Увеличение степени сжатия двигателя: Как увеличить степень сжатия и что это дает — RallySale.ru Продажа спортивных автомобилей, гоночной техники и экипировки для автоспорта. Работа. Аренда и тюнинг машин

Содержание

Как увеличить степень сжатия двигателя » Драйв

Степень сжатия является величиной, которая характерна для двигателей внутреннего сгорания. Степень сжатия двигателя является отношением полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Другими словами, это отношение объема пространства над поршнем во время его нахождения в НМТ (нижняя мертвая точка) к объему такого же пространства над поршнем при его нахождении в ВМТ (верхняя мертвая точка).

Стоит отметить, что понятие степени сжатия двигателя зачастую ошибочно принимается за показатель компрессии. Компрессия представляет собой максимальный уровень давления в цилиндре, которое создается в результате движения поршня из НМТ в ВМТ. Показатель компрессии принято измерять в атмосферах, тогда как степень сжатия выражается математически в виде определенного отношения. В качестве примера можно указать степень сжатия 11:1.

На самом деле показатель степени сжатия условно является разницей давлений в камере сгорания между моментом подачи топливно-воздушной смеси (или только дизтоплива для дизельных ДВС) в цилиндр и тем моментом, когда происходит воспламенение топливного заряда. Различные двигатели могут иметь разный параметр степени сжатия, что зависит от типа мотора и его конструктивных особенностей. Принято выделять низкую или высокую степень сжатия.

Увеличение степени сжатия: плюсы и минусы

Любой ДВС в основе имеет принцип воспламенения смеси воздуха и распыленного топлива в камере сгорания. Результатом сгорания смеси становится тепловое расширение газов, которые толкают поршень. Такая энергия толчка от поршня передается на коленчатый вал двигателя посредством работы КШМ, что означает преобразование сгорания топлива в полезную механическую работу.

Чем большим оказывается показатель степени сжатия двигателя, тем сильнее итоговое давление газов на поршень. Увеличение давления будет означать, что за один такт силовая установка способна выполнить больше механической работы. Если проще, то мощность и отдача от двигателей с большей степенью сжатия выше сравнительно с аналогами, которые имеют меньший показатель. Также необходимо добавить, что количество самого подаваемого топлива в моторах с большей степенью сжатия не увеличивается, при этом такой двигатель имеет больший КПД. Бензиновые двигатели могут демонстрировать показатель степени сжатия от 8 до 12. Что касается дизельных моторов и особенностей воспламенения смеси в таких агрегатах, степень сжатия дизеля выше и находится в рамках от 14 до 18 единиц.

Большинство современных моторов легковых автомобилей имеют высокую степень сжатия, так как двигатель становится мощнее и экономичнее. Топливно-воздушная смесь в таких ДВС сгорает более полноценно и равномерно, позволяя улучшить ряд характеристик двигателя во всем диапазоне оборотов. Главной особенностью моторов с высокой степенью сжатия является повышенная требовательность к качеству топлива. Для таких силовых агрегатов обязательно использование дорогих марок бензина с высоким октановым числом и солярки с необходимым цетановым числом. Большинство современных бензиновых ДВС предполагают использование топлива с октановым числом не ниже АИ-95 или АИ-98.

Доработка двигателя: изменение степени сжатия

Среди распространенных решений для форсирования двигателя или езды на более дешевом бензине является самостоятельное изменение объема камеры сгорания. Далее мы рассмотрим, как увеличить или уменьшить степень сжатия своими руками.

Если вы планируете форсировать двигатель, тогда степень сжатия нужно увеличить. Следует помнить, что увеличение закономерно приводит к тому, что детонационный порог будет снижен. Слишком высокая степень сжатия для двигателя будет означать, что устранить детонацию при помощи высокооктанового бензина, настройки УОЗ и других манипуляций не получится.

Стоит добавить, что более ощутимый прирост мощности способен обеспечить такой двигатель, который изначально был рассчитан на меньшую степень сжатия. Другими словами, больше мощности после тюнинга выдаст агрегат, штатно имеющий показатель 9:1 и доработанный до 10:1 сравнительно с мотором, который в стоке имел 12:1 и был форсирован путем увеличения показателя степени сжатия до 13:1.

Для прибавки мощности существуют такие способы:

доработка ГБЦ и/или установка тонкой прокладки ГБЦ;
расточка цилиндров и общее увеличение объема ДВС;

Необходимо учитывать, что при таком тюнинге существует риск встречи клапанов с поршнем. Перед началом работ необходимы детальные расчеты. В ряде случаев требуется замена поршней на такие, которые имеют увеличенные выемки под клапан. Фазы газораспределения также сбиваются, что потребует их последующей настройки.

Что касается расточки блока цилиндров, данный способ также требует замены поршней. Результатом становится увеличение рабочего объема ДВС и более высокая степень сжатия, так как объем камеры сгорания по отношению к увеличенному объему цилиндра не меняется.

Дефорсирование ДВС

Вполне очевидно, что после понижения степени сжатия двигатель будет дефорсирован. Делается такая доработка в том случае, если мощность двигателя отодвигается на второй план. Уменьшение степени сжатия позволяет эксплуатировать мотор на низкооктановом бензине без риска появления детонации, что и обеспечивает определенную экономию на разнице стоимости горючего.

Необходимо добавить, что подобное решение зачастую применяется на старых карбюраторных автомобилях. Что касается инжекторных авто с электронным блоком управления, в этом случае данный способ доработки настоятельно не рекомендуется.

Степень сжатия и ее вариативность — понятие, актуальное исключительно для поршневых двигателей, которые имеют камеру сгорания. Оно представляет собой отношение двух объемов надпоршневого пространства: в нижней и верхней точке движения. Собственно говоря, это разница в показателях давления, образующегося внутри камеры во время подачи и воспламенения топливной смеси. Параметр этот можно варьировать как в сторону уменьшения, так и увеличения. Давайте разберемся, как увеличить степень сжатия двигателя?

4. Изменение степени сжатия

Изменение степени сжатия

Доказано, что высокая степень сжатия делает работу двигателя более эффективной. Как правило, для того, чтобы увеличить этот показатель, уменьшают первоначальные объемы камеры сгорания, хотя такие манипуляции нередко заставляют балансировать между эффективной и безопасной эксплуатацией.

Чем опасно увеличение степени сжатия? Прежде всего, ощутимым понижением существующего детонационного порога, то есть предельно увеличив степень сжатия есть риск спровоцировать детонацию. Именно поэтому модернизация старых двигателей порой бывает менее эффективна и более затратна, чем установка современных, которые уже имеют высокую степень сжатия. Именно поэтому аренда Ford Transit является оптимальным вариантом для тех, кто хочет получить в распоряжение современное авто. Кстати, практически во всех современных моделях применяется высокооктановый бензин от 95 и выше.

Еще один вариант повысить степень сжатия — это фрезеровка ГБЦ, то есть головки блока цилиндров. Процесс этот называется форсированием и заключается в укорачивании ГБЦ и, как следствие, уменьшении объема камеры. Одновременно автоматически становится меньше и объем горючего, которое сгорает в цилиндре.

Воспламенение и детонация

Функционирование двигателя такого типа построено на равномерном горении топливной смеси. Это обеспечивает не только более эффективный расход топлива, но и равномерный износ всех деталей, исключая их перегрев. Равномерность рассчитывается на всем промежутке движения поршня вниз, но проблема в том, что скорость этого движения ниже скорости горения, а значит, увеличив давление, можно спровоцировать самопроизвольное возгорание смеси. Такой вариант значительно снижает эффективность использования энергии сгорающего топлива. Более того, излишки энергии приводят к детонации, что может очень плачевно сказаться на работе всего двигателя. Избежать печальных последствий можно с помощью использования высокооктанового горючего.

Альтернативный вариант

Есть способ избежать уменьшения объема камеры сгорания при гарантированном увеличении степени сжатия, установив турбонагнетатель. Он увеличивает давление, нагнетая больший объем воздуха в камеру. Это позволяет изменять степень сжатия в зависимости от нагрузки на работающий двигатель. Контролирует процесс высокоточная электроника, исключающая возможность детонации

Уменьшение и увеличение степени сжатия

У каждого автолюбителя свои задачи. Кто-то хочет больше мощности от двигателя и тогда задумывается над увеличением степени сжатия. Другие, желают дефорсировать мотор и уменьшить степень сжатия, чтобы заправлять дешевый низкооктановый бензин.

В данной статье поговорим про уменьшение и увеличение степени сжатия, зачем это делают и какой результат.

Увеличение степени сжатия двигателя

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности двигателя. Тем самым можно получить больше отдачи с того же объема двигателя. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне.

Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня?

Дело в характеристиках бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования детонации. Если мы значительно повысим степень сжатия, то мощность повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом. С другой стороны, двигатель теперь работает более эффективно и на той мощности на которой вы ездили раньше, он будет потреблять меньше топлива и разность в цене будет несущественна.

Как увеличить степень сжатия? Два лучших способа:

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

2. Растачивание цилиндров двигатель. 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 объема возросшего цилиндра к прежнему объему камеры сгорания покажет большую величину степени сжатия.

Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9, чем с 13 до 14.

Уменьшение степени сжатия двигателя

Для чего производиться уменьшение степени сжатия двигателя? Если при увеличении — мы добивались повышения мощности двигателя, то тут ситуация противоположная — уменьшение степени сжатия производиться с целью перевести автомобиль на более дешевый бензин.

Так, в старые времена поступали владельцы ‘Жигулей’ и ‘Москвичей’, когда переводили свои машины с дорогого 92-ого бензина на более дешевый и доступный 76-ой. Для этих целей используется аналогичный способ, только придется увеличить высоту прокладки под головку двигателя. Берем две обычные прокладки и между ними вставляем алюминиевую нужной толщины. Прокладки, если нужно, вырезались самостоятельно в гараже с помощью подручных средств.

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

Степень сжатия у двигателя Нивы 9.3 единицы. Такая степень сжатия отлично подходит для его эксплуатации на бензине АИ-92. Чтобы рассчитать степень сжатия, берется рабочий объем цилиндра (поршень в самом нижнем положении) + объём камеры сгорания (который складывается из объёма, создаваемого прокладкой, объема в днище поршня и объема камеры в ГБЦ). Поделив сумму объемов на объем камеры сгорания получаем степень сжатия. Однако это геометрическая степень сжатия, она может отличаться от реальной и связано это с наполнением.

На примере 8-ми клапанного двигателя Нивы: открывается впускной клапан, поршень уходит вниз, рабочий объём цилиндра начинает заполняться топливно-воздушной смесью, не факт, что за время открытия клапана (с родным распредвалом точно не факт) смесь успеет заполнить весь рабочий объём.

Принято считать, что КПД современных бензиновых ДВС около 30%. Однако еще в 1997 году, во время испытаний серийного электромобиля от GM EV1, было подсчитано, что на 100 км пути он потратил электроэнергии, количество которой содержится в 1 литре бензина. Такое вполне возможно, если предположить, что КПД бензинового ДВС около 7%.

В общем-то вернёмся к Ниве и её двигателю объемом 1.7 литра. В определённый момент на автомобиле товарища подошло время делать капитальный ремонт, который было решено совместить с небольшой доработкой. Собственно, доработка заключается в увеличении степени сжатия, а как следствие в увеличении КПД двигателя.

По неофициальным данным – увеличение степени сжатия в диапазоне от 8 до 10 позволяет получить прибавку КПД до 10%, а вот с 10 до 14 уже на 7%, с 14 до 17 уже +1%.

Чтобы увеличить степень сжатия, было решено пойти про протоптанной многими дороге – фрезеровать поверхность ГБЦ (сняли 1.7 мм), заменить родную прокладку на более тонкую (еще -0.7 мм), 0.5 мм сняли с блока. Чтобы выставить распредвал по меткам была куплена разрезная шестерня, а также доработан натяжитель цепи (наварен небольшой удлинитель).

По предварительным расчётам, с учётом расточки цилиндров в ремонтный размер, геометрическая степень сжатия должна выйти около 11.5 единиц.

Двигатель инжекторный с ЭБУ Январь 5.1, ранее владелец его уже настраивал онлайн, но большого эффекта это не дало. После переделки двигателя, вновь отправились на прошивку в реальном времени. Мастер перенастроил углы опережения зажигания, немного изменил настройки по смеси, так как увеличение степени сжатия позволяет ездить на более бедной смеси без потерь в тяге и с более поздними углами зажигания.

По итогу: эффект стоит потраченных копеек (доработка действительно недорогая, если совмещать с капитальным ремонтом). Больше степень сжатия, выше КПД, больше крутящего момента, что очень ощущается на низких оборотах (до 2000).

Степень сжатия не влияет напрямую на мощность двигателя, она лишь обеспечивает его более эффективную работу. Что и отразилось на расходе топлива, так как ранее в городе эта Нива кушала минимум 12-13 литров, сейчас 10 (владелец замороченный в этом плане постоянно по чекам считает). Для двух мостов, кпп, раздатки и отсутствия понятия – “аэродинамика” расход отличный и вопрос не просто в капитальном ремонте, компрессия и до ремонта была в норме.

Что по бензину? После сборки, на 92 была ощутимая детонация, чтобы не угробить двигатель во время поездки до электрика решили залить 98, на нем проблем не было. После прошивки под новые характеристики получилось сделать так, что можно ездить и на 92, но на 95 ощутимо экономичнее и тяга очень приятная.

Что такое степень сжатия и как ее определить

Степень сжатия (обозначается греческой буквой ε) — это отношение полного объема цилиндра V_n к объему камеры сгорания V_c. Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем смеси или воздуха, находящихся в цилиндре, при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. В бензиновых двигателях степень сжатия находится в пределах 6-12, дизельных – 12-23. Чтобы рассчитать степень сжатия рекомендуется использовать специальные онлайн калькуляторы.

Не стоит путать ее с . Компрессия зависит от степени сжатия (обычно она больше в 1,4 раза), а степень сжатия от компрессии — нет.

На что влияет степень сжатия

Повышение степени сжатия в общем случае увеличивает мощность двигателя, повышает его КПД и способствует снижению расхода топлива.

С другой стороны, увеличение степени сжатия способствует появлению детонации. Чтобы этого избежать, необходимо использовать бензин с более высоким октановым числом. Кроме этого при поднятии степени сжатия повышается токсичность отработавших газов и нагрузка на детали кривошипно-шатунного механизма.

Таблице примерного увеличения мощности двигателя при повышении степени сжатия:

Увеличение степени сжатия	Прибавка мощности ДВС
с 8 до 9	2,0%
с 9 до 10	1,7%
с 10 до 11	1,5%
с 11 до 12	1,3%
с 12 до 13	1,2%
с 13 до 14	1,1%
с 14 до 15	1,0%
с 15 до 16	0,9%
с 16 до 17	0,8%

Промежуточные результаты суммируются, например поднятие степени сжатия с 8 до 14 даст прибавку 8.7%.

Таблица: степень сжатия и октановое число бензина. Примерная зависимость.

24 февраля 2020 Категория: Полезная информация.

Степенью сжатия называется одна из основных характеристик двигателя внутреннего сгорания (ДВС). От нее напрямую зависит мощность мотора, топливная экономичность, а также динамика автомобиля.

В статье:

Как степень сжатия двигателя влияет на мощность?

Как увеличить степень сжатия двигателя?
Как уменьшить степень сжатия двигателя?

Воздушно-топливная смесь поступает в цилиндр, когда соответствующий поршень находится в самом нижнем положении (нижняя мертвая точка). В это время она занимает максимально возможный объем, который уменьшается по мере движения поршня в верхнем направлении, и становится минимальным после достижения им крайней верхней позиции. В этот момент объем цилиндра ограничен камерой сгорания, и находящаяся в ней смесь воспламеняется. Создавшееся мощное давление оказывает воздействие на поршень, отталкивая его в нижнем направлении и, тем самым, заставляя вращаться коленвал, на котором он установлен.

Степенью сжатия называется показатель, который характеризует, во сколько раз уменьшается объем воздушно-топливной смеси при движении поршня от крайнего нижнего к крайнему верхнему положению.

