Что такое степень сжатия: Что такое степень сжатия двигателя

Содержание

Что такое степень сжатия двигателя

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

Что именуется степенью сжатия и в чем отличие от компрессии

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

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

Vₐ = πr²s

где r — радиус внутреннего сечения цилиндра;

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

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

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

Vₒ = Vₐ+Vₑ


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

ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

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

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

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

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

1 ат = 0,98 бар;

1 бар = 100 000 Па

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

Плюсы и минусы большой степени сжатия

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

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

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

Возможно ли повысить степень сжатия

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

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

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

Расточка цилиндров

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

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

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

Доработка ГБЦ

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

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

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

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

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

Измерение объема камеры сгорания

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

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

Дефорсирование

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

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

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


Что такое степень сжатия

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.

Содержание статьи

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.

При всех положительных аспектах сильно увеличить степень сжатия не представляется возможным, так как значительное уменьшение объема камеры сгорания приводит к детонации топлива. Детонация в результате увеличения степени сжатия свойственна бензиновым ДВС. Дизельный двигатель, в котором воздух подается и сжимается отдельно, также может детонировать после впрыска дизтоплива. Детонация в дизеле связана с неисправностями топливной аппаратуры, неправильно установленным моментом впрыска, закоксовкой и сильным нагаром в цилиндрах двигателя и т.п.

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;

Под тюнингом головки блока в этом случае стоит понимать фрезеровку нижней части, которая стыкуется с блоком цилиндров. ГБЦ таким образом укорачивается, что и приводит к уменьшению камеры сгорания двигателя, а также увеличению степени сжатия. Аналогичную задачу преследует и установка более тонкой прокладки ГБЦ.

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.

Для уменьшения степени сжатия двигателя нужно реализовать увеличение высоты прокладки под ГБЦ. Для этого используются две обычные прокладки, между которыми укладывается третья, изготовленная из алюминия. Результатом станет увеличение высоты ГБЦ и объема камеры сгорания, что позволит в итоге перейти на более дешевый бензин.

Читайте также

Степень сжатия двигателя, формула, повышение, бензин

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

Иногда этот показатель путают с компрессией, несмотря на то что разница между ними огромна. Ведь упомянутые выше характеристики, хоть и связаны между собой, по сути, совершенно различны. На что указывает даже их размерность. Степень сжатия – это соотношение, например, 10:1 или просто 10 и не имеет единиц измерения. То есть измеряется в «разах». Компрессия же показывает максимальное давление смеси в цилиндре перед воспламенением и измеряется в кг/см2. Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см2. Сказать, что такое степень сжатия, можно и иначе. Это отношение объема над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания. Камерой сгорания называется пространство над поршнем, достигшим верхней мертвой точки.

Расчет коэффициента сжатия

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

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

Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см3. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см.

Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора

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

Исходные данные

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

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

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

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

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

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

Как можно изменить показатель сжатия

Методы увеличения:

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

Способы снижения:

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

Взаимосвязь коэффициента сжатия и компрессии

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

Турбированные моторы

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

в чем разница, определения терминов

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


Оглавление: 
1. В чем разница между степенью сжатия и компрессией
2. Что такое степень сжатия двигателя
3. Что такое компрессия двигателя

В чем разница между степенью сжатия и компрессией

Перед тем как подробно разбираться с каждым из определений, сформулируем кратко, что такое компрессия и степень сжатия:

  • Под компрессией понимается давление, которое образуется в цилиндре при максимальном сжатии. Данный параметр можно замерить.
  • Под степенью сжатия понимается число, которое определяет соотношение объема до начала сжатия и после него.

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

Что такое степень сжатия двигателя

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

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

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

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

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

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

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

Что такое компрессия двигателя

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

Если компрессия снижается в двигателе, это является сигналом о том, что имеются определенные проблемы с мотором.

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

Обратите внимание: Если на автомобиле бензиновый двигатель, нормальный уровень компрессии для него находится на уровне в 10-14 атмосфер. Для дизельного двигателя данный показатель равен 24-35 атмосферам.

Если после замера компрессии вы обнаружили, что она значительно меньше, чем рекомендуется конкретно для вашего мотора, необходимо провести диагностику. Лучший способ диагностики — разобрать полностью мотор и посмотреть комплектующие. Но, поскольку это достаточно сложная процедура, требующая определенных знаний, лучше провести тестирование следующим образом:

  1. Залейте в цилиндр двигателя около 15-20 грамм моторного масла;
  2. Далее повторно проведите замер компрессии двигателя;
  3. Если в результате измерения вы заметили, что компрессия увеличилась, это говорит о том, что клапаны не закрываются до конца, либо имеет место быть прогорание клапана. В случае, если после залития масла показатель компрессии остался на прежнем уровне, следует обратить внимание на возможность залегания поршневых колец. Но также следует брать во внимание, что в таком случае есть вероятность проблем с зеркалом цилиндра или с самим поршнем.

Снижение уровня компрессии — достаточно серьезная проблема, которую можно определить на раннем этапе. Симптомами, которые указывают на подобную проблему, является повышение расхода уровня топлива и снижение мощности двигателя.

Загрузка…

Степень сжатия двигателя

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

Что такое степень сжатия

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

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

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

  • высокой;
  • низкой.

Расчет сжатия

Рассмотрим, как узнать степень сжатия двигателя.

Она вычисляется по формуле:

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

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

Здесь D – диаметр, а S – ход поршня.

Иллюстрация:

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

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

На что влияет степень сжатия

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

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

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

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

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

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

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

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

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

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

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

Форсирование двигателя

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

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

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

Возможные следующие методы, как увеличить степень сжатия двигателя:

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

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

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

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

Дефорсирование под низкооктановое топливо

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

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

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

Некоторые интересные факты

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

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

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

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

Степень сжатия и компрессия – что это?

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

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

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

Что такое степень сжатия?

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

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

Компрессия: что это?

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Степень сжатия

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

Преимущества высокой степени сжатия

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

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

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

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

Можно ли изменить степень сжатия? 

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

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

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

Степень сжатия или компрессия?

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

Преждевременное воспламенение и детонация

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

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

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

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

Что такое октановое число и на что оно влияет?

