Содержание
Низкая и высокая компрессия. Теория происхождения
Александр Расторгуев [razborkazapzap]
24.07.2019,
Просмотров: 8065
Замер компрессии в цилиндрах автомобильного двигателя дает возможность узнать о состоянии цилиндро-поршневой группы, а также механизма газораспределительного механизма. От показателя компрессии зависит правильность и эффективность работы двигателя внутреннего сгорания. Однако, не всегда замер компрессии дает достоверные данные о состоянии ЦПГ.
Замерить компрессию просто: нужен компрессометр, который вкручивается в посадочное место свечей зажигания, или свечей накала, и при выкрученных свечах на всех цилиндрах, двигатель запускается, пока стрелка на манометре не перестанет повышаться. Компрессометр может показывать как повышенную, так и пониженную компрессию. Обо всем подробнее дальше.
Почему компрессия повышена
Завышенная компрессия — это не всегда показатель отличного состояния цилиндро-поршневой группы. Зачастую, недобросовестные перекупщики и продавцы автомобилей заливают масло в цилиндры, и компрессия вмиг может повысится на несколько килограмм. Основным признаком повышенной компрессии является наличие большого количества масла в цилиндре, и как следствие — изменение цвета выхлопа и высокий расход моторного масла.
Существует понятие, как “масляная” компрессия. Она проявляется при закоксовке поршневых колец, когда отложения продуктов угара масла уменьшают камеру сгорания, заполняют тепловой зазор между поршнем и цилиндром. При перегреве мотора также увеличивается компрессия, в силу того, что масло теряет свои свойства, становится более жидким и попадает в камеру сгорания.
Кстати, при наличии масла в цилиндре резьба свечей зажигания будет вся в масле. Это значит, что маслосъемные колпачки пришли в негодность. Но подтвердить диагноз можно только после замены прокладок свечных колодцев, исключив другую возможную причину наличия масла на свечах.
Как нормализовать повышенную компрессию
Не стоит изначально прибегать к капитальному ремонту двигателя, особенно при пробеге, явно меньшем, до положенного ресурса. Для раскоксовки колец и очистки нагара с клапанов существуют специальные присадки, которые эффективно справляются с подобными проблемами. Раскоксовку лучше производить двумя способами: залить очиститель клапанов в топливный бак, и залить раскоксовку в сами цилиндры, оставив двигатель на день без работы. В более тяжелых случаях приходится осуществлять капитальный ремонт с установкой новой поршневой группы и сопутствующих деталей.
Почему компрессия занижена
При недостаточной компрессии силовой агрегат ведет себя совсем по другому. Ухудшается запуск, нестабильный холостой ход, повышенный расход масла и топлива, динамика падает, повышается шум работы мотора. На бензиновых моторах при недостаточной компрессии заливает свечи зажигания, что еще больше ухудшает запуск двигателя. На дизельных же агрегатах немного поправляют ситуацию свечи накаливания, обеспечивая высокую температуру перед запуском двигателя.
Низкая компрессия всегда говорит о разгерметизации цилиндро-поршневой группы. Сюда можно отнести:
- прогар клапана
- прогар поршня
- увеличение теплового зазора между поршнем и цилиндром
- пробой прокладки головки блока цилиндров.
Часто, для выравнивания компрессии, прибегают к специальным средствам. Этот способ малоэффективен, так как работает в качестве герметика очень мало. Вопрос низкой компрессии решается только путем капитального ремонта.
Итак, замер компрессии компрессометром не покажет реального состояния двигателя. Достаточно всего залить масла в цилиндр — компрессия будет на нормальном уровне, а о повышенной компрессии, ошибочно, будут думать, что это хорошо. Как тогда определить реальное положение вещей?
Пневмотестер
Пневмотестер позволяет узнать состояние герметичности цилиндра. Его преимущество в том, что он может показать даже самые малые утечки и его процент, относительно подаваемого воздуха. Чтобы пневмотестер показал верное значение, в проверяемом цилиндре клапана должны быть закрыты. Принцип подключения такой же, через колодец свечи зажигания. На тестере установлено два манометра, один показывает количество подаваемого воздуха в атмосферах, а второй показывает, сколько процентов составляет утечка. Тем самым, такой тест дает возможность узнать реальное состояние цилиндро-поршневой группы, и никакое залитое масло в цилиндр не поможет, так как его выдавит в картер посредством высокого давления.
