Компрессия двигателя и степень сжатия двигателя: Какая компрессия должна быть в двигателе и как ее проверить?

Содержание

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя. Особенности и различия

Сегодня мы узнаем, что из себя представляют автомобильные показатели двигателя внутреннего сгорания, такие как степень сжатия и компрессия силовой установки, а также чем они отличаются друг от друга

ЧТО ТАКОЕ СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ И КОМПРЕССИЯ ДВИГАТЕЛЯ. ОСОБЕННОСТИ И РАЗЛИЧИЯ

Добрый день, сегодня мы узнаем, что из себя представляют автомобильные показатели двигателя внутреннего сгорания, такие как степень сжатия и компрессия силовой установки, а также чем они отличаются друг от друга. Кроме того, дадим определение понятиям компрессии и степени сжатия, расскажем про основные особенности данных показателей двигателя, а также установим, почему так важны значения этих параметров для того или иного мотора транспортного средства. В заключении мы поговорим, как влияют конечные значения компрессии силовой установки на установление возможных неисправностей двигателя, а также почему степень сжатия напрямую влияет на параметр мощности мотора автомобиля.

Для того, чтобы понять для чего нужны показатели компрессии и степени сжатия двигателя внутреннего сгорания, а также чем они отличаются друг от друга, необходимо знать их определения, осознавать важность каждого параметра, который напрямую или косвенно влияет на долговечность функционирования силовой установки транспортного средства. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о степени сжатия и компрессии двигателя, а также почему не нужно путать эти, в какой то мере схожие показатели измерения работы мотора. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автолюбителями: «Чем отличаются параметры степени сжатия и компрессии двигателя друг от друга, а также какой показатель наиболее важен?».

Компрессия двигателя. Результаты измерения

Почему загорается лампа давления масла

1. Степень сжатия. Понятие и особенности автомобильного показателя

Степенью сжатия силовой установки называется отношение объема рабочей области цилиндра к объему камеры сгорания топливно-воздушной смеси. На бензиновом двигателе, в зависимости от определенной задачи, показатель степени сжатия может находится в разном диапазоне величин от 7 до 11 пунктов. Что касается дизельных силовых установок, то в связи с определенными конструкторскими особенностями устройства, их степень сжатия значительно превышает бензиновые и составляет в среднем от 13 до 19 пунктов.

На сегодняшний день степень или показатель сжатия двигателя указывается почти на всех современных транспортных средствах. На основании этого параметра производитель в документации и еще, как правило, на лючке бензобака к тому или иному автомобилю указывает рекомендованное для заправки топливо, например, если транспортное средство оснащено бензиновым мотором, будет указание на марку бензина АИ-92 или АИ-95.

Для того, чтобы более детально представить, как и где создается степень сжатия в двигателе автомобиля, нужно первым делом себе представить блок цилиндров и поршни, которые в нем ходят. Дело в том, что у каждого поршня есть в блоке цилиндров, так сказать свои «мертвые точки«. Такой точкой называется верхняя плоскость блока, когда топливо сжато до предела и ждет момента для воспламенения. Нижняя точка — это та плоскость, где поршень опускается вниз, а пространство заполняется новой порцией топливной смеси или наоборот уже заполнено расширившимися от воспламенения газами.

В том случае, когда поршень располагается в верхней части блока, то есть в «верхней мертвой точке«, то над ним остается определенный объем, в котором и находится сжатая под определенным давлением топливно-воздушная смесь. Это пространство или область называется камерой сгорания смеси. Когда поршень опускается в нижнюю область блока цилиндров, так сказать к «нижней мертвой точке«, то к пространству камеры сгорания еще добавляется объем расположенный над поршнем. Поэтому довольно просто зная вышеописанные теоретические основы работы поршня в блоке цилиндров определить во сколько может сжиматься топливно-воздушная смесь нашего двигателя при движении узла мотора из нижней «мертвой точки» в верхнюю. Справочно отметим, что при измерении этого показателя, переменные значения отображаются, как объемные величины, поделенные друг на друга, то есть V2 (объем) / V1 (объем).

Таким образом, при помощи обычного деления объема V2 (объем над поршнем) на V1 (объем под поршнем) мы получим показатель, который укажет нам во сколько раз сжимается топливно-воздушная смесь, при движении поршня из нижней мертвой точки блока цилиндров в верхнюю. Ниже на изображении мы постарались наглядно продемонстрировать наши расчеты степени сжатия (Нажмите на изображение для увеличения).

Как правило, авто производители данные характеристики указывает в документации к транспортному средству. Поэтому зачастую этот параметр высчитывать самостоятельно не требуется, для его нахождения нужно всего то открыть инструкцию на свой автомобиль.

В большинстве случаев степень сжатия указывается в диапазоне от 9 до 14 пунктов. Данный показатель нам скажет о том, что топливно-воздушная смесь, которая вошла в камеру сгорания при движении поршня в блоке цилиндров из «верхней мертвой точки» в нижнюю точку, на такте впуска, сожмется в 9, 10, … или 14 раз, от первоначального состояния (объема), а после этого воспламенится свечой зажигания.

2. Компрессия двигателя. Понятие и особенности автомобильного показателя

Компрессией называется максимальное давление воздуха в камере сгорания в самом конце такта сжатия топливно-воздушной смеси. Другими словами компрессия — это определенный уровень давления в области цилиндра, которое так или иначе зависит от степени сжатия смеси в нем. Справочно заметим, что показатель давления в малом объеме всегда будет больше, так как при увеличении степени сжатия, уровень компрессии вырастает. Уровень компрессии косвенно или предварительно указывает на состояние силовой установки автомобиля. Поэтому так важно правильно производить процедуру замера компрессии в моторе.