Говоря более простым языком, это отношение максимального объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Влияние на мощность

Чем сильнее сжимается рабочая смесь, тем более высокое давление образуется в камере сгорания. Следовательно, поршень получает значительно больше энергии, которая естественным образом переходит на коленвал.

Вывод очевиден: чем выше степень сжатия — тем мощнее мотор. Но данный показатель не может увеличиваться бесконечно: при создании чрезмерно высокого давления может происходить крайне нежелательное явление — преждевременное воспламенение, называемое детонацией. Из-за него давление на поршень начинает создаваться еще до того, как он достигнет верхней позиции. Это становится причиной:

мощных и резких ударных нагрузок;
постоянного перегрева даже после непродолжительной работы;
разрушения поршневых пальцев и колец;
ощутимой потери динамики и мощности.

Поэтому степень сжатия должна определяться с учетом других рабочих характеристик и конструктивных особенностей конкретного двигателя.

Увеличение степени сжатия

Возможность увеличения степени сжатия без риска преждевременной детонации предусмотрена во многих двигателях. Это делается через уменьшение объема камеры сгорания (чем он меньше, тем сильнее будет сжиматься находящаяся в ней рабочая смесь). Существует три способа:

Расточка цилиндров. При этом увеличивается объем двигателя. Поскольку объем камеры сгорания не меняется, это повышает степень сжатия. Однако расточка цилиндров подразумевает обязательную замену поршней, что обусловлено увеличением диаметра.
Фрезерная обработка нижней части ГБЦ, в результате чего она укорачивается. Объем двигателя остается прежним, а у камеры сгорания — уменьшается, соответственно — повышается степень сжатия.
Установка более тонкой прокладки ГБЦ по сравнению с имеющейся. Это также приведет к уменьшению объема камеры сгорания при неизменном объеме двигателя.

Подробнее о том, как увеличить мощность дизельного двигателя читайте в нашем материале.

В двух последних случаях следует учитывать вероятность столкновения поршней с клапанами. Поэтому перед модернизацией двигателя следует провести точные расчеты. Одним из вариантов решения проблемы является установка поршней, имеющих увеличенные выемки под клапана (они предназначены, в том числе, для подобных операций).

Уменьшение степени сжатия

Процедура приводит к снижению мощности двигателя, но позволяет перевести двигатель на более дешевый низкооктановый бензин. Чтобы уменьшить степень сжатия, следует увеличить объем камеры сгорания. Это делается через повышение высоты прокладки под головкой блока цилиндров. Алгоритм прост: между двумя стандартными прокладками подкладывается третья, сделанная из алюминия.

Технология была широко распространена в советские времена, когда владельцы карбюраторных «Жигулей» и «Москвичей» массово переводили свои машины с 92-го на более дешевый 76-й бензин. На современных автомобилях, оснащенных электронными системами управления двигателем, проводить данную процедуру крайне не рекомендуется: с экономической точки зрения это бессмысленно, а с технической — может привести к серьезным неполадкам.

Иногда проще купить новый элемент двигателя, чем производить ремонт. Найти нужные запчасти вы можете у нас!

В данной статье поговорим про уменьшение и увеличение степени сжатия, зачем это делают и какой результат.

Увеличение степени сжатия двигателя

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности двигателя. Тем самым можно получить больше отдачи с того же объема двигателя. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне.

Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня?

Как увеличить степень сжатия? Два лучших способа:

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

2. Растачивание цилиндров двигателя. 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 объема возросшего цилиндра к прежнему объему камеры сгорания покажет большую величину степени сжатия.

Уменьшение степени сжатия двигателя

Так, в старые времена поступали владельцы «Жигулей» и «Москвичей», когда переводили свои машины с дорогого 92-ого бензина на более дешевый и доступный 76-ой. Для этих целей используется аналогичный способ, только придется увеличить высоту прокладки под головку двигателя. Берем две обычные прокладки и между ними вставляем алюминиевую нужной толщины. Прокладки, если нужно, вырезались самостоятельно в гараже с помощью подручных средств.

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

Добрый день, друзья! Пришел за советами, буду благодарен каждому за обмен опытом, знаниями и т.п.

Итак, двигатель 24Д — как я понимаю он очень похож или идентичен 402-му. Планирую поднять степень сжатия до максимума, сколько получится, вплоть до 15-20 единиц по принципу двигателя Ибадуллаева ( https://www.youtube.com/watch?v=xy_r5fVYhJc ; http://www.ibadullaev.ru ). Был опыт поднятия СЖ на моем 469м (двигатель 417), где снял с головы 5,5мм, результат дал 20-25% экономичности в литрах (очень не слабо, как мне кажется).

Обновленный 17.11.12 План у меня такой:
1. Поставить на автомобиль ГБО пропан-бутан и на первом этапе поднять СЖ где-то до 14-15, все собрать и пробовать.
2. Если все ок — на втором этапе поднять СЖ еще выше — до 20. На втором этапе уменьшение камеры сгорания с родных где-то 30 кубиков.

Этапы достижения плана:
1. На первом этапе думаю заварить камеры сгорания по-максимуму и далее выбрать лишнее под клапана и отполировать поверхности, камеры получить в форме очков, СЖ должна получиться где-то 14-15, но точно еще не расчитывал.
2. На втором этапе снять головы лишнее получить голову 92,5 мм или 92мм;
3. Некоторые заваривают и свечные каналы, сверлят их выше, нарезают резьбу, «поднимают» свечи выше и полируют голову еще сильнее: +1мм от максимально низкого положения клапанов в открытом состоянии.
4. Найти где-то прокладку метало-пакет реально? Или заказать метало-пакет? Или заказать медную? Родную боюсь может выдавить. Или родная тоже крепкая и все будет ок?

Далее вопрос по зажиганию, его нужно сделать близким в ВМТ и более мощным. Тут как я понял
1. Поставить безконтактное значительно более мощное зажигание и уменьшить зазор на свечах;
2. Зажигание советуют «ПРИЗ» или «Микас 5. 4» от инжекторных волг-газалей двигателя 406.
Буду благодарен, если кто-то обьяснит плюсы-минусы разных вариантов зажигания и вообще как лучше делать зажигание.

В результате поднятия СЖ планируемый прирост экономичности от 25% до 50%. Реальность будем смотреть на практике.

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

Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?

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

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

Степень сжатия на практике – как это происходит?

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

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

Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?

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

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

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

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

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

Как увеличить степень сжатия двигателя?

Что такое степень сжатия двигателя

Силовые агрегаты современных легковых автомобилей представляют собой сложные технические конструкции, и их работа определяется множеством различных параметров. Начинающим автолюбителям бывает очень непросто разобраться с тем, что же именно под каждым из них подразумевается. К примеру, о том, что такое степень сжатия двигателя в действительности не знают даже опытные автолюбители. Вернее, они считают, что им эти известно, но на самом деле очень часто путают этот параметр с компрессией.

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).

Что такое степень сжатия и чем она отличается от компрессии

Иллюстрация степени сжатия 10:1

Каждый двигатель внутреннего сгорания функционирует за счет того, что в его цилиндрах при сжигании топливной смеси образуются газы, которые приводят в движение поршни, а они, в свою очередь — коленчатый вал. Таким образом, происходит преобразование энергии горения в энергию механическую, возникает крутящий момент, благодаря чему автомобиль движется.

Сгорание топливной смеси происходит в цилиндрах, причем перед воспламенением поршни сжимают ее до определенного объема. Именно отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания и называется степенью сжатия ДВС. Эта величина не имеет размерности и выражается простым соотношением. Для большинства современных бензиновых двигателей внутреннего сгорания она составляет от 8:1 до 12:1, а для дизельных моторов — от 11:1 до 14:1.

Под компрессией понимается максимальное значение давления, которое возникает в камере сгорания в самом конце такта сжатия топливной смеси. Таким образом, эта величина является не относительной, а абсолютной величиной. Для ее измерения используются такие единицы, как атмосферы, кг/см 2 , а также килопаскали или бары. Компрессия тесно связана со степенью сжатия, однако совсем не идентична ей. На ее значение оказывает влияние не только объем, до которого сжимается топливная смесь перед воспламенением, но и такие факторы, как ее состав, текущая температура двигателя, наличие зазоров в приводах клапанов и некоторые другие.

Как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия?

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

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

дополнительная секция в полости ГБЦ. Открытие секции позволяет увеличить объем камеры сгорания, уменьшая тем самым степень. Система не получила распространения из-за избыточного усложнения конструкции ГБЦ;
поршни с изменяемой высотой. Конструкция получилась слишком громоздкой, появились проблемы с перекосом поршней и уплотнением ЦПГ;
регулировка высоты подъема коленчатого вала. Изменение степени сжатия осуществляется за счет специальных эксцентриковых муфт, которые регулируют высоту опорных подшипников коленвала. Технология долгое время тестировалась концерном VAG, но так и не вошла в серию;
регулировка высоты поднятия ГБЦ. Специальный механизм с электроприводом и шарнирное соединение частей блока двигателя позволяли регулировать степень от 8 до 14 единиц. Разрабатывалась технология инженерами SAAB, но из-за ненадежности резинового кожуха, герметизирующего подвижные части блока, и излишней сложности конструкции также не пошла в серию;

шатун с изменяемой длиной. Высота шатуна регулировалась специальным реечным механизмом с помощью давления масла. Как и в предыдущих случаях, разработка французских инженерах не была внедрена в массовое производство;

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

На что влияет степень сжатия двигателя

Нормальное сгорание смеси (вверху) и детонация (внизу)

Степень сжатия двигателя напрямую влияет на то количество работы, которое производит силовой агрегат. Чем она выше, тем больше энергии выделяется при сжигании топливной смеси, и, соответственно, тем большую мощность демонстрирует силовой агрегат. Именно по этой причине в конце прошлого века производители двигателей внутреннего сгорания старались делать свою продукцию мощнее именно за счет увеличения степени сжатия, а не за счет увеличения объемов цилиндров и камер сгорания. Следует заметить, что при форсировании моторов таким способом достигается существенный прирост мощности без дополнительного потребления топлива. Таким образом, моторы в итоге получаются не только мощными, но еще и экономичными.

У такого метода есть, однако, и свои ограничения, причем довольно существенные. Дело в том, что при сжатии до определенной величины топливная смесь детонирует, то есть происходит ее самопроизвольный взрыв. Это, правда, касается только бензиновых двигателей: в дизельных моторах детонации не происходит, и во многом именно поэтому они в среднем имеют более высокую степень сжатия.

Для того чтобы серьезно увеличить значение давления детонации, повышают октановое число бензина, что существенно удорожает топливо. Кроме того, многие химические добавки, которые для этой цели используются, ухудшают экологические параметры двигателей внутреннего сгорания. Некоторые не очень опытные автомобилисты считают, что чем выше октановое число бензина, тем больше энергии он выделяет при сгорании, однако на самом деле это совсем не так: эта характеристика не оказывает никакого влияния на теплотворную способность топлива.

Форсирование двигателя путем увеличения степени сжатия

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

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

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

Ударная волна такой силы оказывает разрушительное давление на цилиндры, стенки камеры сгорания, поршни. Также значительно повышается температура выхлопных газов, что приводит к прогоранию днища поршня, клапанов.

Поэтому тюнинг со сжатием следует проводить после точного математического расчета и с прицелом на октановое число бензина.

Как рассчитывают степень сжатия двигателя

Поскольку очень желательно, чтобы двигатель внутреннего сгорания, установленный на автомобиле, имел максимально возможную степень сжатия, то необходимо уметь ее определять. Важно это еще и для того, чтобы при регулировке силового агрегата, направленной на его форсирование, избежать опасности детонации, которая может просто разрушить мотор.

Стандартная формула, по которой рассчитывается степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, имеет следующий вид:

CR=(V+C)/C,
где CR — степень сжатия двигателя, V — рабочий объем цилиндра, C — объем камеры сгорания.

Для того чтобы определить значение этой величины для одного цилиндра, нужно сначала разделить общий рабочий объем силового агрегата на их количество. Таким образом определяется значение параметра V из приведенной выше формулы. Определить объем камеры сгорания (то есть значение величины С) несколько сложнее, но вполне возможно. Для этого опытные автомобилисты и механики, специализирующиеся на ремонте и наладке двигателей внутреннего сгорания, используют бюретку, которая проградуирована в кубических сантиметрах. Наиболее простой способ заключается в том, чтобы залить в камеру сгорания жидкость (например, бензин), а после этого измерить с помощью бюретки ее объем. Полученные данные нужно подставить в формулу расчета.

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.

Как изменить степень сжатия двигателя

У современных двигателей внутреннего сгорания меняют степень сжатия как в сторону увеличения, так и в строну уменьшения. Если ее необходимо увеличить, то растачивают цилиндры и устанавливают поршни большего диаметра. Еще один достаточно распространенный способ — это уменьшение объема камер сгорания. Для этого там, где головка цилиндров сопрягается с блоком, удаляется слой металла. Эту операцию производят на строгальном или фрезерном станке.

Если по тем или иным причинам нужно снизить степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, то проще всего для этого между блоком цилиндров и головкой установить дополнительную прокладку из дюралюминия. Еще один, более сложный способ состоит в том, что на токарном станке с днища поршня удаляется слой металла.

Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?

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 поднимается в камере и больше сжатие, тем экономичней будет расход топлива, при этом полученная мощность может увеличиваться.

Степень сжатия на практике – как это происходит?

Дефорсирование ДВС: для чего нужно и как осуществить

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

Дефорсирование двигателя, как правило, процедуравынужденная. В том числе это делается для снижения налоговых выплат или в целяхувеличения ресурса агрегата. Как известно, моторы с низкой степенью сжатия дольшеработают, меньше подвержены износу. Однако любой такой процесс усложняетсязаконом, чтобы недобросовестные владельцы искусственно не занижали техническиеданные.

Что касается снижения показателя сжатия натурбированных моторах, то здесь потребуется модернизация системы электрики сдатчиками, всей поршневой группы и форсунок, если это дизельный агрегат.

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

Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?

Компрессия и степень сжатия двигателя

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

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

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

Что такое степень сжатия?
Компрессия: что это?

Воспламенение и детонация

Как изменить степень сжатия двигателя

Норма компрессии по таблице для двухтактного ДВС

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

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

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

Изменяется ли степень сжатия при работе двигателя?

Мотоциклы
Обзоры/Тесты Jawa
ИЖ
Минск
Урал/Днепр
Восход
Скутеры

Литература

Jawa

ИЖ

Минск

Урал/Днепр

Восход

Скутеры

Тюнинг

Jawa

ИЖ

Минск

Урал/Днепр

Восход

Скутеры

Фотографии

Видео

Автомобили

Обзоры/Тесты

ВАЗ

УАЗ

ГАЗ

Audi

Alfa Romeo

Volkswagen

Peugeot

Renault

Mercedes

BMW

CITROEN

Fiat

Ford

Skoda

SEAT

Honda

Mazda

Nissan

Opel

Volvo

Toyota

Mitsubishi

Daewoo

Литература

ВАЗ

УАЗ

ГАЗ

Audi

Alfa Romeo

Volkswagen

Peugeot

Renault

Mercedes

BMW

CITROEN

Fiat

Ford

Skoda

SEAT

Honda

Mazda

Nissan

Opel

Volvo

Toyota

Mitsubishi

Daewoo

Тюнинг

ВАЗ

УАЗ

ГАЗ

Audi

Alfa Romeo

Volkswagen

Peugeot

Renault

Mercedes

BMW

CITROEN

Fiat

Ford

Skoda

SEAT

Honda

Mazda

Nissan

Opel

Volvo

Toyota

Mitsubishi

Daewoo

Фотографии

Видео

Прочее

Видеоматериалы

Мотоциклы

Автомобили

Ремонт

Передачи

Общая литература

Тюнинг

Журналы

Карты дорог

История

Полезные статьи

Фотогалерея

Новости

Календарь

Что такое степень сжатия?

