Степень сжатия и компрессия это одно и тоже: Какая компрессия должна быть в двигателе и как ее проверить?

Содержание

О степени сжатия, октановом числе. — Общее

#1

dkv (Кирилл)

Отправлено 18 Апрель 2011 — 05:31

Степень сжатия

Если на «клапан» давит, значит «степень сжатия» повысилась (Народная мудрость).

Для понимания принципов повышения мощности и эффективности двигателя внутреннего сгорания необходимо знать, что такое степень сжатия, компрессия и октановое число. Причем, не на уровне рассуждений, что 98-ой бензин более качественный чем 95-ый. Нужно понимать, что октановое число само по себе не самоцель, а лишь один из факторов достижения наилучших эксплуатационных характеристик ДВС.
Прежде всего давайте сразу внесем ясность и оговорим, что компрессия и степень сжатия — это совершенно разные вещи.
Степень сжатия является отношением между максимальным объемом цилиндра…

[attachment=905]1264767823_graphic1.jpg[/attachment]

…и минимальным…

[attachment=906]1264767852_graphic2.jpg[/attachment]

Или, другими словами, отношение полного объема цилиндра (то есть объема цилиндра плюс объема камеры сгорания) к объему одной лишь камеры сгорания.
Пример. 10:1 это ни что иное как (V1+V2):V1
Поскольку это отношение, называемое степенью сжатия, грубо говоря, есть отношение объема, который занимает смесь при ее подаче в цилиндр, к объему, при котором смесь воспламеняется, то давление, при котором воспламеняется топливо, пропорционально этой величине. То есть чем больше степень сжатия, тем больше давление воспламеняемой смеси.

Для лучшего понимания стоит отметить, что поскольку давление зависит не только от степени сжатия, но и от, например, давления на фазе впуска, то давление воспламеняемой смеси может быть меньше у двигателя с большей степенью сжатия. Как? Например, у турбированных двигателей степень сжатия обычно меньше чем у атмосферных (почему так делают — станет понятно ниже), при этом давление у них на всех фазах существенно выше, поскольку уже на впуск смесь подается в сжатом состоянии (в чем, собственно, и состоит их природа).

Компрессия — это, кстати, давление в конце фазы сжатия. То есть она почти равна тому самому давлению воспламеняемой смеси. Почему почти? Потому что смесь воспламеняется всегда чуть позже или чуть раньше того момента, когда давление максимально…
Это «почти» определяется углом зажигания, о котором мы, правда, сегодня говорить не будем. Достаточно лишь отметить, что он также нужен для борьбы с детонацией, о которой ниже.

Возвращаясь к степени сжатия, посмотрим, почему же она нам важна в контексте эффективности и мощности двигателя. А вот почему. Работа в двигателе внутреннего сгорания совершается за счет расширения рабочего тела, в качестве которого в бензиновых двигателях выступает топливно-воздушная смесь. γ — 1

γ — значения некоей дискретной функции, зависящей от температуры, давления и объема воспламеняемой смеси. Проще говоря, набор констант. Итак, мы видим, что чем больше степень сжатия, тем больше термический КПД. Также понятно, что это некоторое упрощение, поскольку для получения его максимального значения нужно подбирать массу параметров, где степень сжатия лишь один из многих, хоть и важный.

Ну здорово, вроде разобрались: чем больше степень сжатия, тем лучше. Так давайте просто избавимся от камеры сгорания, подняв степень сжатия до небес, и будет нам счастье. А счастья не будет, и вот почему. Дело в том, что при повышении давления и температуры возникает два неприятных явления: детонация и преждевременное воспламенение. Для того, чтобы в полной мере их понять, нужно осознать один удивительный факт: топливная смесь в ДВС не взрывается — она горит. Причем та самая гамма, которую мы упоминали выше, зависит и от скорости горения и от формы фронта воспламенения и от температуры пламени. Скорость горения должна соответствовать скорости движения поршня. Фронт воспламенения должен быть однородным и распространяться ровно по ходу поступательного движения. Чем меньше температура горения, тем меньше потери на тепловыделение. Это все упрощенные заявления, но общую суть явлений передают.

Вернемся к детонации и преждевременному воспламенению. Преждевременное воспламенение происходит, когда при увеличении давления в смеси она самопроизвольно воспламеняется. При этом получается, что часть работы затрачивается не на то, чтобы толкать поршень, а на то чтобы помешать завершить ему ход фазы сжатия, а та энергия расширения, которая еще останется (если останется), будет использована крайне неэффективно из-за нерасчетного профиля фронта горения.

Детонация же — это еще более неприятный эффект, когда воспламененная смесь взрывается. То есть после короткого момента, когда горение распространяется со скоростью, измеряемой десятками сантиметров в секунду, она вдруг увеличивается в разы. При детонации начало распространения фронта горения также повышает температуру и давление в камере сгорания, но этот скачок вызывает воспламенение топливовоздушной смеси уже не от фронта пламени, а от самого скачка температуры и давления. Эффекты от детонации: вместо фронта горения получаем ударную волну (в принципе то же самое, но только в разы больше скорость и температура), как следствие — резкое падение термического КПД и ударные нагрузки на поршневую группу. А теперь на секундочку представьте, что происходит, если детонация возникает не после поджига смеси свечой, а после самовоспламенения — все то же самое, но только против хода поршня.

Вот и получается, что степень сжатия можно увеличивать только до тех пор, пока не начнут проявляться описанные эффекты. И тут мы приходим к следующему понятию…

Наверх

#2

dkv (Кирилл)

Отправлено 18 Апрель 2011 — 05:40

Октановое число
— Я свою «копейку» 98 заправляю…
— Нахрена?!
— Чтоб ехать быстрей!
(Из разговора у заправки).

Оказываетя, у разных видов топлива стойкость к преждевременному воспламенению и детонации различается (все вместо это называют детонационной стойкостью). Октановое число как раз и является показателем этой стойкости. Чем оно выше, тем выше и стойкость. Важно при этом отметить, что в большинстве случаев количество энергии, которую можно высвободить из литра топлива, от октанового числа не зависит.

Но давайте от теоретических моментов, которыми можно заполнить несколько томов, обратимся к вопросам практическим и рассмотрим описываемые явления через призму повседневности.

Существует распространённый вопрос: прогорят ли клапаны, если залить бензин с большим октановым числом?
Действительно, в некоторых случаях использование бензина с большим октановым числом может привести к прогоранию выпускных клапанов.
При этом считается, что происходит это из-за большей температуры горения смеси с более высоким октановым числом. На самом деле все наоборот! Топливо с большим октановым числом горит с меньшей температурой и медленнее. Из-за скорости горения ниже расчетной может получиться так, что на фазе выпуска через клапан вместо отработанных газов будет выпущена еще горящая смесь. Горящая смесь может оказаться и в выпускном коллекторе — тогда пострадает и он. На практике же конструкция многих двигателей позволяет реализовать потенциал топлива с более высоким октановым числом без ущерба для ресурса. Например, двухтактные двигатели по причине отсутствия сложной системы выпуска способны долго терпеть бензин со слишком высоким октановым числом. Хотя, хорошего всё равно мало.

В любом случае, если вы льете бензин, отличный от рекомендованного производителем, вы должны четко понимать физику работы именно вашего мотора.

Вопрос номер два: почему при использовании бензина с большим октановым числом на свечах образуется нагар?

Первая причина является следствием того, что в России и Украине высокооктановые бензины получают исключительно методом добавления присадок. При этом часто получается так, что для получения 95-ого бензина присадки используются менее качественные, чем для 98-ого. Так что заправившись 95-ым после 92-ого можно получить более ровную работу мотора и нагар на свечах в одном флаконе.

Вторая причина — угол опережения зажигания. Как упоминалось выше, высокооктановое топливо горит медленнее, а следовательно для правильного и полного сгорания смеси ее поджиг должен осуществляться раньше. Отсюда и берут своё начало тюнинговые системы зажигания для форсированных моторов минибайков.
Теперь, о самом насущном…

— Здравствуйте, это MMR-Parts?
— Да. Добрый день.
— Я купил у вас биг-бор кит, тот у которого степень сжатия 17:1. Установил – не работает…
— А что вы в бак льёте?
— Как что? Конечно 92 бензин!
(из телефонного разговора)

Как уже было сказано выше, бензобаки спортивной техники заправляют высокооктановым топливом вовсе не для крутости, а по необходимости, чтоб избежать детонации, которая неизбежно возникнет при повышении степени сжатия.
На заправках можно найти бензин с октановым числом до 98. Максимальная степень сжатия, при которой ДВС на таком топливе будет работать исправно – 14:1. А ведь есть не-дизельные моторы у которых этот показатель равняется 16:1 и даже 17:1. Чем их заправлять?
Авиационным топливом с октановым числом под 106 или… метанолом.