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

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

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

Последствия использования топлива с несоответствующим октановым числом 

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

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

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

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

Альтернативный способ изменения степени сжатия

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

Турбина с изменяемой геометрией

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

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

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

Что такое степень сжатия? — RevZilla

Степень сжатия — важный фактор, определяющий «индивидуальность» двигателя. Проще говоря, это мера того, сколько воздуха и топлива может выдавить цилиндр двигателя. Это просто сравнение того, какой объем он может удерживать при максимальном размере (когда поршень находится в нижней мертвой точке) относительно объема при его минимальном размере (полностью вверх в верхней мертвой точке).

Для несложной перспективы подумайте об этом с точки зрения потенциала давления.Помещая топливо и воздух под большим давлением, существует возможность извлечь большую мощность из (очень быстро) горящей смеси воздуха и топлива.

Здесь вы можете увидеть комплект головок цилиндров с боковым расположением клапанов Harley-Davidson. Хотя эти головки имели самую высокую степень сжатия, которую Harley предлагал для их больших плоских головок, они все равно давали низкие 5,7: 1. Обратите внимание на объем камер …

Чтобы дать вам быстрый пример, давайте представим одноцилиндровый двигатель с внутренним диаметром 3 1/2 дюйма и ходом 4 1/4 дюйма.Чтобы упростить задачу, скажем, в ВМТ, поршень с плоским верхом идет даже с верхней частью деки. Также представим, что объем головы равен восьми кубическим дюймам. Πr² — это формула, которая нам нужна для получения площади отверстия, затем мы умножаем это значение на высоту, чтобы получить смещение в 40,88 кубических дюймов. Теперь добавляем объем камеры сгорания и устанавливаем соотношение 48,88: 8. Степень сжатия всегда выражается знаменателем, равным единице, поэтому мы просто делим максимальный объем цилиндра и камеры на минимальный, чтобы получить степень сжатия 6.11: 1. Есть смысл?

… по сравнению с этими гоночными головами послепродажного обслуживания. Они в значительной степени основаны на модифицированных головах Джерри Бранча в стиле KR. Объем этих камер составляет около 4,4 дюйма по сравнению с 8-дюймовыми камерами, которые вы видели на предыдущей фотографии. Фото Лемми.

Теперь это упрощенное сравнение. Есть и другие факторы, которые немного усложняют ситуацию. Например, степень сжатия можно увеличить или уменьшить, используя более толстую или более тонкую прокладку головки. (Или вообще без прокладки головки!) Ее также можно изменить, используя поршни другой формы.Например, у нашего теоретического поршня наверху была плоская верхняя часть, но что, если бы у него была тарелка для клапанов или если бы он не доходил до самой палубы? («Палуба» — это верхняя часть цилиндра.) Объем камеры сгорания увеличится, а степень сжатия уменьшится. Обратное верно для таких элементов, как «всплывающие» или куполообразные поршни; те уменьшают объем камеры сгорания.

Всплывающие поршни. Фото S&S. Коэффициенты сжатия довольно сильно различаются, но обычно могут сказать вам кое-что об уровне производительности или долговечности двигателя.Наш пример выше? Большой сингл с очень низкой степенью сжатия? Скорее всего, это будет сельскохозяйственный двигатель, которому не нужно развивать максимальную мощность, вероятно, он будет работать на одной скорости весь день и должен работать долгие годы. Это конструкция с низким уровнем стресса. Когда вы видите степень сжатия в двигателе мотоцикла в диапазоне от 6: 1 до 7: 1, вы, вероятно, смотрите на очень старый мотоцикл, который, вероятно, имеет плоскую головку. Соотношения от 7: 1 до примерно 9: 1 обычно встречаются либо в мотоциклах с низким уровнем нагрузки, таких как круизеры, либо в старых мотоциклах с конструкцией OHV.Современные уличные мотоциклы обычно звучат где-то между 9,5: 1 и 13,5: 1. Эти мотоциклы, вероятно, будут иметь хорошие характеристики для своего размера. С годами они продвинулись на север, потому что усовершенствованный контроль искры позволил это увеличить, а металлургия постоянно совершенствуется.

Кстати, мы говорили о статической степени сжатия, а не о динамической. Мы говорим о степени сжатия при остановленном двигателе, но на самом деле двигатели движутся с множеством разных скоростей.Для того, чтобы некоторые высокооборотные двигатели работали хорошо, существует довольно длительный период времени, когда впускные и выпускные клапаны открыты. Одна из причин, по которой современные коэффициенты сжатия стали такими высокими, заключается просто в том, чтобы помочь компенсировать это перекрытие.

Обратите внимание, что камера сгорания CB750 использует внешний край каждого клапана в качестве периметра, помогая сохранить небольшой объем камеры, увеличивая степень сжатия. Фото Райана Шульца.

Итак, вам может быть интересно, почему мы просто не увеличиваем степень сжатия, как сумасшедшие, чтобы у всех нас были 200-сильные одноцилиндровые мотоциклы, которые весят 200 фунтов.Это невозможно по двум причинам. Во-первых, топливо начинает детонировать само, когда оно находится под сильным сжатием. (На самом деле именно так работает дизель; в этих двигателях даже не используются свечи зажигания. Дизель со степенью сжатия 20: 1 вовсе не редкость.) Этого можно немного избежать с помощью более высокооктанового топлива и другого конструкция камеры сгорания, но все же есть практический предел. (Именно поэтому для многих новых мотоциклов требуется бензин премиум-класса.) Регулируемая синхронизация на современных мотоциклах позволяет велосипедам работать на низкооктановом топливе, но бесплатного обеда нет — вы не получите максимальную мощность на низкосортном топливе.(Важно помнить, что высокооктановое топливо бесполезно, если ваш двигатель не взрывается. Заливка стандартного Honda Rebel с октановым числом 108 не заставит его разогнаться быстрее, чем обычный обычный 87-й.) Тем не менее, я не хочу использовать канистры с горючим для гонок по бездорожью по 10 долларов за галлон, если у вас есть велосипед Hi-Po, так что это большая часть того, почему степени сжатия не заоблачные. Если вы похожи на 99 процентов людей на мотоцикле, вы обычно не участвуете в соревнованиях и должны заправляться на заправочной станции.

С такими неглубокими камерами сгорания велика вероятность того, что если поршень не сидит очень далеко «в отверстии» или прокладки головки не слишком высоки, двигатель, к которому принадлежит эта головка, вероятно, имеет очень и очень хорошую степень сжатия. Кавасаки фото.

