из камеры сгорания в картер, которые должны бы снизить мощность, заметны только на малых оборотах, а на высоких их масса за один цикл резко падает, ведь с уменьшением времени цикла при увеличении частоты вращения коленчатого вала уменьшается и время на протечку. Компрессия резко выросла, а мощность — нет. Вместе с компрессией проснулась детонация, и угол опережения зажигания пришлось сдвигать назад. А он влияет на мощность сильнее.

Нет компрессии — сразу на капиталку: сказка третья

Обычно механик, обнаруживший низкую компрессию, тут же заявляет: «Двигатель изношен, требуется капиталка». Так ли все однозначно? Нет, конечно! На спор можем назвать двадцать возможных причин снижения компрессии. Тут и проблемы с механизмом газораспределения, и механические или термические повреждения деталей двигателя, и закоксованность поршневых колец. И только одна из них будет связана с катастрофическим износом мотора. Важно уметь различать эти причины, понимать степень их опасности и знать методы борьбы с ними. Но это — тема отдельной статьи.

Чем выше компрессия, тем лучше: сказка четвертая

Частенько от апологетов разных присадок приходится слышать, как подпрыгнула компрессия после очередной обработки мотора. Рост до 15 бар, до 17 бар! Но надо иметь в виду, что в нормальном состоянии, даже восстановив зазоры до состояния нового двигателя, компрессию выше штатной не получить. Откуда же цифры? Обычно на разобранном двигателе видно, что камера сгорания после обработки заросла непонятно чем и, как следствие, уменьшился объем камеры сжатия. Но эти отложения нарушают теплоотвод от камеры сгорания. Отсюда детонация, калильное зажигание и прочее. Так что небывалому росту компрессии не радоваться надо, а наоборот. Изменение удельного расхода топлива при фиксированных оборотах (2500 об/мин) в двух вариантах двигателя — базовом и с кольцами, в которых увеличены зазоры. Компрессия упала, но по расходу это заметно только при малых нагрузках.

И совсем не сказка…

Так на что же влияет компрессия? На многое! Главное — на пусковые свойства мотора, особенно при низких температурах. В первую очередь это касается дизельных двигателей, где от давления и температуры конца сжатия зависит, воспламенится топливо в цилиндре или нет. Но и бензиновые двигатели в холодном состоянии тоже чувствительны к изменению компрессии: она влияет на испаряемость топлива, которое при холодном пуске только теоретически должно испаряться по пути в цилиндр. А реально — попадает туда в виде негорючих жидких капель. Сниженная компрессия повышает давление картерных газов. В этом случае через систему вентиляции на впуск двигателя летит больший объем паров масла. Плохо это: и токсичность растет, и темп загрязнения камеры сгорания резко увеличивается. Неравномерная по цилиндрам компрессия вызывает вибрации двигателя, особенно ощутимые на холостом ходу и при малых оборотах. А это, в свою очередь, вредит и трансмиссии, и подвеске мотора. Да и самому водителю. Словом, роль компрессии как диагностического признака, во многом характеризующего состояние двигателя, очень велика. И наши «сказки» никоим образом не призывают махнуть на нее рукой — наоборот! Но стремление к безудержному ее повышению в поисках дополнительных «лошадок» — дело в целом бесперспективное.Зрим в корень: сказки про компрессию двигателяЗрим в корень: сказки про компрессию двигателяОшибка в тексте? Выделите её мышкой! И нажмите: Ctrl + Enter

Степень сжатия и компрессия. — DRIVE2

У кого то нашёл. Очень интересно и познавательно.

Степень сжатия и компрессия.

Степень сжатия — расчетная величина, показывает соотношение объемов до сжатия и после.

Компрессия — реально измеряемая величина, в процессе сжатия меняется не только объем и давление, но и температура, поэтому компрессия (в исправном двигателе) обычно на несколько единиц больше степени сжатия. Hа компрессию влияют также негерметичность клапанов, колец, прокладки и т.п. В руководстве по ремонту обычно указано минимальное значение компрессии, при котором еще можно ездить.

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

Что такое степень сжатия?Какая степень сжатия лучше всего для вашего двигателя? Вопрос на засыпку, ведь конструкторы моторов с искровым зажиганием1 всячески стремятся повысить степень сжатия. А создатели двигателей с воспламенением от сжатия, наоборот, стараются ее понизить… По поводу этой загадочной характеристики двигателя внутреннего сгорания бытует немало ошибочных мнений.

Одно из наиболее распространенных заблуждений — от степени сжатия зависит многое. На самом деле все очень просто: этот показатель отражает отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания, или, другими словами, равен частному от деления объема надпоршневого пространства в нижней мертвой точке (н. м. т) на его объем в верхней мертвой точке (в. м. т). То есть геометрическая степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Но в жизни, естественно, получается не всегда так, как в теории…

Вперед и выше

На заре автомобилизма степень сжатия двигателей Отто (а других 100 лет назад и не существовало) делали невысокой — 4 5, чтобы при работе на низкооктановом бензине (гнали, как умели) не возникала детонация2.

Допустим, при рабочем объеме цилиндра 400 «кубиков» объем камеры сгорания равен 100 мл. То есть геометрическая степень сжатия у такого двигателя составляет:

е = (400 + 100) : 100 = 5.

Если же объем камеры сгорания уменьшить до 40 см3 (технически несложно), то степень сжатия повысится:

е = (400 + 40) : 40 = 11.

И что же это дает? А то, что термический КПД двигателя увеличится почти в 1,3 раза. И если 6 цилиндровый 2,4 литровый мотор со степенью сжатия 5 развивает мощность в 100 л.с., то при степени сжатия 11 она повысится почти до 130. Причем при неизменном расходе горючего! Иными словами, расход топлива в расчете на 1 л.с. в час сократится на 22,7 %.

Поразительный результат, достигнутый самыми простыми средствами. Не слишком ли хорошо, чтобы быть правдой? Никакой мистики: чем выше степень сжатия, тем ниже температура отработанных газов, идущих на выхлоп. При е = 11 мы попросту заметно меньше обогреваем атмосферу, чем при е = 5, вот и все.

Азы теплотехники

Автомобильные двигатели — разновидность тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики. Еще в первой половине XIX века замечательный французский физик Сади Карно заложил основы теории тепловых машин, в том числе и двигателей внутреннего сгорания.

По Карно, КПД двигателя внутреннего сгорания тем выше, чем больше разница между температурой газов (рабочего тела) к концу горения топливовоздушной смеси и их температурой на выпуске. Эта разница зависит от е, а вернее, от степени расширения рабочих газов в цилиндрах. Да, тут есть нюанс: по Карно, для термического КПД важна не степень сжатия, а именно степень расширения. Чем сильнее расширяются горячие газы на рабочем ходу, тем ниже падает их температура, что естественно. Просто в двигателях обычных конструкций степень расширения геометрически совпадает со степенью сжатия. Вот мы и привыкли не разделять эти понятия. К тому же детонация зависит как раз от е, то есть от компрессии. Чем сильнее сжимается топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя Отто3, чем выше давление и температура к моменту искрообразования, тем вероятнее возникновение ударных волн в камере сгорания и детонации. Она-то и ограничивает степень сжатия, но степень расширения рабочих газов здесь ни при чем. Вот если бы каким-то образом отделить одну степень от другой — чтобы при умеренной компрессии добиться сильного расширения рабочих газов…

Пятитактный цикл

Уже полвека с лишним известен так называемый 5 тактный цикл Atkinson’а/Miller’а. Он как раз и разводит степень сжатия и степень расширения по разные стороны.

Представьте, что у вашего 1,5 литрового 16 клапанника ВАЗ-2112 впуск заканчивается не на 36 градусах после нижней мертвой точки (по углу поворота коленчатого вала), а очень поздно — на 81 градусе. То есть при 3 тыс. оборотов поршень на своем ходу к верхней мертвой точке вытесняет часть топливовоздушной смеси через открытые клапаны обратно во впускной коллектор (не беспокойтесь, она там не пропадет). Иными словами, такт сжатия начинается только где-то на 75 градусах после нижней мертвой точки, а до того имеет место своеобразный такт вытеснения смеси. Тактов теперь не 4, а 5: впуск, обратное вытеснение, сжатие, рабочий ход, выпуск. На первый взгляд, идиотская схема: зачем гонять смесь туда-сюда? Допустим, обратно вытесняется 20 % топливовоздушной смеси, уже попавшей в цилиндр, и сжимается только 80 %. И пусть геометрическая е равна 13 — исключительно высокая для Отто. Однако реальная степень сжатия гораздо ниже — всего 10,6. Что и требовалось доказать.

У конструкции с реальной степенью сжатия 10,6 (вполне допустимо для товарного бензина) степень расширения рабочих газов — 13. Термический КПД двигателя по факту в 1,0518 раза выше, чем по его степени сжатия. Не так много, но моторостроители годами бьются ради 5 процентной экономии горючего. Двигатели пассажирских автомобилей уже вовсю работают по 5 тактному циклу. В качестве примера можно привести 1,5 литровую тойотовскую «четверку» 1NZ-FXE (для Prius) или фордовскую 2,26 литровую (для Escape Hybrid).

Вроде бы блестящее решение, однако у медали есть и обратная сторона. Геометрическая е (степень расширения рабочих газов) у 1NZ-FXE — 13, реальная степень сжатия — около 10,5. В результате из-за обратного вытеснения смеси 1,5 литровый мотор по крутящему моменту и мощности, к сожалению, опускается примерно до 1,2 литрового. Итог — выигрываем в термическом КПД ценой потери реального литража. Мало того, двигатель с поздним закрытием впускных клапанов совсем не тянет «на низах». Поэтому 5 тактный цикл годится в «гибридных» силовых агрегатах, где тяговый электромотор принимает на себя нагрузку при самых низких оборотах. Потом в работу вступает двигатель внутреннего сгорания. Так или иначе 5 тактный цикл позволяет повысить степень расширения рабочих газов и термический КПД двигателя.

А вот наддув, наоборот, вынуждает понижать степень сжатия. При подаче топливовоздушной смеси под избыточным давлением реальная компрессия в цилиндрах оказывается слишком высокой — даже при умеренной геометрической е. Приходится отступать. Отсюда снижение термического КПД и повышенный расход бензина у двигателей с наддувом, если не применять спецгорючее.

На спирту

Чем больше октановое число бензина, тем выше возможная (по условиям детонации) степень сжатия, тем эффективнее работает мотор. Исключительно высокую е допускает используемый в качестве горючего газ (нефтяной или природный): без наддува — 13 14, с компрессором — 10 11. Водород тоже отличается стойкостью против детонации. Потрясающие антидетонационные качества у спирта — метилового или этилового. Вдобавок у него высокая теплота испарения. Испаряясь, он сильно охлаждает топливовоздушную смесь (а заодно и поверхность камеры сгорания). Холодная смесь плотнее и в цилиндр ее по весу входит существенно больше — реальный коэффициент наполнения оказывается выше и, как следствие, возрастают крутящий момент и мощность. Кроме того, этиловый (питьевой!) спирт экологичен. Правда, расход спиртового топлива в литрах гораздо больше, чем бензина, поскольку теплотворная способность метанола и этанола незначительная. А вот в энергетическом эквиваленте спирт заметно эффективнее бензина — благодаря высокой степени сжатия (расширения). У такого топлива есть перспектива. На сегодняшний день в некоторых странах широкое распространение получила смесь E85: 85 % этанола и 15 % бензина.

Истина в мере

Пока что повысить степень сжатия вазовского 16 клапанника с 10,5 до 11,5 на 92 м бензине от местной АЗС — ой как непросто. Можно применить впрыск бензина непосредственно в камеры сгорания — вместо впускных каналов. Испарение бензина не на впуске, а в цилиндрах — тот же самый «компрессорный» эффект. Или организовать двухискровое зажигание — с двумя свечами на цилиндр. А также поставить выпускные клапаны с внутренним (натриевым) охлаждением — раскаленные тарелки провоцируют детонацию. И еще — очистить поверхность камеры сгорания от нагара и отполировать ее.

Влияют на степень сжатия и конфигурация камеры сгорания и скорость вихревого движения топливовоздушной смеси. Есть много способов борьбы с детонацией, хороших и разных. Так до какого уровня есть смысл поднимать е двигателя Отто? Здесь вот что важно учитывать: термический КПД нарастает с повышением степени сжатия (расширения), но не линейно, а с постепенным замедлением. Если при увеличении степени сжатия от 5 до 10 он повышается в 1,265 раза, то от 10 до 20 — только в 1,157 раза. Зато быстро накапливаются побочные «заморочки», которых лучше избегать. Поэтому степень сжатия 13 14 — разумный компромисс, к которому и следует стремиться. Вперед и с песней!

1 Мы обычно говорим «бензиновый», хотя знаем, что автомобильные двигатели прекрасно работают и на газе. А также на спирте — метиловом или этиловом… Так что лучше называть их двигателями с искровым зажиганием или двигателями Отто (по имени создателя такой конструкции Николауса Отто) — по аналогии с дизелями.

2 Кто не слышал детонационные звуки в цилиндрах? Это когда говорят: «пальцы стучат». При слишком высокой (по качеству горючего) степени сжатия горение топливовоздушной смеси после ее воспламенения от искры нарушается. Оно приобретает взрывной характер, в камере сгорания возникают ударные волны, способные вызвать поломку мотора.

3 Именно двигатели Отто; дизели детонации не знают. Почему — отдельный разговор.



величина, измерение, повышение мощности. Как определяется степень сжатия

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.

Расчет коэффициента сжатия

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.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: V р = (π * D 2 /4) * S.

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.

Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора

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.

Исходные данные

Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

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.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

Как можно изменить показатель сжатия

Методы увеличения:

  • Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
  • 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.

Способы снижения:

  • Снятие слоя металла с днища поршня (делается это обычно на токарном станке).
  • Установка между головкой и блоком цилиндров дюралюминиевой проставки между двумя прокладками.

Взаимосвязь коэффициента сжатия и компрессии

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.

Турбированные моторы

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.

Начинающие автолюбители, которые только недавно обзавелись машиной, очень часто пытаются разобраться в том, что находится внутри, то есть под капотом. Особый интерес у человека вызывает двигатель, так как строение у этого агрегата очень сложное, а разбираться в этом нужно, дабы сэкономить деньги в случае поломки.

Ведь если хорошо разбираться во всем этом, то можно и самостоятельно починить свою машину, не обращаясь в сервисный центр.

Неопытные автомобилисты часто путают понятия «компрессия» и «степень сжатия», хотя они не оказывают влияние один на другой. Стоит сказать, что компрессия меняется в период эксплуатации машины, а степень сжатия – величина безразмерная и относительная.

Что такое степень сжатия?

Степень сжатия — геометрическая величина, который не имеет единицы измерения. Определить ее можно параметрами самого двигателя, так как этот параметр равен отношению полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Изменить степень сжатия можно только посредством вмешательства в конструкцию двигателя.


Этот параметр поменяется, если, например, изменить толщину прокладки ГБЦ, разными способами форсирования или дефорсирования мотора, которые поменяют саму геометрию мотора. Степень сжатия напрямую зависит от стойкости к детонации того горючего, которое используется для заправки этой машины. Данный параметр можно найти в инструкции по использованию машины, в разделе ТТХ.

Компрессия: что это?

Компрессия – это давление газов в цилиндрах двигателя в конце такта сжатия во время вращения вала стартером при отключенном зажигания. Именно во время вращения стартером нужно измерять компрессию, так как во время работы мотора давление меняется. Этот параметр является физической величиной, а для ее измерения используют специальный прибор – компрессометр.

В теории компрессия и степень сжатия равны между собой, а вот на практике ситуация иная: степень сжатия почти всегда меньше, чем компрессия.

На это есть свои причины. Эти величины будут равны между собой, если газ в цилиндрах сжимается бесконечно долго, изометрически. В этом случае энергия, которая выделяется в процессе сжатия газа, полностью поглощалась бы поршнем, стенками цилиндров, головкой блока и другими частями мотора, благодаря чему не менялся бы тепловой баланс. Газ, который сжимается, отдает тепло и не давит на манометр с большей силой, нежели расчетная.


На практике же все абсолютно по-другому. В реальной жизни процесс сжатия газа происходит на фоне роста температуры, то есть процесс адиабатный. Если говорить простыми словами, то все тепло, которое выделяет сжатый газ, просто не успевает поглотиться стенками цилиндров, а за счет остатка и в цилиндре создается повышенное давление.

В старых моторах компрессия будет ниже, чем у новых. Это происходит за счет герметичности: новый мотор более герметичен, нежели старый, поэтому и замки колец и остальные места цилиндров не будут пропускать достаточно большое количество тепла, чтобы компрессия существенно упала.


Если двигатель работает исправно, то зачастую компрессия больше расчетной степени сжатия в 1,2 – 1,3 раза. В теории давление газа меняется обратно пропорционально изменению объема газа в степени 1,4.

Но подобный расчет справедлив только тогда, когда нет утечек воздуха, а тепло не передается окружающими стенками. За счет того, что все это есть в реальной жизни, то и подобное соотношение справедливо (1,2 – 1,3 раза). Существует эмпирическая формула, которая связывает степень сжатия и компрессия: Е = (P+3,9)/1.55 , где Р – это измеренное давление, а Е – это степень сжатия.


Измеряют компрессию для того, чтобы оценить состояние двигателя и степень износа цилиндропоршневой группы. Чем меньше уровень компрессии, тем больше изношены клапаны и цилиндропоршневая группа. Если показатели слишком низкие (меньше 10 атм. в случае нетурбированного мотора, который работает на бензине), то можно говорить о том, что мотор находится в плачевном состоянии. Также об износе мотора может говорить и отличие в уровнях компрессии в разных цилиндрах больше, чем на 1 атм.

Самый плохой вариант – это наличие и первого, и второго «звоночков». В этом случае нужно обращаться к специалистам для проведения капитального ремонта «начинки» автомобиля.

Померять компрессию можно таким образом: двигатель нужно прогреть, потом выкрутить свечи, нажать на педаль газа, от чего стартер будет прокручивать двигатель, пока давление не станет стабильным.


Прогревать двигатель нужно для того, чтобы коленчатый вал вращался с достаточной частотой, а аккумуляторная батарея была разряженной. Чем выше будет частота вращения коленчатого вала, тем меньшим будет время контакта сжимаемых газов и стенок цилиндра, то есть компрессия будет выше. Именно поэтому и стартер, и АКБ должны быть исправными.


С помощью компрессии можно определить и то место, где мотор наиболее изношен. Это возможно за счет того, что давление газов падает из-за негерметичности клапанов и колец. Чтобы конкретизировать место утечки газа («виноваты» клапаны или кольца), нужно залить в цилиндр 10 – 30 г моторного масла, после чего нужно снова померять компрессию. За счет своей вязкой структуры, масло на определенное время герметизирует замки колец и щель между стенкой цилиндра и поршнем, то есть места, где «уходит» наибольшее количество газа.

Если показатели компрессометра не меняются, то неисправны клапаны, а если повысятся – то причиной всему изношенные кольца.

Для этого вам нужно просто разделить рабочий объем (литраж) двигателя на число цилиндров, например, если литраж четырехцилиндрового двигателя 1100 куб. см, то емкость или рабочий объем одного цилиндра будет равняться 1100/4 = 275 куб. см. Найти значение объема камеры сгорания несколько сложнее. Для определения объема мы должны физически его измерить и для этого нам нужно иметь пипетку или бюретку, градуированные в куб. см. Объем камеры сгорания это полный объем, который остается над поршнем, когда он находится в ВМТ. Он включает в себя объем полости в головке плюс объем, равный толщине прокладки, плюс объем между верхней частью поршня и верхней частью блока цилиндров в ВМТ и плюс объем выемки в днище поршня при использовании поршней с вогнутыми днищами или минус объем выпуклости на днище поршня при использовании поршней с выпуклыми днищами.

403 — доступ запрещён

Он включает в себя несколько величин: объем полости в головке, объем выемки (в днище поршня), объем между верхней частью блока поршня и верхней частью блока цилиндра в момент нахождения поршня в верхней мертвой точке, а также объем, равный толщине прокладки.


4 Если используемая прокладка круглая, то объем, равный ее толщине, определяется по формуле: Vcc=[(p*D2*L)/4]/1,000, где p=3,142, где L — толщина прокладки, находящейся в зажатом состоянии (в мм), D – диаметр отверстия в прокладке (в мм).

Внимание

Если прокладка не круглая, то для измерения объема воспользуйтесь бюреткой.


Для этого приклейте прокладку с помощью герметика к стеклу, после чего поместите стекло на ровную поверхность и заполните водой отверстие в прокладке, используя для этого бюретку.


5 Зная рабочую емкость цилиндра и объем камеры сгорания, подставьте эти значения в формулу и рассчитайте степень сжатия.

Как рассчитать степень сжатия двигателя?

Если все объемы не будут одинаковыми, то следует удалить металл с головок камер, имеющих меньший объем, чтобы их объемы стали такими же, как у камеры большим объемом.
Главной причиной необходимости балансировки камер является то, что она обеспечивает более плавную работу двигателя, особенно на малых оборотах, и позволяет несколько уменьшить вибрации, возникающие за счет одинаковых пусковых импульсов.

Вторая причина заключается в том, что если мы используем максимально возможную степень сжатия и при проверке находим камеру с самым большим объемом, чтобы определить количество удаляемого металла, то степени сжатия у других камер могут быть выше этого предельного значения.

В результате возникнет детонация, которая может быстро привести к разрушению двигателя.
При удалении металла из камер лучше всего снимать металл в верхней части камер или со стенок около свечи.

Степень сжатия двс

Однако необходимо понимать, что это геометрическая степень сжатия, фактическая же примерно равна 12, так как двигатель работает по циклу Аткинсона, то есть смесь начинает сжиматься после позднего закрытия клапанов и сжимается в 12 раз.

Эффективность такого мотора по мощности и крутящему моменту обуславливается таким понятием как степень расширения, которая обратна геометрической степени сжатия.

В 1950-60-е года одной из тенденций двигателестроения, особенно в Северной Америке, было повышение степени сжатия, которая к началу 1970-х на американских двигателях нередко достигала 11-13:1.

Однако, это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца.
Введение в начале 1970-х годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

403 таф access is denied

Зависимость объема двигателя ВАЗ от диаметра цилиндра и хода поршня: 71 74.8 75.6 78 79 80 83 84 86 88 82 1499 1579 1597 1647 1668 1689 1752 1773 1815 1857 82.4 1518 1599 1616 1668 1689 1711 1769 1790 1833 1876 82.8 1528 1610 1628 1679 1701 1722 1786 1808 1851 1894 83 1535 1618 1635 1687 1708 1730 1795 1817 1860 1903 84 1573 1657 1676 1728 1750 1772 1838 1861 1905 1949 84.5 1593 1678 1696 1750 1772 1795 1860 1883 1928 1972 84.8 1603 1688 1707 1761 1783 1806 1874 1897 1941 1987 Расчет форсунок, бензонасоса, мощности ТУРБО Исходные данные Объем двигателя л Рабочие обороты об/мин Коэфф.

наполнения

Важно

Давление наддува атм Состав смеси кг/кг Результат Максимальная мощность (л.

Как рассчитать степень сжатия

Точность балансировки камер составляет порядка 0,2 см3.

Попытки получить меньшие значения не могут быть реализованы на практике, поскольку при таких крайних значениях возможности измерений с помощью используемых измерительных инструментов ограничены из-за их погрешностей.
Помимо этого ошибка, равная 0,2 см3, даже для двигателей малого литража, составляет малый процент полного объема камеры в головке. Изменение степени сжатия После того как мы определились со степенью сжатия перед нами стоит вопрос как правильно добиться нужной нам степени сжатия.

Это не сложно. Формула для вычисления степени сжатия имеет следующий вид: e=(VP+VB)/VB Где e- степень сжатия VP — рабочий объём VB — объём камеры сгорания Преобразовав уравнение можно получить формулу для вычисления камеры сгорания при известной степени сжатия.