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

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

Данный параметр можно найти в инструкции по использованию машины, в разделе ТТХ.

Как рассчитывают степень сжатия двигателя

CR=(V+C)/C,
где CR — степень сжатия двигателя, V — рабочий объем цилиндра, C — объем камеры сгорания.

На практике значение степени сжатия двигателя обычно определяется в следующих случаях:

При форсировании силового агрегата;
При его приспособлении для функционирования с топливом другого октанового числа;
После проведения такого ремонта ДВС, когда требуется корректировка степени сжатия.

Увеличение камеры сгорания двигателя что дает

Содержание

Увеличение степени сжатия, получаемое путем уменьшения объема камеры сгорания, ведет к увеличению мощности двигателя. Увеличение степени сжатия ведет к росту давления сгорания в цилиндре за счет увеличения давления сжатия, улучшения циркуляции смеси в камере сгорания и увеличения скорости сгорания.

Степень сжатия нельзя увеличивать до любой произвольной величины. Она ограничена качеством используемого топлива, а также тепловой и механической прочностью узлов двигателя. Достаточно сказать, что при увеличении эффективной степени сжатия с 6 до 10 силы, действующие на поршень, возрастают почти вдвое; т. е. вдвое возрастает нагрузка, например, на кривошипный механизм.

С учетом прочности деталей двигателя и детонационных свойств доступных топлив не рекомендуется применять геометрическую степень сжатия больше 14. Увеличение степени сжатия до этого значения требует не только удаления прокладки (если она была), но и придания соответствующей формы головке цилиндра, а иногда и цилиндру. Для облегчения расчета объема камеры сгорания для разных степеней можно пользоваться диаграммой, показанной на рис. 9.17. Каждая из кривых относится к определенному рабочему объему цилиндра.

Рис. 9.17. Диаграмма зависимости степени сжатия а от объемов камеры сгорания V₁= 125 см 3 и V₂ —50 см 3

В некоторых двигателях с относительно небольшой степенью сжатия ее значительное увеличение возможно только путем механической обработки. В этом случае заплавляют камеру сгорания и снова обрабатывают ее. Это позволяет также изменить форму камеры. Большинство современных двигателей, применяемых в картинге, имеют камеру сгорания в виде шляпы. Эту форму не следует изменять при доработках двигателя.

Единственный метод точного определения объема камеры сгорания — это заполнение ее моторным маслом через отверстие для запальной свечи (рис. 9.18) при положении поршня в верхней мертвой точке. При таком методе измерения от объема налитого масла надо отнять объем свечного отверстия. Объем свечного отверстия для свечи с короткой резьбой равен 1 —1,1 см’ 1 , для свечи с длинной резьбой — 1,7—1,8 см 3 .

Прокладки под головку цилиндра в гоночных двигателях либо вообще не применяются, либо их заменяют тонкие медные кольца. В обоих случаях поверхности стыка цилиндра и головки должны быть притерты. Применение прокладок из материала с низким коэффициентом теплопроводности противопоказано, потому что это затруднит отток теплоты от верхней части гильзы цилиндра, несущей значительную тепловую нагрузку, к головке и ее охлаждающим ребрам. Прокладка головки цилиндра ни в коем случае не должна выступать в камеру сгорания. Выступающая кромка прокладки будет накаляться и станет источником калильного зажигания.

Рис. 9.18. Определение объема камеры сгорания

Октановое число применяемого бензина должно соответствовать степени сжатия. Однако надо учитывать, что степень сжатия является не единственным фактором, определяющим возможную детонацию топлива.

Детонация зависит от протекания процесса сгорания, от движения смеси в камере сгорания, от способа зажигания и т. п. Вид топлива для конкретного двигателя подбирается опытным путем. Однако использовать высокооктанное топливо для двигателя с низкой степенью сжатия не имеет смысла, потому что работа двигателя не улучшается.

Продувка цилиндра

Подбор соответствующих фаз газораспределения в двухтактном двигателе играет огромное значение для удаления отработавших газов из цилиндра и наполнения его свежей смесью. Кроме того, надо так направить струи смеси, идущие из перепускных окон, чтобы они проходили через все закутки цилиндра и камеры сгорания, выдувая из них остатки отработавших газов и направляя их к выпускному окну.

Для увеличения ЧВ двигателя и, как следствие, его мощности, необходимо значительно расширить фазу выпуска, а точнее, увеличить разность между фазами выпуска и продувки. В результате этого увеличивается время, в течение которого отработавшие газы, расширяясь, выходят из цилиндра. В этом случае в момент открытия перепускных окон цилиндр уже пуст, поступающий в него свежий заряд лишь незначительно смешивается с остатками отработавших газов.

Фаза выпуска увеличивается за счет смещения (спиливания) верхней кромки окна. Фаза выпуска в гоночных двигателях достигает 190° по сравнению со 130—140° в серийных двигателях. Это значит, что верхнюю кромку можно спилить на несколько миллиметров. Надо, однако, учитывать, что в результате увеличения высоты выпускного окна уменьшается ход поршня, на котором выполняется работа. Поэтому увеличение высоты выпускного окна окупается только в том случае, если потери в работе поршня компенсируются улучшением продувки цилиндра.

В связи с целесообразностью достижения максимальной разности между фазами выпуска и продувки угол открытия продувочных окон обычно остается неизменным.

Существенное влияние на качество продувки имеют размер и форма перепускных каналов и окон. Направление впуска смеси в цилиндр из перепускного канала должно соответствовать принятой системе продувки (см. п. 9.2.4, рис. 9.10). В двух-и четырехканальной системах продувки струи поступающей в цилиндр горючей смеси направляются над поршнем к стенке цилиндра, противоположной выпускному окну, причем в четырехканальной системе струи, исходящие из окон, расположенных ближе к выпускному окну, обычно направлены к оси цилиндра. В системах с тремя или пятью перепускными окнами одно окно должно быть расположено напротив выпускного окна, канал этого окна должен направлять струю горючей смеси вверх под минимальным углом к стенке цилиндра (рис. 9.19). Это необходимое условие эффективного действия этой дополнительной струи, получаемое обычно уменьшением ее сечения, а также более позднего открытия этого окна.

Изготовление дополнительного (третьего или пятого) канала является правилом, для двигателей с вращающимся золотником или мембранным клапаном. В двигателях, в которых наполнением кривошипной камеры управляет поршень, на месте классического третьего (или пятого) перепускного канала находится впускное окно. В таких двигателях могут быть дополнительные перепускные каналы, причем впускное окно должно иметь соответствующую форму; подобное решение показано на рис. 9.20. В этом двигателе сделаны три дополнительных перепускных окна небольшого размера, соединенных общим перепускным каналом, вход в который находится над впускным окном. Необходимая фаза впуска обеспечивается здесь соответствующей формой впускного окна.

Рис. 9.19. Влияние формы третьего перепускного канала на движение заряда в цилиндре:

a — неправильная форма; б— правильная форма

При установке на обычный двигатель вращающегося золотника в цилиндре появляется возможность сделать перепускной канал напротив выпускного окна. Здесь удобно сделать сильно изогнутый короткий канал (рис. 9.21, а), поступление смеси в который на некоторое время закрывается юбкой поршня.

Недостаток этого решения заключается в том, что движение поршня нарушает нормальный ток горючей смеси, но оно имеет два важных достоинства: маленький объем канала лишь незначительно увеличивает объем кривошипной камеры, а горючая смесь, проходя через поршень, прекрасно его охлаждает. Практически такой канал легко сделать следующим образом. В цилиндре делаются два отверстия (перепускное окно и вход в канал), в этом месте вырезаются ребра и прикручивается накладка с проточенным в ней каналом (рис. 9.21,6). Можно также попробовать вырезать вертикальную канавку в зеркале цилиндра между входом в канал и окном, ширина канавки равна ширине канала. Однако в этом случае движение поршня вниз будет вызывать некоторую турбулизацию горючей смеси в канале (рис. 9.21, в).

Перепускные каналы должны сужаться к окнам в цилиндре.

Рис. 9.21. Дополнительный перепускной канал с протеканием смеси через поршень:

а — принцип действия; б — часть канала проходит во внешней накладке; в — канал, вырезанный в зеркале цилиндра

Вход в перепускной канал должен иметь площадь на 50 % больше, чем площадь перепускного окна. Очевидно, что изменение сечения канала должно быть выполнено по всей его длине. Углы окон и сечений каналов должны быть скруглены радиусом 5 мм для повышения ламинарности потока.

Недопустимы какие-либо погрешности при стыковке частей каналов, находящихся в разных деталях двигателя. Это замечание прежде всего касается места соединения цилиндра с картером двигателя, где источником дополнительных завихрений смеси может стать прокладка, и стыков впускного и выпускного патрубков с цилиндром. Вихри в потоке смеси могут возникать также в месте стыка литой рубашки цилиндра с залитой или запрессованной гильзой (рис. 9.22). Несовпадения размеров в этих местах должны быть безусловно исправлены.

В некоторых двигателях окна цилиндра разделены ребром. Это прежде всего касается впускных и выпускных окон. Не рекомендуется уменьшать толщину этих ребер и, уж тем более, удалять их при увеличении площади окна. Такие ребра предохраняют поршневые кольца от попадания в широкие окна и, следовательно, от поломки. Допустимо лишь придать обтекаемую форму ребру впускного окна, но только с внешней стороны цилиндра.

Рис. 9.22. Нарушения движения заряда, вызванные неправильным

взаимным расположением гильзы цилиндра и литой рубашки цилиндра

Невозможно дать однозначный рецепт для получения определенных эффектов доработок. Вообще можно сказать, что увеличение открытия выпускного окна увеличивает мощность двигателя, увеличивая одновременно ЧВ максимальной мощности и максимального момента, но сужая диапазон рабочих ЧВ. Аналогичное действие оказывает увеличение размеров окон и сечений каналов в цилиндре.

Хорошо иллюстрируют эти тенденции изменения в скоростных характеристиках двигателя (рис. 9.23) объемом 100 см (диаметр цилиндра 51 мм, ход поршня 48,5 мм), полученные в результате изменения размеров и фаз газораспределения (рис. 9.24). На рис. 9.24, а приведены размеры окон, при которых двигатель развивает наибольшую мощность (кривые N_Аи М_дна рис. 9.23). Фаза выпуска составляет 160°, продувки — 122°, впуска — 200°. Впускное окно открывалось при 48° от НМТ, а закрывалось при 68° от ВМТ. Диаметр диффузора карбюратора 24 см.

На рис. 9.24, б показаны размеры окон, при которых достигается наибольший рабочий диапазон ЧВ (см. рис. 9.23, кривые N_Bи М_в). Фаза выпуска составляет 155°, продувки — 118° и впуска — 188°, открытие впуска на угол 48° после НМТ и закрытие на угол 56° после ВМТ. Диаметр диффузора карбюратора равен 22 мм.

Следует обратить внимание, что сравнительно небольшие изменения размеров и фаз газораспределения значительно изменили характеристики двигателя. У двигателя А мощность больше, но он практически бесполезен при частоте вращения ниже 6000 об/мин. Вариант В применим в значительно большем диапазоне ЧВ, а это основное достоинство двигателя без коробки передач.

Хотя рассмотренный пример касается двигателя не применяемого в Польше класса, он хорошо иллюстрирует зависимость между формой окон и каналов цилиндра и параметрами его работы. Однако надо помнить о том, что привели ли наши доработки к желаемым результатам, мы будем знать только после их выполнения и проверки двигателя на стенде (или субъективно во время обкатки). Подготовка гоночного двигателя является бесконечным циклом доработок и проверок результатов этой работы, новых доработок и проверок, а ведь на характеристики двигателя огромное влияние оказывают и другие агрегаты двигателя (карбюратор, выпускная система и т. п.), оптимальные параметры которых можно определить только опытным путем.

Надо также подчеркнуть огромное значение геометрической симметрии всех окон и каналов в цилиндре. Даже небольшое отклонение от симметричности окажет отрицательное влияние на движение газов в цилиндре. Незначительная разница в высоте перепускных окон с обеих сторон цилиндра (рис. 9.25) вызовет несимметричное движение смеси и нарушит действие всей системы продувки. Отличным показателем, позволяющим непосредственно оценить правильность направления потоков смеси, поступающих из перепускных окон, являются следы на днище поршня. Спустя некоторое время работы двигателя часть днища поршня покрывается слоем сажи. Та же часть днища, которую омывают струи свежей горючей смеси, поступающей в цилиндр, остается блестящей, словно ее вымыли.

Рис. 9.25. Влияние различия в высоте перепускных окон

с обеих сторон цилиндра на симметрию движения заряда

Увеличение степени сжатия

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности. Тем самым можно получить больше отдачи с того же объема двигателя. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне. Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня?

Как увеличить степень сжатия? 2 способа

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

2. Растачивание цилиндров. 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 объема возросшего цилиндра к прежнему объему камеры сгорания покажет большую величину степени сжатия.

Уменьшение степени сжатия

Так, в старые времена поступали владельцы «Жигулей» и «Москвичей», когда переводили машины с дорогого 92-ого бензина на более дешевый и доступный 76-ой. Для этих целей используется аналогичный способ, только придется увеличить высоту прокладки под головку двигателя. Берем две обычные прокладки и между ними вставляем алюминиевую нужной толщины. Прокладки, если нужно, вырезались самостоятельно в гараже с помощью подручных средств.

Если на современной иномарке уменьшить степень сжатия до 8, то ее динамика будет как у «копейки». Многие моторы можно заправлять 92-ым бензином вместо 95-ого и у многих даже детонации не случается. Но если машина на гарантии, я бы не стал этого делать, ради мнимой экономии. Ведь на 95-ом бензине расход топлива меньше, чем на 92-ом и при чуть высшей цене — общая стоимость на бензин выходит равной. Что было проверено на практике.

Другое дело, производитель указывает ездить за более высокооктановом бензине из-за норм экологичности. Если в новую машину заправить более дешевый бензин может выйти из строя катализатор, т.к. 92-ый бензин имеет меньшую температуру горения. Плюс могут засориться форсунки. По поводу детонации. Делать переделку мотора, ради того, чтобы заправлять 92 вместо 95 бензина — глупо. Чтобы сознательно уменьшать степень сжатия нужны более веские причины, например так поступают при установке турбокомпрессора на двигатель, чтобы избавиться от детонации.

4. Изменение степени сжатия

Изменение степени сжатия

Воспламенение и детонация

Альтернативный вариант

АЗЛК Team: Повышение степени сжатия

< Назад

Вперед >

Термический КПД двигателя ηt в значительной степени зависит от величины степени сжатия ε. Чем выше степень сжатия, тем меньше топлива используется для получения той же самой мощности, поэтому повышение степени сжатия — один из основных методов увеличения мощности двигателя. Термический КПД двигателя при увеличении степени сжатия увеличивается сначала быстро, а после значений степени сжатия 12-13 — несколько медленнее.

Увеличение степени сжатия ограничивается появлением детонации вследствие роста температуры рабочей смеси в конце хода сжатия, в результате чего двигатель перегревается, наполнение цилиндров бензовоздушной смесью ухудшается, износ основных деталей двигателя повышается в 2-3 раза. Сильная детонация может привести к прогоранию днища поршня. Практически предельное значение степени сжатия ограничивается октановым числом применяемого моторного топлива. Наиболее рациональным является форсировка двигателя до степени сжатия 9,8 — 10, что подтверждается опытом участия в спортивных соревнованиях в нашей стране и за рубежом. Указанные значения также типичны для двигателей, использующих распределительные валы с относительно коротким периодом впуска, подобные валам многих форсированных двигателей. При увеличении продолжительности такта впуска посредством установки распределительного вала с более длительным периодом впуска прирост мощности от степени сжатия становится еще более значительным.

Прирост мощности при увеличении степени сжатия можно определить по приведенной ниже таблице, показывающей приращение мощности двигателя от исходной величины при изменении степени сжатия. Для этого находят в таблице столбец с исходной степенью сжатия и колонку с новой предполагаемой степенью сжатия. Прочитанное значение в элементе таблицы покажет увеличение мощности в процентах.