Другая причина, по которой коэффициенты сжатия имеют практический предел, заключается в том, что металл может выдерживать только такую ​​большую нагрузку. Несомненно, конструкция головки и металлургия могут (и улучшаются!), Что является частью того, почему более высокая степень сжатия является нормой в данном случае, но удар по верхней части поршня, контактной площадке кольца или шатуну может выдержать лишь определенное количество ударов — а с увеличением сжатия также увеличивается тепло.Высокие степени сжатия в двигателях с верхним расположением клапанов обычно имеют клапаны и поршни, приближающие очень друг к другу, поэтому шансы разрушения из-за помех возрастают. Это приводит к необходимости более точного управления фазами газораспределения, что появилось в последние годы, что, в свою очередь, приводит к более высоким CR (и более высоким ценам на мотоциклы!)

Это своего рода начальное руководство по степени сжатия; есть множество нюансов, которые мы не затронули. Однако теперь вы знаете основы, так что это еще одно число в спецификации, которое должно помочь вам немного лучше понять силовую установку мотоцикла.

Степень сжатия

— выход за пределы

Все мы знаем извечную максиму: «Замены смещения нет». Это правда. Вот почему так много санкционирующих органов используют правила смещения и сжатия для ограничения мощности двигателя. Конечно, иногда они поступают лукаво. Например, книга правил NASCAR Late Model Stock не содержит конкретных правил по сжатию, но ограничивает диаметр цилиндра, ход поршня и минимальный объем камеры сгорания. Многие другие санкции используют этот метод.Поэтому, если вы хотите максимизировать сжатие и, следовательно, мощность, вы должны знать, что вы делаете при определении объема камеры сгорания.

Другие санкции могут ограничивать общие кубические дюймы и сжатие. У вас есть больше вариантов диаметра отверстия, хода и объема камеры, но если вы сокращаете свои собственные предохранительные клапаны в верхней части поршня, экспериментируете с различными прокладками головки или снимаете давление со стенок камеры сгорания для уменьшения кожуха клапана, уверены ли вы, что ваша степень сжатия все еще в пределах нормы? Или что не менее важно, чтобы вы не потеряли критическое сжатие?

Просмотреть все 6 фотографий

К счастью, определить степень сжатия несложно с помощью нескольких простых инструментов и калькулятора.

Перво-наперво — вы должны уметь точно определять смещение. Смещение — это просто область, охватываемая верхней частью поршня, когда он один раз перемещается вверх или вниз по отверстию. Он не включает какую-либо область над верхней мертвой точкой (ВМТ), например камеру сгорания. Стандартная формула для определения рабочего объема выглядит следующим образом:

Диаметр цилиндра x диаметр цилиндра x ход поршня x 0,7854 x количество цилиндров = кубический дюйм

Например, рассмотрим стандартный Chevrolet 350 с диаметром отверстия 4 дюйма и 3 дюйма.48-дюймовый ход. Если ввести в формулу, это будет выглядеть так:

4 x 4 x 3,48 x 0,7854 x 8 = 349,849

В этой формуле диаметр отверстия и ход измеряются в дюймах. Третье число (0,7854) — постоянная величина, используемая для преобразования в кубические дюймы. Размер отверстия может быть определен просто с помощью штангенциркуля (хотя циферблатный датчик диаметра двигателя обычно более точен), а ход можно определить прямо из спецификации коленчатого вала. Для расчета степени сжатия вам нужен только рабочий объем одного цилиндра, поэтому для его определения все, что вам нужно сделать, это указать количество цилиндров, умноженное на.

Теперь, когда у нас есть смещение, пришло время перейти к степени сжатия (CR). CR — это просто объем цилиндра и камеры сгорания, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ), деленный на объем цилиндра и камеры сгорания, когда поршень находится в ВМТ. При всей важности, придаваемой степени сжатия, это число в лучшем случае теоретическое. Предполагается, что клапаны закрываются точно в ВМТ или НМТ, чего никогда не произойдет с рабочим кулачком. Он также не учитывает объемный КПД, хороший или плохой.Тем не менее, степень сжатия полезна для производителей двигателей, которые собирают двигатель и знают, что CR необходим для обеспечения законности.

Просмотреть все 6 фотографий

Перед расчетом CR необходимо определить несколько факторов, включая объем поршня, зазор деки, толщину прокладки и объем камеры сгорания. Объем поршня — это отрицательная область в верхней части поршня. Обычно это предохранительный клапан или зона тарелки. Производитель предоставит вам это как часть спецификации. Если вы сами разрезаете предохранительные клапаны, вам нужно будет произвести свои собственные измерения.Зазор деки — это объем отверстия между верхней частью поршня в ВМТ и верхней частью деки. Толщина прокладки действует как дополнительная высота настила, но при расчетах прокладки вы должны использовать сжатую толщину.

Формула для расчета CR немного сложнее формулы для смещения, но все же проста. Оно выглядит следующим образом:

(D + PV + DC + G + CC) (PV + DC + G + CC) = CR

CR = степень сжатия D = смещение PV = объем поршня DC = объем зазора деки G = объем прокладкиCC = Объем камеры сгорания

Важно убедиться, что каждая переменная является одной и той же единицей; не смешивайте кубические дюймы и кубические сантиметры.Поскольку ваша цифра смещения, вероятно, уже выражена в кубических дюймах, достаточно легко преобразовать кубические сантиметры в дюймы. Просто разделите число на 16,386.

Каждую из переменных объема легко определить. Рабочий объем, как упоминалось выше, предназначен только для одного цилиндра. Если вы изменили либо камеры сгорания в головках (о чем свидетельствуют выпуклые клапаны и любые шлифовальные работы или настил головок), либо верхние части поршней (о чем свидетельствуют сбросы клапанов или резка на ходу), спецификации, предоставленные производителем, больше не действительны. .Джефф Дортон из Automotive Specialists продемонстрировал практику установки камер сгорания, которая подробно показана на прилагаемых фотографиях. Если вам нужно подтвердить объем поршня, процесс почти такой же, за исключением того, что он также учитывает объем зазора деки и объем прокладки, что меняет формулу. Мы поговорим об этом позже.