Как повышенная, так и пониженная компрессия одинаково вредить силовому агрегату. В случае с первым, увеличивается износ отдельных деталей двигателя, а во втором случае уже требуется капитальный ремонт. Сильные отличия компрессии от заводских значений говорит об одном — в двигателе есть неисправность. Ее можно попробовать устранить путем заливания чистящих жидкостей, но максимально эффективный способ — капитальный ремонт.
Высокая компрессия — АвтоСаратов — Авто-журнал города Саратова
Flvsar
Новичок
- 09.2010″ data-time-string=»19:48″ title=»12.09.2010 в 19:48″ itemprop=»datePublished»>12.09.2010
- #1
Позавчера мерил компрессию в двигателе оказалось 15-15,5-15,5-15. Мерил компресометром друга потом не поверив ему (хотя до этого нареканий к нему не было) перемерял на СТО такая же ситуация. Все говорят слишком большая. С чем может быть связана данная проблема и что делать?
LEDoff.
Новичок
- #2
А бензин отключали надеюсь? И ещё, надо посмотреть, нет ли масла в колодцах.
генакл
Новичок
- 09.2010″ data-time-string=»22:55″ title=»12.09.2010 в 22:55″ itemprop=»datePublished»>12.09.2010
- #3
Flvsar сказал(а):
Позавчера мерил компрессию в двигателе оказалось 15-15,5-15,5-15. Мерил компресометром друга потом не поверив ему (хотя до этого нареканий к нему не было) перемерял на СТО такая же ситуация. Все говорят слишком большая. С чем может быть связана данная проблема и что делать?
Нажмите, чтобы раскрыть…
на тазу тож такая была:ездит до сих пор,но спустя уже 5 лет упала до 11.5.
Flvsar
Новичок
- Thread Starter
- #4
LEDoff. сказал(а):
А бензин отключали надеюсь?
Нажмите, чтобы раскрыть…
Первый раз педаль в пол нажимал, а второй раз решили фишку с насоса скинуть. Когда свечи откручивал особо масла там не заметил.
LEDoff.
Новичок
- #5
Правильное измерение компресии — полностью убрать давление топлива, т.е. движок не должен заводиться вообще. Скинуть все свечи, давить тапку в пол, крутить стартером и мерить.
Ну, честно сказать, я больше не знаю причин высокой компресии. Может более просвещённые люди ответят.
Федор
Guest
- #6
LEDoff. сказал(а):
Скинуть все свечи
Нажмите, чтобы раскрыть…
неплохо бы отсоединить провод от прерывателя или датчик Холла. А то может что-нибудь пробить из-за отсутствия нагрузки.
Может быть, такая компрессия из-за большого слоя нагара на головке или поршне?
TAXIst
Участник
- 09.2010″ data-time-string=»10:15″ title=»13.09.2010 в 10:15″ itemprop=»datePublished»>13.09.2010
- #7
Компрессия больше может быть из-за более высокой степени сжатия. Т.е. К примеру нагар тот же, ну или если в моторе уже были умельцы и что-нить там нахимичили
Flvsar
Новичок
- Thread Starter
- #8
Федор сказал(а):
Может быть, такая компрессия из-за большого слоя нагара на головке или поршне?
Нажмите, чтобы раскрыть…
Как думаете раскоксовка может исправить ситуацию? Или может только навредить?
Виталич
Guest
- 09.2010″ data-time-string=»00:42″ title=»14.09.2010 в 00:42″ itemprop=»datePublished»>14.09.2010
- #9
высокая компрессия может быть из-за того, что маслосъемным кольцам жопа. поэтому это так называемая «масляная компрессия». расход масла какой?
Sergey84
Новичок
- #10
Виталич сказал(а):
высокая компрессия может быть из-за того, что маслосъемным кольцам жопа. поэтому это так называемая «масляная компрессия». расход масла какой?