исходная степень сжатия	8	9	10	11	12	13	14
новая степень сжатия	8	9	10	11	12	13	14
14	8.7	6.7	5.0	3. 5	2.2	1.0	0
13	7.6	5.6	3.9	2.4	1.2	0
12	6.5	4.5	2.8	1.3	0
11	5. 2	3.2	1.5	0
10	3.7	1.7	0
9	2	0
8	0

Данные таблицы базируются на механических степенях сжатия, определенных путем математических расчетов из фиксированного объема, а не на динамических степенях сжатия, которые будут увеличиваться при увеличении эффективности впуска. При улучшении наполнения цилиндра динамическая степень сжатия увеличивается подобно увеличению объема цилиндра, т.к. в цилиндр будет поступать больше воздуха и топлива.

Практически увеличение степени сжатия не всегда приводит к увеличению мощности. Если статическая (подсчитанная) степень сжатия уже находится около предела детонации для используемого топлива, ее дальнейшее увеличение может ухудшить мощность и/или надежность двигателя. Это особенно справедливо, когда достигнут коэффициент наполнения цилиндра больше 1. К тому же, когда коэффициент наполнения цилиндра больше 1, поступившая смесь находится под небольшим положительным давлением, однако, она может заполнить только пространство в цилиндре плюс пространство в камере сгорания. Однако если мы увеличиваем степень сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания или путем увеличения выпуклости поршня, то общее количество бензовоздушной смеси, которую может принять цилиндр, уменьшится на эту величину, и, как следствие, при увеличении степени сжатия ухудшается наполнение цилиндров. Чем лучше наполнение цилиндров (полученное турбиной, насосом, полировкой каналов, изменением фаз газораспределения и т.д.), тем меньше будет требуемая степень сжатия.

Замеренное компрессометром давление в цилиндре в конце такта сжатия может быть пересчитано в степень сжатия по формуле: ε= (Pc+3.9)/1.55, где Pc — давление, замеренное компрессометром, кг/с м² . Разница значения компрессии в разных цилиндрах не должна превышать 0.5 — 1 кг/с м² .

Практически степень сжатия двигателя зависит от объема камеры сгорания, размера и формы поршня и его хода. Так, для двигателей УЗАМ 3313 и 3318, имеющих одинаковый диаметр цилиндра и ход поршня и одинаковую головку блока цилиндров, за счет изменения формы поршня степень сжатия изменяется с 7.6 в двигателе УЗАМ-3313 до 9.2 в двигателе УЗАМ-3318, что приводит к увеличению максимальной мощности с 85 до 90 л.с., а максимального крутящего момента с 135 н/м до 145 н/м.

Наиболее просто увеличить степень сжатия двигателя можно фрезеровкой головки блока цилиндров, что позволяет уменьшить объем камеры сгорания. При этом необходимо следить за тем, чтобы при открывании клапана он не ударял по днищу поршня во всем диапазоне частот вращения двигателя (т.к. пружины клапанов имеют определенную инерцию), и при необходимости выполнить в поршне проточки под клапаны.В двигателях с чугунным блоком цилиндров возможна также фрезеровка поверхности блока цилиндров, сопрягаемой с головкой блока, самостоятельно или вместе с фрезеровкой поверхности головки блока цилиндров.

Ниже в таблице показана зависимость степени сжатия двигателя УЗАМ-412 от глубины фрезерования головки блока цилиндров:

Глубина фрезерования, мм	0	0,5	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0
Степень сжатия	8,8	9,25	9,64	9,83	10,09	10,48	10,81	11,62	12,85

Зависимость степени сжатия двигателя ВАЗ-2106 от глубины фрезерования головки блока цилиндров представлена в таблице:

Фрезерование головки, мм	0,2	—	0,5	—	0,8	1,0	1. 2	—	1,5	1.8	—	2,0	—	0,2	0,8	1.3	1,8
Фрезерование блока, мм	—	0,2	—	0,5	—	—	—	0,9	—	—	1,2	—	1,5	1,8	1,8	1,8	1,8
Степень сжатия	8,8	8,9	9,0	9,1	9,2	9,3	9,4	9,5	9,6	9,8	9,8	10,0	10,0	10,5	11,0	11,5	12,0

При фрезеровании головки блока цилиндров происходит смещение установочного угла механизма газораспределения, что необходимо учитывать при его установке. Чем на большую величину произведена фрезеровка головки блока цилиндров, тем на большую величину распределительный вал будет отставать.

Приведем зависимость отставания положения распределительного вала от глубины фрезеровки головки блока цилиндров:

Глубина фрезерования, мм	0,5	0.8	1,0	1,2	1,4	1,6	2,0	3,0	4,0	5,0
Угол отставания распределительного вала, град	0,53	0,83	1,1	1,3	1,6	1,7	2,1	3,2	4,3	5,4

Дата публикации: 2007-09-04

< Назад

Вперед >

Недостатки высокой степени сжатия

Некоторые комбинации впускного и выпускного коллекторов могут «упаковывать » цилиндр с положительным давлением (обеспечивание У Е более 100%). Так как это увеличивает динамическую степень сжатия, то оптимальная степень сжатия может быть низке, чем при использовании более консервативных систем впуска.

Увеличение степени сжатия не всегда приводят к увеличению мощности. Если статическая (подсчитанная) степень сжатия уже находится около предела детонации для используемого топлива, то дальнейшее увеличение статической степени сжатия может ухудшить мощность и/или надежное 11. двигателя. Как ранее упоминалось, это особенно справедливо, когда специальный распределительный вал и системы впуска и выпуска добиваются объемной эффективности (VE) величиной более 100%. Когда (VE) увеличивается, то динамическая степень сжатия также увеличивается, гак как цилиндр «упаковывается» смесью так как если бы работал невидимый нагнеатель.

Другой эффект от увеличения степени сжатия довольно незначителен и неизвестен некоторым создателям двигателей. Когда VE превышает 100%, поступившая смесь находится под небольшим положительным давлением, однако, она может заполнить только пространство в цилиндре плюс пространство в камере сгорания. К примеру, если объем цилиндра и камеры составляет вместе 416,2 см3, то это фиксированное пространство будет в основном определять, сколько топливовоздушной смеси может попасть в цилиндр. Если мы решаем увеличим, степень сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания или путем увеличения размера выпуклости поршня (это наиболее распространенные методы), то это пространство будет не более названной величины. Да, цилиндр сохраняет постоянный рабочий объем — рабочий объем двигателя не изменялся. Но изменили общин объем цилиндра и камеры сгорания. Это означает, что пространство для поступающей рабочей смеси уменьшается. Таким образом, при увеличении степени сжатия мы почти незаметно уменьшили объемную эффективность двигателя. Пример: типичный двигатель «Шевроле» Grand National 350 может использовать степень сжатия 12,5:1. Он также может иметь VE около 115%; таким образом,

www.kodges.ru

при оборотах динамическая степень сжатия будет заметно выше 12,5:1. Если увеличить статическую степень сжатия до 13,5:1 путем уменьшения объема камеры сгорания, то в объем цилиндра/камеры сгорания поступит меньше рабочей смеси, VE уменьшится и мощность, скорее всего, снизится.

Воспользуемся воображаемым примером для уяснения деталей. Представим себе двигатель со степенью сжатия 2,0:1 и, просто ради аргумента скажем, что общий объем (нерабочий объем) одного цилиндра, когда поршень находится в НМТ (нижней мертвой точке), составляет 3278 см3. Это объем, создаваемый поршнем при одном такте плюс объем камеры сгорания над поршнем, находящимся в положении ВМП (верхней мертвой точке). Так как степень сжатия составляет 2,0:1, го объем над поршнем, находящимся в ВМТ должен составлять половину от общего объема цилиндра или 1639 см3, (т. е. 1639 см3 «выбранного» объема плюс 1639 см3 камеры сгорания равны 3278 см3 общего объема цилиндра). Даже при 3278 см3 во всем цилиндре двигатель может втянуть только 1639 см3 свежей рабочей смеси, т. к. имеется давление в коллекторе у впускного канала (в случае с VE, равной 100%) и только вытесненным объем поршня может работать для втягивания воздуха и топлива. Остальные 1639 см3 будут заполнены выхлопными газами от последнего цикла сгорания.

Добавим теперь к воображаемому двигателю нагнетатель (компрессор) и отрегулируем давление так, что он будет подавать 3278 см3 топливовоздушной смеси в цилиндр вместо исходных 1639 см3, которые двигатель мог «вдохнуть» в прежнем состоянии. С нашим нагнетателем в цилиндре будет находиться 3278 см3 свежей смеси в конце такта впуска и не будет остаточных выхлопных газов. Это существенно улучшит мощность. Но что произойдет, если в безрассудных поисках дополнительной мощности увеличить степень сжатия до 3,0:1, уменьшив объем камеры сгорания над поршнем в ВМТ со 1639 см3 до 1092 см3? Когда поршень находится в конце такта впуска, общин объем цилиндра будет теперь только 2731 см3. Если не изменять давление наддува, то оно может «вдавить» только 2731 см3 топливовоздушной смеси в цилиндр. Это уменьшит объем смеси на 547 см3 или примерно на 17%. Двигатель втягивает менее воспламененную смесь, объемная эффективность уменьшается (на 17%) и мощность снижается. Справедливо то, что 2731 см3 подаваемой смеси сгорает с более высокой эффективностью благодаря увеличению степени сжатия, но улучшение степени сжатия покрывает только 5% из 17% потерь мощности.

Многие из вас могут теперь реализовать важные преимущества, получая максимально возможную VE (объемную эффективность). Чем выше VE, которую вы сможете получить, тем ниже будет требуемая степень сжатия; а чем ниже степень сжатия, тем меньше выступ поршня, тем легче фронту пламени распространяться в объеме камеры сгорания. Эти соотношения являются некоторыми из тех методов, которые используют профессионалы

www.kodges.ru

для увеличения мощности двигателей.

Если на воображаемый двигатель объемом 1639 см3 со степенью сжатии 2,0:1,

www.kodges.ru

который втягивает 1639 см3 топливовоздучпюй смеси (в верху) установить наддув, то он теперь будет заполняться 3278 см3 смеси (в середине). Если степень сжатия увеличивается до 3,0:1 путем уменьшения объема камеры сгорания, то в двигатель будет поступать только 2731 см3 топливовоздушной смеси. Результатом будет уменьшение мощности (внизу), т. к. объемная эффективность уменьшилась на 17% 1 — 1639 см3; 2 — 1092 см3.

Хотя верхние пределы степени сжатия и фазы газораспределения распределительного вала достаточно хорошо определены для гоночных двигателей, «обычные» форсированные двигатели для повседневного использования как правило работают при более низких уровнях мощности и в основном при частично открытой дроссельной заслонке. Увеличение степени сжатия может иногда обеспечить заметный прирост мощности, но это же самое увеличение степени сжатия может дать даже большее улучшение топливной экономичности. При увеличении степени сжатия от 8,0:1 до 10,0:1 мощность при полностью открытой дроссельной заслонке может увеличиться на 3 или 4%. Но экономия топлива при частично закрытой дроссельной заслонке может увеличиться более чем на 15%. В этом нет ничего удивительного, если вы помните, что динамическая степень сжатия при частично открытой дроссельной заслонке заметно ниже, чем статическая степень сжатия. Увеличение статической степени сжатия добавляет эффективности в нужном месте: при частично открытой дроссельной заслонке.

Лучшим путем увеличения степени сжатия является увеличение диаметра отверстия цилиндра путем расточки блока цилиндров или выбором блока с отверстиями большего диаметра. Эта модернизация может увеличить степень сжатия, путем давления рабочего объема, уменьшая необходимость использования поршней с большими «куполами » или уменьшения объема камер

Более высокая степень сжатия, конечно, требует использования

www. kodges.ru

Вот что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение

Почему для двигателей так важна степень сжатия, и на что она влияет.

Вы наверняка слышали термин «степень сжатия» в двигателях внутреннего сгорания. Но вы когда-нибудь задумывались, что он означает? Итак, пришло время точно объяснить, что же такое коэффициент сжатия (степень) в двигателях автомобиля и почему сегодня все автопроизводители одержимы этим показателем, как будто этот параметр представляет собой Святой Грааль для будущих продаж автоновинок.

Сразу хотим отметить, что разобраться в том, что такое степень сжатия двигателя, не так просто, как кажется на первый взгляд. Вы наверняка заметили в различных рекламных проспектах и каталогах, а также в описании на сайтах автопроизводителей, что автобренды пытаются привлечь наше внимание такой характеристикой, как степень сжатия двигателей. Особенно стараются нам рассказать о степени сжатия менеджеры автосалонов. Мы обычно делаем вид, что понимаем, о чем идет речь, пропуская мимо ушей эту информацию. И причина такого поведения в том, что многие автолюбители просто не представляют, что такое степень сжатия двигателей, равно как и на что она влияет. Но тем не менее мы считаем, что все автолюбители должны знать, что же это за показатель двигателей внутреннего сгорания, о котором недавно вспомнили многие автопроизводители.

Мы знаем, что высокое сжатие двигателя – это хорошо, а низкое – плохо. Мы также знаем, что новый мотор Mazda Skyactiv-X имеет высокую степень сжатия. Не отстает от Mazda и Toyota со своими моторами «Dynamic Force», которые имеют высокую степень сжатия. Эти компании рекламируют новые двигатели с большим коэффициентом сжатия, заявляя, что они не только стали мощнее, но и получили большую экономичность. Но при чем здесь высокая степень сжатия и увеличение мощности с уменьшением расхода топлива? Сейчас объясним.

Двигатель Toyota «Dynamic Force»

Мы живем в эпоху, когда инженеры не могут просто дать двигателю больше энергии за счет укрупнения, как, например, это было раньше, когда автопроизводители на многие свои автоновинки устанавливали моторы с увеличенным объемом. К тому же это приводило к неминуемому увеличению расхода топлива и росту уровня вредных выбросов в выхлопе автомобиля. Сегодня в связи с дороговизной топлива по всему миру и сложной экологической обстановкой подобный способ увеличения мощности мотора не подходит. Особенно если учитывать жесткие экологические нормы, предъявляемые автопроизводителям рядом развитых западных стран.

В итоге автопроизводители стали улучшать эффективность нынешних моторов за счет применения турбин и увеличения степени сжатия современных двигателей.

Как определяется степень сжатия, и что это такое?

Степень сжатия – это показатель, при котором устанавливается, какой максимальный объем цилиндра двигателя может быть сжат в минимальный объем цилиндра. Этот показатель степени сжатия определяется как соотношение.

Например, обычно степень сжатия записывают вот таким образом: 9:1 (коэффициент сжатия двигателя «девять к одному»).

Теперь представьте цилиндр двигателя. Внутри цилиндра двигателя, как вы знаете, перемещается поршень: вверх и вниз. Когда поршень находится в самой нижней точке цилиндра двигателя, это называется «нижней мертвой точкой». Именно в этом положении поршня сверху него находится наибольший объем цилиндра. Когда поршень находится в самой высокой точке внутри цилиндра двигателя, это положение поршня называется «верхней мертвой точкой». В этом положении объем цилиндра находится в наименьшем значении. Вот сравнение этих двух объемов цилиндров над поршнями двигателя и образует соотношение степени сжатия. Обратите внимание, что когда поршень находится в верхней мертвой точке, все-таки над ним есть объемное пространство, где и происходит сжатие топливно-воздушной смеси.

Для тех, кто любит больше смотреть, чем читать, внизу мы публикуем GIF-картинку, на которой демонстрируется, как работает четырехтактный двигатель. Обратите внимание, как поршень движется вверх во время такта сжатия топливной смести (топливо + кислород), которая подается клапанами головки блока двигателя. Напомним, что воздух и топливо, поступаемые в цилиндр двигателя, сжимаются поршнем, чтобы затем воспламенить эту смесь с помощью свечи зажигания (в бензиновых моторах) или за счет сильного сжатия (в дизельных моторах).

Если двигатель имеет высокую степень сжатия, это означает, что заданный объем воздуха и топлива в цилиндре сжимается в гораздо меньшем пространстве, чем в двигателях с небольшой степенью сжатия.

А теперь математический пример соотношения степени сжатия в ДВС.

Предположим, что у нас есть двигатель, объем цилиндра и камер сгорания которого в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке составляет 10 куб. см. После того как впускной клапан головки блока двигателя закрывается и поршень поднимается вверх, начав такт сжатия, он сжимает воздух и топливную смесь в пространство 1 куб. см. Этот двигатель имеет коэффициент сжатия (степень) 10:1.

Также часто производители любят вычислять итоговую степень сжатия, деля большее значение объема цилиндра над поршнем на меньший объем цилиндра. В итоге во многих технических характеристиках автомобилей вместо соотношения производители указывают результат деления этих значений.

Таким образом вычисляется, во сколько раз сжимается топливно-воздушная смесь при движении из нижней мертвой точки поршня в верхнюю мертвую точку. Разделив большее значение на меньшее, мы и получим итоговое значение степени сжатия без соотношения большего объема к меньшему.

Почему производители стараются увеличить степень сжатия?

Но не все так просто со степенью сжатия. Одно дело – понимать, что такое степень сжатия. И это не менее важно по сравнению с пониманием, почему так важна высокая степень сжатия для современных двигателей. К сожалению, объяснить простыми словами, почему высокая степень сжатия в двигателях современных автомобилей – это отличное решение на ближайшие годы, не получится. Тем не менее мы попытаемся.

Вы знаете, что мощность двигателя появляется в тот момент, когда сгорание топливной смеси оказывает силу на поршень внутри цилиндра двигателя. Эта сила толкает поршень вниз по цилиндру. И чем выше поршень находится в цилиндре в момент сжигания топливно-воздушной смеси, тем больше сил будет приложено на поршень.

Как мы уже сказали, чем больше степень сжатия, тем выше находится поршень в верхней мертвой точке. В итоге это позволяет вырабатывать больше мощности в момент сгорания топлива. Также помимо увеличения мощности для вырабатывания силы, толкающей поршень вниз по цилиндру двигателя, необходимо меньше топлива, что в конечном итоге влияет на топливную эффективность мотора. Это простое объяснение. Но оно неполное, поскольку при увеличении степени сжатия двигателей возникает ряд проблем, для решения которых необходимо в идеале знать термодинамику.

Итак, мы знаем, что высокая степень сжатия означает, что двигатель получает больше силы и мощности из того же количества топлива по сравнению с мотором с меньшим коэффициентом сжатия. Как мы выяснили, это хорошо для динамики автомобиля, а также для достижения хороших показателей его экономичности.

Чтобы объяснить вам точнее, почему более высокая степень сжатия дает больше экономии топлива, мы не будем погружаться слишком глубоко в науку о термодинамике. Тем не менее без нее нам также не объяснить вам в деталях, почему моторы с большой степенью сжатия более экономичные. Да, это нелегко понять. Но все же этот раздел термодинамики очень и очень интересен.

Более высокое сжатие в двигателе означает больше мощности, но больше давления

На приведенном выше рисунке показана диаграмма PV давления – объема для идеального типичного бензинового двигателя. Этот график наглядно демонстрирует, что происходит в двигателе, когда он сжигает воздушно-топливную смесь (в нашем примере бензин + кислород).

На приведенном выше графике кривая 1-2 показывает ход сжатия.

Линия 2-3 показывает сгорание топлива.

Верхняя кривая 3-4 показывает ход расширения.

И линия 4-1 показывает отвод тепла, когда открывается выпускной клапан в головке блока цилиндров двигателя.

Если описать все более техническим языком, то эту диаграмму следует понимать так:

На диаграмме кривая 1-2 показывает ход сжатия, при котором давление (ось Y) возрастает, а объем (ось Х) падает, когда поршень сжимает воздушно-топливную смесь внутри цилиндра, приближаясь к верхней мертвой точке.

Линия 2-3 показывает тепло, выделяемое во время горения топливной смеси. Эта линия показывает, как быстро увеличивается давление и температура сгораемого топлива.

Кривая 3-4 показывает увеличение объема цилиндра двигателя и падение давления, когда газ, полученный в процессе сгорания топливной смеси, оказывает силу на поршень, который начинает свое движение вниз по цилиндру двигателя (такт расширения).

Линия 4-1 показывает отвод тепла от газов, образованных в процессе сгорания топлива. Когда давление внутри цилиндра возвращается к давлению окружающей среды, открывается выпускной клапан.

Наконец, линия 1-5 демонстрирует нам ход выхлопа (выхлопной цикл мотора), в процессе которого поршень снова движется внутри цилиндра вверх (к верхней мертвой точке), чтобы снова сжать топливно-воздушную смесь для повторения цикла.

Область в пределах линий 1-2-3-4 показывает нам, сколько работы было проделано двигателем в рамках одного лишь только цикла. Более высокая степень сжатия двигателя означает, что две вертикальные линии на графике выше будут двигаться влево и вверх, оставляя больший диапазон хода поршня, что влияет на получение большей мощности по сравнению с двигателем, имеющим низкий коэффициент сжатия. То есть двигатель с высокой степенью сжатия сделает больше работы за один цикл, чем мотор с небольшой степенью сжатия.

И все дело в том, что в двигателях с высокой степенью сжатия в процессе сгорания топлива образуется больше давления, которое с большей силой двигает поршень вниз по цилиндру. Правда, в этом случае внутри двигателя выделяется больше тепла.

Более высокое сжатие в двигателе также означает более высокую тепловую эффективность

Важно отметить, что образование тепла и потеря тепла в течение цикла работы двигателя напрямую связаны с его эффективностью (речь идет о коэффициенте полезного действия – КПД). Причем на КПД главное влияние оказывает степень сжатия двигателя. Все дело в двух идеях. Во-первых, любая тепловая энергия, поступающая в систему, должна быть преобразована в механическую или отработанную. Во-вторых, тепловая эффективность – это просто результат работы двигателя (мощность и сила), разделенный на теплопередачу.

Таким образом, с помощью уравнения можно вычислять взаимосвязь между тепловым КПД и степенью сжатия.

Вот как выглядит уравнение этой взаимосвязи (n – тепловой КПД, r – степень сжатия, а γ (гамма) – свойство жидкости):

Теперь вернемся к нашей диаграмме выше. Когда вы обеспечиваете больший ход поршня между верхней и нижней мертвой точкой, вы увеличиваете степень сжатия. За счет этого вы смещаете на диаграмме PV вверх и влево и увеличиваете температуру (Qh на графике выше). Причем увеличение температуры будет больше, чем потери тепла (Ql).

Иными словами, вы добываете в процессе сгорания топливной смеси больше энергии за один цикл работы двигателя. Кстати, вот один интересный ролик видеоблогера Джейсона Фенске, который рассказывает более простыми словами о взаимосвязи между степенью сжатия, теплопередачей и эффективностью (экономичностью двигателя):

Для тех, кто не знает английский, включите субтитры и их машинный перевод на русский язык.

Так что, как вы, наверное, уже поняли, тепловая эффективность двигателя возрастает по мере увеличения степени сжатия двигателя. Таковы законы физики, а именно законы термодинамики. Особенно это становится ясно из уравнения, приведенного выше.

Соответственно, чем выше степень сжатия мотора, тем больше он выдает лошадиных сил и меньше потребляет топлива. Для нас это означает более тяжелый кошелек за счет сэкономленных денег на заправке и больше адреналина при разгоне.

Чтобы это понять, вам нужно взять на прокат какой-нибудь старый американский неэффективный автомобиль с бензиновым V8 атмосферным двигателем, который имеет низкую степень сжатия. Поездив на таком автомобиле несколько дней, вы поймете, что автомобиль «жрет», как слон, но взамен не выдает хорошую мощность, которую сегодня показывают современные четырехцилиндровые и даже трехцилиндровые моторы.

Например, знаменитый двигатель Skyactiv-G от Mazda является очень эффективным в плане не только мощности, но и хорошей экономичности. Во многом это благодаря большой степени сжатия. Также ряд и других производителей стали выпускать современные моторы с высоким коэффициентом сжатия. Так, сегодня компании Mazda, Nissan / Infiniti и Toyota и другие начали выпускать двигатели с очень высокой степенью сжатия – 14:1.

Вы не поверите, но двигатели с такой степенью сжатия еще недавно казались фантастикой. Кстати, благодаря такой степени сжатия автопроизводителям нет необходимости оснащать двигатели турбинами, для того чтобы добиться соответствия современным стандартам экономичности, экологическим нормам, а также требованиям к мощности.

Почему более высокая степень сжатия означает, что автомобиль должен заправляться топливом с высоким октановым числом

Но почему большинство автопроизводителей сегодня не перешли на выпуск двигателей с высокой степенью сжатия, если такие силовые агрегаты позволяют без турбокомпрессоров добиваться таких выдающихся результатов эффективности силовых агрегатов? Все дело в законах физики.

Многие двигатели с высоким коэффициентом сжатия нуждаются в премиальном топливе или в высокооктановом бензине.

Тем, кто не знает или не помнит, что такое октан бензина и как он помогает избежать детонации в двигателе, советуем почитать наши следующие материалы:

Какой бензин лучше?

Почему премиум бензин является пустой тратой денег для большинства автомобилей

Сколько энергии в различных видах топлива

Топливо с низким октановым числом по сравнению с топливом с высоким октаном, скорее всего, будет самопроизвольно воспламеняться из-за более высоких температур и давления воздуха в двигателях с высокой степенью сжатия. Мы знаем, что воспламенение топливно-воздушной смеси должно происходить, когда это действительно нужно, а не наоборот. Такое неконтролируемое воспламенение топлива называется детонацией. Это очень вредно для любых двигателей внутреннего сгорания. Дело в том, что излишняя детонация уменьшает крутящий момент и может нанести непоправимый урон двигателю автомобиля.

Высокая степень сжатия увеличивает риск сильной детонации двигателя. Вот почему моторы с большим коэффициентом сжатия, как правило, работают на высококачественном или высокооктановом бензине.

Главная причина риска самовоспламенения топливно-воздушной смеси в двигателях с высокой степенью сжатия – это превышение допустимого давления, которое приводит к резкому нагреву топливной смеси. В итоге это вызывает преждевременное сжигание топлива еще до того, как свеча зажигания с помощью искры зажжет его. Повторяем, преждевременное воспламенение топлива – это очень плохо для любого двигателя.

Для того чтобы снизить риск преждевременного воспламенения топлива, компания Mazda много работала над поршневыми и выпускными конструкциями бензиновых двигателей с высокой степенью сжатия (соотношение степени сжатия в цилиндрах двигателя 14:1). Например, мотор Skyactiv-X оснастили специальными поршнями, имеющими полость посередине, которая позволила предотвращать всплеск богатого кислородом топлива вокруг области воспламенения топливной смеси от свечи зажигания.

Именно проблема самовоспламенения топлива в двигателях с высокой степенью сжатия и препятствует сегодня массовому распространению данного типа моторов во всей автопромышленности. Подробнее об двигателе Mazda можно почитать здесь

Существуют ли ограничения по увеличению степени сжатия в двигателях

Интересно, почему автопроизводители не стараются сделать степень сжатия своих двигателей еще больше? Почему сегодня коэффициент сжатия 14:1 уже считается много? Неужели нельзя сделать двигатель с еще большим коэффициентом сжатия? Ведь в таком случае автомобили получили бы еще больше мощности и одновременно стали бы еще экономичней.

Например, почему бы не сделать двигатель со степенью сжатия 60:1? Но на самом деле это невозможно в сегодняшнем мире.

Такую степень сжатия не выдержит ни один металл внутри двигателя. Да дело даже не в металле. Даже если бы у нас был такой крепкий дешевый металл, способный выдержать степень сжатия 60:1, все равно бы мы не смогли построить подобный рабочий мотор. Просто такая степень сжатия привела бы к чрезмерно высокой температуре внутри двигателя. В итоге мотор стал бы настолько горячим, что это вызвало бы его самоуничтожение (двигатель взорвался бы от высоких температур).

Также, в принципе, нас не должна так сильно заботить высокая степень сжатия в современных автомобилях, если речь идет, конечно, не о спортивных мощных автомобилях, где каждая лишняя лошадиная сила на вес золота. Сегодня в рамках массового рынка нас больше волнует не мощность, а экономичность обычных повседневных автомобилей. Особенно во времена немалой стоимости топлива, где вопрос экономии топлива напрямую влияет на наши кошельки. Также сегодня более остро стоит вопрос экологии. А мы знаем, что чем менее экономичен автомобиль, тем меньше он загрязняет окружающую среду выхлопными газами. Так что, в принципе, увеличение степени сжатия в современных двигателях необходимо в первую очередь для улучшения экологической обстановки на всей планете. Но для того чтобы этого добиться, нет смысла существенно увеличивать в современных моторах степень сжатия.

Вот мы и подошли к концу темы о степени сжатия двигателей внутреннего сгорания. Надеемся, что теперь вы не просто знаете, что такое степень сжатия силовых агрегатов, но и понимаете, какую важную роль она играет в современных двигателях.

Теория степени сжатия и как ее рассчитать в Powersports

Если вы покупаете поршни для мотоцикла, квадроцикла или UTV, вы, скорее всего, увидите варианты с различной степенью сжатия. При проектировании поршней для различных степеней сжатия учитывается множество факторов. Здесь мы рассмотрим, как рассчитывается степень сжатия, и как она может повлиять на ваш двигатель и требования к гоночному топливу.

Формула проста — сжатие дает силу, и иногда теория «чем больше, тем лучше» имеет некоторые основания. Но прежде чем мы начнем вслепую увеличивать степень сжатия, лучше узнать больше о том, как этого добиться. Степень сжатия для любого двигателя или отдельного цилиндра определяется как отношение между рабочим объемом цилиндра с поршнем в нижней мертвой точке (НМТ) и объемом с поршнем в верхней мертвой точке (ВМТ). Если, например, отношение объема НМТ в 13 раз больше объема в ВМТ, то степень сжатия равна 13:1.

Степень сжатия — это отношение рабочего объема цилиндра с поршнем в нижней мертвой точке к рабочему объему цилиндра с поршнем в верхней мертвой точке.

Степень сжатия играет важную роль в создании мощности, поскольку именно это сжатие воздушно-топливной смеси улучшает процесс сгорания и создает мощность. Конечно, более высокая степень сжатия также предъявляет более высокие требования к октановому числу топлива, поэтому важно помнить об этом. В качестве примера мы будем использовать одноцилиндровые двигатели для внедорожных мотоциклов. Степень сжатия двигателя серийного мотоцикла для бездорожья с годами увеличилась до текущих диапазонов от 12,5: 1 до 13,5: 1, но при этом все еще способна сжигать насос премиум-класса 9. Бензин с октановым числом 1/93. Это достигается за счет улучшенной конструкции камеры сгорания, а также улучшенного контроля соотношения воздух-топливо за счет электронного впрыска топлива (EFI).

Как рассчитывается степень сжатия?

Было бы неплохо просмотреть, как рассчитывается сжатие. Это вопрос разбиения на ряд небольших областей, для которых необходимо рассчитать их отдельные объемы. Затем эти меньшие тома можно сложить вместе, чтобы создать общий охватываемый том. Например, площадь верхней части поршня в ВМТ должна учитывать отдельные объемы камеры, верхней части поршня (конструкция головки), прокладки головки и высоты поршня над или под декой. цилиндр.

Нажмите здесь, чтобы прочитать о том, как рассчитать сжатие и рабочий объем для автомобильных двигателей.

Объем цилиндра

Вычисление объема цилиндра по формуле Пи x квадрат радиуса x ход поршня дает вам только объем цилиндра. Здесь изображен один цилиндр мотоцикла 250F.

Наш первый шаг — определить объем цилиндра на основе диаметра цилиндра и хода поршня. Если вы помните из школьной геометрии, объем цилиндра = Pi x радиус в квадрате x высота (в данном случае — ход). С диаметром цилиндра 77 мм и ходом поршня 53,6 мм получается цилиндр объемом 249 литров.куб.см. Это только сам цилиндр.