Объем дорожного просвета рассчитывается почти так же, как и смещение:

Диаметр отверстия x диаметр отверстия x 0,7854 x расстояние от верхней части поршня в ВМТ до платформы блока = DC

Например, продолжая наш пример Chevy 350, если платформа зазор 0.050 дюймов, зазор деки составляет:

4 x 4 x 0,7854 x 0,050 = 0,62832 ci

Объем прокладки такой же:

См. Все 6 фотографий

Диаметр отверстия x отверстие x 0,7854 x толщина прокладки = G

Если толщина прокладки составляет 0,020 дюйма, формула выглядит так:

4 x 4 x 0,7854 x 0,020 = 0,251328 ci

Теперь предположим, что ни верхняя часть поршня, ни камеры сгорания не были изменены. Объем поршня 5 куб.305 куб. См), а камеры сгорания — 70 куб. Теперь мы можем вычислить нашу степень сжатия:

(43,731 + 0,305 + 0,62832 + 0,251328 + 4,272) (0,305 + 0,62832 + 0,251328 + 4,272) = 9,01

Степень сжатия составляет 9,01: 1. Довольно мало для гонок, но для целей примера числа являются хорошими круглыми цифрами. Если у вас двигатель с нулевой высотой колоды, вы можете не указывать переменную DC.

Если есть объемы, которые вам неизвестны, например, объем поршня или толщина сжатой прокладки, может быть так же просто произвести измерения самостоятельно.Как и в случае с камерой сгорания, все, что вам нужно, это бюретка, крышка и немного смазки. Вы можете купить комплекты в Powerhouse Products или сделать свои собственные. Бюретку можно приобрести в магазинах медицинских товаров, а крышка представляет собой просто кусок толстого прозрачного пластика. Единственное, что вам нужно сделать, чтобы сделать крышку самостоятельно, — это просверлить одно отверстие, достаточно большое для конца бюретки, и несколько отверстий поменьше, чтобы позволить воздуху выходить.

Просмотреть все 6 фотографий

Для измерения объема поршня, объема зазора деки и объема прокладки начните с по крайней мере одного поршня (с кольцами) и штока, установленных в отверстии блока и прикрепленного к кривошипу.Переместите поршень частично вниз в отверстие и протрите небольшим количеством смазки или вазолина внутреннюю часть верхней части отверстия. Переместите поршень в ВМТ и сотрите излишки смазки над верхней частью поршня. Оставшаяся часть смазки должна заполнить объем щели, то есть область между поршнем и отверстием между верхней частью поршня и верхним кольцом. На гоночных поршнях объем щели минимален, но его герметизация дает вам страховочную сетку. Большинство технических инспекторов допускают один кубический сантиметр для объема щели.

Добавьте использованную прокладку того типа, который вы планируете использовать сверху, с крышкой поверх нее. Возможно, вам придется удерживать пластину и прокладку с помощью пары шпилек и гаек. Просто затяните его настолько, чтобы герметизировать — не пытайтесь затягивать в соответствии со спецификацией. Теперь, используя бюретку, наполненную уайт-спиритом или другой жидкостью (вода — не лучшая идея), заполните пустоту. Смазка между поршнем и отверстием должна препятствовать утечке жидкости через зазоры в кольцах. Проверьте объем бюретки — это ваш внутренний объем в ВМТ (BVTDC).Формула для степени сжатия теперь упрощается до:

(D + BVTDC + CC) (BVTDC + CC) = CR

Возможность точно определить как смещение, так и степень сжатия является жизненно важным инструментом для любого, кто вносит изменения в гоночный двигатель. Теперь вы можете определить, как одно изменение может повлиять на другие вещи. Например, подкрашивание отверстий с помощью хона может открыть их только на несколько тысячных дюйма, но этого достаточно, чтобы увеличить как смещение, так и степень сжатия.Теперь у вас есть инструменты, чтобы знать, когда вы нарушаете правила, а когда нарушаете их.

Посмотреть все 6 фото.

Когда камера заполнена, убедитесь, что за пластиной нет пузырьков воздуха. Если у вас постоянно появляются пузыри, от которых вы не можете избавиться, вам нужно больше отверстий для воздуха. Теперь считайте уровень на бюретке, чтобы определить объем. Вы можете просто вылить уайт-спирит над моечной машиной для деталей или использовать вакуумную грушу, если вы хотите быть немного аккуратнее.

Это тот же метод, который используют технические инспекторы, когда вас проверяют на трассе. Вам нужно будет снять одну голову для инспектора. Даже скопление углерода одной гонки может повлиять на объем вашей камеры, поэтому большинство инспекторов позволят вам протереть камеру перед проверкой. Если ваши камеры сгорания соответствуют минимальным пределам (а они должны быть), обязательно спросите, можете ли вы это сделать. Тряпка с любым химическим разбавителем подойдет.

Автозапчасть | Что такое степень сжатия в автомобильных двигателях?

Вы, наверное, слышали термин степень сжатия в разговорах, вращающихся вокруг автомобильных двигателей.Однако не многие люди понимают, что означает этот термин. Как правило, люди примерно имеют представление о том, что это такое, но им трудно объяснить, когда кто-то прямо спрашивает: « Что такое степень сжатия

Чаще всего люди делают вид, что понимают этот термин в разговорах, хотя лишь немногие знают истинное значение. Да, это соотношение, но оно гораздо сложнее. Однако самое важное, что нужно знать, это то, что желательна высокая степень сжатия , а низкая степень сжатия — нет.

Чтобы получить ответы на свои практические вопросы, не нужно вдаваться в подробные технические аспекты сжатия в двигателях. В этой статье будет подробно рассказано, что такое степень сжатия , а также многие вопросы, которые задают автовладельцы. Узнайте больше из этой статьи.

Что такое степень сжатия?

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

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

Дизельные двигатели обычно имеют более высокую степень сжатия, чем бензиновые, и тому есть причина. О разнице степени сжатия дизельного и бензинового двигателей читайте в нашей статье. Высокопроизводительные спортивные автомобили имеют высокую степень сжатия . Например, у Ferrari 458 степень сжатия 14: 1. У автомобилей Формулы 1 степень сжатия обычно составляет 17: 1.

Почему степень сжатия имеет значение в автомобилях?

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

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

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

Статическая и динамическая степень сжатия

Степень сжатия может считаться статической или динамической.

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

С другой стороны, степень динамического сжатия немного увеличена и учитывает газы, входящие и выходящие из цилиндра во время фазы сжатия.

Что произойдет, если степень сжатия будет слишком высокой?

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

Дело в том, что слишком много хорошего, плохого. Хотя высокая степень сжатия увеличивает эффективность, это также может привести к детонации двигателя.

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

Чем выше степень сжатия, тем выше вероятность детонации.

Какое октановое число необходимо для высокой степени сжатия?