Нажмите, чтобы раскрыть…
+1
Масло на компрессионных кольцах. Либо МСК умерли либо маслосъемные кольца залегли или износились. В любом случае 15,5 очень высоко. Присмотрись к расходу масла. Посмотри когда утром заводишь после длительной стоянки, нет ли дымка из выхлопной трубы.
Сколько пробег, год.
Возможно стоит начать с замены МСК. Далее если не поможет, попробовать раскоксователь колец ЛАВР. ДАлее ремонт поршневой.
Flvsar
Новичок
- Thread Starter
- #11
Масло от замены и до замены почти не подливал (грамм 50-100 может раз подлил и все) . Меняю масло при пробеге 5-7 тыс.Масло Shell Helix 10/40. Выхлоп на холодную смотрел дыма ни какого не увидел. Машина декабрь 2006г. пробег 71000 км.
painter
Guest
- #12
перед удивлением высокими результатами компрессии необходимо проверить — а не дизель ли у вас?
LEDoff.
Новичок
- #13
Ну врядли автоваз на 12 ставили дизель когда-либо.
свр
Новичок
- 09.2010″ data-time-string=»22:14″ title=»14.09.2010 в 22:14″ itemprop=»datePublished»>14.09.2010
- #14
Федор сказал(а):
неплохо бы отсоединить провод от прерывателя или датчик Холла. А то может что-нибудь пробить из-за отсутствия нагрузки.
Нажмите, чтобы раскрыть…
Интерессно , сколько времени автор будет их на своей машине искать ))))))))))))))
Федор сказал(а):
Может быть, такая компрессия из-за большого слоя нагара на головке или поршне?
Нажмите, чтобы раскрыть…
Это вариант . Дать бы этой машинке просраться по трассе километров эдак 200 .
amx_sub
Новичок
- 09.2010″ data-time-string=»01:53″ title=»15.09.2010 в 01:53″ itemprop=»datePublished»>15.09.2010
- #15
Смешной вариант, но всё же может например шлифвали на мм или на несколько мм голову и поставили обычную прокладку?
Mostr
Новичок
- #16
народ а у меня 16 во всех цилиндрах. машинка 2114 2009 год пробег 25 т.км.двигатель 1,6 8 кл. На сто сказали нормално.
свр
Новичок
- 09.2010 в 10:22″ itemprop=»datePublished»>15.09.2010
- #17
amx_sub сказал(а):
Смешной вариант, но всё же может например шлифвали на мм или на несколько мм голову и поставили обычную прокладку?
Нажмите, чтобы раскрыть…
Ну почему смешной , вполне реальный , у меня был клиент , у которого был сильный перегрев , а машинке года небыло , так сняли 0,8 мм с головы , можно прикинуть по банальной формулке на сколько уменьшилась камера сгорания .
Mostr сказал(а):
народ а у меня 16 во всех цилиндрах. машинка 2114 2009 год пробег 25 т.км.двигатель 1,6 8 кл. На сто сказали нормално.
Нажмите, чтобы раскрыть…
У таме машин 14 , а двиг 144 , а для него 16 кгов многовато — дызэлЪ как бы )))))
P L
Новичок
- 09.2010″ data-time-string=»13:47″ title=»15.09.2010 в 13:47″ itemprop=»datePublished»>15.09.2010
- #18
свр сказал(а):
Дать бы этой машинке просраться по трассе километров эдак 200 .
Нажмите, чтобы раскрыть…
Оно столько не разгонится или это про расстояние?)
свр
Новичок
- #19
P L сказал(а):
Оно столько не разгонится или это про расстояние?)
Нажмите, чтобы раскрыть. ..
про расстояние конечно . Не могу же я заставлять человека нарушать ПДД . А вот скорость именно 90-100 км/ч нужна .
Ну а если говорить про 12 , то 200 км /ч ее разогнать можно , я свою восемь до 200 разгонял , а у мну двиг 2111 тама стоит .
Tim
LPD: Вектор
- #20
свр сказал(а):
про расстояние конечно . Не могу же я заставлять человека нарушать ПДД . А вот скорость именно 90-100 км/ч нужна .