Далее нам нужно узнать объем камеры сгорания. Проще всего измерить это мерным цилиндром или бюреткой. Большинство бюреток имеют градуировку в миллилитрах, а один миллилитр равен одному кубическому сантиметру (см), так что пусть вас это не смущает. Объем камеры напрямую влияет на степень сжатия, поэтому его измерение важно для точности. Квадратная крышка из плексигласа, покрытая смазкой, с небольшим отверстием, просверленным в ней, чтобы вы могли заполнить камеру медицинским спиртом, смешанным с небольшим количеством пищевого красителя, хорошо работает в качестве измерительной жидкости.

В приведенном ниже примере мы используем автомобильную головку блока цилиндров, но тот же процесс можно выполнить для одно- или многоцилиндровых двигателей мотоциклов.

Герметизация плексигласовой крышки камеры сгорания смазкой позволит заполнить камеру сгорания медицинским спиртом. Вы можете использовать электронный измерительный инструмент (показан здесь), чтобы найти объем жидкости, или вы можете рассчитать вручную с помощью мерного цилиндра (показан ниже). Убедитесь, что камера сгорания заполнена полностью, без пузырьков воздуха, чтобы обеспечить точное измерение.

Объем поршня

Также необходимо измерить объем поршня. Это важно, так как поршень редко бывает идеально плоским. Если бы это было так, объем поршня был бы по существу равен 0, то есть тому, что не добавляется и не вычитается из степени сжатия. Однако большинство днищ поршней содержат некоторую комбинацию клапанных клапанов, тарелки или куполообразной конфигурации, которые составляют заданный объем. Предположим, что этот поршень имеет небольшой купол, но также включает разгрузку поршневого клапана. Общий объем купола поршня необходимо рассчитать для достижения точной степени сжатия. Ваш производитель поршней должен иметь этот объем в наличии, когда он вам понадобится. JE Pistons записывает эту информацию для каждой конструкции поршня.

Имейте в виду, что даже, казалось бы, небольшие изменения могут иметь прямое влияние на сжатие. Например, увеличение диаметра отверстия даже всего на 2 мм — например, с 96 до 98 мм — без каких-либо других изменений в поршне увеличит степень сжатия с 13,58:1 до 14,05:1 просто потому, что площадь поршня теперь больше.

Объем купола также учитывает так называемый объем щели, или крошечный объем, находящийся между верхней кромкой поршня над кольцевой площадкой и стенкой цилиндра. Это измерение наиболее важно выполнить, если поршень был модифицирован для добавления дополнительного зазора клапана или если были выполнены другие модификации верхней части поршня.

Этот объем очень минимален, но JE учитывает его при расчете сжатия, чтобы гарантировать сохранение высокой точности.

Объем щели измеряет небольшое пространство между верхом, внешним краем поршня (над верхним кольцом) и цилиндром. Вы можете увидеть это небольшое пространство на фото выше.

Прокладка головки блока цилиндров

Толщина прокладки головки блока цилиндров также влияет на сжатие, так как это также создает объем, который необходимо учитывать при расчете. Толстая прокладка головки существенно увеличивает объем камеры, а более тонкая прокладка уменьшает его. Расчет объема такой же, как у цилиндра, только очень короткий. Чаще всего внутренний диаметр прокладки имеет круглую форму, поэтому вычислить объем довольно просто: объем = Пи х радиус в квадрате х высота.

Высота платформы

Необходимо также учитывать высоту платформы. Если поршень в ВМТ недотягивает до поверхности цилиндра, то этот объем добавляется к объему камеры сгорания, уменьшая степень сжатия. Если верхняя часть поршня превышает верхнюю часть цилиндра на заданную величину, этот объем необходимо вычесть из объема камеры сгорания, что увеличит степень сжатия. Это положение поршня также напрямую влияет на зазор между поршнем и головкой, поэтому внимательно следите за ним, чтобы не выходить за пределы спецификации.

Высота платформы относится к положению поршня по отношению к верхней части цилиндра (палубе) в ВМТ. В изображенном здесь поршне/цилиндре купол поршня находится над декой, когда поршень находится в ВМТ, поэтому этот объем купола поршня необходимо вычесть из объема камеры сгорания. Вот как поршни с высокой степенью сжатия, такие как этот, достигают более высокой степени сжатия.

Когда все эти размеры определены, мы можем выполнить простую математику, разделив объем цилиндра с поршнем в нижней части своего хода на объем цилиндра с поршнем в верхней части своего хода. Мы включили всю математическую формулу здесь внизу этой страницы, но она слишком длинная и сложная, и на самом деле нет причин повторять все это, если вы действительно не любите расчеты от руки! Более простой вариант — использовать один из множества бесплатных онлайн-калькуляторов коэффициента сжатия.

Использование программы расчета степени сжатия сэкономит много времени и избавит от ненужных проблем при выполнении расчетов вручную. Эти цифры приведены только для примера.

Нам нравится версия, предлагаемая Performance Trends (Performancetrends.com), поскольку она проста в использовании и ее можно загрузить бесплатно. Входные данные для этой программы могут даже быть изменены с английского на метрические, если вы предпочитаете, и входные данные настолько просты, что вы можете попробовать десятки различных комбинаций, чтобы удовлетворить свое любопытство.

Важно отметить, что, хотя сжатие играет важную роль в создании мощности, добавление сжатия не является чисто линейным предложением. Общепринятым показателем увеличения сжатия является то, что одна полная точка сжатия может добавить от 3 до 4 процентов мощности. Итак, если двигатель развивает мощность 50 лошадиных сил, а мы добавим полную точку сжатия (например, с 11 до 12:1), это потенциально может увеличить мощность до 51,5 лошадиных сил. Однако при текущих коэффициентах сжатия гоночных двигателей уже на уровне 13:1 добавление полной точки сжатия не обязательно может добавить целых три процента, поскольку закон убывающей отдачи играет роль при коэффициентах, близких к 14:1 или выше. Положительный прирост все равно будет, но он, скорее всего, не будет таким большим, как прирост, например, от 9:1 до 10:1.

Здесь изображены 3 поршня JE с разной степенью сжатия для одного и того же двигателя YXZ1000. CR включают 9,5: 1 (уменьшенное сжатие для турбо-приложений), 11,5: 1 (стандартное сжатие) и 12,5: 1 (высокое сжатие). Обратите внимание, что самая высокая степень сжатия имеет самые высокие куполообразные элементы, занимающие большую часть объема камеры сгорания. Поршень 9,5:1 наоборот. Другим примером могут служить поршни JE CRF450R 2017-18 годов. Стандартное сжатие, поршень 13,5: 1 (справа) имеет очень плоский купол, не занимающий лишнего объема в камере сгорания. Поршень 14,5: 1 (слева) имеет более высокий купол, чтобы уменьшить объем камеры сгорания, когда поршень находится в ВМТ.

Нажмите здесь, чтобы узнать больше о наших поршнях серии Pro.

Должен ли я использовать гоночный газ?

Поскольку большинство новых мотоциклетных двигателей в настоящее время имеют статическую степень сжатия 13:1, эти двигатели используют очень точно настроенные комбинации, позволяющие им работать на насосном газе с октановым числом от 91 до 93. Один вопрос, который часто задают, заключается в том, принесет ли гоночный бензин пользу. Есть несколько факторов, влияющих на гоночный бензин, которые выходят далеко за рамки простого повышения октанового числа. Многие гонщики считают, что увеличение октанового числа также добавит мощности. Хотя это может быть правдой, ответы могут быть трудными для расшифровки.

Октановое число само по себе не является функцией топлива, которая увеличивает мощность. Октан добавляют в топливо для предотвращения детонации. Если двигатель страдает от детонации или детонации из-за использования бензина более низкого качества, добавление октана восстановит эту мощность. И наоборот, добавление топлива с более высоким октановым числом в двигатель, который не страдает от проблем с детонацией, не приведет к увеличению мощности. Более распространенная ситуация заключается в том, что добавление октана сверх требований двигателя обычно приводит к менее эффективному процессу сгорания, который не увеличивает мощность. В определенных ситуациях использование слишком большого октана может привести к небольшой потере мощности! Вот где теория «чем больше, тем лучше» не проходит проверку.

Подобно любой другой системе гоночного двигателя, правильное сочетание компонентов и топлива может привести к увеличению мощности. Например, гоночный бензин часто смешивают с оксигенатами, которые обедняют/изменяют стехиометрическое (или химически правильное) соотношение воздух-топливо в топливе. Зачастую именно эти присадки отвечают за прибавку мощности, а не октановое число. Эксперименты с топливом с разным процентным содержанием оксигенатов могут существенно повлиять на фактическое соотношение воздух-топливо. Это входит в сложную историю о стехиометрическом соотношении воздух-топливо, которая выходит за рамки этой истории, но это важный вопрос, о котором нужно знать, прежде чем пытаться смешать гоночный бензин по индивидуальному заказу.

Сжатие может быть простым способом увеличения мощности, но вы должны быть на высоте, когда дело доходит до выбора правильных деталей. Прогон чисел через программу степени сжатия, вероятно, самый простой способ убедиться, что числа не выходят из-под контроля.

Пример расчета степени сжатия

Что такое степень сжатия? | Степень сжатия бензинового и дизельного двигателя

Содержание

1 Что такое степень сжатия?
2 Types of Compression ratio
- - 2.0.1 1) Static Compression Ratio
  - 2.0.2 2) Dynamic Compression Ratio
3 Design Criteria on which the compression ratios depend
- - 3.0. 1 1) Длина хода
  - 3.0.2 2) Диаметр отверстия
  - 3.0.3 3) Квадратный двигатель
  - 3.0.4 4) Количество цилиндров
4 Как улучшить передаточное отношение двигателя
5 5 Как рассчитать статическую степень сжатия
6 Степень сжатия бензинового двигателя
7 Степень сжатия дизельного двигателя
8 Как увеличить степень сжатия?
9 Часто задаваемые вопросы Раздел
- 9. 1 Увеличивает ли увеличение степени сжатия мощность?
- 9.2 Какова степень сжатия дизельного двигателя?
- 9.3 Какова степень сжатия бензинового двигателя

Что такое степень сжатия?

Коэффициент сжатия (CR) двигателя IC представляет собой соотношение между максимальным и минимальным значениями цилиндра двигателя и камеры сгорания . Проще говоря, отношение между общим объемом камеры сгорания, который остается, когда поршень находится в положении НМТ , к объему, который остается в камере сгорания, когда поршень перемещается в положение ВМТ , известно как степень сжатия .0009 .

Типы коэффициента сжатия
Коэффициент сжатия рассчитывается в следующих двух различных методах:
Статическое соотношение сжатия
Коэффициент динамического компрессии
908 1).
Отношение измеряется в соответствии с объемом камеры сгорания, когда поршень находится в верхней точке своего хода, и в соответствии с относительным объемом камеры сгорания и цилиндра, когда поршень находится в нижней части своего хода.
2) Динамическая степень сжатия
Динамическую степень сжатия очень сложно рассчитать, поскольку она также включает газ, поступающий в цилиндр и выходящий из него в процессе сжатия.
Поясню на примере; представьте двигатель с общим объемом 2000cc . В этом 2000cc , 1900cc — это рабочий объем (расстояние, пройденное поршнем при его перемещении от НМТ до ВМТ), а объем зазора равен 100cc (остаточный объем в цилиндре при достижении поршнем ВМТ). Следовательно, CR этого двигателя равен 2000:100 или 20:1 .

Мощность двигателя увеличивается за счет увеличения степени сжатия. Как известно, дизельный двигатель не содержит свечи зажигания, а процесс воспламенения происходит за счет высокого сжатия топливовоздушной смеси. Следовательно, степень сжатия дизельного двигателя (от 18:1 до 23:1 ) выше, чем степень сжатия бензинового двигателя ().0008 10:1 до 14:1 ).

Конструкция Критерии, от которых зависит степень сжатия

Степень сжатия зависит от следующих параметров:

1) Длина хода

Длина хода двигателя — это длина камеры сгорания или расстояние между днищем мертвая точка и верхняя мертвая точка цилиндра двигателя.

CR зависит от длины хода. Она увеличивается за счет увеличения длины хода. Чем больше длина хода цилиндра двигателя, тем выше CR.

2) Диаметр отверстия

Цилиндр двигателя имеет цилиндрическую форму. Диаметр отверстия — это диаметр или внутренний диаметр цилиндра двигателя, в котором поршень совершает возвратно-поступательное движение.

CR также зависит от диаметра цилиндра (т. е. чем больше диаметр цилиндра двигателя, тем выше степень сжатия).

3) Квадратный двигатель

Квадратный двигатель имеет диаметр отверстия цилиндра двигателя, равный длине хода цилиндра, что обеспечивает правильный баланс мощности и скорости.

4) Количество цилиндров

Степень сжатия сильно зависит от количества цилиндров двигателя. Это связано с тем, что количество поршней увеличивается за счет увеличения цилиндров. Следовательно, степень сжатия выше в двигателе с большим количеством поршней; количество цилиндров также влияет на CR двигателя.

Таким образом, из приведенного выше обсуждения мы можем легко сделать вывод, что большой двигатель будет иметь более высокий CR, чем маленький двигатель.

Из-за требований к большим размерам I-образного двигателя с более высокой степенью сжатия был разработан V-образный двигатель, который имеет компактную конструкцию и обеспечивает высокую степень сжатия.

Подробнее: Различные типы поршневых двигателей

Как улучшить степень сжатия двигателя

Следуйте приведенным ниже методам для достижения более высокой степени сжатия: высокая степень сжатия, которая изгибается вверх, что приводит к более высокому CR. Однако сильное сжатие воздушно-топливной смеси выделяет больше тепла. По этой причине топливо начинает сгорать естественным образом (до того, как свеча зажигания даст искру), что приводит к детонации и снижению производительности двигателя. Из-за этого новейшие двигатели могут использовать только высокооктановое топливо, так как топливо с низким октановым числом, например, 92 легко сбивается.

Наддув : Увеличивает заряд пропорционально скорости, но создает непосредственную нагрузку на двигатель, как шкив кондиционера. На малых скоростях эффект наддува тоже не виден.

Турбонаддув : Обеспечивает максимальную мощность, когда частота вращения турбонаддува превышает 3000 об/мин, но при частоте вращения ниже 3000 об/мин турбонаддув снижает скорость двигателя, поскольку он работает на выхлопных газах. Это известно как турбо лаг. Чтобы подготовиться к высокоэффективному сжатию двигателя, которое происходит, когда турбонаддув работает на полную мощность, двигатель должен иметь низкую степень сжатия (т.

е. 8:1), которая дополнительно снижает мощность до того, как турбонаддув включится. В целом это увеличивает расход топлива в автомобилях с турбонаддувом.

Как рассчитать статическую степень сжатия

Прежде всего, для расчета степени сжатия необходимо найти клиренс и рабочий объем. Значения объема зазора и рабочего объема помогают рассчитать отношение объема камеры сгорания к объему цилиндра в верхней (до сжатия) и нижней (после сжатия) части хода поршня.

Рабочий объем — это количество топливно-воздушной смеси, которое перемещается, когда поршень толкает вниз.

Объем зазора – это количество (или площадь) воздушно-топливной смеси, остающееся, когда поршень находится в ВМТ. Для расчета степени сжатия используется следующая формула:

CR = (клиренс + рабочий объем) / клиренс соотношение:

CR = (30 + 6) / 6 = 6:1

Соотношение 6:1. Это низкий CR, указывающий на недостаточную мощность, вырабатываемую поршневым циклом.

Предположим, вы измерили статическую степень сжатия и обнаружили, что объемы поршня и камеры сгорания малы. В этом случае вы можете доставить автомобиль к профессиональному автомеханику, чтобы определить причину низкой степени сжатия двигателя внутреннего сгорания.

Подробнее: Работа и типы камер сгорания

Степень сжатия бензинового двигателя
Степень сжатия четырехтактного бензинового двигателя приведена ниже:
Как известно, бензиновый двигатель всасывает топливно-воздушную смесь во время такта впуска. Во время такта сжатия топливовоздушная смесь сжимается для того, чтобы эта смесь смешалась и правильно сгорела. Бензиновому двигателю требуется правильная степень сжатия воздушно-топливной смеси, чтобы правильно сжигать воздушно-топливную смесь и обеспечивать лучший тепловой КПД.
Во время такта сжатия давление и температура топливовоздушной смеси в цилиндре увеличиваются, что приводит к полному или нормальному сгоранию топлива при срабатывании свечи зажигания, что улучшает экономию топлива и предотвращает пропуски зажигания в двигателе.
Бензиновый двигатель с достаточным CR обеспечивает сбалансированную мощность и скорость.
Современные бензиновые двигатели обычно имеют степень сжатия от от 10,0:1 до 13,5:1 . CR двигателя с датчиком детонации обычно превышает 11,1:1 и близок к 14,0:1 (обычно для высокооктанового топлива и прямого впрыска топлива), но CR бензинового двигателя без датчика детонации обычно составляет . от 8,0:1 до 10,5:1 .
Подробнее: Типы и работа бензинового двигателя
Степень сжатия дизельного двигателя
В дизельных двигателях нет свечи зажигания для сжигания воздушно-топливной смеси. Следовательно, они требуют высокого CR для правильного сжигания воздушно-топливной смеси. Таким образом, сгорание топлива полностью зависит от сжатия воздуха во время такта сжатия дизельного цикла.
Дизельные двигатели с высокой степенью сжатия сильно сжимают воздух, поэтому температура сжатого воздуха должна повышаться до температуры самовоспламенения впрыскиваемого топлива, что обеспечивает полное или правильное сгорание топлива.
Дизельные двигатели имеют большую степень сжатия, чем бензиновые двигатели.
Дизельные двигатели развивают большую мощность благодаря высокой CR дизельных двигателей. Как известно, чем выше CR, тем выше тепловой КПД или выходная мощность.
Дизельные двигатели High CR обеспечивают превосходную экономию топлива благодаря повышенному тепловому КПД, обеспечиваемому сгоранием при высокой степени сжатия.
Обычно степень сжатия дизельного двигателя составляет от 18:1 до 23:1 , что зависит от конструкции двигателя и характера применения.
Подробнее: Работа и типы дизельных двигателей
Как увеличить степень сжатия?
Мощность двигателя увеличивается за счет увеличения степени сжатия (CR).
Высокий CR позволяет двигателю получать максимальную энергию от процесса сгорания благодаря более высокому тепловому КПД.
По мере увеличения степени сжатия поршень перемещается выше внутри цилиндра, что увеличивает силу расширения, что приводит к большей движущей силе.
Более высокий CR = более высокое октановое число
FAQ Раздел
Увеличивает ли увеличение степени сжатия мощность?
Увеличение CR увеличивает тепловой КПД двигателя. При более высоких CR двигатель имеет возможность получить максимальную энергию от заданной массы воздушно-топливной смеси. Чем выше степень сжатия, тем больше мощность двигателя.
Какова степень сжатия дизельного двигателя?
В бензиновом двигателе для воспламенения топливно-воздушной смеси используется свеча зажигания, а в дизельном двигателе свеча зажигания отсутствует. Следовательно, бензиновый двигатель имеет более низкую степень сжатия, чем дизельный двигатель.
Степень сжатия бензинового двигателя составляет от 8:1 до 12:1 , а степень сжатия дизельного двигателя составляет от 18:1 до 23:1 .
Какова степень сжатия бензинового двигателя
Степень сжатия бензинового двигателя составляет от 8:1 до 12:1 .
Подробнее
Различные типы двигателей внутреннего сгорания
Различные типы двигателей
Типы двигателей SI
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-процентный шанс, что вас ввели в заблуждение. Чтобы не быть обманутым, вам нужно потратить время, чтобы понять последствия повышения или понижения степени сжатия двигателя. Эти эффекты не имеют ничего общего с чувствами или эмоциями. Вместо этого эти эффекты основаны на науке. В дополнение к пониманию эффектов повышения или понижения степени сжатия двигателя, вам также необходимо понимать, как октановое число топлива, процентное содержание алкоголя, тип впрыска топлива (распределенный или прямой), уровни наддува и типы вождения будут влиять на выбор идеальной степени сжатия. соотношение для вашего приложения.
Майкл Феррара
ДСПОРТ Выпуск #211
Вот что может вас удивить. Первоначальная степень сжатия OEM вашего двигателя является идеальной степенью сжатия для двигателя. Конечно, нам нужно определить, что подразумевается под «идеальным». Степень сжатия OEM идеальна для рекомендуемого минимального октанового числа бензина, для заводских уровней выходной мощности, для заводских уровней наддува, для соблюдения требований по выбросам и для режима вождения, который, по мнению OEM, будет использоваться. OEM-производитель выбирает степень сжатия, которая достаточно высока, чтобы обеспечить максимальную тепловую эффективность, и в то же время достаточно низка, чтобы не вызвать детонацию (детонацию) в наихудших условиях. Эти наихудшие условия могут возникнуть при чрезмерном накоплении углерода в двигателе с большим пробегом. Даже в этих условиях заводская степень сжатия не будет слишком высокой.
Несмотря на то, что степень сжатия OEM очень хорошо работает для двигателя OEM в условиях OEM с предполагаемым использованием OEM, существует вероятность того, что степень сжатия OEM может не быть идеальной степенью сжатия для максимальной производительности вашего приложения. То, чем вы питаете свой двигатель, напрямую влияет на идеальную степень сжатия. Октановое число топлива и содержание алкоголя будут влиять на идеальную степень сжатия. Топливо с более высоким октановым числом и топливо с более высоким процентным содержанием спирта позволяют использовать более высокие степени сжатия. Прямой впрыск также позволяет работать с более высокой степенью сжатия. К сожалению, возможность работать с более высокой степенью сжатия не означает, что это идеальная степень сжатия. Это еще не все. Уровни повышения, которые будут установлены, также будут учитываться в идеальной степени сжатия. По мере увеличения уровней наддува идеальная степень сжатия для пиковой мощности будет уменьшаться. Мы рассмотрим это более подробно позже, но важно помнить, что увеличение давления наддува снижает идеальную степень сжатия. Наконец, тип гонок и/или вождения, которым будет подвергаться двигатель, также влияют на идеальную степень сжатия. В гоночных сериях, где снижение расхода топлива обеспечивает конкурентное преимущество, использование более высокой степени сжатия, которая жертвует некоторой мощностью при более высоких уровнях наддува, но обеспечивает лучшую экономию топлива, может быть выходом. Нынешние двигатели IndyCar являются хорошими примерами двигателей с наддувом и высокой степенью сжатия. В зависимости от типа курса буст ограничен 19и 21,7 фунтов на квадратный дюйм с наддувом 24 фунта на квадратный дюйм. Хотя ни один производитель не сообщает свою фактическую степень сжатия для своего двигателя IndyCar, ожидаемый диапазон степени сжатия для этих двигателей составляет от 11,5 до 12,5: 1, согласно большинству источников. В приложении для драг-рейсинга, где уровни наддува составляют от 50 до 60 фунтов на квадратный дюйм, работа со степенью сжатия в этом диапазоне будет иметь более низкую выходную мощность, чем работа с более низкой степенью сжатия. В то время как двигатель будет более экономичным с более высокой степенью сжатия, трасса в ¼ мили без пит-стопов не принесет пользы.
Настройка двигателя для работы на Е85 вместо бензонасоса расширяет диапазон возможных степеней сжатия, которые можно использовать. Однако использование максимально возможной степени сжатия не обеспечивает наилучшую производительность для всех высокопроизводительных приложений.
В то время как все знакомы с неверными суждениями, которые могут возникнуть у человека, употребляющего алкоголь, мало кто понимает, что использование двигателем топлива на основе спирта 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 9Двигатель .0:1 будет производить больше мощности, чем двигатель 11.0:1, при давлении примерно от 22 до 30 фунтов на кв. дюйм. Для приложения перетаскивания, где вы не тратите время на низкие уровни повышения, низкая степень сжатия, скорее всего, будет идеальной. Для уличного применения или применения в цепях увеличение мощности без наддува и при низком наддуве за счет более высокой степени сжатия может быть наиболее идеальным.
Детонационная стойкость топлива и коэффициент охлаждения 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 принудительная индукция появилась на заводских двигателях, поршни с высокой степенью сжатия были одним из первых модернизированных двигателей. Если у вас полностью моторная установка, обычно лучше всего использовать максимально возможную степень сжатия для используемого топлива. Однако есть исключение. Если средства, используемые для достижения этой сверхвысокой степени сжатия, снижают эффективность сгорания (процент воздушно-топливной смеси, сгорающей в цилиндре), идеальной будет несколько более низкая степень сжатия, которая не оказывает такого влияния.
Увеличение степени сжатия безнаддувного двигателя увеличивает его тепловой КПД. Это означает, что больше энергии извлекается из процесса сгорания и меньше тратится впустую на систему охлаждения и выхлопную систему. На каждую произведенную лошадиную силу требуется меньше топлива. Увеличивается экономия топлива. Поскольку в систему охлаждения затрачивается меньше энергии, степень повышения температуры в системе охлаждения при полном открытии дроссельной заслонки будет меньше на двигателе с более высокой степенью сжатия, чем на двигателе с более низкой степенью сжатия. Поскольку скорость горения воздушно-топливного заряда увеличивается при более высоких степенях сжатия, идеальное опережение зажигания для двигателя с более высокой степенью сжатия будет меньше, чем для двигателя с более низкой степенью сжатия. При степени сжатия от 8,0:1 до 12,0:1 двигатель с более высокой степенью сжатия будет производить больше мощности, когда наддув находится в диапазоне от нуля до 20 фунтов на квадратный дюйм. Поскольку принудительная индукция не была распространена до начала 90s, и он в основном устанавливался на импорт, многие старожилы никогда не сталкивались с негативными компромиссами производительности, связанными с увеличением степени сжатия на форсированном двигателе.
Что не так с повышением степени сжатия на двигателе, работающем на сверхвысоком уровне? Основная проблема с более высокими степенями сжатия — повышенная вероятность детонации. Поскольку температура воздушно-топливной смеси во время воспламенения повышается с увеличением степени сжатия, повышение степени сжатия увеличивает вероятность самовоспламенения (воспламенение из-за тепла и давления до фактического возникновения искры) и детонации (неконтролируемый взрыв). топливовоздушной смеси). Эти опасения сводятся на нет, когда в качестве топлива для двигателя используется бензин с более высоким октановым числом и/или E85. В то время как повышение степени сжатия оказывает положительное влияние на повышение теплового КПД двигателя, оно также оказывает отрицательное влияние на снижение объемного КПД двигателя. Это снижение объемной эффективности является результатом меньшего неуправляемого объема, который можно было бы заполнить. По мере того, как давление наддува становится выше, количество мощности, теряемой из-за уменьшения нерабочего объема, увеличивается. Также наблюдается небольшое снижение энергии выхлопа при более высокой степени сжатия. Это означает, что для питания турбонагнетателя требуется меньше энергии, поэтому турбонаддув может достигать пикового наддува при немного более высоких оборотах двигателя на двигателе с более высокой степенью сжатия. Однако этот недостаток производительности часто компенсируется тем фактом, что более высокая степень сжатия позволяет двигателю развивать большую мощность без наддува. Это может означать, что двигатель уже разгоняется быстрее, прежде чем «включится» наддув.
Преимущество снижения степени сжатия заключается в потенциальном повышении объемного КПД двигателя при одновременном снижении теплового КПД.
На этой диаграмме показано, что именно происходит при изменении степени сжатия двигателя. Серебряная линия представляет исходную степень сжатия 9,5:1. Темно-синяя линия показывает эффект резкого снижения степени сжатия до 7,5:1. Есть прирост мощности при высоком наддуве и потери мощности ниже 20 фунтов на квадратный дюйм наддува. Обратное происходит, когда степень сжатия увеличивается до 10,5 или 11,5 к 1.
Снижение степени сжатия двигателя имеет эффект, прямо противоположный повышению степени сжатия. Преимущества снижения степени сжатия двигателя заключаются в увеличении объемного КПД, снижении температуры топливовоздушной смеси в момент воспламенения и снижении вероятности детонации. Улучшения объемной эффективности на самом деле не начинают перевешивать снижение тепловой эффективности до тех пор, пока давление наддува не превысит примерно 20 фунтов на квадратный дюйм. Чем выше давление наддува за пределами этой точки пересечения, тем выше прирост мощности при более низкой степени сжатия. С другой стороны, снижение степени сжатия снижает расход топлива двигателем. Двигатель с более низкой степенью сжатия также будет производить меньшую мощность ниже отметки давления наддува 20 фунтов на квадратный дюйм. Мы включили диаграмму, показывающую ожидаемое изменение мощности, если вы начали с 90,0 к 1, и вы рассматривали возможность перехода на двигатель с коэффициентом сжатия 10,0 к 1 или 11,0 к 1 или снижение компрессии до двигателя с коэффициентом сжатия 8,0 к 1 и 7,0 к 1.
Если принять во внимание только ту разницу, которую изменение степени сжатия оказывает на 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 полностью моторная установка, вы можете использовать следующую таблицу для оценки влияния изменения степени сжатия. Обратите внимание: чем выше степень сжатия, тем выше прирост производительности в приложении All-Motor.
Используя диаграммы, представленные в этой статье, вы получите хорошее представление о том, как два двигателя с разной степенью сжатия будут работать при разных уровнях наддува. Если ваше приложение требует большей мощности без наддува и примерно до 20 фунтов на квадратный дюйм, следует рассмотреть вопрос о повышении степени сжатия, если используемое топливо обладает требуемой детонационной стойкостью. Если ваше приложение требует большей мощности от 20 фунтов на квадратный дюйм наддува до бесконечности, следует рассмотреть возможность уменьшения степени сжатия двигателя. Просто помните, что резкие сокращения действительно повредят выходной мощности и мощности без наддува, пока вы не преодолеете отметку наддува в 15 фунтов на квадратный дюйм.
Для приложений с низким наддувом эта диаграмма показывает влияние изменения степени сжатия при наддуве 15 фунтов на квадратный дюйм. Обратите внимание, чем выше степень сжатия, тем выше прирост производительности на этих низких уровнях наддува.
Для приложений с умеренным наддувом увеличение степени сжатия фактически снижает пиковую выходную мощность при 29,4 фунтов на квадратный дюйм. Точка пересечения, в которой степень сжатия увеличивается, помогает или вредит пиковой мощности, обычно составляет около 20 фунтов на квадратный дюйм.
Для приложений с высоким наддувом увеличение степени сжатия снижает пиковую выходную мощность при 44,1 фунта на квадратный дюйм, в то время как мощность будет соответственно уменьшаться при высоких уровнях наддува, 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. Следите за обновлениями.
Образование
Как изменить степень сжатия? (Пошаговое руководство)
Изменение коэффициента сжатия — отличная идея по нескольким причинам. Во-первых, предполагая, что добавленное сжатие не является чрезмерным, добавление сжатия является лучшим способом повышения мощности при одновременном повышении эффективности. По этой причине вы можете задаться вопросом о том, что означает коэффициент сжатия и как вы можете его изменить. Итак, вы можете спросить:
Как изменить степень сжатия? Вы можете изменить степень сжатия в двигателе, изменив либо рабочий объем, либо клиренс. Самый простой вариант – изменить объем клиренса. Вы можете изменить толщину прокладки головки блока цилиндров без столкновения поршня с головкой блока цилиндров или любыми другими компонентами.
Прежде чем мы углубимся в то, как вы можете изменить степень сжатия вашего двигателя, вам сначала нужно понять, что означает степень сжатия и как она может повлиять на ваш двигатель. Это важный шаг, поскольку степень сжатия играет жизненно важную роль в производительности вашего двигателя.
В этой статье вы найдете подробный обзор степени сжатия и того, как она может повлиять на ваш двигатель. Это также поможет вам понять эффекты, если вы увеличите или увеличите таковые. Таким образом, вы получите больше информации о том, что вы можете сделать со своим двигателем, чтобы улучшить его производительность и эффективность.
Без лишних слов, приступим!
Содержание
Что такое степень сжатия в двигателе?
Степень сжатия — это степень, при которой самый значительный объем цилиндра сжимается до наименьшего объема цилиндра.
Это объем цилиндра, когда поршень находится в нижней части по сравнению с верхней. Вы можете увидеть степень сжатия, записанную и выраженную в процентах. Например, двигатель со степенью сжатия 9:1 будет называться «девять к одному».
В общем, эти степени типичны для двигателей:
Более высокая степень сжатия: 10,6
Более низкая степень сжатия: 8,6
Базовая степень сжатия: 9,6
Более высокая степень сжатия звучит лучше, и Это. Однако, несмотря на то, что вы можете увеличить степень сжатия вашего двигателя, существует предел того, насколько вы можете ее отрегулировать. Причина в том, что двигатели также имеют определенный предел.
Суть в том, что более высокая степень сжатия означает, что двигатель выполняет больше работы при том же количестве топлива. Так что этот хорош как с точки зрения мощности, так и миль на галлон.
Имея это в виду, вы можете задаться вопросом, как можно увеличить степень сжатия вашего двигателя.
Как увеличить степень сжатия?
Если вы хотите увеличить степень сжатия, вам нужно увеличить силу поршня, когда начинается сгорание. В общем, вы можете получить большее усилие, когда поршень поднимается выше в отверстии, когда происходит сгорание.
Лучший способ повысить степень сжатия — увеличить силу поршня. Однако это также создаст большее давление, более высокий тепловой эффект и множество других факторов, которые необходимо учитывать.
Таким образом, было бы лучше получить совет эксперта, чтобы вы могли проверить свой двигатель на предмет того, сколько регулировок он может потребовать.
При увеличении степени сжатия поршень перемещается выше в отверстии, в ВМТ или верхней мертвой точке. В результате вы получите дополнительную силу для такта расширения. Проще говоря, вы получаете дополнительную мощность при том же расходе топлива.
Как правило, вы можете повысить производительность двигателя, если сделаете зону охлаждения более плотной. Теперь следует отметить, что увеличение степени сжатия зависит от мощности вашего двигателя.
Что дает увеличение коэффициента сжатия?
Проще говоря, увеличение степени сжатия улучшает характеристики вашего двигателя. Это достигается за счет увеличения работы, которую он может выполнить при потреблении того же количества топлива.
В результате вы можете получить лучшую топливную экономичность и более мощный двигатель. Тем не менее, вы должны отметить, что существуют ограничения на то, насколько вы можете увеличить.
Как правило, двигатель с высокой степенью сжатия указывает на то, что определенное количество воздуха и топлива в цилиндре сжимается на значительно меньшую площадь, чем в двигателе с более низкой степенью сжатия.
Мощность становится заметной, поскольку она обеспечивает более высокую мощность, несмотря на сохранение того же расхода топлива.
Обеспечивает ли высокое сжатие большую мощность?
Да, высокое сжатие дает большую мощность. Тем не менее, он также имеет несколько эффектов. Чтобы объяснить лучше и глубже, вы можете понять это так.
Первое, на что нужно обратить внимание, это мощность двигателя. Мощность двигателя возникает, когда камеры сгорания оказывают давление или силу на поршень. Затем поршень толкается вниз по цилиндру, когда происходит такт расширения.
Как правило, вы можете получить больше силы, когда поршень поднимается выше во время процесса сгорания. По мере увеличения степени сжатия поршень достигает верхней мертвой точки. Таким образом, он создает дополнительную силу, не потребляя больше топлива.
Короче говоря, высокая степень сжатия дает больше мощности. Однако это еще не все, что нужно знать о степени сжатия.
Что произойдет, если степень сжатия слишком высока?
Есть причина, по которой вы не увидите ни одного двигателя со сверхвысокой степенью сжатия. Когда степень сжатия слишком высока, двигатель подвергается большому риску.
Например, попробуйте представить степень сжатия 50:1. Металл и двигатель не могут выдержать такое высокое соотношение.
Высокие коэффициенты способствуют снятию стресса. В результате ваш двигатель, скорее всего, взорвется при таком давлении.
Короче говоря, более высокая степень сжатия может дать дополнительное усилие, но слишком высокая означает, что ваш двигатель может не выдержать этого.
Как снизить степень сжатия?
Предположим, вы хотите понизить степень сжатия вашего двигателя. В этом случае вы можете сделать это, удалив материал внутри верхней части поршня головки цилиндра.
При этом вы можете одинаково увеличить оба тома. Таким образом, вы также уменьшаете степень сжатия.
Вы также можете использовать более толстую прокладку. Наличие такого может снизить степень сжатия, но только на небольшой процент.
Это самый простой способ уменьшить сжатие. Однако недостатком является то, что двигатель будет более подвержен выходу из строя прокладки головки блока цилиндров. Более того, у вас не будет такого большого выигрыша, если вы снизите компрессию.
Таким образом, это идеально делать только тогда, когда у вас проблемы с высоким сжатием и вам нужно его понизить.
Что лучше: более высокая или более низкая степень сжатия?
Как правило, более высокая степень сжатия лучше, чем более низкая. Однако это зависит от типа вашего двигателя и от того, какое давление он может выдержать.
Например, двигатели меньшего размера лучше работают с меньшей степенью сжатия. У них могут возникнуть проблемы, если вы измените и увеличите сжатие.
С другой стороны, большие и лучшие двигатели, предназначенные для экстремальной работы, будут потреблять больше топлива и иметь низкую производительность, если они работают с низкой степенью сжатия.
Степень сжатия обычно составляет от 8:1 до 10:1. Более высокая степень сжатия, от 12:1 до 14:1, указывает на более эффективное сгорание. Более высокая степень сжатия и эффективность сгорания обеспечивают большую мощность при меньшем количестве топлива и меньшем количестве выбросов выхлопных газов.
Наилучшая степень сжатия
Наилучшая степень сжатия зависит от типа вашего двигателя. В целом, вы можете увидеть коэффициенты сжатия от 8:1 до 10:1.
Вы также можете увидеть более высокие коэффициенты сжатия от 12:1 до 14:1. Такие соотношения означают, что двигатель получает более высокую мощность сгорания.
Проще говоря, более высокая степень сжатия означает большую мощность при меньшем потреблении топлива. Кроме того, эти двигатели с высокой степенью сжатия производят меньше выхлопных газов.
Конечно, более высокая степень сжатия не означает, что он лучший. Лучшее соотношение всегда будет относительно мощности двигателя. Если вы ищете базовую степень сжатия, то она будет 9:6. Чем ниже будет 8:6, тем выше будет 10:6.
До тех пор, пока ваша компрессия находится в пределах этих цифр, вы, скорее всего, получите максимальную отдачу от своего двигателя.
Резюме
Короче говоря, можно сказать, что степень сжатия является важным фактором, влияющим на работоспособность вашего двигателя. Более высокий коэффициент означает больше работы с тем же топливом, а более низкий коэффициент означает больший расход топлива с меньшим объемом работы. Самое замечательное, что вы можете изменить это соотношение в своей машине, хотя это изменение весьма ограничено.
В двигателе можно изменить рабочий объем клиренса, чтобы изменить степень сжатия. Изменение объема клиренса является наиболее простым подходом. Без взаимодействия поршня с головкой блока цилиндров или какими-либо другими компонентами вы можете отрегулировать толщину прокладки головки блока цилиндров.
В конце концов, изменением степени сжатия обычно занимаются механики или автолюбители, которые хотят строить гоночные автомобили, и те, кто хочет довести свои двигатели до предела. Если это то, чем вы хотите заниматься, лучше всего проконсультироваться с экспертом, особенно если вы будете делать это на своем автомобиле.
Читайте также:
Что означает O/D Off на приборной панели?
Причины, по которым стартер не включается
Болты с поперечной резьбой
Что означает D3 в автомобиле?
Продувочный бачок для жидкости гидроусилителя руля
Ресурсы
Изображение предоставлено Canva
Переменная степень сжатия: технология будущего, применяемая сегодня
«Двигатель был оснащен коваными поршнями с выдвижным механизмом 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), непосредственный 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.
Рисунок 1
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 учитывает это изменение 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 задает статическую степень сжатия, не будет достигнут, кроме, возможно, при широко открытом дросселе (WOT). Легковой автомобиль работает с открытием дроссельной заслонки менее 40 процентов в течение более 9 часов.0 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, состоящие примерно из 79% азота и 21 % 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
Сжатие — 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.
Рисунок 2
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 пиковое давление сгорания примерно 800 фунтов на квадратный дюйм, тогда как более высокий CR 12: 1 даст пиковое давление сгорания примерно 1200 фунтов на квадратный дюйм. 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 более тяжелой, 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 проблема установки статической степени сжатия в двигателе очевидна, 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 двигателя, 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 двигатель видеомагнитофона. Этот двигатель был разработан моторной группой Nissan. В нем используется многорычажная система VCR типа «шатун-кривошип», 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.
Рисунок 3 Рисунок 4
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. 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.
Дополнительные концепции VCR
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.
Рисунок 5
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.
Рисунок 6 Рисунок 7
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.
Проверка 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.
Сосать, сжимать, хлопать, выдувать, часть 3 — Степень сжатия и соотношение воздух-топливо
Сосать, сжимать, хлопать, выдувать, часть 3 — Степень сжатия и соотношение воздух-топливо
Опубликовано 12 июля 2010 г.
byMike Kojima

Suck, Squish, Bang, Blow часть 3- Степень сжатия и соотношение воздух-топливо
, мы объяснили, как работает 4-тактный цикл. Теперь мы собираемся разобрать пару общих и очень важных терминов, которые вы будете постоянно слышать при обсуждении двигателей, которые вы должны понимать, если собираетесь успешно настраивать или подбирать детали для своего двигателя. Эта информация также может помочь уберечь вас от обмана фиктивными спидшопами. Это также может помочь предотвратить вас от неправильного направления со стороны SPE, FFF и других типов ламео-гуру, обитающих на различных форумах и онлайн-ресурсах.
Для просмотра первой части нажмите здесь!
Для просмотра второй части этой серии нажмите здесь!
Степень сжатия
Это очень важный термин, который часто используется, когда говорят о двигателях. Степень сжатия — это отношение объема цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке своего хода, к объему цилиндра, когда поршень находится в верхней мертвой точке своего хода. Коэффициент сжатия описывается как числовой коэффициент.
Степень сжатия – это отношение объемов цилиндров в верхней и нижней мертвых точках.
Степень сжатия зависит от объема камеры сгорания головки блока цилиндров, формы днища поршня (выпуклая, выпуклая, плоская), толщины прокладки головки блока цилиндров и высоты деки блока (влияет на положение поршень в отверстии в ВМТ).
Мы покажем вам влияние различных объемов купола поршня на степень сжатия различных кованых поршней JE и Arias для двигателя Nissan SR20DE. Это кованая копия штатного поршня Nissan. Его степень сжатия составляет 9,5:1. В нем есть небольшое блюдо.
Чем выше степень сжатия, тем более плотно упакованы молекулы топлива и воздуха, когда смесь воспламеняется свечой зажигания, это вызывает более мощный взрыв, вызывая более бурную реакцию , которая производит больше мощности. Более высокая степень сжатия увеличивает степень расширения взрывающегося горячего газа, что означает, что больше энергии воздействует на верхнюю часть поршня, сильнее толкая его вниз, создавая большую мощность. Увеличение степени сжатия улучшает тепловой КПД двигателя, и это основная причина, по которой более высокая степень сжатия увеличивает мощность. Улучшение теплового КПД улучшает экономию топлива за счет получения большей мощности от того же количества топлива и уменьшения площади поверхности камеры сгорания до объема. Это означает меньше потерь теплоты сгорания и большее расширение, используемое для перемещения поршня вниз.
Поршень с плоской вершиной без тарелки имеет степень сжатия 10:1 в SR20DE.
Повышение степени сжатия также увеличивает объемный КПД двигателя. Объемный КПД или VE для краткости — это измерение того, насколько хорошо двигатель может перемещать воздушно-топливную смесь в цилиндры двигателя и из них. VE — это процент заряда смеси, который динамически поступает в цилиндр во время такта впуска, по сравнению с фактическим рабочим объемом цилиндра. Говорят, что чем выше процент, тем более объемным является двигатель. Чем больше воздуха и топлива всасывается в двигатель, тем большую мощность он будет производить. Повышение степени сжатия увеличивает количество всасывания двигателя на такте впуска, что увеличивает VE. Увеличение может составлять несколько процентов, что может быть значительным в общем увеличении мощности.

Как увеличить степень сжатия двигателя » Драйв

Увеличение степени сжатия: плюсы и минусы

Доработка двигателя: изменение степени сжатия

Дефорсирование ДВС

Изменение степени сжатия

Воспламенение и детонация

Альтернативный вариант

Уменьшение и увеличение степени сжатия

Увеличение степени сжатия двигателя

Уменьшение степени сжатия двигателя

Что такое степень сжатия и как ее определить

На что влияет степень сжатия

В статье:

Влияние на мощность

Увеличение степени сжатия

Уменьшение степени сжатия

Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?

Степень сжатия на практике – как это происходит?

Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?

Как увеличить степень сжатия двигателя?

Что такое степень сжатия двигателя

Изменение коэффициента сжатия

Что такое степень сжатия и чем она отличается от компрессии

Как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия?

На что влияет степень сжатия двигателя

Форсирование двигателя путем увеличения степени сжатия

Как рассчитывают степень сжатия двигателя

Расчет коэффициента сжатия

Как изменить степень сжатия двигателя

Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?

Степень сжатия на практике – как это происходит?

Дефорсирование ДВС: для чего нужно и как осуществить

Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?

Компрессия и степень сжатия двигателя

Воспламенение и детонация

Как изменить степень сжатия двигателя

Норма компрессии по таблице для двухтактного ДВС

Изменяется ли степень сжатия при работе двигателя?

Календарь

Что такое степень сжатия?

Как рассчитывают степень сжатия двигателя

Увеличение камеры сгорания двигателя что дает

Увеличение степени сжатия

Как увеличить степень сжатия? 2 способа

Уменьшение степени сжатия

Изменение степени сжатия

Воспламенение и детонация

Альтернативный вариант

АЗЛК Team: Повышение степени сжатия

Недостатки высокой степени сжатия

Вот что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение

Почему для двигателей так важна степень сжатия, и на что она влияет.

Как определяется степень сжатия, и что это такое?

Почему производители стараются увеличить степень сжатия?

Более высокое сжатие в двигателе означает больше мощности, но больше давления

Более высокое сжатие в двигателе также означает более высокую тепловую эффективность

Существуют ли ограничения по увеличению степени сжатия в двигателях

Теория степени сжатия и как ее рассчитать в Powersports

Что такое степень сжатия? | Степень сжатия бензинового и дизельного двигателя

908 1).

FAQ Раздел

Увеличивает ли увеличение степени сжатия мощность?

Какова степень сжатия дизельного двигателя?

Какова степень сжатия бензинового двигателя

Технология производительности | Степень сжатия 101 Деталь: 2

Как изменить степень сжатия? (Пошаговое руководство)

Что такое степень сжатия в двигателе?

Как увеличить степень сжатия?

Что дает увеличение коэффициента сжатия?

Обеспечивает ли высокое сжатие большую мощность?

Что произойдет, если степень сжатия слишком высока?

Как снизить степень сжатия?

Что лучше: более высокая или более низкая степень сжатия?

Наилучшая степень сжатия

Резюме

Ресурсы

Переменная степень сжатия: технология будущего, применяемая сегодня

Сосать, сжимать, хлопать, выдувать, часть 3 — Степень сжатия и соотношение воздух-топливо

Добавить комментарий Отменить ответ