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

Что такое степень сжатия двигателя

Больше интересных новостей на наших страницах в социальных сетях

  

В статье:

• Что именуется степенью сжатия и в чем отличие от компрессии
• Плюсы и минусы большой степени сжатия
• Возможно ли повысить степень сжатия
• Расточка цилиндров
• Доработка ГБЦ
• Измерение объема камеры сгорания
• Дефорсирование

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

Что именуется степенью сжатия и в чем отличие от компрессии

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

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

Vₐ = πr²s

где r — радиус внутреннего сечения цилиндра;

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

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

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

Vₒ = Vₐ+Vₑ

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

ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

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

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

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

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

1 ат = 0,98 бар;

1 бар = 100 000 Па

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

Плюсы и минусы большой степени сжатия

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

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

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

Возможно ли повысить степень сжатия

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

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

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

Расточка цилиндров

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

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

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

Доработка ГБЦ

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

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

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

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

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

Измерение объема камеры сгорания

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

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

Дефорсирование

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

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

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

Чем отличается степень сжатия от компрессии

Из теории конструкции ДВС (двигателей внутреннего сгорания) известно, что величина сжатия — это отношение объема цилиндра от верхней точки поршня находящемуся в самом низком положении к объему камеры сгорания, когда поршень находится в самом верхнем положении, то есть, это величина — отношение двух постоянных цифр, объемов, которая для каждого двигателя постоянна и обычно указывается в паспорте ДВС. Можно, конечно, искусственным способом увеличить диаметр цилиндров (расточка) или изменить размер прокладок между блоком цилиндров и клапанной головкой.

Но существует еще одна величина, показатель которой намного важнее для работы ДВС — это величина называется компрессия. Особенно важна компрессия для работы дизельных ДВС. Измеряется компрессия уже не отношением объемов, а физической величиной — давлением. Это давление воздуха, которое создается между поршнем и головкой блока цилиндров в камере сгорания при максимально верхнем положении поршня. Итак, отличие степени сжатия от компрессии заключается в разной физической величине, степень сжатия — это объем, компрессия — это давление.

Компрессия в ДВС

Полученные показатели при замерах компрессии являются одним из важных комплексных показателей состояния ЦПГ (цилиндро — поршневой группы) ДВС.

Если бы мы имели двигатель с идеальной работой ЦПГ , тогда, теоретически величина компрессии равнялась бы количественному показателю степени сжатия, проще говоря если бы мы сжали объем воздуха в несколько раз, то величина компрессии была бы такой же, но это только в теории. Так-как время, отпущенное на такт сжатия очень мало, воздух резко сжимаясь нагревается и давление на стенки цилиндров увеличивается еще больше, таким образом, при реальной работе двигателя компрессия превышает степень сжатия, что положительно сказывается на работе двигателя, чем больше величина компрессии, тем лучше.

При реальной работе двигателя происходит выработка компрессионных колец их залипание в выточках поршня (закоксовка), элипсообразная выработка рабочей поверхности цилиндров, образование микрозазоров между седлами и клапанами, через которые может происходить утечка рабочих газов, что уменьшает давление и величину компрессии ухудшая работу двигателя.

Факторы влияющие на уменьшение компрессии

1. Пробег двигателя — фактическое состояние ЦПГ двигателя, это один из самых существенных факторов, которые влияют на состояние компрессии. Чем лучше притирка деталей в двигателе, тем меньше происходит утечки газов через возникшие неплотности и чем больше двигатель находится в эксплуатации, тем больше увеличивается выработка сопряженных деталей уменьшая компрессию ( не считая обкатку нового ДВС).
2. Агрессивное вождение — резко изменяющееся амплитуда нагрузки и оборотов на двигателе, которая связана с резким торможением или перегазовкой, способствует более быстрому износу ЦПГ.
3. Исправность сцепления, коробки передач, которые влияют на плавность хода и динамическую нагрузку в двигателе.
4. Качество смазочных материалов и топлива – очень важно использовать качественные «фирменные» масла и качественное топливо.
5. Запуск при низкой температуре воздуха, без прогрева масла, Застывшее масло не проходит по каналам уменьшая смазку трущихся поверхностей, что увеличивает износ.
6. Качество регулировки зажигания и впрыска топлива.

Замер компрессии

Как было отмечено выше, измеряется компрессия для выяснения общего состояния ЦПГ и притирки клапанов. Однако, замеры только этих параметров может оказаться недостаточным для определения общего состояния ДВС, так-как на состояние двигателя могут влиять факторы, которые не связаны с качеством притирки деталей:

• Сопротивление на выпуске, влияет на выдаваемую мощность двигателя, чем больше сопротивление при выхлопе , тем меньше отдаваемая мощность.
• Передвижение воздуха во впускных коллекторах. При недостаточном поступлении воздуха в цилиндры, возможно неполное сгорание топлива.

Конструкция компрессометра

Это устройство имеет довольно простую конструкцию — это манометр, наконечник которого вставляется вместо свечи зажигания, для дизельных двигателей наконечник обязательно резьбовой, т.к. величина давления в цилиндрах дизеля в десятки раз больше чем бензиновых.

Проверка компрессии ДВС:
Перед замером компрессии необходимо зарядить аккумулятор, проверить исправность стартера и его электрических цепей.

1. Завести двигатель и дать ему поработать до прогрева (не ниже 70 градусов Цельсия).
2. Вывернуть свечи зажигания.
3. Вставить наконечник компрессометра на место свечи проверяемого цилиндра.
4. Полностью открыть дроссельную заслонку, для этого необходимо нажать до упора на педаль газа.
5. Проворачивать стартером двигатель до тех пор, пока показания компрессометра не установятся на определенной величине.
6. Зафиксировать показания стрелки, затем сбросить ее на 0.
7. Повторить вышеперечисленные операции для оставшихся цилиндров.

Анализ данных замера

Замер разницы компрессии по цилиндрам не должен превышать 12%. Если в каком-то цилиндре давление ниже, это явно указывает на неисправность. Для предварительного определения неисправности необходимо в этот цилиндр добавить 5 -10 грамм моторного масла и вновь повторить замер. Если компрессия поднялась, возможна закоксовка компрессионных колец, в этом случае может помочь процедура промывки ДВС. Если же это не помогло, необходимо обратиться к специалистам по ремонту ДВС.

Авто и мотоКомментировать

Что такое коэффициент сжатия и как его рассчитать?

Если вы изучаете двигатели внутреннего сгорания, то как рассчитать статическую степень сжатия – это ценное знание, которое нужно иметь под рукой.

Первое, что вам нужно знать, это то, что существует два вида степени сжатия: степень статического сжатия и степень динамического сжатия.

Статическая степень сжатия представляет собой соотношение между объемом камеры сгорания и цилиндра, когда поршень находится в нижней и верхней части своего хода, тогда как динамическая степень сжатия представляет собой более полный расчет, который также учитывает газы, втекающие и вне цилиндра (или давление в цилиндре) с учетом.

Вот что вам нужно знать о статическом сжатии, с небольшой помощью из сравнения автострахования и брокерского приложения Jerry.

РЕКОМЕНДУЕТСЯ

Сравните полисы автострахования

Никакого спама или нежелательных телефонных звонков · Никаких длинных форм · Никаких комиссий

Почтовый индекс

Почтовый индекс

Найдите страховые сбережения (100% бесплатно)

Что такое степень сжатия ?

Первая часть понимания коэффициента сжатия — это знание определения «коэффициента». По сути, отношение показывает, сколько раз одно число переходит в другое число. Таким образом, отношение — это, по сути, сравнение двух величин.

Две величины, сравниваемые в статической степени сжатия, — это объем камеры сгорания и объем цилиндра, когда поршень находится в верхней части своего хода и когда он находится в нижней части своего хода.

Эти коэффициенты используются для определения того, насколько хорошо топливовоздушная смесь используется двигателем.

Когда речь идет о статической степени сжатия, желателен большой разрыв между сравнимыми числами, потому что это означает, что поршневой цикл генерирует больше энергии.

Идеальная статическая степень сжатия зависит от двигателя внутреннего сгорания.

Тип топлива, используемого вашим автомобилем, также влияет на степень статического сжатия. Например, топливо с более высоким октановым числом способствует более высокой степени сжатия.

Ключевые выводы: Степень сжатия представляет собой сравнение объемов камеры сгорания и цилиндра в верхней и нижней частях хода поршня. Как правило, чем больше разрыв в цифрах, тем лучше.

ПОДРОБНЕЕ : Как решить, следует ли вам отвезти автомобиль в ремонтную мастерскую или к мобильному механику

Как рассчитать статическую степень сжатия

Для расчета степени сжатия вам нужны два значения – рабочий объем и клиренс. Эти значения позволяют определить соотношение между объемом камеры сгорания и цилиндра в верхней части хода поршня (до сжатия) и в нижней части (после сжатия).

Рабочий объем – это количество воздушно-топливной смеси, вытесняемое в результате толкания поршня вниз. Объем зазора — это то, сколько смеси (или площади) остается, когда поршень находится в нижнем положении. Формула для расчета степени сжатия: (рабочий объем + клиренс) / клиренс.

Например, если рабочий объем равен 20, а клиренс равен 5, уравнение выглядит следующим образом: (20 + 5)/5 = 5. Это означает, что соотношение равно 5:1. Это более низкая степень сжатия, которая указывает на то, что количество энергии, получаемой от поршневого цикла, недостаточно.

Если при расчете статической степени сжатия вы обнаружите, что объем поршня и объем камеры сгорания малы, рекомендуется доставить свой автомобиль к профессиональному автомеханику, чтобы найти основную причину низкой степени сжатия вашего двигателя внутреннего сгорания.

Вывод ключа Если объемы поршня и камеры сгорания малы, вам следует профессионально проверить свой автомобиль но неожиданные происшествия легко испортят всю вашу тяжелую работу. Защитите свой автомобиль с помощью приложения Jerry. Лицензированный брокер, Джерри делает всю тяжелую работу по поиску дешевых котировок от ведущих страховых компаний и покупке новой автомобильной страховки. Джерри даже поможет вам отменить старый полис.

И чтобы у вас всегда была самая низкая ставка, Джерри будет присылать вам новые котировки каждый раз, когда ваш полис подходит для продления, поэтому вы всегда получаете желаемое покрытие по лучшей цене.

РЕКОМЕНДУЕТСЯ

Вы не покупали страховку в течение последних шести месяцев? Вас могут ждать сотни долларов сбережений.

Джудит перешла на Progressive

Сэкономлено $

725

ежегодно

Александр перешел на Travelers

Сэкономил $

834

Ежегодно

Энни переключилась на общенациональную

$

668

Ежегодно

Высокая компрессия против низкого компрессии. соотношение, которое, говоря простыми словами, является сравнением того, какой объем находится внутри цилиндра, когда поршень находится в самой высокой и самой низкой точках (не заставляйте меня начинать с роторов Ванкеля — они в основном колдовские). Степень сжатия взаимодействует со многими другими факторами для производства мощности и может быть изменена в некоторой степени путем выбора различных компонентов для одного и того же базового двигателя во время сборки.

Чтобы добавить еще один сюжетный поворот, математически рассчитанное статическое сжатие конкретной комбинации может значительно отличаться от динамического сжатия двигателя в рабочем состоянии благодаря сложной конструкции впуска и выпуска, принудительной индукции или даже EGR (рециркуляции отработавших газов).

Реальное приложение для школьной геометрии

Чтобы начать расчет степени сжатия, вам нужно знать рабочий объем отдельного цилиндра. Это площадь цилиндра, умноженная на длину хода кривошипа. Но вы еще не закончили, потому что вам также нужно знать, сколько места в головке блока цилиндров с полностью поднятым поршнем. Разница между максимальным объемом поршня в нижней мертвой точке и минимальным объемом в верхней мертвой точке является степенью сжатия. Это, конечно, сильное упрощение, но оно даст вам представление о том, что такое число вроде «9»..5:1» означает, что в НМТ объем внутри цилиндра в 9,5 раз больше, чем в ВМТ.

Схема расчета степени сжатия
Фото предоставлено: Mechanicalbooster. com

Конструкции с длинным ходом кривошипа относительно их диаметра отверстия, как правило, также имеют высокие степени сжатия. Типичным примером являются дизельные двигатели, которые используют очень высокую степень сжатия для воспламенения топливно-воздушной смеси. Но есть и другие факторы, влияющие на степень сжатия. Большое значение здесь имеет конструкция камеры сгорания головки блока цилиндров, поскольку чем меньше ее объем, тем выше будет CR. Еще одним важным способом изменения степени сжатия является конструкция поршня: у «выпуклого» поршня компрессия ниже, чем у плоского, при прочих равных условиях, а у выпуклого поршня компрессия выше. Даже такие вещи, как толщина прокладки между головкой и блоком и выпуклость клапанов, будут влиять на степень сжатия.

Вогнутая головка цилиндра и куполообразная головка цилиндра
Фото: DSPORT Performance + Tech Magazine

Хотя можно посчитать большую часть этого с помощью небольшой прикладной геометрии (или вставить соответствующие числа в онлайн-калькулятор, как ленивый интернет-писатель д. ), объемы поршня и головки цилиндров должны быть фактически измерены, если они каким-либо образом изменены по сравнению с тем, как их поставил производитель. Головка, которая была «облицована» за счет удаления материала с поверхности, соприкасающейся с блоком, будет иметь более высокое статическое сжатие, чем неизмененная головка, а поршни могут быть фрезерованы для снижения сжатия либо специально, либо как побочный эффект вырезания карманов. для клапанов большего диаметра. В то время как измерение фактического объема поршневой тарелки/купола представляет собой некоторую головную боль, сделать то же самое для камеры сгорания на самом деле довольно просто, для этого требуется только измерительное устройство с точной маркировкой в ​​​​кубических сантиметрах, кусок прозрачного пластика с просверленным в нем отверстием, немного подкрашенной воды и немного смазки для герметизации клапанов и там, где пластик закрывает камеру сгорания.

 

Последствия сжатия

Теперь, когда мы твердо знаем, что такое статическая степень сжатия, давайте обсудим, почему это важно. В общих чертах, высокая степень сжатия (что само по себе является относительным термином) желательна, поскольку она позволяет производить больше энергии. У каждого цилиндра, заполненного топливно-воздушной смесью, будет больше места для расширения и выполнения работы, что сделает двигатель более эффективным. Как упоминалось ранее, дизельные двигатели используют преимущества очень высокой степени сжатия для более эффективной работы по сравнению с бензиновыми двигателями. Но то же самое, что заставляет работать дизеля в первую очередь — воспламенение от сжатия — также является серьезным ограничивающим фактором того, насколько безопасно может работать бензиновый двигатель.

В общих чертах, высокая степень сжатия (что само по себе является относительным термином) желательна, поскольку она позволяет производить больше энергии. Каждый цилиндр, наполненный воздушно-топливной смесью, будет иметь больше места для расширения и выполнения работы, что сделает двигатель более эффективным…

Автомобиль: Ford Model T Town Car 25 года выпуска

120 или около того лет назад, на заре автомобилестроения, двигатели обычно имели очень низкую степень сжатия по сравнению с современными конструкциями. Ford Model T имел 2,9-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель мощностью 20 лошадиных сил при степени сжатия всего 3,9.8 к 1. Хотя выходная мощность не была такой уж захватывающей, низкая степень сжатия была необходимостью в тот период времени, когда качество топлива было неопределенным, а октановое число сильно менялось (об этом мы поговорим чуть позже). .

Автомобиль: Chevrolet Camaro 67-го года
Шины: Milestar StreetSteel — 215/65R15

По мере того, как нефтяные компании начали создавать стандарты для насосного газа, компрессия росла, чтобы использовать лучшее топливо, а Вторая мировая война действительно изменила конструкцию двигателя. . Из-за «высокопробного» топлива безнаддувные двигатели для грузовиков, танков и особенно самолетов стали легче и мощнее, а двигатели с турбонаддувом и наддувом наконец-то стали практичными. Тем не менее, после войны, когда в 1919 году были представлены первые малоблочные двигатели Chevy V855, они использовали коэффициент сжатия всего 8,2: 1 для долговечности.

Вход без детонации

Ограничивающим фактором степени сжатия, которую может работать двигатель, является детонационная стойкость топлива, обычно называемая октановым числом. Он получил свое название на основе сравнения того, насколько трудно зажечь по сравнению с чистым октановым числом, конкретным углеводородным топливом — бензин с октановым числом 93 в конкретном тесте легче, тогда как 100 сопоставим, а 110 — сложнее. Иногда можно услышать, как люди говорят, что то, что происходит внутри цилиндра, — это «взрыв», но если это то, что происходит, значит, что-то пошло не так. На самом деле это «дефлаграция» — быстрое, но контролируемое горение. Когда топливо сжато слишком сильно, оно самовозгорается и приводит к преждевременному зажиганию, детонации или просто детонации. Как бы вы его ни называли, он может очень быстро расплавить электроды свечей зажигания, прожечь отверстия в головках поршней, сломать кольцевые канавки по бокам поршня и вытолкнуть прокладки головки блока цилиндров. Ни один из этих результатов не является желательным

Ограничивающим фактором степени сжатия двигателя является детонационная стойкость топлива, обычно называемая октановым числом…

Диаграмма, показывающая, как октановое число влияет на степень сжатия и КПД двигателя. Suzuki Thunder
Фото предоставлено: Engineering Information Technology

Можно до некоторой степени компенсировать низкооктановое топливо за счет меньшего угла опережения зажигания, но в лучшем случае это компромисс. Поскольку двигателю требуется ненулевое количество времени, чтобы полностью сжечь цилиндр топлива, все конструкции, кроме самых низких оборотов, включают некоторое опережение зажигания, зажигая свечу зажигания до того, как поршень достигнет верхней мертвой точки на такте сжатия. . По мере того, как фронт пламени движется от свечи зажигания к краям камеры сгорания, он сжимает оставшееся несгоревшее топливо и воздух, и если он сжимает его слишком сильно, он может самопроизвольно и почти мгновенно воспламениться вместо плавного горения. Это один из примеров динамического сжатия, о котором мы упоминали ранее.

Каждый двигатель имеет «золотую середину» опережения зажигания, которая обеспечивает наибольшую мощность, когда в него подается топливо с достаточной детонационной стойкостью, но он может успешно работать, хотя и с более низкими характеристиками, если угол опережения зажигания сдвинут на более позднее время в такте сжатия для поддержания пикового давления в цилиндре ниже порога детонации. Вы часто будете видеть современные автомобили с руководствами, которые советуют «предпочтительно топливо премиум-класса — минимум октановое число 87», потому что у них есть датчики, которые прослушивают стук и вытягивают синхронизацию, если они питаются обычным вместо премиум. Они будут производить больше энергии на высокооктановом топливе не потому, что газ более мощный, а потому, что они могут работать с заданными настройками опережения зажигания.

VE Made EZ

Другим источником увеличения динамического сжатия является объемный КПД двигателя, который является способом выражения того, насколько полно цилиндр заполняется свежим зарядом воздуха и топлива на такте впуска. Например, одноцилиндровый двигатель объемом 500 куб. см, который потребляет ровно 500 кубических сантиметров воздуха за цикл, работает на 100% VE. Теперь, если вы были воспитаны с уважением к законам термодинамики, вы, вероятно, скажете: «Ни одна механическая система не эффективна на 100%!» и вы абсолютно правы, но есть интересная оговорка. В то время как ограничения, налагаемые впускным трактом, действительно приводят к тому, что двигатели без наддува обычно работают ниже 100% VE, очень умная инженерия может позволить конструкции полностью двигателя достичь более 100% при определенных условиях эксплуатации.

Автомобиль: ’69 Chevrolet Camaro Restomod
Шины: Milestar StreetSteel — 215/65R15

Это возможно, потому что воздух, хотя и не очень плотный, имеет массу, а движущаяся масса обладает инерцией. Тщательная конструкция впускного и выпускного коллекторов в сочетании с определенными фазами газораспределения может использовать преимущества положительных и отрицательных импульсов давления, отражаемых системой в узком диапазоне оборотов, для «внутреннего наддува» двигателя и повышения VE более 100%. Хотя это когда-то ограничивалось гоночными силовыми установками, все более сложные заводские конструкции с регулируемыми фазами газораспределения и подъемом и изменяемой геометрией впуска сделали этот эффект целесообразным для массового производства.

Конечным результатом повышения VE выше 100 процентов является то, что общая степень сжатия двигателя может быть выше расчетного статического CR. Доведенный до крайности, добавление наддува в виде турбонаддува добавляет еще больше динамической компрессии. С двигателями с наддувом необходимо идти на осторожные компромиссы, чтобы сбалансировать эффект наддува с уменьшенным статическим сжатием, чтобы предотвратить детонацию — потеря эффективности при работе с более низкими степенями сжатия более чем компенсируется увеличением мощности, обеспечиваемой повышением давления на впуске.

Приближаясь к пределу

Схема двигателя Infiniti с регулируемой степенью сжатия VC-Turbo
Фото предоставлено: DSPORT Performance + Tech Magazine гораздо лучшее понимание того, что происходит внутри камеры сгорания во время рабочего такта.