Ну а если говорить про 12 , то 200 км /ч ее разогнать можно , я свою восемь до 200 разгонял , а у мну двиг 2111 тама стоит .Нажмите, чтобы раскрыть…
попробуй проконтролировать эти 200 по жпс, ты расстроишься, спидометр сильно врет!
Вот что на самом деле означает «коэффициент сжатия» и почему это важно что это значит? Что ж, пришло время объяснить, что такое степень сжатия и почему каждый автопроизводитель теперь одержим ею, как Святым Граалем.
Степень сжатия, надо признать, сложнее, чем кажется на первый взгляд. Не помогает и то, что это один из тех терминов, которые вы слышите на автомобильных встречах и в пресс-релизах без особых объяснений. Это одна из тех вещей, которые вы в основном делаете вид, что понимаете, пытаясь произвести впечатление на того артиста на воздушном шаре, которого вы встретили в цирке на прошлых выходных.
Мы знаем, что высокая степень сжатия — это хорошо, а низкая — плохо. Мы знаем, что новый двигатель Skyactiv-X «Святой Грааль» от Mazda имеет высокую степень сжатия, наряду с «дизельным убийцей» от Infiniti и серией «Dynamic Force» от Toyota, которые рекламируют большую мощность вместе с большей эффективностью.
Мы живем в эпоху, когда инженеры не могут просто увеличить мощность двигателя, сделав его больше. Изменение степени сжатия двигателя становится тем, как это делается.
(Кстати, если вы читаете это и фыркаете, потому что уже знаете, что такое степень сжатия, хорошо для вас! Не все знают.)
Определить степень сжатия очень просто
Степень сжатия — это именно то, на что это похоже — степень, при которой максимальный объем цилиндра сжимается до минимального объема цилиндра. Это объем цилиндра, когда поршень полностью опущен вниз по сравнению с полным подъемом. Это написано и сказано как отношение. Например, для двигателя со степенью сжатия 9:1 вы бы сказали, что это «девять к одному».
Теперь представьте цилиндр в своей голове. Поршень движется вверх и вниз внутри этого цилиндра. Когда поршень находится в нижней точке, это называется нижней мертвой точкой. Вот где объем цилиндра самый большой. Когда поршень находится в самой высокой точке внутри цилиндра, это называется верхней мертвой точкой, и именно здесь объем цилиндра наименьший. Сравнение этих двух томов — вот откуда исходит ваше соотношение.
Если вы визуал, как и я, вам понравится этот GIF-файл, который я сделал, показывающий, как работает четырехтактный двигатель. Видите, как поршень движется вверх во время такта сжатия? Вот и весь воздух и топливо сжимаются в цилиндре. Если двигатель имеет высокую степень сжатия, это означает, что данный объем воздуха и топлива в цилиндре сжимается в гораздо меньшее пространство, чем двигатель с более низкой степенью сжатия.
А теперь пример с простой математикой, моей любимой.
Представьте, что у вас есть двигатель, в котором объем цилиндра и камеры сгорания составляет 10 см³, когда поршень находится в нижней мертвой точке. После закрытия впускного клапана и подъема поршня вверх во время такта сжатия он выдавливает воздушно-топливную смесь в пространство одного кубического сантиметра. Этот двигатель имеет степень сжатия 10:1.
Вот оно! Это степень сжатия. Общий рабочий объем плюс сжатый объем (включая объем головки блока цилиндров и все, что выше, куда «заметает» поршень) на только сжатый том .
Почему это лучше, если это сложно
Но понимание того, что такое степень сжатия , менее важно, чем понимание , почему нам так важно, или почему высокое сжатие является таким стремлением.
Лучшее объяснение, которое я получил, дал мой коллега и инженер Дэвид Трейси, который затем обратился за помощью к другим инженерам и профессорам. Лучший ответ из них дал доктор Энди Рэндольф, технический директор ECR Engines. Он занимается исследованиями силовых агрегатов для NASCAR, и его объяснение предельно ясно:
С точки зрения непрофессионала, мощность двигателя вырабатывается, когда сгорание воздействует на поршень и толкает поршень вниз по цилиндру во время такта расширения.
Чем выше поршень находится в отверстии в момент начала сгорания, тем большее усилие будет приложено.
По мере увеличения степени сжатия поршень перемещается выше в отверстии в верхней мертвой точке, следовательно, возникает дополнительная сила для такта расширения (дополнительная сила для того же количества топлива означает более высокий КПД).
Теперь мы действительно должны больше узнать о , почему , в дополнение к , как , а это значит, что нам придется углубиться в область термодинамики.
Суть всего этого в том, что более высокая степень сжатия означает, что двигатель получает больше работы при том же количестве топлива. Это хорошо для мощности, а также миль на галлон.
Чтобы объяснить, почему более высокая степень сжатия обеспечивает лучшую эффективность, мы не будем слишком глубоко погружаться в термодинамику, но, черт возьми, давайте просто окунемся в нее на цыпочках. Это здорово и хорошо для души.
Более высокая степень сжатия означает больше работы, но большее давление
На изображении выше показана диаграмма P-V или давление-объем для идеального типичного бензинового двигателя. Он визуально показывает, что происходит в вашем двигателе, когда он сжигает бензин.
На приведенной выше диаграмме нижняя кривая 1-2 показывает такт сжатия.
Строка 2-3 показывает горение.
Верхняя кривая 3-4 показывает ход расширения.
А линия 4-1 показывает отвод тепла при открытии выпускного клапана.
Чтобы быть более техническим, на диаграмме кривая 1-2 показывает такт сжатия, при котором давление (ось Y) увеличивается, а объем (ось X) падает, когда поршень работает над газом, сжимая его. Линия 2-3 показывает теплоту, выделяющуюся при сгорании, быстром увеличении давления и температуры газа. Кривая 3-4 показывает увеличение объема и падение давления, когда газ воздействует на поршень во время такта расширения. Линия 4-1 показывает отвод тепла от газа в окружающую среду по мере того, как давление возвращается к атмосферному при открытии выпускного клапана. Наконец, плоская линия 1-5 внизу представляет такт выпуска и возврат поршня в верхнюю мертвую точку в конце.
Площадь в этих строках 1-2-3-4 показывает, какую работу выполняет двигатель. Более высокая степень сжатия означает, что две вертикальные линии на графике будут двигаться влево и вверх, оставляя больше области в пределах границ, чем при более низкой степени сжатия, и, таким образом, работа будет выполнена. Но, как вы можете видеть на этой диаграмме, вы столкнетесь с более высоким давлением. Другими словами, вы получите больше механической работы от вашего двигателя с высокой степенью сжатия. Вы получите больше давления в цилиндре и на поршне из-за подводимого тепла от сгорания.
Более высокая степень сжатия также означает более высокую тепловую эффективность
Также важно отметить, что подводимое тепло и потери тепла во время цикла вашего двигателя связаны с эффективностью как функцией степени сжатия. Все это работает на двух идеях. Во-первых, любая тепловая энергия, поступающая в систему, должна быть преобразована либо в механическую работу, либо в отработанное тепло. Во-вторых, тепловой КПД — это просто выходная мощность, деленная на подводимое тепло. Таким образом, вы можете вывести соотношение между тепловой эффективностью и степенью сжатия, как показано на веб-странице MIT и показано выше. Уравнение выглядит следующим образом (nu — тепловой КПД, r — степень сжатия, а gamma — свойство жидкости) :
Когда вы увеличиваете степень сжатия двигателя определенного рабочего объема, вы эффективно сдвигаете P-V диаграмму вверх. и влево, и увеличить тепловложение (Qh на диаграмме) в большей степени, чем теплоотдачу (Ql). Иными словами, вы превращаете большую часть своей входной энергии в работу. Вот Джейсон Фенске из Инженерное объяснение , раскрывающее эту взаимосвязь между степенью сжатия, теплопередачей и эффективностью:
В любом случае, суть в том, что термодинамика диктует, что тепловая эффективность увеличивается с увеличением степени сжатия, как вы можете видеть на графике и уравнении выше. А это означает больше лошадиных сил, лучшую экономию топлива, более тяжелые кошельки и более широкие улыбки. Покатайтесь на любом вялом, хрипящем, поглощающем бензин старом американском V8 с низкой степенью сжатия, и вы поймете, о чем я.
Степень сжатия также делает такие двигатели, как двигатель Mazda Skyactiv-G, такими эффективными. Первая из серии новых двигателей с высокой и переменной степенью сжатия от Mazda, Nissan/Infiniti и Toyota, Mazda имеет на данный момент самую высокую степень сжатия в бизнесе, 14:1, поэтому она может работать с большим расходом топлива. показатели экономичности и мощности даже без турбокомпрессора.
Почему более высокая степень сжатия означает, что вам нужно более высокое октановое число
Почему все просто не используют высокие степени сжатия? Что ж, высокая степень сжатия — вот почему многим мощным двигателям требуется топливо премиум-класса или высокооктановый бензин. Октановое число, как это 9В статье 0019 How Stuff Works указывается, что это измерение способности бензина сопротивляться детонации.
По сравнению с бензином с высоким октановым числом, бензин с низким октановым числом более склонен к самовоспламенению из-за высоких температур и давлений наддувочного воздуха. По сути, вам нужен газ, который воспламеняется, когда вы этого хотите, а не тот, который воспламеняется, когда вы этого не хотите. Такое неконтролируемое сгорание называется детонацией. Стучать плохо; это снижает крутящий момент и может привести к непоправимому повреждению вашего двигателя.
Высокая степень сжатия увеличивает риск детонации, поэтому двигатели с очень высокой степенью сжатия используют высокооктановый гоночный бензин или (сейчас чаще) E85. Газы имеют тенденцию нагреваться при сжатии, поэтому повышенная тепловая плотность может привести к преждевременному воспламенению топлива до того, как оно воспламенится от свечи зажигания. Повторюсь: это плохо.
Mazda пришлось проделать большую работу над конструкцией поршня и выхлопной системы, чтобы уменьшить стук в двигателе 14:1, работающем на насосном газе. Поршни в двигателе Skyactiv-X, например, имеют полость посередине, чтобы Mazda могла выстрелить богатым топливом вокруг свечи зажигания в бедной смеси, и, да, есть причина, по которой это было не так. ‘не легкая технология для разработки.
Что еще интересно, так это то, что вы не можете просто сделать двигатель с такой высокой степенью сжатия, как вы хотите. Я связался с Джоном Хойенгой, владельцем магазина выхлопных газов и ралли Nameless Performance, чтобы поговорить о рисках и преимуществах высокой степени сжатия.
Джон собирает раллийный автомобиль Nissan 240SX, в который он заменяет четырехцилиндровый двигатель SR20VE, который в настоящее время развивает мощность около 250 лошадиных сил на колесах из всего лишь 2,0 литров. Удивительно, но без турбо. Все, что Джон должен поблагодарить, это очень высокая степень сжатия 14,5: 1. «При сжатии выполняется больше работы, — объяснил он, — поэтому тем больше мощности [двигатель] будет производить без наддува».
При этом, поскольку это гоночный двигатель, он заправляет его гоночным бензином или чрезвычайно высокооктановым двигателем E85. Джон сказал, что все, что имеет степень сжатия выше 14,5: 1, подвергается риску самовоспламенения и может выбить шток или прокрутить подшипник. Это то, что небрежно называют «взрывом».
Есть предел тому, как высоко вы можете подняться
Я спросил, не поэтому ли мы видим, что люди не бегают с двигателями, которые имеют значительно более высокую степень сжатия, чем все, что мы видим сегодня. Неприлично высокие соотношения, вроде 60:1. Джон рассмеялся. Он объяснил, что металл просто не может выдерживать такие высокие уровни нагрузки, а такая степень сжатия может разогреть все до такой степени, что любой современный двигатель взорвется.
Конечно, не все из нас строят гоночные автомобили с гоночными двигателями, поэтому нам не о чем беспокоиться об изменении степени сжатия. Но мы случайные автовладельцы и энтузиасты квазидвигателей, так что это было объяснением того, что означает степень сжатия и почему это важно. Вам больше не нужно притворяться, теперь вы знаете, что это такое.
А теперь иди и найди этого акробата и скажи ему, что ты чувствуешь!
Означает ли более высокое сжатие большую мощность? Да, и вот почему.
| Практическое руководство — двигатель и трансмиссия
Увеличит ли увеличение степени сжатия выходную мощность вашего двигателя? Вы можете подозревать, что ответ «да», и вы будете правы, но вы можете не знать всех причин, почему. Когда цель состоит в том, чтобы увеличить мощность мощных двигателей, есть несколько популярных способов добиться этого, включая добавление наддува с помощью турбонагнетателя, нагнетателя или закиси азота. Увеличение рабочего объема двигателя или увеличение его скорости (об/мин) также может привести к скачку мощности и также популярно, но увеличение степени сжатия, то есть уменьшение объема камеры сгорания, вероятно, является наименее понятным методом из всех. В конце концов, как можно сделать что-либо в двигателе меньше увеличивает свою мощность?!
Что такое сжатие?
Возможно, мы идем по уже утоптанной земле, но статическая степень сжатия двигателя проста для понимания: это весь объем цилиндра над компрессионным кольцом в нижней мертвой точке (НМТ) по сравнению с объемом над компрессионным кольцом в верхней мертвой точке (ВМТ). Чтобы узнать, как рассчитать статическую степень сжатия, нажмите здесь.
В четырехтактном двигателе внутреннего сгорания вся работа выполняется во время рабочего такта. Остаются три других такта (впуск, сжатие и выпуск), которые должны существовать, но ничего не добавляют к выходной мощности. На самом деле, они стоят энергии — очень много. Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания общеизвестно неэффективны, 20 процентов из них считаются святым Граалем, но большинство из них находятся в младшем подростковом возрасте. Это означает, что существует огромный потенциал повышения эффективности, и именно поэтому многие силовые установки с высокой степенью сжатия последних моделей, такие как Gen V GM, Ford Coyote и Gen III Hemi, выглядят так хорошо по сравнению со своими предшественниками.
Динамика мощного удара
Представьте себе на мгновение, что мы рассматриваем рабочий удар как однократное событие с открытым временем, подобное выстрелу из винтовки. В лучшем случае наша пуля (поршень) имеет только полость казенной части, удерживающую порох в оболочке, в качестве камеры сгорания, и всю длину ствола в качестве цилиндра (рабочий объем). Изменение начального положения пули от порохового заряда к месту дальше по стволу означает меньшее расстояние, на котором расширяющиеся газы воздействуют на пулю, прежде чем она выйдет.
Если вы перевернете концепцию сжатия с ног на голову и подумаете о нем как о событии расширения, вы получите обратное сжатие — коэффициент расширения. В этом больше смысла, потому что именно расширение, а не сжатие, создает силу, из которой мы получаем энергию. Итак, если посмотреть на аналогию с нашей винтовкой, у нас есть ствол той же длины и диаметра, та же пуля (поршень), тот же заряд (воздух и топливо), только мы запускаем пулю дальше по стволу. Чем дальше по стволу начинается пуля, тем меньшую силу расширения газ может воздействовать на пулю. Для наших целей эта сила представляет собой крутящий момент двигателя, а начальная точка пули аналогична динамической степени сжатия двигателя в заданном рабочем состоянии.
Статическое и динамическое сжатие
Степень статического сжатия (иногда называемая степенью механического сжатия) — это удобная справочная информация, которую производители двигателей используют для создания и описания двигателей. имеет значение динамическая степень сжатия. По этой причине застревание на статических степенях сжатия является тупиком для большинства вещей, кроме автомобильной тривиальной погони. Цилиндр с рабочим объемом 100 куб. см захватит 100 куб. см воздуха и топлива, закрыв впускной клапан в НМТ, но только 75 куб. см, если он закроется на четверть до отверстия. Поскольку количество воздуха и топлива, попавших в камеру сгорания, действительно имеет значение для выработки мощности, из двух наших гипотетических 100-кубовых двигателей тот, у которого больше всего захваченных воздуха и топлива, будет давать наибольшую мощность (при прочих равных условиях), хотя оба двигателя имеют одинаковый рабочий объем.
Где находится «динамическая» часть коэффициента динамического сжатия?
Наш предыдущий абзац не проливает много света на то, почему это называется «динамическим сжатием», пока мы не рассмотрим, как двигатель работает в различных условиях. Даже в двигателях с фиксированными фазами газораспределения (без VVT) эффективная степень сжатия изменяется при изменении частоты вращения двигателя и нагрузки. Короче говоря, если он изменяет количество заряда в камере сгорания от цикла к циклу, он меняет степень расширения и, следовательно, свою мощность. Настройка индукции, скорость двигателя, продувка выхлопных газов и положение дроссельной заслонки — все это изменяет динамическую компрессию от момента к моменту. Таким образом, статическая компрессия на самом деле является не индикатором удельной мощности двигателя, а критерием для расчета того, что будет дальше!
Стоит ли повышать коэффициент статического сжатия?
В недавнем динамометрическом тесте мы проверили мощность стандартного 70-кубового литья LS «317» (слева), сравнив его с меньшим 65-кубовым литьем «243», и обнаружили, что разница составляет чуть более полбалла при сжатии. .
При обсуждении коэффициентов сжатия, которые обычно используются в автомобильной сфере — от 8:1 до 15:1 — количество мощности, которое вы можете ожидать, будет варьироваться от 2 до 4 процентов на единицу полученного статического сжатия. (Это, как мы отметим, является улучшением, которое вы получите только с компрессией, а не с оптимизацией фаз газораспределения.) Три процента могут показаться не такими уж большими по сравнению с тем, что вы получите, добавив турбокомпрессор, закись азота или даже кулачок, но все имеет значение. Более того, поднять степень сжатия на величину, достаточную для того, чтобы почувствовать разницу, может быть так же просто, как обработать блок или головки цилиндров на несколько тысячных во время следующего ремонта, так почему бы и нет? Подробнее об этом чуть позже.
Увеличение компрессии на этом 6-литровом LS стоило 15 л.с., и все, что мы сделали, это заменили большие камеры сгорания на меньшие.
Недавно мы провели динамометрический тест на типичном 6-литровом Gen III LS (LY6) с горячим уличным кулачком. Со штатными 70-кубовыми камерами сгорания мощность достигала 490 л.с. Просто заменив штатные литые головки блока цилиндров 70cc 317 на стандартные литые головки 243 с меньшей камерой сгорания 65cc, мы увеличили мощность до 505 л. с., то есть на 15 л.с. (около 3 процентов).
Как насчет октана топлива?
Если вы повысите компрессию, вы окажетесь на крючке из-за подачи в двигатель топлива с достаточно высоким октановым числом, чтобы предотвратить разрушительную для двигателя детонацию. Однако усовершенствования головок цилиндров и другие технологии в последние годы значительно смягчили удар.
Есть один ограничивающий фактор, который может привести к резкому прекращению вашего плана по повышению компрессии — октановое число топлива. Октановое число — это описание склонности топлива к воспламенению при определенных условиях испытаний, которые учитывают степень сжатия, число оборотов в минуту, нагрузку, температуру охлаждающей жидкости, температуру воздуха на входе, влажность и множество других переменных. Более высокое октановое число означает, что топливо может противостоять самовозгоранию при более высоком давлении и температуре, чем топливо с более низким октановым числом.
При прочих равных, двигатели с более высокой степенью сжатия требуют топлива с более высоким октановым числом. Это связано с тем, что топливо с более низким октановым числом может начать воспламеняться до возникновения искры через систему зажигания, состояние, известное как детонация или самовоспламенение. Когда это происходит, ранний фронт пламени создает пиковое давление в камере до того, как поршень достигнет ВМТ. Этот всплеск давления усугубляется тем, что он ограничивается все меньшим пространством, поскольку поршень продолжает свое неумолимое движение к ВМТ. Детонации, почти всегда катастрофической для мощных двигателей, следует избегать любой ценой — это все равно, что одновременно бить по поршням молотком и плазменной горелкой.
По этой причине работа с более высокой степенью сжатия может привести к повреждению двигателя, но ситуация постепенно меняется. Улучшения в таких вещах, как металлургия, покрытия и вычислительная динамика потока, означают, что инженеры и производители двигателей имеют множество инструментов для защиты от разрушительной детонации.