Высокая степень сжатия требует высокооктанового топлива. Октановое число используется в качестве эталона способности бензина противостоять самовоспламенению. При сжатии газы нагреваются. Поскольку низкооктановое топливо с большей вероятностью спонтанно воспламеняется под давлением, его не рекомендуется использовать в транспортных средствах с высокой степенью сжатия. Вместо этого предпочтительным является топливо с более высоким октановым числом; или просто:

Более высокий CR = более высокое октановое число

Октановое число 93 идеально подходит для двигателей со степенью сжатия менее 8.5: 1. Октан 95 и 98 больше подходят для автомобилей с CR от 8,5: 1 до 10: 1. В гоночных автомобилях используется гоночное топливо с гораздо более высоким октановым числом.

Заключение

Итак, какая у хорошая степень сжатия ? Подводя итог, более высокий CR означает, что двигатель вырабатывает больше мощности, используя такое же количество топлива, чем двигатель с более низким CR. Это желательно для транспортных средств, поскольку это способствует экономии топлива. Однако очень высокая степень сжатия опасна, поскольку может вызвать детонацию и повредить двигатель.

Автор Сэм О.

Объяснение соотношения звукового компрессора — Icon Collective College of Music

Степень сжатия часто является наиболее неправильно понимаемым элементом управления компрессором. В этом руководстве для начинающих по сжатию объясняется, что такое коэффициент сжатия звука и как он влияет на вашу музыку.

Что такое коэффициент аудиокомпрессора?

Степень сжатия определяет, насколько сильно компрессор снижает усиление, когда сигнал проходит пороговый уровень.Например, соотношение 4: 1 означает, что на каждые 4 дБ сигнал превышает пороговое значение, компрессор увеличивает выходную мощность на 1 дБ. Тогда как соотношение 10: 1 или выше заставит компрессор эффективно действовать как ограничитель. Однако, если соотношение составляет 1: 1, сжатия не произойдет.

Что делает ручка соотношения сторон компрессора?

Регулятор соотношения устанавливает степень сжатия. Цифры на ручке указывают соотношение входа и выхода. Чем выше коэффициент, тем сильнее сжатие.Компрессоры обычно выражают уровни отношения в децибелах (дБ). Например, при степени сжатия 2: 1 входной сигнал должен пересечь пороговое значение на 2 дБ, чтобы выходной уровень увеличился на 1 дБ.

Однако доступные передаточные числа зависят от типа и производителя компрессора, который вы используете. Например, вот основные настройки соотношения, доступные для большинства компрессоров:

  • 1: 1 без сжатия . Уровни входа и выхода остаются неизменными независимо от порогового уровня.
  • 1,5: 1 обеспечивает легкое сжатие . Это соотношение имеет нежное и прозрачное звучание. Он сохранит естественные вершины и впадины.
  • 2: 1 обеспечивает легкое сжатие . Это соотношение плавно управляет динамикой, не вызывая заметных изменений тона и удара.
  • 3: 1 обеспечивает умеренное сжатие . Это соотношение немного более агрессивно. Он применяет мягкий переходный контроль, сохраняя при этом естественную динамику.
  • 4: 1 обеспечивает среднее сжатие .Это соотношение позволяет лучше контролировать переходные процессы. Будут незначительные изменения тона, мощности и громкости.
  • 10: 1 обеспечивает сильное сжатие . Это соотношение агрессивное. Это резко сократит динамический диапазон, в результате чего сигнал будет терять яркость, четкость и присутствие при сильном нажатии.
  • 20: 1 до бесконечности: 1 ограничивает . На бесконечности: 1 компрессор по существу блокирует превышение порогового значения сигналом.

Примечание : Все элементы управления компрессора работают вместе.Лучше всего настраивать их в тандеме, а не сосредотачиваться на ручке соотношения по отдельности. Например, соотношение и порог работают вместе. Сжатие происходит только тогда, когда сигнал поднимается выше установленного порогового уровня. Затем компрессор снизит уровень сигналов, превышающих пороговый уровень, с коэффициентом, установленным регулятором соотношения.

Основные сведения о коэффициенте компрессора

Не существует конкретных настроек соотношения сторон, которые лучше всего подходят для того или иного звука. Было бы ошибкой перечислять конкретные настройки соотношения сторон, потому что каждый звук и каждый компрессор разные.Выбранные вами настройки соотношения сторон также зависят от источника звука, других настроек управления компрессором и результата, которого вы хотите достичь.

Лучше всего использовать слух и измеритель, чтобы определить правильное соотношение для каждого звука. Существуют также общие советы, которые помогут вам найти отправную точку при настройке степени компрессора. Рассмотрим эти основные коэффициенты компрессора:

  • Low Ratios : Низкие коэффициенты компрессора обеспечивают естественное и прозрачное звучание.Они лучше всего подходят для применения тонкой компрессии, сохраняя при этом естественные пики и спады сигнала. Однако более низкие передаточные числа будут иметь меньший динамический контроль.
  • Средние коэффициенты : умеренные коэффициенты компрессора обеспечивают мягкое динамическое управление, сохраняющее естественное звучание сигнала. Они дают вам более жесткий контроль над переходными процессами, не вызывая заметных изменений тона и мощности. Вы также можете заметить более полный и громкий звук.
  • Heavy Ratios : Более высокие отношения вызывают более обработанный, агрессивный звук.Они лучше всего подходят для экстремального формирования тона и динамического контроля. Тем не менее, используйте компрессоры с большим передаточным числом с осторожностью. Они могут привести к потере яркости, четкости и присутствия сигнала.
  • Ограничение : Бесконечное отношение предотвращает превышение сигналом цифрового потолка. В результате уменьшается динамический диапазон и увеличивается воспринимаемая громкость сигнала. Однако ограничение достигается ценой потери деталей и впечатления. Он также приводит к цифровому искажению и клиппированию при сильном нажатии.

Примечание : Чтобы получить техническую информацию, существует также математическое уравнение для расчета мощности компрессора. Однако при принятии осознанных решений лучше использовать слух и глюкометр.

Заключение

Важно понимать, как регулируется степень компрессора. Изучение того, как различные настройки компрессора работают вместе, поможет вам достичь наилучших результатов. Также не забывайте внимательно слушать, применяя сжатие. И используйте сжатие с осторожностью.Агрессивные настройки компрессора могут отрицательно повлиять на тон, глубину, четкость и присутствие источника звука.


Получите доступ к лучшему в отрасли музыкальному образованию

Овладейте искусством создания музыки и с уверенностью начните свою музыкальную карьеру.