Метанол – это метиловый спирт Ch4OH. Бесцветная ядовитая жидкость. С воздухом образует взрывоопасные смеси (температура вспышки 11 °C). Может смешиваться с водой в любых соотнтошениях.

При применении метанола в качестве топлива следует отметить, что объемная и массовая энергоемкость (теплота сгорания) метанола на 40-50 % меньше, чем бензина, однако при этом теплопроизводительность спиртовоздушных и бензиновых топливовоздушных смесей при их сгорании в двигателе различается незначительно по той причине, что высокое значение теплоты испарения метанола способствует улучшению наполнения цилиндров двигателя и снижению его теплонапряженности, что приводит к повышению полноты сгорания спиртовоздушной смеси. В результате этого рост мощности двигателя повышается на 10-15 %. Гоночные двигатели, работающие на метаноле с более высоким октановым числом чем бензин, имеют степень сжатия превышающую 15:1
Недостатки:
• Метанол травит алюминий. Проблемным является использование алюминиевых карбюраторов.
• Гидрофильность. Метанол втягивает воду, что является причиной засорения систем подачи топлива в виде желеобразных ядовитых отложений.
• Уменьшенная летучесть при холодной погоде: моторы, работающие на метаноле могут иметь проблемы с запуском и отличатся повышенным расходом топлива до достижения рабочей температуры.
• Метанол может сравнительно быстро попасть в источники питьевой воды и отравить её.
Следует помнить что:
Метанол — яд, действующий на нервную и сосудистую системы. Токсическое действие метанола обусловлено так называемым «летальным синтезом» — метаболическим окислением в организме до очень ядовитого формальдегида. Приём внутрь 5—10 мл метанола приводит к тяжёлому отравлению (одно из последствий — слепота), а 30 мл и более — к смерти.
Предельно допустимая концентрация метанола в воздухе равна 5 миллиграмм на кубический метр
Особая опасность метанола связана с тем, что по запаху и вкусу он неотличим от этилового спирта, из-за чего и происходят случаи употребления метанола внутрь.
Однако есть способ, с помощью которого в домашних условиях можно отличить метиловый спирт от этилового. Из толстой медной проволоки сворачивается спираль. Спираль накаляется на огне до свечения. При опускании спирали в метанол следует выделение очень резкого запаха формальдегида. Этанол такого эффекта не дает.

P.S. Источник:
http://minimotoride….i-metanole.html

Мое мнение совпадает с мнением прокоментировавших эту статью, а именно,
до 9,0:1 => 92 октан
9,1:1-12,5:1 => 95
12,5:1-14:1 => 98
14,2:1 => … мифический 106 (метанол)

ЖУРО (ЮрКо ЖуРо) это нравится

Наверх

#3

Doctor (Ден)

Отправлено 18 Апрель 2011 — 08:34

А у 400-сотки сколько?

Наверх

#4

dkv (Кирилл)

Отправлено 18 Апрель 2011 — 09:28

А у 400-сотки сколько?

У меня нет данных, спроси на mokik. ru

Наверх

#5

Bura (Андрей)

Отправлено 18 Апрель 2011 — 10:13

Т.е,по мануалу у меня степень сжатия9,0 к 1,могу спокойно лить 92,ну может добавить присадку.

Наверх

#6

Doctor (Ден)

Отправлено 18 Апрель 2011 — 13:34

Часто задается много вопросов о том, какое топливо надо заливать в автомобили Субару.
Как правило, на внутренней стороне крышки, закрывающей пробку горловины бензобака, имеется наклейка, которая помимо стандартной строгой надписи Unleaded fuel only! (только неэтилированный бензин!), говорит еще и о том, что надо использовать Standard или Regular (в зависимости от страны продажи) для обычных атмосферных двигателей и только Premium или Super, для турбированных моделей. Эти же надписи встречаются и в прилагаемых к автомобилям руководствах по эксплуатации.
Но такие термины в различных странах обозначают разное октановое число бензина, при этом даже методика определения октановых чисел бензиновых топлив в разных странах различна. Существуют два основных метода определения октанового числа (ОЧ) бензина: исследовательский (RON или ИОЧ) и моторный (MON или МОЧ). Однако, например, в США используют октановое число, определяемое как среднее арифметическое между ОЧ по моторному методу, и по исследовательскому. А в России — А-76 нормируется по моторному методу (на него ОЧ по исследовательскому не нормируется), а высокоооктановые сорта (АИ-95 и АИ-98) — по исследовательскому! Таким образом, если, к примеру, брать ОЧ по моторному методу того же 92-го и 95-го, то вы получите цифру 85 в обоих случаях (по ГОСТ 2084-77).
Еще более запутанная ситуация со словесными обозначениями:
В США, например, стандартный бензин Regular имеет октановое число 87 (т.е. АИ-90 в пересчете по российскому ГОСТу), а Premium или Super — 92 или 93 (то есть, не ниже российского 98-го в пересчете). Причем октановое число в Америке пишут не на всех заправках. Есть там и более высокооктановые бензины Super — 94 и выше, но они встречаются гораздо реже.
В Англии даже стандартный бензин (Standard или Premium) имеет октановое число 95 RON (аналог нашему АИ-95 — там октановое число также определяется по исследовательскому методу) (см., например, 2.4.1 Type of Fuel to Use http://www.sidc.co.uk/faq.html). А Super в той же Великобритании имеет показатель 98 RON (то есть, близкий к нашему АИ-98).
В Японии стандартный бензин Regular не ниже 89 RON (в среднем — 90,3 RON/81,4 MON), а Premium или Super — не ниже 96 RON (в среднем — 99,8 RON/88,1 MON), то есть бензин Super в Японии имеет октановое число 100!
По японскому мануалу для нетурбированных двигателей рекомендуется использовать стандартный бензин Regular, то есть аналог нашему АИ-92, а вот для турбированных моделей рекомендуется только Premium (то есть ближе к АИ-98!).
Cразу скажу -не мое, взято отсюда http://www.forester-…c.php?t=480&f=6, но так как у нас японцы то правомерно и для нас.

Наверх

#7

moheve

Отправлено 18 Апрель 2011 — 13:55

все это полезно конечно знать — но не забывайте самого главного — в России практически не «варят» 95 бензин… (кто катался за рубежом знает что такое настоящий 95)
если в мануале написано не ниже 91 (обычно для карбюраторных) — то незачем лить сомнительный 95 й…
нужны ли вашему движку запрещенные на западе присадки «догоняющие» 92 й до 95 ого — вам решать…

Наверх

#8

irokez (irokez)

Отправлено 23 Август 2011 — 08:39

«Мото» за февраль 2011

Октановое число: Степень сжатия:
92 до 10,5
95 10-12,5
98 12-14,5
102 13,5-16
109 15,5-18.

Наверх

#9

mike (mike)

Отправлено 26 Август 2011 — 17:57

Так что лить в 400ку? )
Пока катался по незалежной, перешел на 95-й. Понравилось! Но хорошо ли это для двигателя?

Наверх

#10

Пират_34_Rus (Пират_34_Rus)

Отправлено 14 Сентябрь 2011 — 12:29

Подскажите пожалуйста какое октановое число у метана и какая степень сжатия у него? Заранее спасибо!

Наверх

#11

СТОмотолог (Алексей)

Отправлено 15 Сентябрь 2011 — 05:21

Пират 34 рус, ты что решил перевести мотик на газ? Про степень сжатия это первый пост, про актановое число не скажу, но ты не парься Газели с жигулями ездят и Хонда поедет.

VT 750 Spirit 2003 г/в.

Наверх

#12

Mr.Malina (Александр)

Отправлено 15 Сентябрь 2011 — 07:40

Пират 34 рус, ты что решил перевести мотик на газ? Про степень сжатия это первый пост, про актановое число не скажу, но ты не парься Газели с жигулями ездят и Хонда поедет.

ЗачОТ!!!! …ага, баллон Ф каляску….точнее к баллону клесо и…. пшли все нах с дозаправками через 200км

Наверх

#13

Солигореч

Отправлено 15 Сентябрь 2011 — 11:29

Подскажите пожалуйста какое октановое число у метана и какая степень сжатия у него? Заранее спасибо!

Октановое число:105-110.

Нет судьбы,кроме той,которую мы творим…

Наверх

#14

Bura (Андрей)

Отправлено 15 Сентябрь 2011 — 14:08

все это полезно конечно знать — но не забывайте самого главного — в России практически не «варят» 95 бензин… (кто катался за рубежом знает что такое настоящий 95)
если в мануале написано не ниже 91 (обычно для карбюраторных) — то незачем лить сомнительный 95 й…
нужны ли вашему движку запрещенные на западе присадки «догоняющие» 92 й до 95 ого — вам решать…

Вне сайта
Пользователь
Постов: 5

«Мото» за февраль 2011

Октановое число: Степень сжатия:
92 до 10,5
95 10-12,5
98 12-14,5
102 13,5-16
109 15,5-18.
Так у нас 13,0,т.е лить 98?Но как сказано выше,его ни фига не варят,а 92 не подходит.ТупичокС.

Наверх

#15

dkv (Кирилл)

Отправлено 15 Сентябрь 2011 — 17:36

Так у нас 13,0,т.е лить 98?Но как сказано выше,его ни фига не варят,а 92 не подходит.ТупичокС.

Андрей, у вас на VT750C2 — 9.0:1…можно 92, а можно и 95.

Наверх

#16

Bura (Андрей)

Отправлено 16 Сентябрь 2011 — 13:58

Я тоже так думал,пока не прочитал внимательно мануал,а затем замерил,Так и да 13
Сори,каюсь,перепутал степень сжатия с компрессией:oops:

Наверх

#17

Mr. Malina (Александр)

Отправлено 30 Октябрь 2011 — 08:55

Так у нас 13,0,т.е лить 98?Но как сказано выше,его ни фига не варят,а 92 не подходит.ТупичокС.

Мото» за февраль 2011

Октановое число: Степень сжатия:
92 до 10,5
95 10-12,5
98 12-14,5
102 13,5-16
109 15,5-18.

)))Итак… 92 руллез форева

Наверх

#18

dkv (Кирилл)

Отправлено 30 Октябрь 2011 — 12:39

А еще в Мото тесты круизеров проводят люди слезшие с Хаябус или с 250-400 говномесов. ..

Шура, даже в мануале на американский мотоцикл при степени сжатия больше 9 рекомендуют лить 91, он же 95 у нас и в Европах.

Наверх

#19

Mr.Malina (Александр)

Отправлено 30 Октябрь 2011 — 13:10

рекомендуют лить 91, он же 95 у нас и в Европах.

Кирилл, уж ты прости, при всём уважении, без обид….но эта фраза полнейшая чушь.

Наверх

#20

Солигореч

Отправлено 30 Октябрь 2011 — 16:46

Саня,без обид, но Кирилл говорит дело. ..Америкосовская шкала бенза различается с нашей…

Нет судьбы,кроме той,которую мы творим…

Наверх

переменная степень сжатия по рецепту… НАМИ! — Авторевю

Будет ли серийный кроссовер Infiniti QX50 нового поколения похож на концепт-кар QX Sport Inspiration? Теперь это не столь важно: свое место в энциклопедиях Infiniti займет как первый автомобиль, оснащенный серийным двигателем с переменной степенью сжатия. Спроектированным по рецепту… НАМИ!

Таким концепт-кар Infiniti QX Sport Inspiration был показан этой весной на автосалоне в Пекине, серийный QX50 унаследует многие его черты

На обычную рядную «четверку» мотор 2.0 VC-T (Variable Compression Turbo) похож лишь «до пояса», а ниже у него хитроумный рычажный механизм. Шатун каждого цилиндра соединен с коленвалом не напрямую, а через подвижное коромысло — траверсу, которая своим противоположным концом связана с тягой электроактуатора. Перемещение этой тяги меняет наклон траверсы и, соответственно, расстояние между поршнем и шатунной шейкой коленвала, варьируя положение верхней мертвой точки (ВМТ).

Что это дает? Чем выше поднимается поршень, тем меньше объем камеры сгорания над ним. Топливовоздушная смесь сжимается сильнее, а сгорая и расширяясь, совершает бо́льшую работу. Соотношение между объемом камеры сгорания и полным объемом цилиндра как раз и есть степень сжатия. Чем она выше, тем больше теоретически достижимая эффективность сгорания топлива. Однако попутно растет и риск возникновения взрывного сгорания, то есть детонации, — особенно при высоких нагрузках. Именно поэтому применение наддува заставляет не повышать, а наоборот, понижать степень сжатия.

Новый турбомотор 2.0 VC-T при крайнем верхнем положении траверсы способен достигать очень высокой степени сжатия 14,0:1 — как у атмосферных «четверок» Skyactiv компании Mazda. Но если маздовские моторы так работают во всех режимах, то двигатель Nissan — только на малых оборотах при небольших нагрузках. При их увеличении механизм переходит в промежуточные положения, понижая степень сжатия, а на высоких оборотах или под полным дросселем автоматика сдвигает ВМТ вниз — и степень сжатия падает до минимума: 8,0:1.

Мотор 2.0 VC-T немного крупнее и тяжелее обычных турбочетверок, но существенно компактнее двигателей V6, которые он должен заменить

Интересно, что двигатель по неофициальной информации выдает примерно 270 л.с. и 390 Нм крутящего момента — то есть форсирован на уровне обычных двухлитровых турбомоторов «заряженных» машин. Куда важнее, что агрегат 2.0 VC-T сулит сокращение расхода топлива на 27% по сравнению с атмосферной «шестеркой» Nissan 3.5 серии VQ, — которую, судя по всему, и призван заменить. А еще мотористы компании Nissan уверяют, что такие двигатели с изменяемой степенью сжатия станут альтернативой дизелям: ведь при схожей экономичности они требуют менее сложных систем очистки выхлопа и легче впишутся в строгие экологические нормативы.

Почему же раньше японцев никто не довел такие двигатели до серийного воплощения на легковушках? Ведь впервые эту идею еще в 20-х годах прошлого века предложил британский инженер Гарри Рикардо. Полвека назад в Америке выпускали «переменный» танковый дизель Continental AVCR-1100, а в конце 90-х аналогичные исследования вели Daimler, Volvo, Audi, Porsche, Honda, Ford, Suzuki, Peugeot и Citroen, Lotus, российский институт НАМИ, немецкая компания FEV…

Но за это время не появилось даже единого мнения, какой механизм считать наиболее эффективным. Вариант с раздвижными поршнями (как на дизеле AVCR-1100) грозит сложностями со смазкой и не позволяет точно контролировать степень сжатия. Телескопические шатуны или щеки коленвала снижают надежность. Вспомогательные поршни, которые открывают дополнительные полости в стенках камеры сгорания, варьируя ее объем, ставят под угрозу герметичность. Эксцентрики в нижних или верхних головках шатунов осложняют индивидуальное управление цилиндрами, а смещение коленвала относительно всего блока цилиндров требует еще и «переходников» в трансмиссии.

В ниссановском двигателе траверса (а) вращается вместе с коленвалом, а дополнительная система рычагов (б) с приводом от электроактуатора (в) контролирует ее наклон. Когда необходим переход на высокую степень сжатия, актуатор поворачивается по часовой стрелке, меняя положение эксцентрикового вала, который в свою очередь опускает правое плечо траверсы, а та своим противоположным плечом смещает поршень (г) и шатун вверх. При переходе на низкую степень сжатия механизм работает в обратной последовательности — и ВМТ уходит вниз

Ну а Saab 16 лет назад даже приглашал журналистов на тесты компрессорной «пятерки» 1.6 SVC (АР №21, 2000) с наклонным моноблоком, который смещался относительно коленвала. Мотор получился темпераментным (225 л.с.), но шумным и капризным на низах. А главное — дорогим и сложным. Поэтому до конвейера дело тоже не дошло.

Под конец 2000-х надежды подавал еще и французский двигатель MCE-5 для автомобилей Peugeot и Citroen: в нем поршень с «шатуном» были монолитны и толкали кривошип через зубчатую передачу и коромысло, положение которого корректировал сервопривод. Но все достоинства этого механизма нивелировала невозможность унифицировать такой мотор с традиционными двигателями.

А схему с траверсой и управляющей тягой, которую собирается применить Nissan, в конце 80-х запатентовали в… советском институте НАМИ! Самый же ранний патент компании Nissan датирован 2001 годом — и описывает очень похожий механизм, хотя и переосмысленный: с иной геометрией расположения элементов и нижним креплением управляющего рычага.

В саабовском двигателе SVC эксцентриковый вал приподнимал или опускал опоры одной из сторон моноблока, в который были объединены блок цилиндров и его головка. Объем камеры сгорания менялся, но попутно менялось и положение верхней части двигателя под капотом, что требовало доработки впускной и выпускной систем. Интересно, что Saab тоже предлагал изменять степень сжатия в диапазоне от 8,0:1 до 14,0:1, однако при самой высокой степени мотор работал как атмосферник: муфта отключала привод компрессора

Кстати, еще раньше на работы НАМИ обратил внимание концерн Daimler: в 2002—2003 годах из России в Штутгарт были отправлены три «траверсных» мотора на основе мерседесовского дизеля OM611 (2,15 л) и бензиновой двухлитровой «четверки» М111. Российский механизм позволял менять степень сжатия в пределах от 7,5:1 до 14,0:1, но очень скоро Daimler и НАМИ обнаружили, что выгода от него весьма эфемерна: эффективность повышалась на 20% при переходе от минимальной степени сжатия к обычной (10,0:1), а дальнейшее повышение до 14,0:1 давало всего 3,5% выигрыша.

Почему же Nissan с оптимизмом смотрит на серийную перспективу? Несмотря на сложность нового кривошипно-шатунного механизма с возросшими потерями на трение, на прибавку лишних десяти килограммов и на ограничения по унификации, в производство двигатели 2.0 VC-T должны пойти в конце 2017 года. Возможно, потому, что надежда на гибриды не оправдалась: в Америке за этот год продано всего 2,5 тысячи гибридомобилей Nissan и Infiniti. Делать ставку на дизели после скандала с концерном Volkswagen тоже не вариант. А «переменный» мотор поможет не только отказаться от закупки двухлитровых турбочетверок у концерна Daimler, но и прибавит козырей по части имиджевой рекламы. Ведь таких агрегатов действительно не делает никто в мире!

Кстати, мотор с переменной степенью сжатия как нельзя лучше подходит для ездового цикла по измерению расхода топлива. И это тоже козырь.

Понимание компрессии на бензонасосе уличного мотора

| Новости

Вы можете использовать компрессию 11:1 или даже 12:1 на своем уличном моторе, но для этого вам понадобится этот простой совет.

Четырехтактный (или четырехтактный) двигатель назван так потому, что в процессе производства мощности поршень проходит вверх и вниз по каналу цилиндра четыре раза. Этими тактами или событиями являются такты впуска, сжатия, мощности и выхлопа. Как вы можете предположить, эффективная работа всех компонентов важна для создания мощного двигателя. Но из четырех, такт сжатия имеет гораздо менее очевидное, но более далеко идущее влияние на оптимальные характеристики двигателя и его последующий успех в качестве производителя мощности.

Очевидно, основная идея такта сжатия состоит в максимально эффективном сжатии всасываемого заряда с минимальной утечкой. Нам нужно помнить об этом, когда мы будем двигаться дальше, потому что есть два основных фактора, связанных со степенью сжатия. Первый — это расчетное соотношение, которое мы будем называть геометрическим или статическим соотношением. Следующим, и не менее важным, фактором является то, насколько эффективно и в какой степени физические компоненты двигателя сжимают заряд в камере сгорания. По сути, то, что мы собираемся здесь рассмотреть, является мерой того, насколько эффективно наша теоретическая степень сжатия преобразуется в реальное давление в цилиндре предварительного сгорания. На это сильно влияют такие факторы, как кольцевое уплотнение и уплотнение клапана, а также события открытия/закрытия клапана.

Возможно, вы много раз слышали термин «Коэффициент сжатия» (CR), но не знаете точно, что определяет CR или как он рассчитывается. Если это так, вам нужно обратиться к ближайшей боковой панели.

Также может показаться, что мы идем по проторенному пути, но стоит бросить беглый взгляд на четыре такта, так как каждый из трех других тесно связан с тактом сжатия. Ознакомьтесь с четырехтактной последовательностью событий на боковой панели. Каждый из этих тактов должен эффективно достигать своей цели, чтобы двигатель мог производить высокую мощность. Начнем с такта впуска. Чем эффективнее заполняется цилиндр на такте впуска, тем больше оборотов может прокрутить двигатель, прежде чем он «выдохнется». Чем лучше наполнение впуска, тем выше давление, достигаемое в такте сжатия. Это, наряду с высокой степенью сжатия, которую выдержит топливо, означает значительно более высокое давление в рабочем такте.

Переходя к самому такту сжатия, мы обнаруживаем, что чем выше степень сжатия, тем выше результирующее давление сгорания. Мало того, заряд также сгорает быстрее, что требует меньшего продвижения для оптимального события горения. В дополнение к этому количество остаточного выхлопа, остающегося в камере в начале такта впуска, меньше. Это уменьшает нежелательное разбавление впуска выхлопными газами. Это наиболее очевидные факторы, повышающие мощность, но они никоим образом не являются самыми важными факторами влияния. Есть и другие, менее очевидные, но более важные последствия, с которыми мы разберемся позже, когда будем подробно рассматривать CR и коэффициенты сжатия. Далее идет рабочий ход. Каждый бит мощности, которую развивает двигатель, создается на этом такте. Мы должны убедиться, что все, что происходит до, во время и после инсульта, либо усиливает его, либо, по крайней мере, оказывает на него минимальное негативное влияние. Это означает не только герметизацию цилиндра в первую очередь, но и обеспечение того, чтобы он не протекал на протяжении всего рабочего такта и чтобы его герметизирующая способность не снижалась за счет высокого трения кольца о стенки цилиндра. Последний из четырех штрихи это выхлоп. Здесь нам нужно убедиться, что опорожнение цилиндра происходит без чрезмерных насосных потерь. Любое давление, остающееся в цилиндре, пока поршень движется вверх по отверстию, является отрицательной силой. Что касается эффективности такта выпуска, то более высокий CR может, как мы увидим позже, привести к значительному снижению насосных потерь.

Упрощенная термодинамика Требуется минимум сообразительности, чтобы понять, что увеличение CR повысит давление в цилиндре, в результате чего выходной крутящий момент во всем диапазоне оборотов будет просто следовать этому примеру. Что менее очевидно, так это то, что увеличение выхода от более высокого CR происходит в основном за счет увеличения теплового КПД. Тепловой КПД — это мера того, насколько эффективно двигатель преобразует теплогенерирующий потенциал топлива при сгорании с соответствующим количеством воздуха в механическую энергию. Объяснить все это (начиная от сырого топлива и воздуха до выхода на маховик) гораздо сложнее, чем у нас есть место (или склонность) для рассмотрения, но это не имеет значения, поскольку здесь применима наиболее подходящая и относительно простая часть. не является.

Чтобы лучше понять, как улучшается термический КПД, нам нужно рассмотреть, что по сути является обратной стороной медали по сравнению с CR. Это коэффициент расширения (ER), который описывает то, что происходит, когда поршень движется вниз по отверстию в такте рабочего хода, а не то, что происходит, когда он движется вверх во время такта сжатия.

Взгляните на график падения давления в цилиндре, а затем давайте пройдемся по характерной разнице (рассчитанной с учетом типичных тепловых потерь) между цилиндром с высокой степенью сжатия и цилиндром с низкой степенью сжатия. На мгновение представим, что и цилиндры 15:1, и цилиндры 2:1 начинают работу в ВМТ с давлением 1000 фунтов на квадратный дюйм. По мере того, как поршень каждого цилиндра движется вниз по каналу, падение давления происходит по совершенно другой линии. В цилиндре 15:1 давление падает намного быстрее, чем в цилиндре 2:1, из-за более быстрого изменения объема. Чтобы первоначальный объем удвоился, ему нужно лишь немного пройти вниз по каналу ствола, тогда как цилиндр 2: 1 должен пройти до дна канала ствола, чтобы удвоить свой первоначальный объем. В нижней части такта давление в цилиндре 15:1 упало примерно до 25 фунтов на квадратный дюйм выше атмосферного, тогда как давление в цилиндре 2:1 по-прежнему составляет около 260 фунтов на квадратный дюйм. Проще говоря, цилиндр с высокой степенью сжатия, когда выпускной клапан открывается в НМТ, сбрасывает только 2,5 процента своего первоначального давления, тогда как цилиндр 2:1 сбрасывает 26 процентов!

До этого момента мы предполагали, что оба цилиндра начинаются с 1000 фунтов на квадратный дюйм. На самом деле, лучшее, что может создать цилиндр с передаточным отношением 2:1, составляет около 200 фунтов на квадратный дюйм. Это дает нижнюю кривую (голубая линия) на нашем графике. Цилиндры 2:1 и 15:1 потребляют примерно одинаковое количество топлива и воздуха. Но мы можем видеть, что цилиндр 15:1 имеет большую площадь под кривой на величину, равную площади, заштрихованной зеленым цветом. Добавление зеленой заштрихованной области под кривой означает примерно удвоение выходной мощности при том же количестве топлива и воздуха. Это означает, что при одинаковой теплотворной способности топлива мы удвоили тепловую эффективность и при этом извлекли вдвое больше энергии.

Из того, что мы рассмотрели до сих пор, вы можете понять, почему цилиндр с высокой степенью сжатия обеспечивает лучшую мощность и экономию топлива. Это происходит не только потому, что заряд сжимается сильнее и в результате увеличивается давление сгорания, но также и потому, что более высокая степень расширения позволяет извлекать больше энергии из исходного заряда высокого давления.

Простая теоретическая прибавка мощности. Приведенную рядом формулу (см. рис. 1) можно использовать для расчета теоретического прироста мощности, наблюдаемого при повышении CR, а таблица избавит вас от усилий по расчету этого прироста. В этой формуле не учитываются неизбежные тепловые потери, поэтому для их учета значение «К» обычно уменьшают с 1,4 до 1,3. Используя это значение, мы обнаруживаем, что, не меняя ничего, кроме сжатия, вывод в значительной степени следует тенденции, диктуемой формулой, примерно до 15:1. С этого момента химические реакции, вызванные высокими температурами и создаваемыми давлениями, поглощают тепло и возвращают его обратно в цикл так поздно в событии расширения, что оно не служит никакой полезной цели. Из-за этого многие ученые учебники скажут вам, что попытки использовать CR после 14:1 — бесплодное занятие. Но это применимо только в том случае, если в двигатель не вносились другие изменения. Если, как мы сейчас увидим, воспользоваться побочными преимуществами сверхвысокой степени сжатия, ситуация полностью изменится.

Динамическое сжатие В реальном мире мы обычно обнаруживаем, что теоретические увеличения обычно не наблюдаются на практике из-за потерь, которые, чтобы упростить и без того сложную теорию, мы проигнорировали. Для высокопроизводительных двигателей часть того, что было упущено из виду в простом уравнении теплового КПД, работает, чтобы давать результаты намного лучше, чем предполагалось. Другими словами, все цифры на графике (рис. 2) находятся в нижней части. Например, слегка модифицированный малоблочный Chevy 9:1 350 развивает крутящий момент около 380 фунт-футов. Основываясь исключительно на нашей формуле теплового КПД, повышение степени сжатия до 12:1 должно увеличить этот показатель до 39.7 фунт-фут. На практике это число обычно превышается, и чем больше задействованный кулачок, тем больше выигрыш. Чтобы понять, как можно получить больше, давайте посмотрим, как камера влияет на ситуацию. При более низких оборотах мы обнаруживаем, что статическая CR никогда не реализуется, потому что наша формула теплового КПД предполагает, что впускной клапан закрывается точно в НМТ до начала такта сжатия. Этого не происходит в реальности.

При низких оборотах скорость порта и волны давления слишком слабы, чтобы вызвать какой-либо удар цилиндра. Соедините это с тем фактом, что даже короткий кулачок с отклонением от седла примерно на 250 градусов не закроет клапан примерно до 50 градусов после НМТ. На рис. 3 показана типичная степень движения поршня вверх по отверстию перед закрытием впуска для трех кулачков. Из-за замедленного закрытия впуска мы обнаруживаем, что в течение периода, когда поршень движется вверх по отверстию от НМТ до закрытия клапана, значительное количество нагнетаемого воздуха при низких оборотах выталкивается обратно во впускной коллектор. Это означает, что объемная эффективность (эффективность дыхания) и, следовательно, эффективный рабочий объем цилиндра значительно ниже 100 процентов. Другими словами, 100-кубовый цилиндр со статическим CR 10:1 может задерживать только 75 куб.см воздуха. Это означает, что динамическая CR, составляющая около 8,5:1, значительно ниже статической CR, равной 10:1. Чем больше камера, тем сильнее проявляется этот эффект.

Приведенный здесь пример покажет, насколько сильно отложенное впускное закрытие влияет на динамическую CR. Давайте возьмем три кулачка с разной продолжительностью, все они имеют угол центральной линии лепестка (LCA) 108 градусов и все синхронизированы с опережением на 4 градуса. Наряду с этим допустим, что наш статический CR составляет 12:1. С кулачком продолжительностью 250 градусов динамическая CR будет от среднего до низкого 11 с. Для кулачка продолжительностью около 275 градусов динамическая CR упадет примерно до середины 10 с. Из-за геометрии кривошипа поршень/шатун поршень имеет тенденцию двигаться гораздо медленнее вокруг НМТ. Это работает в нашу пользу для более коротких кулачков, но поршень быстро выходит из этого наилучшего положения, поэтому, как только мы превысим примерно 280 градусов, нам лучше иметь приличный динамический CR. Чтобы дать вам представление о том, в какой степени это происходит, мы обнаружили, что в нашем примере 300-градусный гоночный кулачок, используемый со статическим CR 12: 1, имеет динамическое CR всего около 8,3: 1. Этот фрагмент информации должен показать важность наличия достаточного CR для большой камеры. Если это не так, то, возможно, результаты динамометрического испытания на рис. 4 сработают. Вот некоторые тесты, которые я провел с 2-литровой серией кулачков Ford Pinto, которую я разработал для Kent Cams в Англии несколько лет назад. Я понимаю, что очень немногие из вас ездят на Pintos, но двухлитровая версия этого двигателя из-за своей геометрии реагирует примерно так же, как типичный малоблочный Chevy, так что результаты действительно применимы. Из этих результатов мы видим, что с 9: 1 CR, 260-градусный кулачок давал (серые кривые на рис. 4) неплохие результаты при низких оборотах и выше. Как и ожидалось, к моменту приближения к 5000 об/мин крутящий момент начал падать, а мощность достигла пика чуть меньше 140 л.с. Затем этот кулачок был заменен на 285-градусный кулачок. На том же CR 9: 1 (синие кривые на рис. 4) этот больший кулачок снизил крутящий момент на 38 фунт-футов при 1750 об / мин. Это составляет 32-процентное сокращение. Дополнительная продолжительность не начала окупаться до 3750 об/мин. С этого момента больший кулачок окупился, увеличив пиковый крутящий момент на 4 фунт-фута и почти на 26 л.с. В этот момент пластик был переточен, чтобы увеличить CR почти до 12:1. Результаты этого перемещения показаны зелеными кривыми на рис. 4. Как вы можете видеть, это увеличение сжатия компенсировало почти весь потерянный крутящий момент на низких скоростях. Вдобавок к этому комбинация большого кулачка и высокой степени сжатия дала увеличение мощности на 15 фунт-футов и 33 л.с. Прибавляя этот результат к 350-дюймовому двигателю, цифры больше похожи на дополнительные 40 с лишним фунт-футов и 95 л.с. Так реальны ли эти цифры? Конечно они. Я видел увеличение более чем на 100 л.с. по сравнению с 355-дюймовым малоблочным Chevy с увеличенной на 25 градусов продолжительностью распредвала, на 100 тысячных больше подъемной силы и на 2 пункта большей степенью сжатия.

Большой прирост, наблюдаемый при сочетании большей компрессии и кулачка, легче понять, когда мы вернемся к основам. Если вы проверите цифры на графике (рис. 3), вы увидите, что наибольший выигрыш от увеличения сжатия происходит при переходе от низкого уровня сжатия к более высокому. Переход с 8:1 на 10:1 дает теоретические 3,7 процента, в то время как повышение степени сжатия на те же два пункта с 11:1 до 13:1 дает только 2,5 процента. Это означает, что чем больше кулачок, тем больше он реагирует на увеличение CR, особенно в диапазоне низких оборотов.

Давление сжатия Примерно сейчас некоторые из вас будут задаваться вопросом, достаточно ли сжатия двигателя, который вы только что построили и установили, для выбранного вами кулачка. Предполагая, что ваш двигатель имеет хорошее уплотнение кольца и клапана, простой способ определить, так это или нет, — проверить давление сжатия в цилиндре. С пакетом колец и процедурой подготовки цилиндров, которые я использую, мои собственные двигатели почти всегда имеют близкую к нулю утечку, и мы рассмотрим, как этого добиться позже. Если цилиндры хорошо герметизируются, я ищу 19.0 фунтов на квадратный дюйм в качестве нижнего предела, предпочтительно 200 фунтов на квадратный дюйм в качестве цели при использовании топлива с октановым числом 93. Для каждого октанового числа ниже 93 давление сжатия должно быть примерно на 5 фунтов на квадратный дюйм меньше, чтобы избежать детонации при нормальных обстоятельствах.

Каким бы хорошим ни было испытание на сжатие, чтобы определить, оснащен ли используемый вами кулачок адекватными компрессионными шарнирами, в определенной степени зависит от того, насколько хорошо герметизируются кольца и клапаны. Лучший способ установить это — провести тест на утечку. Для этого потребуется тестер утечки и источник сжатого воздуха с давлением около 100-110 фунтов на квадратный дюйм. Вопрос о том, насколько приемлема утечка вниз, остается открытым. С кольцами и подготовкой канала ствола, которые я использую, я ожидаю не более 1 процента, и обычно вижу что-то близкое к нулю. Но среднестатистический уличный двигатель редко бывает таким хорошим, поэтому мы будем говорить о более практичных цифрах. Если ваши цилиндры показывают 7 процентов или меньше, то все в порядке. С таким цилиндром дайте манометру сделать 8 нажатий и используйте это как показание, чтобы определить совместимость вашего кулачка/компрессии. Если кольцевое уплотнение таково, что показывает 10-процентную утечку, то это предел для высокопроизводительного двигателя, и показания компрессии будут искусственно занижены. Если утечка составляет 15 процентов или более, то, возможно, вам следует рассматривать новые кольца как шаг, повышающий производительность, а не как восстановление.

Соотношения впускных/выпускных клапановКонтролирующие факторы, влияющие на наилучшее соотношение впускных и выпускных клапанов для максимальной производительности (и это предполагает использование всего доступного пространства для клапанов), были широко обсуждаемой темой, которая, по большей части часть, оставил читателя мало или совсем не мудрее. Часто рекламируемое правило 75 процентов обычно принимается без дальнейших вопросов. На самом деле значение далеко не фиксированное. Оптимальное отношение впуска к выпуску может варьироваться от 0,75: 1 (для двигателя с наддувом с низким CR) до 1: 0,6 (для безнаддувного двигателя с очень высокой степенью сжатия). Что здесь обычно не принимается во внимание, так это то, что CR по большей части является контролирующим фактором. Поскольку цилиндр с высокой степенью сжатия передает энергию кривошипу намного раньше в такте рабочего хода, мы можем извлечь выгоду из этого. Наиболее очевидным является то, что выпускной клапан можно открыть раньше и дольше держать открытым. Это может быть сделано для улучшения мощности на высоких оборотах без существенного влияния на мощность двигателя на низких оборотах. Правило здесь заключается в том, что чем выше степень сжатия, тем меньший выпускной клапан необходим для выполнения работы. Это, в свою очередь, оставляет больше места для большего потребления.

Когда мы вынуждены использовать более низкую компрессию, например, в случае двигателя с наддувом, выпускной клапан необходимо оставить на седле до конца рабочего такта, чтобы не сбрасывать без необходимости полезное давление в цилиндре. Поскольку он должен открываться позже, на выхлоп остается меньше времени, поэтому необходимо использовать клапан большего размера за счет впуска. Упомянутое ранее правило 75-процентного потока выхлопных газов работает для двигателей в диапазоне от 10 до 13: 1, но к тому времени, когда мы доберемся до 16: 1 и более, оптимальным будет поток выхлопных газов около 65 процентов от впуска.

Здесь показан типичный тестер сжатия. На прогретом двигателе немного приоткройте дроссельную заслонку и проверните двигатель. Продолжайте прокручивать коленчатый вал и проверьте, какое давление зарегистрировано на восьмом такте сжатия.

Если вы вынуждены довольствоваться обычными головками, созданными по образцу головок в стиле оригинальных запчастей, то Chevy с большими блоками сами по себе могут стать чем-то вроде закона. По сравнению с обычным двигателем с параллельными клапанами камера несколько меньше, чем у обычного. Chevy с большим блоком будет терпеть существенно поднятую корону, прежде чем компромисс начнет сводить на нет потенциальные выгоды. Главное — убедиться, что приподнятая часть коронки не слишком плотно прилегает к свече зажигания. Если достижение CR приводит к чрезмерно навязчивой коронке, существует альтернативное решение. Вместо того, чтобы пытаться уменьшить объем камеры сгорания, попробуйте увеличить объем цилиндра. Либо увеличение отверстия, либо ход поршня сделают это. Например, если вы стремились достичь, скажем, 10,5:1 с 454, для достижения этого потребуется максимальное фрезерование головки плюс вдавливание поршня примерно на полдюйма. Работа по фрезерованию головки будет означать много, возможно, дорогостоящей обработки коллектора для повторного выравнивания портов. Более простым и лишь минимально более дорогим способом была бы установка одной из 4,25-дюймовых шатунов Scat из литой стали. Это, в сочетании с 100-тысячным межрасточным отверстием, не только обеспечивает 505 дюймов, но также позволяет достичь передаточного отношения 10,5: 1 с очень приемлемой высотой короны около 150 тысячных. Такой же ход можно с пользой применить к мелким блокам. Использование недорогой рукоятки в Chevy 350 не только дает дополнительные кубы, но также позволяет достичь CR 10,5: 1 с поршнями с плоским верхом и обычными нефрезерованными головками объемом 68 куб.

Давай поговорим об устранении зазоров. Охлаждающий зазор — это расстояние от поверхности поршня до поверхности головки блока цилиндров в ВМТ. Свободные (широкие) зазоры для гашения могут фактически способствовать детонации. Худшее, что может быть у большинства клиновидных V-8 обычного типа, составляет от 100 до 125 тысячных. Уменьшение этого зазора (за счет фрезерования блока или более высокого поршня) может существенно предотвратить детонацию. То, насколько плотным может быть охлаждение, зависит от того, насколько гибкими являются узел блока и нижнего конца, а также от того, какое тепловое расширение должно быть допущено. С хорошими стальными тягами и кривошипом чистый зазор обычно можно довести до 30 тысячных. С типичной прокладкой FelPro толщиной около 40 тысячных это означает, что поршни выходят из блока на 10 тысячных.

Если гашение так хорошо подавляет детонацию и позволяет использовать более высокие CR для большей мощности и увеличения пробега, почему завод не делает его герметичным с самого начала? В двух словах ответ — выбросы. Жесткая закалка на слишком большой площади (например, в типичном малоблочном Chevy или Ford до 1997 года) приводит к увеличению выбросов несгоревших углеводородов. Однако гашение является ключевым элементом быстрого горения, и это само по себе может привести к успешному использованию более высокого CR, как мы видим в двигателях семейства LS1/6. Для современных двигателей тенденция заключалась в использовании более открытой камеры с меньшей площадью гашения, но чтобы сделать действие гашения более активным, затягивая его по мере необходимости. Хотя высокая степень сжатия способствует увеличению расхода топлива, она может привести к резкому увеличению содержания оксидов азота, что является основной причиной смога. Компенсирует это тот факт, что, поскольку камера быстрого сгорания требует меньшего опережения воспламенения, величина давления и температуры в цилиндре, создаваемых для достижения определенной мощности, меньше, поэтому в этом отношении оксиды азота снижаются. В целом, оптимизация зазора и площади закалки (в процентах от диаметра отверстия) является чем-то вроде акта жесткой проволоки, выполняемого на уровне оригинального оборудования, и вы можете спросить, должны ли мы беспокоиться об этом для наших уличных машин? Ответ — нет. » Некоторые катализаторы с высоким расходом и хорошо откалиброванная система подачи топлива будут адекватно контролировать выбросы.

Сдерживание давления Высокая степень сжатия предъявляет повышенные требования к герметизации цилиндра. Чем выше давление, тем больше внимания необходимо уделять деталям. Первая часть уравнения для герметизации цилиндра заключается в том, чтобы убедиться, что ваша механическая мастерская правильно оттачивает блок. Это должно включать использование плиты настила для имитации деформации, вызванной напряжениями затяжки головных болтов. Затем убедитесь, что ваш механический цех осведомлен о типе используемого материала поршневых колец, чтобы они могли применить соответствующую отделку. Затем хорошенько протрите отверстия новой накладкой Scotch Brite и большим количеством очистителя двигателя Gunk. После этого протрите (жесткой щеткой) отверстия сильным жидким моющим средством и промойте горячей водой. После того, как вы убедитесь, что они чистые и на них нет песка, промойте блок из шланга и распылите на обработанные поверхности WD-40, чтобы предотвратить ржавчину.

Теперь, когда отверстия готовы, давайте посмотрим на кольца, которые будут на них ездить. С современными маслами износ колец вряд ли станет такой проблемой, как раньше. В этом случае используйте самые тонкие кольца. Многие поршни V-8 старого типа все еще производятся в широких масштабах. Большинство этих поршней по-прежнему имеют компрессионные кольца размером 5/64 дюйма. Нет веской причины для использования этих более широких колец. Вам следует выбрать кольца шириной 1/16 дюйма или даже 43 тысячных. Имейте в виду, что чем шире зазоры колец, тем больше потеря давления в цилиндре и, следовательно, мощность. Добавьте к этому увеличение прорыва газов в картер. Это быстрее загрязняет масло и требует более частой замены масла. Если вы собираетесь втыкать обычные кольца, то зазор в них должен быть минимальным, рекомендованным производителем. Если вы можете себе это позволить, выбирайте кольца Total Seal, так как они действительно обеспечивают почти 100-процентную герметичность и, что не менее важно, сохраняют ее в течение значительно более длительного периода времени, чем даже самые лучшие кольца обычного типа.

Возможно, вы слышали термин «газовый порт», но не совсем понимаете, что он означает. Это метод поддержки верхнего кольца давлением в камере сгорания, чтобы кольцо более плотно прижималось к каналу ствола. Существует два типа газовых портов: те, которые проходят через головку поршня, и те, которые расположены радиально, пересекая верхнюю поверхность верхней кольцевой канавки. Газовые порты радиального типа обычны для двигателей для гонок на длинные дистанции. Текущая тенденция заключается в использовании радиальных газовых портов, поскольку они кажутся столь же эффективными, но не слишком ускоряют износ колец и каналов в ВМТ. С хорошей гоночной смесью или уличной синтетикой износ канала ствола в ВМТ на самом деле не проблема. Я только что завершил испытание на выносливость протяженностью 1000 миль с новым гоночным маслом Joe Gibbs Racing, и кольца поршней JE с газовыми отверстиями в двигателе Cup Car изнашивались менее чем на три десятых тысячных от поверхности. Такой износ привел к тому, что кольцевой зазор увеличился лишь примерно на 1 тысячную. Анализ масла через 100 и 1000 миль показал, что большая часть износа приходится на первые 100 миль. Это указывает на то, что комбинация кольца и масла может прослужить до 10 000 гоночных миль.

КОЭФФИЦИЕНТ СЖАТИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЕ CR представляет собой отношение объема над поршнем в НМТ (слева) к объему в ВМТ (справа). Формула CR: (V+C)/C. В этой формуле V — это рабочий объем цилиндра (т. Е. Рабочий объем цилиндра в кубических сантиметрах или кубических сантиметрах), а C — общий объем камеры сгорания (в кубических сантиметрах), когда поршень находится в ВМТ.

Пример может выглядеть следующим образом: скажем, объем над поршнем в НМТ составляет 110 куб.см, где 100 куб.см — это рабочий объем (V) из-за движения поршня, а 10 куб.см — общий объем сгорания (С), остающийся в ВМТ. Когда содержимое цилиндра в НМТ выдавливается в 10 см3, оставшиеся в ВМТ, заряд занимает 1/11 объема, поэтому CR составляет 11:1. Чтобы узнать, какие общие кубические сантиметры камеры сгорания необходимы для CR, вы должны вычесть 1 из этого отношения и разделить результат на рабочий объем цилиндра.

Головки CCЗдесь показаны основные элементы головок CC (и поршни, если у них есть тарелка). Это включает в себя бюретку на 100 куб. см и подставку для ее удержания. Также требуется пластина из плексигласа, которая для большинства отечественных головок V-8 потребует некоторых вырезов для бровей, чтобы очистить клапаны. У COMP Cams есть недорогой комплект со всеми необходимыми деталями. Чтобы жидкость для измерения была легко видна, используйте жидкость для омывания ветрового стекла. Спирт в нем сводит к минимуму ржавчину и помогает снизить поверхностное натяжение.

ФУНКЦИЯ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯСлева направо показаны такты впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска четырехтактного или четырехтактного двигателя. При такте впуска свежий воздух/топливо проходит через открытый впускной клапан, когда поршень движется вниз по каналу. Около нижней мертвой точки (НМТ) впуск закрывается, и движение поршня вверх по отверстию начинает такт сжатия. В какой-то момент, непосредственно перед тем, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) такта сжатия, загорится свеча зажигания. В этот момент происходит небольшая задержка в воспламенении, прежде чем оно действительно начнется (отсюда воспламенение немного раньше ВМТ). По мере того, как поршень проходит ВМТ, при сгорании происходит сжигание заряда, а выделяющееся тепло вызывает быстрое повышение давления в содержимом цилиндра. Это давление толкает поршень вниз по отверстию во время рабочего такта. Когда поршень приближается к концу рабочего хода, выпускной клапан начинает открываться. Первоначально газы, все еще находящиеся под относительно высоким давлением, выходят через постепенно открывающийся выпускной клапан. К тому времени, когда поршень начинает двигаться вверх по отверстию, выпускной клапан уже находится далеко от своего седла. После этой начальной «продувки» цилиндра движение поршня вверх по каналу выталкивает оставшийся израсходованный заряд через выпускной клапан. В верхней части такта выпуска впуск начинает открываться, и вся последовательность событий начинается снова.

Trending Pages

Никаких сожалений: мы отказались от кровати Jeep Gladiator в пользу кровати из сплава MITS
Полноприводный хэтчбек Mazda 3 2023 года. Авария на снегоходе
Вспоминая Кена Блока. Человек, который никогда не останавливался, ушел0006
- Никаких сожалений: мы отказались от кровати Jeep Gladiator в пользу кровати из сплава MITS
- Полноприводный хэтчбек Mazda 3 2023 года Первое испытание: углеродные лакомства, быстрее, чем Civic
- Ралли в снегоходе
- Вспоминая Кена Блока: человек, который никогда не останавливался, ушел
- Honda Civic e:HEV First Drive 2023 года: универсальный гибрид
Преимущества высокого наддува и высокой степени сжатия
Четырехцилиндровые двигатели мощностью в тысячу лошадиных сил — это сегодняшняя реальность в импортном дрэг-рейсинге. Эта реальность включает в себя передовые технологии принудительной индукции и управления двигателем, которые делают производство энергии легкой частью создания гоночного автомобиля. Современные высокопроизводительные двигатели работают при более высоких уровнях давления наддува и более высоких степенях сжатия, чем когда-либо прежде. Понимание того, как степень сжатия и давление наддува влияют на производительность, является ключом к максимизации производительности вашего уличного или гоночного автомобиля.
Майкл Феррара // Фото сотрудников DSPORT
ДСПОРТ Выпуск #125
Основы четырехтактного двигателя
Не вдаваясь в пространные объяснения динамики двигателя внутреннего сгорания, двигатель вашего автомобиля представляет собой машину, предназначенную для преобразования энергии. Используя четырехтактный цикл, стратегию смешивания топлива и воздуха и искру для зажигания, первая задача двигателя внутреннего сгорания — преобразовать химическую энергию, хранящуюся в топливе, в тепловую энергию (тепло) посредством процесса, называемого сгоранием. Второй задачей двигателя является преобразование этой тепловой энергии в кинетическую энергию в виде лошадиных сил на маховике. Насколько хорошо двигатель может преобразовывать тепло (тепловую энергию) в мощность (кинетическую энергию), количественно определяется тепловым КПД двигателя. Тепловой КПД двигателя сильно зависит от статической степени сжатия двигателя. [pullquote]БАЛАНС БУСТЕРА И КОЭФФИЦИЕНТА СЖАТИЯ СТАЛ ЗАДАЧЕЙ ИЗГОТОВИТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ И НАСТРОЙЩИКОВ В ТЕЧЕНИЕ ГОДОВ[/pullquote]
Степень сжатия
Как видно из названия, степень сжатия двигателя показывает, насколько топливовоздушная смесь сжимается во время такта сжатия четырехтактного двигателя. Степень сжатия 10:1 означает, что воздушно-топливная смесь сжимается от полного объема цилиндра до объема, который составляет примерно одну десятую размера цилиндра. Итак, как степень сжатия двигателя влияет на производительность? При прочих равных условиях двигатель с более высокой степенью сжатия будет обеспечивать более высокий тепловой КПД. Это означает, что двигатель способен превращать больше тепла, выделяемого в процессе сгорания, в лошадиные силы, а не впустую. Проще говоря, более высокая тепловая эффективность означает дополнительную мощность и лучшую экономию топлива.
Сколько дополнительной мощности можно ожидать при более высокой степени сжатия? Эмпирическое правило старой школы гласит, что каждое дополнительное увеличение степени сжатия обеспечивает дополнительные 4 процента мощности. Фактически, более точные прогнозы можно найти на прилагаемой диаграмме DSPORT. Эти значения были получены с использованием уравнения термодинамики для установления теплового КПД двигателя с циклом Отто.
Подставив это уравнение, мы находим, что увеличение степени сжатия с 8,0:1 до 11,0:1 должно привести к 9.2-процентное увеличение мощности. Точно так же снижение степени сжатия с 11:1 до 7,0:1 должно привести к снижению мощности на 12,3%.
Хотите верьте, хотите нет, но двигатели с высокой степенью сжатия конца 60-х годов со степенью сжатия до 12,5:1 имели более высокий тепловой КПД, чем многие современные двигатели. Для двигателя того же размера старый двигатель был бы более экономичным, если бы у него были современные технологии топлива, головки цилиндров и зажигания в сочетании с высокооктановым газом 60-х годов.
Давление наддува
При работе с двигателями без наддува высокая степень сжатия является ключом к серьезным уровням мощности. Что касается приложений с принудительной индукцией, хорошо известно, что увеличение давления наддува на турбокомпрессоре подходящего размера увеличивает выработку мощности (по крайней мере, до точки, когда мощность турбонаддува или топливной системы превышена). Конечно, большим недостатком более высоких давлений наддува является то, что также увеличивается вероятность возникновения разрушительной для двигателя детонации.
Баланс наддува и степени сжатия уже много лет является проблемой для производителей двигателей и тюнеров. Если вы возьмете копию одного из руководств по технологии принудительной индукции 60-х годов, вы увидите их решение. Чем выше давление наддува, тем ниже степень сжатия двигателя. Для «серьезных» гонок с принудительной индукцией степень сжатия 7,0: 1 не была редкостью.
К счастью, плохая конструкция коллектора и подачи топлива, а также малоэффективные «нагнетатели» не встречаются на слишком многих популярных сегодня автомобилях с высокими характеристиками. Сегодня средний высокопроизводительный четырехцилиндровый гоночный двигатель с турбонаддувом для уличных или полосовых гонок имеет степень сжатия 9..5: 1, а некоторые даже рабочие степени сжатия достигают 11,5: 1 или более на спирте или E85. Современные технологии позволяют нашему поколению гонщиков получить лучшее из обоих миров. Высокое давление наддува с высокой степенью сжатия.
Топливо и детонация
Октановое число и детонация
Октановое число показывает вероятность детонации топлива. Стук, слышимый звук, обозначающий состояние, также называется детонацией. Стук вреден для производительности и надежности, и его необходимо избегать. Стук возникает, когда топливно-воздушная смесь в цилиндре не проходит идеальное сгорание (процесс сгорания). Идеальное горение позволяет смеси равномерно сгорать от свечи зажигания до тех пор, пока не образуется вся воздушно-топливная смесь. В лабораторных условиях идеальное горение будет происходить со скоростью около 100 футов в секунду в вакууме. В турбулентности камеры сгорания двигателя хорошая скорость пламени может достигать 250 футов в секунду. Во время детонации или удара скорость горения увидит сильный взрыв 2000 футов в секунду вместо горения. Скорость горения имеет решающее значение для того, как создается давление в цилиндре. [pullquote]МАКСИМАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ В ЦИЛИНДРАХ СТАНДАРТНО ПОВЫШАЕТСЯ ПРИ СООТНОШЕНИИ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ, ОБЪЕМНОМ КПД, ОПЕРЕЖЕНИИ ЗАЖИГАНИЯ И ДАВЛЕНИИ НАДДУВА[/pullquote]
Сгорание топливовоздушной смеси приводит к повышению давления. В идеале давление в цилиндре нарастает в оптимальное время, достигая пикового давления где-то между 17 и 20 градусами после верхней мертвой точки. Это позволяет давлению в цилиндре производить наибольшую мощность на кривошипе. Когда возникает детонация, цикл давления в цилиндре не происходит, как хотелось бы. Фактически, когда возникает детонация, первоначальный фронт пламени и волна давления от желаемого фронта искрового воспламенения встречаются с нежелательным фронтом самовоспламенения. Когда эти две волны давления встречаются, колебания давления производят «стучащий» звук. Когда возникает детонация, мощность снижается, в то время как шатунные подшипники, шатуны, прокладки головки блока цилиндров и поршни могут получить незначительное повреждение или катастрофический отказ в зависимости от силы детонации. Повышенные температуры обычно являются результатом детонации, и это может привести к проблемам с преждевременным зажиганием, из-за которых топливовоздушная смесь воспламеняется еще до того, как загорится искра.
Стук или детонация — это не то же самое, что преждевременное зажигание. Преждевременное зажигание происходит, когда топливовоздушная смесь воспламеняется до срабатывания свечи зажигания. Иногда повышенная температура или горячая точка в цилиндре могут вызвать преждевременное зажигание. Хотя и детонация, и преждевременное зажигание вызывают нежелательные ожоги топливовоздушной смеси, разница между ними проста. Детонация или детонация происходит после того, как топливовоздушная смесь начала гореть, преждевременное зажигание происходит раньше. Оба создают нежелательные волны давления, которые влияют на производительность и могут привести к повреждению двигателя.
Необходимость в более высоком октановом числе
Если в вашем двигателе наблюдается детонация, вам необходимо использовать топливо с более высоким октановым числом или увеличить угол опережения зажигания. Потребность в топливе с более высоким октановым числом обычно возникает при повышении пикового давления в цилиндрах. Пиковое давление в цилиндре имеет тенденцию к увеличению по мере увеличения степени сжатия, объемного КПД, опережения зажигания и повышения давления наддува.
Общие правила просты. Двигатели без наддува потребуют топлива с более высоким октановым числом, так как либо степень сжатия увеличивается, либо угол опережения зажигания увеличивается. Двигатели с принудительной индукцией реагируют так же, но им также потребуется более высокое октановое число по мере увеличения давления наддува.
Возможно, вы слышали следующее: «не используйте топливо со слишком высоким октановым числом, иначе вы потеряете мощность». Это полуправда. Использование топлива со слишком высоким октановым числом не приведет к снижению мощности двигателя. Однако использование топлива со слишком низкой скоростью горения может привести к потере мощности двигателя. Как правило, популярные компоненты, используемые для повышения октанового числа топлива, также замедляют скорость горения. Конечно, это всего лишь общее правило, и оно справедливо не для всех видов топлива.
Альтернативные виды топлива: метанол и этанол
Метанол использовался в качестве альтернативного гоночного топлива в течение ряда лет. Одним из преимуществ метанола является то, что он может работать на очень богатой смеси без значительного падения мощности. Это может позволить тюнеру использовать топливо в качестве охлаждающего средства при настройке. Однако метанол содержит только около половины энергии, найденной
в бензине. К счастью, вы можете сжечь вдвое больше метанола по сравнению с бензином при том же количестве воздуха. В зависимости от того, кого вы спросите, на метаноле можно получить от нуля до десяти процентов больше мощности, чем на гоночном бензине.
Есть существенные компромиссы для прироста мощности. Во-первых, метанол обладает высокой коррозионной активностью. Вся топливная система должна быть совместима с метанолом, и даже в этом случае у вас, вероятно, возникнут проблемы с коррозией. Промыть систему от метанола лучше всего по завершению гонки. Метанол также требует в два раза больше топлива для доставки и хранения бензина. Ваш топливный элемент или бензобак либо должны увеличиться вдвое, либо вы сможете проехать только вдвое меньше. Форсунки и топливные насосы также должны иметь вдвое большую пропускную способность, чем бензиновые установки.
Этанол или смеси этанола, такие как E85, сейчас более популярны, чем когда-либо, для использования на улицах и в гонках. Этанол — это тот же тип спирта, который содержится в алкогольных напитках. Чтобы избежать юридических проблем, производители смешивают 98-процентный этанол с двухпроцентным бензином для получения E98 или 85-процентный этанол с 15-процентным бензином для получения E85. Преимущество этанола в том, что он не вызывает коррозию, как метанол. Однако он имеет более низкое содержание энергии, чем метанол. Команда Venom Racing стала первым импортным дрэг-рейсером, который использовал этанол в качестве топлива.
Вогнутые поршни (передние) чаще всего используются в двигателях с более низкой степенью сжатия, а выпуклые поршни (задние) — в двигателях с более высокой степенью сжатия.
Степень сжатия 17:1 и давление наддува 45 фунтов на квадратный дюйм
Нет. Не пытайтесь построить гоночный двигатель со степенью сжатия 17:1 и давлением наддува, увеличенным до 45 фунтов на квадратный дюйм. Как всегда говорил покойный Джин Хамрич из Centerforce Clutches: «На каждое действие будет противодействие. И если последствия реакции хуже, чем выгоды от действия, вам конец». Итак, какова реакция на повышение степени сжатия при принудительной индукции? Сочетание слишком большого наддува или слишком большого сжатия увеличит вероятность детонации.
Итак, какую степень сжатия следует использовать для определенного значения давления наддува? Это зависит в первую очередь от трех факторов. Качество топлива, эффективность промежуточного охладителя и состояние настройки (насколько хорошо настроены топливная кривая и кривые зажигания) двигателя. Двигатели на метаноле или E98/E85 обеспечивают более высокую степень сжатия, чем гоночный бензин. Более совершенные системы промежуточного охлаждения также позволят повысить степень сжатия. Некоторые тюнеры могут оптимизировать двигатель, несмотря на более узкое окно настройки приложения с более высокой степенью сжатия/высокого наддува. В конце концов, разработка двигателя — единственный способ получить ответ на вопрос об идеальной степени сжатия и давлении наддува.
Оглядываясь назад почти 50 лет назад, компания Chevrolet безраздельно властвовала, когда ее сверхмощный малый блок объемом 283 кубических дюйма генерировал беспрецедентные 283 лошадиные силы — одна лошадиная сила на кубический дюйм. Поршни с высокой степенью сжатия, цельнолитой распределительный вал гоночного профиля и пара четырехкамерных карбюраторов сделали невозможное возможным. Сегодня высокопроизводительные двигатели Honda и Toyota с регулируемым распределением фаз газораспределения генерируют почти в два раза больше этой цифры с выходной мощностью, приближающейся к 2,0 лошадиным силам на кубический дюйм. Двойные верхние распредвалы, четыре клапана на цилиндр, управляемые компьютером фазы газораспределения, усовершенствования в конструкции головок цилиндров и электронный впрыск топлива являются заслугой достижений в области выходной мощности без наддува.