Заметим, что чем выше показатель компрессии на шкале специального манометра при замере, тем большую мощность способна развивать силовая установка автомобиля. Довольно часто автовладельцы задаются вопросом почему так получается? Все довольно просто и лежит на поверхности. Дело в том, что повышение уровня компрессии способствует оптимальному сжатию топлива в камерах цилиндров, так как его воспламенение может происходить куда более эффективно, чем с низким показателем. Кроме того, высокая компрессия предоставляет большой толчок поршню. Таким образом происходит прямая зависимость частоты вращения коленчатого вала и мощности силовой установки.

Но стоит заметить, что постоянно повышать компрессию не в коем случае нельзя, так как топливно-воздушная смесь, как правило, это бензин может сильно перегреться и самопроизвольно воспламениться, что как следствие выльется в детонацию. А это уже может привести к губительным и разрушительным последствиям для внутренних узлов, а также деталей двигателя. Как говорится этот процесс уж точно не продлит срок службы силовой установки. Вот поэтому сегодня на рынке новых автомобилей можно все чаще встретить машины оборудованные специальными двигателями, да и на заправках можно сейчас часто видеть высокооктановые марки бензина, которые образуют высокую компрессию.

Как правило, большинство автомобильных производителей указывают средний показатель компрессии. Например, если при измерении, наш показатель компрессии отличается даже на пару пунктов от заводского, то стоит задуматься, так как почти в 90 процентах случаях это может означать, что с нашим двигателем возникли серьезные проблемы. В этом случае, необходимо начинать диагностику неисправностей деталей силовой установки с клапанов, маслосъемных колпачков и заканчивая компрессионными кольцами, которые расположены на поршнях и так далее по цепочке.

3. Отличительные особенности степени сжатия от компрессии двигателя

Для того, чтобы понять, в чем же различие степени сжатия от компрессии двигателя, давайте немного вспомним ранее рассказанные нами задачи, которые выполняются одним и вторым показателем. И так, степень сжатия — это в первую очередь коэффициент, который рассчитывается при помощи объемов, а компрессия наоборот измеряется специальным прибором под названием компрессионный манометр.

Если рассматривать различия показателей с практической точки зрения, то компрессия двигателя будет незначительно больше, чем степень сжатия. К примеру, при показателе степени сжатия в 9 пунктов, компрессия будет находится в диапазоне от 10,5 до 11,5 пунктов.

Многие сейчас могут задать вопрос: «Почему так разнятся итоговые показатели этих индикаторов?» Дело в том, что при измерении компрессии силовой установки от давления может разогреваться топливно-воздушная смесь и следовательно происходит повышение ее температуры. В принципе, в какой то мере показатели степени сжатия и компрессии можно было бы приравнять, в том случае, если бы процесс проходил в изотермическом, а также герметично закрытом корпусе, который бы исключал любое воздействие температуры, как снаружи, так и внутри. Однако в связи с тем, что в реальности обеспечить полную герметичность узлов не реально, то итоговые величины будут всегда отличатся.

В заключении отметим, что для бензиновых силовых установок, чем больше показатель степени сжатия, тем будет выше удельная мощность двигателя. Однако, если чрезмерно повысить степень сжатия мотора, то это может значительно снизить срок службы его узлов и при этом возрастет риск наступления внепланового капитального ремонта двигателя при заправке «разбавленным» топливом. При снижении компрессии двигателя, самое главное нужно немедленно установить причину этого понижения. Зачастую причиной низкой компрессии становятся проблемы с поршневыми кольцами или клапанным механизмом. Чтобы наверняка установить неисправность, специалисты по обслуживанию и ремонту транспортных средств при помощи обычного шприца вводят примерно около 20 грамм моторного масла в «подозрительные» цилиндры. Затем процедуру повторяют. В том случае, если после этих манипуляций показания компрессометра выросли, то причиной падения являются поршневые кольца, а если они остались на прежних местах, то проблема в клапанах.

БОЛЬШОЕ СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. ОСТАВЛЯЙТЕ СВОИ КОММЕНТАРИИ, ДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ.
ЖДЕМ ВАШИХ ОТЗЫВОВ И ПРЕДЛОЖЕНИЙ.

Компрессия и степень сжатия двигателя

Лента заявок
Стоимость экспертиз
ОБУЧЕНИЕ
Контакты

Обычно, приобретая подержанную машину, автовладелец вкладывает массу сил и средств для её поддержания в технически исправном состоянии. Но этого бывает мало, поскольку определить причины поломок бывает очень сложно, в особенности начинающим автолюбителям. Хорошо, если они испытывают искренний интерес ко всему, что происходит под капотом, дотошно выясняют причины возникновения проблем и методы их устранения. Самым сложным для понимания новичков является двигатель. У него сложная конструкция, и для того чтобы сэкономить деньги на случай поломки, приходится изучать все его составляющие и принципы работы. Тогда можно браться за ремонт двигателя самостоятельно, без обращения на СТО.

Компрессия двигателя и степень сжатия

Компрессия двигателя и степень сжатия – это разные понятия, хотя их автомобилисты-новички путают. Эти показатели друг от друга не зависят. Добавим лишь, что при эксплуатации транспортного средства компрессия может измениться, а степень сжатия — показатель, у которого нет единиц измерения. Определяется параметр путём расчётного соотношения двух объёмов: цилиндра и камеры сгорания. Он относителен, и способен изменяться только в случаях вмешательства в конструкцию мотора, например, при внесении изменений в геометрию агрегата. Это должны быть форсирование или дефорсирование агрегата, или замененная прокладка ГБЦ (головки блока цилиндров) с другой толщиной. Параметр находится в прямой зависимости от используемого горючего, или, точнее, от его стойкости к детонации. Величина степени сжатия значится в разделе тактико-технических характеристик инструкции по использованию автомобиля.