Станьте частью Коллектива. Вы готовы начать свое музыкальное путешествие?

Почему имеет значение коэффициент сжатия — Расширение возможностей насосов и оборудования

Роль степени сжатия при проектировании и выборе компрессора

Автор : Роберт X.Перес, инженер по машинному оборудованию

Одним из критических параметров при проектировании и выборе компрессора является степень сжатия, часто обозначаемая как r, необходимая для каждой ступени сжатия. Степень сжатия — это просто отношение абсолютного давления нагнетания ступени к абсолютному давлению на всасывании ступени. Поскольку температура большинства газов повышается при сжатии, конечная температура на выходе из компрессора всегда является проблемой. Высокая температура нагнетания может привести к выходу из строя внутренних компонентов из-за разрушения материала или чрезмерного теплового расширения.Степень сжатия также важна при определении требуемой мощности, т. Е. Чем выше коэффициент, тем больше мощность, необходимая для этой ступени.

Зависимость степени сжатия от температуры нагнетания

Вот простой пример того, как рассчитать степень сжатия. Допустим, вы сжимаете газ с коэффициентом удельной теплоты 1,3 (см. Соотношение для удельной теплоемкости в рамке ниже) от давления всасывания -0,5 фунтов на кв. Дюйм до давления нагнетания 35 фунтов на кв. Дюйм.Чтобы рассчитать степень сжатия, вы сначала должны преобразовать оба давления в абсолютные, добавив к ним 14,7, а затем разделить абсолютное давление нагнетания на абсолютное давление всасывания, как показано здесь:

R = P d / P s = (35 + 14,2) /14,7=3,5 [ Уравнение 1 ]

Зная степень сжатия, мы можем определить теоретическую температуру нагнетания, которая предполагает отсутствие внутренних потерь и адиабатического сжатия, используя уравнение 2 ниже.

В этом уравнении T выражается в градусах Ранкина (R = F + 460), k — это отношение удельной теплоемкости, а r — степень сжатия, вычисляемая по уравнению 1. Предполагая температуру всасывания 60 o F, r = 3,5 и k = 1,3, мы приходим к теоретической температуре нагнетания (T d ) 234 o F.

Коэффициент теплоемкости

Отношение удельной теплоты — это термодинамический параметр, используемый во многих расчетах производительности компрессора, обычно обозначаемый k.Отношение удельной теплоемкости определяется как k = c p / c v , где c p — удельная теплоемкость газа в процессе постоянного давления, а c v — удельная теплоемкость для газ в процессе постоянного объема.

В таблице ниже приведены значения k для некоторых распространенных газов.

Давайте продолжим это упражнение, увеличив давление нагнетания компрессора с шагом 5 фунтов на квадратный дюйм, чтобы увидеть, что произойдет с температурой нагнетания.Таблица 1 суммирует результаты. Вы можете ясно видеть, что по мере увеличения давления нагнетания повышается степень сжатия и, соответственно, увеличивается температура нагнетания (T d ). В этом примере T d увеличивается с 234,3 F для степени сжатия 3,5 до 335,7 F для степени сжатия 5,61.

Таблица 1: Влияние давления нагнетания на теоретическую температуру нагнетания

Запас расчетной температуры

Если мы сравним наши результаты с гипотетическим расчетным пределом 275 o F, мы увидим, что при давлении нагнетания компрессора 50 фунтов на кв. Дюйм, мы начинаем превышать нашу расчетную предельную температуру.Эту взаимосвязь между теоретической температурой нагнетания и расчетной предельной температурой можно ясно увидеть на рисунке 1. Я рекомендую вам выбрать консервативный расчетный предел температуры на этапе выбора проекта, чтобы обеспечить безопасный рабочий запас для обработки любого неожиданного процесса. условий или неожиданных внутренних потерь цилиндра из-за износа или загрязнения.

Предположим, компрессор, который вы рассматриваете, имеет рекомендуемый предел срабатывания сигнализации температуры нагнетания 325 o F и автоматическое отключение при 350 o F.Если ваше фактическое давление нагнетания составляет 60 фунтов на квадратный дюйм, вы должны ожидать минимальное значение T d около 303 o F, как указано в таблице 1. (Помните, что значения температуры нагнетания в таблице 1 являются теоретическими значениями. температура нагнетания будет выше из-за внутренних потерь, так как ваш компрессор будет испытывать нормальную деградацию.) Если ваш фактический T d больше похож на 318 o F, у вас будет только запас 7 o F !! Это приведет к бесчисленным будильникам и телефонным звонкам в полночь.Способ избежать этой ситуации — использовать консервативную расчетную температуру нагнетания и использовать большее количество ступеней сжатия, чтобы обеспечить меньшую степень сжатия на ступень. Изучение Таблицы 1 приведет вас к выводу, что для этого примера расчетные степени сжатия не должны превышать 4,5 на ступень, если вы хотите поддерживать приемлемый запас между рабочей температурой и пределом срабатывания сигнализации.

Рисунок 1

Предупреждение: Примеры, показанные здесь, основаны на теоретических расчетах адиабатического сжатия.Формулы адиабатического сжатия используются для оценки производительности поршневых компрессоров. Читатели должны работать с производителями компрессоров, чтобы определить фактическую степень сжатия и пределы температуры нагнетания для вашей конкретной конструкции компрессора. Теоретические расчеты, использованные в этой колонке, были использованы для демонстрации общей тенденции, ожидаемой от все более высоких степеней сжатия.

Для центробежных компрессоров обычно используется следующее теоретическое уравнение повышения температуры, основанное на политропном сжатии:

[ Уравнение 3, которое следует использовать только для , чтобы оценить теоретическую температуру нагнетания в динамических компрессорах.]

Здесь (n-1) / n определяется соотношением:

Компромисс дизайна

Читатель может видеть, что всегда существует компромисс между количеством ступеней сжатия и температурой нагнетания компрессора на каждой ступени. Чем больше у вас ступеней сжатия, тем дороже будет компрессорная установка из-за ее общей сложности, т. Е. Требуется больше трубопроводов и охлаждения. Однако чем больше установленных ступеней сжатия, тем меньше будет повышение температуры на каждой ступени, что позволяет компонентам компрессора работать холоднее и надежнее.Это компромисс, на который должны пойти все профессионалы в области компрессоров, когда они начинают свой процесс выбора.

