Содержание
что это, как увеличить и чем отличается от компрессии
Тепловой рабочий цикл двигателя внутреннего сгорания подразумевает несколько тактов, одним из которых является уменьшение объёма принятой топливовоздушной смеси при неизменной её массе, то есть герметичном цилиндре.
Содержание статьи:
- 1 Что такое степень сжатия
- 1.1 Отличия от компрессии
- 2 На что влияет
- 3 Как рассчитать степень сжатия мотора
- 4 Как увеличить степень сжатия
- 4.1 Расточка цилиндров
- 4.2 Измерение объема камеры сгорания
- 4.3 Доработка ГБЦ
- 5 Минусы увеличения степени сжатия
По законам физики растут давление и температура, что в конечном счете влияет на коэффициент полезного действия двигателя.
Отсюда и важность одного из главных параметров мотора, показывающего, насколько сильно сжимается смесь перед началом основного полезного такта рабочего хода.
Что такое степень сжатия
У четырехтактного мотора четко разделены все процессы газообмена.
На такте впуска поршень опускается вниз, точнее ближе к коленвалу, оставляя над собой максимальное для данного цилиндра пространство.
Затем идет такт сжатия, когда поршень поднимается в верхнюю мертвую точку. Над ним остается совсем мало места, данный объем называется камерой сгорания.
Степенью сжатия, а это чисто геометрический параметр, называется отношение надпоршневого объёма в первом случае (максимального) ко второму случаю, когда он минимален.
По теме: Сколько проработает двигатель без масла
Это обычное число, не имеющее размерности, может округленно выражаться целым числом или с десятичной дробью. Чем оно больше, тем сильнее давление перед рабочим ходом.
Отличия от компрессии
Компрессия имеет отношение к степени сжатия, но с научной точки зрения это совершенно разные величины, нечетко между собой связанные.
Компрессией принято считать максимальную величину давления в цилиндре во время прокрутки его на малых оборотах без зажигания в тестовом режиме от внешнего источника (обычно стартера).
Имеет размерность давления, то есть в кг/кв.см, барах, атмосферах, паскалях или фунтах на квадратный дюйм (PSI). Замер компрессии позволяет поверхностно судить о состоянии двигателя. С возможными ошибками, что требует уточнения иными способами.
На что влияет
Если рассмотреть тепловой цикл работы двигателя за все четыре такта, то можно сделать вывод об увеличении количества работы, производимой цилиндром, пропорционально степени сжатия, то есть с её ростом увеличивается КПД мотора, а с меньшего рабочего объёма можно снимать больше мощности.
Последнее очень привлекательно для автомобилистов, но инженеры прекрасно знают, чем данный рост ограничен.
Нельзя повышать температуру и давление над поршнем в ВМТ до бесконечности, это потребует идеального топлива. У реальных сортов горючего есть ограничения по детонационной стойкости, то есть горение станет аномальным, это можно сравнить с разницей в применении пороха и тринитротолуола в артиллерии.
Первый выталкивает снаряд, а второй просто раздробил бы ствол пушки из-за слишком большой скорости взрывной волны.
Тем не менее ученые и инженеры стараются выжать максимум из моторов, применяя высокооктановые, стойкие к детонации бензины, а также оптимизируя горение, не давая ему перейти в детонацию. Поднятие этой границы без разрушительных для деталей последствий требует больших знаний и опыта.
Как рассчитать степень сжатия мотора
Для расчета придется решить несложную геометрическую задачу. Потребуется лишь вспомнить формулы из курса средней школы, описывающие объём тел цилиндрической формы, а также провести замеры объёма камеры сгорания.
Зная диаметр цилиндра и ход поршня, легко вычислить описываемый поршнем объём.
Затем вычисляется надпоршневой объём в ВМТ, состоящий из камеры сгорания, недохода поршня и небольшого цилиндра с толщиной прокладки ГБЦ.
Остается сложить эти две величины и разделить результат на вторую из них. Или воспользоваться одним из имеющихся в сети калькуляторов.
Как увеличить степень сжатия
Любители тюнинга рассматривают рост степени сжатия и переход на более высокооктановый бензин как одну из составляющих увеличения мощности.
Способы тут чисто геометрические и практически реализуются механообработкой и заменой деталей на тюнинговые.
Расточка цилиндров
Из формулы расчета видно, что можно увеличить степень сжатия, если добавить описываемый поршнями объём. То есть ход поршня или диаметр цилиндра. В последнем случае блок растачивается под измененные поршни.
Их можно приобрести или изготовить. Но для уточнения результата надо знать, чему равен объём камеры сгорания и насколько он может измениться.
Измерение объема камеры сгорания
Камера современного мотора хорошо оптимизирована под эффективное смешивание и горение топлива с воздухом.
Поэтому форма её вряд ли может быть просчитана с использованием математических формул.
Приходится снимать головку блока, переворачивать её и заполнять водой, после чего точно измерять её количество.
Зная эту величину, можно примерно рассчитать способы доработки, а затем проверить и подогнать результат под эффективный, но безопасный.
Доработка ГБЦ
В зависимости от способа тюнинга мотора, может потребоваться для корректировки степени сжатия увеличивать или уменьшать объем камер сгорания в ГБЦ.
Возможно несколько вариантов:
- выборка металла фрезой из ГБЦ в зоне камер;
- подрезка (шлифовка) плоскости головки;
- применение увеличенных или уменьшенных по толщине прокладок между головкой и блоком;
- наплавление металла в камеры сгорания с последующей корректировкой формы механообработкой.
Подобные процессы требуют больших знаний и опыта, иначе результат скорее всего будет противоположным.
Минусы увеличения степени сжатия
Проблема здесь практически одна – детонация.
Рост температур, давлений и ударных нагрузок не добавит мощности, а разрушит детали двигателя.
Добиться улучшения процесса горения очень сложно, поскольку эта работа уже была проделана разработчиками на самом сложном научно-техническом уровне. Зато ухудшить получится практически любым изменением.
Выход из положения только один – повышение октанового числа бензина, что не получится делать до бесконечности, выбор ограничен.
Небольшое «поджатие» мотора вполне возможно, если он изначально не был рассчитан на самый продвинутый бензин, но одновременно придется изменять карты системы управления двигателем и решать массу других возникающих проблем.
Такая работа доступна очень ограниченному числу специалистов.
Степень сжатия двигателя: основные понятия
Всем привет! Что такое объем двигателя, знает, пожалуй, каждый! Но есть и другие параметры, которые влияют на его работу и отражаются на его характеристиках. Автомобиль «питается» топливом, а взамен выдает нам полезную энергию, которая необходима для его передвижения. Что за параметр такой — степень сжатия? На что она влияет и как рассчитывается, предлагаю рассмотреть сегодня в блоге.
Оглавление
- Основные понятия и различия между ними
- На что это влияет
- Октановое число и высокая компрессия
Основные понятия и различия между ними
Во время диагностики мотора в первую очередь измеряют компрессию в цилиндрах. Уже на основании полученных данных делают выводы о «состоянии здоровья» движка. То, что у нас принято называть термином «компрессия» по своей сути представляет собой давление, создаваемое в цилиндре в момент, когда поршень размещается на отметке ВМТ, в конце такта сжатия.
Подача топлива не должна осуществляться при выполнении замеров для дизельных моторов, а для бензиновых — замеряется при выключенном зажигании.
Многие у нас отождествляют понятие компрессии со степенью сжатия, но это совершенно разные показатели. Давление внутри цилиндра — это компрессия, а степень сжимания смеси более широкий параметр, который включает в себя полный объем цилиндра по отношению к объему камеры сгорания. Для тех, кто не знает, камера сгорания представляет собой пространство, которое остается над поршнем при том, когда он находится в точке ВМТ (мы разбирали это в статье про гидроудар).
На что это влияет
Топливо сгорает по всему объему цилиндра. Показатель сжимания рабочей смеси не зависит от компрессии. А вот последняя связана с ним, а еще с целым рядом факторов: температурой, давлением в исходной точке движения поршня, регулировкой газораспределительных фаз. Итак, чтобы подытожить, можно сказать, что компрессией является то максимальное давление, которое будет измерено в цилиндре при неработающем двигателе и полностью перекрытой подаче топлива.
Главное влияние, которое оказывают эти параметры на работу мотора, это его пусковые качества, особенно при низких зимних температурах. Наиболее чувствительны дизеля — от температуры сжатия и давления будет зависеть тот факт, запустится движок либо нет. Однако восприимчивы и бензиновые ДВС. В остывшем состоянии они чувствительны к показателю компрессии. Если он ниже нормы, то увеличивается давление картерных газов, что приводит к попаданию масляных паров во впускную систему.
Это повышает загрязненность камер сгорания вместе с содержанием токсичных частиц в отработанных газах. Мы часто можем понять, что топливо сжимается в цилиндрах не так, как ему следовало бы по вибрации мотора, в особенности на малых оборотах и при работе «на холостых». Это небезопасный момент, как для подвески агрегата, так и для отдельных узлов трансмиссии.
Есть ли связь между степенью сжимания и мощностными качествами автомобиля? Другими словами, можно ли, улучшив один параметр, добиться увеличения другого, что бывает настолько востребовано в кругу автолюбителей.
Увеличив степень сжатия, мы повышаем в цилиндре давление. Благодаря этому изменяется и детонация, а датчик автоматически отодвигает назад угол зажигания. Это приводит к падению мощностных показателей. Одновременно вырастают выпускные температур, которые грозят сжечь поршни и клапана.
Октановое число и высокая компрессия
Еще один вопрос, который беспокоит читателей, как сопоставимы между собой октановое число и степень сжимания горючей смеси в цилиндрах? Все просто: заправлять нужно тот бензин, который рекомендован производителем. Существуют нюансы у двигателей-атмосферников:
- степень сжатия 12 и более — бензин АИ-98;
- сжатие 10–12 — ОЧ должно быть не ниже АИ-95;
- меньше или равно 10 — АИ-92;
- для турбированных двигателей — АИ-95 или выше.
О том, можно ли смешивать 92 и 95 бензин, а самое главное чем это обернется, читайте тут.
Чтобы приблизительно посчитать компрессию, следует умножить степень сжатия на коэффициент 1,4.
Чем опасно заправляться топливом с октановым числом меньше нормативного? Возрастают детонационные нагрузки, которые укорачивают эксплуатационный ресурс мотора. Топливо не до конца сгорает, повышается расход, и о какой-либо экономии уже речь не идет.
Если же ОЧ будет выше рекомендованного производителем двигателя, то это обеспечит более длительное прогорание бензина с большим выделением тепла. Получится, что скорость его горения меньше расчетной величины. Во время выпускного такта вместе с отработанными газами будет выбрасываться не до конца прогоревшая рабочая смесь. Это приводит к перегреву ряда деталей мотора и выпускной системы, а также увеличенному расходованию масла. Если же в нем отсутствует оборудование для автоматической корректировки угла зажигания, то высокооктановое горючее загрязнит свечи. Произойдет падение мощности из-за более позднего зажигания. Одним словом, силовой агрегат во всех этих случаях будет ускоренно изнашиваться.
Сегодня мы старались вывести определение степени сжатия и компрессии силового агрегата, на что влияет и от чего зависит такой показатель.
Буду благодарен, если Вы поделитесь данной статьей со своими друзьями в социальных сетях со ссылкой на ее автора. Ну а в целом, читайте нас в новых выпусках. На сегодня все. Хорошей компрессии Вашим моторам!
С уважением, автор блога Андрей Кульпанов
Просмотры:3595
1Нравится
Поделиться
Степень сжатия — Aerosport Engineering
Степень сжатия
Мы намеренно понизили степень сжатия наших двигателей по нескольким причинам. Поршни специально разработаны для наших двигателей компанией Carillo Pistons, www.cp-carrillo.com, а степень сжатия снижена со стандарта OEM 10,0:1 до 8,0:1. заводе, не имеют каких-либо вспомогательных средств дыхания, таких как турбокомпрессор, нагнетатель и т. д., завод выбрал более высокую степень сжатия, чтобы получить более высокое давление сгорания, и тем самым получить большую мощность и, возможно, даже «чище» двигатель. Максимальная доступная мощность безнаддувного M73-B54 составляет 323 л.
с. при 5000 об/мин. Это, так сказать, не так много, чтобы «написать домой»! Поэтому с самого начала было совершенно ясно, что этот тип двигателя должен быть либо с наддувом, либо с турбонаддувом. Поскольку система нагнетателя гораздо менее сложна, чем система турбонагнетателя, а также тот факт, что авиационный двигатель больше похож на стационарный двигатель с небольшими изменениями числа оборотов в минуту и давления в коллекторе, мы решили использовать центробежный нагнетатель для наддува наших двигателей. На самом деле, очень сложно, почти невозможно безопасно установить турбокомпрессор в P51 Mustang или Spitfire. Узкое пространство между капотом и люлькой двигателя этих самолетов не позволяет провести какие-либо трубки «выхлопного размера» к турбокомпрессору. Проблемное чрезмерное тепло от системы турбокомпрессора также является огромной проблемой, которую необходимо решать.
Эффект объема
Одной из причин выбора более низкой степени сжатия является то, что можно добиться более эффективного сгорания.
Другими словами, можно заполнить более «просторную» камеру сгорания большим количеством воздуха/топлива, чем в помещении с более высокой компрессией или более «тесным» пространством. По нашему мнению, эти «дополнительные» дымовые газы будут намного эффективнее, чем только более высокая степень сгорания. В обоих случаях давление в цилиндре увеличится, но совершенно очевидно, что при большем объеме воздуха/топлива в сгорании будет больше «удара».
Детонация — враг двигателя Отто
Другая важная причина снижения степени сжатия — снижение риска детонации. Детонация, стук или звон в двигателях внутреннего сгорания возникают, когда сгорание части воздушно-топливной смеси в цилиндре происходит не в результате распространения фронта пламени от свечи зажигания, а в результате взрыва одного или нескольких очагов воздушно-топливной смеси снаружи. огибающая нормального фронта горения. Воздушно-топливный заряд должен воспламеняться только от свечи зажигания и в определенной точке хода поршня.
Детонация возникает, когда пик процесса сгорания больше не приходится на оптимальный момент для четырехтактного цикла. Ударная волна создает характерный металлический «звон», и давление в цилиндре резко возрастает. Последствия детонации двигателя варьируются от незначительных или без последствий до полного разрушения.
Однако детонацию можно предотвратить, следуя определенным приемам.
- Задержка опережения зажигания.
- Обогащение соотношения воздух/топливо, которое изменяет химические реакции во время сгорания, что снова снижает температуру сгорания и увеличивает запас до детонации.
- Снижение пикового давления в цилиндрах за счет снижения нагрузки на двигатель.
- Уменьшение давления в коллекторе за счет уменьшения открытия дроссельной заслонки или давления наддува.
Carillo Pistons, 8: 1 Коэффициент сжатия
88
+ 0,475 мм / 0,0187 дюйма.
Получение хорошего «хлюпанья» более важно для двигателя без наддува, чем для двигателя с наддувом, такого как ASE-650 Saga.
#TechTip: Степень сжатия
Выбор редактора
662 КБ
«Степень сжатия» — это термин, который часто используется, когда вы говорите о характеристиках двигателя, но что он означает на самом деле?
По большей части, когда люди говорят о степени сжатия двигателя, они имеют в виду так называемую степень статического сжатия , которую гораздо проще рассчитать, чем степень динамического сжатия .
Проще говоря, статическая степень сжатия (обычно называемая просто степенью сжатия) равна 9.0011 отношение максимального объема к минимальному объему в цилиндре при движении поршня (объем, когда поршень полностью опущен, по сравнению с тем, когда он полностью поднят).
Что означает степень сжатия?
CR в основном сообщают вам, насколько воздушно-топливная смесь в цилиндре сжимается до того, как свеча зажигания воспламенит ее. Таким образом, если у вас есть 10 единиц объема, когда цилиндр находится в нижней части своего хода, и 1 единица, когда цилиндр находится в верхней части своего хода, степень сжатия будет называться 10:1. Для безнаддувных двигателей более высокая степень сжатия, как правило, означает более высокие показатели мощности.
Каковы последствия более высокой степени сжатия?
Чем выше степень сжатия, тем выше вероятность того, что вы испытаете преддетонацию (также известную как пинг). Преддетонация возникает, когда топливовоздушная смесь воспламеняется из-за избыточного давления (а не из-за искры). Это имеет смысл, так как больше сжатия = больше давления = больше вероятность взрыва. Для борьбы с пингом часто используется топливо с более высоким октановым числом. Чем выше октановое число топлива, тем более оно устойчиво к преддетонации.
Также важно отметить, что тепло играет роль в эхо-запросе. Чем выше температура, тем больше вероятность детонации. Поскольку алюминий лучше рассеивает тепло, чем чугун, двигатели с алюминиевыми головками часто могут работать с более высокой степенью сжатия, чем их чугунные аналоги, не испытывая при этом детонации.
Зачем вам более низкая степень сжатия?
Более низкая степень сжатия полезна для двигателей, которые используют наддув или двигатели, которые хотят использовать топливо с более низким октановым числом. Например, вы можете обнаружить, что сборки с очень высокой мощностью, в которых используются турбокомпрессоры или нагнетатели, на самом деле имеют очень низкую степень статического сжатия. Более низкое сжатие в основном использовалось в американских автомобилях 70-х и 80-х годов в результате попыток снижения выбросов.
Как изменить степень сжатия:
Степень сжатия можно изменить, заменив компоненты двигателя, такие как поршни и головки. Когда поршни имеют больший рельеф (или тарелку), они приводят к более низкой степени сжатия, чем плоские или выпуклые поршни, которые обычно имеют повышенную степень сжатия.