Компрессионный параметр – это, по сути, величина давления. Измерять его следует при вращающемся стартером вале, с отключенным зажиганием. В цилиндрах мотора давление газов замеряют по окончанию такта сжатия. Показатель компрессии изменится при работающем агрегате. Измерения производятся специальным прибором под названием компрессометр.

Почему компрессия и степень сжатия отличаются?

Теоретически две эти характеристики должны быть примерно равными, но обычно при расчётах и измерениях выясняется, что степень сжатия меньше величины компрессии. Разберёмся в причинах этой разницы. По теории, одинаковые величины показывают цилиндры, с бесконечно долгим сжатием газа. Вся выделяемая во время процесса сжатия энергия должна быть поглощена элементами агрегата: поршнем, головкой блока, стенками цилиндров и остальными частями двигателя, чтобы изменения теплового баланса не происходило. Сжатый газ, отдавая всё тепло, давит на манометр не больше, чем рассчитано теоретически.

В реальности при сжатии газа растёт температура, и тепло не успевает поглощаться стенками цилиндров. Оно остаётся в цилиндре, из-за чего создаётся высокое давление. В новых двигателях обычно компрессия гораздо выше, чем в старых в виду снижения свойств герметичности. Чем герметичнее сам двигатель, тем замки цилиндров меньше пропустят тепла, поддерживая высокий уровень компрессии. В старых двигателях с низкой герметичностью, компрессия существенно снижается.

У исправно работающих двигателей обычно компрессия выше расчётной степени сжатия примерно в 1,3 раза. Теоретически этот показатель составляет 1,4. Параметр означает, что давление газа изменяется в обратной пропорциональности к изменению его объёма в указанной степени. Расчёты будут верны при отсутствии воздушных утечек, и если стенками не передаётся тепло.

Для чего вообще надо измерять компрессию?

Для оценки изношенности поршневой группы и общего состояния двигателя. Чем меньше компрессия – тем хуже ситуация. Если конкретно, то низкие показатели, менее 10 атм., означают плачевное состояние двигателя, работающего на бензине. При разнице полученных показателей компрессии в разных цилиндрах выше, чем на одну атмосферу делают вывод об изношенности мотора. А уже если наблюдаются оба эти показателя, то капитальный ремонт неизбежен.

Измеряется компрессия на прогретом моторе с выкрученными свечами зажигания при нажатии педали газа. Стартером мотор будет крутить до стабилизации давления. Прогретый мотор нужен для определённой частоты вращения коленвала и разряженности аккумулятора. Компрессия будет выше при малом времени контакта стенок цилиндра со сжимаемыми газами, т.е. при высокой частоте вращения коленвала. При этом и стартер, и батарея должны быть в исправном состоянии.

Благодаря компрессии возможно определение наиболее изношенных мест двигателя. Следует определить, где из-за низкой герметичности клапанов или колец может падать давление газа. Для выяснения требуется залить в цилиндр немного моторного масла и измерить компрессию. Маслом временно герметизируются места, в которые «утекает» наибольшее количество газа: межстеночно-поршневые щели, замки колец. Неисправными считаются клапаны при постоянстве показателей компрессометра, при повышении показателей виноваты изношенные кольца.

Наука о степени сжатия для высокопроизводительных двигателей

Степень сжатия двигателя имеет большое значение. Вы никогда не увидите гоночный двигатель с низкой степенью сжатия, если только он не будет произвольно ограничен каким-либо классовым ограничением. Более высокая степень сжатия дает большую мощность в гоночных и дорожных двигателях. Все помнят анемичные 1970-е с низким уровнем сжатия, и никто не хочет их повторять. Как только OEM-производители получили больший контроль над топливом и искрой с помощью EFI и электронного управления двигателем, степень сжатия снова подскочила, потому что автопроизводители знают, что это увеличивает мощность и обеспечивает более высокую эффективность использования топлива. Более высокая степень сжатия является основной причиной того, что дизельные двигатели неизменно обеспечивают лучшую экономию топлива, чем бензиновые двигатели.

Этот технический совет взят из полной книги PERFORMANCE AUTOMOTIVE ENGINE MATH. Полное руководство по этой теме можно найти по этой ссылке:

УЗНАТЬ БОЛЬШЕ ОБ ЭТОЙ КНИГЕ ЗДЕСЬ

ПОДЕЛИТЬСЯ ЭТОЙ СТАТЬЕЙ: Поделитесь этой статьей на Facebook, на форумах или в любых клубах, которые вы принять участие. Вы можете скопировать и вставить эту ссылку, чтобы поделиться: https://musclecardiy.com/performance/science-compression-ratios-performance-engines/

Высокопроизводительные приложения должны тщательно учитывать степень сжатия, независимо от того, являются ли они нормальными или сильно форсированными за счет наддува. Нам нужна вся мощность и эффективность, которые мы можем получить, но плохое сочетание деталей может ненадлежащим образом повлиять на толерантность двигателя к октановому числу топлива с потенциально катастрофическими результатами.

Конфигурация верхней части поршня является одним из многих факторов, влияющих на степень сжатия двигателя и устойчивость к октановому числу топлива.

Очень важно знать или прогнозировать степень сжатия с высокой степенью уверенности, чтобы можно было сделать правильный выбор топлива. Теперь, когда у нас есть бензин с низким и средним октановым числом и высокооктановый этанол E85, а также гоночное топливо, как никогда важно, чтобы степень сжатия соответствовала предполагаемому применению и топливу, которое будет сжигаться. В случае новых сборок двигателей подходящее сочетание компонентов может быть адаптировано для достижения целевой степени сжатия, которая либо является благоприятной для октанового числа, либо, в некоторых случаях, предписана санкционирующим органом.

Двигатели с ограниченным октановым числом всегда подвержены риску фатального повреждения двигателя. Вот почему двигатели в 1980-х годах начали оснащаться датчиками детонации, которые сигнализировали бортовому компьютеру о замедлении подачи искры при обнаружении начала детонации. Сегодня у нас есть роскошные средства управления двигателем, которые позволяют нам работать с более высокими степенями сжатия, но нам все еще приходится рассчитывать их в соответствии с конкретными требованиями.

Степень сжатия является эффективным средством ограничения мощности в некоторых гоночных сериях. Он также используется для снижения стоимости многих гоночных объектов. Обычно это влияет на выбор поршня и головки цилиндров, когда конкретная головка цилиндра также может быть указана санкционирующим органом. Когда размер головки цилиндра и камеры диктуется, конфигурация поршня, высота платформы и толщина прокладки должны манипулировать, чтобы выполнить требования к степени сжатия. Шорт-треки часто требуют 9Правило :1, в то время как двигатели NASCAR ограничены соотношением 12:1. Неограниченный дрэг-рейсинг и двигатели Bonneville часто превышают 14: 1, в то время как дрэг-рейсеры стандартного класса ограничены исходной заводской степенью сжатия своего конкретного автомобиля.

Ограничения степени сжатия могут быть в определенной степени полезными, поскольку они обычно диктуют поршни с плоской верхней частью, которые способствуют эффективному сгоранию при сохранении желаемого гашения для повышения турбулентности заряда и поддержания качества смеси. Часто используются заэвтектические поршни, хотя в некоторых сериях разрешены поковки. Без более высоких степеней сжатия, безусловно, меньше отдачи от вложенных средств, но, учитывая конкретные параметры, опытные производители двигателей настраивают компоненты, чтобы они наилучшим образом соответствовали любой фиксированной степени сжатия, особенно с прицелом на увеличение эффективной степени сжатия за счет соответствующей синхронизации распредвала и эффективной настройки впуска. .

Факторы, влияющие на степень сжатия

Быстро назовите десять или более факторов, которые влияют или зависят от степени сжатия. Если вы не можете, рассмотрите следующее:

Октановое число топлива
Качество топливной смеси (размер капель)
Объем цилиндра
Объем камеры сгорания
Высота платформы
Толщина прессованной прокладки
Форма прокладки
Зазор между поршнем и головкой
Зона охлаждения
Купол или объем купола
Объем посуды
Момент зажигания
Объем сброса клапана
Объем щели
Фаска отверстия

Формула для расчета степени сжатия довольно проста. С некоторыми примерами мы поработаем чуть позже, но сначала давайте рассмотрим влияние элементов из нашего списка, особенно тех, которые находятся под нашим контролем в процессе сборки двигателя. Конечно, устойчивость к октановому числу топлива является первостепенной задачей, поэтому нам нужно знать, какое топливо мы будем использовать. Качество смеси этого топлива в значительной степени определяется температурой воздуха, топливной смесью и компонентами впуска, которые дозируют топливо в двигатель. К ним относятся карбюратор или топливные форсунки, впускной коллектор, головки цилиндров и клапаны. Даже синхронизация распределительного вала может влиять на динамическое сжатие или давление в цилиндре. Это все, что мы можем контролировать, как и элементы в нашем списке, все они находятся прямо внутри цилиндра, оказывая влияние на степень сжатия. Рассмотрим основную формулу.

Степень сжатия (CR) = (V1 + V2) ÷ V2
Где:
V1 = объем цилиндра
V2 = объем камеры сгорания формулы степени сжатия для точного расчета степени сжатия.

Циферблатный индикатор с мостовой подставкой используется для измерения высоты настила. Поместите циферблатный индикатор на поверхность деки и обнулите циферблат. Затем поверните поршень в ВМТ и измерьте разницу до вершины поршня. Измерьте вдоль оси поршневого пальца, чтобы получить среднюю высоту деки.

Большинство прокладок головки блока цилиндров имеют многослойную конструкцию, и все лучшие из них имеют заявленную толщину и объем в сжатом состоянии. Если объем вашей прокладки неизвестен, вы все равно можете измерить его, как указано в сопроводительном тексте.

На практике V2 фактически называют объемом зазора или объемом сжатия, потому что он включает в себя все элементы из нашего списка и фактически представляет собой общее пространство сгорания над поршнем. Это пространство, в которое вдавливается объем цилиндра при сжатии. Я буду называть это объемом сжатия для нашего обсуждения. Таким образом, формула фактически устанавливает отношение между полным объемом цилиндра с поршнем в нижней части своего хода к объему цилиндра с поршнем в верхней части своего хода. Каждый пункт в нашем списке изменяет значение V2 в той или иной степени, и это оказывает глубокое влияние на фактическую рабочую степень сжатия.

Высота деки

Существует два типа высоты деки: положительная и отрицательная. На большинстве двигателей поршень останавливается немного ниже поверхности блока цилиндров, когда он находится в ВМТ, иногда на 0,020 дюйма или более. Это называется положительной высотой деки, потому что дека блока все еще находится над верхней частью поршня. Каким бы маленьким оно ни было, это расстояние вносит дополнительный объем в камеру сгорания V2 над поршнем. Этот объем необходимо рассчитать и добавить к V2. В некоторых случаях поршень немного выступает из канала ствола. Это называется отрицательной высотой деки, и ее объем необходимо вычесть из V2, потому что она вычитает объем из пространства для горения.

Толщина сжатой прокладки

Объем прокладки головки также добавляется к сжатому объему. Это определяется толщиной сжатой прокладки, диаметром отверстия под прокладку и формой прокладки. Многие прокладки головки блока цилиндров немного больше диаметра отверстия цилиндра и часто имеют неправильную форму. Высота деки и толщина прокладки также влияют на зазор между поршнем и головкой, что необходимо учитывать, особенно при высоких оборотах. Стальные шатуны практически не растягиваются, поэтому поршень можно расположить вплотную к головке блока цилиндров (без каких-либо последствий для улучшения гашения). Гашение — это когда плоская верхняя часть поршня поднимается очень близко к головке, что имеет тенденцию принуждать или выбрасывать заряд к свече зажигания с высокой турбулентностью в камере для улучшения горения.

Алюминиевые шатуны обладают некоторой эластичностью, поэтому для них требуется увеличенный зазор между поршнем и головкой во избежание физического контакта и последующего повреждения при высоких оборотах двигателя.

Куполообразные поршни повышают компрессию за счет вытеснения объема в камере сгорания над днищем поршня, но неглубокие камеры сгорания являются современной тенденцией для повышения степени сжатия. За счет устранения или уменьшения купола эффективность сгорания повышается, потому что купол не блокирует ядро пламени, которое возникает на свече зажигания.

Плоские вершины являются наиболее распространенной конфигурацией поршня. В какой-то степени они упрощают расчет степени сжатия, но вам все равно придется иметь дело с клапанными сбросами. Они способствуют превосходному сгоранию с хорошими свойствами гашения и турбулентности.

Вогнутые поршни предназначены для снижения степени сжатия за счет увеличения объема сжатия над поршнем. Многие из них не имеют предохранительных клапанов, потому что тарелка уже достаточно глубокая. Вы можете использовать опубликованный объем тарелки для расчета степени сжатия или проверить ее на верхней части поршня.

Эти требования могут повлиять на выбор толщины прокладки и, следовательно, степени сжатия. Часто приходится жонглировать комбинациями, чтобы получить желаемое. Предварительный расчет поможет вам сделать правильный выбор.

Объем купола и тарелки

Объем Если поршень имеет приподнятый купол для увеличения сжатия, объем купола необходимо учитывать при расчете степени сжатия. Объем купола необходимо вычесть из V2, так как он уменьшает объем сжатия. Объем тарелки добавляется к версии 2, поскольку она добавляет объем. И пока вы вычисляете объемы купола и тарелки, вы также должны учитывать объем любых клапанных клапанов в верхней части поршня.

И если вы действительно хотите собрать гниды, вы можете включить объем щели над верхним поршневым кольцом и объем фаски в верхней части отверстия цилиндра. Хотя они бесконечно малы, они все же вносят свой вклад в общий объем V2 в уравнении. Объем щели — это крошечное пространство между поршнем и стенкой цилиндра над верхним кольцом. Обычно это всего несколько тысячных долей дюйма, но он все равно умножается на окружность канала ствола и имеет объемное значение. И если отверстие цилиндра также имеет большую фаску для облегчения установки поршня, это также увеличивает объем камеры сгорания. Сумасшедший да?

Это сравнение выпуклого поршня и выпуклого поршня показывает, как выпуклый поршень выступает в камеру сгорания, увеличивая компрессию за счет уменьшения объема камеры, в то время как выпуклый поршень увеличивает объем камеры сгорания, чтобы уменьшить степень сжатия.

Определите объем камеры сгорания, наполнив камеру водой или спиртом из градуированной бюретки, калиброванной в кубических сантиметрах (см3). Затяните свечу зажигания в камере с обоими установленными клапанами. Затем используйте легкую смазку для герметизации поверхности деки. Поместите пластиковую пластину cc над камерой и расположите головку так, чтобы заливное отверстие находилось в самой высокой точке. Заполните камеру и считайте показания бюретки. Разделите на 16,4, чтобы перевести в кубические дюймы.

Некоторые из этих объемов в большинстве случаев несущественны, но вы должны знать о них, чтобы решить, включать ли их в свои расчеты. Если вы создаете высокопроизводительный двигатель, вам придется неоднократно измерять и изменять многие из этих объемов во время макетов перед сборкой. Надлежащий зазор между быстро движущимися частями является важным и неумолимым, поэтому вы должны установить его в первую очередь. Осведомленность об их влиянии на степень сжатия поможет вам соответствующим образом обдумать ваши изменения и выбор деталей.

Поиск V2

Степень сжатия — непростая вещь, особенно если разбить ее на все влияющие факторы. Тем не менее, это управляемо, и есть много способов взглянуть на это. Хотя это в первую очередь книга по математике двигателя, все же важно понимать все факторы и то, как они влияют на работу двигателя. Степень сжатия — это просто мера того, насколько сильно входящий заряд сжимается до того, как свеча зажигания воспламенит его. Он создается объединенным объемом цилиндра и объемом сжатия, когда поршень достигает ВМТ. На самом деле он определяется рабочим объемом цилиндра и любой комбинацией различных объемов камеры сгорания, составляющих объем сжатия V2. Поскольку именно здесь находятся все переменные, именно здесь вы должны сосредоточить свои усилия для достижения желаемой степени сжатия.

Чтобы увидеть, какое влияние оказывают эти факторы, давайте сравним базовую формулу с той же формулой с учетом всех факторов. Как обсуждалось ранее, различные способствующие факторы либо складываются, либо вычитаются из общего объема сжатия. Камера сгорания является первостепенной ценностью. Все остальные объемы либо добавляются к нему, либо вычитаются из него до работы с основным уравнением.

CR = V1 + V2 ÷ V2

Это сравнение между выпуклым поршнем и выпуклым поршнем иллюстрирует, как выпуклый поршень выступает в камеру сгорания, повышая компрессию за счет уменьшения объема камеры, в то время как выпуклый поршень увеличивает объем камеры сгорания, чтобы уменьшить степень сжатия. Определите объем камеры сгорания, наполнив камеру водой или спиртом из градуированной бюретки, отградуированной в кубических сантиметрах (см3). Затяните свечу зажигания в камере с обоими установленными клапанами. Затем используйте легкую смазку для герметизации поверхности деки. Поместите пластиковую пластину cc над камерой и расположите головку так, чтобы заливное отверстие находилось в самой высокой точке. Заполните камеру и считайте показания бюретки. Разделите на 16,4, чтобы перевести в кубические дюймы.

Обратите внимание, что V1 постоянна, а V2 может значительно меняться, когда вы начинаете складывать и вычитать различные значения, влияющие на нее. В простой формуле V2 называется объемом камеры, но мы знаем, что на самом деле это объем сжатия, поскольку он включает в себя другие факторы. Если вы добавите все остальные факторы, получится очень длинное уравнение. Вы можете разбить его, рассчитав абсолютный V2, прежде чем включать его в уравнение. Это требует точных измерений, хотя на практике часто заменяют опубликованные значения объема прокладки, объема купола и тарелки, а также объемы предохранительного клапана. Объем щели и объем фаски обычно игнорируются, поскольку они очень малы. Следующий список называется стеком V2.

Чтобы найти абсолютный V2, начните с измеренного объема камеры в кубических сантиметрах, преобразованных в кубические дюймы, затем:

добавьте объем деки (или вычтите, если дека отрицательна)
добавьте объем сжатой прокладки
добавьте объем тарелки (или вычтите, если купол )
вычесть объем купола (или добавить, если тарелка)
добавить объем сброса клапана
добавить объем щели (при желании)
добавить объем фаски (при желании)

Это просто, но довольно утомительно для измерения и расчета, поэтому многие производители двигателей выбирают измерить все это сразу, скопировав цилиндр с поршнем внутри. Я объясню, как это сделать, но сначала давайте обсудим, как определить все отдельные тома, составляющие V2.

Объем деки

Рассчитайте объем деки, как если бы это был очень короткий цилиндр. Положительное или отрицательное измерение палубы представляет размер высоты в формуле, в которой используется константа смещения 0,7854.

Пример: для положительной высоты деки 0,020 дюйма при диаметре отверстия 4 дюйма

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

Это будет добавлено к стеку V2, поскольку увеличивает объем сжатия. Если бы измерение деки было отрицательным (поршень выше деки), результат был бы вычтен из стека V2, поскольку он уменьшает объем сжатия. Интересным фактом является то, что все малоблочные Chevy являются двигателями с положительной декой, но все новые двигатели Gen III имеют отрицательную деку.

Объем камеры

Объем камеры сгорания измеряется непосредственно путем измерения камеры градуированной бюреткой. Обратите внимание, что размер камеры в кубических сантиметрах необходимо преобразовать в кубические дюймы. Разделите на 16,4, чтобы сделать преобразование. Это будет ваш базовый объем для расчета степени сжатия. Все другие соответствующие объемы либо добавляются к объему камеры, либо вычитаются из него для определения объема сжатия.

Чтобы заполнить цилиндр, нанесите на стенку цилиндра легкую смазку или масло, чтобы закрыть правильный зазор. Вращайте двигатель до тех пор, пока верхняя часть поршня не окажется достаточно далеко в канале ствола, чтобы очистить купол. Измерьте глубину с помощью циферблатного индикатора и рассчитайте пустой объем, используя формулу объема цилиндра. Затем скопируйте цилиндр, чтобы узнать, какой объем вытесняет купол. Вычтите это значение из объема сжатия.

Объем прокладки

В большинстве случаев объем прокладки публикуется производителем прокладки, и можно безопасно добавить (+) к стеку V2. Когда опубликованное число недоступно, строители часто лукавят, вычисляя объем на основе идеального круга (точно так же, как объем высоты настила). Проблема заключается в том, что диаметр отверстия прокладки часто больше диаметра отверстия цилиндра и часто имеет неправильную форму. Если он идеально круглый, вы можете рассчитать его по формуле объема цилиндра с соответствующим диаметром и сжатой толщиной.

Если форма неправильная, вы можете сфабриковать ее или использовать метод веревки и ленты, чтобы найти истинную окружность отверстия под прокладку, а затем рассматривать ее как идеальную окружность для расчетов. Приклейте прокладку к плоской поверхности и используйте небольшие кусочки ленты, чтобы закрепить тонкую ленту по периметру отверстия под прокладку. Как только вы достигнете начальной точки, аккуратно отрежьте нить и измерьте ее длину.

Это пример прокладки головки блока цилиндров неправильной формы и диаметром, превышающим отверстие. Обычно вы найдете такую бровь рядом с обоими клапанами. Это должно быть включено в ваш расчет коэффициента сжатия. Вы можете связать периметр нестандартной прокладки и использовать длину нити для вычисления объема прокладки на основе измеренной толщины (см. текст).

Используя формулу для длины окружности, вы можете найти соответствующий диаметр для использования в расчете объема прокладки. Предположим, у вас 4-дюймовое отверстие цилиндра, а отверстие под прокладку заметно больше, а вокруг клапанов неправильная D-образная форма (что типично для многих прокладок головки блока цилиндров). Вы аккуратно нанизываете периметр и получаете длину 131⁄16 дюймов. Преобразуйте в десятичные дроби, и у вас будет 13,0625 дюйма. Теперь подставьте это измерение в формулу.

Окружность = 2 π r или C = π d
Где:
r = радиус
d = диаметр
d = C ÷ π
13,0625 ÷ 3,14 = 4,16 дюйма

Это реальный диаметр отверстия прокладки, который теперь можно подставить в формулу объема прокладки:

Истинный объем прокладки = 4,162 x толщина прокладки x 0,7854

Dish Volume

Dish Volumes обычно публикуются, поэтому обычно их можно вставить прямо в стек V2. Но допустим, ваш блок уже был деформирован пару раз, и он немного короче, чем обычно, поэтому поршень имеет отрицательную деку на некоторую величину, которая больше, чем вам удобно для зазора между поршнем и головкой.

Большинство поршней допускают некоторую степень зачистки поверхности поршня (до 0,100 дюйма или даже больше во многих случаях), поэтому вы решаете обрезать их, чтобы получить нулевую поверхность (поршень заподлицо с поверхностью блока). Это легко сделать с плоскими и выпуклыми поршнями; чуть сложнее с купольными поршнями (делают редко).

Если ваш поршень выпуклый и вы урезали его на некоторое количество, вы можете скопировать тарелку и добавить новый объем в стек V2. Или вы можете использовать формулу объема цилиндра для расчета разницы, если у вас есть точные измерения глубины и диаметра. На практике это никогда не бывает легко, потому что блюдо не всегда идеально круглое, а часто имеет D-образную форму и изогнутое дно.

Объем купола Объемы купола также публикуются производителями поршней. Они довольно точны, поэтому вы можете безопасно вычесть этот объем из вашего стека V2, если вы не изменили купол, подогнав его под форму камеры, вырезав более глубокие клапаны или вырезав прорезь для свечи зажигания. Иногда при сборке макета выявляется небольшое пятно, где купол поршня соприкасается с крышей камеры при вращении. Эти точки обычно обрезаются для достижения минимального зазора, что изменяет объем купола, что требует его измерения. Moroso продает простой инструмент для объемных изображений купола, и он пригодится в этой ситуации. Помните, что объем купола вычитается из вашего окончательного стека V2.

Сбросы клапанов

Сбросы клапанов достаточно легко установить на поршень с плоской вершиной, и большинство производителей уже публикуют объемы для всех своих поршней. Здесь снова вам нужно измерять только в том случае, если вы значительно врезались в рельефы, чтобы получить достаточный зазор между поршнем и клапаном. Каким бы ни был объем, это дополнительная ценность вашего стека V2.

Объем щели

Объем щели минимален и не часто учитывается при расчете коэффициента сжатия, но некоторые строители находят для этого причины. Некоторые просто помешаны на деталях. Давно известно, что объемы щелей влияют на выбросы, потому что они обеспечивают укрытие для небольших количеств топливной смеси, которые не совсем участвовали в процессе сгорания. Это в основном важно для химиков и инженеров по сжиганию, но если вы хотите включить это, вот как.

CV = (d1 – d2) x c x r
Где:
d1 = диаметр отверстия
d2 = диаметр поршня в области верхнего пояса кольца
c = окружность отверстия
r = высота верхнего кольца от поршневой плиты

отверстия, зазор между поршнем и стенкой 0,010 дюйма над верхним кольцом и кольцом на расстоянии 0,125 дюйма ниже отверстия, мы вычисляем: диаметр отверстия и находится путем умножения диаметра отверстия на число пи. Если вы хотите быть точным, добавьте результат вашего окончательного расчета в стек V2.

Объем фаски

Большинство машинистов делают фаску в верхней части отверстия, чтобы помочь направить кольца в отверстие во время сборки. Иногда это довольно существенно, поэтому вы можете включить его в свои расчеты. Фаски обычно составляют от 40 до 60 градусов, и даже при таких небольших размерах вы можете рассматривать их как квадраты или прямоугольники, если смотреть с конца. Используйте ту же формулу, что и для объема щели, но начните с большего внешнего размера, где начинается фаска (см. рис. 1, стр. 35)

Если он примерно на 0,060 больше диаметра цилиндра:

CV = [(4,060 – 4,000) x 12,748 x 0,060] ÷ 2 = 0,022 ci -дюймовый наружный диаметр (4,06 x 3,14 = 12,748). Глубина всего 0,060 дюйма, и мы должны разделить результат на 2, чтобы завершить формулу для площади треугольника и, следовательно, объема при добавлении длины.

Объединенный объем щели и фаски представляет собой пространство между стенкой цилиндра и поршнем над верхним поршневым кольцом. Здесь он показан темной заштрихованной областью над кольцом.

Большая фаска в верхней части отверстия также немного увеличивает объем сжатия, но не настолько, чтобы беспокоить большинство строителей. Если объем сжатия определяется с помощью куба цилиндра, в измерение включаются как объем щели, так и объем фаски.

Результат больше, чем объем щели, но все же ничего существенного, поэтому большинство производителей двигателей исключают из своих расчетов объем щели и объем фаски. Если вы их используете, помните, что они являются аддитивными и поэтому добавляются в ваш стек V2. Объем щели и объем камеры частично занимают одно и то же пространство, но их удобнее рассчитывать отдельно.

Теперь давайте рассмотрим наш стек V2 с рассчитанными значениями на основе следующих размеров:

V1
Диаметр цилиндра/ход поршня, 4,00 x 3,00 дюйма ………………37,699 ci
Объем камеры V2, 64 куб. см ……………… …………3,902 ci
Высота платформы, 0,020 положительная ………………………0,251 ci
V2 + Толщина прокладки, 0,015 (опубликовано) ………. 0,194 ci
V2 + Плоская вершина (или тарелка/купол) … ………………………0,000 (плоский) ±
Сброс клапана, 4 см3 (опубликовано) ………………….0,243 куб. дюйм
V2 + Объем щели, рассчитанный ……………………0,015 куб.
V2 + Объем фаски, рассчитанный ………………….0,022 ci
V2 + Total 4,627 ci = V2
V1 + V2 ÷ V2 = CR
(37,699 + 4,627) ÷ 4,627 = 9,14 CR

Этого достаточно, но, возможно, немного мало для уличных характеристик. Если вы обнулите деку блока и исключите размер высоты деки из V2, вы можете поднять степень сжатия до 9,61: 1, что почти правильно для уличного двигателя. Это небольшое изменение показывает, насколько сильно все небольшие объемы, составляющие V2, влияют на конечную степень сжатия.

Коэффициент смещения

Понятие степени смещения используется нечасто, но его следует понимать, потому что иногда это может помочь нам оценить степень фрезерования камеры сгорания, которая позволит достичь желаемой степени сжатия. Как мы видели, степень сжатия представляет собой объединенный объем рабочего объема цилиндра и объема сжатия, разделенный на объем сжатия (см. врезку, стр. 37). Коэффициент рабочего объема — это просто рабочий объем цилиндра, деленный на объем сжатия:

Степень сжатия = V1 + V2 ÷ V2

Коэффициент смещения = V1 ÷ V2

Обратите внимание, что коэффициент сжатия всегда на 1 больше, чем коэффициент смещения. Изменяя формулу коэффициента смещения, мы можем рассчитать новый объем сжатия V2, который даст желаемый коэффициент сжатия.

Новый V2 = V1 ÷ коэффициент рабочего объема
Теперь мы можем вывести формулу для фрезерования головки блока цилиндров:
Фрезерование = [(новый коэффициент рабочего объема – старый коэффициент рабочего объема) ÷ (новый коэффициент рабочего объема x старый коэффициент рабочего объема)] x ход

Напомним, что ранее мы рассчитали степень сжатия 9,14:1 для диаметра цилиндра 4,00 дюйма и хода поршня 3 дюйма. Поскольку коэффициент смещения всегда на 1 меньше, чем коэффициент сжатия, мы используем 8,14 для коэффициента смещения в нашей формуле. Мы уже видели, что уменьшение высоты деки на 0,020 дюйма повысило степень сжатия до 9,61:1. Теперь давайте посмотрим, что делает уменьшение объема сгорания. Так как мы хотим поднять сжатие до 9,61:1, наш коэффициент смещения равен 8,61.

Фрезерование = [(8,61 – 8,14) ÷ (8,61 x 8,14)] x 3 = 0,0201 дюйма

Это почти то же самое значение, что и высота палубы, которую мы исключили в наших предыдущих расчетах, но правильно ли это? Не совсем. При удалении размера высоты деки мы учитывали весь диаметр отверстия цилиндра. Но D-образная камера сгорания на нашем малоблочном Шевроле лишь примерно вдвое меньше диаметра цилиндра. Мы должны сделать более глубокий разрез, чтобы получить тот же результат. В этом случае около 0,040 дюйма дает нам желаемый результат. Мы должны удвоить сокращение, потому что мы имеем дело только с половиной площади. Это относительно простые процедуры, но вы должны тщательно продумать их, чтобы избежать дорогостоящих ошибок.

Сжатие при прокручивании

Сжатие при прокручивании часто путают со степенью сжатия. В то время как степень сжатия представляет собой отношение объемов внутри цилиндра, компрессия при проворачивании коленчатого вала на самом деле представляет собой измеренное давление в цилиндре, измеряемое в отверстии свечи зажигания, когда двигатель прокручивается с открытыми дроссельными заслонками. Провод катушки удаляется во время этой операции, чтобы предотвратить запуск других цилиндров. Компрессия при проворачивании коленчатого вала — это максимальное давление, достигаемое в цилиндре при проворачивании коленчатого вала. Более высокие степени сжатия могут влиять на сжатие при проворачивании, но это не связано.

Компрессия при прокручивании используется как показатель состояния двигателя, а также соотношения точек открытия и закрытия впускного и выпускного клапанов. В зависимости от состояния поршневых колец и клапанов исправный двигатель обычно имеет компрессию при проворачивании коленчатого вала от 150 до 180 фунтов на квадратный дюйм. Двигатель с хорошими характеристиками может легко иметь сжатие при проворачивании коленчатого вала более 200 фунтов на квадратный дюйм. Некоторые из них немного выше, а некоторые намного ниже. Важно, чтобы показания компрессии во всех цилиндрах были одинаковыми. Низкое значение любого цилиндра обычно указывает на негерметичные клапаны или поршневые кольца. Большие распределительные валы с большим перекрытием клапанов также могут влиять на сжатие при проворачивании, но не в значительной степени. Пока все цилиндры совпадают в пределах 5 или 10 фунтов на квадратный дюйм, у вас, вероятно, исправный двигатель. Недорогие компрессометры можно приобрести в любом магазине автозапчастей.