Общая степень сжатия является произведением всех индивидуальных степеней сжатия, то есть r o = r 1 x r 2 x r 3 x и т. Д. Предполагая, что все ступени имеют одинаковую степень сжатия, мы можем написать:

В этой формуле n — количество ступеней, а r s — степень сжатия на ступень.Исходя из этого соотношения, мы можем сделать вывод, что количество стадий, необходимых для достижения требуемого общего коэффициента, составляет:

Например, если ваш требуемый r o равен 20, а наш рекомендуемый максимальный r s равен 4,5, то нам потребуются две стадии сжатия, так как:

В целом можно сделать вывод, что чем меньше допустимая степень сжатия (r s ), тем больше требуется ступеней (n).

Я рекомендую дать вашим компрессорам шанс. Постарайтесь использовать как можно более широкий экономический запас между расчетной температурой нагнетания и расчетным температурным пределом компрессора. В приведенном выше примере я рекомендовал расчетный запас в 50 o F (325-275 o F), чтобы обеспечить буфер на случай непредвиденной внутренней деградации компрессора. Если вы ожидаете таких факторов, как грязный газ, вы можете захотеть еще больше увеличить расчетную маржу.

Помните, что вашим лучшим другом при выборе компрессора будет производитель компрессора.Они избавят вас от неприятностей, помогая выбрать подходящий компрессор для вашего приложения. Чтобы они были успешными, вы должны предоставить им наиболее точную доступную степень сжатия, состав газа и температуру всасывания. Вместе вы оба можете выбрать эффективный и надежный компрессор.

Об авторе:

Роберт X. Перес имеет более 30 лет опыта работы с вращающимся оборудованием в нефтехимической промышленности. Он получил степень бакалавра медицинских наук в Техасском университете A&M (Колледж-Стейшн), степень MSME в Техасском университете в Остине и является лицензированным профессиональным инженером в штате Техас.Г-н Перес работал адъюнкт-профессором в Техасском университете A&M в Корпус-Кристи, где он разработал и преподавал курс «Инженерные технологии вращающегося оборудования».

Он является автором четырех книг и соавтором четырех книг в области надежности оборудования. Г-н Перес также написал множество статей о надежности оборудования для многочисленных технических конференций и журналов.

Что такое коэффициент компрессора?

Сжатие — это не самая простая вещь для понимания сначала.Обдумывать элементы управления и то, как они влияют на звук, сбивает с толку, но вы определенно не одиноки. Если вы изо всех сил пытаетесь понять, как установить коэффициент компрессора, мы подробнее рассмотрим, что это такое и как оно работает!

Что делает компрессор?

Проще говоря, настройка соотношения на компрессоре определяет, насколько агрессивно он подавляет звук. Компрессор работает по принципу коэффициента усиления, который измеряется уровнем на входе и выходе.Мы рассмотрим эту концепцию чуть позже, но общая идея для реального приложения такова:

Более высокие коэффициенты означают большее сжатие. Больше компрессии означает более строго контролируемую динамику исполнения, уменьшая разницу в громкости между самыми громкими и самыми тихими частями материала. С более высоким коэффициентом сжатия вы действительно услышите больше компрессии — это может быть искаженный или общий звук искусственного типа.

Более низкие коэффициенты означают меньшее сжатие. Меньше компрессии означает более слабо контролируемую динамику исполнения. Он звучит более прозрачно, потому что лучше сохраняется естественная разница в громкости исполнения. В зависимости от того, как вы устанавливаете другие параметры, вы можете вообще не слышать работу компрессора.

Математический коэффициент компрессора

Коэффициент усиления — это просто соотношение между входным и выходным уровнями. Большинство компрессоров имеют настройки соотношения 2: 1, 4: 1 и 8: 1, а некоторые до 20: 1.

При 2: 1 на каждые 2 дБ входного сигнала выводится 1 дБ. Таким образом, при входном сигнале 10 дБ при соотношении 2: 1 на выходе получается 5 дБ. Принцип один и тот же для всех соотношений: при 4: 1 на каждые 4 дБ входного уровня выходит 1 дБ.

Разделив уровень входного сигнала на первое число коэффициента компрессора, вы определите, сколько сигнала будет выводиться.

Вы можете быстро увидеть, как соотношение 8: 1 или выше резко снизит громкость входного сигнала. Компрессор принимает каждые 8 ​​дБ сигнала и снижает его до 1 дБ.Это приводит к более агрессивной и слышимой компрессии, чем при низком соотношении 2: 1.

Так как же установить коэффициент компрессора? Помните, что соотношение — не единственный элемент управления компрессором — каждый параметр работает вместе для достижения конечного результата. Вы также должны понимать порог , атаку, высвобождение и усиление макияжа .

Порог

Компрессор не начинает сжатие, пока входной сигнал не превысит пороговое значение. Например, если мы установим порог компрессора на -18 дБ, ничего ниже -18 дБ не запустит компрессор.Любой звук громче -18 дБ скажет компрессору начать снижение усиления.

Порог сообщает компрессору, когда нужно включить, а коэффициент определяет, какое уменьшение усиления следует применить.

Вообще говоря, мы используем сжатие, чтобы поймать самые громкие пики в нашем динамическом материале. Итак, установка порога, который улавливает и уменьшает эти пики, чтобы сделать наш уровень трека более последовательным, — лучший способ начать. Внимательно относитесь к порогу; если он слишком высок, компрессор вообще ничего не сделает.

Атака

Параметр атаки контролирует, сколько времени требуется компрессору для применения уменьшения усиления после того, как входной сигнал превысит пороговое значение. Если мы установим время атаки на 5 мс, потребуется 5 мс для применения снижения усиления после того, как входной сигнал превысит наш порог -18 дБ.

Установка времени атаки будет варьироваться от инструмента к инструменту и даже от песни к песне в зависимости от темпа и множества других факторов. В большинстве случаев более медленное время атаки работает хорошо; думаю где-то между 20 и 40 мс.Медленная атака означает, что после прохождения порога будет сжиматься вся нота, а не только начальный переходный процесс. Если вы хотите сокрушить быстрые переходные процессы, скажем, на малом барабане быстро подобранной гитары, быстрые атаки помогут.

Выпуск

Release — это еще одна настройка времени, которая определяет, как быстро компрессор выключается после того, как сигнал упадет ниже порогового значения. Опять же, это очень важная настройка, которая в конечном итоге определяет, как будет звучать компрессия.

Если отпускание слишком быстрое, звук начнет звучать неестественно.Если он будет слишком медленным, компрессор никогда не отключится. Как правило, время восстановления рекомендуется отрегулировать до тех пор, пока оно не будет подходить к карману звука. Хорошая отправная точка — где-то около 60 мс. Куда вы пойдете дальше, будет зависеть от общего ритмического ощущения и темпа самой песни.

Увеличение макияжа

Поскольку компрессоры активно уменьшают громкость в соответствии с соотношением / порогом, наш общий уровень дорожки будет ниже, чем до того, как мы применили сжатие. Простое решение для восстановления некоторой части усиления, которое было уменьшено с помощью регулировки компрессора «усиление подпитки» или «выход».

Общее практическое правило — увеличивать усиление макияжа до тех пор, пока выходящий уровень не станет равным входящему уровню. Или вы можете увеличить усиление макияжа еще больше, чтобы получить больше общего уровня из дорожки.

Хорошая отправная точка для общего сжатия

Работая с одним компрессором, вам для начала нужно понять некоторые основные настройки. Идея состоит не в том, чтобы раздавить инструмент, а в том, чтобы поэкспериментировать с уменьшением усиления для достижения желаемого динамического контроля.

По словам Бобби Овсински, известного инженера, автора и преподавателя, соотношение компрессора 4: 1, средняя / быстрая атака и средний выпуск — отличное место для начала . Затем вам нужно отрегулировать порог на 4–6 дБ снижения усиления и посмотреть, где все находится. Оттуда вы можете приспособиться к своему вкусу, будучи уверенными в том, что начали с прочной основы.

Рекомендации по степени сжатия мотоциклов | Мотоцикл Mojo

Определение степени сжатия может быть сложным процессом.

Мощность передается на заднее колесо мотоцикла за счет сжигания топливно-воздушной смеси в камере сгорания цилиндра, а расширение горящих газов толкает поршень, который вращает коленчатый вал, который в конечном итоге толкает вас вперед. Чем эффективнее сгорает топливная смесь, тем сильнее будет давление на поршень и тем больше будет произведена мощность.

Помимо таких факторов, как объемный объем двигателя, а также конструкция впуска и выпуска, степень сжатия двигателя имеет большое влияние на мощность и топливную экономичность.Степень сжатия — это отношение между общим объемом цилиндра, когда поршень находится в нижней части своего хода, и объемом камеры сгорания, когда поршень находится в верхней части своего хода, включая толщину прокладки головки и форму верх поршня. Следовательно, если общий объем цилиндра составляет 100 см3, а объем с поршнем в верхней мертвой точке (ВМТ) составляет 10 см3, степень механического сжатия составляет 10: 1.

Проще говоря: чем выше степень сжатия, тем больше мощности будет произведено для данного рабочего объема и для данного количества топлива.Это связано с тем, что чем сильнее сжимается топливная смесь, тем полнее она сгорает и расширяется. Однако это становится немного сложнее, чем на практике, и существует больше факторов, препятствующих высокой степени сжатия, чем преимуществ.

Самый большой вредный фактор — «детонация». Это когда топливная смесь воспламеняется в другом месте камеры сгорания, кроме свечи зажигания, когда она загорается. Таким образом, вместо своевременного расширения газов, которое начинает гореть, когда свеча зажигания загорается, когда поршень приближается к ВМТ, и продолжает расширяться, когда поршень начинает двигаться обратно вниз, происходит взрыв, который поражает поршень, как удар молотка, пока он все еще на подъеме.Отсюда и «стук» двигателя, и это очень опасно.

Смесь может воспламениться преждевременно из-за типа топлива (топливо с более высоким октановым числом устойчиво к детонации), момента зажигания (расширенный выбор времени дает смеси больше времени для детонации при движении поршня вверх) и степени сжатия смеси (сжатие газ выделяет тепло). Размер отверстия цилиндра также имеет значение, и чем больше диаметр отверстия, а, следовательно, и камера сгорания, тем больше времени требуется, чтобы фронт пламени прошел от свечи зажигания до самых дальних участков камеры сгорания, что дает смеси больше возможностей. взорвать.При заданном объеме двигателя двигатель с меньшим диаметром цилиндра и более длинным ходом будет менее подвержен детонации, поскольку пламени требуется меньше времени для заполнения камеры сгорания. Вот почему большие V-образные близнецы и синглы с большей вероятностью стучат, и почему у них более низкая степень сжатия, чем у многоцилиндровых двигателей аналогичного объема.
Однако проблема заключается не в степени сжатия, а в более высоком давлении в камере сгорания, которое создается более высокой степенью сжатия — более высокое давление способствует детонации, поскольку, как упоминалось ранее, при сжатии газа выделяется тепло.Степень сжатия на современных мотоциклах варьируется от 9,5: 1, как на Suzuki DR650SE, до 14: 1, как на Ducati Panigale V4. Kawasaki Ninja h3 имеет еще более низкую степень сжатия, чем DR650, 8,5: 1, но давление в камере сгорания очень высокое, поскольку всасываемый заряд нагнетается нагнетателем.

Нет простого способа рассчитать степень сжатия без разборки двигателя. Для расчета степени сжатия необходимо следующее: фактические размеры диаметра цилиндра и хода, толщина сжатой прокладки головки, объем купола поршня, объем по высоте деки поршня (где верх поршня находится по отношению к поверхности прокладки головки блока цилиндров). в ВМТ) и объема камеры сгорания.

Лучший способ измерить объем камеры сгорания — это записать количество жидкости, необходимое для ее заполнения, с помощью бюретки объемом 100 куб. Поршневые производители иногда включают объем купола поршня, который необходимо вычесть из объема камеры сгорания; в противном случае необходимо установить поршень и кольца в цилиндр и измерить объем бюреткой. Формула для расчета только объема цилиндра без камеры сгорания: диаметр цилиндра x диаметр цилиндра x 12,87 x ход поршня = объем в кубических сантиметрах (размеры диаметра цилиндра и хода поршня в дюймах).Получив этот объем и объединенный объем камеры сгорания, прокладки головки и купола поршня, вы можете рассчитать степень сжатия, разделив общий объем цилиндра и камеры сгорания на объем камеры сгорания (включая прокладку головки и поршень). -купольный объем).

Помимо удаления материала с головки или цилиндра, вы можете повысить степень сжатия, установив поршни с высокой степенью сжатия или более тонкие прокладки головки, или заменив базовые прокладки на герметик, например, на прокладку ThreeBond.

Технические статьи написаны исключительно для справки, и для вашего мотоцикла могут потребоваться другие процедуры.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *