Степень сжатия это: Степень сжатия (двигателестроение) — это… Что такое Степень сжатия (двигателестроение)?

Содержание

Степень сжатия (двигателестроение) — это… Что такое Степень сжатия (двигателестроение)?

У этого термина существуют и другие значения, см. сжатие.

Степень сжатия — отношение объёма надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объем цилиндра) к объёму надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания.

, где:
= диаметр цилиндра;
= ход поршня;
= объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.

Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.1.2=15.8

Детонация в двигателе — изохорный самоускоряющийся процесс перехода горения топливо-воздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10:1, компрессия — 14 атм.).

Интересные факты

Двигатели гоночных автомобилей работающих на метаноле имеют

степень сжатия превышающую 15:1 в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 11.1:1.

В пятидесятые — шестидесятые годы одной из тенденций двигателестроения, особенно в Северной Америке, было повышение степени сжатия, которая к началу семидесятых 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 семидесятых годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

Что такое степень сжатия двигателя

В статье:

Одной из важных конструктивных характеристик поршневого двигателя внутреннего сгорания является степень сжатия. Этот параметр влияет на мощность мотора, на его КПД, а также расход горючего. Между тем мало кто имеет верное представление о том, что же подразумевается под степенью сжатия. Многие полагают, что это просто синоним компрессии. Хотя последняя связана со степенью сжатия, однако это совершенно разные вещи.

Что именуется степенью сжатия и в чем отличие от компрессии

Чтобы разобраться с терминологией, нужно представлять, как устроен цилиндр силового агрегата, и понимать принцип функционирования ДВС. Горючая смесь впрыскивается в цилиндры, затем ее сжимает поршень, движущийся от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней (ВМТ). Сжатая смесь в некоторый момент вблизи ВМТ воспламеняется и сгорает. Расширяющийся газ выполняет механическую работу, выталкивая поршень в обратную сторону — к НМТ. Соединенный с поршнем шатун воздействует на коленвал, заставляя его вращаться.

Пространство, ограниченное внутренними стенками цилиндра от НМТ до ВМТ, является рабочим объемом цилиндра. Математически формула рабочего объема одного цилиндра выглядит следующим образом:

Vₐ = πr²s

где r — радиус внутреннего сечения цилиндра;

s — расстояние от ВМТ до НМТ (длина рабочего хода поршня).

Когда поршень доходит до ВМТ, над ним остается еще некоторое пространство. Это и есть камера сгорания. Форма верхней части цилиндра бывает сложной и зависит от конкретной конструкции. Поэтому выразить объем Vₑ камеры сгорания какой-то одной формулой невозможно.

Очевидно, что общий объем цилиндра Vₒ равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания:

Vₒ = Vₐ+Vₑ

А степень сжатия — это отношение общего объема цилиндра к объему камеры сгорания:

ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

Эта величина безразмерная, и фактически она характеризует относительное изменение давления с момента впрыскивания смеси в цилиндр и до момента воспламенения.

Из формулы видно, что повысить степень сжатия возможно либо увеличением рабочего объема цилиндра, либо уменьшением объема камеры сгорания.

У различных моторов этот параметр может отличаться и определяться типом агрегата и особенностями его конструкции. Величина степени сжатия современных бензиновых ДВС находится в пределах от 8 до 12, в отдельных случаях может доходить до 13…14. У дизелей она несколько выше и достигает 14…18, это связано с особенностями процесса воспламенения дизельной смеси.

А что касается компрессии, то это максимальное давление, которое возникает в цилиндре по мере продвижения поршня от НМТ до ВМТ. Единицей измерения давления в международной системе СИ является паскаль (Па / Pa). Также широко используются такие единицы измерения, как бар (bar) и атмосфера (ат / at). Соотношение единиц таково:

1 ат = 0,98 бар;

1 бар = 100 000 Па

Кроме степени сжатия на компрессию влияют состав горючей смеси и техническое состояние мотора, особенно степень износа деталей цилиндро-поршневой группы.

Плюсы и минусы большой степени сжатия

С ростом степени сжатия повышается давление газов на поршень, а значит, в конечном счете растет мощность и повышается КПД двигателя. Более полноценное сгорание смеси приводит к улучшению экологических показателей и способствует более экономному расходованию горючего.

Однако возможности повышения степени сжатия ограничены риском возникновения детонации. В этом процессе воздушно-топливная смесь не сгорает, а взрывается. Полезная работа не совершается, зато поршни, цилиндры и детали кривошипно-шатунного механизма испытывают серьезные ударные воздействия, приводящие к их быстрому износу. Высокая температура при детонации способна вызвать прогорание клапанов и рабочей поверхности поршней. До определенного предела справиться с детонацией помогает бензин с более высоким октановым числом.

В дизельном моторе детонация тоже возможна, но там она вызывается неверной регулировкой впрыска, нагаром на внутренней поверхности цилиндров и другими причинами, не связанными с повышенной степенью сжатия.

Возможно ли повысить степень сжатия

Существует возможность форсировать имеющийся агрегат посредством увеличения рабочего объема цилиндров или степени сжатия. Но здесь важно не переусердствовать и тщательно всё просчитать, прежде чем сломя голову бросаться в бой. Ошибки могут привести к такой разбалансированности работы агрегата и детонациям, что не помогут ни высокооктановый бензин, ни регулировка угла опережения зажигания.

Едва ли есть смысл заниматься форсированием движка, изначально имеющего высокую степень сжатия. Затраты сил и денег будут достаточно велики, а прирост мощности скорее всего окажется незначительным.

Достичь желаемой цели можно двумя способами — расточкой цилиндров, что позволит сделать рабочий объем двигателя несколько больше, либо фрезеровкой нижней поверхности головки блока цилиндров (ГБЦ).

Расточка цилиндров

Наилучший момент для этого — проведение капитального ремонта двигателя, когда растачивать цилиндры придется в любом случае.

Прежде чем производить эту операцию, нужно подобрать поршни и кольца под новый размер. Вероятно, несложно будет найти детали под ремонтные размеры для данного двигателя, но это не даст ощутимого прироста рабочего объема и мощности движка, так как разница в размерах очень незначительна. Лучше поискать поршни и кольца большего диаметра для других агрегатов.

Не стоит пытаться растачивать цилиндры самостоятельно, поскольку для этого требуется не только умение, но и специальное оборудование.

Доработка ГБЦ

Фрезеровка нижней поверхности ГБЦ позволит уменьшить длину цилиндра. Короче станет именно камера сгорания, частично или полностью находящаяся в головке, а значит, возрастет степень сжатия.

Для прикидочных расчетов можно принять, что снятие слоя в четверть миллиметра повысит степень сжатия примерно на одну десятую. Тот же эффект даст установка более тонкой прокладки ГБЦ. Можно также совместить одно с другим.

Не забудьте, что доработка головки требует точного расчета. Это позволит избежать чрезмерной степени сжатия и неконтролируемой детонации.

Форсирование двигателя таким методом таит еще одну потенциальную проблему — укорочение цилиндра повышает риск того, что поршни будут встречаться с клапанами.

Кроме всего прочего, придется еще и заново регулировать фазы газораспределения.

Измерение объема камеры сгорания

Для вычисления степени сжатия нужно знать объем камеры сгорания. Сложная внутренняя форма не дает практической возможности математически рассчитать ее объем. Зато есть довольно простой способ его измерить. Для этого поршень нужно установить в верхнюю мертвую точку и с помощью шприца объемом примерно 20 см³ вливать масло или другую подходящую жидкость через отверстие для свечи зажигания до полного заполнения. Посчитайте, сколько кубиков вы влили. Это и будет объем камеры сгорания.

Рабочий объем одного цилиндра определяется путем деления объема двигателя на количество цилиндров. Зная обе величины, можно посчитать степень сжатия с помощью приведенной выше формулы.

Дефорсирование

Такая операция может понадобиться, например, для перехода на более дешевый бензин. Или необходимо сделать откат в случае неудачного форсирования движка. Тогда для возвращения на исходные позиции потребуется утолщенная прокладка ГБЦ или новая головка. Как вариант — использовать две обычные прокладки, между которыми можно поместить алюминиевую вставку. В итоге камера сгорания увеличится, а степень сжатия снизится.

Другой способ заключается в снятии слоя металла с рабочей поверхности поршней. Но такой метод будет проблематичным, если рабочая поверхность (днище) имеет выпуклую или вогнутую форму. Сложная форма днища поршня часто делается для оптимизации процесса сгорания смеси.

На старых карбюраторных моторах дефорсирование не вызывает проблем. Но электронное управление современных инжекторных двигателей после такой процедуры может ошибаться в регулировке угла опережения зажигания, и тогда при использовании низкооктанового бензина возможно возникновение детонации.

Степень сжатия

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

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

Степень сжатия измеряют математическим соотношением, к примеру, 19:1. Для дизельных двигателей наилучшим считается соотношение в рамках от 18 до 22 к 1. При такой степени сжатия сердце автомобиля будет работать наиболее эффективно. Использование топлива связано напрямую со степенью сжатия. Чем больше давление достигается в камере и больше сжатие, тем экономичней будет расход топлива, при этом полученная мощность может увеличиваться.

Степень сжатия на практике – как это происходит?

Cгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия — все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия. Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем и объем двигателя не меняется.

Степень сжатия двигателя, формула, повышение, бензин

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.

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.

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.

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.

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:

  • высокой;
  • низкой.

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).

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.

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.

Сколько лошадей дает увеличение степени сжатия

СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ

Объем камеры сгорания влияет на конечную степень сжатия двигателя.

Камера сгорания, это объем образуемый головкой блока и поршнем в момент нахождения поршня в верхней мертвой точке. Степень сжатия, это отношение объемов цилиндров от максимального до минимального. Максимальный объем камеры сгорания получается, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Минимальный при нахождении поршня в верхней мертвой точке цилиндра.

Объем цилиндра без учета камеры сгорания можно узнать, поделив паспортный рабочий объем двигателя на количество цилиндров.

Объем камеры сгорания состоит из суммы 3 объемов:

1 Объем камеры сгорания на головке блока
2 Объем, образуемый толщиной прокладки головки блока
3 Объем вогнутого пространства в днище поршня.
Справедливости ради стоит сказать, что существует масса вариантов когда поршни выпуклые и при вычислениях они не добавляют, а наоборот уменьшают пространство камеры сгорания. И это нужно учитывать при расчетах.

Степень сжатия и компрессия, это не одно и тоже и различается тем, что степень сжатия это геометрическая величина, а компрессия динамическая. Так как двигатель при вращении обладает некоторыми насосными свойствами, плюс воздух при сжатии нагревается, то величина компрессии будет отличаться от степени сжатия в большую сторону. Компрессия обычно больше в 1.4 раза чем степень сжатия.

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности двигателя, так как чем больше сжать топливовоздушную смесь, тем больше она сможет расшириться относительно сжатого объема при сгорании. Тем самым можно получить больше мощности с того же объема сгоревшего топлива. 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 все в характеристиках бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования аномальных, нежелательных процессов горения (детонация и др). Октановое число как раз и является основным показателем величины детонационной стойкости топлива и чем это число выше, тем большую степень сжатия можно использовать в двигателе, без образования детонации.

То есть проще говоря, если мы значительно повысим степень сжатия то мощность у нас повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом, а оно стоит дороже. Но 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 как бы нивелируется! Но правда все же такова, что вы не будете ездить на малой мощности. Иначе зачем нужно было все это затевать?

Степень сжатия можно повысить двумя самыми эффективными способами:

1 установка более тонкой прокладки головки блока, либо спиливание нижней части головки блока. При таком варианте, клапана приближаются к поршню и необходимо делать или увеличивать выборки под них. Изменяются фазы работы ГРМ так как высота цепи или ремня, ответственная за синхронизацию распредвала изменяется на величину, уменьшения высоты позиционирования головки блока. При верхневальном двигателе (распределительный вал находится в головке блока). Настроить работу распределительного вала можно с помощью резрезной шестерни, либо шестерни с несколькими позициями под шпонку. При нижневальном, когда распредвал стоит внизу (в блоке цилиндров) и связь с клапанами происходит посредством толкателей также изменяется кинематика клапанного механизма без гидроусилителей, а с гидроусилителями может не хватить их хода и придется ставить меньшие по длине толкатели. При использовании метода на V образном двигателе при спиливании головок изменится расстояние между посадочными отверстиями впускного коллектора, что потребует его подгонки.

2 Растачивание цилиндров под больший по диаметру поршень. Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение возросшего цилиндра к прежней камере сгорания покажет большую величину степени сжатия. Метод кроме замены поршней и расточки цилиндра не требует больше каких либо переделок и более предпочтителен для увеличения 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.

Примеры прибавок в процентах:

с 8 до 9 = 2.0 % прибавка мощности
с 9 до 10 = 1.7 % прибавка мощности
с 10 до 11 = 1.5 % прибавка мощности
с 11 до 12 = 1.3 % прибавка мощности
с 12 до 13 = 1.2 % прибавка мощности
с 13 до 14 = 1.1 % прибавка мощности
с 14 до 15 = 1.0 % прибавка мощности
с 15 до 16 = 0.9 % прибавка мощности
с 16 до 17 = 0.8 % прибавка мощности
Промежуточные результаты суммируются, например поднятие степени сжатия с 8 до 14 даст прибавку 8.7 %

Примеры перехода на более высокооктановое топливо при повышении (СС)

менее 8 — 76 бензин
от 8 до 9 — 80 бензин
от 9 до 10.5 — 92 бензин
от 10 до 12.5 — 95 бензин
от 12 до 14.5 — 98 бензин
от 13.5 до 16 — 102 бензин
от 15.5 до 18 — 109 бензин
Минимальное октановое число топлива применяемое в каждом конкретном двигателе зависит не только от степени сжатия но и в некоторой степени от конструкции формы камеры сгорания, алгоритма работы клапанного механизма, системы зажигания итд. Поэтому более совершенные двигатели могут работать с большими величинами степени сжатия без повышения качества топлива.

  Главная

Степень сжатия

Понятие «степень сжатия» относится к поршневым двигателям, у которых есть камера сгорания. Под этим термином понимают отношение объема пространства над поршнем в момент, когда он находится в нижней мертвой точке к объему надпоршневого пространства в верхней мертвой точке. Иными словами, это выраженная математически разница в давлении внутри камеры сгорания на момент подачи горючей смеси в цилиндр, и на момент ее воспламенения. Вокруг этого термина очень много недоразумений и мифов. Чтобы понять, что истина, и что ложь, стоит разобраться, почему у разных двигателей этот параметр отличается, и какие преимущества дает низкая или высокая степень сжатия.

Преимущества высокой степени сжатия

Двигатель внутреннего сгорания работает за счет воспламенения смеси воздуха и паров топлива. При воспламенении смесь расширяется и толкает поршень, который вращает коленвал. При большей степени сжатия интенсивность давления на поршень увеличивается, и зак один такт двигатель совершает больше полезной работы.

Отсутствие детонации в дизельных двигателях объясняется просто: в камере сгорания сначала сжимается чистый воздух, а топливо впрыскивается позже

При этом подразумевается, что количество бензина в топливо-воздушной смеси остается неизменным, и за счет большего количества воздуха оно сгорает с более высоким КПД.

На современном этапе конструирования легковых автомобилей применение двигателей с низкой степенью сжатия практически прекратилось. Несмотря на то, что в них допустимо использовать низкооктановый и недорогой бензин А-80, их популярность равна нулю. Дело в том, что современные потребители стремятся приобретать автомобили с большим количеством «лошадей под капотом», а с двигателей, рассчитанных на низкооктановый бензин (например, двигателя УАЗ 469, (который, правда, с измененной степенью сжатия и рядом модернизаций устанавливается в УАЗ Hunter), снять большую мощность невозможно по конструктивным причинам.

Можно ли изменить степень сжатия? 

Увеличить степень сжатия можно, уменьшив объем камеры сгорания, но при модернизации уже имеющегося двигателя инженерам приходится постоянно искать компромисс между эффективностью и безопасностью. Дело в том, что, увеличение степени сжатия ведет к понижению детонационного порога. Если увеличить степень сжатия слишком сильно, можно столкнуться с тем, что имеющимися средствами предотвратить возникновение детонации не получится. Иными словами, порой разработать (или поставить от другого, более мощного автомобиля) новый двигатель легче, чем модернизировать старый.

Для современных двигателей характерна высокая степен сжатия. В подавляющем большинстве случаев в них используется бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98

Один из вариантов изменения степени сжатия, доступный частным тюнерам – фрезеровка головки блока цилиндров. После «укорачивания» ГБЦ объем камеры сгорания уменьшается. Степень сжатия в этом случае увеличится. Есть и обратная сторона такой манипуляции (кстати, официально ее называют форсированием) уменьшится общий объем горючей смеси, сгорающей в цилиндре за один цикл.

Степень сжатия или компрессия?

Степень сжатия часто путают с понятием «компрессия». Это не одно и то же. Компрессией называют максимальное давление в цилиндре при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней. Компрессия измеряется в атмосферах, а степень сжатия имеет вид математического отношения, например, 10:1 (десять к одному).

Преждевременное воспламенение и детонация

Смесь, поступающая в камеру сгорания, должна не взрываться, а гореть, причем, равномерно, и на протяжении всего отрезка времени, пока поршень движется вниз. При этом условии энергия расходуется максимально эффективно, а детали поршневой группы изнашиваются равномерно и не перегреваются. Сложность заключается в том, что скорость горения смеси обычно гораздо быстрее скорости движения поршня.

В связи с этим и возникает основная проблема, встающая на пути тех, кто задался целью увеличить степень сжатия. При увеличении давления смесь самопроизвольно возгорается. Это явление называется преждевременным воспламенением. Более того, возгорание смеси происходит, когда поршень еще только завершает фазу сжатия. В этом случае энергия сгорающего топлива создает дополнительное сопротивление и растрачивается на выполнение бесполезного действия.

Вторая проблема: выделение чрезмерного количества энергии. Проще говоря – взрыв. Явление это в теории двигателестроения называется детонацей и имеет крайне негативные последствия.

Таким образом, увеличение степени сжатия может сыграть с владельцем двигателя злую шутку. Чтобы избежать неприятных последствий, стоит ознакомиться с таким понятием, как октановое число.

Что такое октановое число и на что оно влияет?

Бензин, который используется для работы ДВС, отличается стойкостью к детонации и самовоспламенению. Для обозначения уровня этой стойкости вводится понятие «октановое число».

Детонация возникает только в камере сгорания бензинового двигателя. Сжигание дизельного топлива требует большей степени сжатия, и воспламеняется оно «само собой» разогреваясь под воздействием давления и соприкасаясь с раскаленными металлическими деталями. Казалось бы, все условия для возникновения созданы, но благодаря некоторым особенностям дизельного двигателя он полностью защищен от этого вредного явления.

Важный факт – октановое число бензина не влияет на количество энергии, которое выделяет топливо при сгорании. Иными словами, думать, что заливая в двигатель бензин с более высоким октановым числом, вы повышаете его мощность, ошибочно. Все очень просто: при высоком значении степени сжатия необходимо использовать топливо с большим октановым числом.

Последствия использования топлива с несоответствующим октановым числом 

Стоит обратить внимание, что при несоответствии используемого топлива требованиям завода-изготовителя, могут возникнуть следующие проблемы:

— При использовании топлива с большим октановым числом возможно прогорание выпускных клапанов. Происходит это потому, что бензин с большим октановым числом горит с меньшей температурой и медленнее. Соответственно, при его использовании, на фазе выпуска вместо отработанных газов через выпускные клапана вылетает горящая смесь.

— При использовании топлива с высоким октановым числом на свечах возможно образование нагара. Причины все те же: скорость горения может не совпадать с циклами хода поршня.

— При использовании топлива с низким октановым числом блок управления двигателем (или октан-корректор распределителя) не сможет установить угол опережения зажигания, исключающий детонацию. 

Альтернативный способ изменения степени сжатия

В современной практике разработки двигателей активно применяется альтернативный способ динамического изменения степени сжатия – установка турбонагнетателя. Он помогает увеличить давление в камере сгорания, не изменяя при этом ее физического объема. Принцип работы нагнетателя заключается в том, что в камеру сгорания под давлением поступает больше воздуха за единицу времени.

Турбина с изменяемой геометрией

В результате степень сжатия меняется постоянно, реагируя на увеличение и уменьшение нагрузки на двигатель. Этот процесс происходит под контролем электроники, которая оперативно изменяет условия воспламенения топливо-воздушной смеси. В результате всех перечисленных выше негативных факторов, связанных с изменением давления в камере сгорания, удается избежать.

В Объединенных Арабских Эмиратах крайней популярностью пользуются гонки на дизельных внедорожниках. Для увеличения степени сжатия и мощности используются турбины максимальной производительности

Поклонники тюнинга восприняли применение турбонагнетателей как более гибкий и управляемый способ увеличения мощности двигателя. Можно сказать, что приобретение турбо-кита (набора деталей, предназначенных для установки турбонаддува на конкретный двигатель), гораздо более распространена по сравнению с форсированием. Нагнетатели разных типов успешно используются и при необходимости увеличить эффективность работы дизельного двигателя.

Степень сжатия | Автопедия | Fandom

Степень сжатия двигателя внутреннего сгорания или двигателя внешнего сгорания представляет собой значение, которое представляет отношение объема его камеры сгорания; от наибольшей емкости до наименьшей емкости. Это основная спецификация для многих распространенных двигателей внутреннего сгорания.

В поршневых двигателях это соотношение между объемом цилиндра и камеры сгорания, когда поршень находится в нижней части своего хода, и объемом камеры сгорания, когда поршень находится в верхней части своего хода.

Представьте себе цилиндр с поршнем в нижней части своего хода, содержащий 1000 см3 воздуха. Когда поршень переместился до верхней точки своего хода внутри цилиндра, а оставшийся объем внутри головки или камеры сгорания уменьшился до 100 куб. см, тогда степень сжатия будет пропорционально описана как 1000:100 или с дробным уменьшением. , степень сжатия 10:1.

Желательна высокая степень сжатия, поскольку она позволяет двигателю извлекать больше механической энергии из заданной массы воздушно-топливной смеси благодаря более высокому тепловому КПД.Высокие коэффициенты помещают доступные молекулы кислорода и топлива в уменьшенное пространство вместе с адиабатической теплотой сжатия, что приводит к лучшему смешиванию и испарению капель топлива. Таким образом, они позволяют увеличить мощность в момент воспламенения и извлекать из этой мощности больше полезной работы за счет расширения горячего газа в большей степени.

Однако при более высокой степени сжатия бензиновые двигатели подвержены детонации, также известной как детонация, что может снизить эффективность двигателя или даже физически повредить его.

Дизельные двигатели, с другой стороны, работают по принципу воспламенения от сжатия, поэтому топливо, устойчивое к самовоспламенению, вызовет позднее воспламенение, что также приведет к детонации двигателя.

Формула

Коэффициент рассчитывается по следующей формуле:

, где
= отверстие цилиндра (диаметр)
= длина хода поршня
= объем камеры сгорания (включая прокладку ГБЦ). Это минимальный объем пространства, в котором топливо и воздух сжимаются до воспламенения.Из-за сложной формы этого пространства его обычно измеряют напрямую, а не рассчитывают.

Типовые степени сжатия

Бензиновый/бензиновый двигатель

Из-за стука (детонации) CR в бензиновом/бензиновом двигателе обычно не намного превышает 10:1, хотя некоторые серийные автомобильные двигатели, созданные для высокопроизводительных автомобилей с 1955 по 1972 год, имели степень сжатия до 12,5: 1, который мог безопасно работать на доступном тогда высокооктановом этилированном бензине.

Технология, используемая Audi для предотвращения возникновения детонации, представляет собой двигатель с высокой «завихренностью», который заставляет всасываемый заряд совершать очень быстрое круговое вращение в цилиндре во время сжатия, что обеспечивает более быстрое и более полное сгорание. Недавно, с добавлением датчиков изменения фаз газораспределения и детонации для задержки зажигания, один мировой производитель строит бензиновые двигатели 10,8: 1 CR, которые используют топливо с октановым числом 87.

В двигателях с датчиком «пинг» или «детонации» и электронным блоком управления CR может достигать 13:1 (BMW K1200S 2005 г.).В 1981 году Jaguar выпустил головку блока цилиндров, обеспечивающую сжатие до 14: 1; но в серийных автомобилях остановились на 12,5: 1. Конструкция головки блока цилиндров была известна как головка «майский огненный шар».

Бензиновый/бензиновый двигатель с наддувом

В бензиновых двигателях с турбонаддувом или наддувом соотношение CR обычно составляет 9:1 или ниже.

Бензиновый/бензиновый двигатель для гонок

Двигатели для гоночных мотоциклов могут использовать степень сжатия до 14:1, и нередко можно найти мотоциклы со степенью сжатия выше 12.0:1 рассчитан на топливо с октановым числом 86 или 87.

Гоночные двигатели, работающие на метаноле и этаноле, часто превышают CR 15:1. (Потребители могут отметить, что «газохол» или 90% бензина с 10% этанолом дает более высокий октановый рейтинг — показатель подавления детонации.)

Газовый двигатель

В двигателях, работающих исключительно на СНГ или КПГ, CR может быть выше из-за более высокого октанового числа этих видов топлива.

Дизельный двигатель

В дизельном двигателе с автоматическим зажиганием (без электрической свечи зажигания — горячий воздух сжатия поджигает впрыскиваемое топливо) CR обычно превышает 14:1.Соотношения более 22: 1 являются обычным явлением. Соответствующая степень сжатия зависит от конструкции головки блока цилиндров. Это значение обычно составляет от 14:1 до 16:1 для двигателей с непрямым впрыском и от 18:1 до 20:1 для двигателей с непосредственным впрыском.

Диагностика и диагностика

Измерение давления сжатия в двигателе с помощью манометра, подсоединенного к отверстию свечи зажигания, дает представление о состоянии и качестве двигателя.

Если указана номинальная степень сжатия двигателя, давление в цилиндре перед зажиганием можно оценить, используя следующую зависимость:

где — давление в цилиндре в нижней мертвой точке (НМТ), обычно равное 1 атм, — степень сжатия, — отношение удельных теплоемкостей рабочего тела, равное примерно 1.4 для воздуха и 1,3 для метановоздушной смеси.

Например, если двигатель, работающий на бензине, имеет степень сжатия 10:1, давление в цилиндре в верхней мертвой точке (ВМТ) составляет

Эта цифра, однако, также будет зависеть от фаз газораспределения (т. е. клапана). Как правило, давление в цилиндре для обычных автомобильных конструкций должно быть не менее 10 бар или, грубо оцениваемое в фунтах на квадратный дюйм (psi), в 15-20 раз больше степени сжатия, или в данном случае от 150 psi до 200 psi, в зависимости от кулачковый тайминг.Специализированные гоночные двигатели, стационарные двигатели и т. д. будут возвращать значения, выходящие за пределы этого диапазона.

Факторы, включая позднее закрытие впускного клапана (условно говоря, для профилей распределительных валов, выходящих за рамки типичного модельного ряда серийных автомобилей, но не обязательно относящихся к двигателям спортивных автомобилей), могут привести к ошибочно заниженным результатам этого теста. Чрезмерный зазор шатуна в сочетании с чрезвычайно высокой производительностью масляного насоса (редко, но не невозможно) может выделять достаточное количество масла, чтобы покрыть стенки цилиндра достаточным количеством масла, чтобы облегчить разумное уплотнение поршневых колец, что искусственно дает обманчиво высокое значение на двигателях с поврежденным кольцевым уплотнением.

На самом деле это можно использовать с небольшим преимуществом. Если тест на компрессию дает низкий показатель, и было установлено, что это не связано с закрытием впускного клапана / характеристиками распределительного вала, тогда можно различить причину, заключающуюся в проблемах с уплотнением клапана / седла и кольцевом уплотнении, впрыскивая моторное масло в свечу. отверстие заглушки в количестве, достаточном для того, чтобы рассредоточиться по днищу поршня и по окружности верхнего пояса кольца и, таким образом, обеспечить упомянутое уплотнение. Если вскоре после этого будет проведено второе испытание на сжатие, а новое показание будет намного выше, проблема будет заключаться в кольцевом уплотнении, тогда как, если наблюдаемое давление при испытании на сжатие остается низким, проблема заключается в уплотнении клапана (или, реже, в прокладке головки блока цилиндров). или прорыв поршня или, что еще реже, повреждение стенки цилиндра).

Если имеется значительная (> 10%) разница между цилиндрами, это может свидетельствовать о негерметичности клапанов или прокладок головки цилиндров, износе поршневых колец или трещинах в блоке.

При подозрении на наличие проблемы утечку можно обнаружить с помощью более комплексного теста с использованием тестера для выявления утечек.

Двигатель Saab с переменной степенью сжатия

Поскольку диаметр цилиндра, длина хода поршня и объем камеры сгорания почти всегда постоянны, степень сжатия для данного двигателя почти всегда постоянна, пока не начнет сказываться износ двигателя.

Единственным исключением является экспериментальный двигатель Saab с переменной степенью сжатия (SVC). В этом двигателе, разработанном Saab Automobile, используется технология, которая динамически изменяет объем камеры сгорания (V c ), что с помощью приведенного выше уравнения изменяет степень сжатия (CR).

Для переделки V c SVC «опускает» ГБЦ ближе к коленвалу. Это достигается за счет замены типичного блока цилиндров, состоящего из одной части, блоком, состоящим из двух частей, с коленчатым валом в нижнем блоке и цилиндрами в верхней части.Два блока шарнирно соединены с одной стороны (представьте себе книгу, лежащую на столе, передняя обложка которой находится примерно на дюйм выше титульного листа). Поворачивая верхний блок вокруг точки шарнира, V c (представьте себе воздух между передней обложкой книги и титульным листом) можно модифицировать. На практике SVC регулирует верхний блок за счет небольшого диапазона движения с помощью гидравлического привода.

Двигатели с переменной степенью сжатия (VCR)

SAAB SVC — это передовое и функциональное дополнение к миру двигателей VCR, первое из которых было построено и испытано Гарри Рикардо в 1920-х годах.Эта работа привела его к разработке системы оценки октанового числа, которая используется до сих пор. Компания SAAB недавно приняла участие в работе с «Управлением передовых автомобильных технологий» над созданием современного бензинового двигателя VCR, эффективность которого сравнима с эффективностью дизельного двигателя. Многие компании проводили собственные исследования двигателей VCR, в том числе Nissan, Volvo, PSA/Peugeot-Citroën и Renault, но до сих пор не получили публично продемонстрированных результатов.

Двигатель с циклом Аткинсона был одной из первых попыток применения переменной степени сжатия.Поскольку степень сжатия представляет собой отношение между динамическим и статическим объемами камеры сгорания, метод цикла Аткинсона увеличения длины рабочего такта по сравнению с тактом впуска в конечном итоге изменил степень сжатия на разных этапах цикла.

Коэффициент динамического сжатия

Вычисленная степень сжатия, как указано выше, предполагает, что цилиндр герметичен в нижней мертвой точке (НМТ), и что сжатый объем является фактическим объемом.

Однако: закрытие впускного клапана (герметизация цилиндра) всегда происходит после НМТ, в результате чего часть всасываемого заряда выдавливается из цилиндра назад из-за поднимающегося поршня на очень низких скоростях; сжимается только процент хода после закрытия впускного клапана. Эта «скорректированная» степень сжатия обычно называется «динамической степенью сжатия ».

Это соотношение выше при более консервативном (т.е., позже, намного позже BDC) синхронизация впускного кулачка, но всегда ниже статической или «номинальной» степени сжатия.

Фактическое положение поршня можно определить с помощью тригонометрии, используя длину хода и длину шатуна (измеряется между центрами). Абсолютное давление в цилиндре является результатом показателя степени динамического сжатия. Этот показатель представляет собой политропическое значение отношения переменных теплот для воздуха и подобных газов при существующих температурах. Это компенсирует повышение температуры, вызванное сжатием, а также потери тепла в цилиндре.1,3 × атмосферное давление или 13,7 бар. (× 14,7 фунтов на квадратный дюйм на уровне моря = 201,8 фунтов на квадратный дюйм. Давление, показанное на манометре, будет абсолютным давлением за вычетом атмосферного давления или 187,1 фунтов на квадратный дюйм.)

Две поправки на динамическую степень сжатия влияют на давление в цилиндрах в противоположных направлениях, но не в равной степени. Двигатель с высокой степенью статического сжатия и поздним закрытием впускного клапана будет иметь DCR, аналогичный двигателю с более низкой степенью сжатия, но более ранним закрытием впускного клапана.

Степень сжатия в зависимости от общей степени сжатия

Степень сжатия и общая степень давления взаимосвязаны следующим образом:

Степень сжатия 1:1 3:1 5:1 10:1 15:1 20:1 25:1 35:1
Коэффициент давления 1:1 2:1 10:1 22:1 40:1 56:1 75:1 110:1

Причина этой разницы в том, что степень сжатия определяется через уменьшение объема,

,

Степень повышения давления определяется как увеличение давления

.

Из комбинированного газового закона получаем:

Так как T 2 значительно выше T 1 (сжатие газов вкладывает в них работу, т.е. нагревает), 2 901 PR значительно ниже1, чем

См. также

  • Общая степень повышения давления — близкородственная степень для реактивных двигателей

Внешние ссылки

Технология производительности | Степень сжатия 101 Деталь: 2

O Шестерни как жопы и есть у всех.Загляните на форум , в блог, в Instagram или на YouTube, и вы обнаружите, что несколько «создателей двигателей» делятся своими мыслями и мнениями о наилучшей степени сжатия для конкретного движка или приложения. Если вы уберете что-то большее, чем человек, который потратил время на публикацию этого контента, имеет такого же мудака, как и я, есть 98-процентная вероятность того, что вас ввели в заблуждение. Чтобы не быть обманутым, вам нужно потратить время, чтобы понять последствия повышения или понижения степени сжатия двигателя.Эти эффекты не имеют ничего общего с чувствами или эмоциями. Вместо этого эти эффекты основаны на науке. В дополнение к пониманию эффектов повышения или понижения степени сжатия двигателя вам также необходимо понимать, как октановое число топлива, процентное содержание алкоголя, тип впрыска топлива (распределенный или прямой), уровни наддува и типы вождения будут влиять на выбор идеальной степени сжатия. соотношение для вашего приложения.

Майкл Феррара

ДСПОРТ Выпуск #211

Вот что может вас удивить.Первоначальная степень сжатия OEM вашего двигателя является идеальной степенью сжатия для двигателя. Конечно, нам нужно определить, что подразумевается под «идеальным». Степень сжатия OEM идеальна для рекомендуемого минимального октанового числа бензина, для заводских уровней выходной мощности, для заводских уровней наддува, для соблюдения требований по выбросам и для режима вождения, который, по мнению OEM, будет использоваться. OEM-производитель выбирает степень сжатия, которая достаточно высока, чтобы обеспечить максимальную тепловую эффективность, и в то же время достаточно низка, чтобы не вызвать детонацию (детонацию) в наихудших условиях.Эти наихудшие условия могут возникнуть при чрезмерном накоплении углерода в двигателе с большим пробегом. Даже в этих условиях заводская степень сжатия не будет слишком высокой.

Несмотря на то, что степень сжатия OEM очень хорошо работает для двигателя OEM в условиях OEM с предполагаемым использованием OEM, существует вероятность того, что степень сжатия OEM может не быть идеальной степенью сжатия для максимальной производительности вашего приложения. То, чем вы питаете свой двигатель, напрямую влияет на идеальную степень сжатия.Октановое число топлива и содержание алкоголя будут влиять на идеальную степень сжатия. Топливо с более высоким октановым числом и топливо с более высоким процентным содержанием спирта позволяют использовать более высокие степени сжатия. Прямой впрыск также позволяет работать с более высокой степенью сжатия. К сожалению, возможность работать с более высокой степенью сжатия не означает, что это идеальная степень сжатия. Это еще не все. Уровни повышения, которые будут установлены, также будут учитываться в идеальной степени сжатия. По мере увеличения уровней наддува идеальная степень сжатия для пиковой мощности будет уменьшаться.Мы рассмотрим это более подробно позже, но важно помнить, что увеличение давления наддува снижает идеальную степень сжатия. Наконец, тип гонок и/или вождения, которым будет подвергаться двигатель, также влияют на идеальную степень сжатия. В гоночных сериях, где снижение расхода топлива обеспечивает конкурентное преимущество, использование более высокой степени сжатия, которая жертвует некоторой мощностью при более высоких уровнях наддува, но обеспечивает лучшую экономию топлива, может быть выходом. Нынешние двигатели IndyCar являются хорошими примерами двигателей с наддувом и высокой степенью сжатия.В зависимости от типа курса давление наддува ограничено от 19 до 21,7 фунтов на квадратный дюйм с наддувом 24 фунта на квадратный дюйм. Хотя ни один производитель не сообщает свою фактическую степень сжатия для своего двигателя IndyCar, ожидаемый диапазон степени сжатия для этих двигателей составляет от 11,5 до 12,5: 1, согласно большинству источников. В приложении для драг-рейсинга, где уровни наддува составляют от 50 до 60 фунтов на квадратный дюйм, работа со степенью сжатия в этом диапазоне будет иметь более низкую выходную мощность, чем работа с более низкой степенью сжатия. В то время как двигатель будет более экономичным с более высокой степенью сжатия, трасса в ¼ мили без пит-стопов не принесет пользы.

Настройка двигателя для работы на Е85 вместо бензонасоса расширяет диапазон возможных степеней сжатия, которые можно использовать. Однако использование максимально возможной степени сжатия не обеспечивает наилучшую производительность для всех высокопроизводительных приложений.

В то время как все знакомы с неверными суждениями, которые могут возникнуть у человека, потребляющего алкоголь, мало кто понимает, что если двигатель потребляет топливо на основе спирта, это также открывает дверь для некоторых неверных суждений.Это неправильное суждение обычно является результатом менталитета «если немного хорошо, то лучше больше». Топливо с высоким содержанием этанола, такое как E85, очень устойчиво к детонации (детонации). Причина в том, что спирт обладает гораздо лучшим охлаждающим эффектом, чем бензин, когда испаряется. Поскольку двигатель может не детонировать при давлении наддува 30 фунтов на квадратный дюйм даже при степени сжатия 11,0: 1, люди ошибочно полагают, что эти более высокие степени сжатия идеальны для E85. В зависимости от приложения может быть. Но двигатель 9,0:1 будет иметь больше мощности, чем 11.Двигатель 0:1 примерно с 22 фунтов на квадратный дюйм до 30 фунтов на квадратный дюйм. Для приложения перетаскивания, где вы не тратите время на низкие уровни повышения, низкая степень сжатия, скорее всего, будет идеальной. Для уличного применения или применения в цепях увеличение мощности без наддува и при низком наддуве за счет более высокой степени сжатия может быть наиболее идеальным.

Детонационная стойкость и коэффициент охлаждения топлива будут влиять на допустимый диапазон степеней сжатия. Если двигатель будет работать исключительно на гоночном газе, степень сжатия может быть выше, чем у насосного газа.

Задолго до того, как система наддува появилась на заводских двигателях, поршни с высокой степенью сжатия были одной из оригинальных модернизаций. Если у вас полностью моторная установка, обычно лучше всего использовать максимально возможную степень сжатия для используемого топлива. Однако есть исключение. Если средства, используемые для достижения этой сверхвысокой степени сжатия, снижают эффективность сгорания (процент воздушно-топливной смеси, сгорающей в цилиндре), идеальной будет несколько более низкая степень сжатия, которая не оказывает такого влияния.

Увеличение степени сжатия безнаддувного двигателя увеличивает его тепловой КПД. Это означает, что больше энергии извлекается из процесса сгорания и меньше тратится впустую на систему охлаждения и выхлопную систему. На каждую произведенную лошадиную силу требуется меньше топлива. Увеличивается экономия топлива. Поскольку в систему охлаждения затрачивается меньше энергии, степень повышения температуры в системе охлаждения при полном открытии дроссельной заслонки будет меньше на двигателе с более высокой степенью сжатия, чем на двигателе с более низкой степенью сжатия.Поскольку скорость горения воздушно-топливного заряда увеличивается при более высоких степенях сжатия, идеальное опережение зажигания для двигателя с более высокой степенью сжатия будет меньше, чем для двигателя с более низкой степенью сжатия. При степени сжатия от 8,0:1 до 12,0:1 двигатель с более высокой степенью сжатия будет производить больше мощности, когда наддув находится в диапазоне от нуля до 20 фунтов на квадратный дюйм. Поскольку принудительная индукция не была распространена до начала 90-х годов и в основном устанавливалась на импортные автомобили, многие старожилы никогда не сталкивались с негативными компромиссами производительности, связанными с увеличением степени сжатия на форсированном двигателе.

Что не так с повышением степени сжатия на двигателе, работающем на сверхвысоком уровне? Основная проблема с более высокими степенями сжатия — повышенная вероятность детонации. Поскольку температура воздушно-топливной смеси во время воспламенения повышается с увеличением степени сжатия, повышение степени сжатия увеличивает вероятность самовоспламенения (воспламенение из-за тепла и давления до фактического возникновения искры) и детонации (неконтролируемый взрыв). топливовоздушной смеси).Эти опасения сводятся на нет, когда в качестве топлива для двигателя используется бензин с более высоким октановым числом и/или E85. В то время как повышение степени сжатия оказывает положительное влияние на повышение теплового КПД двигателя, оно также оказывает отрицательное влияние на снижение объемного КПД двигателя. Это снижение объемной эффективности является результатом меньшего неуправляемого объема, который можно было бы заполнить. По мере того, как давление наддува становится выше, количество мощности, теряемой из-за уменьшения нерабочего объема, увеличивается.Также наблюдается небольшое снижение энергии выхлопа при более высокой степени сжатия. Это означает, что для питания турбонагнетателя требуется меньше энергии, поэтому турбонаддув может достигать пикового наддува при немного более высоких оборотах двигателя на двигателе с более высокой степенью сжатия. Однако этот недостаток производительности часто компенсируется тем фактом, что более высокая степень сжатия позволяет двигателю развивать большую мощность без наддува. Это может означать, что двигатель уже разгоняется быстрее, прежде чем наддув «включится».

Преимущество снижения степени сжатия заключается в потенциальном повышении объемного КПД двигателя при одновременном снижении теплового КПД.

На этой диаграмме показано, что именно происходит при изменении степени сжатия двигателя. Серебряная линия представляет исходную степень сжатия 9,5:1. Темно-синяя линия показывает эффект резкого снижения степени сжатия до 7,5:1. Есть прирост мощности при высоком наддуве и потери мощности ниже 20 фунтов на квадратный дюйм наддува. Обратное происходит, когда степень сжатия увеличивается до 10,5 или 11,5 к 1.

Снижение степени сжатия двигателя имеет эффект, прямо противоположный повышению степени сжатия.Преимущества снижения степени сжатия двигателя заключаются в увеличении объемного КПД, снижении температуры топливовоздушной смеси в момент воспламенения и снижении вероятности детонации. Улучшения объемного КПД на самом деле не начинают перевешивать снижение теплового КПД, пока давление наддува не превысит примерно 20 фунтов на квадратный дюйм. Чем выше давление наддува за пределами этой точки пересечения, тем выше прирост мощности при более низкой степени сжатия. С другой стороны, снижение степени сжатия снижает расход топлива двигателем.Двигатель с более низкой степенью сжатия также будет производить меньшую мощность ниже отметки давления наддува 20 фунтов на квадратный дюйм. Мы включили диаграмму, показывающую ожидаемое изменение мощности, если вы начали с двигателя 9,0:1, а затем решили перейти на двигатель 10,0:1 или 11,0:1 или понизить компрессию до Двигатель 8,0-к-1 и 7,0-к-1.

Если принять во внимание только ту разницу, которую изменение степени сжатия оказывает на термический КПД двигателя, это будет следующим влиянием на экономию топлива.При рассмотрении влияния на выходную мощность необходимо учитывать влияние, оказываемое изменением объемного КПД двигателя.

Если у вас установлена ​​система All-Motor, вы можете использовать следующую таблицу для оценки влияния изменения степени сжатия. Обратите внимание: чем выше степень сжатия, тем выше прирост производительности в приложении All-Motor.

Используя диаграммы, представленные в этой статье, вы получите хорошее представление о том, как два двигателя с разной степенью сжатия будут работать при разных уровнях наддува.Если ваше приложение требует большей мощности без наддува и примерно до 20 фунтов на квадратный дюйм, следует рассмотреть вопрос о повышении степени сжатия, если используемое топливо обладает требуемой детонационной стойкостью. Если ваше приложение требует большей мощности от 20 фунтов на квадратный дюйм наддува до бесконечности, следует рассмотреть возможность уменьшения степени сжатия двигателя. Просто помните, что резкие сокращения действительно повредят выходной мощности и мощности без наддува, пока вы не преодолеете отметку наддува в 15 фунтов на квадратный дюйм.

Для приложений с низким наддувом эта диаграмма показывает влияние изменения степени сжатия при наддуве 15 фунтов на квадратный дюйм.Обратите внимание, чем выше степень сжатия, тем выше прирост производительности на этих низких уровнях наддува.

Для приложений с умеренным наддувом увеличение степени сжатия фактически снижает пиковую выходную мощность при 29,4 фунтов на квадратный дюйм. Точка пересечения, в которой степень сжатия увеличивается, помогает или вредит пиковой мощности, обычно составляет около 20 фунтов на квадратный дюйм.

Для приложений с высоким наддувом увеличение степени сжатия снижает пиковую выходную мощность при 44,1 фунта на квадратный дюйм, в то время как мощность будет уменьшаться соответственно при высоких уровнях наддува, при выключенном наддуве и при более низких уровнях наддува.

Хотя диаграммы могут помочь определить направление, ничто не сравнится с реальным тестированием. Если у вас есть программа двигателя для вашей гоночной команды, которая позволяет разрабатывать двигатели, попробуйте построить два идентичных двигателя, которые имеют немного разные степени сжатия (возможно, на полбалла). Сравните и оцените два двигателя, чтобы увидеть, какой из них дает лучшие результаты. Промойте и повторите несколько раз, и в конце концов вы найдете идеальную степень сжатия для вашей установки. Конечно, этот процесс предполагает, что метод, используемый для получения различной степени сжатия на каждом двигателе, имеет наименьшее влияние на изменение полноты сгорания.В третьей части мы рассмотрим наилучшие способы достижения идеальной степени сжатия, обеспечивающей максимальную эффективность сгорания. Быть в курсе.

Коэффициент сжатия и термическая эффективность

Тепловая эффективность для ETTO Cycle

В целом,

9 Тепловая эффективность

, η Th 0, любого теплого двигателя определяется как отношение работа, которую он совершает, Вт , к подводимой теплоте при высокой температуре, Q H .

η η Th , представляет собой долю Тепло , Q h H , преобразован на работу . Поскольку энергия сохраняется в соответствии с первым законом термодинамики и энергия не может быть полностью преобразована в работу, подводимая теплота, Q H , должна равняться выполненной работе, Вт, плюс теплота, которая должна быть рассеяна как отработанное тепло. Q C в окружающую среду.Поэтому мы можем переписать формулу для теплового КПД в виде:

Поглощение тепла происходит при сгорании топливно-воздушной смеси, когда возникает искра, примерно при постоянном объеме. Поскольку во время изохорного процесса система не совершает никакой работы, первый закон термодинамики диктует ∆U = ∆Q. Следовательно, добавленная тепловая тепловая и отклонение отложена:

Q Add = MC V (T 3 — T 2 )

Q OUT = MC V (T 4 – T 1 )

Подставив эти выражения для подводимого и отводимого тепла в выражение для теплового КПД, получаем:

Мы можем упростить приведенное выше выражение, используя тот факт, что процессы а из 3 → 4 являются адиабатическими, и для адиабатического процесса справедлива следующая формула p,V,T:

Отсюда можно получить, что: 1 /V 2 известна как степень сжатия , CR .Когда мы переписываем выражение для теплового КПД с использованием степени сжатия, мы заключаем, что тепловой КПД по стандартному циклу Отто является функцией степени сжатия и κ = c p /c в .

Термический КПД для цикла Отто – κ = 1,4

Это очень полезный вывод, поскольку желательно достичь высокой степени сжатия для извлечения большего количества механической энергии из данной массы воздушно-топливной смеси.Более высокая степень сжатия позволяет достичь той же температуры сгорания с меньшим количеством топлива, обеспечивая при этом более длительный цикл расширения. Это создает большую выходную механическую мощность, а снижает температуру выхлопных газов . Снижение температуры выхлопных газов приводит к снижению энергии, выбрасываемой в атмосферу. Это соотношение показано на рисунке для κ = 1,4, представляющего окружающий воздух.

Изменяемая степень сжатия: технология будущего, применяемая сегодня

«Двигатель был оснащен выдвижными коваными поршнями 12:1.«Мы, кто был здесь какое-то время, все слышали это заявление и сразу поняли, что этот двигатель был создан для производительности. Всегда было известно, что более высокая степень сжатия (CR) обеспечивает двигателю внутреннего сгорания лучшую производительность и экономичность. Если это утверждение верно, то почему производители оригинального оборудования не используют более высокие степени сжатия в конструкции своих двигателей? Благодаря современным усовершенствованиям двигателя внутреннего сгорания в таких системах, как система изменения фаз газораспределения (VCT), система изменения фаз газораспределения (VVT), прямой впрыск бензина (GDI), индукционные наддувочные клапаны (ICV), принудительная подача воздуха (FAI) (и это только несколько), ясно, что производители ищут каждую унцию производительности, которую они могут получить.Так почему бы не высокая степень сжатия? Чтобы понять, почему OE не используют более высокие степени сжатия, необходимо понять, что происходит, когда вносятся изменения в компрессию в двигателе.

Что такое сжатие?  

Компрессия основана на изменении объема цилиндра, которое происходит за один из тактов двигателя внутреннего сгорания. Когда поршень находится в точке нижней мертвой точки (НМТ) после такта впуска, а затем перемещается в точку верхней мертвой точки (ВМТ), изменение объема, происходящее в цилиндре, представляет собой процент изменения объемного соотношения.Это изменение объемного отношения называется статической степенью сжатия двигателя. Эта статическая степень сжатия не изменяется. Однако объем, содержащийся в цилиндре, имеет значение.

Важно понимать, что это изменение объема в цилиндре двигателя с искровым зажиганием не будет постоянным, поэтому будет меняться и компрессия в цилиндре. Это связано с тем, что дроссельная заслонка отличается. Дроссельная заслонка ограничивает поступление воздуха в двигатель, поэтому объем воздуха внутри цилиндра изменяется в соответствии с движением дроссельной заслонки.Это изменение объема можно увидеть на рис. 1, на котором показана кривая давления в цилиндре с использованием осциллографа и датчика давления 300 фунтов на квадратный дюйм. На холостом ходу объем цилиндра мал из-за того, что дроссельная заслонка закрыта, что ограничивает поступление воздуха в двигатель. Когда дроссельная заслонка открывается, поток воздуха увеличивает объем воздуха в цилиндре, тем самым увеличивая компрессию.

Когда производитель проектирует двигатель, он знает об этом изменении давления в цилиндре.Затем инженер рассчитывает перемещение поршня от НМТ до ВМТ (рабочий объем) и объем зазора, остающийся в камере сгорания в ВМТ. Это устанавливает статическую степень сжатия двигателя на основе 100-процентного объема заполнения цилиндра. Как мы теперь понимаем, этот объем заполнения в работающем двигателе постоянно меняется, поэтому в двигателе без наддува 100-процентный объем заполнения, который устанавливает статическую степень сжатия, не будет достигнут, кроме, возможно, при широко открытом дросселе (WOT).Легковой автомобиль работает при открытии дроссельной заслонки менее чем на 40 процентов более 90 процентов времени работы двигателя. Таким образом, большую часть времени, когда двигатель работает, его компрессия намного ниже установленной инженером степени сжатия. Тогда возникает вопрос: как устанавливается это соотношение? Данные основаны на наихудшем сценарии, в котором может работать двигатель, поэтому настройка может быть в Долине Смерти в день с температурой 125 ° F, в WOT, с бензином для насосов.Затем в этих условиях устанавливается степень сжатия двигателя, чтобы двигатель не имел условий детонации или перегрева. Понятно, что обычное транспортное средство может никогда не эксплуатироваться в таких экстремальных условиях, но конструкция двигателя должна учитывать такую ​​возможность.

Поскольку двигатель внутреннего сгорания является тепловым двигателем, основной функцией устройства является производство и использование тепла. В этих двигателях все, что делается перед сгоранием типа топлива, заключается в том, чтобы настроить воздух / топливо в цилиндре, чтобы заряд мог воспламениться, сгореть и сгореть.Такт сжатия двигателя занимает большой объем и быстро меняет объемное состояние на малый объем. В этих условиях молекулы воздуха, которые состоят примерно из 79 процентов азота и 21 процента кислорода, ударяются друг о друга, создавая тепло. Чем больше произойдет ударов молекул, тем горячее станет воздух. Это тепло передается рабочей жидкости, азоту и окислителю, которым является кислород. Это тепло используется для нагревания топлива, так что оно превращается из жидкости в пар и возбуждает молекулы, заставляя их вибрировать.Эти вибрирующие молекулы установят заряд так, что его будет легче зажечь и сжечь. В двигателе с искровым зажиганием, как только возникает точка воспламенения, искра ионизирует электроды свечи зажигания, создавая состояние плазмы, которое значительно превышает температуру самовоспламенения топлива. Это устанавливает фазу воспламенения топлива. Фаза сгорания заряда — это когда химическая энергия превращается в тепловую энергию. Затем выделившееся тепло передается следующему слою заряда, воспламеняя его.Это называется дефлаграцией. Дефлаграция — это горение, которое распространяется с дозвуковой скоростью в газе за счет передачи тепла. Это сильно отличается от детонации, которая представляет собой сверхзвуковую ударную волну, которая возникает по всей камере сгорания, создавая почти ступенчатое изменение давления, именно здесь заряд воспламеняется мгновенно.

Когда топливо вступает в реакцию с окислителем, выделяющаяся тепловая энергия нагревает рабочую жидкость, в результате чего азот расширяется и давит на поверхность поршня.Это, в свою очередь, использует трехзвенную связь для создания крутящего момента от коленчатого вала. Таким образом, химическая энергия превращается в тепловую энергию, которая превращается в механическую энергию.

Повышение эффективности

Компрессия – это изменение объема, происходящее внутри цилиндра; чем выше компрессия, тем больше тепла поступает в цилиндр. Поскольку двигатель внутреннего сгорания является тепловым двигателем, это дополнительное тепло будет создавать большую мощность двигателя. Давайте проясним здесь, заряд воздух/топливо сгорает только с одной скоростью, производя одно значение.Дополнительная мощность возникает не за счет сжигания топлива, а за счет дополнительного давления, создаваемого более высокой компрессией в цилиндре. Когда поршень приближается физически ближе к головке, уменьшается площадь, которая будет создавать более высокое пиковое давление. Это более высокое пиковое давление повысит термодинамическую эффективность двигателя, которая является мерой того, насколько эффективно двигатель преобразует тепло в механическую энергию. На рисунке 2 показана диаграмма, демонстрирующая теоретический прирост термодинамической эффективности в зависимости от степени сжатия.

Чтобы понять, как это происходит, необходимо посмотреть на степень расширения двигателя. Степень расширения объясняет, что происходит, когда поршень движется вниз во время горения топлива, создавая давление в камере сгорания. Поскольку поршень физически приблизился к головке, в камере сгорания стало меньше места. По мере того, как топливо выделяет свою тепловую энергию, оно нагревает рабочую жидкость, что создает давление в камере сгорания. Давление – это сила, умноженная на площадь.Давление на квадратный дюйм (PSI) или, точнее, фунт-сила на квадратный дюйм — это сила в один фунт-сила, приложенная к площади в один квадратный дюйм. Таким образом, давление в камере сгорания умножается на площадь поршня. Таким образом, чем выше давление, тем больше создается силы, толкающей поршень вниз. Эмпирическое правило для бензинового двигателя заключается в том, что степень сжатия примерно в сто раз превышает давление сгорания. Таким образом, CR 8:1 будет давать примерно 800 фунтов на квадратный дюйм пикового давления сгорания, тогда как более высокий CR 12:1 даст примерно 1200 фунтов на квадратный дюйм пикового давления сгорания.Например, если использовался поршень диаметром 3 дюйма; 3 дюйма / 2 = 1,5 радиуса, 1,5 радиуса х 1,5 радиуса = 2,25 радиуса в квадрате, 2,25 радиуса в квадрате х 3,14 пи = 7,065 площади 3-дюймового поршня. Теперь, когда у нас есть площадь поршня, умножьте ее на силу: 7,065 x 800 фунтов на квадратный дюйм = 5652 фунта пиковой силы и 7,065 x 1200 фунтов на квадратный дюйм = 8478 фунтов пиковой силы. Теперь ясно, что степень сжатия создает более высокое усилие для вращения коленчатого вала, что обеспечивает более высокую производительность.

Кроме того, при более высокой степени сжатия изменение объемного отношения в камере сгорания также больше изменяется в течение рабочего такта.При более высокой степени сжатия площадь в ВМТ меньше, поэтому площадь или объем будут больше изменяться по мере удаления поршня от головки. Эта область изменит способ снижения пикового давления в цилиндре. Увеличенная площадь позволяет горящему топливу расширяться с большей силой при большем числе градусов вращения коленчатого вала, таким образом, из исходного заряда высокого давления извлекается больше энергии. Это, в свою очередь, способствует тепловому КПД двигателя.

Чем выше степень сжатия, тем выше пиковое давление, поэтому конструкция компонентов двигателя будет тяжелее, чтобы выдерживать эту большую силу.Однако за перенос этого дополнительного веса будет начислен штраф в течение всего срока службы автомобиля, поэтому выигрыш от более тяжелого двигателя должен быть компенсирован лучшими характеристиками, обеспечиваемыми более высокой степенью сжатия. Кроме того, будет ограничение на то, насколько высоким может быть сжатие. Физические свойства материалов, используемых в двигателе, а также запас топлива будут иметь ограничения. В конечном итоге в двигателе не может быть детонации, так как детонация приведет к серьезному повреждению двигателя, поэтому необходимо установить степень сжатия, чтобы исключить детонацию в камере сгорания.

Ответ — VCR  

Теперь, когда проблемы установки статической степени сжатия в двигателе очевидны, необходим способ изменения степени сжатия двигателя. Мы все знаем об одном таком изменении статической степени сжатия в двигателе, известном как обогащение холодного пуска. Когда дополнительное топливо добавляется в камеру сгорания на холодном двигателе, топливо остается в жидком виде. Жидкость, будучи практически несжимаемой, занимает часть рабочего объема камеры сгорания.Это уменьшает объем зазора в камере сгорания, тем самым увеличивая степень сжатия двигателя. Дополнительное давление, возникающее из-за более высокой степени сжатия, увеличивает температуру рабочей жидкости, поэтому при большем нагреве более легкие ароматические соединения топливного запаса испаряются. Помните, что гореть может только пар; жидкости и твердые тела не горят. Кроме того, может гореть только стехиометрическая топливно-воздушная смесь. Если воздушно-топливная смесь богата, после того, как кислород израсходован, топливо больше не будет гореть, оставляя топливо в камере сгорания; и если воздушно-топливная смесь обеднена, после того, как топливо будет израсходовано, в камере сгорания останется кислород.Как только испарится достаточное количество обогащенного топлива для холодного пуска, топливовоздушная смесь становится горючей, и двигатель можно запускать. Это временное изменение степени сжатия. Что необходимо, так это способ выполнить это изменение объема клиренса на постоянной основе.

Наилучший способ использования степени сжатия двигателя — это динамическое изменение степени сжатия во время работы двигателя. Двигатель с переменной степенью сжатия (VCR) делает именно это. Двигатель VCR изменяет объем в цилиндре, так что компрессия изменяется на лету.Есть много способов, которыми это может быть достигнуто, однако в нескольких примерах системы видеомагнитофона, показанных на рисунках 3-7, это достигается изменением объема зазора в ВМТ. Когда степень сжатия может изменяться динамически, можно использовать наилучшую степень сжатия для условий, в которых работает двигатель. Это означает, что при небольшой нагрузке статическое сжатие может быть намного выше, чем статическое сжатие при большой нагрузке. Это увеличение степени статического сжатия в условиях малой нагрузки двигателя увеличивает термодинамический КПД двигателя.

При небольшой нагрузке объем наполнения цилиндров намного меньше 100 процентов. Это происходит из-за дроссельной заслонки и скорости воздушного потока, проходящего через двигатель. При меньшем объеме заполнения цилиндра давление сжатия намного ниже уставки статического сжатия. Таким образом, если степень статического сжатия повышается, а объем цилиндра меньше, давление внутри цилиндра повышается, обеспечивая высокую эффективность использования топлива. При большой нагрузке на двигатель, когда дроссельная заслонка находится в положении WOT, объем, содержащийся в цилиндре, высок, поэтому степень статического сжатия снижается, чтобы обеспечить наилучшую выходную мощность при контроле детонации и перегрева цилиндра.Двигатель VCR может непрерывно изменять степень сжатия, поэтому термодинамические преимущества проявляются во всем диапазоне нагрузки двигателя. Таким образом, двигатель видеомагнитофона сочетает в себе лучшее из обоих миров; топливная экономичность с меньшими выбросами, обеспечивая при этом максимальную выходную мощность двигателя. Все двигатели внутреннего сгорания, безнаддувные (NA), с турбонаддувом (TC) и с наддувом (SC), могут извлечь выгоду из технологии видеомагнитофона. Кроме того, потребуется технология двигателя VCR, чтобы включить двигатель с воспламенением от сжатия с однородным зарядом (HCCI).HCCI — это форма внутреннего сгорания, при которой хорошо перемешанное соотношение воздух/топливо сжимается до точки, при которой топливо самовоспламеняется. Это самовоспламенение очень похоже на дизельный двигатель, за исключением того, что в качестве топлива он использует бензин.

Не просто теория – в производстве!

Давайте посмотрим на первый серийный видеомагнитофон. Этот двигатель был разработан моторной группой Nissan. В нем используется система видеомагнитофона типа Multi-Link Rod-Crank, как показано на рисунке 3. Первое наблюдение заключается в том, что шатун больше не соединен напрямую с коленчатым валом, а вместо этого соединен с многорычажным узлом.Этот рычажный узел соединен со стержнем управления, который соединен с эксцентриковым валом. Когда этот эксцентриковый вал вращается с помощью управляемого компьютером электродвигателя с редуктором, управляющая тяга изменяет геометрию многозвенного узла. В одном положении эксцентриковый вал вращается, поэтому шток управления поднимается, позволяя многорычажному узлу двигаться вниз на противоположном конце, так что высота поршня внутри цилиндра меньше, что снижает степень сжатия. В другом положении эксцентриковый вал вращается, поэтому шток управления опускается, позволяя многорычажному узлу двигаться вверх на противоположном конце, так что высота поршня внутри цилиндра выше, что увеличивает степень сжатия.Эта рычажная система изменяет высоту поршня примерно на 6 мм, изменяя степень статического сжатия с 8:1 до 14:1 примерно за 100 мс.

Эта система используется на Infiniti QX50 2018 года и показана на рис. 4. Двигатель представляет собой 2,0-литровый четырехцилиндровый двигатель VCR с турбонаддувом мощностью 268 л.с. (200 кВт) при 5600 об/мин и 280 фунт-фут (380 Нм) при 4400 об/мин. Результатом этого является двигатель, который на 27 процентов лучше экономит топливо, чем 3,5-литровый V6 Nissan, при примерно такой же мощности и крутящем моменте, но меньше и легче.Возможно, эта видеомагнитофонная система типа Multi-Link Rod-Crank является лучшей конструкцией с точки зрения массового производства.

Другие концепции видеомагнитофонов                                     

На рис. 5 показан двигатель VCR с эксцентриковым подшипником. Этот двигатель VCR имеет отверстие коренного подшипника, сконструированное так, что это отверстие смещено от центра. Затем коренные подшипники поддерживаются дополнительным комплектом подшипников, так что коренные подшипники в сборе плавают в блоке цилиндров. Рычаг управления прикреплен к плавающему основному подшипнику, который соединен с тягой управления, которая, в свою очередь, соединена с узлом плеча рычага управления.Этот узел рычага управления может вращаться с помощью управляемого компьютером электродвигателя с редуктором. В одном положении коренной подшипник вращается так, что высота поршня в отверстии цилиндра уменьшается, что снижает степень сжатия. В другом положении коренной подшипник вращается так, что высота поршня в отверстии цилиндра увеличивается, что увеличивает степень сжатия.

На рис. 6 показан двигатель типа VCR с гидравлическим шатуном. Этот двигатель VCR имеет более традиционный вид, в котором шатун крепится к коленчатому валу и поршню.Однако поршневой конец шатуна намного больше из-за поршней гидравлического управления и шарнирно-сочлененного узла поршневого пальца. Шарнирно-сочлененный узел поршневого пальца имеет смещенное отверстие поршневого пальца. Когда управляющий клапан компьютера подает гидравлическое давление на один из управляющих поршней, этот узел перемещает положение поршневого пальца так, что поршень перемещается вниз, снижая степень сжатия. Когда гидравлическое давление подается на другой поршень гидравлического управления, узел поршневого пальца поворачивается так, что поршень перемещается вверх, увеличивая степень сжатия.

На рис. 7 показан дополнительный двигатель типа VCR с изменением объема поршня. Этот двигатель типа VRC был первым построенным двигателем VCR и использовался для определения октанового числа бензина. Он был разработан Гарри Рикардо в 1920-х годах. Эта конструкция двигателя имеет гораздо более традиционный вид. Основное отличие заключается в объемном поршне, содержащемся в головке блока цилиндров. Когда поршень регулятора объема находится в верхнем положении, объем зазора увеличивается, что снижает степень сжатия. Когда поршень управляющего объема перемещается в нижнее положение, объем зазора уменьшается, увеличивая степень сжатия.

Тестирование механизма видеомагнитофона  
Теперь, когда вы понимаете внутреннюю работу механизма видеомагнитофона, его будет довольно легко протестировать. Вам понадобится сканер, осциллограф и датчик давления. Установите датчик давления в головку блока цилиндров вместо свечи зажигания. Теперь запустите двигатель и, не меняя дроссельную заслонку или число оборотов (что может изменить громкость), используйте диагностический прибор, чтобы дать команду системе видеомагнитофона изменить степень сжатия. Давление должно увеличиваться или уменьшаться в зависимости от изменения отношения, заданного видеомагнитофоном.Изменение давления будет напрямую связано со статической степенью сжатия, которую может получить двигатель. Если двигатель имеет датчик сжатия в камере сгорания, вы можете сопоставить показания датчика с показаниями датчика давления. Теперь вы будете готовы к тому, что эти высокотехнологичные двигатели появятся в вашем сервисном отсеке.

Автозапчасти | Что такое степень сжатия в автомобильных двигателях?

Вы, наверное, слышали термин степень сжатия в разговорах, связанных с автомобильными двигателями.Однако не многие люди понимают, что означает этот термин. Как правило, люди приблизительно имеют представление о том, что это такое, но затрудняются объяснить, когда кто-то прямо спрашивает их: « Что такое коэффициент сжатия ?» хотя лишь немногие знают истинное значение. Да, это соотношение, но оно сложнее. Однако наиболее важно знать, что высокая степень сжатия желательна, а низкая степень сжатия — нет.

Вам не нужно подробно разбираться в технических аспектах сжатия в двигателях, чтобы получить ответы на свои практические вопросы. В этой статье мы углубимся в то, что такое степень сжатия , и многие сопутствующие вопросы, которые задают автовладельцы. Узнайте больше из этой статьи.

Что такое степень сжатия?

Степень сжатия (CR) в двигателе относится к отношению общего объема цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ), к объему цилиндра зазора, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ). ).CR — степень сжатия топливно-воздушной смеси перед воспламенением.

Представьте себе цилиндр двигателя, общий объем которого, скажем, 7 куб. см, когда поршень находится в НМТ (обратите внимание, что в этот момент объем несжатой газовой смеси также равен 7 куб. см). Поршень движется вверх, сжимая при этом газовую смесь, пока не достигнет ВМТ. В этот момент воздух сжимается до 1 куб. см, что является наименьшим объемом (называемым зазором) цилиндра. Этот двигатель имеет степень сжатия 7:1, что означает, что он может сжимать топливно-воздушную смесь до одной седьмой ее первоначального объема.

Дизельные двигатели обычно имеют более высокую степень сжатия, чем бензиновые двигатели, и на это есть причина. Читайте в нашей статье о разнице степени сжатия дизельных и бензиновых двигателей. Высокопроизводительные спортивные автомобили имеют высокую степень сжатия . Например, у Ferrari 458 степень сжатия 14:1. Автомобили Формулы-1 обычно имеют степень сжатия 17:1.

Почему в автомобилях важна степень сжатия?

Понимание степени сжатия — это только первый шаг.Более важно понять, почему это важно и почему автопроизводители заботятся об этом. Как упоминалось ранее, в двигателях желательна высокая степень сжатия . Вы, наверное, спросите, почему так.

Что ж, высокий CR дает двигателю возможность генерировать больше энергии от сгорания из-за лучшего теплового КПД, чем двигатель с низким CR, использующий то же количество топлива. Это приводит к более длительному циклу расширения, то есть к более низкой температуре выхлопных газов и большей выходной механической мощности.

При увеличении степени сжатия поршень перемещается выше в цилиндре.Чем выше находится поршень, тем большая сила прикладывается во время расширения, чтобы толкнуть поршень вниз, что приводит к гораздо большей мощности. Другими словами, двигатель, который сжимает газовую смесь до одной семнадцатой части ее первоначального объема, будет производить большую мощность при расширении, чем другой двигатель, способный сжимать газ только до одной седьмой.

Статическая и динамическая степень сжатия

Степень сжатия может считаться статической или динамической.

Статическая степень сжатия в двигателе внутреннего сгорания рассчитывается на основе объемов цилиндра и камеры сгорания.

Динамическая степень сжатия, с другой стороны, несколько улучшена и учитывает количество газов, поступающих в цилиндр и выходящих из него во время фазы сжатия.

Что произойдет, если степень сжатия слишком высока?

Вы, наверное, думаете, что раз желателен более высокий CR, то почему бы не производить все двигатели с CR, скажем, 50:1 или выше. К сожалению, это неосуществимо, потому что металл не может выдержать такой уровень нагрузки от такого двигателя.

Это тот случай, когда слишком много хорошего — это плохо. В то время как высокая степень сжатия повышает эффективность, это также может привести к детонации двигателя.

Когда дело доходит до моторного топлива, вам нужно топливо, которое воспламеняется именно в тот момент, когда вы этого хотите, а не в любой другой момент. Неконтролируемое сгорание называется детонацией. Детонация снижает крутящий момент автомобиля и может привести к серьезным повреждениям двигателя.

Чем выше степень сжатия, тем выше вероятность детонации двигателя.

Какое октановое число необходимо для высокой степени сжатия?

Высокая степень сжатия требует высокооктанового топлива. Октановые числа используются в качестве эталона способности бензина сопротивляться самовоспламенению. При сжатии газы нагреваются. Так как низкооктановое топливо самопроизвольно воспламеняется под давлением, его не рекомендуется использовать в автомобилях с высокой степенью сжатия. Вместо этого предпочтительнее топливо с более высоким октановым числом; или просто:

Более высокий CR = более высокое октановое число

Октановое число 93 идеально подходит для двигателей со степенью сжатия менее 8.5:1. Октановые числа 95 и 98 больше подходят для автомобилей с CR от 8,5:1 до 10:1. Гоночные автомобили используют гоночное топливо с гораздо более высоким октановым числом.

Заключение

Итак, что такое хорошая степень сжатия ? Подводя итог, более высокий CR означает, что двигатель вырабатывает больше мощности, используя то же количество топлива, чем двигатель с более низким CR. Это желательно в транспортных средствах, так как это хорошо для экономии топлива. Однако очень высокая степень сжатия опасна, так как может вызвать детонацию и повредить двигатель.

Сэм О.

Степень сжатия двигателя


Главная, Библиотека, автозапчасти, аксессуары, инструменты и оборудование, книги, автомобильный БЛОГ, ссылки, индекс

Ларри Карли, авторское право AA1Car.com, 2020 г.

к сгоранию.

Степень сжатия = объем цилиндра, деленный на объем камеры

Объем цилиндра можно определить, измерив диаметр цилиндра и ход поршня двигателя, а затем выполнив сопоставление для расчета объема цилиндра.Он может быть измерен в кубических дюймах или кубических сантиметрах.

Объем цилиндра = 3,14 x ((диаметр отверстия/2) x (диаметр отверстия/2)) x ход поршня
Измерение объема камеры сгорания путем заполнения ее жидкостью.

Объем камеры сгорания трудно измерить напрямую из-за сложной формы большинства камер сгорания. Таким образом, объем камеры должен быть измерен путем заполнения камеры жидкостью (водой или легким нефтепродуктом) и измерения того, сколько CC (кубических сантиметров) жидкости требуется для заполнения камеры.Пластмассовая пластина используется для покрытия камеры, и жидкость заливается через небольшое вентиляционное отверстие. ПРИМЕЧАНИЕ: Клапаны и свечи зажигания должны быть установлены так, чтобы в них не попадала жидкость.

1 кубический сантиметр = 0,0610237 кубических дюймов

Помните, что при расчете степени сжатия вы должны использовать одни и те же единицы измерения (кубические дюймы или кубические сантиметры для обоих чисел).


Сжатие происходит, когда поршень движется вверх во время такта сжатия.

Что сжатие делает с топливно-воздушной смесью

Когда поршень движется вверх по цилиндру во время такта сжатия, он сжимает и нагревает воздушно-топливную смесь в цилиндре. Это помогает распылять крошечные капельки топлива, чтобы они лучше смешивались с воздухом, и повышает температуру воздушно-топливной смеси, чтобы она легче воспламенялась.

Причиной увеличения степени сжатия является то, что это увеличивает тепловой КПД и мощность двигателя внутреннего сгорания.Чем выше степень сжатия, тем больше тепловой энергии сохраняется в камере сгорания и тем большую мощность выдает двигатель.

Большинство бензиновых двигателей легковых автомобилей и легких грузовиков последних моделей имеют степень сжатия от 9:1 до 11:1. Некоторые двигатели с бензиновым непосредственным впрыском имеют более высокую степень сжатия до 14:1.

Степень сжатия дизельных двигателей обычно даже выше, чем у бензиновых двигателей, от 15:1 до 23:1.

ПРИМЕЧАНИЕ: Изношенные поршневые кольца, негерметичные впускные или выпускные клапаны или негерметичная прокладка головки цилиндров снижают компрессию, мощность и КПД двигателя.Это также может снизить фактическую степень статического сжатия, позволяя некоторой части воздушно-топливной смеси вытекать из цилиндра и камеры сгорания, прежде чем она сможет полностью сжаться.


В двигателе Infiniti VC_Turbo степень сжатия изменяется за счет изменения относительного положения промежуточного вала, управляющего шатунным механизмом. Опережение или замедление относительного положения рычажного механизма изменяет ход двигателя, что, в свою очередь, изменяет степень сжатия.

Некоторые двигатели имеют даже переменную степень сжатия, например двигатель Infiniti 2,0 л VC_Turbo. Двигатель имеет промежуточный вал, который изменяет тягу для изменения степени сжатия. Для максимальной экономии топлива используется более высокая степень сжатия. Затем степень сжатия уменьшается, когда турбонагнетатель обеспечивает наддув для оптимизации мощности.

Степень сжатия и детонация

Хотя увеличение степени сжатия увеличивает тепловой КПД и мощность, оно также увеличивает давление и температуру воздушно-топливной смеси внутри камеры сгорания.Если степень сжатия слишком высока для октанового числа топлива в бензиновом двигателе, двигатель может испытывать детонацию (искровой стук). Детонация чаще всего возникает, когда двигатель сильно дергается под нагрузкой.

Детонация — это неустойчивая форма горения с несколькими фронтами пламени вместо одного расширяющегося фронта пламени. Это вызывает резкое увеличение давления в цилиндре, которое ударяет по поршням и вызывает дребезжание или стук в двигателе. Детонация – это плохо, потому что она может сломать поршневые кольца, повредить поршни и/или шатунные подшипники.

Для двигателей с высокой степенью сжатия обычно требуется топливо с более высоким октановым числом, чтобы снизить риск детонации.

Двигатели с турбонаддувом и наддувом также требуют топлива с более высоким октановым числом, потому что давление наддува от этих устройств нагнетает больше воздуха в цилиндры двигателя, увеличивая его эффективную степень сжатия . Статическая или механическая степень сжатия не меняется, но давление наддува увеличивает объем воздушно-топливной смеси в цилиндрах. По этой причине некоторые двигатели с турбонаддувом и наддувом на самом деле имеют несколько более низкую статическую степень сжатия, чем аналогичный безнаддувный двигатель, чтобы снизить риск детонации.

Двигатели последних моделей также оснащены датчиком детонации для обнаружения вибраций, вызванных детонацией.

Если датчик детонации обнаружит детонацию, компьютер двигателя на мгновение изменит угол опережения зажигания, чтобы уменьшить или устранить детонацию. Компьютер двигателя также может обогатить топливную смесь, чтобы помочь охладить ее и уменьшить детонацию, а если двигатель с турбонаддувом, он может открыть перепускной клапан турбонаддува, чтобы уменьшить давление наддува, пока детонация не исчезнет.

Изменение степени сжатия

Для увеличения (или уменьшения) степени сжатия можно изменить множество вещей:

Увеличение диаметра отверстия и установка поршней увеличенного размера повысит степень сжатия.

Уменьшение объема камер сгорания за счет использования небольших головок камер или путем фрезерования поверхности головок (головок) увеличивает степень сжатия.

Установка более тонкой прокладки головки блока цилиндров увеличивает степень сжатия.

Установка более толстой прокладки ГБЦ снизит степень сжатия.

Замена поршней с плоским верхом или выпуклых поршней на куполообразные увеличивает степень сжатия.

Замена выпуклых поршней поршнями с плоским верхом повысит степень сжатия.

Замена куполообразных поршней поршнями с плоской вершиной или выпуклыми поршнями снизит степень сжатия.

Замена поршней с плоским верхом поршнями с выпуклыми поршнями снизит степень сжатия.

Повышение степени сжатия выгодно, если вы строите мощный двигатель и хотите увеличить его мощность. Более высокая степень сжатия также позволяет двигателю использовать топливо с более высоким октановым числом, такое как гоночный бензин, а также метанол и этаноловый спирт.

Если вы строите двигатель с турбонаддувом или монтируете нагнетатель болтами и хотите использовать насосный газ вместо гоночного бензина с более высоким октановым числом, обычно рекомендуется ограничение статической степени сжатия до 8:1 или 9:1, чтобы снизить риск поломки двигателя. — поражающая детонация.

При замене поршней должен быть достаточный зазор между верхней частью и куполом поршня с высокой степенью сжатия и камерой сгорания и клапанами. Клиренс будет варьироваться в зависимости от степени сжатия и того, насколько «плотным» будет двигатель. Несколько тысячных обычно необходимы для предотвращения проблем с помехами при высоких оборотах двигателя и для компенсации роста поршня и удлинения штока при горячем двигателе.

Зазор поршня можно проверить, поместив небольшое количество пластилина на поршень, установив прокладку головки и головку, а затем вращая кривошип, пока поршень не достигнет верхней мертвой точки.Поршень раздавит глину и покажет, какой зазор остается между поршнем, клапанами и камерой.


Нажмите здесь, чтобы просмотреть или скачать эту статью как файл PDF





2



Смещение двигателя

Supermenting

Turboathing

Turboathing

Нажмите здесь, чтобы увидеть больше Carley Automtive Технические статьи


Обязательно посетите наши другие сайты:

Carley Automotive Software

OBD2HELP

Справочник Справочник

КОДЫ НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Все о степени сжатия двигателя: работа, типы и многое другое

Степень сжатия – это отношение объема цилиндра, измеренного до сжатия поршня, к объему после его полного сжатия.Степень сжатия может оказывать влияние на механическую энергию и расход топлива двигателя. Давайте обсудим степень сжатия двигателя более подробно и выясним, как она влияет на производительность и экономичность вашего автомобиля.

Что такое степень сжатия?

В двигателях внутреннего сгорания топливо воспламеняется в закрытом цилиндре с прикрепленным к одному концу поршнем. Степень сжатия — это в основном отношение объема цилиндра, когда поршень полностью сжат или расслаблен. Чтобы измерить степень сжатия, объем сжатия до поршня делится на объем после сжатия.Если значение степени сжатия равно пяти, это означает, что смесь воздуха и топлива сжимается до одной пятой своей первоначальной длины. Значение коэффициента зависит от объема цилиндра. Однако никогда не следует использовать цилиндр на полную мощность, так как это может вызвать детонацию двигателя.

Принцип работы

Степень сжатия в дизельных и бензиновых двигателях работает примерно одинаково. Единственная разница, которая может повлиять на это, это вязкость топлива.

Бензиновые двигатели имеют более низкую степень сжатия по сравнению с дизельными двигателями.Воздух и топливо смешиваются в соотношении от 10:1 до 14:1 внутри камеры сгорания двигателя. В качестве источника воспламенения используется искра, мгновенно и полностью сжигающая однородную смесь. Другие технологии, такие как непрямой впрыск, непосредственный впрыск, непосредственный впрыск с общей топливной рампой и воспламенение от сжатия, также могут использоваться для искрообразования.

Коэффициент статического и динамического сжатия

По степени сжатия двигатели бывают двух типов: статусные и динамические. Статическая степень сжатия (SCR) — это объем цилиндра, когда поршень находится на полном ходу.Принимая во внимание, что динамическая степень сжатия (DCR) — это объем цилиндра, измеренный, когда поршень находится в самом низком положении коленчатого вала.

Основное различие между статусом и коэффициентом динамического сжатия является существенным. Статическая степень сжатия рассчитывается путем деления объема цилиндра на количество потребляемого топлива. Тогда как динамическая степень сжатия получается путем расчета размеров двигателя. Более того, SCR способна изменять свои значения во время сгорания, чего не может динамическое соотношение. Поэтому значение SCR всегда выше, чем DCR.

Более высокая степень сжатия и двигатель

Степень сжатия оказывает прямое и существенное влияние на двигатели внутреннего сгорания. Первое влияние оказывается на термодинамический цикл, поскольку степень сжатия отвечает за повышение температуры и давления внутри цилиндра.

Головка цилиндра мощного двигателя, развивающего более высокую мощность

Кроме того, повышенное давление и температура заставят огонь внутри камеры быстрее достичь поршня, не позволяя теплу уйти.Следовательно, более высокая степень сжатия способна создать большую мощность при использовании меньшего количества топлива. Он также сжигает все топливо, оставшееся в периферийной камере сгорания, что еще больше повышает эффективность использования топлива.

Последняя разработка в области степени сжатия

Последняя разработка в области степени сжатия — это двигатели с переменной степенью сжатия. Старые бензиновые и дизельные двигатели могут работать с оптимальной степенью сжатия, на которую они рассчитаны.Однако двигатель с переменной степенью сжатия может изменять степень сжатия во время движения. Первый вариаторный двигатель был представлен в 2019 году.

Автор: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.