Вычисляем степень сжатия двс по компрессии

Предположим, что поршень имеет вогнутое днище, объем полости в днище равен 6 см3 и что оставшийся объем над поршнем, когда он находится в ВМТ, до торцевой поверхности головки равен 1,5 см3.

Кроме того объем, равный толщине прокладки, равен 3,5 см3.

Сумма всех этих объемов, которые не входят в объем полости в головке равна 11 см3.

Для получения нужной нам степени сжатия 10/1 мы должны иметь объем полости в головке (27,7 – 11) = 16,7 см3. Чтобы определить, сколько металла нужно снять с торцевой поверхности головки, поместите ее на горизонтальную поверхность, или точнее поместите головку таким образом, чтобы торцевая ее поверхность была горизонтальной. После того как вы это сделаете, заполните камеру количеством жидкости, равным требующемуся окончательному объему. В этом примере этот объем равен 16,7 см3.

Рабочий объем цилиндра представляет собой объем находящийся между крайними позициями движения поршня.

Формула расчета цилиндра известна еще со школьной программы – объем равен произведению площади основания на высоту. И для того чтобы вычислить объем двигателя автомобиля либо мотоцикла также нужно воспользоваться этими множителями. Рабочий объём любого цилиндра двигателя рассчитывается так:

h — длина хода поршня мм в цилиндре от ВМТ до НМТ (Верхняя и Нижняя мёртвая точки)

r — радиус поршня мм

п — 3,14 не именное число.

Как узнать объем двигателя

Для расчета рабочего объема двигателя вам будет нужно посчитать объем одного цилиндра и затем умножить на их количество у ДВС. И того получается:

Vдвиг = число Пи умножено на квадрат радиуса (диаметр поршня) умноженное на высоту хода и умноженное на кол-во цилиндров.

Поскольку, как правило, параметры поршня везде указываются в миллиметрах, а объем двигателя измеряется в см. куб., то для перевода единиц измерения, результат придется разделить еще на 1000.

Заметьте, что полный объем и рабочий, отличаются, так как поршень имеет выпуклости и выточки под клапана и в него также входить объем камеры сгорания. Поэтому не стоит путать эти два понятия. И чтобы рассчитать реальный (полный) объем цилиндра, нужно суммировать объем камеры и рабочий объем.

Определить объем двигателя можно обычным калькулятором, зная параметры цилиндра и поршня, но посчитать рабочий объем в см³ нашим, в режиме онлайн, будет намного проще и быстрее, тем более, если вам расчеты нужны, дабы узнать мощность двигателя, поскольку эти показатели напрямую зависят друг от друга.

Объем двигателя внутреннего сгорания очень часто также могут называть литражом, поскольку измеряется как в кубических сантиметрах (более точное значение), так и литрах (округленное), 1000 см³ равняется 1 л.

Расчет объема ДВС калькулятором

Чтобы посчитать объем интересующего вас двигателя нужно внести 3 цифры в соответствующие поля, — результат появится автоматически. Все три значения можно посмотреть в паспортных данных автомобиля или тех. характеристиках конкретной детали либо же определить, какой объем поршневой поможет штангенциркуль.

Таким образом, если к примеру у вас получилось что объем равен 1598 см³, то в литрах он будет обозначен как 1,6 л, а если вышло число 2429 см³, то 2,4 литра.

Длинноходный и короткоходный поршень

Также замете, что при одинаковом количестве цилиндров и рабочем объеме двигатели могут иметь разный диаметр цилиндров, ход поршней и мощность таких моторов так же будет разной. Движок с короткоходными поршнями очень прожорлив и имеет малый КПД, но достигает большой мощности на высоких оборотах. А длинноходные стоят там, где нужна тяга и экономичность.

Следовательно, на вопрос «как узнать объем двигателя по лошадиным силам» можно дать твердый ответ – никак. Ведь лошадиные силы хоть и имеют связь с объемом двигателя, но вычислить его по ним не получится, поскольку формула их взаимоотношения еще включает много разных показателей. Так что определить кубические сантиметры двигателя можно исключительно по параметрам поршневой.

Зачем нужно проверять объем двигателя

Чаще всего узнают объем двигателя когда хотят увеличить степень сжатия, то есть если хотят расточить цилиндры с целью тюнинга. Поскольку чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно, двигатель будет более мощным. Технология изменения объема в большую сторону, дабы нарастить степень сжатия, очень выгодна — ведь порция топливной смеси такая же, а полезной работы больше. Но всему есть свой предел и чрезмерное её увеличение грозит самовоспламенением, вследствие чего происходит детонация, которая не только уменьшает мощность, но и грозит разрушением мотора.

После того как это будет сделано, вы можете добавить объем, равный толщине прокладки. Если прокладка имеет круглое отверстие, то этот объем проще всего можно определить с помощью следующей формулы: Vcc = [(p D2 * L)/4] / 1,000, где V = объем, p = 3,142, D = диам. отверстия в прокладке в мм, L = толщина прокладки в зажатом состоянии в мм. Если отверстие в прокладке некруглое, как это имеет место во многих случаях, то мы можем измерить нужный объем, воспользовавшись бюреткой. Для этого обжатую прокладку приклейте к листу стекла с помощью герметика, предназначенного для прокладок головок цилиндров, затем поместите стекло на горизонтальную поверхность и заполните отверстие в прокладке жидкостью с помощью бюретки. Старайтесь это делать так, чтобы жидкость не выливалась из отверстия или покрывала полностью всю поверхность прокладки, поскольку в этом случае замеры будут неправильными.

Степень сжатия двс

На практике же конструкция большинства двигателей позволяет реализовать потенциал топлива с более высоким октановым числом без ущерба для ресурса.
Вопрос номер два: почему при использовании бензина с большим октановым числом на свечах образуется нагар? Первая причина является следствием того, что в России высокачественное топливо удается найти далеко не на каждой бензозаправке.

Внимание

Также причиной может служить угол опережения зажигания.

Если в вашем двигателе нет системы, которая автоматически регулирует угол зажигания, то залив высокооктановое топливо можно опять же загадить свечи и потерять часть мощности.
Как упоминалось выше, высокооктановое топливо горит медленнее, а следовательно для правильного и полного сгорания смеси ее поджиг должен осуществляться раньше.
Автомобильные двигатели – разновидность тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики.
Еще в 1-й половине XIX в.

403 — доступ запрещён

Инфо

При подаче топливовоздушной смеси под избыточным давлением, реальная компрессия в цилиндрах оказывается слишком высокой – даже при умеренной геометрической степени сжатия.

Чем больше октановое число бензина, тем выше допустимая (по условиям детонации) степень сжатия, тем эффективнее работает мотор.
Исключительно высокую степень сжатия допускает в роли горючего газ – нефтяной или природный.
Без наддува 13-14 не вопрос, с компрессором – 10-11.
Водород тоже отличается стойкостью против детонации.

Важно

И еще спирт – метиловый или этиловый: потрясающие антидетонационные качества.

Вдобавок у спирта высокая теплота испарения; испаряясь, он сильно охлаждает топливовоздушную смесь (а заодно и поверхность камеры сгорания).
Холодная смесь плотнее, и в цилиндр ее – по весу – входит заметно больше; реальный коэффициент наполнения оказывается выше. Крутящий момент, мощность больше.

Как рассчитать степень сжатия двигателя?

В любом отрегулированном двигателе одним из параметров, который без всякого сомнения следует изменить и обычно в сторону повышения, является степень сжатия. Поскольку повышение степени сжатия увеличивает отдаваемую эффективную мощность двигателя, поэтому желательно иметь степень сжатия как можно более высокой в определенных пределах.

Верхний предел всегда определяется в зависимости от точки, в которой возникает детонация.

Поскольку детонация может очень быстро разрушить двигатель, поэтому будет лучше, если мы будем точно знать, какая степень сжатия есть или будет, чтобы можно было выдерживать разумное соотношение.

Степень сжатия определяется c помощью следующей формулы (V + C)/C = CR, где V это рабочий объем цилиндра, а С это объем камеры сгорания.

Определить рабочий объем или емкость одного цилиндра можно просто.

403 таф access is denied

О том, какая компрессия должна быть у модели вашего двигателя, можно прочитать в его технической документации.

Исходя из этого, следует делать определенные выводы касательно возможных причин поломки.

Что касается заклинивания или «закоксованности» поршневых колец, то здесь используются иные методы. Можно сказать, что даже старые, но весьма эффективные. Увеличить компрессию в таком случае достаточно просто. Необходимо отвинтить свечи, залить в каждое отверстие около 100 грамм моторного масла и подождать около часа.
Чистое масло размягчит накопленную гарь, и при следующем запуске двигателя она попросту выработается. Если вы знаете, какая должна быть компрессия двигателя вашего авто, то можно сравнить её с показателями после проведения этой процедуры, измерив величину манометром.

Степень сжатия и компрессия двигателя: подробное описание

Урвоень компрессии зависит от износа поршневой системы Поскольку проблема износа цилиндро-поршневой группы двигателя связана с неплотным прилеганием деталей друг к другу, решить эту проблему можно инновационными способами.

На рынке можно найти большое разнообразие различных присадок, с помощью которых можно нарастить на изношенный участок металла необходимую толщину, которой вполне хватит для увеличения компрессии. Кроме того, некоторые материалы, из которых изготовлены такие присадки, способны удерживать в себе моторное масло, благодаря чему давление увеличивается еще больше. Однако такой метод следует использовать лишь тогда, когда вы точно уверены в причине неисправности.

К примеру, использование присадок при залегании поршневых колец никак не повлияет на ситуацию или же вовсе её усугубит.

Поэтому крайне важно провести тщательную диагностику перед ремонтом.

Расчёт компрессии по степени сжатия

Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см2.

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. Расчет коэффициента сжатия Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – 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.

Vр намного больше чем Vс. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Расчет степени сжатия

В разделе Прочие Авто-темы на вопрос зависит ли компрессия от степени сжатия??? заданный автором сергей зайцев лучший ответ это Степень сжатия это именно степень, т. е. отношение двух объёмов.

Она измеряется в безразмерных единицах, ну, например, если степень сжатия равна 12, то объём камеры сгорания в 12 раз меньше полного объёма цилиндра.

Компрессия это немножко другое. Компрессия это давление. В идеальном случае, если принять, что воздух при сжатии не нагревается и никуда не выходит, то компрессия должна быть равна степени сжатия. Т. е.

Степень сжатия двигателей: величина, измерение, повышение мощности

К примеру, фрезеровка головки блока после слишком сильной тепловой деформации. Когда выровнять сопрягаемую с блоком цилиндров поверхность удается ценой снятия слоя металла чрезмерно большой толщины.

От этого значение коэффициента увеличивается столь сильно, что работа на бензине, для которого был рассчитан мотор, становится невозможной.Как можно изменить показатель сжатия Методы увеличения:

  • Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
  • 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.

Как рассчитать степень сжатия

Поскольку любая составляющая поршневой системы имеет временной предел своей эксплуатации, рано или поздно наступает усталость металла, в результате которой от деталей начинают откалываться мелкие частицы, способные привести не только к потере давления, но и к серьезной поломке двигателя в целом.Методы увеличения компрессии Пожалуй, прежде чем задаваться вопросом, как увеличить компрессию двигателя, следует определить первопричину падения давления в цилиндре, и только после этого приступить к устранению неисправности.

На сегодняшний день существует несколько способов решения этой проблемы, которые применяются в зависимости от того или иного случая.

Начнем с самой распространенной причины снижения компрессии – с износа поршневой системы.

Степень сжатия двигателя — подробное пояснение характеристики


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/см2. Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см2. 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.

Расчет коэффициента сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – 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. Vр намного больше чем Vс. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S.

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 см3. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см.

Калькулятор расчета рабочего объёма двигателя внутреннего сгорания

куб., то для перевода единиц измерения, результат придется разделить еще на 1000. Заметьте, что полный объем и рабочий, отличаются, так как поршень имеет выпуклости и выточки под клапана и в него также входить объем камеры сгорания.

Поэтому не стоит путать эти два понятия.

И чтобы рассчитать реальный (полный) объем цилиндра, нужно суммировать объем камеры и рабочий объем.Определить объем двигателя можно обычным калькулятором, зная параметры цилиндра и поршня, но посчитать рабочий объем в см³ нашим, в режиме онлайн, будет намного проще и быстрее, тем более, если вам расчеты нужны, дабы узнать мощность двигателя, поскольку эти показатели напрямую зависят друг от друга.Объем двигателя внутреннего сгорания очень часто также могут называть литражом, поскольку измеряется как в кубических сантиметрах (более точное значение), так и литрах (округленное), 1000 см³ равняется 1 л.

Рекомендуем прочесть: Куда обращаться если мфц не выполняет свои обязанности владикавказ

Zhurikhin › Блог › Динамическая степень сжатия

Допустим, мы поворачиваем распредвал в опережение, тем самым уменьшаем значение LSA (угол развала кулачков), уменьшаем угол закрытия впускного клапана (клапан закрывается раньше), увеличивается наполнение на средних оборотах относительно базовых значений и увеличивается время на сжатие – как итог имеем большее значение давления в конце такта сжатия.

Также на давление оказывают влияние такие параметры, как ход поршня и длина шатуна, но об этом немного позже.

Почему нам важно это учитывать?Также мы рассматривали, что при использовании распредвала с большим значением LSA и более поздним закрытием впускного клапана, нам необходимо увеличивать степень сжатия (статическую степень сжатия – Static Compression Ratio – SCR).

Теперь нам становится более понятно, почему это необходимо делать – так, если этого не сделать, то эффективность сжатия ТВС станет заметно ниже и как итог, нам придется увеличить УОЗ, а это повлечет за собой увеличение противодавления и уменьшит мощность – увеличение степени сжатия необходимый шаг при такой доработке.

Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора

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 детонации мотора с большим значением этого коэффициента. Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.

Исходные данные

Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

  • 7,0–7,5 октановое число 72–76.
  • 7,5–8,5 октановое число 76–85.
  • 5,5–7 октановое число 66–72.
  • 10:1 октановое число 92.
  • От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
  • От 12 до 14,5 октановое число 98.

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.

Что такое степень сжатия?

Скажете ли вы на память, какая степень сжатия у двигателя вашего авто? Допустим, 9,8; не слишком ли много? А может, наоборот, – мало?

Непростой вопрос, ведь конструкторы моторов с искровым зажиганием [Мы обычно говорим бензиновый, хотя знаем, что автомобильные двигатели прекрасно работают и на газе. А также на спирте – метиловом или этиловом… Так что лучше выражаться: с искровым зажиганием. Или Отто (по имени создателя такой конструкции Николауса Отто) – в отличие от Дизеля. Хоть и странновато звучит, но точнее.] всячески стремятся повысить степень сжатия. А создатели двигателей с воспламенением от сжатия наоборот – стараются ее понизить…

Своеобразная характеристика д.в.с., вокруг которой бытует немало недоразумений. Причем одна из ключевых – от степени сжатия зависит многое. Хотя, на первый взгляд, нет ничего проще: отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Или иначе: частное от деления объема надпоршневого пространства в н.м.т. на него же – в.м.т. То есть, геометрическая степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь (воздух в цилиндрах дизеля) при движении поршня от н.м.т. к в.м.т. Геометрическая; а в жизни, естественно, получается не всегда так, как в геометрии…


Объемы 4-тактного поршневого двигателя: Vk – объем камеры сгорания; Vp – рабочий объем цилиндра; Vo – полный объем цилиндра; ВМТ – верхняя мертвая точка; НМТ – нижняя мертвая точка.

Вперед и выше

На заре автомобилизма степень сжатия двигателей Отто (а собственно, других 100 лет назад и не знали) делали невысокой – 4-5. Чтобы при работе на низкооктановом бензине (гнали как умели) не возникала детонация [Кто не слышал детонационные звуки в цилиндрах? Как говорится, «пальцы стучат». При слишком высокой (по качеству горючего) степени сжатия, горение топливовоздушной смеси после ее воспламенения от искры нарушается. Оно приобретает взрывной характер, в камере сгорания возникают ударные волны, от которых мотору не поздоровится.]. Скажем, при рабочем объеме цилиндра в 400 «кубиков» объем камеры сгорания – 100 миллилитров. То есть, геометрическая степень сжатия у нашего двигателя

e = (400+100)/100 = 5.

Если же объем камеры сгорания уменьшить – при прочих равных – до 40 см3 (технически несложно), то степень сжатия повысится до

e = (400+40)/40 = 11.

Замечательно – и что? А то, что термический к.п.д. двигателя увеличится почти в 1,3 раза. И если 6-цилиндровый 2,4-литровый мотор развивает со степенью сжатия 5 мощность в 100 л.с., то со степенью сжатия 11 она повысится до без малого 130. Причем при неизменном расходе горючего! Иными словами, расход топлива в расчете на 1 л.с. в час сокращается на 22,7%.


Короткоходный 3,8-литровый двигатель Porsche 911 со степенью сжатия 11,8! Объем камеры сгорания настолько мал (59 см3), что трудно устроить углубления в днище поршня под головки клапанов

Поразительный результат – самыми простыми средствами. Не слишком ли хорошо, чтобы быть правдой? Никакой мистики: чем выше степень сжатия, тем ниже температура отработанных газов, идущих на выхлоп. При e = 11 мы попросту заметно меньше обогреваем атмосферу, чем при степени 5; вот и все.

Азы теплотехники

Автомобильные двигатели – разновидность тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики. Еще в 1-й половине XIX в. замечательный французский физик и инженер Сади Карно заложил основы теории тепловых машин – в том числе и д.в.с. Так вот, по Карно, к.п.д. двигателя внутреннего сгорания тем выше, чем больше разница между температурой газов (рабочего тела) к концу горения топливовоздушной смеси – и их температурой на выпуске. А разница температур зависит от e – вернее, от степени расширения рабочих газов в цилиндрах.

Sadi Carnot (1796-1832)

Да, тут есть нюанс: по Карно, для термического к.п.д. важна не степень сжатия, а именно степень расширения. Чем сильнее расширяются горячие газы на рабочем ходу, тем ниже падает их температура – естественно. Просто в обычных конструкциях д.в.с. степень расширения геометрически совпадает со степенью сжатия; вот мы и привыкли говорить. Тем более что детонация зависит как раз от e – то есть от компрессии. Чем сильнее сжимается топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя Отто [Именно Отто, дизели детонации не знают. Почему – отдельный разговор.], чем выше давление и температура к моменту искрообразования, тем вероятнее возникновение ударных волн в камере сгорания.

Взрывное горение, детонация. Она-то и ограничивает степень сжатия, но степень расширения рабочих газов здесь ни при чем. Вот если каким-то образом отделить одну степень от другой – чтобы при умеренной компрессии добиться сильного расширения рабочих газов…

Пятитактный цикл

Pourquoi бы и не pas; ведь уже полвека с лишним известен так называемый 5-тактный цикл Atkinson’а/Miller’а. Он как раз и разводит степень сжатия и степень расширения по разные стороны.

Представьте, что у вашего 1,5-литрового 16-клапанника ВАЗ-2112 впуск заканчивается не на 36° после н.м.т. (по углу поворота коленчатого вала), а очень поздно – на 81°. То есть, при 3 тыс. оборотов поршень на своем ходе к в.м.т. вытесняет часть топливовоздушной смеси через открытые клапаны обратно во впускной коллектор (не беспокойтесь, она там не пропадет). Иными словами, такт сжатия начинается только где-то на 75° после н.м.т., а до того имеет место своеобразный такт обратного вытеснения смеси.

Тактов теперь не 4, а 5: впуск, обратное вытеснение, сжатие, рабочий ход, выпуск. На первый взгляд, идиотская схема: зачем гонять смесь туда-обратно? На первый взгляд и Солнце обращается вокруг Земли… Следите за моими руками: допустим, обратно вытесняется 20% топливовоздушной смеси, уже попавшей в цилиндр, и сжимается только 80%. И пусть геометрическая e равна 13 – исключительно высокая для Отто. Однако реальная степень сжатия, компрессия гораздо ниже: при 20-процентном обратном вытеснении смеси она равна 10,6. Что и требовалось доказать.

У конструкции с реальной степенью сжатия 10,6 (вполне допустимо для товарного бензина) степень расширения рабочих газов – 13. Термический к.п.д. двигателя по факту в 1,0518 раза выше, чем по его реальной степени сжатия; не так много, но моторостроители годами бьются ради 5-процентной экономии горючего. Двигатели пассажирских автомобилей уже вовсю работают по 5-тактному циклу. Возьмите 1,5-литровую тойотовскую «четверку» 1NZ-FXE (для Prius) или фордовскую 2,26-литровую (для Escape hybrid). Вроде блестящее решение, однако у медали есть и оборотная сторона.


Тойотовская «четверка» 1NZ-FXE: тоже 5-тактный цикл. На глаз заметно, насколько профиль впускного кулачка шире выпускного: крайне позднее закрытие впускных клапанов

Геометрическая e (степень расширения рабочих газов) у 1NZ-FXE – 13, реальная степень сжатия – около 10,5. Печаль в том, что из-за обратного вытеснения смеси 1,5-литровый мотор по крутящему моменту и мощности опускается примерно до 1,2-литрового; выигрываем в термическом к.п.д. – ценой потери реального литража. Так что с одной стороны – с другой стороны.

Мало того, двигатель с поздним закрытием впускных клапанов совсем не тянет «на низах». Поэтому 5-тактный цикл годится в «гибридных» силовых агрегатах, где тяговый электромотор как раз и принимает на себя нагрузку при самых низких оборотах. А потом подхватывает д.в.с.; так или иначе, 5-тактный цикл позволяет повысить степень расширения рабочих газов и термический к.п.д. двигателя.

У двигателя Honda, работающего по 5-тактному циклу, часть топливовоздушной смеси вытесняется поршнем обратно во впускные каналы 1 – впуск; 2 – обратный выброс топливовоздушной смеси; 3 – пятый такт: сжатие.

А вот наддув – наоборот – вынуждает понижать степень сжатия. При подаче топливовоздушной смеси под избыточным давлением, реальная компрессия в цилиндрах оказывается слишком высокой – даже при умеренной геометрической e. Приходится отступать; отсюда снижение термического к.п.д. и повышенный расход бензина у двигателей с наддувом, если не применять спецгорючее.

На спирту

Чем больше октановое число бензина, тем выше допустимая (по условиям детонации) степень сжатия, тем эффективнее работает мотор. Так ведь не бензином единым… Исключительно высокую e допускает в роли горючего газ – нефтяной или природный. Без наддува 13-14 не вопрос, с компрессором – 10-11. Водород тоже отличается стойкостью против детонации. И еще спирт – метиловый или этиловый: потрясающие антидетонационные качества. Вдобавок у спирта высокая теплота испарения; испаряясь, он сильно охлаждает топливовоздушную смесь (а заодно и поверхность камеры сгорания). Холодная смесь плотнее, и в цилиндр ее – по весу – входит заметно больше; реальный коэффициент наполнения оказывается выше. Крутящий момент, мощность. Так и говорят: «компрессорный» эффект спиртового горючего.

Мощность, термический к.п.д. – все удовольствия сразу. Кроме того, этиловый (питьевой!) спирт еще и экологичен; что еще пожелать? Правда, расход спиртового топлива в литрах оказывается гораздо выше, чем бензина, поскольку теплотворная способность метанола и этанола невысока. Как водка и «сушняк»; равнять литр на литр тут бессмысленно. А вот в энергетическом эквиваленте спирт заметно эффективнее бензина – благодаря высокой степени сжатия (расширения). Так что в перспективе – спиртовое топливо, чистое или в смеси с бензином. Скажем, E85: на 85% этанол и на 15% бензин. И лет через 25 нефть потеряет свое значение в мире…

Истина в мере

В перспективе, а пока повысить степень сжатия ВАЗовского 16-клапанника с 10,5 до 11,5 – на 92-м бензине от местной АЗС – ой как непросто. Скажем, применить впрыск бензина непосредственно в камеры сгорания – вместо впускных каналов. Испарение бензина не на впуске, а в цилиндрах – тот же самый «компрессорный» эффект. Или организовать 2-искровое зажигание – с 2 свечами на цилиндр; кое-что дает. А также поставить выпускные клапаны с внутренним (натриевым) охлаждением; раскаленные тарелки провоцируют детонацию. Очистить поверхность камеры сгорания от нагара – и отполировать ее.

Влияет конфигурация камеры сгорания – и скорость вихревого движения топливовоздушной смеси. Есть много способов борьбы с детонацией – хороших и разных.

А до какого уровня есть смысл поднимать e двигателя Отто? Тут вот что: термический к.п.д. нарастает с повышением степени сжатия (расширения!), но не линейно. То есть, рост к.п.д. замедляется: если от 5 до 10 он повышается в 1,265 раза, то от 10 до 20 – только в 1,157 раза. Зато быстро накапливаются побочные заморочки, которых лучше избегать. Поэтому степень сжатия 13-14 – разумный компромисс, к которому и следует стремиться. Только оставьте окончательное решение за инженерами-конструкторами; они знают лучше.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

  1. Форсирование двигателя.
  2. Желание приспособить мотор для работы на бензине с другим октановым числом. Было время, когда газовое оборудование для авто не встречалось в продаже. Не было и газа на заправках. Поэтому советские автовладельцы часто переделывали двигатели для работы на более дешевом низкооктановом бензине.
  3. Неудачный ремонт мотора, для ликвидации последствий которого требуется корректировка коэффициента сжатия. К примеру, фрезеровка головки блока после слишком сильной тепловой деформации. Когда выровнять сопрягаемую с блоком цилиндров поверхность удается ценой снятия слоя металла чрезмерно большой толщины. От этого значение коэффициента увеличивается столь сильно, что работа на бензине, для которого был рассчитан мотор, становится невозможной.

Зачем нужно проверять объем двигателя

Чаще всего узнают объем двигателя когда хотят увеличить степень сжатия, то есть если хотят расточить цилиндры с целью тюнинга. Поскольку чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно, двигатель будет более мощным. Технология изменения объема в большую сторону, дабы нарастить степень сжатия, очень выгодна — ведь порция топливной смеси такая же, а полезной работы больше. Но всему есть свой предел и чрезмерное её увеличение грозит самовоспламенением, вследствие чего происходит детонация, которая не только уменьшает мощность, но и грозит разрушением мотора.

Подпишись

на наш канал в
Я ндекс.Дзене
Еще больше полезных советов в удобном формате

Как можно изменить показатель сжатия

Методы увеличения:

  • Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
  • 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.

Способы снижения:

  • Снятие слоя металла с днища поршня (делается это обычно на токарном станке).
  • Установка между головкой и блоком цилиндров дюралюминиевой проставки между двумя прокладками.

Взаимосвязь коэффициента сжатия и компрессии

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.

Мало ли кому интересно. Выдержка из моих записей. А так же сразу вопрос! 1% объема турбодвигателя на что может повлиять?

При покупке поршней сразу взял чуть больший диаметр, а именно 90.5. Напомню что в стандарте 90 ровно. Взял для того чтоб сразу проточить цилиндры, для создания идеальной поверхности. Все таки приятно когда все обновленное. И куда приятнее когда делают хорошо все и с душой. Так как бюджет давно перевалил за начальную стоимость покупки авто, решил не экономить на таких «мелочах». Отсюда все время двигаются сроки окончания работ. И до сих пор не знаю когда будет близко конец… Ну да ладно… Главное сделать красиво хорошо и с первого раза, так как не планирую больше вливать в нее… Хотя кто знает. всякое случается…

А вообще после покупки поршней сразу назрел вопрос, на что повлияет такая расточка. думаю что на столько ничтожны эти изменения что ни на что…

И так, формула расчета объема. Мало ли кому полезна будет.

V — объем R — это радиус поршня.(Не забудьте что r это 1/2 диаметра) H — это ход поршня. 4 — в данном случае количество поршней.

Мы имеем, 4 поршня, диаметр поршня 90.5, и высоту подъема 90.

Итак. Новый объем V=(4*3.14*45.25*45.25*90)/1000=2314 Стандартный объем V=(4*3.14*45*45*90)/1000=2289 Теперь посчитаем разницу в процентах. 2289=100% 2314=101% Увеличили объем на 1%

Разница мала, но теперь когда будут спрашивать какой объем, можно смело говорить 2.3 округлив в меньшую степень, а не в большую

Настоящим сообщаем, что в соответствии с Федеральным законом № 152-ФЗ от 27.07.2006, отправляя данную форму, вы подтверждаете свое согласие на обработку персональных данных.

Аквапечать24
Аксессуары16
Двигатели в сборе5
Диагностические приборы и кабели1
Запчасти для скутеров2338
Запчасти для японских скутеров227
Запчасти на мотоцикл/питбайк3
Лодочные моторы15
Скутеры28
Специальное предложение48

Формула компрессии двигателя. Степень сжатия двигателя

Рабочий объем цилиндра представляет собой объем находящийся между крайними позициями движения поршня.

Формула расчета цилиндра известна еще со школьной программы – объем равен произведению площади основания на высоту. И для того чтобы вычислить объем двигателя автомобиля либо мотоцикла также нужно воспользоваться этими множителями. Рабочий объём любого цилиндра двигателя рассчитывается так:

h — длина хода поршня мм в цилиндре от ВМТ до НМТ (Верхняя и Нижняя мёртвая точки)

r — радиус поршня мм

п — 3,14 не именное число.

Как узнать объем двигателя

Для расчета рабочего объема двигателя вам будет нужно посчитать объем одного цилиндра и затем умножить на их количество у ДВС. И того получается:

Vдвиг = число Пи умножено на квадрат радиуса (диаметр поршня) умноженное на высоту хода и умноженное на кол-во цилиндров.

Поскольку, как правило, параметры поршня везде указываются в миллиметрах, а объем двигателя измеряется в см. куб., то для перевода единиц измерения, результат придется разделить еще на 1000.

Заметьте, что полный объем и рабочий, отличаются, так как поршень имеет выпуклости и выточки под клапана и в него также входить объем камеры сгорания. Поэтому не стоит путать эти два понятия. И чтобы рассчитать реальный (полный) объем цилиндра, нужно суммировать объем камеры и рабочий объем.

Определить объем двигателя можно обычным калькулятором, зная параметры цилиндра и поршня, но посчитать рабочий объем в см³ нашим, в режиме онлайн, будет намного проще и быстрее, тем более, если вам расчеты нужны, дабы узнать мощность двигателя, поскольку эти показатели напрямую зависят друг от друга.

Объем двигателя внутреннего сгорания очень часто также могут называть литражом, поскольку измеряется как в кубических сантиметрах (более точное значение), так и литрах (округленное), 1000 см³ равняется 1 л.

Расчет объема ДВС калькулятором

Чтобы посчитать объем интересующего вас двигателя нужно внести 3 цифры в соответствующие поля, — результат появится автоматически. Все три значения можно посмотреть в паспортных данных автомобиля или тех. характеристиках конкретной детали либо же определить, какой объем поршневой поможет штангенциркуль.

Таким образом, если к примеру у вас получилось что объем равен 1598 см³, то в литрах он будет обозначен как 1,6 л, а если вышло число 2429 см³, то 2,4 литра.

Длинноходный и короткоходный поршень

Также замете, что при одинаковом количестве цилиндров и рабочем объеме двигатели могут иметь разный диаметр цилиндров, ход поршней и мощность таких моторов так же будет разной. Движок с короткоходными поршнями очень прожорлив и имеет малый КПД, но достигает большой мощности на высоких оборотах. А длинноходные стоят там, где нужна тяга и экономичность.

Следовательно, на вопрос «как узнать объем двигателя по лошадиным силам» можно дать твердый ответ – никак. Ведь лошадиные силы хоть и имеют связь с объемом двигателя, но вычислить его по ним не получится, поскольку формула их взаимоотношения еще включает много разных показателей. Так что определить кубические сантиметры двигателя можно исключительно по параметрам поршневой.

Зачем нужно проверять объем двигателя

Чаще всего узнают объем двигателя когда хотят увеличить степень сжатия, то есть если хотят расточить цилиндры с целью тюнинга. Поскольку чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно, двигатель будет более мощным. Технология изменения объема в большую сторону, дабы нарастить степень сжатия, очень выгодна — ведь порция топливной смеси такая же, а полезной работы больше. Но всему есть свой предел и чрезмерное её увеличение грозит самовоспламенением, вследствие чего происходит детонация, которая не только уменьшает мощность, но и грозит разрушением мотора.

После того как это будет сделано, вы можете добавить объем, равный толщине прокладки. Если прокладка имеет круглое отверстие, то этот объем проще всего можно определить с помощью следующей формулы: Vcc = [(p D2 * L)/4] / 1,000, где V = объем, p = 3,142, D = диам. отверстия в прокладке в мм, L = толщина прокладки в зажатом состоянии в мм. Если отверстие в прокладке некруглое, как это имеет место во многих случаях, то мы можем измерить нужный объем, воспользовавшись бюреткой. Для этого обжатую прокладку приклейте к листу стекла с помощью герметика, предназначенного для прокладок головок цилиндров, затем поместите стекло на горизонтальную поверхность и заполните отверстие в прокладке жидкостью с помощью бюретки. Старайтесь это делать так, чтобы жидкость не выливалась из отверстия или покрывала полностью всю поверхность прокладки, поскольку в этом случае замеры будут неправильными.

Степень сжатия двс

На практике же конструкция большинства двигателей позволяет реализовать потенциал топлива с более высоким октановым числом без ущерба для ресурса.
Вопрос номер два: почему при использовании бензина с большим октановым числом на свечах образуется нагар? Первая причина является следствием того, что в России высокачественное топливо удается найти далеко не на каждой бензозаправке.

Внимание

Также причиной может служить угол опережения зажигания.

Если в вашем двигателе нет системы, которая автоматически регулирует угол зажигания, то залив высокооктановое топливо можно опять же загадить свечи и потерять часть мощности.
Как упоминалось выше, высокооктановое топливо горит медленнее, а следовательно для правильного и полного сгорания смеси ее поджиг должен осуществляться раньше.
Автомобильные двигатели – разновидность тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики.
Еще в 1-й половине XIX в.

403 — доступ запрещён

Инфо

При подаче топливовоздушной смеси под избыточным давлением, реальная компрессия в цилиндрах оказывается слишком высокой – даже при умеренной геометрической степени сжатия.

Чем больше октановое число бензина, тем выше допустимая (по условиям детонации) степень сжатия, тем эффективнее работает мотор.
Исключительно высокую степень сжатия допускает в роли горючего газ – нефтяной или природный.
Без наддува 13-14 не вопрос, с компрессором – 10-11.
Водород тоже отличается стойкостью против детонации.

Важно

И еще спирт – метиловый или этиловый: потрясающие антидетонационные качества.

Вдобавок у спирта высокая теплота испарения; испаряясь, он сильно охлаждает топливовоздушную смесь (а заодно и поверхность камеры сгорания).
Холодная смесь плотнее, и в цилиндр ее – по весу – входит заметно больше; реальный коэффициент наполнения оказывается выше. Крутящий момент, мощность больше.

Как рассчитать степень сжатия двигателя?

В любом отрегулированном двигателе одним из параметров, который без всякого сомнения следует изменить и обычно в сторону повышения, является степень сжатия. Поскольку повышение степени сжатия увеличивает отдаваемую эффективную мощность двигателя, поэтому желательно иметь степень сжатия как можно более высокой в определенных пределах.

Верхний предел всегда определяется в зависимости от точки, в которой возникает детонация.

Поскольку детонация может очень быстро разрушить двигатель, поэтому будет лучше, если мы будем точно знать, какая степень сжатия есть или будет, чтобы можно было выдерживать разумное соотношение.

Степень сжатия определяется c помощью следующей формулы (V + C)/C = CR, где V это рабочий объем цилиндра, а С это объем камеры сгорания.

Определить рабочий объем или емкость одного цилиндра можно просто.

403 таф access is denied

О том, какая компрессия должна быть у модели вашего двигателя, можно прочитать в его технической документации.

Исходя из этого, следует делать определенные выводы касательно возможных причин поломки.

Что касается заклинивания или «закоксованности» поршневых колец, то здесь используются иные методы. Можно сказать, что даже старые, но весьма эффективные. Увеличить компрессию в таком случае достаточно просто. Необходимо отвинтить свечи, залить в каждое отверстие около 100 грамм моторного масла и подождать около часа.
Чистое масло размягчит накопленную гарь, и при следующем запуске двигателя она попросту выработается. Если вы знаете, какая должна быть компрессия двигателя вашего авто, то можно сравнить её с показателями после проведения этой процедуры, измерив величину манометром.

Степень сжатия и компрессия двигателя: подробное описание

Урвоень компрессии зависит от износа поршневой системы Поскольку проблема износа цилиндро-поршневой группы двигателя связана с неплотным прилеганием деталей друг к другу, решить эту проблему можно инновационными способами.

На рынке можно найти большое разнообразие различных присадок, с помощью которых можно нарастить на изношенный участок металла необходимую толщину, которой вполне хватит для увеличения компрессии. Кроме того, некоторые материалы, из которых изготовлены такие присадки, способны удерживать в себе моторное масло, благодаря чему давление увеличивается еще больше. Однако такой метод следует использовать лишь тогда, когда вы точно уверены в причине неисправности.

К примеру, использование присадок при залегании поршневых колец никак не повлияет на ситуацию или же вовсе её усугубит.

Поэтому крайне важно провести тщательную диагностику перед ремонтом.

Расчёт компрессии по степени сжатия

Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см2.

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. Расчет коэффициента сжатия Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – 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.

Vр намного больше чем Vс. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Расчет степени сжатия

В разделе Прочие Авто-темы на вопрос зависит ли компрессия от степени сжатия??? заданный автором сергей зайцев лучший ответ это Степень сжатия это именно степень, т. е. отношение двух объёмов.

Она измеряется в безразмерных единицах, ну, например, если степень сжатия равна 12, то объём камеры сгорания в 12 раз меньше полного объёма цилиндра.

Компрессия это немножко другое. Компрессия это давление. В идеальном случае, если принять, что воздух при сжатии не нагревается и никуда не выходит, то компрессия должна быть равна степени сжатия. Т. е.

Степень сжатия двигателей: величина, измерение, повышение мощности

К примеру, фрезеровка головки блока после слишком сильной тепловой деформации. Когда выровнять сопрягаемую с блоком цилиндров поверхность удается ценой снятия слоя металла чрезмерно большой толщины.

От этого значение коэффициента увеличивается столь сильно, что работа на бензине, для которого был рассчитан мотор, становится невозможной.Как можно изменить показатель сжатия Методы увеличения:

  • Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
  • 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.

Как рассчитать степень сжатия

Поскольку любая составляющая поршневой системы имеет временной предел своей эксплуатации, рано или поздно наступает усталость металла, в результате которой от деталей начинают откалываться мелкие частицы, способные привести не только к потере давления, но и к серьезной поломке двигателя в целом.Методы увеличения компрессии Пожалуй, прежде чем задаваться вопросом, как увеличить компрессию двигателя, следует определить первопричину падения давления в цилиндре, и только после этого приступить к устранению неисправности.

На сегодняшний день существует несколько способов решения этой проблемы, которые применяются в зависимости от того или иного случая.

Начнем с самой распространенной причины снижения компрессии – с износа поршневой системы.

В любом отрегулированном двигателе одним из параметров, который без всякого сомнения следует изменить и обычно в сторону повышения, является степень сжатия. Поскольку повышение степени сжатия увеличивает отдаваемую эффективную мощность двигателя, поэтому желательно иметь степень сжатия как можно более высокой в определенных пределах. Верхний предел всегда определяется в зависимости от точки, в которой возникает детонация .

Поскольку детонация может очень быстро разрушить двигатель, поэтому будет лучше, если мы будем точно знать, какая степень сжатия есть или будет, чтобы можно было выдерживать разумное соотношение. Степень сжатия определяется c помощью следующей формулы (V + C)/C = CR , где V это рабочий объем цилиндра, а С это объем камеры сгорания.

Определить рабочий объем или емкость одного цилиндра можно просто. Для этого вам нужно просто разделить рабочий объем (литраж) двигателя на число цилиндров, например, если литраж четырехцилиндрового двигателя 1100 куб. см, то емкость или рабочий объем одного цилиндра будет равняться 1100/4 = 275 куб. см. Найти значение объема камеры сгорания несколько сложнее. Для определения объема мы должны физически его измерить и для этого нам нужно иметь пипетку или бюретку, градуированные в куб. см. Объем камеры сгорания это полный объем, который остается над поршнем, когда он находится в ВМТ. Он включает в себя объем полости в головке плюс объем, равный толщине прокладки, плюс объем между верхней частью поршня и верхней частью блока цилиндров в ВМТ и плюс объем выемки в днище поршня при использовании поршней с вогнутыми днищами или минус объем выпуклости на днище поршня при использовании поршней с выпуклыми днищами. После того как это будет сделано, вы можете добавить объем, равный толщине прокладки. Если прокладка имеет круглое отверстие, то этот объем проще всего можно определить с помощью следующей формулы: Vcc = [(p D2 * L)/4] / 1,000 , где V = объем, p = 3,142, D = диам. отверстия в прокладке в мм, L = толщина прокладки в зажатом состоянии в мм. Если отверстие в прокладке некруглое, как это имеет место во многих случаях, то мы можем измерить нужный объем, воспользовавшись бюреткой. Для этого обжатую прокладку приклейте к листу стекла с помощью герметика, предназначенного для прокладок головок цилиндров, затем поместите стекло на горизонтальную поверхность и заполните отверстие в прокладке жидкостью с помощью бюретки. Старайтесь это делать так, чтобы жидкость не выливалась из отверстия или покрывала полностью всю поверхность прокладки, поскольку в этом случае замеры будут неправильными. Заливать жидкость следует до тех пор, пока ее уровень не дойдет до края прокладки. Если все отверстия круглые, то можно легко рассчитать объем между верхней поверхностью поршня и верхней частью блока. Это можно сделать с помощью указанной выше формулы, но при этом D будет равняться диам. отверстия цилиндра в мм, а L расстоянию от верхнего днища поршня до верхней части блока опять в мм. На каких-то стадиях бывает необходимо определить, сколько нужно снять металла с торцевой поверхности головки цилиндров, чтобы получить требуемую степень сжатия. Для этого сначала нужно рассчитать требующийся полный объем камеры сгорания. Из полученного значения вы вычитаете объем, равный толщине прокладки, объем в блоке над поршнем, когда он находится в ВМТ и, если используется поршень с вогнутым днищем, объем выемки. Оставшееся значение теперь представляет собой объем, который должна иметь полость в головке для получения нужной нам степени сжатия. Чтобы было более понятно, рассмотрим следующий пример. Предположим, что нам нужно иметь степень сжатия 10/1, а литраж двигателя равен 1000 см3 и он имеет четыре цилиндра. СR = (V = C)/C , где V — рабочий объем одного цилиндра, а С — полный объем камеры сгорания. Поскольку мы знаем, что V (рабочий объем цилиндра) = 1000 см3 /4 = 250 см3 и знаем требуемую степень сжатия, поэтому преобразуем уравнение, чтобы получить полный объем камеры сгорания С . В результате вы получите следующее уравнение: С = V/(CR-1) . Подставим в него указанные значения С = 250/(10 – 1) = 27,7 см3 . Таким образом полный объем камеры сгорания равен 27,7 см3. Из этого значения вы вычитаете все составляющие объема камеры сгорания, которые не находятся в головке. Предположим, что поршень имеет вогнутое днище, объем полости в днище равен 6 см3 и что оставшийся объем над поршнем, когда он находится в ВМТ, до торцевой поверхности головки равен 1,5 см3. Кроме того объем, равный толщине прокладки, равен 3,5 см3. Сумма всех этих объемов, которые не входят в объем полости в головке равна 11 см3. Для получения нужной нам степени сжатия 10/1 мы должны иметь объем полости в головке (27,7 – 11) = 16,7 см3. Чтобы определить, сколько металла нужно снять с торцевой поверхности головки, поместите ее на горизонтальную поверхность, или точнее поместите головку таким образом, чтобы торцевая ее поверхность была горизонтальной. После того как вы это сделаете, заполните камеру количеством жидкости, равным требующемуся окончательному объему. В этом примере этот объем равен 16,7 см3. Затем измерьте расстояние от торцевой поверхности головки до поверхности жидкости и оно будет определять то количество металла, которое нужно будет удалить. Имеется одна небольшая проблема при измерении расстояния от торца головки до уровня жидкости. Как только наконечник глубиномера приближается к поверхности жидкости, она за счет капиллярного действия поднимается к наконечнику. Это капиллярное действия имеет место при использовании парафина в качестве жидкой среды для измерения объема, когда наконечник глубиномера находится на расстоянии от 0,008 до 0,012 дюйма от поверхности жидкости и поэтому нужно делать допуск на это явление. Из-за небольших неточностей, имеющих место при шлифовании и фасонной обработке камеры сгорания, рекомендуем проверять объем каждой камеры точно также, как и других. Если все объемы не будут одинаковыми, то следует удалить металл с головок камер, имеющих меньший объем, чтобы их объемы стали такими же, как у камеры большим объемом. Главной причиной необходимости балансировки камер является то, что она обеспечивает более плавную работу двигателя, особенно на малых оборотах, и позволяет несколько уменьшить вибрации, возникающие за счет одинаковых пусковых импульсов. Вторая причина заключается в том, что если мы используем максимально возможную степень сжатия и при проверке находим камеру с самым большим объемом, чтобы определить количество удаляемого металла, то степени сжатия у других камер могут быть выше этого предельного значения. В результате возникнет детонация, которая может быстро привести к разрушению двигателя. При удалении металла из камер лучше всего снимать металл в верхней части камер или со стенок около свечи. Точность балансировки камер составляет порядка 0,2 см3. Попытки получить меньшие значения не могут быть реализованы на практике, поскольку при таких крайних значениях возможности измерений с помощью используемых измерительных инструментов ограничены из-за их погрешностей. Помимо этого ошибка, равная 0,2 см3, даже для двигателей малого литража, составляет малый процент полного объема камеры в головке.

Изменение степени сжатия

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: e=(VP+VB)/VB Где e — степень сжатия VP — рабочий объём VB — объём камеры сгорания Преобразовав уравнение можно получить формулу для вычисления камеры сгорания при известной степени сжатия. VB=VP1/e Где VP1 — объём одного цилиндра 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.

Степень сжатия в турбо двигателе

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: E=(VP+VB)/VB Где E — степень сжатия VP — рабочий объём VB — объём камеры сгорания 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: E eff=Egeom*k√(PL/PO) Где e eff — эффективное сжатие E geom — геометрическая степень сжатия E=(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.

Зависимость октанового числа от степени сжатия

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

Одним из важнейших факторов, определяющих работу ДВС (двигателя внутреннего сгорания), являются степень сжатия и компрессия. От их размера зависит, насколько эффективно работает мотор, и каков у него износ. Попробуем разобраться, что такое компрессия, в чём её измеряют, чем от неё отличается степень сжатия – и как можно изменить эти параметры.

Что такое степень сжатия двигателя, работающего на бензине, или в дизеле?

Проще всего начать со степени сжатия, поскольку этот параметр всегда задан конструктивно. Понять смысл этого термина легко, если вспомнить конструкцию ДВС. В рабочем цилиндре движется поршень – и движение это происходит в определённых пределах, ограниченных двумя мёртвыми точками – верхней (ВМТ) и нижней (НМТ). При этом постоянно изменяется объём поршня, находящийся между поверхностью поршня и головкой цилиндра.

Чтобы определить степень сжатия двигателя, необходимо измерить:

  1. Свободный объём цилиндра, когда поршень опущен в НМТ.
  2. Такой же объём, когда поршень в ВМТ, где, собственно и происходит зажигание.

Степень сжатия поршневого двигателя будет определяться, как разность между двумя этими объёмами. Она устанавливается конструкцией двигателя и не может быть изменена без замены блока цилиндров.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Вопрос о том, как определить степень сжатия двигателя, решается очень просто: по сути, достаточно измерить ход цилиндра между мёртвыми точками. Учитывать площадь поршня при этом обычно не надо: в сечении рабочий цилиндр ДВС одинаков, и меняется только высота того пространства, в котором находится топливная или газовая смесь. Однако такие данные будут лишь приблизительными, поскольку не учитывается объём камеры сгорания. Для точного расчёта лучше использовать калькулятор степени сжатия, который приводится на многих ресурсах автомобильной тематики.

Кроме того, во многих случаях расчет степени сжатия не требуется: производители нередко указывают этот параметр в документах на автомобиль. Например, степень сжатия дизельного двигателя обычно выше, чем у работающего на бензине – и в сопроводительных документах указывают: «Степень сжатия 18:1». Это означает, что во время работы двигателя топливная смесь сжимается в 18 раз.

Что такое компрессия двигателя в цилиндрах?

А вот теперь нужно упомянуть отдельно компрессию. Дело в том, что степень сжатия – величина конструктивная. На практике то, что таблица степени сжатия указывает какое-то число для двигателя, не означает, что в конкретном экземпляре ДВС сжатие смеси происходит именно во столько раз.

Компрессия – это величина, которая показывает, насколько действительно сжимается топливная смесь в тот момент, когда происходит её воспламенение. Разница компрессии и степени сжатия как раз и состоит в том, что:

  • Степень – это математическая величина, отношение двух цифр, компрессия же – физический параметр, измеряемый в атмосферах, килограммах на квадратный сантиметр, барах или паскалях.
  • Степень задаётся конструктивно, а компрессия меняется в зависимости от особенностей работы ДВС. Её нельзя вычислить заранее, её можно только измерить напрямую.

Какая должна быть максимальная компрессия с учётом октанового числа топлива?

Тот факт, что компрессия измеряется с помощью приборов, не означает, что не существует никаких норм на этот счёт. Каждый производитель двигателей рассчитывает их на определённую величину сжатия, которому должна подвергаться топливная смесь во время работы ДВС.

Обычно для расчётов используется формула:

К = СС х X

Где К – это компрессия, СС – размер степени сжатия, а X – конкретный коэффициент, зависящий от устройства ДВС. К примеру, для бензиновых моторов с искровым зажиганием он равен обычно 1,2 – 1,3. Но при этом нужно учитывать ещё и особенности конкретной модели.

Соответственно в норме для современных бензиновых ДВС компрессия должна составлять где-то от 10,5 до 16 кг/кв. см. При этом действует правило: чем выше степень сжатия (и, соответственно, компрессия) – тем большим быть должно октановое число у топлива. Старые модели ДВС, где СС составляет лишь 7 – 8 единиц, могут работать на А-76, но новые моторы в основном рассчитаны на «девяносто пятый» или даже «девяносто восьмой» бензин.

Это правило не применяется в отношении дизелей. Дело в том, что их принцип работы другой: не воспламенение смеси от искры, а самовозгорание в предварительно сжатом в цилиндре воздухе. Поэтому там действуют другие коэффициенты, и в норме для дизеля СС должна составлять от 20 до 32 кг/кв. см. В том же случае, если двигатель рассчитан на эксплуатацию в экстремальном холоде, значение этого параметра может достигать и 40 кг/кв. см.

Норма компрессии по таблице для двухтактного ДВС

Несколько сложнее ситуация с двухтактными двигателями. В большинстве своём они имеют очень узкое применение там, где компактность и лёгкость важнее экономичности: на судах, в самолётах, лодках, скутерах, мотоциклах или мопедов.

Зачастую определить степень сжатия с помощью автомобильных приборов здесь вообще невозможно: конструкция двухтактников иногда предусматривает наличие декомпрессора – и тогда измерение показывает всё, что угодно, кроме реальных результатов. Кроме того, в документах на такие моторы часто данные не указываются. Наконец, надо учитывать, что в камеру двухтактника поступает не чистое топливо, а в смеси с маслом, которое в сгорании не участвует.

Тем не менее, опыт показывает, что нормой для двухтактных двигателей мотоциклов следует считать показания от 9 до 13. Если же показания опустились ниже 7 – следует срочно задуматься о ремонте. Возможно, мотор ещё поработает – но такая маленькая степень сжатия и компрессия заставляют насторожиться.

Почему пропала нормальная компрессия?

Непосредственное измерение компрессии на двигателе может показать, что реальная величина значительно отличается от той, которая указана в документах или должна быть согласно расчётам. Тому есть несколько причин.

  • Высокие температуры в работающем двигателе (где, вообще-то, в каждом цикле происходит взрыв бензиново-воздушной смеси!) заставляют расширяться все детали – в том числе и поршень. Чтобы в результате мотор не заклинил на первых же минутах работы, конструкторы предусматривают определённые зазоры между поршнем и стенками цилиндра. Но в эти зазоры во время такта сжатия ускользает и бесполезно теряется часть смеси. Именно поэтому даже в совершенно новом холодном ДВС давление несколько ниже, чем можно было бы ожидать исходя из того, какая степень сжатия в цилиндре предусмотрена разработчиками. Разница исчезает, когда двигатель прогревается, а зазоры из-за теплового расширения уменьшаются.
  • Износилась поршневая группа. Например, возникли задиры на поверхностях, через которые теряется часть смеси.
  • Неправильно стоят поршневые кольца – они не прилегают к поверхностям так, как это положено.
  • Нарушено прилегание клапанов.
  • Неверная регулировка ГРМ. В этом случае клапана открываются или закрываются не вовремя – и давление теряется.
  • Возникла трещина в ГБЦ.

Возможны так же иные причины. В любом случае, снижение компрессии на горячем ДВС означает, что с мотором что-то серьёзно не так, и он нуждается как минимум в регулировании, как максимум – в замене.

Как проверить компрессию на горячем и холодном двигателе: способ измерения, используемый прибор

Поскольку компрессия зависит от множества факторов, её необходимо измерять для каждого конкретного двигателя.

Есть два способа произвести замер – с помощью специального прибора (компрессометра) и без него.

Замер компрессометром

В том случае, если в наличии есть компрессометр, алгоритм измерения выглядит следующим образом:

  1. Машина заводится, двигатель прогревается до рабочей температуры.
  2. Удаляются свечи. Это обязательное условие. Без него погрешность будет слишком велика.
  3. В отверстие вставляется наконечник компрессометра (нужно заранее озаботиться тем, чтобы он подходил по диаметру и резьбе).
  4. Включается стартер. Двигатель крутится, пока стрелка прибора не прекратит двигаться вверх. Нужно заранее позаботиться о том, чтобы аккумулятор был заряжен полностью.
  5. Считываются данные.
  6. Процедура повторяется на следующем цилиндре.

Такой способ годится лишь для горячего двигателя – но зато он наиболее точен. На холодном же моторе компрессометр покажет позавчерашнюю погоду в Занзибаре, а не реальные данные.

Бесприборное измерение

Это очень неточный способ, к тому же годящийся лишь для опытных водителей и автомехаников. Тем не менее, если под рукой нет компрессометра, можно воспользоваться им.

В этом случае действовать нужно так:

  1. Вывертываются все свечи, кроме находящейся в первом цилиндре.
  2. Коленвал проворачивается, пока в первом цилинре не произойдёт сжатие (определить это можно с помощью меток).
  3. Вворачивается свеча во второй цилиндр, коленвал снова проворачивается.
  4. Цикл повторяется, пока не закончатся цилиндры.

В этом случае нельзя узнать точные данные – но можно определить, в каком из цилиндров упала компрессия. Там, где она слишком низка, усилие, прилагаемое для проворота коленвала, будет ниже.

Этот метод требует опыта и хорошего мышечного чувства. Однако его достоинство в том, что он может использоваться даже на холодном двигателе.

Изменяемая компрессия: как при ремонте провести увеличение давления в двигателе с помощью присадки или другим способом?

В том случае, если компрессия недостаточная, её можно попытаться увеличить. Первый по распространённости способ – это использование специальных присадок к маслу. По заявлениям производителей, специальный состав восстанавливает структуру металла, заполняет пустоты и тем самым обеспечивает нормальную работу двигателя. Насколько реальны эти обещания – вопрос спорный. Специалисты по ремонту двигателей не дают тут однозначного ответа: одни считают, что присадки реально работают, другие объявляют их бесполезной тратой денег.

Куда надёжнее восстанавливает рабочий объем (а через него – и сжатие) переборка мотора. В этом случае могут использоваться следующие методы:

  • удаление нагара в цилиндре;
  • регулирование клапанов;
  • фрезеровка ГБЦ с целью уменьшить объём рабочей камеры;
  • замена цилиндров или колец на них;
  • использование турбокомпрессора, нагнетающего воздух под большим давлением. Однако здесь требуется точный расчет объема двигателя и мощности нового узла;
  • увеличение СС. На заводе степень не ставится на максимум, потому что иначе велик риск детонации и разрушения узлов ДВС. Но регулировка и настройка позволяет повысить сжатие в двигателе;
  • использование накладок на поршень. Крайне опасный метод, поскольку требует полной перенастройки двигателя. Но при правильном использовании позволяет добиться положительных результатов.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Любые операции, касающиеся СС или компрессии, требуют опыта. Автовладельцам с небольшим стажем лучше всего обратиться к специалистам.

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.

Расчет коэффициента сжатия

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.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: V р = (π * D 2 /4) * S.

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.

Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора

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.

Исходные данные

Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

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.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

Как можно изменить показатель сжатия

Методы увеличения:

  • Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
  • 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.

Способы снижения:

  • Снятие слоя металла с днища поршня (делается это обычно на токарном станке).
  • Установка между головкой и блоком цилиндров дюралюминиевой проставки между двумя прокладками.

Взаимосвязь коэффициента сжатия и компрессии

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.

Турбированные моторы

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.

Что такое степень сжатия | Авто & Мото

Степень сжатия двигателя

Работа двигателей внутреннего сгорания характеризуется рядом величин. Одна из них – степень сжатия двигателя. Важно не путать ее с компрессией – значением максимального давления в цилиндре мотора.

Что такое степень сжатия

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:

Расчет сжатия

Рассмотрим, как узнать степень сжатия двигателя.

Она вычисляется по формуле:

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.

Чтобы узнать рабочий объем, нужно знать диаметр цилиндра и ход поршня. Вычисляется показатель по формуле:

Здесь D – диаметр, а S – ход поршня.

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.

Читайте также…  Стартер крутится, но двигатель не заводится. Причины

Альтернативный способ, как определить степень сжатия двигателя – обратиться к документации на него.

На что влияет степень сжатия

Важно понимать, на что влияет степень сжатия двигателя: от нее прямо зависит компрессия и мощность. Если сделать сжатие больше, силовой агрегат получит больший КПД, поскольку уменьшится удельный расход горючего.

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.

Таблица основных соотношений степеней сжатия и рекомендуемых топлив для бензиновых ДВС:

СжатиеБензин
До 1092
10.5-1295
От 1298

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.

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

На практике такая необходимость возникает нечасто. Менять сжатие может понадобиться:

  • при желании форсировать двигатель;
  • 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).

Читайте также…  “Супротек” присадка для “МКПП”- Когда и как применять

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.

Форсирование двигателя

Чтобы снимать больше мощности или получить возможность ездить на более дешевых сортах топлива, ДВС можно форсировать путем изменения объема камеры сгорания.

Для получения дополнительной мощности двигатель следует форсировать, увеличивая степень сжатия.

Возможные следующие методы, как увеличить степень сжатия двигателя:

  • установка тонкой прокладки ГБЦ и доработка головки блока;
  • расточка цилиндров.

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.

Расточка БЦ также ведет к установке новых поршней под соответствующий диаметр. В результате растет рабочий объем и становится больше степень сжатия.

Дефорсирование под низкооктановое топливо

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.

Читайте также…  Дистанционный запуск двигателя- Автозапуск двигателя

Некоторые интересные факты

Метанольные двигатели гоночных машин имеют сжатие более 15:1. Для сравнения, стандартных карбюраторный двигатель, потребляющий неэтилированный бензин, имеет сжатие максимум 1.1:1.

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.

Что такое степень сжатия

Скажете ли вы на память, какая степень сжатия у двигателя вашего авто? Допустим, 9,8; не слишком ли много? А может, наоборот, – мало?

Непростой вопрос, ведь конструкторы моторов с искровым зажиганием [Мы обычно говорим бензиновый, хотя знаем, что автомобильные двигатели прекрасно работают и на газе.

А также на спирте – метиловом или этиловом… Так что лучше выражаться: с искровым зажиганием. Или Отто (по имени создателя такой конструкции Николауса Отто) – в отличие от Дизеля. Хоть и странновато звучит, но точнее.

] всячески стремятся повысить степень сжатия. А создатели двигателей с воспламенением от сжатия наоборот – стараются ее понизить…

Своеобразная характеристика д.в.с., вокруг которой бытует немало недоразумений. Причем одна из ключевых – от степени сжатия зависит многое. Хотя, на первый взгляд, нет ничего проще: отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Или иначе: частное от деления объема надпоршневого пространства в н.м.т. на него же – в.м.т. То есть, геометрическая степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь (воздух в цилиндрах дизеля) при движении поршня от н.м.т. к в.м.т.

Геометрическая; а в жизни, естественно, получается не всегда так, как в геометрии.

Вперед и выше

На заре автомобилизма степень сжатия двигателей Отто (а собственно, других 100 лет назад и не знали) делали невысокой – 4-5. Чтобы при работе на низкооктановом бензине (гнали как умели) не возникала детонация [Кто не слышал детонационные звуки в цилиндрах? Как говорится, «пальцы стучат».

При слишком высокой (по качеству горючего) степени сжатия, горение топливовоздушной смеси после ее воспламенения от искры нарушается. Оно приобретает взрывной характер, в камере сгорания возникают ударные волны, от которых мотору не поздоровится.]. Скажем, при рабочем объеме цилиндра в 400 «кубиков» объем камеры сгорания – 100 миллилитров.

То есть, геометрическая степень сжатия у нашего двигателя

Если же объем камеры сгорания уменьшить – при прочих равных – до 40 см3 (технически несложно), то степень сжатия повысится до

Замечательно – и что? А то, что термический к.п.д. двигателя увеличится почти в 1,3 раза. И если 6-цилиндровый 2,4-литровый мотор развивает со степенью сжатия 5 мощность в 100 л.с., то со степенью сжатия 11 она повысится до без малого 130. Причем при неизменном расходе горючего! Иными словами, расход топлива в расчете на 1 л.с. в час сокращается на 22,7%.

Поразительный результат – самыми простыми средствами. Не слишком ли хорошо, чтобы быть правдой? Никакой мистики: чем выше степень сжатия, тем ниже температура отработанных газов, идущих на выхлоп. При e = 11 мы попросту заметно меньше обогреваем атмосферу, чем при степени 5; вот и все.

Азы теплотехники

Автомобильные двигатели – разновидность тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики. Еще в 1-й половине XIX в. замечательный французский физик и инженер Сади Карно заложил основы теории тепловых машин – в том числе и д.в.с. Так вот, по Карно, к.п.д.

двигателя внутреннего сгорания тем выше, чем больше разница между температурой газов (рабочего тела) к концу горения топливовоздушной смеси – и их температурой на выпуске.

А разница температур зависит от e – вернее, от степени расширения рабочих газов в цилиндрах.

Да, тут есть нюанс: по Карно, для термического к.п.д. важна не степень сжатия, а именно степень расширения. Чем сильнее расширяются горячие газы на рабочем ходу, тем ниже падает их температура – естественно. Просто в обычных конструкциях д.в.с. степень расширения геометрически совпадает со степенью сжатия; вот мы и привыкли говорить.

Тем более что детонация зависит как раз от e – то есть от компрессии. Чем сильнее сжимается топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя Отто [Именно Отто, дизели детонации не знают. Почему – отдельный разговор.

], чем выше давление и температура к моменту искрообразования, тем вероятнее возникновение ударных волн в камере сгорания.

Взрывное горение, детонация. Она-то и ограничивает степень сжатия, но степень расширения рабочих газов здесь ни при чем. Вот если каким-то образом отделить одну степень от другой – чтобы при умеренной компрессии добиться сильного расширения рабочих газов…

Пятитактный цикл

Pourquoi бы и не pas; ведь уже полвека с лишним известен так называемый 5-тактный цикл Atkinson’а/Miller’а. Он как раз и разводит степень сжатия и степень расширения по разные стороны.

Представьте, что у вашего 1,5-литрового 16-клапанника ВАЗ-2112 впуск заканчивается не на 36° после н.м.т. (по углу поворота коленчатого вала), а очень поздно – на 81°. То есть, при 3 тыс. оборотов поршень на своем ходе к в.м.т.

вытесняет часть топливовоздушной смеси через открытые клапаны обратно во впускной коллектор (не беспокойтесь, она там не пропадет). Иными словами, такт сжатия начинается только где-то на 75° после н.м.т.

, а до того имеет место своеобразный такт обратного вытеснения смеси.

Тактов теперь не 4, а 5: впуск, обратное вытеснение, сжатие, рабочий ход, выпуск.

На первый взгляд, идиотская схема: зачем гонять смесь туда-обратно? На первый взгляд и Солнце обращается вокруг Земли… Следите за моими руками: допустим, обратно вытесняется 20% топливовоздушной смеси, уже попавшей в цилиндр, и сжимается только 80%.

И пусть геометрическая e равна 13 – исключительно высокая для Отто. Однако реальная степень сжатия, компрессия гораздо ниже: при 20-процентном обратном вытеснении смеси она равна 10,6. Что и требовалось доказать.

У конструкции с реальной степенью сжатия 10,6 (вполне допустимо для товарного бензина) степень расширения рабочих газов – 13. Термический к.п.д.

двигателя по факту в 1,0518 раза выше, чем по его реальной степени сжатия; не так много, но моторостроители годами бьются ради 5-процентной экономии горючего. Двигатели пассажирских автомобилей уже вовсю работают по 5-тактному циклу.

Возьмите 1,5-литровую тойотовскую «четверку» 1NZ-FXE (для Prius) или фордовскую 2,26-литровую (для Escape hybrid). Вроде блестящее решение, однако у медали есть и оборотная сторона.

Геометрическая e (степень расширения рабочих газов) у 1NZ-FXE – 13, реальная степень сжатия – около 10,5. Печаль в том, что из-за обратного вытеснения смеси 1,5-литровый мотор по крутящему моменту и мощности опускается примерно до 1,2-литрового; выигрываем в термическом к.п.д. – ценой потери реального литража. Так что с одной стороны – с другой стороны.

Мало того, двигатель с поздним закрытием впускных клапанов совсем не тянет «на низах». Поэтому 5-тактный цикл годится в «гибридных» силовых агрегатах, где тяговый электромотор как раз и принимает на себя нагрузку при самых низких оборотах. А потом подхватывает д.в.с.; так или иначе, 5-тактный цикл позволяет повысить степень расширения рабочих газов и термический к.п.д. двигателя.

А вот наддув – наоборот – вынуждает понижать степень сжатия. При подаче топливовоздушной смеси под избыточным давлением, реальная компрессия в цилиндрах оказывается слишком высокой – даже при умеренной геометрической e. Приходится отступать; отсюда снижение термического к.п.д. и повышенный расход бензина у двигателей с наддувом, если не применять спецгорючее.

На спирту

Чем больше октановое число бензина, тем выше допустимая (по условиям детонации) степень сжатия, тем эффективнее работает мотор. Так ведь не бензином единым… Исключительно высокую e допускает в роли горючего газ – нефтяной или природный. Без наддува 13-14 не вопрос, с компрессором – 10-11. Водород тоже отличается стойкостью против детонации.

И еще спирт – метиловый или этиловый: потрясающие антидетонационные качества. Вдобавок у спирта высокая теплота испарения; испаряясь, он сильно охлаждает топливовоздушную смесь (а заодно и поверхность камеры сгорания). Холодная смесь плотнее, и в цилиндр ее – по весу – входит заметно больше; реальный коэффициент наполнения оказывается выше. Крутящий момент, мощность.

Так и говорят: «компрессорный» эффект спиртового горючего.

Мощность, термический к.п.д. – все удовольствия сразу. Кроме того, этиловый (питьевой!) спирт еще и экологичен; что еще пожелать? Правда, расход спиртового топлива в литрах оказывается гораздо выше, чем бензина, поскольку теплотворная способность метанола и этанола невысока.

Как водка и «сушняк»; равнять литр на литр тут бессмысленно. А вот в энергетическом эквиваленте спирт заметно эффективнее бензина – благодаря высокой степени сжатия (расширения). Так что в перспективе – спиртовое топливо, чистое или в смеси с бензином. Скажем, E85: на 85% этанол и на 15% бензин.

И лет через 25 нефть потеряет свое значение в мире…

Истина в мере

В перспективе, а пока повысить степень сжатия ВАЗовского 16-клапанника с 10,5 до 11,5 – на 92-м бензине от местной АЗС – ой как непросто. Скажем, применить впрыск бензина непосредственно в камеры сгорания – вместо впускных каналов.

Испарение бензина не на впуске, а в цилиндрах – тот же самый «компрессорный» эффект. Или организовать 2-искровое зажигание – с 2 свечами на цилиндр; кое-что дает. А также поставить выпускные клапаны с внутренним (натриевым) охлаждением; раскаленные тарелки провоцируют детонацию.

Очистить поверхность камеры сгорания от нагара – и отполировать ее.

Влияет конфигурация камеры сгорания – и скорость вихревого движения топливовоздушной смеси. Есть много способов борьбы с детонацией – хороших и разных.

А до какого уровня есть смысл поднимать e двигателя Отто? Тут вот что: термический к.п.д. нарастает с повышением степени сжатия (расширения!), но не линейно. То есть, рост к.п.д.

замедляется: если от 5 до 10 он повышается в 1,265 раза, то от 10 до 20 – только в 1,157 раза. Зато быстро накапливаются побочные заморочки, которых лучше избегать. Поэтому степень сжатия 13-14 – разумный компромисс, к которому и следует стремиться.

Только оставьте окончательное решение за инженерами-конструкторами; они знают лучше.

Владимир Николаев

ТУРБО #06 (104) 2007

Объемы 4-тактного поршневого двигателя: Vk – объем камеры сгорания; Vp – рабочий объем цилиндра; Vo – полный объем цилиндра; ВМТ – верхняя мертвая точка; НМТ – нижняя мертвая точка.Короткоходный 3,8-литровый двигатель Porsche 911 со степенью сжатия 11,8! Объем камеры сгорания настолько мал (59 см3), что трудно устроить углубления в днище поршня под головки клапановSadi Carnot (1796-1832)Тойотовская «четверка» 1NZ-FXE: тоже 5-тактный цикл. На глаз заметно, насколько профиль впускного кулачка шире выпускного: крайне позднее закрытие впускных клапановУ двигателя Honda, работающего по 5-тактному циклу, часть топливовоздушной смеси вытесняется поршнем обратно во впускные каналы 1 – впуск; 2 – обратный выброс топливовоздушной смеси; 3 – пятый такт: сжатие.

Как определить степень сжатия двигателя

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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. Повторно шлифуется нижняя плоскость головки(ок) блока цилиндров, что также приводит к росту степени сжатия. Вот с такими казалось бы простыми полезными советами вы  и сможете измерить степень сжатия.

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.

Для вычисления точного значения степени сжатия необходимо точно измерить диаметр цилиндра, ход поршня и объем камеры сгорания.

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 ?

  • диаметр цилиндра равен 4,000 дюйма, ход поршня равен 3,480 дюйма, число цилиндров равно 8,
  • объем камеры сгорания до замены головок CV = = 74 см3 = 4,52 куб. дюйма,
  • объем камеры сгорания после замены головок CV = = 62 см3 = 3,78 куб. дюйма.
  • GV = диаметр цилиндра х диаметр цилиндра х 0,7854 х х толщина сжатой прокладки = 4,000 дюйма х х 4,000 дюйма х 0,7854 х 0,020 дюйма = 0,87 куб. дюйма.

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.

Разбираемся, чем различается компрессии двигателя от степени сжатия

Компрессия двигателя знакома каждому водителю, но некоторые из них все еще путают данное понятие с мерой сжатия. И ведь действительно, такие две технологии очень схожи между собой, но сравнивать их никак нельзя. Ведь каждая деталь несет в себе свою абсолютно исключительную функцию в работе мотора. Итак, какие же сходства и отличия у степени сжатия и компрессией? Давайте разбираться.

Определение компрессии

Для полного понимания значения этого термина отбросьте в сторону автомобильные справочники. Запомните одно: компрессия – наибольшее давление внутри цилиндра, которое возникает лишь под конец сжатия. Её измеряют в различных мерах измерения, но чаще всего она определяется именно в атмосферах. Отметим, что такой процесс постоянно изменяется из-за степени износа двигателя.

Необходимое давление в цилиндре индивидуально для каждой ёмкости и зависит от её объема. Для полного понимания разницы двух указанных выше понятий, вам стоит всего лишь посмотреть на следующую таблицу:

Модель мотораОбъем (литры)Давление (атмосферы)
ЯМЗ 23611,1524 – 37
ЕВРО-411,7633 – 39
Lexus ES 300 (б/у)315 – 16
ВАЗ 21011,610 – 13
Д2404, 7525 – 29

Возможные причины невысокого давления

Мы уже говорили, что любая величина компрессии напрямую зависит от состояния мотора. Поэтому можно выделить основные поводы для сокращения давления в цилиндре:

  • Механический выход из строя поршневой системы. Это выглядит следующим образом: на всех контактирующих друг с другом частях появляются маленькие царапины и выбоины. Все это появляется из-за использования некачественного и дешевого топлива: в процессе сгорания образуется осадок, который плохо влияет на стенки цилиндра и всего поршня в целом.
  • Заклинивание и заедание колец с уплотнением. Тут также за всем стоит плохой бензин. Когда остатки гари постоянно скапливаются, то кольца оказываются практически приклеенными к пазам на стержне, а после из-за этого не могут разжаться при нагреве. И результатом является то, что давление начинает непременно падать.
  • Сколы. Так как любая часть поршневой системы имеет свой срок работы, то так или иначе начинаются проявляться признаки износа. Из-за этого от металла медленно отпадают мелкие детали, а этот процесс может привести как к снижению давления в цилиндрах, так и к существенным повреждениям всего мотора.

Как повысить компрессию?

Чтобы ответить на такой вопрос, необходимо обнаружить, почему внутри ёмкости в форме цилиндра не достаточно давления. Сегодня избавиться от трудности можно несколькими приемами, которые применимы в зависимости от характера поломки. Итак, наиболее известная причина – износ цилиндро – поршневой системы.

Так как подобная проблема связана с неполным прижатием автомобильных частей, то решить её можно лишь с помощью высоких технологий.

В магазинах представлен широкий выбор разнообразных присадок, которые помогут восстановить нужный размер толщины изношенного металлического участка, что будет абсолютно достаточно для достижения необходимого уровня компрессии.

Кстати, в составе подобных присадок находятся материалы, которые могут удержать внутри себя моторное масло, с помощью чего давление становится еще выше. Но к такому способу следует прибегать лишь при абсолютной уверенности в причине поломки.

Например, если вы будете использовать присадки в момент залегания поршневых колец, то такое “лечение” автомобиля лишь усугубить ситуацию. Поэтому обязательно проведите подробный осмотр перед ремонтом. Можно прочитать технические документы вашего мотора, в которых обязательно будет написано об оптимальном уровне компрессии. После этого можно спокойно делать выводы о повреждении.

Теперь поговорим о заедании колец поршня. В этом случае пользуются другими методами, отличающимися от представленных выше. На самом деле это очень легко: уберите свечи, налейте в каждую пробоину немного моторного масла (сто грамм) и подождите 60 минут.

Свежий масляный раствор поможет размягчить скопленную гарь, после чего при каждом заведении мотора она вовсе испарится. Вы уверены в компрессии своего движка? Тогда сравните этот показатель с полученными данными после осуществления вышеописанного процесса.

Теперь измерьте величину специальным прибором, манометром: при отсутствии изменений, знайте, что причина – механической поломке, так что здесь вам поможет только специалист из автомастерской.

Определяем степень сжатия

Что же обозначает эта степень? На самом деле так называется соотношение работающего объема цилиндра к величине камеры сгорания. Отметим, что подобная мера всегда остается неизменной и ни в чем не измеряется, поэтому будет необоснованно сравнивать её с компрессией.

Эта величина прямым образом воздействует на производительность движка: чем выше степень параметра, тем больше будет являться как давление над поршнем, так и величину вращения.

Кстати, если вы знаете степень сжатия, то сможете без труда установить размер компрессии для вашего мотора. Чтобы это сделать, умножьте известную цифру на 1,4 атмосферы.

В итоге, можно спокойной иметь ввиду полученный результат как наиболее приемлемую меру давления.

Для расчета нужной нам степени сжатия:

  1. Измерьте рабочую величину цилиндра. Чтобы это сделать, поделите общий литраж на число цилиндров. (Если их 4, а всего 1100 литров, то объем будет равняться 275).
  2. Замерьте параметры камеры сгорания. Это следует сделать во время нахождения поршня в самой высокой точке. Для облегчения задачи воспользуйтесь шприцем с моторным маслом, фиксация которого поможет вам определить верную цифру.
  3. Разделите число, полученное от первого вычисления на второе. Итоговое результат и отразит степень сжатия вашего движка.

Итак, мы может сделать следующий вывод: два рассматриваемых понятия в этой статье – два абсолютно разные процесса, проходящий в автомобиле. Если вы знаете эти основные определения, то для вас не составит никакого труда определить причину поломки вашего двигателя.

Чем отличается степень сжатия от компрессии

Из теории конструкции ДВС (двигателей внутреннего сгорания) известно, что величина сжатия — это отношение объема цилиндра от верхней точки поршня находящемуся в самом низком положении к объему камеры сгорания, когда поршень находится в самом верхнем положении, то есть, это величина — отношение двух постоянных цифр, объемов, которая для каждого двигателя постоянна и обычно указывается в паспорте ДВС. Можно, конечно, искусственным способом увеличить диаметр цилиндров (расточка) или изменить размер прокладок между блоком цилиндров и клапанной головкой.

Но существует еще одна величина, показатель которой намного важнее для работы ДВС — это величина называется компрессия. Особенно важна компрессия для работы дизельных ДВС. Измеряется компрессия уже не отношением объемов, а физической величиной — давлением.

Это давление воздуха, которое создается между поршнем и головкой блока цилиндров в камере сгорания при максимально верхнем положении поршня.

Итак, отличие степени сжатия от компрессии заключается в разной физической величине, степень сжатия — это объем, компрессия — это давление.

Компрессия в ДВС

Полученные показатели при замерах компрессии являются одним из важных комплексных показателей состояния ЦПГ (цилиндро — поршневой группы) ДВС.

Если бы мы имели двигатель с идеальной работой ЦПГ , тогда, теоретически величина компрессии равнялась бы количественному показателю степени сжатия, проще говоря если бы мы сжали объем воздуха в несколько раз, то величина компрессии была бы такой же, но это только в теории.

Так-как время, отпущенное на такт сжатия очень мало, воздух резко сжимаясь нагревается и давление на стенки цилиндров увеличивается еще больше, таким образом, при реальной работе двигателя компрессия превышает степень сжатия, что положительно сказывается на работе двигателя, чем больше величина компрессии, тем лучше.

При реальной работе двигателя происходит выработка компрессионных колец их залипание в выточках поршня (закоксовка), элипсообразная выработка рабочей поверхности цилиндров, образование микрозазоров между седлами и клапанами, через которые может происходить утечка рабочих газов, что уменьшает давление и величину компрессии ухудшая работу двигателя.

Факторы влияющие на уменьшение компрессии

  1. Пробег двигателя — фактическое состояние ЦПГ двигателя, это один из самых существенных факторов, которые влияют на состояние компрессии.

    Чем лучше притирка деталей в двигателе, тем меньше происходит утечки газов через возникшие неплотности и чем больше двигатель находится в эксплуатации, тем больше увеличивается выработка сопряженных деталей уменьшая компрессию ( не считая обкатку нового ДВС).

  2. Агрессивное вождение — резко изменяющееся амплитуда нагрузки и оборотов на двигателе, которая связана с резким торможением или перегазовкой, способствует более быстрому износу ЦПГ.
  3. Исправность сцепления, коробки передач, которые влияют на плавность хода и динамическую нагрузку в двигателе.
  4. Качество смазочных материалов и топлива – очень важно использовать качественные «фирменные» масла и качественное топливо.
  5. Запуск при низкой температуре воздуха, без прогрева масла, Застывшее масло не проходит по каналам уменьшая смазку трущихся поверхностей, что увеличивает износ.
  6. Качество регулировки зажигания и впрыска топлива.

Замер компрессии

Как было отмечено выше, измеряется компрессия для выяснения общего состояния ЦПГ и притирки клапанов. Однако, замеры только этих параметров может оказаться недостаточным для определения общего состояния ДВС, так-как на состояние двигателя могут влиять факторы, которые не связаны с качеством притирки деталей:

  • Сопротивление на выпуске, влияет на выдаваемую мощность двигателя, чем больше сопротивление при выхлопе , тем меньше отдаваемая мощность.
  • Передвижение воздуха во впускных коллекторах. При недостаточном поступлении воздуха в цилиндры, возможно неполное сгорание топлива.

Конструкция компрессометра

Это устройство имеет довольно простую конструкцию — это манометр, наконечник которого вставляется вместо свечи зажигания, для дизельных двигателей наконечник обязательно резьбовой, т.к. величина давления в цилиндрах дизеля в десятки раз больше чем бензиновых.

Проверка компрессии ДВС:
Перед замером компрессии необходимо зарядить аккумулятор, проверить исправность стартера и его электрических цепей.

  1. Завести двигатель и дать ему поработать до прогрева (не ниже 70 градусов Цельсия).
  2. Вывернуть свечи зажигания.
  3. Вставить наконечник компрессометра на место свечи проверяемого цилиндра.
  4. Полностью открыть дроссельную заслонку, для этого необходимо нажать до упора на педаль газа.
  5. Проворачивать стартером двигатель до тех пор, пока показания компрессометра не установятся на определенной величине.
  6. Зафиксировать показания стрелки, затем сбросить ее на 0.
  7. Повторить вышеперечисленные операции для оставшихся цилиндров.

Анализ данных замера

Замер разницы компрессии по цилиндрам не должен превышать 12%. Если в каком-то цилиндре давление ниже, это явно указывает на неисправность.

Для предварительного определения неисправности необходимо в этот цилиндр добавить 5 -10 грамм моторного масла и вновь повторить замер.

Если компрессия поднялась, возможна закоксовка компрессионных колец, в этом случае может помочь процедура промывки ДВС. Если же это не помогло, необходимо обратиться к специалистам по ремонту ДВС.

Разбираемся. Что такое степень сжатия?

Автомобили 9 апреля 2013

Каждый двигатель независимо от объема, типа топлива, мощности и крутящего момента обладает рядом технических характеристик, которые не меняются с течением времени.

Например, при износе двигатель развивает меньшую мощность, нежели новый крутящий момент. Кроме того, возрастает и расход топлива. Но есть и другие, такие как диаметр поршня, ход, рабочий объем.

Так вот, среди таких величин можно встретить степень сжатия. Это расчетная величина.

Итак, требуется узнать, что же такое степень сжатия. Это соотношение рабочего объема одного цилиндра двигателя к объему камеры сгорания. Поэтому, если автовладелец хочет увеличить степень сжатия, для этого есть два пути: уменьшить вторую (то есть камеру сгорания) либо увеличить первый (то есть объем цилиндра).

Второй путь гораздо сложнее, поэтому тюнеры предпочитают производить всяческие операции с головкой блока цилиндров. Это делается путем стачивания плиты, поскольку головка цельнолитая, и способ заполнения тут не подходит.

Кроме того, в большинстве двигателей рассчитано распределение горючей смеси по цилиндру, поэтому нарушение внутренней геометрии чревато последствиями.

Степень сжатия двигателя влияет на множество его характеристик в повседневной эксплуатации. Прежде всего, это его крутящий момент, поскольку чем выше давление над поршнем, тем большую энергию он получает в процессе рабочего хода. Как следствие, увеличивается давление на шейку коленчатого вала, а значит, увеличивается и кутящий момент двигателя.

Еще одна характеристика, на которую прямо влияет степень сжатия, – это расход топлива, и зависимость эта обратно пропорциональна, то есть чем больше первая, тем меньше второй. Но не всякое топливо способно быть использованным при высокой степени сжатия.

Например, если степень превышает 9,0, то бензин должен быть с октановым числом не ниже 92 (АИ-92). Дело в том, что низкое октановое число бензина говорит о его неустойчивости к детонации, то есть преждевременному воспламенению от давления и температуры.

Это приводит к повышенному износу шатунно-поршневой группы, поскольку взрыв смеси происходит еще до того момента, как поршень дойдет до верхней мертвой точки. От этого снижается мощность двигателя.

Кроме того, увеличивается температурный режим, что чревато другими, еще более страшными последствиями вроде пригорания колец к цилиндрам.

Степень сжатия дизельного двигателя намного выше, бывает даже в два раза. Она достигает 16, поскольку воспламенение горючей смеси происходит не от искры зажигания, а от давления в камере сгорания. Поршни здесь имеют специальные гильзы в днище, которые служат для направления механизма прямо вниз.

В заключение стоит еще раз напомнить, что такое степень сжатия. Это характеристика двигателя, которая не меняется на протяжении всего времени эксплуатации, поскольку размеры остаются прежними. Многие путают степень сжатия с компрессией в двигателе.

Не будем вдаваться в подробности, что такое компрессия, скажем только то, что это давление, которое измеряется с помощью манометра. Наша же степень сжатия может быть только рассчитана. Для того, чтобы сделать это, нужно измерить объем камеры сгорания.

Это делается доливанием жидкости из мензурки с делением 1 мл.

Разбираясь в том, что такое профиль, можно совсем запутаться, ведь слово имеет разные значения. Чаще всего, слыша данное определение, люди понимают, что речь идет о пластиковых окнах. Однако на самом деле профиль быва…

Здоровье
Разбираемся, что такое иммунитет и иммунная система

Все люди хотят быть здоровыми. Ведь именно от этого зависит не только физическое, но также и психологическое состояние человека: желание жить, творить и просто радоваться каждому дню. Но почему иногда иммунитет и имму…

Новости и общество
Разбираемся, что такое крамольная мысль

Вы знакомы с устойчивыми выражениями, которые эволюционируют вместе с человеческим обществом? На самом деле таковых много, но мы рассмотрим только одно – “крамольная мысль”. Это словосочетание присуще прошлой эп…

Новости и общество
Разбираемся: что такое миксы?

Хорошо это или плохо, но современная русская речь постоянно пополняется иностранными словами, смысл которых еще не каждому ясен. Отсюда и вполне оправданное стремление разобраться, что означают эти новые понятия. Ну, …

Образование
Вольфрам – это что такое? Степень окисления вольфрама. Сферы применения вольфрама

Вольфрам – химический элемент, атомный номер которого равен 74. Этот тяжелый металл от серо-стального до белого цвета, отличающийся высокой прочностью, что делает его во многих случаях просто незаменимым. Темпер…

Образование
Разбираемся: что такое реестр?

Сейчас умением пользоваться персональным компьютером совершенно невозможно кого-либо удивить, но даже у опытных пользователей могут возникать вопросы. Одним из таких вопросов может стать следующий: что такое реестр? С…

Бизнес
Что такое ателье? Разбираем значение слова

Одни и те же слова в русском языке могут иметь несколько значений. Например, что такое ателье? В этой статье мы узнаем, какие значения имеет это слово и рассмотрим каждое из них более подробно.Что такое ателье…

Закон
Что такое боевая готовность, степени боевой готовности: постоянная, повышенная, военная опасность, полная. Российская армия: вооружение и военная техника

Существует разная боевая готовность. Степени ее значительно отличаются по тем мероприятиям, которые каждый солдат, единица техники, подразделение и так далее обязаны выполнять за конкретный период. Есть определенные и…

Здоровье
Что такое контузия? Степени контузии. Легкая контузия

Потеря памяти, слуха, зрения, головные боли, рвота, быстрая утомляемость и раздражительность — все это последствия контузии. Этот термин имеет латинское происхождение и переводится как “ушиб”. Далее в статье под…

Здоровье
Что такое анемия 1 степени при беременности: причины, симптомы и лечение

В период беременности организм женщины претерпевает значительные изменени…

Что такое компрессия и степень сжатия двигателя — новости на сайте AvtoBlog.ua

Почти каждый автовладелец знаком с таким понятием, как компрессия двигателя. Но не многие знают, что существует так же определение степени сжатия.

Автомобилисты могут впадать в заблуждение, что у этих двух понятий есть общие моменты, но не стоит думать, что это так. Сегодня мы расскажем вам чем же отличаются данные процессы.

Что же такое компрессия применительно к двигателю? Итак, компрессией называется наивысшая степень давления, которое возникает в цилиндре в конце механизма сжатия. В основном данная сила измеряется в количестве атмосфер. Величина необходимого давления внутри цилиндров зависит в первую очередь от объёма двигателя.

Предпосылки низкого давления

Давление, как непостоянная величина, очень сильно зависит от того, на какой стадии износа находится двигатель. Чем более изношен мотор, тем более низким будет давление в цилиндрах. Вот три основные причины понижения давления вследствие износа:

Поршневая система сильно изношена. Это характеризуется появлением на её элементах микроцарапин и выбоин. Одной из причин является использование горючего ненадлежащего качества, когда частицы осадка, оставшегося от сгорания топлива, вредят стенкам цилиндра и поршню

Уплотнительные кольца может заклинить. Происходит это по всё той же причине: плохому качеству топлива. От нагара уплотнительные кольца и пазы поршня склеиваются между собой, что приводит к отсутствию нужной степени разжимания во время нагрева, что в свою очередь ведёт к снижению давления

Поршневая система, как и любая другая система автомобиля, с течением времени изнашивается. В процессе износа от конструкции отделяются небольшие металлические частицы. Следствием служит потеря давления, а так же иные проблемы с двигателем.

Как увеличить компрессию?

В первую очередь необходимо понять истинную причину уменьшения давления.

Итак, если износилась поршневая система автомобиля, что соответственно, характеризуется уменьшением плотности прилегания деталей между собой, то способ решения этой проблемы – покупка нужной присадки для наращивания недостающей толщины металла.

Что в свою очередь повысит компрессию. Применяйте этот метод, когда вы абсолютно уверены, что проблема в этом. Вы так же можете узнать точно о должной степени компрессии для вашего двигателя в технических характеристиках автомобиля.

Если же причина в заклинивании поршневых колец, то последовательность ваших действий может быть следующей: выкрутите свечи, залейте в отверстия по сто грамм масла и оставьте машину примерно на час.

Масло способно размягчить нагар, который выведется в процессе последующей эксплуатации автомобиля.

Если после всех этих действий вы не увидели каких-либо перемен к лучшему, то отправляйтесь в ближайший СТО для профессиональной диагностики.

Степень сжатия

Мы выяснили, что компрессией называется максима давления внутри цилиндров, и остаётся только дать определение сжатию.

Так вот, степень сжатия – это соотношение между объёмом всего цилиндра и объёмом камеры сгорания. Степень сжатия является постоянной величиной, которая является уникальной для каждой марки автомобиля.

Нет резона брать в сравнение компрессию и степень сжатия, поскольку у последней нет даже единиц измерения.

Если вы знаете, какую степень сжатия имеет двигатель, то можете без труда вычислить компрессию. Просто умножьте цифру степени сжатия на 1,4 атмосферы. Для определения степени сжатия проделайте следующее:

Проведите измерение рабочего объёма цилиндра. Это можно сделать разделив его общий литраж на количество цилиндров

Измерьте размеры камеры сгорания. При этом поршню необходимо быть в верхнем положении. Далее вы можете применить шприц с машинным маслом. Зафиксируйте, сколько масла было вылито, и получите нужные данные

Поделите два полученных выше результата между собой, чтобы вычислить степень сжатия

Вывод из всего вышеизложенного будет однозначным: компрессия не равнозначна степени сжатия и сравнивать эти параметры не имеет смысла.

Степень сжатия двигателя: основные понятия

Всем привет! Что такое объем двигателя, знает, пожалуй, каждый! Но есть и другие параметры, которые влияют на его работу и отражаются на его характеристиках. Автомобиль «питается» топливом, а взамен выдает нам полезную энергию, которая необходима для его передвижения. Что за параметр такой — степень сжатия? На что она влияет и как рассчитывается, предлагаю рассмотреть сегодня в блоге.

   Основные понятия и различия между ними

Во время диагностики мотора в первую очередь измеряют компрессию в цилиндрах. Уже на основании полученных данных делают выводы о «состоянии здоровья» движка.

То, что у нас принято называть термином «компрессия» по своей сути представляет собой давление, создаваемое в цилиндре в момент, когда поршень размещается на отметке ВМТ, в конце такта сжатия.

Подача топлива не должна осуществляться при выполнении замеров для дизельных моторов, а для бензиновых — замеряется при выключенном зажигании.

Многие у нас отождествляют понятие компрессии со степенью сжатия, но это совершенно разные показатели.

Давление внутри цилиндра — это компрессия, а степень сжимания смеси более широкий параметр, который включает в себя полный объем цилиндра по отношению к объему камеры сгорания.

Для тех, кто не знает, камера сгорания представляет собой пространство, которое остается над поршнем при том, когда он находится в точке ВМТ (мы разбирали это в статье про гидроудар).

   На что это влияет

Топливо сгорает по всему объему цилиндра. Показатель сжимания рабочей смеси не зависит от компрессии.

А вот последняя связана с ним, а еще с целым рядом факторов: температурой, давлением в исходной точке движения поршня, регулировкой газораспределительных фаз.

Итак, чтобы подытожить, можно сказать, что компрессией является то максимальное давление, которое будет измерено в цилиндре при неработающем двигателе и полностью перекрытой подаче топлива.

Главное влияние, которое оказывают эти параметры на работу мотора, это его пусковые качества, особенно при низких зимних температурах.

Наиболее чувствительны дизеля — от температуры сжатия и давления будет зависеть тот факт, запустится движок либо нет. Однако восприимчивы и бензиновые ДВС. В остывшем состоянии они чувствительны к показателю компрессии.

Если он ниже нормы, то увеличивается давление картерных газов, что приводит к попаданию масляных паров во впускную систему.

Это повышает загрязненность камер сгорания вместе с содержанием токсичных частиц в отработанных газах. Мы часто можем понять, что топливо сжимается в цилиндрах не так, как ему следовало бы по вибрации мотора, в особенности на малых оборотах и при работе «на холостых». Это небезопасный момент, как для подвески агрегата, так и для отдельных узлов трансмиссии.

Есть ли связь между степенью сжимания и мощностными качествами автомобиля? Другими словами, можно ли, улучшив один параметр, добиться увеличения другого, что бывает настолько востребовано в кругу автолюбителей.

Увеличив степень сжатия, мы повышаем в цилиндре давление. Благодаря этому изменяется и детонация, а датчик автоматически отодвигает назад угол зажигания. Это приводит к падению мощностных показателей.

Одновременно вырастают выпускные температур, которые грозят сжечь поршни и клапана.

   Октановое число и высокая компрессия

Еще один вопрос, который беспокоит читателей, как сопоставимы между собой октановое число и степень сжимания горючей смеси в цилиндрах? Все просто: заправлять нужно тот бензин, который рекомендован производителем. Существуют нюансы у двигателей-атмосферников:

  • степень сжатия 12 и более — бензин АИ-98;
  • сжатие 10–12 — ОЧ должно быть не ниже АИ-95;
  • меньше или равно 10 — АИ-92;
  • для турбированных двигателей — АИ-95 или выше.

О том, можно ли смешивать 92 и 95 бензин, а самое главное чем это обернется, читайте тут.

Чтобы приблизительно посчитать компрессию, следует умножить степень сжатия на коэффициент 1,4. Чем опасно заправляться топливом с октановым числом меньше нормативного? Возрастают детонационные нагрузки, которые укорачивают эксплуатационный ресурс мотора. Топливо не до конца сгорает, повышается расход, и о какой-либо экономии уже речь не идет.

Если же ОЧ будет выше рекомендованного производителем двигателя, то это обеспечит более длительное прогорание бензина с большим выделением тепла. Получится, что скорость его горения меньше расчетной величины. Во время выпускного такта вместе с отработанными газами будет выбрасываться не до конца прогоревшая рабочая смесь.

Это приводит к перегреву ряда деталей мотора и выпускной системы, а также увеличенному расходованию масла. Если же в нем отсутствует оборудование для автоматической корректировки угла зажигания, то высокооктановое горючее загрязнит свечи. Произойдет падение мощности из-за более позднего зажигания.

Одним словом, силовой агрегат во всех этих случаях будет ускоренно изнашиваться.

Сегодня мы старались вывести определение степени сжатия и компрессии силового агрегата, на что влияет и от чего зависит такой показатель. Буду благодарен, если Вы поделитесь данной статьей со своими друзьями в социальных сетях со ссылкой на ее автора. Ну а в целом, читайте нас в новых выпусках. На сегодня все. Хорошей компрессии Вашим моторам!

С уважением, автор блога Андрей Кульпанов

Камера сгорания — обзор

6.4.1.4 Отложения

Отложения на впуске и камере сгорания образуются на поверхностях клапанов и отложения после нескольких тысяч миль эксплуатации двигателя. Природа отложений и пути их образования до сих пор плохо изучены. Отложения, которые образуются вне камеры сгорания, на впускных клапанах и топливной форсунке, скорее всего, образуются в результате полимеризации и окисления концов тяжелого топлива до образования лакового покрытия.Отложения в камере сгорания более сажистые, пористые и богатые углеродом, и образуются в результате сочетания конденсации топлива и окисления во время повторных сжиганий (см. Обширный обзор образования отложений Калгатги [77]). Каждый из этих типов отложений вносит свой вклад в выбросы углеводородов.

Отложения на впускных клапанах (IVD) способствуют ухудшению управляемости и производительности, препятствуя подаче топлива и воздуха во время переходных процессов. Отложения в камере сгорания (ПЗС) имеют хорошо задокументированное влияние на выбросы NO и вызывают повышение октанового числа (ORI), оба из которых имеют одно и то же происхождение: изолирующий слой, образованный отложениями, предотвращающий теплопередачу и повышающий температуру заряда.Увеличение выбросов NO составляет от 10 до 30 процентов после 100 часов работы [78, 79].

Эффект выбросов NO широко исследован как экспериментально, так и аналитически [78, 80]. Хотя эффект можно объяснить количественно, вариации в измерениях достаточно велики, чтобы не давать более точных прогнозов.

Вклад ПЗС в выбросы УВ предлагался в литературе с 1960-х годов, особенно в связи с отложениями этилированного бензина [81].Адамчик и Ках показали в экспериментах с бомбой сжигания, что отложения могут вносить вклад в выбросы углеводородов таким же образом, как и вклад нефтяного слоя. Действительно, их измерения показали прямую корреляцию увеличения выбросов с давлением насыщения конкретного компонента, которое обычно пропорционально растворимости соединения [82, 83].

После этого исследования было проведено несколько систематических исследований вклада отложений CCD в выбросы.В целом эти исследования, по-видимому, подтверждают, что существует измеримое увеличение выбросов углеводородов на величину от 10 до 25 процентов при контролируемых испытаниях двигателей и от 10 до 15 процентов в реальных транспортных средствах, а также в испытательных двигателях [ 78, 79, 84]. Однако были эксперименты, в которых не было обнаружено увеличения выбросов углеводородов после 100 часов работы [85]. Ясно, что этот эффект не так хорошо охарактеризован, как некоторые из ранее обсуждавшихся. Тем не менее, новые требования к сертификации выбросов транспортных средств на 100 000 миль показывают, что даже небольшое увеличение выбросов не может быть легко проигнорировано.Несколько составов моющих средств были успешно разработаны для поддержания чистоты впускных клапанов. Однако проблема накопления CCD оказалась более сложной, и в настоящее время нет средств предотвращения накопления.

Механизм хранения топлива в отложениях еще не определен, но несколько предположений, основанных на имеющихся экспериментальных данных, позволяют разумно количественно оценить ожидаемый эффект. ПЗС-матрицы состоят из пористого углеродистого материала, который прикрепляется к поверхностям поршня, головки и клапана после многократной работы.Состав напоминает сажу, хотя кислород присутствует в гораздо более высоких концентрациях, что обуславливает его довольно полярные характеристики (определяемые по растворимости отложений в полярных соединениях). Скорость образования отложений очень зависит от типа топлива и условий эксплуатации. Более тяжелые олефиновые и ароматические топлива приводят к более быстрому накоплению, чем парафиновые соединения [86]. После 50–100 часов работы в условиях переменной нагрузки толщина отложений достигает значений порядка 100 мкм м с переменной толщиной отложений по периметру поршня и головки, в зависимости от геометрии двигателя и режима работы [84, 87] .

Поскольку отложения влияют не только на хранение углеводородов, но и на доступ углеводородов к трещинам (за счет частичного заполнения трещин), а также на температуру сгоревшего газа (и, следовательно, на скорость окисления несгоревших углеводородов), возможно, это не так. Удивительно, но существует большое расхождение в количественных оценках их вклада в выбросы УВ.

Непрерывный мониторинг толщины отложений и выбросов УВ показывает, что последние увеличиваются в течение первых 50–100 мкм м, а затем выравниваются до установившегося значения (Рисунок 6.18) [84, 87]. Такой тип поведения, по-видимому, указывает на то, что механизм эмиссии УВ регулируется некоторым типом механизма диффузии (как первоначально было предложено Адамзиком и Кахом [82]). Можно построить простую модель, чтобы показать, что для разумных значений скоростей диффузии и адсорбции через пористую среду осадка можно построить адекватные прогнозы времени и величины накопления углеводородов. Однако это решение не является уникальным, и модели, предполагающие хранение в щелях с пористым сопротивлением диффузии, могут дать аналогичные результаты.

Рис. 6.18. Рост толщины отложений и эмиссия УВ увеличиваются со временем [84].

Снижение тепловых потерь и повышение теплового КПД за счет применения изоляции «температурных колебаний» к дизельным двигателям с прямым впрыском на JSTOR

Абстрактный

РЕФЕРАТ Снижение потерь тепла от газа в цилиндрах к стенкам камеры сгорания является одной из ключевых технологий повышения теплового КПД двигателей внутреннего сгорания.В этой статье описывается экспериментальная проверка концепции изоляции «температурных колебаний», согласно которой температура поверхности стенки камеры сгорания соответствует температуре переходного газа. Во-первых, мы сосредоточены на разработке изоляционных материалов и конструкций с «колебаниями температуры» с теплофизическими свойствами низкой теплопроводности и низкой объемной теплоемкости. Измерения теплового потока для разработанного изоляционного покрытия показывают, что новый изоляционный материал, образованный из пористого анодированного алюминия, усиленного диоксидом кремния (SiRPA), обеспечивает как теплоотводящие свойства, так и надежность в двигателе внутреннего сгорания.Кроме того, была использована технология индуцированной лазером фосфоресценции для проверки временных изменений температуры поверхности разработанного изоляционного покрытия. Было обнаружено, что он быстро увеличивается во время такта сгорания, а затем падает во время такта расширения. Во-вторых, покрытие SiRPA было сформировано по всей поверхности полости поршня дизельного двигателя, а термический КПД и снижение тепловых потерь были исследованы для одноцилиндрового дизельного двигателя с прямым впрыском (DI) с диаметром цилиндра 86 мм и диаметром цилиндра. ход 96 мм.Анализ баланса энергии показал, что покрытие SiRPA обеспечивает снижение потерь тепла за счет отвода тепла и увеличения не только энергии выхлопа, но и работы поршня, что увеличивает тепловой КПД.

Информация о журнале

Международный журнал двигателей внутреннего сгорания (SAE International Journal of Engines) — это научный рецензируемый исследовательский журнал, посвященный науке и технике по двигателям внутреннего сгорания. Журнал освещает инновационные и архивные технические отчеты по всем аспектам разработки двигателей внутреннего сгорания, включая исследования, проектирование, анализ, контроль и выбросы.Стремясь стать всемирно признанным исчерпывающим источником для исследователей и инженеров в области исследований и разработок двигателей, журнал публикует только те технические отчеты, которые считаются имеющими значительное и долгосрочное влияние на разработку и конструкцию двигателей.

Информация об издателе

SAE International — это глобальная ассоциация, объединяющая более 128 000 инженеров и технических экспертов в аэрокосмической, автомобильной и коммерческой промышленности.Основные направления деятельности SAE International — обучение на протяжении всей жизни и разработка добровольных согласованных стандартов. Благотворительным подразделением SAE International является SAE Foundation, который поддерживает множество программ, включая A World In Motion® и Collegiate Design Series.

СГОРАНИЕ ДВИГАТЕЛЯ ПРИ БОЛЬШОМ ОТНОШЕНИИ ДИАПАЗОНА ДВИГАТЕЛЯ

Влияние соотношения диаметр цилиндра к ходу поршня (B / S) на указанный удельный расход топлива (ISFC) и выбросы бензинового одноцилиндрового двигателя с искровым зажиганием было изучено при сохранении постоянной степени сжатия и диаметра отверстия.По сравнению с исходным значением B / S 1,1, B / S было увеличено до 2,2 и 3,3 за счет сокращения длины хода. Положение поршня в верхней мертвой точке (ВМТ) поднималось с увеличением B / S, так как объем зазора должен уменьшаться с ходом для постоянной степени сжатия. Результаты испытаний, основанные на обедненных соотношениях воздух / топливо, широко открытой дроссельной заслонке и опережении зажигания с максимальным тормозным моментом, показали, что повышенные выбросы ISFC и углеводородные выхлопные газы были основными сдерживающими факторами при работе с более высокими значениями B / S при проверочных испытаниях соотношений B / S (1 .1, 2.2 и 3.3) при соотношении воздух / топливо 16,5: 1 и 1500 об / мин. Изучение изменений камеры сгорания при соотношении газовоздушной смеси 1,1 и 2,2, соотношении воздух / топливо 18: 1 и оборотах двигателя от 750 до 3000 об / мин показало, что ISFC было примерно на 18% выше при 2,2 B / S, чем при 1,1 B / S. С. Потери тепла цилиндра при большем B / S, выраженном в процентах от энергии топлива, могут быть минимизированы за счет уменьшения отношения поверхности камеры сгорания к объему в ВМТ и увеличения частоты вращения двигателя. Продолжительность горения может быть уменьшена при большом B / S за счет более компактной геометрии камеры, более централизованного или двойного зажигания и увеличения движения смеси.Индекс выбросов углеводородов увеличивался с увеличением отношения поверхности к объему (S / V), уменьшался с увеличением частоты вращения двигателя и относительно не зависел от продолжительности сгорания. Показатель выбросов оксида азота снижался с увеличением отношения S / V и уменьшался с увеличением продолжительности горения. Индекс выбросов окиси углерода был относительно независимым от отношения S / V, уменьшался с увеличением частоты вращения двигателя и увеличивался с увеличением продолжительности сгорания.

Информация для СМИ

Предмет / указатель терминов

Информация для подачи

  • Регистрационный номер: 00399225
  • Тип записи: Публикация
  • Агентство-источник: Национальное управление безопасности дорожного движения
  • Номера отчетов / статей: SAE 780968, HS-025 911U
  • Файлы: HSL, USDOT
  • Дата создания: 31 октября 1985 г. 00:00

Влияние условий эксплуатации на структуру поверхности отложений в камере сгорания, толщину отложений и термические свойства

Экспериментальная установка

Эксперименты, представленные в этой статье, были проведены с использованием одноцилиндрового исследовательского двигателя.Базовый двигатель — одноцилиндровый мотоциклетный двигатель, который используется в BMW F650. Двигатель был оборудован прототипной алюминиевой головкой блока цилиндров с камерой сгорания с односкатной крышей и четырьмя зонами сжатия. Головка блока цилиндров оснащена четырьмя эндоскопическими оптическими отверстиями. К одному из этих входов была применена поверхностная термопара с быстрым откликом, чтобы иметь возможность измерять температуру поверхности для расчета теплового потока. Двигатель оснащен инжектором, установленным по центру.{\ circ} \) C и стехиометрическое соотношение воздух-топливо (\ (\ lambda \) = 1). Двигатель работал с однократным впрыском во время такта впуска, что приводило к однородной работе. В качестве топлива использовался обычный бензин с содержанием этанола 5%. Свойства топлива приведены в таблице 2.

Рис. 1 Рис. 2

Давление в цилиндре измеряется с помощью пьезоэлектрического преобразователя давления Kister 6045, следы низкого давления измеряются с помощью пьезорезистивных преобразователей ( впуск Кистлер 4045, выпуск Кистлер 4045).Данные высокого давления используются для расчета температуры в цилиндре в соответствии с законом идеального газа. Для каждой точки измерения было записано 250 последовательных циклов с разрешением 3600 импульсов на оборот.

Для каждой рабочей точки двигатель работал в течение 8 часов с включенным зажиганием во время испытаний для оценки отложений на термопарах с быстродействующей поверхностью. Временной интервал в 8 часов был разбит на более короткие периоды по 1 час, ограниченные работой двигателя, чтобы иметь возможность рассчитать свойства месторождения.Во время выстрела примерно каждые пять минут производилось измерение. Дополнительные точки измерения были записаны во время работы двигателя незадолго до и после стрельбы. Процесс измерения показан на рис. 2.

Для оценки отложений на поршнях был использован более простой подход. В указанных условиях двигатель проработал 4 ч без перерывов.

Методы измерения

Установка для измерения ПЗС на головке поршня

Для получения информации о ПЗС поршень испытательного двигателя снабжен прорезью для сменной пластины пробоотборника.Размер пластин 77 мм \ (\ раз \) 37 мм. На рис. 3 изображена головка поршня с прямоугольной прорезью для пластины. Для обеспечения теплопередачи между поршнем и пластиной пробоотборного зонда обе поверхности были обработаны очень точно. Тем не менее, температура поверхности может немного измениться. Возможная более высокая температура поверхности увеличила бы окисление отложений и уменьшила бы толщину слоя. Пилотные испытания с пастой для теплопередачи показали, что паста выталкивается из зазора под пластиной.Паста, которая скапливается на поверхности пластины, может влиять на образование отложений и измерения EDX, а также на изменение температуры поверхности. Поэтому в экспериментах не использовалась паста-теплоноситель. Оптические исследования показали, что пластина зонда для образцов не оказывает заметного видимого влияния на структуру поверхности или скорость образования отложений. После каждого пробного запуска двигатель разбирали для снятия нагруженных пластин пробоотборника с поршня и для очистки поверхности головки поршня для последующих экспериментов [40].

Рис. 3

Поршень с прямоугольным пазом для пластины пробоотборника после эксперимента с двигателем [40]

Поверхностные термопары с быстрым откликом

Для того, чтобы иметь возможность рассчитать мгновенный тепловой поток, температура поверхности должна быть измерена с высоким временным разрешением. Поэтому мгновенные значения температуры поверхности измерялись с помощью поверхностных термопар с быстрым откликом. Термопары вставлялись в головку блока цилиндров с помощью съемных пробок для образцов.Для исследований использовались модифицированные термопары типа К диаметром 0,5 мм. В процессе изготовления термопара вставлялась в пробку для образца и фрезеровалась заподлицо с поверхностью. Следовательно, спай термопары был отключен. После этого поверхность была покрыта хромом и золотом, чтобы снова восстановить спай термопары. Процесс изготовления этих термопар подробно описан в [41].

Свойства нового перекрестка неизвестны и могут отличаться от исходных.{\ circ} \) C была ниже 2,2 K и, следовательно, меньше, чем допустимое отклонение температуры при использовании имеющихся в продаже термопар с классом допуска два.

Согласно формуле. 12 должен быть известен коэффициент проникновения тепла b , чтобы можно было рассчитать мгновенный тепловой поток. Поверхностные термопары с быстрым откликом изготавливаются из комбинации различных материалов. Следовательно, коэффициент теплопроницаемости не может быть определен теоретически. Хубер [28] описал экспериментальный подход к измерению коэффициента проникновения тепла.Если две полубесконечные плиты с разными температурами приводят в контакт, достигается не зависящая от времени температура контакта. Если эта температура контакта и другие переменные измеряются, коэффициент теплопередачи может быть рассчитан по формуле. 7. Пробки для образцов, на которых установлены быстродействующие термопары, были откалиброваны с использованием водяной бани. На рис. 4 представлена ​​типичная температурная кривая эксперимента по определению коэффициента теплопроводности. Чтобы уменьшить влияние шума сигнала, кривая температуры была усреднена в области, отмеченной красным цветом.

$$ \ begin {выровнено} b_1 = b_2 \ frac {T_2-T_K} {T_K-T_1} \ end {align} $$

(7)

Рис. 4

График температуры для определения коэффициента теплопроводности

Оптический профилировщик

Нанофокусный \ (\ mu \) конфокальный 3D-микроскоп Surf Expert был использован для анализа структуры поверхности съемных пробок для образцов. Для измерений применялось увеличение в 10 \ (\ раз \) раз. Для исследования большой площади использовался автоматизированный привод оси в направлении x и y .Ошибка, возникшая из-за наклона поверхности образца, была исправлена ​​с помощью встроенных программных функций.

Рис. 5

Пример измерения шероховатости поверхности (верхний рисунок до работы двигателя, нижний рисунок после 8 ч работы двигателя)

На рис. 5 показана шероховатость поверхности одной из пробок в заводских условиях и после 8-часового испытательного прогона. В середине пятна 6 мм \ (\ times \) 6 мм хорошо видна модифицированная термопара.Следует учитывать, что пробки для образцов не выровнены одинаково из-за ограниченной точности позиционирования измерительного устройства. Среднее арифметическое значение шероховатости отличается в два раза, но, тем не менее, обе поверхности можно считать гидравлически гладкими в контексте двигателей внутреннего сгорания. Следовательно, изменение шероховатости поверхности не влияет на конвективную теплопередачу и не учитывается при расчете теплового потока.

В дополнение к измерениям шероховатости поверхности для измерения высоты наплавки использовался оптический профилограф.На небольшом участке образца нанесенный слой был поцарапан, обнажая металлическую поверхность пробки образца. Затем профилировщик измерил профиль поверхности, который использовался для расчета высоты созданной ступеньки. Хотя этот метод кажется простым, он дает ценную информацию. Поскольку кромка, полученная с помощью процедуры царапания, не очень четко определена, оцениваемые области пришлось выбирать вручную. На рис. 6 показаны шаги после частичного царапанья слоя наплавки.Области, которые используются для определения толщины слоя, отмечены красным. Для уменьшения шума точки выборки нижней и верхней ступени усредняются.

Рис. 6

Пример оцененных площадей для расчета толщины слоя отложений

SEM / EDX

Чтобы исследовать микроструктуру отложений, были проведены измерения с помощью сканирующего электронного микроскопа (SEM). Во время измерения поверхность образца сканируется сфокусированным пучком электронов.Электроны взаимодействуют с поверхностью образца и создают сигналы, которые можно использовать для изображения рельефа поверхности. Из-за эффектов заряда измерения проводились с использованием режима экологического сканирующего электронного микроскопа (ESEM) измерительного устройства при давлении 70–120 Па. 2}.{{- x \ sqrt {\ frac {{i \ omega}} {{2a}}}}} \ left [{A_ {i} \ cos \ left ({i \ omega t — x \ sqrt {\ frac {{i \ omega}} {{2a}}} \ right)} \ quad + B_ {i} \ sin \ left ({i \ omega t — x \ sqrt {\ frac {{i \ omega}} { {2a}}}} \ right) \ right]. \\ \ end {align} $$

(9)

С учетом одномерного характера теплового потока означает:

$$ \ begin {align} \ dot {q} = — \ lambda \ frac {\ partial T} {\ partial x} \ text {,} \ end {выровнено} $$

(10)

и уравнение.{{- x \ sqrt {\ frac {{i \ omega}} {{2a}}}}} \ left [{A_ {i} \ cos \ left ({i \ omega t — x \ sqrt {\ frac { {i \ omega}} {{2a}}}} \ right)} + B_ {i} \ sin \ left ({i \ omega t — x \ sqrt {\ frac {{i \ omega}} {{2a} }} } \верно-верно]. \\ \ end {align} $$

(11)

Используя уравнение. 11, можно оценить тепловой поток в любом заданном положении x в стенке камеры сгорания. Сосредоточившись на получении теплового потока на поверхности камеры сгорания (\ (x = 0 \)), теплопроводности \ (\ lambda \) и температуропроводности a в уравнении.\ infty \ sqrt {\ frac {i \ omega} {2}} \ nonumber \\ & \ quad \ left [\ left (A_i + B_i \ right) \ cos \ left (i \ omega t \ right) + \ left (A_i — B_i \ right) \ sin \ left (i \ omega t \ right) \ right] \ end {выровнено} $$

(13)

где \ (A_i \) и \ (B_i \) могут быть определены из измеренных колебаний температуры с использованием быстрого преобразования Фурье. Когда температура газа равна температуре поверхности, мгновенным тепловым потоком можно пренебречь.Таким образом, \ (\ dot {q} _ {\ text {m}} \) вычисляется с использованием вычисленной температуры газа в объеме, как описано в [42, 43]. Чтобы учесть разницу в тепловых свойствах камеры сгорания [29] и слоя отложений, был использован аналитический подход, позволяющий рассчитать теплопроводность в объекте композитной плиты [5]. Согласно [44], измеренные температуры на поверхности термопары обычно завышаются из-за разницы в свойствах материала термопары и двигателя.Достойные результаты для расчетного переходного теплового потока с использованием экспериментально определенного коэффициента теплопроводности b приведены в [5, 28, 32].

Расчет толщины слоя отложений по Хопвуду [45]

В чистом состоянии температуру на металлической поверхности стенки камеры сгорания можно измерить с помощью быстрой термопары. В цикле будет обнаруживаться перепад температуры с максимумом во время горения. Когда на поверхности растут отложения, измеренная температура больше не является температурой поверхности.Поскольку осаждение является теплоизолятором по сравнению с поверхностью металла, кривая измерения температуры затухает. Его максимум уменьшается и смещается в сторону более поздних углов поворота коленчатого вала. Чем больше толщина слоя наплавки, тем позже наступает температурный максимум на термопаре. Хопвуд вывел полуэмпирическую корреляцию между температуропроводностью и сдвигом максимума температуры, как показано в следующем уравнении

$$ \ begin {выровнено} \ begin {array} {ll} T (x, t) = 2 \ exp & {} \ left (-x \ sqrt {\ frac {\ pi} {\ alpha _ {CCD} t_ {0}}} \ right) \\ & \ cos \ left (\ frac {2 \ pi ( t- \ frac {t_0} {12})} {t_0} -x \ sqrt {\ frac {\ pi} {\ alpha _ {CCD} t_ {0}}} \ right) \\ & 2 \ exp \ left ( -x \ sqrt {\ frac {2 \ pi} {\ alpha _ {\ text {CCD}} t_ {0}}} \ right) \\ & \ sin \ left (\ frac {4 \ pi (t- \ frac {t_0} {12})} {t_0} -x \ sqrt {\ frac {2 \ pi} {\ alpha _ {\ text {CCD}} t_ {0}}} \ right) \\ \ end {массив } \ end {align} $$

(14)

Член \ ((- t_0 / 12) \) гарантирует, что максимум температуры на поверхности всегда будет в ВМТ.Измеренное положение максимума температуры за слоем отложений \ (t_ {T _ {\ text {max}}} \) тогда равно сдвигу во времени максимума температуры \ (\ Delta t \). После вывода уравнения. 14 d T / d t устанавливается в ноль и следует за

$$ \ begin {align} \ begin {array} {ll} \ exp & {} \ left ((1- \ sqrt {2} ) x \ sqrt {\ frac {\ pi} {\ alpha _ {\ text {CCD}} t_0}} \ right) \\ \ sin & {} \ left (\ frac {\ pi} {6} + \ frac {4 \ pi t_ {T _ {\ text {max}}}} {t_0} -x \ sqrt {\ frac {\ pi} {\ alpha _ {\ text {CCD}} t_ {0}}} \ right) \\ & {} = \ sin \ left (\ frac {\ pi} {6} + \ frac {2 \ pi t_ {T _ {\ text {max}}}} {t_0} + x \ sqrt {\ frac { \ pi} {\ alpha _ {CCD} t_ {0}}} \ right) \ end {array} \ end {align} $$

(15)

С учетом тонких слоев отложений применяется следующее:

$$ \ begin {выровнено} \ exp \ left ((1- \ sqrt {2}) x \ sqrt {\ frac {\ pi} {\ alpha _ {\ text {CCD}} t_0}} \ right) \ приблизительно 1 \ end {выровнено} $$

(16)

Если \ (t_ {T _ {\ text {max}}} \) заменить на \ (\ Delta t \) и x на толщину слоя d, коэффициент температуропроводности можно рассчитать по следующему уравнению

$$ \ begin {align} \ alpha _ {\ text {CCD}} = \ left (\ frac {d} {\ Delta t} \ right) ^ 2 \ frac {t_0} {\ pi} 0.{-2} \ end {align} $$

(17)

Следовательно, при заданных \ (\ Delta t \) и \ (t_0 \) коэффициент температуропроводности пропорционален квадрату толщины слоя. Для окончательного расчета теплопроводности \ (\ lambda \) необходимы удельная теплоемкость c и плотность материала \ (\ rho \):

$$ \ begin {align} \ lambda _ {\ text {CCD}} = \ alpha _ {\ text {CCD}} \ cdot \ rho _ {\ text {CCD}} \ cdot c _ {\ text {CCD}}. \ end {align} $$

(18)

Расчет толщины слоя осадка по двухслойному методу

Двухслойный метод позволяет рассчитать текущую толщину слоя осадка и реальный тепловой поток на поверхности осадка.Это аналитический подход, который позволяет рассчитать теплопроводность композитной плиты с периодическими температурами. Уравнения теплопередачи для нескольких слоев с различными свойствами материала решаются с помощью преобразования Лапласа. Подробное объяснение этого метода можно найти в [46]. Первоначально он был разработан с упором на проблемы теплопередачи в зданиях. Впервые такой подход был использован для определения толщины отложений и теплового потока на поверхности отложений в камерах сгорания двигателей в [5].

Выбросы NOx дизельными двигателями

Двумя наиболее значительными загрязнителями, производимыми людьми (антропогенными), являются выбросы NOx и твердые частицы.

В. Что означает термин NOx?
А. Относится к оксидам азота. Пуристы сказали бы, что это относится только к оксиду азота (NO) и диоксиду азота (NO 2 ), но большинство также включает в это описание закись азота (N 2 O). Есть и другие варианты, но их концентрация в атмосфере слишком мала.

В. Почему образуются газы NOx?
A. Существует три основных причины выбросов NOx: —

  • Высокотемпературное сгорание топлива при достаточно высокой температуре (около 1300 ° C / 2370 ° F) для окисления части азота в воздухе до газов NOx. Это включает сжигание водорода, так как он горит при очень высокой температуре. Комментарии к дизельным двигателям приведены ниже.
  • Горящий растительный материал выделяет оксиды азота, так как все растения содержат азот.
  • В химических и промышленных процессах, в которых используется азотная кислота, нитраты или нитриты, выделяются газы NOx.

В. В чем разница в сгорании топлива между дизельным двигателем и бензиновым / бензиновым двигателем?
А. В бензиновом / бензиновом двигателе смесь топлива и воздуха впрыскивается в камеру. Он сжимается, а затем воспламеняется свечой зажигания.
В дизельном двигателе воздух впрыскивается в цилиндр и сжимается примерно в два раза сильнее, чем в бензиновом / бензиновом двигателе.Это сжатие генерирует тепло, так что дизельное топливо самопроизвольно сгорает при впрыске.

В. Почему дизельные двигатели производят больше NOx, чем бензиновые?
A. Дизельные двигатели работают при более высоких температуре и давлении, чем бензиновые двигатели. Эти условия способствуют образованию газов NOx. Количество зависит от объема и продолжительности самой горячей части пламени.

В. Почему автомобили с дизельным двигателем более экономичны, чем автомобили с бензиновым / бензиновым двигателем?
А.Дизельное топливо производит больше энергии для данного объема (дизельное топливо имеет более низкую теплотворную способность, но более высокую плотность, чем бензин / бензин). Кроме того, более высокая температура сгорания в дизельном двигателе делает его более эффективным. Тепловые двигатели могут производить более полезную работу, если они работают при более высоких температурах.

В. Как снизить выбросы NOx от дизельных двигателей?
A. Путем снижения температуры сгорания, обычно за счет рециркуляции выхлопных газов (EGR). Часть выхлопных газов охлаждается и впрыскивается обратно в камеру сгорания.В выхлопных газах меньше кислорода, потому что некоторое количество кислорода было израсходовано при предыдущем сгорании, поэтому не так много кислорода для подпитки пламени. Выхлопной газ также имеет более высокую теплоемкость, чем воздух, поэтому для его нагрева требуется больше времени.

В. Есть ли другие последствия использования системы рециркуляции отработавших газов?
A. Да, есть обратная сторона. По мере того, как температура сгорания падает, снижается мощность и экономия топлива.

В. Как удалить NOx из выхлопных газов?
А.Существуют различные методы, в зависимости от области применения, хотя много усилий требуется для разработки горелок, которые в первую очередь сокращают выбросы NOx.

  • Селективное каталитическое восстановление (SCR) — наиболее распространенный метод для выхлопных газов дизельных транспортных средств, но он дорогостоящий, поэтому не используется в небольших дешевых транспортных средствах. Существуют различные патентованные смеси аммиака и мочевины, которые можно впрыскивать в выхлопной поток. Они реагируют с газами NOx через катализатор, который превращает их в безвредные азот и воду.
  • Селективное некаталитическое восстановление (SNCR) — происходит в воздуховоде с температурой около 1000 ° C (1800 ° F). Впрыскивается мочевина или аммиак, и газы NOx восстанавливаются до азота без необходимости использования катализатора.
  • В промышленном масштабе выхлопные газы можно очищать химическими веществами , такими как гидроксид натрия, перекись водорода или смесь перекиси водорода и азотной кислоты. Эти химические вещества вступают в реакцию с газами NOx и удаляют их.

В. Почему вредны газы NOx?

A. Двигатели внутреннего сгорания могут производить все три оксида азота.

Закись азота (N 2 O) , также известный как «веселящий газ».

  • Это серьезный парниковый газ, который определяется как в 298 раз хуже, чем CO 2 , из-за его радиационного эффекта и времени, необходимого для его разложения.
  • Используется как анестетик и обычно считается нетоксичным.Он действительно вступает в реакцию с витамином B12, что может быть проблемой для людей с дефицитом.
  • Он распадается в стратосфере и катализирует распад озона. Озон в верхних слоях атмосферы жизненно важен для поглощения УФ-лучей; на поверхности земли это вредно.

Оксид азота (NO) .

  • Легко окисляется в атмосфере до диоксида азота.
  • Нетоксичен в небольших количествах, фактически он играет жизненно важную роль в качестве регулятора в организме человека.

Двуокись азота (NO 2 ) .

  • Основной загрязнитель и компонент смога. Его коричневые пары могут быть знакомы по школьным химическим экспериментам.
  • Он реагирует с водой с образованием азотной кислоты, поэтому так раздражает глаза и дыхательные пути.

В. Что такое выбросы SOx?
A. При сжигании топлива в двигателе вся сера превращается в газообразный диоксид серы (SO 2 ).Он легко растворяется в воде с образованием кислоты, которая вызывает раздражение дыхательных путей при ее вдыхании. Это тоже сказывается на экологии. Нефть и газ в земле могут содержать большое количество серы, которую необходимо удалить на нефтеперерабатывающем заводе. В некоторых странах действуют слабые правила в отношении содержания серы в топливе, что приводит к высоким уровням загрязнения.

В. Что такое смог?
A. Туман или дымка, усиленные дымом или другими загрязнителями.

  • Традиционный смог был вызван сжиганием угля, особенно угля с высоким содержанием серы.
  • Фотохимический смог . Диоксид азота и другие летучие органические соединения (ЛОС), загрязняющие окружающую среду, объединяются в присутствии солнечного света с образованием озона и множества других соединений. Они плохо влияют на дыхательную систему.

Камера сгорания — High Performance Pontiac Magazine

Большинство аспектов головки блока цилиндров относительно просты и понятны. Размер клапана, толщина деки и объем камеры сгорания часто являются предметами обсуждения и определяют способность конструкции играть важную роль.Но нужно учитывать гораздо больше. Характеристики камеры сгорания будут определять мощность двигателя, октановое число и удельный расход топлива на тормоз (BSFC). Так что, если вы думали, что форма камеры сгорания имеет мало общего с характеристиками головки блока цилиндров, вы будете удивлены.

Примечание автора: Из-за характера этой истории ссылки на головки блока цилиндров от производителей, отличных от Pontiac, используются для демонстрации различных технологий камеры сгорания.

Обычное сгорание Пламя свечи, простой формы, имеет ключевой элемент сгорания, связанный с пламенем двигателя. Но происходящий в атмосфере, он отличается от двигателя, в котором процесс газообмена происходит внутри при давлении выше атмосферного. Пламя может иметь две отдельные области: предварительно смешанную и диффузную. Горящая свеча испытывает диффузное пламя, потому что оно возникает на границе раздела между топливом и окислителем. В свече топливо плавится и испаряется под действием лучистого тепла пламени, а затем окисляется воздухом.

Более сложным примером горения является горелка Бунзена, имеющая как предварительно смешанное, так и диффузионное пламя. Он состоит из регулятора воздуха, источника топлива и цилиндрической трубки. Пламя, возникающее возле основания, идентифицируется как предварительно смешанное. Воздуха, поступающего через основание горелки Бунзена, недостаточно для полного сгорания. Следовательно, второй фронт пламени выше этой точки устанавливается на границе раздела, где воздух диффундирует в несгоревшее топливо. Это отвечает за появление пламени в пламени горелки Бунзена.

Несмотря на то, что процесс возгорания внутри двигателя несколько сложнее, основы все же остаются в силе. Бензин, топливо на углеводородной основе, необходимо распылить и эмульгировать (разбить на мелкие частицы и смешать с воздухом) для сгорания. Сам по себе в жидком виде не горит. При распылении бензин имеет ламинарную скорость горения приблизительно 0,5 метра в секунду (м / с) или 1,64 фута в секунду. Для сравнения: смешанный с воздухом ацетилен горит со скоростью 1,58 м / с или 5,18 футов / с.Медленная ламинарная скорость горения бензина представляет интересную проблему при использовании в качестве топлива для двигателя внутреннего сгорания.

Так как это лучше всего представлено с использованием метрических измерений, игнорируйте размеры, но примите концепцию. Учитывая цилиндр диаметром 100 мм и идеальное центральное расположение для воспламенения, время прохождения бензинового пламени на это расстояние составляет 100 миллисекунд. Проблема в том, что когда двигатель такого размера работает со скоростью 3000 об / мин, существует только окно в 10 миллисекунд, чтобы произошло событие сгорания.Очевидно, что должна действовать другая сила, потому что все мы знаем, что бензиновый двигатель может работать на скоростях, существенно превышающих 3000 об / мин. Главное — увеличить скорость горения.

Установлено, что пламя в двигателе движется по каналу ствола со скоростью 10-25 м / с. Это значительно выше скорости, указанной ранее, но именно поэтому бензин можно использовать в качестве моторного топлива. Чтобы увеличить скорость горения, необходимо внести турбулентность в событие горения.В двигателе это достигается за счет процесса впуска и сжатия, а также конструкции камеры сгорания. При сгорании с предварительно смешанной смесью эффект турбулентности состоит в том, чтобы разрушить или сморщить фронт пламени, создавая сгоревшие газы в несгоревшей области, и наоборот. Это эффективно увеличивает площадь фронта пламени и ускоряет горение. Хотя диффузия обычно связана с двигателем с воспламенением от сжатия, более известным как дизель, она также может происходить в двигателе с искровым зажиганием при послойном заряде.Топливо будет впрыскиваться мелкой струей, и турбулентное движение воздуха сметает испаренное топливо и продукты сгорания из капель топлива, увеличивая скорость горения.

Фактическое событие сгорания, которое вызывает возникновение фронта пламени и его расширение относительно поршня, является очень сложным. На этом уровне не требуется полного понимания химии, но необходимо вкратце коснуться законов термодинамики, изучения энергии и ее превращений. Состоящее из двух утверждений, считающихся законами, первое гласит, что энергия не может быть потреблена или уничтожена; только его состояние может измениться.Проще говоря, это можно применить к двигателю и к тому, как энергия превращается в тепло, затем в движение и обратно в тепло. Второй закон более сложен, но его можно резюмировать так: энергия следует определенным принципам и никогда не отклоняется. Например, тепло будет перемещаться только от горячего к холодному без присутствия внешней энергии. Законы термодинамики применяются к камере сгорания непосредственно из-за теплопередачи в отливку и охлаждающую жидкость двигателя, а также влияние степени сжатия на тепловой КПД.

Распространенная аналогия, сравнивающая двигатель с воздушным насосом, устанавливает тот факт, что чем больше перекачивается воздуха, тем выше мощность. Это нельзя отрицать, но это одномерное утверждение, игнорирующее тот факт, что без эффективного сгорания воздух сам по себе ничего не может сделать. По этой причине нам необходимо изучить влияние камеры сгорания на двигатель.

Камера сгорания В 1673 году Кристиан Гюйген, хранитель воды короля Людовика XIV, изобрел первый двигатель.Он был разработан как лучшее средство для транспортировки воды из реки Сены на территорию и в сады Версальского дворца. Этот потребляющий порох одноцилиндровый бегемот внешнего сгорания приветствовался крестьянами и волами, которые использовались в качестве водовозов до его существования. По мере того, как двигатель внутреннего сгорания постепенно отходил от этих скромных корней, было обнаружено, что эффективность и мощность могут быть увеличены с помощью управляемого процесса в замкнутой среде. Первые камеры сгорания были не более чем крышками для цилиндров.Главный прорыв в конструкции камеры сгорания был осуществлен Рикардо, который изобрел турбулентную головку блока цилиндров для двигателя с боковыми клапанами. Проходивший в начале 1900-х годов, он установил новые стандарты степени сжатия — 6,00: 1. В то время топливо имело октановое число только от 60 до 70. В течение следующих десятилетий влияние камеры сгорания на характеристики двигателя было признано и исследовано. Главный прорыв произошел в 1951 году, когда Chrysler Corporation представила полусферическую камеру сгорания на своем 331-кубическом двигателе V8.Сегодня конструкция и технологии камеры сгорания постоянно развиваются и производят двигатели меньшего размера с более высокой удельной мощностью и экономичностью топлива.

Критерии, определяющие развитие камеры сгорания, включают множество аспектов. Расстояние, которое должен пройти фронт пламени, должно быть сведено к минимуму. Этого можно добиться, уменьшив расстояние от электрода свечи зажигания до поступающего заряда, называемого конечным газом. Это позволяет увеличить потенциальную частоту вращения двигателя, что приведет к увеличению мощности. К тому же меньше времени на то, чтобы что-то пойти не так.Аномальное горение, более известное как детонация, более вероятно при медленном процессе горения, поскольку это дает время для возникновения дополнительного фронта пламени.

Каждая свеча зажигания должна располагаться по центру отверстия и ближе к выпускному клапану, потому что это наиболее турбулентные и самые горячие части камеры сгорания, соответственно. Кроме того, выпускной клапан должен быть как можно дальше от впускного клапана, чтобы ограничить теплопередачу свежему входящему заряду.

Для ускорения сгорания требуется достаточная турбулентность, но слишком сильная может создать проблемы, отводя тепло от камеры и способствуя шумному сгоранию.Эта турбулентность создается конструктивно и может быть вызвана либо снаружи во впускном отверстии, либо внутри с помощью сжимающих подушек. Зазор между декой головки цилиндров и поршнем определяется как область сдавливания. Он действует для охлаждения впускного клапана и лучше всего расположен рядом с ним.

Конструкция клапанного механизма и количество клапанов влияют на камеру сгорания с учетом их расположения, размера и срабатывания. По мере того, как вы приобретете знания в этой области, вы увидите, что многие двигатели Pontiac имеют очень плохо спроектированные камеры сгорания из-за экономических проблем.Еще один случай жадности корпораций и власти счетчиков бобов и акционеров. Ни один традиционный отечественный двигатель V8 с толкателем и рядным расположением клапанов, кроме старого Chrysler Hemi, не допускает центральной свечи зажигания. Что часто делается, так это проектирование камеры с использованием заглушки с большим радиусом действия, которая помещает кончик электрода ближе к центру, даже если точка входа находится по периметру. Отливки General Motors LS1 и L31 Vortec являются прекрасным примером этого метода. К сожалению, во многих головках цилиндров электрод свечи зажигания размещается по периметру отверстия, а некоторые ранние модели Pontiac V8 фактически имели смещение в сторону впускного клапана, что позволяло отойти на второй план из-за простоты производства.

С учетом представленных законов термодинамики идеальный двигатель должен иметь высокую степень сжатия для термического КПД и отклика дроссельной заслонки, но должен работать в унисон с камерой сгорания, которая имеет высокую скорость горения. Это важно для увеличения октанового числа двигателя и ограничения выбросов оксидов азота (NOx). Этот ядовитый газ является причиной фотохимического смога и послужил толчком для проведения расширенных испытаний на выбросы, таких как I / M 240. Для его производства требуется три элемента: тепло, давление и время воздействия.Высокая степень сжатия увеличивает производство NOx за счет повышенного давления в цилиндре и нагрева заряда, когда он вытесняется в меньшую область. Это явление можно обмануть, введя в рецепт для NOx высокую скорость горения, исключив третий элемент — время воздействия. На сегодняшний день лучшим производственным примером баланса между октановым допуском и высокой степенью сжатия с высокой скоростью горения является камера сгорания May Fireball, произведенная компанией Jaguar в 1982 году, которая допускала 11.Степень сжатия 0: 1 на 87-октановом топливе.

Другими важными факторами являются используемый материал и расположение свечи зажигания. Как упоминалось ранее, начало пламени в центре отверстия обеспечивает более быстрое и равномерное горение, что приводит к более высокому давлению в цилиндре при меньших градусах вращения коленчатого вала после ВМТ. Помимо выбросов и допуска по октановому числу для выработки мощности, необходимо, чтобы давление в цилиндре повышалось как можно быстрее, чтобы его можно было использовать для расширения поршня на максимально возможную длину хода.

Головки блока цилиндров послепродажного обслуживания с наиболее высокими эксплуатационными характеристиками представляют собой отлитые из алюминия из-за их легкого веса и простоты установки и изготовления, а также способности рассеивать больше тепла и обеспечивать более высокую степень сжатия. Но часто упускается из виду, что легче производить мощность с помощью чугунной головки, если все факторы конструкции одинаковы, из-за ее превосходного теплового КПД. При переходе с железа на алюминий двигателю потребуется примерно одна дополнительная точка степени сжатия для сохранения того же теплового КПД.Это связано со способностью чугуна удерживать тепло и использовать его для расширения по направлению к поршню.

Большое беспокойство для инженеров по горению, но никогда не упоминаемое на рынке запасных частей, представляет собой соотношение площади поверхности к объему. Это сводит к минимуму потери тепла в отливку и водяную рубашку головки блока цилиндров, а также снижает образование углеводородов. Желательно иметь как можно меньшую площадь поверхности по сравнению с объемом, занимаемым камерой. Его можно получить с помощью следующего расчета:

отношение поверхности к объему = площадь поверхности / объем камеры

Выбросы углеводородов образуются из-за охлаждения внешних слоев смеси в области стенок камеры конструкций с высокие числовые коэффициенты.Пламя охлаждается по мере приближения к стенке камеры, гаснет и оставляет после себя слой углеводородов. Полусферическая камера сгорания обеспечивает наилучшее соотношение поверхности к объему, и испытания, проведенные Chrysler в 1950 году, показали, что для соответствия тепловому КПД двигателя Hemi со степенью сжатия 7,00: 1 его предыдущей камере сгорания потребовалось бы 10,0: 1 при 1200 об / мин, 9,4: 1 при 2000 об / мин, 8,9: 1 при 2800 об / мин и 8,5: 1 при 3600 об / мин. Требуемая степень сжатия падает по мере увеличения оборотов двигателя из-за увеличения объемного КПД при более высоких скоростях поршня.

Типы камер сгорания Большинству из нас известны термины «открытый» и «закрытый», относящиеся к камере сгорания. Этот термин популяризировал Chevrolet с его серией двигателей с большими блоками. Фактически, в большинстве случаев головки цилиндров Pontiac классифицируются как «закрытые» до 1967 года и «открытые» с 1968 года. По поводу этих обозначений было много путаницы. Фактически, они даже не являются техническим жаргоном для обозначения камеры сгорания, а используются произвольно для описания отношения между площадью сжатия и площадью ствола.Камера сгорания — это не что иное, как полость в отливке головки блока цилиндров, за исключением конструкции «чаша в поршне», используемой во многих дизельных двигателях. Отношение к площади канала, занимаемого камерой сгорания, определяет, открыта или закрыта камера. Самый простой способ определить это — поместить соответствующую прокладку головки блока цилиндров на деку головки блока цилиндров, чтобы сориентировать положение отверстия. Если большая часть поверхности палубы головки выходит на канал ствола, камеру можно считать закрытой.Часть деки головы, которая находится за пределами камеры сгорания, но открыта для канала ствола, используется в качестве зоны сжатия. Его функция заключается в создании ускорения внутреннего заряда, которое стимулирует конечный газ и увеличивает скорость горения, когда он устремляется, чтобы покинуть эту область, когда поршень движется к ВМТ. Это считается внутренним ускорением заряда, потому что он создается в канале ствола.

Чтобы правильно идентифицировать камеру сгорания, необходимо учитывать все ее аспекты, включая форму. Для наших целей мы ограничимся обсуждением тех, которые используются на большинстве двигателей, выпускаемых в Америке.

Полусферическая или с открывающейся крышей Считается, что камера такой конструкции предлагает наименьший компромисс для повышения эффективности. Клапаны расположены по периметру отверстия и, в случае оригинального Chrysler Hemi, под углом 58,5 * от оси коленчатого вала. Это положение также позволяет значительно увеличить поток воздуха, поскольку клапан отодвигается от стены и быстро освобождается. Это создает более эффективное поперечное движение заряда во время перекрытия и ограничивает теплопередачу от выпускного клапана к свежему заряду.Как упоминалось ранее, эта конструкция обеспечивает наилучшее соотношение поверхности к объему, а также создает очень короткое прямое выпускное отверстие, необходимое для ограничения отвода тепла в хладагент. Имея центральную свечу зажигания, Hemi предлагает отличную толерантность к октановому числу. По периметру отверстия напротив клапанов есть небольшие мягкие подушечки, которые помогают перемещать отходящий газ к свече зажигания и увеличивать скорость горения. В конструкции толкателя для размещения клапана требуются сдвоенные коромысла, но он очень хорошо подходит для конфигураций с двумя верхними распределительными валами.Дополнительным преимуществом является расстояние между впускным и выпускным клапанами, которое еще больше ограничивает теплопередачу. Входящий заряд также вызывает высокую скорость падения.

Микки Томпсон экспериментировал с головками Hemi на Pontiac в 1960-х, и вы помните, что подразделение разработало экспериментальный алюминиевый двигатель Pontiac Hemi, о котором сообщалось в мартовском выпуске HPP за 2002 год.

Wedge Используемая на протяжении многих лет почти всеми производителями, включая Pontiac, эта камера напоминает наклонную ванну, утопленную в деке головы.Встроенные клапаны обычно наклонены, чтобы соответствовать наклонной крыше этой конструкции. Свеча зажигания расположена на толстой стороне клина и обычно находится посередине между клапанами. Присущие ему крутые стенки работают, чтобы маскировать путь потока воздуха / топлива, отклонять и заставлять его двигаться по нисходящей спирали вокруг оси цилиндра. Во время такта сжатия площадь сжатия уменьшается до такой степени, что захваченная смесь сильно выталкивается от тонкого к толстому концу камеры.

Ванна или в форме сердца Обозначение ванны обычно зарезервировано для любой камеры, кроме клиновой или полусферической.Большинство отечественных двигателей толкательной конструкции использовали его в различных формах. В некоторых случаях форма камеры сгорания была почти овальной, а последними тенденциями стала эффективная форма сердца. Примером этого могут быть нынешние L-31 Vortec, LT1, LT4 и LS1 от Chevrolet. Дека головки блока цилиндров, которая перекрывает поршень, образует две области сужения: большую площадь напротив свечи зажигания и меньшую область на противоположной стороне. Его форма полумесяца прозвала его сердечной палатой.Клапаны расположены на одной линии и частично закрыты стенкой камеры, которая более открыта со стороны заглушки. Область напротив основной области сдавливания, как правило, имеет конусообразную форму и не имеет крутой стены, напоминающей клин. Максимальное расположение свечи зажигания достигается за счет смещения к выпускному клапану и как можно более центрального положения, работая с этими ограничениями. Передача тепла в непосредственной близости от клапанов ограничивает объемный КПД и октановое число.

Чаша поршня Насколько известно HPP, этот стиль не использовался в Детройте для бензиновых двигателей последние пятьдесят лет, но широко распространен в Европе.Он состоит из плоского блока головки блока цилиндров с одним рядом клапанов, обращенных к круглой полости, залитой в поршне. По периметру поршня создается кольцевая зона сжатия. Известный очень турбулентным сгоранием, он хорошо работает с дизельными двигателями, но считается чрезмерно шумным по американским стандартам.

Осмысление всего этого Поскольку у нас нет средств для создания собственной головки блока цилиндров, мы вынуждены работать с тем, что есть в наличии. Теория конструкции и функционирования камеры сгорания здесь была затронута лишь кратко; многие потратили всю свою жизнь, изучая это, каждый день делая новые открытия.Мы стремились установить, что при выборе головки блока цилиндров Pontiac необходимо учитывать не только показатели расхода. То, как камера сгорания использует воздушный поток, так же важно, как и сама величина потока. Даже наихудшую конструкцию камеры сгорания можно улучшить, сгладив стенки и поверхность камеры для увеличения скорости пламени, уменьшив объем зоны сжатия с помощью нулевой площадки или более тонкой прокладки головки, а также изменив положение свечи зажигания. Ценность этих простых приемов уменьшается по мере того, как конструкция камеры становится лучше, но о них нельзя забывать.

Значения расхода воздуха легко получить на испытательном стенде, но для определения более эффективной камеры сгорания необходим опытный глаз. Хорошее правило — спросить производителя о величине опережения зажигания, необходимой для его головки блока цилиндров с вашей комбинацией. Чем больше свинца ему нужно, тем больше вероятность взрыва и тем меньше скорость горения.

Head Games Вот эволюция камеры сгорания для высокопроизводительных двигателей Pontiac. Особая благодарность Джиму Тейлору и Марку Эрни за их помощь в получении этой фотографии.

Как видите, «базовая» конструкция полностью обработанной камеры сгорания Pontiac мало изменилась за свою историю. На самом деле это сочетание танкетки и стиля ванны. Однако его размер и расположение клапана были изменены по мере необходимости. Показанные ранее головки 716 Tri-Power имеют 1,92 / 1,66 клапана и в хобби называются «закрытой камерой». В 1967 году, как показано на головках 670, «закрытая камера» осталась, но угол наклона клапана был изменен с 20 * на 14 *, что обеспечило место для больших 2.11 / 1,77 клапанов. Камера также была разгружена на впускной стороне.

В 1968 году камеры открыли, уменьшив кожух клапанов. В середине 1968 года дебютировали головки Ram Air II с круглым портом, и, как вы можете видеть, форма камеры была слегка изменена, а также по сравнению с головками с D-портом. Это было сделано путем открытия области вокруг клапанов со стороны свечи зажигания и добавления небольшого гребешка над свечным отверстием. То же самое верно и для головок Ram Air-IV 1969-70 годов, а также для головных уборов и SD 70-х годов.

Особое удовольствие — увидеть голову Ram Air V. Камера является эксклюзивной для Ram Air V и очень напоминает камеру Tunnel Port Ford той эпохи. Размеры клапана будут колоссальными 2,19 / 1,73.

Размер камеры варьировался в зависимости от года и области применения, при первых 400 головках в большинстве случаев использовалась камера объемом 71–72 куб. некоторые камеры были всего 67 куб. Головки 1971 года и более поздние модели имеют камеру гораздо большего размера для уменьшения сжатия: головка 96 400 с объемом 96 куб. См и головки 455 HO с большими камерами объемом 111 куб. См.Головка 6X 400 1976 года демонстрирует выпускной клапан меньшего размера 1,66, который вернулся в 1973 году на все головки D-Port 400 и 455 с 4 цилиндрами. Размер его камеры может составлять от 95 до 101 куб.

Головка LS6 отображает современные взгляды GM в отношении камер сгорания. Обратите внимание на различия между этой камерой и старинными Pontiac, как описано в тексте. — Томас А. ДеМауро

См. Все 20 фотографий Элементы сгорания, представленные горелкой Бунзена, могут быть применены к двигателю.

Влияние цетанового числа на удельный расход топлива и твердые частицы и несгоревшие выбросы углеводородов из дизельных двигателей

В этой статье обсуждается влияние времени задержки зажигания в дизельных двигателях на образование твердых частиц с использованием топливных составов с различными концентрациями серы из различных источников. . Наши результаты показывают, что цетановое число оказывает значительное влияние на выбросы твердых частиц, особенно в двигателях с механическим впрыском топлива.Максимальное давление в камере сгорания увеличивается по мере увеличения цетанового числа, способствуя усилению реакций крекинга высокомолекулярных фракций, остающихся в жидком состоянии, и тем самым увеличивая образование твердых частиц. В определенных условиях это повышение давления оказывает положительное влияние на тепловой КПД цикла. Более высокие температуры в камере сгорания увеличивают скорость окисления, уменьшая выбросы несгоревших углеводородов. Время задержки воспламенения топлива оказывает сильное влияние на образование твердых частиц и выброс несгоревших углеводородов.

1. Введение

Цетановое число (CN) — это эмпирический параметр, связанный с временем задержки воспламенения дизельного топлива, который определяется с помощью стандартных испытаний, основанных на стандарте ASTM D613 [1]. Задержка зажигания — это временной интервал между началом впрыска топлива и началом реакции окисления. Период задержки зажигания начинается с впрыска топлива и состоит из периодов физической и химической задержки до момента самовоспламенения [2]. Топливо с высоким CN имеет очень короткое время задержки воспламенения; то есть возгорание происходит через очень короткий промежуток времени после начала впрыска.И наоборот, чем больше время задержки зажигания, тем ниже CN. Время задержки зажигания в двигателях с дизельным циклом является фундаментальным параметром для эффективного управления процессом сгорания, обеспечивая высокий термический КПД за счет максимального давления, близкого к 15 ° после достижения верхней мертвой точки (ВМТ), с которой достигается максимальный крутящий момент, характерный для дизельного цикла. двигателей получается [3]. На время задержки зажигания влияют несколько физико-химических явлений, связанных с природой топлива, таких как молекулярная структура, летучесть, вязкость, поверхностное натяжение и механические характеристики двигателей, такие как степень сжатия, давление в системе впрыска и впрыск. угол [4].Время задержки зажигания может быть выражено в миллисекундах или угле впрыска после ВМТ [5, 6].

Топливо, содержащее высокие концентрации n -парафинов, как правило, имеет низкое время задержки воспламенения, поскольку энергия активации для образования свободных радикалов и запуска процесса окисления мала по сравнению с изопарафинами и ароматическими соединениями, которые имеют стабильную молекулярную структуру и требуют высоких температуры и давления для начала горения [7]. Неустойчивость топлива также оказывает значительное влияние на время задержки.Во время впрыска топливо в форме капель контактирует с нагретым воздухом внутри камеры сгорания, и передача тепла происходит за счет конвекции, теплопроводности и излучения. Радиационная теплопередача изначально низкая, и топливо нагревается в основном за счет теплопроводности и конвекции. При испарении топливо забирает энергию из самой капли, охлаждая окружающую среду и увеличивая время задержки воспламенения. Топливо для дизельных двигателей с низкой летучестью и высоким цетановым числом препятствует образованию однородной смеси [8], затрудняя процесс горения топлива.Высокая вязкость обеспечивает больший диаметр капель и высокое проникновение топливной струи. Использование топлива с высокой вязкостью препятствует испарению, способствуя образованию капель большого диаметра и вызывая неполное сгорание из-за большого проникновения топливной струи, затрудняя холодный запуск и увеличивая выбросы несгоревших углеводородов (УВ) и твердых частиц (ТЧ) [ 9–11].

Кривые дистилляции предоставляют информацию, которая позволяет коррелировать качество топлива с характеристиками двигателя.Температура 10% извлеченных фракций улетучивающегося газа отражает легкость испарения, в то время как температура 90% этих фракций указывает на присутствие высокомолекулярных соединений, которые будет трудно полностью испариться, что способствует выделению твердых частиц (PM ) и несгоревшие углеводороды (УВ) [6], а также отложения в двигателе [12]. Топливо с низким CN может также увеличивать выбросы ТЧ, поскольку сгорание начинается на заключительной стадии цикла расширения, когда температура внутри камеры снижается, что снижает скорость окисления, что, в свою очередь, увеличивает концентрацию несгоревших углеводородов, которые конденсируются на поверхности. вызывая увеличение массы твердых частиц [9, 13–15].

Сера, которая присутствует в форме меркаптанов, окисляется с образованием побочных продуктов — предшественников сульфата кислоты (), которые осаждаются на поверхности катализатора [16–18]. Присутствие меркаптанов в концентрациях, обычно встречающихся в топливе, не влияет на характеристики самовоспламенения в какой-либо заметной степени, но образование в продуктах сгорания способствует зародышеобразованию частиц, способствуя увеличению выбросов ТЧ, в то время как другие более мелкие частицы могут накапливаться. и растут за счет гигроскопического эффекта топливной серы [3, 16, 17, 19, 20].

CN также влияет на удельный расход топлива с тенденцией к снижению расхода топлива по мере увеличения CN из-за более высокой температуры процесса сгорания, улучшая тепловые характеристики двигателя [3]. Новые автомобили, оснащенные системой впрыска топлива под высоким давлением с электронным управлением, требуют топлива с высоким CN. Меньшие двигатели с высоким отношением мощности к массе работают на высоких оборотах. Новые системы впрыска топлива с электронным управлением и системы дожигания показали удовлетворительные результаты, соответствующие действующим нормам [21].Однако следует отметить, что подавляющее большинство транспортных средств, находящихся в обращении в развивающихся странах, включая Бразилию, оснащены механическим впрыском топлива, новые спецификации дизельного топлива которых не подходят для двигателей этого типа.

В этой работе обсуждается влияние времени задержки воспламенения различных составов дизельных масел, продаваемых в Бразилии (S50, S500 и S1800), на выбросы твердых частиц и несгоревших углеводородов, а также на удельный расход топлива при использовании одноцилиндрового дизельного двигателя с механическим топливом. датчики впрыска и давления, расположенные внутри камеры сгорания и в топливопроводе между ТНВД и форсункой.Полученные результаты показывают, что присутствие большого количества серы в топливе незначительно увеличивает выбросы твердых частиц и что время задержки воспламенения оказывает значительное влияние на выбросы загрязняющих веществ в атмосферу. По мере увеличения цетанового числа температура в камере сгорания увеличивается, что способствует образованию твердых частиц из-за термического крекинга, что, в свою очередь, увеличивает скорость окисления и снижает выброс несгоревших углеводородов и удельный расход топлива.

2. Экспериментальная
2.1. Топливо

Топливо, используемое для оценки влияния времени задержки воспламенения на выбросы твердых частиц и несгоревших углеводородов, а также на удельный расход топлива в двигателях с дизельным циклом, представляет собой топливо, которое Petrobras обычно продает на бразильском рынке. Влияние цетанового числа на образование ТЧ и несгоревших углеводородов, а также на удельный расход топлива оценивалось на основе топлива, модифицированного вторичными стандартами (U17 и T23), поставляемого Chevron-Phillips.В таблице 1 перечислены физико-химические свойства топлива и вторичных стандартов, использованных в этом исследовании.

(° C) 9044 905 06 206 901 901 9050 218

Удельный вес
(кг м −3 )
10% (° C) 50% (° C) Кинематическая вязкость
(мм 2 с -1 )
Температура вспышки (° C) Сера (мг л -1 ) CN

D86 D86 D86 D445 D93 D7039 D613
S10_50 839,4 209 266508 9050 9050 2 209 266508 9050 9050 209 266508 9050 9050 9050 10 50
S300_45 850,2 180 268 376 2,89 67,5 327 45
271 357 3,26 68 452 44
S1400_51 825,6 256 36650 9050 256 36650 9050 1370 51
U17 783,1 161 177 216 1,10 81 1 18
250 273 2,15 158 127 76

Влияние времени задержки воспламенения и содержания загрязняющих веществ ) выбросы оценивались с использованием топлива, которое далее именуется S10_50, S300_45, S450_44 и S1400_51, которые классифицируются в соответствии с содержанием серы и CN и были модифицированы в соответствии с с вторичными стандартами (U17 и T23) для получения аналогичных составов, но с измененным CN.Концентрация серы была немного изменена из-за состава со вторичными стандартами, содержание которых отличается от содержания базового топлива. С этой целью топлива S10_50 и S1400_51, чье CN близко к 50, были модифицированы вторичным стандартом U17 для получения составов (S10_45 и S1100_45) с CN 45. Топливо S300_45 и S450_44 с CN, близким к 45, были изменен вторичным стандартом T23 для получения рецептур (S300_50 и S400_50) с CN 50.

2.2. Рабочие характеристики двигателя и процесс отбора проб

Испытания для оценки времени задержки воспламенения, удельного расхода топлива и выбросов твердых частиц и несгоревших углеводородов были выполнены на одноцилиндровом двигателе мощностью 7,0 л.с. Тояма, 250 см 3 , работающем на 80% максимальная мощность, с механическим впрыском топлива под углом 13,5 ° перед ВМТ, средним давлением впрыска 150 бар, степенью сжатия 21: 1, 3600 об / мин и 10% O 2 в выхлопных газах. Время задержки воспламенения оценивалось на основе сигналов давления в топливной магистрали перед форсункой и давления внутри камеры сгорания с использованием индуктивных датчиков давления Optrand.Время задержки воспламенения топлива — это время, прошедшее между открытием форсунки форсунки и повышением давления в камере сгорания после ВМТ в результате увеличения количества компонентов из-за реакций окисления, что соответствует точке перегиба на кривой давления. Очень точную оценку времени задержки воспламенения каждого анализируемого топлива можно получить, используя осциллограф для наблюдения электрических сигналов профилей давления внутри камеры сгорания и системы впрыска, зафиксированных датчиками.

ТЧ в потоке выхлопных газов измеряли путем прямой фильтрации с использованием стеклянного микроволоконного фильтра Macherey-Nagel диаметром 47 мм и взвешивания ТЧ, оставшихся в фильтре. Газовый поток откачивали через фильтрующий элемент, и после его охлаждения скорость потока измеряли с помощью датчика потока Sensirion с номинальной емкостью до 20 нл мин. -1 . Количественное определение ТЧ в мг · м -3 основывалось на массе ТЧ, удерживаемой в фильтре, деленной на объем отобранного газа, который был получен путем численного интегрирования газового потока.Средняя температура фильтрующего элемента составляла 470 ° C, ее регулировали с помощью печи с электронным контролем температуры, чтобы собранные ТЧ оставались сухими, в то время как летучие углеводороды конденсировались после отделения от ТЧ.

Жидкая фракция выхлопных газов дизельных двигателей состоит из несгоревших и частично окисленных углеводородов, которые конденсируются вместе с водяным паром, образующимся при сгорании. Часть водяного пара в выхлопных газах конденсируется, когда поток газа охлаждается после сбора твердых частиц.Общее количество углеводородов в форме метана (CH 4 ) определяли количественно, используя методику, аналогичную описанной в стандарте ASTM D6591 [22], путем проточного окисления образца в атмосфере кислорода. Диоксид углерода (CO 2 ) анализировали в газовом хроматографе, оборудованном детектором теплопроводности (Shimadzu GC / TCD-17A).

3. Результаты и обсуждение

На рисунке 1 представлены профили давления в камере сгорания для базового топлива с самым высоким CN (S10_50 и S1400_51) и их соответствующих составов (S10_45 и S1100_45) с более низким CN.Как видно из профилей давления в камере сгорания, с увеличением ЧН время задержки воспламенения уменьшается. По мере уменьшения времени задержки воспламенения максимальное давление во время фазы расширения процесса сгорания выше, чем у топлива с более низким CN.


Профиль давления топлива S300_45 и S450_44, рисунок 2, показал более высокое время задержки воспламенения, чем их соответствующие составы S300_50 и S400_50. Как можно видеть, эффект снижения CN снижает максимальное давление после ВМТ, уменьшая крутящий момент и максимальную температуру в камере, что напрямую влияет на выбросы ТЧ и несгоревших углеводородов.


На рисунке 3 показан поток газа через фильтрующий элемент в зависимости от времени отбора проб топлива S10_50 и S10_45, S450_44 и S400_50. Как можно видеть, поток газа через фильтрующий элемент с использованием начального перепада давления 300 мбар, установленного игольчатым клапаном как функция времени отбора проб, указывает на то, что поток газа остается на более высоком уровне для топлива с более низким CN, что приводит к меньшее накопление PM. Сравнение топлива с более низким CN показывает противоположный эффект, уменьшая ограничение потока газа через фильтрующий элемент и показывая, что топлива с более низким CN снижают выбросы ТЧ.Твердые частицы в двигателях с дизельным циклом образуются в зависимости от избытка воздуха, используемого в процессе сгорания, состава дизельного топлива и давления, под которым топливо впрыскивается в камеру сгорания. В испытаниях, проведенных в этом исследовании, использовался один и тот же избыток воздуха со всеми видами топлива (одинаковая нагрузка и очень похожий удельный расход топлива).


На рисунке 4 представлены время задержки зажигания и выбросы твердых частиц в зависимости от CN. По мере увеличения CN время задержки воспламенения уменьшается, увеличивая выброс ТЧ.Топливо, оцениваемое здесь, обладает схожими физическими и химическими свойствами, а изменяемым параметром является CN, который значительно изменяет максимальную температуру в камере сгорания, модифицируя реакции крекинга высокомолекулярных фракций. Эти высокомолекулярные соединения трудно испаряться, они остаются в жидком состоянии во время процесса горения и подвергаются воздействию высоких температур и давлений, что способствует образованию прекурсоров для образования PM [8, 23].В целом было обнаружено, что увеличение ХН на пять единиц приводит к увеличению выбросов ТЧ примерно на 40%.


В дизельных двигателях с механическим впрыском топлива с более низким CN требуется больше времени для начала процесса сгорания. Таким образом, максимальное давление, создаваемое при сгорании, уменьшается, что приводит к более низкой температуре и, таким образом, к уменьшению реакций крекинга, уменьшая образование PM. Топливо S300_45 и S450_44 с наибольшими значениями времени задержки воспламенения также имеет наивысшую вязкость (2.9 и 3,3 мм 2 с −1 соответственно), что затрудняет процесс распыления и образования однородной смеси, в результате чего увеличивается время задержки зажигания. С другой стороны, молекулярная структура топлива напрямую влияет на качество его воспламенения и, следовательно, на его CN. Обычно КЧ соединений с аналогичным числом атомов углерода увеличивается в следующем порядке: н-алканы> алкены> циклоалканы> ароматические алкилы [8]. Более того, увеличение размера молекулярной цепи за счет добавления атомов углерода также вызывает увеличение CN.Это также можно наблюдать между топливами S300_45 и S450_45 и их составом со вторичным стандартом T23, состав которого состоит из 91% насыщенных соединений, 2% олефинов и 7% ароматических соединений, в то время как топлива S10_50 и S1400_51 были модифицированы вторичным стандартом. стандартный U17, который состоит из 78% насыщенных соединений, 2% олефинов и 20% ароматических соединений.

Выбросы

HC в основном являются результатом тушения пламени в холодных областях камеры сгорания вдоль стенок цилиндра, а также связаны с летучестью и вязкостью топлива.Высокая вязкость приводит к увеличению размера капель и снижению давления пара. На рисунке 5 четко показана обратная корреляция между HC и CN и дизельным двигателем с механическим впрыском. В целом было обнаружено, что увеличение CN на пять цифр приводит к сокращению выбросов углеводородов примерно на 20%.


Максимальное давление в камере сгорания создает самые высокие температуры, в то время как самая низкая температура в камере сгорания вызывает повышенное производство углеводородов из-за более медленной скорости окисления.Топливо с высоким CN имеет более короткое время задержки воспламенения, обеспечивая высокие температуры в камере сгорания, генерируя большее количество ТЧ и увеличивая скорость окисления с последующим сокращением выбросов углеводородов.

На рисунке 6 показаны мгновенные профили удельного расхода топлива (г кВтч −1 ) в зависимости от времени испытания топлив S1400_51 и S1100_45. В целом, наблюдается небольшое увеличение удельного расхода при снижении CN [10]. Меньший удельный расход достигается при использовании топлива с высоким CN.Топливо S1400_51 состоит в основном из фракций, происходящих от атмосферной перегонки, в то время как другие виды топлива составляются с использованием потоков, возникающих в результате каталитического крекинга в псевдоожиженном слое, замедленного коксования и гидрообессеривания под высоким давлением. Однако прямая корреляция с удельным расходом топлива на основе физико-химических свойств, перечисленных в таблице 1, не может быть установлена. Основным показателем является источник топлива S1400_51, которое, поскольку оно парафиновое, имеет более высокое CN и, следовательно, показывает более высокие выбросы ТЧ и УВ.В целом, по мере увеличения CN наблюдается явная тенденция к снижению удельного потребления. В этом диапазоне CN (45–50) для каждого дополнительного числа в CN удельный расход в г кВтч −1 уменьшается в той же пропорции.


4. Выводы

КЧ дизельного топлива оказывает определяющее влияние на выбросы твердых частиц и несгоревших углеводородов. Увеличение времени задержки воспламенения, наблюдаемое в топливах с низким CN, смещает максимальное давление на углы более 20 ° после ВМТ, одновременно снижая максимальную температуру в камере сгорания.Это снижение максимальной температуры имеет благоприятный эффект, поскольку снижает реакции крекинга высокомолекулярных фракций, тем самым уменьшая выбросы твердых частиц.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *