Отличие компрессии от степени сжатия: Какая компрессия должна быть в двигателе и как ее проверить?

разница, принцип работы, сходство и различия

Многие начинающие автомобилисты, которые не так давно приобрели свое транспортное средство, стараются вникнуть в особенности его устройства. В частности, полезно понять, что находится под капотом. И особый интерес в этом плане вызывает двигатель. Это крайне сложный механизм, состоящий из различных деталей. Поэтому разбираться в этом деле стоит хотя бы для того, чтобы самостоятельно устранить ряд неисправностей. В то же время, неопытные автолюбители не способны в полной мере понять, чем отличаются компрессия и степень сжатия. А разница есть, ведь каждый из этих терминов соответствует своему предназначению.

Степень сжатия

Для начала рассмотрим, что следует понимать под этим термином. Степень сжатия представляет собой геометрическую величину, не имеющую единиц измерения. Это обусловлено тем, что для ее определения используются параметры силового агрегата. Иными словами, степень сжатия – это отношение всего объема цилиндра к объему камеры сгорания.

В отношении двигателей, работающих на бензине, это значение может разительно варьироваться — в диапазоне от 8 до 12. Что касается дизельных силовых агрегатов, то у них данная характеристика еще больше – 14-18 единиц. Это во многом продиктовано конструктивными особенностями.

В поисках ответа на вопрос, в чем разница степени сжатия и компрессии, стоит рассмотреть другой момент в отношении бензиновых двигателей. Дело вот в чем. Чем больше будет значение степени сжатия, тем выше будет и удельная мощность. В то же время сильное увеличение этого параметра неизбежно приведет к заметному снижению ресурса мотора. И ко всему прочему могут появиться серьезные проблемы, если заправить машину топливом низкого качества.

Расчет степени сжатия

Для любого двигателя внутреннего сгорания важно, чтобы данный параметр обладал максимально возможной величиной. Однако при необходимости форсировать мотор следует знать, как эту характеристику можно вычислить. Это нужно для того, чтобы избежать детонации, из-за чего мотор может просто выйти из строя.

Формула, с помощью которой проводится вычисление, выглядит следующим образом:

CR=(V+C)/C,

где CR- степень сжатия, V – рабочий объем цилиндра, C – объем камеры сгорания.

Тому автолюбителю, который желает знать, какая между компрессией и степенью сжатия разница, будут интересны подобные вычисления. Возможно, это пригодится ему на практике.

Для определения этого параметра в отношении лишь одного цилиндра, следует общий рабочий объем двигателя разделить на количество «стаканов». В результате получаем значение V из формулы выше.

А вот определить показатель C заметно труднее, но тоже возможно. Для этого на примете у опытных автомобилистов и механиков, занимающихся ремонтом двигателей, имеется верное средство – бюретка. Она проградуирована в кубических сантиметрах. Самый простой способ – это залить в камеру сгорания бензин, после чего бюреткой измерить ее объем. Остается полученные данные занести в формулу.

Компрессия

Теперь познакомимся с этой характеристикой. В отличие от степени сжатия, компрессия – это давление в цилиндре на момент конца такта. И данная характеристика является физической величиной, поэтому ее уже можно измерить. Для этого используется специальное оборудование – компрессометр.

С теоретической точки зрения данный параметр должен быть равен степени сжатия. Но это все лишь в теории, в действительности же все по-другому. Компрессия практически всегда больше степени сжатия. Это обусловлено несколькими причинами, о которых далее пойдет речь.

Объяснение теории и практики

Обе характеристики будут равны лишь в том случае, когда в цилиндрах происходит бесконечно долгое изометрическое сжатие газа. В результате выделяемая энергия станет поглощаться поршнем, стенками цилиндров, головкой блока и прочими частями двигателя, причем полностью. За счет этого тепловой баланс не станет меняться. Сжатый газ отдает тепло, но не давит на манометр с большей силой, нежели расчетный показатель.

На практике все обстоит иначе – разница между компрессией и степенью сжатия в показаниях присутствует. Процесс носит адиабатный характер. Сжатие газа сопровождается значительным повышением температуры.

Не все тепло, выделяемое сжатым газом, поглощается стенками цилиндра, и по этой причине за счет остатка возникает давление.

Старые и новые двигатели

В моторах, которые уже отработали порядочный срок, показатели компрессии будут заметно ниже, чем у недавно выпущенных силовых агрегатов. Это объясняется герметичностью. Двигатели новых автомобилей в значительной степени непроницаемы для газов. Поэтому через замки колец и прочие места цилиндров не будет выпускаться много тепла. Соответственно, компрессия не упадет. Разница компрессии и степени сжатия будет минимальной.

Со старыми двигателями все понятно – срок службы делает свое дело. И в результате долгого использования транспортного средства, включая воздействие высокой температуры, элементы теряют свои первоначальные свойства. Конечно, это происходит в течение длительного периода времени, но так или иначе характеристики двигателей в любом случае изменяются.

Способы изменения степени сжатия

У современных силовых агрегатов можно откорректировать эту характеристику как в большую, так и в меньшую сторону. Если нужно повысить параметр, то для этого растачиваются цилиндры и ставятся поршни с большим диаметром. Любому, кому интересно понимать разницу в компрессии и степени сжатия двигателя сгорания, будут полезны эти сведения. Ведь среди автолюбителей есть сторонники разного рода тюнинга.

Другой, не менее эффективный способ изменения степени сжатия, заключается в уменьшении камеры сгорания. В этом случае с места сопряжения ГБЦ с блоком двигателя удаляется слой металла. Такая операция проводится с использованием строгального или фрезерного станка.

Если же по каким-либо причинам возникает необходимость в понижении степени сжатия, то, наоборот, стоит поместить дюралевую прокладку между блоком цилиндров и ГБЦ. Другой способ – это удаление слоя металла с днища поршня. Однако он более сложен в реализации, поскольку это потребует определенных усилий, навыков и умений. К тому же для этой процедуры нужен токарный станок.

Итоги сравнения

В конечном счете в чем разница степени сжатия и компрессии? Проанализировав эти два термина, можно заметить существенное отличие. Степень сжатия является величиной безразмерной. Изменить ее можно, но лишь путем вмешательства в конструкцию двигателя.

Компрессия же способна варьироваться в период эксплуатации транспортного средства. Кроме того, этот параметр во многом зависит от степени сжатия. Ведь давление в меньшем объеме всегда будет большим.

Иными словами, если увеличивается степень сжатия, то и компрессия также растет.

Как происходит воздействие?

Так на что же оказывает влияние степень сжатия? Здесь стоит учитывать то количество работы, которое производит силовой агрегат. И чем выше этот параметр, тем больше энергии будет выделяться в ходе сгорания топливовоздушной смеси. Соответственно, повышается и мощность двигателя.

По этой причине большинство производителей старается увеличить силовые показатели мотора за счет одной эффективной методики. К ней стали прибегать еще с конца прошлого столетия. Вместо того чтобы двигаться в направлении увеличения объема цилиндров и камеры сгорания, специалисты, а они уж точно знают, какая разница между компрессией и степенью сжатия, стремятся повысить именно последний показатель.

Однако здесь имеются ограничения. Рабочую смесь нельзя сжимать бесконечно долго — по достижении определенной величины она детонирует, то есть взрывается. В то же время это касается только двигателей, работающих на бензине. Дизельные силовые агрегаты лишены риска детонации. Собственно, этим и объясняется их более высокая степень сжатия.

И, чтобы избежать столь разрушительного воздействия, ведь детонация для двигателя губительна, повышается октановое число бензина. А это, в свою очередь, увеличивает стоимость топлива. Ко всему прочему те добавки, которые служат этой цели, приводят к ухудшению экологических параметров мотора.

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

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

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

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

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

Двигатель Toyota «Dynamic Force»

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

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

Как определяется степень сжатия, и что это такое?

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

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

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

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

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

А теперь математический пример соотношения степени сжатия в ДВС. 

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

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

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

Почему производители стараются увеличить степень сжатия?

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

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

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

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

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

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

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

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

Линия 2-3 показывает сгорание топлива. 

Верхняя кривая 3-4 показывает ход расширения.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Более высокое сжатие в двигателе также означает более высокую тепловую эффективность

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Какой бензин лучше?

Почему премиум бензин является пустой тратой денег для большинства автомобилей

Сколько энергии в различных видах топлива

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

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

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

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

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

Существуют ли ограничения по увеличению степени сжатия в двигателях

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

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

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

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

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

Что такое степень сжатия? — Ревзилла

Степень сжатия является важным фактором, определяющим «индивидуальность» двигателя. Проще говоря, это мера того, сколько воздуха и топлива может выжать цилиндр двигателя. Это просто сравнение того, какой объем он может удерживать при максимальном размере (когда поршень находится в нижней мертвой точке) по сравнению с объемом при его минимальном размере (вплоть до верхней мертвой точки).

Для несложной перспективы подумайте об этом с точки зрения потенциала давления. Помещая топливо и воздух под большее давление, существует возможность извлечения большей мощности из (очень быстро) горящей смеси воздуха и топлива.

Здесь вы можете увидеть комплект головок цилиндров Harley-Davidson с боковым расположением клапанов. Несмотря на то, что эти головки имели самую высокую степень сжатия, которую Harley предлагал для своих больших плоскостей, они все равно звучали на низком уровне 5,7: 1. Обратите внимание на объем камер…

Чтобы дать вам быстрый пример, давайте представим одноцилиндровый двигатель с диаметром цилиндра 3 1/2 дюйма и ходом поршня 4 1/4 дюйма. Чтобы упростить задачу, скажем, в TDC, поршень с плоской вершиной идет даже с верхней частью деки. Давайте также представим, что объем головы составляет восемь кубических дюймов. Πr² — это формула, которая нам нужна для получения площади отверстия, затем мы умножаем ее на высоту, чтобы получить рабочий объем 40,88 кубических дюймов. Теперь добавим объем камеры сгорания и установим наше соотношение, которое равно 48,88:8. Степень сжатия всегда выражается со 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 головками вторичного рынка. Они основаны на модифицированных головах Джерри Бранча в стиле KR. Объем этих камер составляет около 4,4 дюйма по сравнению с 8-дюймовыми блоками, которые вы видели на предыдущем фото. Фотографии Лемми.

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

Всплывающие поршни. Фото S&S. Коэффициенты сжатия сильно различаются, но обычно могут сказать вам что-то 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, он, скорее всего, будет работать на одной скорости весь день и должен работать долгие годы. Это дизайн с низким уровнем стресса. Когда вы видите степень сжатия в диапазоне от 6:1 до 7:1 в двигателе мотоцикла, вы, вероятно, смотрите на очень старый мотоцикл, который, вероятно, имеет плоскую головку. Соотношения от 7:1 до примерно 9: 1 обычно используются либо в мотоциклах с низким уровнем нагрузки, таких как круизеры, либо в старых мотоциклах с конструкцией OHV. Современные уличные мотоциклы обычно звонят где-то между 9,5:1 и 13,5:1. Эти мотоциклы, вероятно, будут иметь мощные характеристики для своего размера. За эти годы они отошли на север, потому что усовершенствованный контроль искры позволил 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 реальность такова, что двигатели движутся с разными скоростями. Чтобы некоторые высокооборотные двигатели работали хорошо, существует довольно длительный период времени, когда впускной и выпускной 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 этого CB750 использует внешний край каждого клапана в качестве периметра, помогая сохранить небольшой объем камеры, повышая степень сжатия. Фото Райана Шульца.

Так что 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 по себе, когда оно сильно сжато. (На самом деле именно так работает дизель; в этих двигателях даже не используются свечи зажигания. Дизель со степенью сжатия 20:1 вовсе не редкость.) конструкция камеры сгорания, но все же существует практический предел. (Именно поэтому для многих новых мотоциклов требуется бензин премиум-класса.) Изменяемая синхронизация на современных мотоциклах позволяет мотоциклам работать на топливе с более низким октановым числом, но бесплатного обеда не бывает — вы не сможете добиться максимально возможной мощности на низкокачественном топливе. (Важно помнить, что высокооктановое топливо бесполезно, если ваш двигатель не детонирует. Заливка 108-го октанового числа в стандартную Honda Rebel не заставит ее двигаться быстрее, чем обычный обычный 87-й.) Тем не менее, я не хочу использовать канистры с горючим для гонок по бездорожью по 10 баксов за галлон, если у вас мотоцикл с высоким клиренсом, так что это большая часть того, почему степень сжатия не заоблачная. Если тебе 99 процентов людей на мотоцикле обычно не участвуют в соревнованиях и должны заправляться в заправочной колонке.

С такими мелкими камерами сгорания велики шансы, что, если только поршень не сидит очень далеко «в отверстии» или прокладки головки не слишком высокие, двигатель, к которому принадлежит эта головка, вероятно, имеет очень, очень здоровую степень сжатия. Кавасаки фото.

Другая причина, по которой степень сжатия имеет практический предел, заключается в том, что металл не может выдержать очень большую нагрузку. Конечно, конструкция головки и металлургия могут (и улучшаются!) улучшаться, что является одной из причин того, почему более высокие степени сжатия являются нормой на данном этапе, но есть только так много ударов, которые могут выдержать верхняя часть поршня, кольцевая зона или шатун — а с увеличением сжатия также увеличивается тепло. Высокие степени сжатия на двигателях с верхним расположением клапанов обычно имеют клапаны и поршни, достигающие очень близко друг к другу , поэтому шансы на уничтожение с помощью помех возрастают. Это приводит к необходимости более точного контроля фаз газораспределения, которая возникла в последние годы, что, в свою очередь, привело к более высоким CR (и более высоким ценам на мотоциклы!)

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

Галерея изображений

Определение степени сжатия: разница между двумя коммерческими программными библиотеками JPEG2000

Сравнительное исследование

. 2008 г., май; 14(4):350-4.

doi: 10.1089/tmj.2007.0067.

Кил ​​Чжун Ким
¹
, Бохён Ким, Сын Ук Чхве, Ён Хун Ким, Сокён Хан, Тэ Чон Ким, Сун Чжу Ча, Васундхара Баджпай, Кён Хо Ли

Принадлежности

принадлежность

• ¹ Кафедра радиационных прикладных наук о жизни, Медицинский колледж Сеульского национального университета, Сеул, Корея.

• PMID:

  18570564

• DOI:

  10.1089/тмж.2007.0067

Сравнительное исследование

Kil Joong Kim et al.

Телемед Дж. Э. Здоровье.

2008 май.

. 2008 г., май; 14(4):350-4.

doi: 10.1089/tmj.2007.0067.

Авторы

Кил ​​Чжун Ким
¹
, Бохён Ким, Сын Ук Чхве, Ён Хун Ким, Сокён Хан, Тэ Чон Ким, Сун Чжу Ча, Васундхара Баджпай, Кён Хо Ли

принадлежность

• ¹ Кафедра радиационных прикладных наук о жизни, Медицинский колледж Сеульского национального университета, Сеул, Корея.

• PMID:

  18570564

• DOI:

  10.1089/тмж.2007.0067

Абстрактный

Цель состояла в том, чтобы продемонстрировать разницу в определении коэффициента сжатия между двумя популярными коммерческими программными библиотеками JPEG 2000. Институциональный наблюдательный совет одобрил это исследование и отказался от информированного согласия. Используя каждую из двух библиотек JPEG 2000 (библиотеки A и B), 20 изображений компьютерной томографии брюшной полости с 12-битной глубиной (со сканера 1) и 20 изображений с 16-битной глубиной (со сканера 2) были сжаты до трех различных номинальных коэффициентов сжатия. : 10:1, 15:1 и 20:1. Достигнутые коэффициенты сжатия (отношение исходного размера файла изображения к сжатому размеру) сравнивали с номинальным коэффициентом сжатия с использованием одновыборочного t-критерия. При каждом номинальном уровне сжатия достигнутые коэффициенты сжатия для изображений сканера 1, сжатых с использованием библиотеки А, примерно в 1,33 раза превышали номинальный коэффициент сжатия (p < 0,0001), в то время как достигнутые коэффициенты сжатия для остальных трех комбинаций сканер-библиотека (сканер-библиотека 1-библиотека B, сканер 2-библиотека A и сканер 2-библиотека B) были примерно такими же, как номинальный коэффициент сжатия (диапазон p-значений, 0,22–0,9).3). Определение коэффициента сжатия отличается в коммерческих программных библиотеках JPEG 2000. Определение должно быть стандартизировано, чтобы облегчить принятие и передачу приемлемого уровня сжатия.

Похожие статьи

• Трехмерное сжатие изображений КТ брюшной полости в формате JPEG2000 с потерями: оценка порога визуального отсутствия потерь и влияние коэффициента сжатия на качество изображения.

  Рингл Х., Шернтанер Р.Э., Кулинна-Козентини С., Вебер М., Шефер-Прокоп С., Херольд С.Дж., Шима В.
  Рингл Х. и др.
  Радиология. 2007 ноябрь; 245(2):467-74. doi: 10.1148/радиол.2452061713. Epub 2007, 21 сентября.
  Радиология. 2007.

  PMID: 17890355

• 3D-сжатие JPEG2000 по сравнению с 2D-сжатием: оценка количества артефактов и времени вычислений при сжатии КТ-изображений тонких срезов брюшной полости.

  Ким Б., Ли К.Х., Ким К.Дж., Рихтер Т., Кан Х.С., Ким С.И., Ким Ю.Х., Со Дж.
  Ким Б. и др.
  мед. физ. 2009 март; 36(3):835-44. дои: 10.1118/1.3075824.
  мед. физ. 2009.

  PMID: 19378744

• Клиническая оценка степени сжатия с использованием JPEG2000 на изображениях компьютерной рентгенографии грудной клетки.

  Сон М. М., Ким Х.Дж., Ю С.К., Чхве Б.В., Нам Ч.Е., Ким Х.С., Ли Ч.Х., Ю Х.С.
  Сун М.М. и др.
  J цифровое изображение. 2002 июнь; 15 (2): 78-83. doi: 10.1007/s10278-002-0007-6. Epub 2002, 26 сентября.
  J цифровое изображение. 2002.

  PMID: 12297972
  Бесплатная статья ЧВК.

• [Сжатие цифровых изображений в радиологии — результаты консенсусной конференции].

  Лоуз Р., Брауншвейг Р., Коттер Э., Милденбергер П., Симмлер Р., Вухерер М.
  Свободный Р. и др.
  Рофо. 2009 Январь; 181 (1): 32-7. doi: 10.1055/s-2008-1027847. Epub 2008 29 декабря.
  Рофо. 2009.

  PMID: 19115165

  Немецкий.

• Обзор цифрового сжатия медицинских изображений: можем ли мы использовать сжатие изображений с потерями в радиологии?

  Кофф Д.А., Шульман Х.
  Кофф Д.А. и соавт.
  Can Assoc Radiol J. 2006 Oct; 57 (4): 211-7.
  Can Assoc Radiol J. 2006.

  PMID: 17128888

  Обзор.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Сжимаемость изображения компьютерной томографии и ограничения рекомендаций, основанных на коэффициенте сжатия.

  Памбрун Дж. Ф., Нумейр Р.
  Памбрун Дж. Ф. и соавт.
  J цифровое изображение. 2015 дек; 28 (6): 636-45. doi: 10.1007/s10278-015-9791-7.
  J цифровое изображение. 2015.

  PMID: 25804842
  Бесплатная статья ЧВК.

• Качество кодирования неподвижных изображений JPEG2000.

  Чен Т.Дж., Лин С.К., Лин Ю.К., Ченг Р.Г., Лин Л.Х., Ву В.
  Чен Т.Дж. и соавт.
  J цифровое изображение. 2013 окт; 26 (5): 866-74.