Какой двигатель имеет большую степень сжатия: Большую степень сжатия имеет двигатель: — Ответ СДО

Содержание

Двигатель степень сжатия — Энциклопедия по машиностроению XXL

У авиационных двигателей степень сжатия выше, поэтому октановое число авиационных бензинов должно быть не меньше 98,6. Кроме того, авиационные бензины должны более легко испаряться (иметь низкую температуру кипения ) в связи с низкими температурами на больших высотах. В дизелях жидкое топливо испаряется в процессе горения при высокой температуре, поэтому испаряемость для них роли не играет. Однако при рабочей температуре (температуре окружающей среды) топливо должно быть достаточно жидкотекучим, т. е. иметь достаточно низкую вязкость. От этого зависит безотказная подача топлива к насосу и качество распыления его форсункой. Поэтому для дизельного топлива важна прежде всего вязкость, а также содержание серы (это связано с экологией). В маркировке дизельного  [c.181]
Турбореактивный двигатель вследствие дополнительного сжатия воздуха в компрессоре имеет большую (по сравнению с прямоточным воздушно-реактивным двигателем) степень сжатия, а следовательно, и более высокий термический к.
и. д. Наибольшее значение к. п. д. достигается при скоростях полета, близких к скорости звука (1000—1500 км ч).  [c.571]

В.зависимости от типа двигателя, степени сжатия, величины нагрузки, быстроходности, типа охлаждения, размеров цилиндра и многих других факторов теплота для нормально работающего двигателя распределяется примерно так 9е=20-35% о =15-250/о г= = 20-Що, днс = 0-Що и lO-250/о.  [c.18]

В дизелях величина степени сжатия е определяется возможным сокращением периода запаздывания воспламенения топлива, уменьшением жёсткости работы двигателя и облегчением пуска его в ход, поэтому е находится в зависимости от применяемых чисел оборотов. С повышением быстроходности двигателей степень сжатия увеличивают  [c.89]

Октановые числа топлив могут быть повышены добавкой к ним антидетонаторов в виде металлоорганических соединений (тетраэтилсвинец и др.). Топлива с антидетонаторами могут иметь октановые числа выше 100 (т.

е. возможны антидетонационные свойства выше, чем у изооктана). Это позволяет увеличивать у двигателя степень сжатия, следовательно, и его экономичность.  [c.274]

Тип двигателя Степень сжатия е % % е % г1 1.л.с.ч.  [c.280]

Типы двигателей Степень сжатия г  [c.354]

Tim двигателя Степень сжатия S Степень повышения давления X Степень предварительного расширения р  [c.695]

На величину эффективной мощности влияют литраж двигателя, степень сжатия, форма камеры сгорания, конструкция газораспределительного механизма и, кроме того, эксплуатационные факторы техническое состояние двигателя, качество технического обслуживания и ремонта, сорт и качество горючего и смазочных материалов, квалификация водителя.  

[c.7]

Для обеспечения необходимой температуры теплового конуса свечи конструируются таким образом, чтобы часть тепла отводилась в окружающую среду, т. е. должна обеспечиваться определенная теплоотдача. При этом чем больше количество тепла, выделяемого в камере сгорания, тем больше должна быть теплоотдача свечи. Количество тепла, подводимого к свече, зависит от ряда параметров двигателя (степени сжатия, мощности, частоты вращения коленчатого вала). Поэтому на различные двигатели для обеспечения оптимальной температуры изолятора устанавливаются свечи с различной теплоотдачей.  [c.116]


Все приведенные формулы относятся лишь к четырехтактным двигателям. В двухтактных двигателях степень сжатия относится не ко всему ходу поршня 5 (или рабочему объему У ), а только к его полезной части У (1—), начиная с момента закрытия выпускных окон (см. рис. 1,в и г). Соответственно этому и коэффициент наполнения относится лишь к полезной части хода поршня.  
[c.9]

Определенна степени сжатия по размерам двигателя. Степень сжатия е ДЛЯ четырехтактных двигателей определяется по формуле  [c.164]

Для двухтактных двигателей степень сжатия определяется по формуле  [c. 164]

В карбюраторных двигателях степени сжатия ограничиваются возможностью возникновения детонационного сгорания. В современных карбюраторных двигателях е = 6-=-10,5.  [c.234]

В газовых двигателях степени сжатия ограничиваются возможностью самовоспламенения смеси. Поскольку момент самовоспламенения зависит от ряда обстоятельств (нагрузки двигателя, его охлаждения, внешних условий и т. д.), то управлять им невозможно. Поэтому степени сжатия должны быть такими, чтобы температура в конце сжатия была ниже температуры самовоспламенения. Это и обусловливает применение специальных зажигающих устройств, воспламеняющих смесь в строго определенный момент, вблизи в. м. т. Температура самовоспламенения газообразных топлив находится в пределах 500—650 °С, поэтому степени сжатия в этих двигателях не превышают 7—10.  

[c.234]

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия двигателя. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается горючая смесь, поступившая в цилиндр, при перемещении поршня от н. м. т. до в. м. т.  [c.105]

Температура остаточных газов. В зависимости от типа двигателя, степени сжатия, частоты вращения и коэффициента избытка воздуха устанавливается значение температуры Тг остаточных газов в пределах  [c.43]

Величина rii устанавливается по опытным данным в зависимости от частоты вращеиия коленчатого вала двигателя, степени сжатия, размеров цилиндра, материала поршня и цилиндра, теплообмена и других факторов. Учитывая, что процесс сжатия протекает достаточно быстро (0,015 — 0,005 с на номинальном режиме), суммарный теплообмен между рабочим телом и стенками цилиндра за процесс сжатия получается незначительным и величину tif можно оценить по среднему показателю адиабаты ki. По номограмме, изображенной на рис. 25, для соответствующих значений в и Та определяется величина kl. Номограмма построена в результате совместного решения на электронно-вычислительной машине двух уравнений, связывающих kl с Т , Тс, е и теплоемкостью воздуха (тсу )f  

[c. 49]

Температура днища (250—300° С) поршней из алюминиевых сплавов ниже, чем чугунных (350—420°), так как теплопроводность алюминиевых сплавов в 3—4 раза выше чугуна. Более низкая температура нагрева поршней из алюминиевого сплава способствует увеличению коэффициента наполнения (вследствие меньшего подогрева свежего заряда при впуске), обеспечивает тем самым большую мощность двигателя и позволяет увеличивать в карбюраторных двигателях степень сжатия без опасности возникновения детонации. Кроме того, при низкой температуре нагрева нагарообразование, вызываемое коксованием попадающего на днище масла, у поршней из алюминиевого сплава происходит в меньшей степени. Значительный же слой нагара на днище  

[c.83]

Возникновение и интенсивность проявления детонации в двигателе зависит от многих причин, как-то физико-химических свойств применяемого топлива, состава рабочей смеси, момента ее зажигания, теплового состояния двигателя, числа оборотов двигателя, конструктивных особенностей двигателя (степень сжатия, размеры цилиндров, форма камеры сгорания, расположение свечи) и т.

д.  [c.190]

Такт сжатия. При сжатии смеси поршень перемещается от н. м. т. до в. м. т. Впускной и выпускной клапаны при этом закрыты. Чем больше степень сжатия двигателя, тем выше при сгорании будет давление газов на поршень и экономичнее работа двигателя. Однако значительно повышать давление нельзя, так как может произойти самовоспламенение смеси (детонация). В карбюраторных двигателях степень сжатия должна быть в пределах 6—10. При верхнем пределе применяют топливо с лучшими антидетонационными свойствами, которые зависят от октанового числа. Чем выше октановое число топлива, тем большая степень сжатия допустима.  [c.48]


Этим объясняется тот факт, что по мере соверщенствования двигателей степень сжатия их постепенно возрастала.  [c.205]

Нагрев нижней части изолятора зависит от его размера, от диаметра отверстия в нижней части корпуса свечи, числа оборотов вала двигателя, степени сжатия, коэффициента наполнения цилиндров горючей смесью и ее состава, материала изолятора и других факторов.

[c.159]

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия двигателя. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается горючая смесь, поступившая в цилиндр, при перемещении поршня от н. м. т. до в. м. т. Кривошипно-шатунный и газораспределительный механизмы двигателя устроены так, что чередование тактов в цилиндре происходит в определенной последовательности.  [c.112]

Параметры рабочего процесса. Степень сжатия. Степень сжатия 8 является основным параметром, от которого зависит эффективность и экономичность работы двигателя. С увеличением степени сжатия (до известного предела) увеличиваются термический Ц1, индикаторный т — и эффективный Т1е коэффициенты полезного действия, среднее индикаторное рг и среднее эффективное р. давления, а также индикаторная /V, и эффективная Ме мощност двигателя. Степени сжатия современных отечественных карбюраторных автомобильных двигателей следующие  

[c.88]

Качественное и своевременное протекание процесса сгорания зависит от ряда факторов угла опережения зажигания состава рабочей смеси вихревого движения заряда частоты вращения коленчатого вала нагрузки двигателя, степени сжатия формы камеры сгорания и места установки свечи зажигания. [c.383]

Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем внутренней полости цилиндра при перемещении поршня из н. м. т. в в. м. т. Чем выше степень сжатия, тем более экономичен двигатель и тем больше его мощность при одинаковых прочих параметрах. В изучаемых двигателях степень сжатия равна карбюраторных — 6,5 дизелей — 16,5.  

[c.11]

Выражения (152) и (153) справедливы для двух- и четырехтактных двигателей. В случае двухтактных двигателей степень сжатия должна быть отнесена к полезной части хода поршня [см. уравнение (122)].  [c.81]

Пуск нредкамерных двигателей в холодном состоянии затруднен тем, что сжатый горячий воздух при протекании в предкамеру успевает охладиться настолько, что воспламенения топлива не происходит. Для облегчения пуска в нредкамерных двигателях степень сжатия несколько повышается.  [c.172]

Камера сгорания Ланова имеет для этой цели дополнительный объём, который при помощи конического затвора отсоединяется от всего пространства сжатия. Степень сжатия при этом повышается с 12,5 до 14,5. Конечная температура сжатия увеличивается при этом примерно на 40°. После запуска и прогрева двигателя степень сжатия снижается до её нормальной величины.  [c.336]

С уменьшением оборотов двигателя степень сжатия компрессора первого контура снижается примерно так, как у исходного одноконтурного ТРД. Отличие зависимостей r l=f n) у ДТРД  [c.90]

С уменьшением числа оборотов геометрически неизменяемого одновального ДТРД степень двухконтурности его сначала увеличивается (рис. 4.11). Такая закономерность объясняется тем, что весовой расход воздуха через данный контур зависит главным образом от степени сжатия компрессора. При дросселировании двигателя степень сжатия в первом контуре, имеющая более высокое исходное значение, уменьшается более интенсивно, чем во втором контуре. Это приводит к тому, что расход воздуха через первый контур падает гораздо интенсивнее, чем через второй контур, в результате чего степень двухконтурности увеличивается.[c.92]

Сжатие (рис. 6.12,6 линия Ьс на рис. 6. 13) происходит при движении поршня от НМТ к БМТ, колда закрыты впускной 3 и выпускной 4 клапаны. В карбюраторных двигателях степень сжатия б во избежание детонации не превышает 7—8, в газовых двигателях она достигает 8—9, и в дизелях 14—18. В конце такта сжатия в карбюраторных двигателях рабочая смесь воспламеняется от запальной свечи, в дизельных происходит впрыскивание и воспламенение топлива за счет высокой температуры сжатого воздуха (550—650°С).  [c.258]

Расход топлива зависит от рабочего объема цилиндров двигателя, степени сжатия, числа оборотов коленчатого вала, степеий открытия дроссельной заслонки или величины подачи топлива форсунками (для дизеля), регулировки карбюратора и угла опе режения зажигания (в двигателях с принудительным зажита-  [c.34]

В изготовляющихся в настояш,ее время газовых двигателях степень сжатия в среднем хотя и незначительно, все же повышена по сравнению с двигателями, изготовлявшимися ранее. Так, например, в настоящее время нужно считать, что средняя величина степени сжатия двигателе » среднеСг и малой мощности составляет 7—7,5 и в некоторых случаях достигает И). Степени сжатия до 7,5 встречались и раньше. Так, еще в 19 1 г. ав1ор с достаточным успехом работал на газовом двигателе типа ХПЗ, имевшем стенень сжатия 7,5.  [c.392]

Сопровождается детонация резким металлическим стуком от удара волн высокого давления о стенки цилиндров, выхлопом искр вследствие неполного сгорания топлива и резким повышением температуры воды в системе охлаждения. Длительная работа двигателя с детонационным сгоранием топлива недопустима, так как это может привести к образованию трещин на стенках цилиндров, поршней или поломке деталей кривошипно-шатунного механизма. Показателем антидетонационных свойств бензина является его октановое число. Чем выше октановое чгисло, тем больше допустимая для двигателя степень сжатия. Показатель октанового числа указывается в марке бензина. Например, марка бензина А-76 означает автомобильный е октановым числом 76.  [c.71]


Значения индикаторного и механического к. п. д. не являются величинами постоянными и в основном зависят от нагрузки двигателя, степени сжатия, коэффициента избытка воздуха а. Теплотворная способность большинства жидких топлив для двигателей внутреннего сгорания почти одинакова ( 10 тыс. ккал/кГ). Поэтому экономичность двигателя часто оцениваетея непосредственно величиной удельного расхода топлива, т. е. количеством топлива, расходуемого в двигателе за единицу времени на единицу эффективной мощности  [c.212]

Переводу двигателей на природный газ посвяш,ено большое количество работ. Однако все они выполнены для газовых двигателей, степень сжатия которых не превышает 8—10. Представляли интерес исследования моторных качеств природного газа в большем диапазоне степени сжатия, чтобы приблизиться к параметрам, характерным для рабочего процесса СПГГ. Такое исследование было выполнено на одноцилиндровой установке ИТ9-2 с переменной степенью сжатия (О = 85 мм, 5 = 115 мм) .[c.275]

Давление рг остаточных газов превышает атмосферное и не отличается от давления в конце процесса выпуска, т. е. равно 1,05 1,25 кгс/см . Температура остаточных газов Тг в основном зависит от количества тепла, выделяющегося в процессе сгорания (т. е. от нагрузки двигателя), степени сжатия двигателя, состава смеси, на котором он работает, и других факторов. Для карбюраторных двигателей =700- 1000° С, для дизелей /г=600ч-800° С. Эта температура значительно превышает температуру самовоспламенения бензино-воздушной смеси, однако, несмотря на это, самовоспламенения горючей смеси в цилиндре карбюраторного двигателя в процессе впуска не происходит. Это объясняется тем, что в начале впуска концентрация горючей смеси в массе остаточных газов ничтожно мала, а время подогрева смеси крайне ограничено.  [c.31]


Степень сжатия — Энциклопедия по машиностроению XXL

Отступление для этих размеров в сторону увеличения предельных отклонений, заданных чертежом может отрицательно повлиять на характеристику компрессора (степень сжатия и т. д.).  [c.110]

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия двигателя е. Применительно к идеальному циклу (см. рис. 6.2)  [c.58]

Степень сжатия является основным параметром, определяющим термический  [c.58]


КПД цикла. Рассмотрим два цикла с одинаковыми точками 1 и 4, один из которых (1 -2 -3 -4) имеет большую степень сжатия е, чем другой (I-2-3-4). Большему значению t соответствует более высокая температура в конце сжатия 1-2. Следовательно, изохора 2 -3 расположена в Т,. s-диаграмме выше, чем изохора 2-3. Из рис. 6.2, б видно, что количество теплоты /l, подведенной в цикле 1-2 -3 -4 (площадь 2 -3 -5-6), больше, чем количество теплоты, подведенной в цикле I-2-3-4 (площадь 2-3-5-6). Количество отведенной теплоты в обоих циклах одинаково (площадь 4-5-6-1). Следовательно, термический КПД r i= q2/q, больше в цикле 1-2 -3 -4.  [c.58]

Объем V над поршнем, находящимся в ВМТ, называют объемом камеры сгорания. Полный объем одного цилиндра Vn=V — -V отношение г=Уп/ с — степень сжатия.  [c.178]

Автомобильные бензины маркируют по октановому числу (АИ-93, А-76 и т.п.). Буква А обозначает, что бензин автомобильный, И — октановое число, определенное специальными испытаниями, а цифра после букв — само октановое число. Чем оно выше, тем меньше склонность бензина к детонации и тем выше допустимая степень сжатия, а значит, и экономичность двигателя,  [c.181]

У авиационных двигателей степень сжатия выше, поэтому октановое число авиационных бензинов должно быть не меньше 98,6. Кроме того, авиационные бензины должны более легко испаряться (иметь низкую температуру кипения ) в связи с низкими температурами на больших высотах. В дизелях жидкое топливо испаряется в процессе горения при высокой температуре, поэтому испаряемость для них роли не играет. Однако при рабочей температуре (температуре окружающей среды) топливо должно быть достаточно жидкотекучим, т. е. иметь достаточно низкую вязкость. От этого зависит безотказная подача топлива к насосу и качество распыления его форсункой. Поэтому для дизельного топлива важна прежде всего вязкость, а также содержание серы (это связано с экологией). В маркировке дизельного  [c.181]

Кроме того, требуется разработать конструкцию дожимающего компрессора с приводной паровой турбиной конденсационного типа на средние параметры пара. Однако можно исключить дожимающий компрессор. Для этого на выходе из компрессора ГТ-125 устанавливаются дополнительно две ступени, позволяющие увеличить степень сжатия компрессора. Предварительные расчеты показывают, что в этом случае потребуется увеличение длины корпуса и ротора на 0,5 м.  [c.23]


Датчики температуры торможения используются также для измерения температуры воздуха на входе в компрессор турбореактивного двигателя. Точное значение этой температуры необходимо для правильного выбора степени сжатия — одного из важных параметров управления на взлете.[c.231]

Степень сжатия струи, вытекающей через отверстие, характеризуется коэффициентом сжатия  [c.122]

Приведенные выше значения коэффициентов истечения относятся к так. называемому совершенному сжатию струп, когда боковые стенки резервуара значительно удалены от отверстия (на расстоянии более трех линейных размеров отверстия) н не влияют на формирование струн. При расположении боковых стенок вблизи отверстия их направляющее действие уменьшает степень сжатия струи при этом коэффициенты сжатия струи и расхода возрастают.  [c.124]

Термодинамический анализ циклов двигателей внутреннего сгорания различных типов позволяет отметить, что степень совершенства этих двигателей возрастает с увеличением степени сжатия рабочего тела.  [c.10]

Характеристиками цикла являются степень сжатия г == — и  [c.262]

Из уравнения (17-1) следует, что термический к. и. д. такого цикла зависит от степени сжатия е и показателя адиабаты к или от природы рабочего тела. К. п. д. увеличивается с возрастанием е и к. От степени повышения давления к термический к. п. д не зависит.  [c.264]

В этих двигателях сжатию подвергается смесь топлива с воздухом, которая воспламеняется от электрической искры в конце сжатия. Увеличение степени сжатия ограничивается возможностью преждевременного самовоспламенения горючей смеси, нарушающее нормальную работу двигателя. Кроме того, при высоких степенях сжатия скорость сгорания смеси резко возрастает, что молсет вызвать детонацию (взрывное горение), которая резко снижает экономичность двигателя и часто ведет к поломке его деталей. Поэтому для каждого топлива должна применяться определенная оптимальная степень сжатия. В зависимости от рода топлива степень сжатия в изучаемых двигателях изменяется от 4 до 9.  [c.264]

Таким образом, исследования показывают, что в двигателях внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном объеме нельзя применять высокие степени сжатия. В связи с этим рассматриваемые двигатели имеют относительно низкие к. п. д.  [c.264]

Изучение циклов с подводом теплоты при постоянном объеме показало, что для повышения экономичности двигателя, работающего по этому циклу, необходимо применять высокие степени сжатия. Но это увеличение ограничивается температурой самовоспламенения горючей смеси. Если же производить раздельное сжатие воздуха и топлива, то это ограничение отпадает. Воздух при большом сжатии имеет настолько высокую температуру, что подаваемое топливо в цилиндр самовоспламеняется без всяких специальных запальных приспособлений. И наконец, раздельное сжатие воздуха и топлива позволяет использовать любое жидкое тяжелое и дешевое топливо — нефть, мазут, смолы, каменноугольные масла и пр.-  [c.265]

Такими высокими достоинствами обладают двигатели, работающие с -постепенным сгоранием топлива при постоянном давлении. В них воздух сжимается в цилиндре двигателя, а жидкое топливо — в топливном насосе высокого давления. Раздельное сжатие позволяет применять высокие степени сжатия (до е = 20) и исключает преждевременное самовоспламенение топлива. Процесс горения топлива при постоянном давлении обеспечивается соответствующей регулировкой топливной форсунки. Создание такого двигателя связывают с именем немецкого инженера Дизеля, впервые разработавшего конструкцию подобного двигателя.  [c.265]

Из уравнения (17-2) следует, что термический к. п. д. цикла зависит от степени сжатия е, величины показателя /с и степени предварительного расширения р.  [c.267]

Влияние степени сжатия на к. п. д. цикла наглядно иллюстрируется па Т г-диаграмме. При равенстве площадей отведенной теплоты в теплоприемник (пл. 1456) к, п. д. будет больше у цикла с большей степенью сжатия, так как площадь его полезной работы будет больше, т. е. пл. 1784 > пл. 1234.  [c.267]

Из уравнения (17-3) следует, что к. п. д. цикла зависит от величины к, от степени сжатия, повышения давления и предварительного расширения. С увеличением Л, е и Л к. п. д. цикла возрастает, а с увеличением р к. п. д. уменьшается.  [c.270]


Как осуш,ествляется рабочий процесс в д. в. с. с быстрым сгоранием топлива при постоянном объеме, какое топливо применяют, почему нельзя применять высокие степени сжатия  [c.272]

Параметры начальной точки pi = 1 бар, 400°К степень сжатия е 6 степень повышения давления X 3,0. Рабочее те-  [c.272]

Параметры начальной точки pi = 1 бар, Ti = 320 К степень сжатия е = 18, степень предварительного расширения р = 2 показатель адиабаты /г = 1,4. Расчет ведется на массу 1 кг (см. рис. 17-4).  [c.274]

Бензиновые карбюраторные двигатели легко конвертируются в. газовые. Для этого достаточна замена карбюратора смесителем и изменение степени сжатия (достигаемое проще всего изменением высоты поршней) и некоторые второстепенные конструктивные переделки. В целом двигатель остается тем же.  [c. 47]

Неприменимы ряды предпочтительных чисел и для определения параметров прогрессивно развиваемых и модернизируемых машин, параметры которых на каждой стадии зависят от технических возможностей и потребностей соответствующих отраслей народного хозяйства. Так, мощность тепловых машин зависит от их начальных параметров (давления и температуры) и частоты вращения. Ни один из этих параметров невозможно произвольно увеличить. В некоторых случаях они имеют оптимальное значение (например, степень сжатия в газовых турбинах), изменение которого ухудшает показатели машины. Увеличение температуры и частоты вращения возможно только на базе технических усовершенствований (повышения жаропрочности материалов, улучшения охлаждения термически напряженных деталей). Результаты этих поисковых работ невозможно уложить в ряды предпочтительных чисел.  [c.63]

Термический КПД цикла двигателя внутреннего сгорания увеличивается с ростом степени сжатия е. Нетрудно получить аналитическую зависимость г)/ от в, например, для цикла со сгоранием при у = onst. При постоянной теплоемкости  [c.58]

Рис. 6. i. Изменении 1 , две с подводом теплоты при u = onst в зависимости от степени сжатия при различных значопиях показателя адиабаты k
Как было установлено ( 6.2), теоретический КПД цикла с 1/= onst зависит только от степени сжатия е. Но предельные значениее ограничены условиями самовоспламен №ия топливовоздушной смеси при сжатии. У современных бензиновых двигателей б.= б4-11, у газовых  [c.179]

В соответствии с различными принципами смесеобразования различаются и требования, которые предъявляют карбюраторные двигатели и дизели к применяемым в них жидким топливам. Для карбюраторного двигателя важно, чтобы топливо хорошо испарялось в воздухе, который имеет температуру окружающей среды. Поэтому в них применяют бензины. Основной проблемой, препятствующей повышению степени сжатия в таких двигателях сверх уже достигнутых значений, является детонация. Упрощая явление, можно сказать, что это — преждевременное самовоспламенение горючей смеси, нагретой в процессе сжатия. При этом горение принимает характер детонационной (ударной, несколько напоминающей волну от взрыва бомбы) волны, которая резко ухудшает работу двигателя, вызывает его быстрый износ и даже поломки. Для ее предотвращения выбирают топлива с достаточно высокой температурой воспламенения или добавляют в топливо антидетонаторы — вещества, пары которых уменьшают скорость реакции. Наиболее распространенный антидетонатор — тетраэтил свинца РЬ ( 2Hs)4 — сильнейший яд, действующий на мозг человека, поэтому при обращении с этилированным бензином нужно быть крайне осторожным. Соединения, содержащие свинец, выбрасываются  [c.180]

Определить минимально необходимую степень сжатия е в ДВС, чтобы топливо, впрыснутое в пилиндр в конце хода сжатия, воспламенилось. Температура воспламенения топлива 960 К, температура воздуха перед сжатием 300 К, сжатие считать адиабатным. Каково будет давление в конце сжатия, если начальное давление составляет 92 кПа  [c.184]

В процессах с расслоением заряда, как правило, гарантируется минимальное образование СО, объемные концентрации которой в ОГ не превышают 0,2%. Выбросы СпН также ниже вследствие меньших концентраций топлива в бедной смеси основной камеры и, соответственно, у стенок камеры сгорания. Топливная экономичность двигателей с расслоенным зарядом в большей мере зависит от степени доводки камеры сгорания, точности приготовления смеси богатого и бедного составов. В двигателях с расслоением и высокой турбулизацией заряда допустимо увеличение степени сжатия до 12—13ед. с целью повышения индикаторного КПД.  [c.46]

В Италии число автомобилей, работающих на газе, приближается к миллиону. В СССР выпускаются следующие модели газобаллонных автомобилей грузовые ЗИЛ-138, ГАЗ-53-07, ГАЗ-52-09, ЗИЛ-ММЗ-45023, ЗИЛ-138В1, ГАЗ-52-08, автобусы ЛиАЗ-67 Г, ЛАЗ-695ГТ и легковой автомобиль-такси ГАЗ-24-07. Основное отличие двигателей этих автомобилей от базовых моделей — повышенная степень сжатия с целью использования высокого октанового числа пропан-бутана.  [c.54]

Топливные смеси и присадки к топливам применяют с целью расширения топливной базы автомобильного транспорта, поддержания на уровне или направленного изменения эксплуатационных показателей двигателей (снижения токсичности, дымности, повышения степени сжатия и т. д.) при снижении произвс1йства бензина. Их преимущества — возможности быстрого внедрения.  [c.56]


При равенстве площадей подведенной теплоты в двух циклах, пл. 67810 = ил. 6235, но при разных степенях сжатия к. п. д. будет больше у цикла с большей степенью сжатия, так как в холодильник отводится меньшее количество теплоты, т. е. пл. 61910с. [c.264]

Сравнение циклов-с изохор-ным и изобарным подводом теплоты при разных степенях сжатия и при равенстве количеств отведенной теплоты и одинаковых максимальных температурах Тд. На рис. 17-8 цикл с изохорным подводом теплоты изображен пл. 1234, цикл с изобарным подводом теплоты пл. 1534 максимальные температуры в точке 3 у них одинаковы. Количество отведенной теплоты в обоих циклах изображается пл. 6147. Так как подведенная теплота в цикле с изобарным подводом теплоты изображается большей площадью, чем подведенная теплота в цикле с изохорным подводом теплоты, т. е. пл. 6537 > пл. 6237, то к. п. д. цикла с изобарным подводом теплоты больше к. п. д. цикла с изохорным подводом теплоты.  [c.271]

При сравнении циклов с разными степенями сжатия (см. рис. 17-8) получаем, что температура Тi w изобарного подвода теплоты больше, чем температура Тi изохорного подвода теплоты, а температура процесса отвода теплоты Ггси в обоих циклах будет одинаковой. Отсюда следует, что  [c.272]

Сравнить циклы с подводом теплоты при v -= onst и р = onst при разных степенях сжатия и одинаковых максимальных температурах, пользуясь методом сравнения площадей и методом среднеинтегральных температур.[c.272]

Пример 17-3. Рассчитать цикл со смешанным подводом [еплоты при следующих условиях параметры начальной точки pi == 1 бар, Ti = 400°К степень сжатия е 12, степень увеличения давления Я = 1,5 и степень предварительного расширения р = 1,5 рабочее тело —воздух с газовой постоянной = 287 дж кг-град показатель адиабаты й = 1,4 теплоемкости считать постоянными.  [c.276]

В турбокомнрессорпых реактивных двигателях, нлп, как их называют, турбореактивных двигателях (ТРД), воздух, после сжатия в диффузоре дополнительно сжимается в турбокомпрессоре, который приводится во вращение газовой турбиной, расположеп-ной после камеры сгорания. Эффективность работы таких двигателей вследствие повышения степени сжатия значительно больше, чем  [c.290]


Теплотехника (1991) — [ c.58 ]

Гидравлика и аэродинамика (1975) — [ c.285 ]

Гидравлика и аэродинамика (1987) — [ c.301 ]

Техническая термодинамика и теплопередача (1986) — [ c. 198 ]

Теплотехника (1986) — [ c.86 ]

Теплотехника (1986) — [ c.56 ]

Техническая термодинамика Изд.3 (1979) — [ c.322 ]

Двигатели Стирлинга (1986) — [ c.209 , c.422 , c.458 ]

Автомобиль Основы конструкции Издание 2 (1986) — [ c.17 , c.71 , c.94 ]

Примеры расчетов по гидравлики (1976) — [ c.24 , c.74 ]

Физическая теория газовой динамики (1968) — [ c.35 , c.466 , c.474 ]

Автомобиль категории С учебник водителя Издание 4 (1987) — [ c.11 ]

Курс термодинамики Издание 2 (1967) — [ c.76 ]

Тракторы и автомобили (1985) — [ c.12 ]

Пневматические приводы (1969) — [ c.237 , c.267 ]

Техническая энциклопедия Т 10 (1931) — [ c.193 ]

Теплотехника (1985) — [ c.151 ]

Техническая энциклопедия Том 6 (1938) — [ c.193 ]



Корки Белл — Maximum Boost Турбонаддув (Подготовка двигателя) Глава 13

Любой двигатель, собранный где угодно кем угодно (серийно, имеется ввиду) будет успешно противостоять нагрузке от правильно настроенного наддува в 0,35 бара. Поэтому, «выполнение работы правильно» при желаемой рабочей характеристике в 0,35 бара наддува означает, что Вы нуждаетесь в «хорошем, серийном» двигателе. Нельзя, однако, ожидать от «хорошего, серийного» двигателя, что он переживет режимы наддува в 3,5 бара как двигатели с турбонаддувом Формулы 1. Нельзя тратить впустую время и средства на серьезную подготовку двигателя только для того, чтобы эксплуатировать его при низких давлениях наддува. Баланс между желаемыми рабочими характеристиками и подго товкой двигателя — предмет, обсуждаемый в этой главе.

Определение целей

Желаемая мощность переводится в величину давления наддува, требуемого для достижения этой мощности. Подготовку двигателя, необходимую для такого давления наддува, можно разделить на несколько общих пунктов. Конечно, многие двигатели имеют специфические требования и слабости. Поиск в литературе по любому данному двигателю обычно дает богатую информацию, гораздо больше чем необходимо.

Степень сжатия

В достижении желаемой характеристики двигателя, первое решение — степень сжатия. Степень сжатия влияет на большое количество фак торов в общей характеристике автомобиля и характеристиках двигателя. Приемистость, экономичность, мощность на единицу давления наддува, и что неосязаемо, приятные ощущения, связанные с двигателями, жаждущими действия, являются некоторыми из факторов характеристики двигателя, определяемых, в значительной степени, степенью сжатия.

Приблизительные допустимые давления наддува для различного октанового числа топлива и различной степени сжатия двигателя.

Не будьте поспешными, чтобы понижать степень сжатия только потому, что большинство производителей любит так делать. Правильная степень сжатия для работы определена длинными термодинамическими вычислениями и всесторонними испытаниями. Все это высокие технологии, но много полезного может быть сделано при некотором опыте и будет подходить для наиболее общих приложений. Два, наиболее влияющих на степень сжатия, фактора это желаемое давление наддува и эффективность промежуточного охладителя. Октановое число топлива, конечно, играет большую роль, но мы обычно ограничиваемся использованием коммерческого бензина.

Приблизительный график давления наддува как функции степени сжатия и КПД промежуточного охладителя.

Двигатель с турбонаддувом нельзя никогда превращать в заготовку с низкой степенью сжатия.

Вычисление изменения степени сжатия.

Чтобы вычислить степень сжатия, мы должны знать рабочий объем цилиндра и объем камеры сгорания (см. глоссарий)

 

или

Где

Vd — рабочий объем

Vcv — объем камеры сгорания

Определение степени сжатия

Преобразовав уравнение можно получить формулу, позволяющую легко вычислить объем камеры сгорания при известной степени сжатия.

Пример: Четырехцилиндровый двигатель с объемом 2000 см3 со степенью сжатия 11,0

Чтобы уменьшить степень сжатия до 8,5 новый объем камеры сгорания должен быть

Теперь ясно, чтобы изменить степень сжатия от 11,0 до 8,5 объем камеры сгорания должен быть увеличен на 66,7-50 = 16,7 см3. Добавить этот объем можно различными способами, но математически все просто.

Изменение степени сжатия.

Существуют разнообразные методы дня изменения степени сжатия. Почти все они недопустимы. Затруднение вызывает устранение «вытесненного объем» вокруг края камеры сгорания. Камера сгорания разработана так, чтобы ТВС была выдавлена к ее центру при достижении поршнем ВМТ. Это, пожалуй, самое действенное средство от детонации, внедренное в конструкцию двигателя, поскольку при этом удаляются остаточные газы или создается сильная турбулентность ТВС. Этот вытесненный объем — кольцо приблизительно 7-10 мм шириной вокруг камеры сгорания, и приблизительно 1 мм толщиной, большой, имеющий форму шайбы, объем между поршнем и головкой цилиндра. Примите во внимание «вытесненный объем», оставьте его в покое и не вмешивайтесь. При его изменении можно допустить ошибку настолько ужасную, что при работе двигателя со степенью сжатия 7 детонация может быть хуже, чем у двигателя со степенью сжатия 9 и надлежащ,им вытесненным объемом. Теперь ясно, что выбор для сокращения степени сжатия ограничен удалением некоторой части камеры сгорания со стороны головки блока, установкой новых поршней с углублением в центре, или обработкой имеющихся поршней для создания углубления в днище поршня.

Возможно, немного опасно выполнять обработку камеры сгорания, потому что толщина ее стенок обычно неизвестна . Кроме того, форма камеры сгорания у наиболее современных двигателей спроектирована довольно тщательно, после обработки камеры сгорания, ультразвуковой контроль поможет определить оставшуюся толщину стенок. Полностью новый поршень, с определенным углублением, который сохраняет вытесняемый объем, является правильным подходом. Обработка на станке углубления в имеющемся поршне является нормальным решением, при условии обеспечения достаточной толщины оставшегося материала. Хорошее правило — необходимо оставить толщину, по крайней мере, 6 % от диаметра поршня. Подходы к понижению степени сжатия, которые не работают — толстые прокладки головки блока цилиндров и короткие шатуны.

Подготовка головки блока цилиндров

Подготовка головки блока цилиндров зависит от назначения двигателя. Хороший уличный двигатель с турбонаддувом обычно прекрасно работает с полностью штатной головкой блока цилиндров. С другой стороны, двигатель гоночного автомобиля с турбонаддувом требует полной подготовки соответствующей виду соревнований.

Если имеется возможность подготовить головку блока цилиндров самостоятельно, внимание должно быть сосредоточено на том, чтобы удостовериться, что головка блока цилиндров находится в превосходном состоянии. Плоскость поверхности головки блока цилиндров имеет большое значение. Должны быть обеспечены минимальные допуски. У всех отверстий нужно снять фаску и всю резьбу надо прогнать хорошим метчиком. Со всех кромок должны быть удалены заусенцы. Проверьтекачество отливки на предмет неровностей и шероховатости и удалите их. Камеры сгорания не должны иметь заусенцев, все ребра должны быть скруглены или плавно сопряжены с окружающим материалом. Все неиспользуемые витки в резьбе для свечей зажигания должны быть удалены. Цель этого — устранение горячих точек, которые могут служить потенциальными источниками зажигания. Клапанам надо уделить такое же внимание. Качество поверхности клапана должно быть высшего класса. Стоит потратить немного денег и застраховаться хорошим уплотнением от возросших, из-за турбонагнетателя, давлений. Качественная обработка седел, кроме того, позволит отводить больше тепла от клапанов.

Впускные и выпускные каналы должны получить обработку соответствующую назначению двигателя. Для обычной уличной системы турбонаддува, шлифовка и совмещение каналов вполне логичны. Подготовка для соревнований имеет свои отличия. Воздушный поток, проходящий через каналы двигателя с турбонаддувом, значительно превышает тот, который проходит через каналы атмосферного двигателя, поэтому несовершенства каналов создают значительно большее сопротивление потоку воздуха. Поэтому турбосистемы, используемые дня соревнований, требуют более тщательной подготовки каналов.

Проверьте сопрягаемые поверхности на плоскостность и обработайте их, если требуется. Редко возникает необходимость в замене прокладке впускного коллектора. Давление наддува в 1 бар (действующее изнутри) — фактически то же самое давление, действующее снаружи, при разряжении в 760 мм рт. ст., вызванное закрытием дроссельной заслонки на высоких оборотах. Вакуум и давление, в некоторой степени, одно и то же, только они действуют в различных направлениях.

Подготовка блока цилиндров

Блок цилиндров вряд ли будет нуждаться в специальной подготовке, только потому, что на сцену входит турбонагнетатель. Хороший серийный блок будет вполне подходящим для большинства проектов. Но где-то между высокими характеристиками, большим ресурсом и простым желанием мастера существует логичная причина подумать о подготовке блока цилиндров.

Высококачественная многослойная прокладка головки блока цилиндров для двигателя Nissan SR20DET от APEXI

Вымойте блок в горячем растворителе для удобства работы, удалите все заусенцы, и повторно прогоните метчиком все резьбовые отверстия. Сопрягаемые поверхности должны быть плоскими, убедитесь, что все поверхности равноудалены и параллельны относительно геометрической оси коленвала. Отверстия для коленвала должны быть соосными и цилиндричными. Также чрезвычайно важно чтобы цилиндры двигателя были цилиндричными. Вымойте блок снова, когда все выше сказанное выполнено и удостоверьтесь, что он действительно чист. Одна характеристика блока цилиндров могла бы помочь проекту турбонаддува, это жесткость блока.

Усовершенствование прокладки головки блока цилиндра пазом без кольцевого уплотнения

Прокладка головки блока цилиндров, усиленная кольцевым уплотнением 

Прокладка головки блока цилиндров, усиленная двойным кольцевым уплотнением

Прокладка головки блока цилиндров

Думая об улучшении прокладки головки блока цилиндров нужно твердо понимать, что прокладка головки блока — слабое звено. Новая серийная прокладка головки блока, установленная на плоские поверхности и должным образом затянутые шпильки, являются хорошим соединением. Прокладки головки цилиндра вообще не склонны пропускать газы, масло или охлаждающую жидкость. Скорее, можно было бы говорить, что детонация повреждает что-то, и прокладка головки блока — первая деталь, стоящая у нее на пути. Почти всегда наиболее эффективная защита от повреждения прокладки головки блока — контроль за возникновением детонации. Само собой двигатели с максимальной отдачей должны быть оснащены наилучшими прокладками головки блока. Существует несколько методов для повышения стойкости штатных прокладок головки блока цилиндров. Идея состоит в том, чтобы обеспечить некоторый барьер, который поможет прокладке оставаться на месте, если она подвергнется нескольким ударам детонации. Этот барьер обычно имеет форму замка или механического барьера, как показано на рисунках 13-5,6, и 7.

Крепление головки блока шпильками — правильный выбор при подготовке турбодв игателя.

Крепление головки блока болтами — региение бухгалтера, решение инженера -крепление головки блока шпильками.

Когда шпилька затянута, ее резьба, действуя на резьбу в отверстии, вызывает сжимающие усилия в окружающем основном металле. Растягивающее усилие, приложенное к шпильке, снижает напряжения сжатия до нуля, при дальней шей затяжке создаются напряжение растяжения, в результате мы имеем более низкие растягивающие напряжения.

Крепление головки блока цилиндров

Первое серьезное усовершенствование состоит в замене болтов высокопрочными шпильками. Должным образом закрепленная шпилька, с хвостовиком, ввинченным до упора в блок, является гораздо лучшим креплением, чем болт, завинченный в блок.

Логично установить шпильки крепления головки блока на размер больше, и при этом получить возможность увеличить стягивающее усилие, при более высоком моменте затяжки. Серьезное внимание нужно уделить деформации верхней части цилиндра, вызванной более высоким моментом затяжки креплений.

Затяжка креплений головки блока

Цель затяжки болта, или гайки на шпильке, состоит в приложении растягивающего усилия к стержню болта или шпильки. Степень, с которой момент преобразуется в растяжение, почти исключительно зависит от трения между резьбой шпильки и резьбовым отверстием и трения между шайбой и гайкой. Чтобы достичь максимального растяжения в стержне для данного момента, трение нужно понизить до минимума.

Это нужно сделать, убедившись в отличном состоянии резьбы и гладкости поверхности гайки. Число использований болта или шпильки ограничено, потому что поверхности становятся шероховатыми, грубыми или иначе поврежденными. Вероятно, их можно использовать три раза.

Второй и наиболее важный способ снижения трения — смазка резьбы гайки или головки болта и шайбы; смазочные материалы, содержащие сульфид молибдена — лучшие. Простого масла будет недостаточно. Обратитесь к заводской инструкции или поставщиками крепежных элементов для определения величины момента затяжки. Если не указано ничего другого, приведенная величина — для чистой, сухой резьбы. При использовании сульфида молибдена все значения момента затяжки, регламентированного спецификацией нужно понизить на 10 % из-за крайне высоких смазочных качеств сульфида молибдена. Простое масло требует величины момента, которая будет меньше примерно на 5 %. Смазка этих поверхностей имеет такое значение, что если про нее забыли, нужно переделать работу, прежде чем запустить мотор.

Поршни для турбонаддува

Поршень это слабое звено в двигателе с турбонаддувом. Когда система с турбонагнетателем ломается, обычно это плохой поршень, который выходит из строя. Теплота и вызванная теплотой детонация — две вещи, которые наносят поршню большинство повреждений. Этим двум врагам могут лучше всего противостоять высокопрочные теплостойкие материалы, конструкция поршня и отвода тепла.

Материал для поршней.

Кованый алюминий, заэвтектический литой алюминий, и упрочненный заэвтектический сплав — вот общий выбор материалов дня поршней. Кованый алюминий, в некоторых случаях, значительно прочней, чем литой материал. Это, однако, не означает, что у него нет слабых мест. Кованые сплавы похожи по прочности на упрочненный заэвтек-тический сплав, в то же время у заэвтектических сплавове сть преимущество в виде высокой прочности в месте контактной площадки колец, где она наиболее важна.

Ковка имеет такую нежелательную особенность как необходимость в немного большем зазоре между поршнем и цилиндром. Большие зазоры могут разрушить поршень за короткое время в течение прогрева двигателя. Если используется слишком большой зазор, предполагаемый срок службы может быть равен ресурсу перегруженного литого поршня. Некоторые из производителей кованых поршней победили проблему увеличенного зазора, и мы имеем превосходные поршни. Проблема, конечно, в том, чтобы знать точно, что Вы имеете.

 Хороший поршень для турбонаддува будет иметь толстые, прочные площадки для колец. Кованый поршень для двигателя Toyota 3S-GTE

Поршни из заэвтектических сплавов отлиты из алюминия с высоким содержанием кремния. Их самые полезные характеристики — низкое тепловое расширение и пониженная теплопередача. Приговор еще не вынесен, но это вероятно достаточно хорошее решение. Ясно, что эти поршни заслуживают изучения, перед тем как выбрать их в качестве лучшей части для вашего двигателя.

Не нужно бежать сломя голову в магазин за коваными поршнями, каждый раз, когда необходимо подготовить двигатель для установки турбонагнетателя.

Решение должно быть основано на трех пунктах: увеличение максимальных оборотов, давление наддува, и наличие эффективного промежуточного охладителя. Имейте в виду, что инерционные нагрузки в поршнях взмывают вверх с увеличением оборотов, большее давление производит большее количество теплоты, а хороший промежуточный охладитель забирает теплоту. Это и есть критерии выбора. Если условия не слишком необычные, уличному автомобилю, со штатными максимальными оборотами, больше подойдут литые поршни. Ковка должна использоваться для высоких оборотов, в то время как заэвтекти-ческие сплавы Тб отвечают почти всем предъявляемым требованиям.

Конструкция.

Разработанный специально для турбонаддува поршень будет более прочным, чем поршень, предназначенный для меньшей нагрузки. Предмет для беспокойства — толщина кольцевых перегородок. Кольцевые перегородки место восприятия нагрузок, которые воздействуют на поршень. Толщина этих перегородок должна быть как минимум вдвое больше чем на поршнях для атмосферных двигателей. Часто поршни для турбонаддува будут иметь лучшую теплопередачу от головки поршня к боковым стенкам.

Отвод тепла.

Один из способов увеличения прочности поршня состоит в том, чтобы понизить его рабочую температуру. Для этого кажутся подходящими два метода: керамическое покрытие днища поршня и/ил и распыление масла на дно поршня. При керамическом покрытии возможно немного увеличить температуру на впуске, как следствие меньшей теплопередачи в поршень. Имейте в виду, что теплота на впуске — причина детонации. Впрыск масла на днище поршня доказал свою практичность на разных транспортных средствах, таких как дизельные Mercedes Benz и автомобили Гран при в начале 80-ых.

Впрыск масла на днище поршня понижает рабочую температуру поршня, увеличивая его ресурс.

Хотя установка форсунок и не является простой, распыление масла должно бьггь первой модификацией. Установка форсунок должна сопровождаться установкой масляного насоса увеличенной производительности, или, по крайней мере, более жесткой пружиной в редукционном клапане насоса. Может потребоваться подбор диаметра сопла форсунок, диаметр 0,8 мм должен быть хорошим выбором для начала.

Балансировка деталей

Турбонагнетатель имеет некоторое отношение к механическому совершенству двигателя. Совершенно понятно, что любой двигатель, предназначенный для эффективной подготовки, должен подвергаеться полной и точной балансировке. В противном случае конечный пользователь просто несерьезен.

Распредвалы

Известно, что распредвалы для турбонаддува значительно отличаются от распредвалов для форсированных атмосферных двигателей. Характеристики с широкой фазой и длительным перекрытием для распредвалов форсированных атмосферных двигателей, не подходят дня системы турбонаддува, уличный двигатель с небольшим турбонагнетателем, работает с давлением в выпускном коллекторе, которое несколько выше, чем давление наддува на впуске. При установке распредвалов с широкой фазой и длительным перекрытием, создается сильный обратный выброс газов. Таким образом «распредвал для турбонаддува» должен иметь узкую фазу и достаточно ограниченное перекрытие.

Перекрытие распредвала турбодвигателя должно быть минималъным.

Трудно найти распредвал для турбонаддува, который работает лучше, чем штатный.

Другие элементы двигателя

Выбор таких деталей как клапанный механизм, шатуны, подшипники, и шатунные болты не зависит от наличия турбонагнетателя. Эти детали должны быть выбраны на основании предполагаемых максимальных оборотов двигателя. Вообще, штатное оборудование полностью подходит фактически для любой системы турбонаддува, которая имеет максимальные обороты двигателя, установленные производителем.

Итоги главы

Какова лучшая степень сжатия для двигателя с турбонаддувом?

Нет такого понятия как лучшая или идеальная степень сжатия. Есть простые основные принципы:

• Чем ниже степень сжатия, тем легче обеспечить высокий наддув без детонации

• Чем выше степень сжатия, тем больше топливная экономичность и реакция двигателя при отсутствии давления наддува

При высокой степени сжатия борьба с детонацией достаточно сложное дело. Для всех практических целей, обычно приходится использовать степень сжатия стандартного двигателя. Серьезные усилия, направленные на промежуточное охлаждение, делают это практически возможным.

Необходимо ли заменить распредвал?

Нет. Штатные распредвалы обычно вполне подходят. При высоком давлении наддува ( более 1 бара) на турбоавтомобиле с высокими характеристиками, замена распредвала будет необходима, но это также касается и некоторых других вещей. Оставьте штатный распредвал, и Вы будете вполне довольны.

Необходимо ли модифицировать головку блока цилиндров или переделывать каналы клапанов?

Нет в обоих случаях.

Нужно ли использовать специальную прокладку головки блока цилиндров ?

Прочность прокладки головки блока цилиндров у разных двигателей заметно различается. Необходимо, чтобы штатная прокладка головки блока цилиндров была в штатном состоянии. Если она в порядке, и болты головки блока цилиндров должным образом затянуты, давление наддува редко будет повреждать прокладку. Специальные прокладки головки блока цилиндров и кольцевые уплотнения часто являются лекарством от других проблем. Они — невнятное оправдание за отсутствие должного контроля над детонацией. Если детонация проблема, лечите эту проблему, и штатная прокладка головки блока цилиндров, как правило, будет хорошо выполнять свои задачи.

 

Уменьшение и увеличение степени сжатия двигателя автомобиля

Кто-то хочет больше мощности и задумывается над увеличением степени сжатия. Другие, желают дефорсировать мотор и уменьшают её. Поговорим про уменьшение и увеличение степени сжатия, зачем это делают.

Увеличение степени сжатия

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности. Тем самым можно получить больше отдачи с того же объема двигателя. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне. Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня? Дело в характеристиках бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования детонации. Если значительно повысим степень сжатия, то мощность повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом. С другой стороны, двигатель теперь работает более эффективно и на той мощности на которой вы ездили раньше, он будет потреблять меньше топлива и разность в цене будет несущественна.

2 способа увеличить степень сжатия

Установка более тонкой прокладки двигателя

При таком варианте, клапана могут столкнуться с поршнями и нужно все тщательно рассчитывать. Как вариант — установка новых поршней с более глубокими выемки под клапана. Также изменятся фазы газораспределения и нужно будет их заново настраивать.

Растачивание цилиндров

Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, т. к. камера сгорания остается прежней, но объем цилиндра увеличивается. Отношение объема возросшего цилиндра к прежнему объему камеры сгорания покажет большую величину степени сжатия. Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9, чем с 13 до 14.

Уменьшение степени сжатия

Для чего уменьшают степень сжатия мотора? Если при увеличении добивались повышения мощности, то тут ситуация противоположная. Уменьшение степени сжатия производиться с целью перевести автомобиль на более дешевый бензин.


Так, в старые времена поступали владельцы «Жигулей» и «Москвичей», когда переводили машины с дорогого 92-ого бензина на более дешевый и доступный 76-ой. Для этих целей используется аналогичный способ, только придется увеличить высоту прокладки под головку двигателя. Берем две обычные прокладки и между ними вставляем алюминиевую нужной толщины. Прокладки, если нужно, вырезались самостоятельно в гараже с помощью подручных средств. Если на современной иномарке уменьшить степень сжатия до 8, то ее динамика будет как у «копейки». Многие моторы можно заправлять 92-ым бензином вместо 95-ого и у многих даже детонации не случается. Когда машина на гарантии, то не стал бы экономить. Ведь на 95-ом бензине расход топлива меньше, чем на 92-ом и при чуть высшей цене — общая стоимость на бензин выходит равной. Что было проверено на практике. Другое дело, производитель указывает ездить на более высокооктановом бензине из-за норм экологичности. Если в новую машину заправить более дешевый бензин — может выйти из строя катализатор, т.к. 92-ый бензин имеет меньшую температуру горения. Плюс могут засориться форсунки.

По поводу детонации. Делать переделку мотора, чтобы заправлять 92 вместо 95 бензина — глупо. Чтобы сознательно уменьшать степень сжатия нужны более веские причины, например так поступают при установке турбокомпрессора на двигатель, чтобы избавиться от детонации.

После вышеописанной процедуры уменьшиться степень сжатия за счет увеличения камеры сгорания двигателя и можно заливать дешевый бензин. Не рекомендуем делать эту операцию на современном авто, оборудованным большим количеством электроники, во избежание неприятностей.

03. Подбор степени сжатия

03. Подбор степени сжатия

03. Подбор степени сжатия

Эффективная степень сжатия двигателя определяется геометрическими соотношениями двигателя и эффективностью нагнетания рабочей смеси в цилиндр. Обычно последнее свойство не принимается во внимание. В полноразмерных двигателях обычно степень сжатия понижают, если применяется наддув. Применение нагнетания может значительно увеличить эффективную степень сжатия и улучшить характеристики без изменения размеров двигателя.
Для более ровной работы двигателей обычно добавляются присадки, которые обеспечивают быстрое и равномерное сгорание топлива. Эти присадки и степень сжатия взаимозависимы, так как их присутствие в топливе имеет тенденцию как бы увеличивать степень сжатия при прогревании двигателя. Это значит, что при нагревании двигателя может появиться необходимость уменьшить геометрическую степень сжатия. Особым достоинством изменяемой степени сжатия является то, что она позволяет в дизельных двигателях применять многообразные типы и составы горючих.
В калильных двигателях положение совсем другое. Основным горючем служит метанол, температура воспламенения которого почти в два раза выше, чем горючих для дизеля, и почти в три раза выше эфира. Следовательно, для его воспламенения необходим нагревающий элемент. Для поддержания температуры элемента необходимы довольно большие степени сжатия.
Чем больше величина сжатия, тем накал элемента свечи может быть слабее, но больше возможность двигателя остановиться при отключении батареи.
Разрешением этого затруднения является добавления к горючему нитрометана. Горючее с нитрометаном требует для сохранения рабочей температуры спирали свечи меньшую степень сжатия, но даже небольшой процент добавления нитрометана к дизельному топливу делает его совершенно непригодным.
Для применения горючего (без примеси нитрометана) калильный двигатель должен иметь большую степень сжатия, порядка 8–10. При малой степени сжатия, запустить двигатель трудно даже при сильном накале свечи, и запальная свеча часто выходит из строя.
Основной целью подбора степени сжатия среднего массового двигателя является выбор степени сжатия такой, которая позволила бы применять недорого стоящее горючее, т.е. без добавления или с добавлением не более 5% нитрометана.
Характеристики такого двигателя в случае применения горючего с большим процентом содержания нитрометана могут быть улучшены путём уменьшения первоначальной степени сжатия.
Степень сжатия для каждого двигателя следует подбирать опытным путём, последовательно изменяя объём камеры сгорания. Проще всего это делать путём изменения высоты прокладки под головкой цилиндра (рис. 215). Изменять высоту прокладки следует постепенно через 0,2 мм. Судя по результатам работы двигателя с прокладками различной высоты, остановившись на той высоте прокладки, которая соответствует наибольшей мощности, следует подсчитать соответствующую ей степень сжатия. Эта степень сжатия и будет наиболее выгодной. При этом надо помнить, что найденная степень сжатия будет хороша только для того горючего, на котором произведены испытания.

Степень сжатия от чего она зависит формула. Как определяется степень сжатия. Как определить компрессию по степени сжатия. Какая должна быть максимальная компрессия с учётом октанового числа топлива

Характеризуется рядом величин. Одна из них – степень сжатия двигателя. Важно не путать ее с компрессией – значением максимального давления в цилиндре мотора.

Что такое степень сжатия

Данная степень – это соотношение объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания. Иначе можно сказать, что значение компрессии – отношение объема свободного места над поршнем, когда тот находится в нижней мертвой точке, к аналогичному объему при нахождении поршня в верхней точке.

Выше упоминалось, что компрессия и степень сжатия – не синонимы. Различие касается и обозначений, если компрессию измеряют в атмосферах, степень сжатия записывается как некоторое отношение, например, 11:1, 10:1, и так далее. Поэтому нельзя точно сказать, в чем измеряют степень сжатия в двигателе – это «безразмерный» параметр, зависящий от других характеристик ДВС.

Условно степень сжатия можно описать также как разницу между давлением в камере при подаче смеси (или дизтоплива в случае с дизельными двигателями) и при воспламенении порции горючего. Данный показатель зависит от модели и типа двигателя и обусловлен его конструкцией. Степень сжатия может быть:

  • высокой;
  • низкой.

Расчет сжатия

Рассмотрим, как узнать степень сжатия двигателя.

Она вычисляется по формуле:

Здесь Vр означает рабочий объем отдельного цилиндра, а Vс – значение объема камеры сгорания. Формула показывает важность значения объема камеры: если его, например, снизить, то параметр сжатия станет больше. То же произойдет и в случае увеличения объема цилиндра.

Чтобы узнать рабочий объем, нужно знать диаметр цилиндра и ход поршня. Вычисляется показатель по формуле:

Здесь D – диаметр, а S – ход поршня.

Иллюстрация:


Поскольку камера сгорания имеет сложную форму, ее объем обычно измеряется методом заливания в нее жидкости. Узнав, сколько воды поместилось в камеру, можно определить и ее объем. Для определения удобно использовать именно воду из-за удельного веса в 1 грамм на куб. см – сколько залилось грамм, столько и «кубиков» в цилиндре.

Альтернативный способ, как определить степень сжатия двигателя – обратиться к документации на него.

На что влияет степень сжатия

Важно понимать, на что влияет степень сжатия двигателя: от нее прямо зависит компрессия и мощность. Если сделать сжатие больше, силовой агрегат получит больший КПД, поскольку уменьшится удельный расход горючего.

Степень сжатия бензинового двигателя определяет, горючее с каким октановым числом он будет потреблять. Если топливо низкооктановое, это приведет к неприятному явлению детонации, а слишком высокое октановое число вызовет нехватку мощности – двигатель с малой компрессией просто не сможет обеспечивать нужное сжатие.

Таблица основных соотношений степеней сжатия и рекомендуемых топлив для бензиновых ДВС:

СжатиеБензин
До 1092
10.5-1295
От 1298

Интересно: бензиновые турбированные двигатели функционируют на горючем с большим октановым числом, чем аналогичные ДВС без наддува, поэтому их степень сжатия выше.

Еще больше она у дизелей. Поскольку в дизельных ДВС развиваются высокие давления, данный параметр у них также будет выше. Оптимальная степень сжатия дизельного двигателя находится в пределах от 18:1 до 22:1, в зависимости от агрегата.

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

На практике такая необходимость возникает нечасто. Менять сжатие может понадобиться:

  • при желании форсировать двигатель;
  • если нужно приспособить силовой агрегат под работу на нестандартном для него бензине, с отличающимся от рекомендованного октановым числом. Так поступали, например, советские автовладельцы, поскольку комплектов для переоборудования машины на газ в продаже не встречалось, но желание сэкономить на бензине имелось;
  • после неудачного ремонта, чтобы устранить последствия некорректного вмешательства. Это может быть тепловая деформация ГБЦ, после которой нужна фрезеровка. После того, как повысили степень сжатия двигателя снятием слоя металла, работа на изначально предназначенном для него бензине становится невозможной.

Иногда меняют степень сжатия при конвертации автомобилей для езды на метановом топливе. У метана октановое число – 120, что требует повышать сжатие для ряда бензиновых автомобилей, и понижать – для дизелей (СЖ находится в пределах 12-14).

Перевод дизеля на метан влияет на мощность и ведет к некоторой потере таковой, что можно компенсировать турбонаддувом. Турбированный двигатель требует дополнительного снижения степени сжатия. Может потребоваться доработка электрики и датчиков, замена форсунок дизельного мотора на свечи зажигания, новый комплект цилиндро-поршневой группы.

Форсирование двигателя

Чтобы снимать больше мощности или получить возможность ездить на более дешевых сортах топлива, ДВС можно форсировать путем изменения объема камеры сгорания.

Для получения дополнительной мощности двигатель следует форсировать, увеличивая степень сжатия.

Важно: заметный прирост по мощности будет лишь на том двигателе, который штатно работает с более низкой степенью сжатия. Так, например, если ДВС с показателем 9:1 тюнингован до 10:1, он выдаст больше дополнительных «лошадей», чем двигатель со стоковым параметром 12:1, форсированный до 13:1.

Возможные следующие методы, как увеличить степень сжатия двигателя:

  • установка тонкой прокладки ГБЦ и доработка головки блока;
  • расточка цилиндров.

Под доработкой ГБЦ подразумевают фрезеровку ее нижней части, соприкасающейся с самим блоком. ГБЦ становится короче, благодаря чему уменьшается объем камеры сгорания и растет степень сжатия. То же происходит и при монтаже более тонкой прокладки.

Важно: эти манипуляции могут также потребовать установки новых поршней с увеличенными клапанными выемками, поскольку в ряде случаев возникает риск встречи поршня и клапанов. В обязательном порядке настраиваются заново фазы газораспределения.

Расточка БЦ также ведет к установке новых поршней под соответствующий диаметр. В результате растет рабочий объем и становится больше степень сжатия.

Дефорсирование под низкооктановое топливо

Такая операция проводится, когда вопрос мощности вторичен, а основная задача – приспособить двигатель под другое горючее. Это делается путем снижения степени сжимания, что позволяет двигателю работать на малооктановом бензине без детонации. Кроме того, налицо и определенная финансовая экономия на стоимости горючего.

Интересно: подобное решение нередко используется для карбюраторных двигателей старых машин. Для современных инжекторных ДВС с электронным управлением дефорсирование крайне не рекомендуется.

Основной способ, как уменьшить степень сжатия двигателя – сделать прокладку ГБЦ более толстой. Для этого берут две стандартные прокладки, между которыми делают алюминиевую прокладку-вставку. В результате растет объем камеры сгорания и высота ГБЦ.

Некоторые интересные факты

Метанольные двигатели гоночных машин имеют сжатие более 15:1. Для сравнения, стандартных карбюраторный двигатель, потребляющий неэтилированный бензин, имеет сжатие максимум 1.1:1.

Из серийных образцов моторов на бензине со сжатием 14:1 на рынке присутствуют образцы от Mazda (серия Skyactiv-G), ставящиеся, например, на CX-5. Но их фактическая СЖ находится в пределах 12, поскольку в данных моторах задействован так называемый «цикл Аткинсона», когда смесь сжимается в 12 раз после позднего закрытия клапанов. Эффективность таких двигателей измеряется не по сжатию, а по степени расширения.

В середине XX века в мировом двигателестроении, особенно в США, наблюдалась тенденция к увеличению степени сжатия. Так, к 70-м основная масса образцов американского автопрома имела СЖ от 11 до 13:1. Но штатная работа таких ДВС требовала использования высокооктанового бензина, который в то время умели получать только процессом этилирования – добавлением тетраэтилсвинца, высокотоксичного компонента. Когда в 1970-х годах появились новые экологические стандарты, этилирование стали запрещать, и это привело к обратной тенденции – снижению СЖ в серийных образцах двигателей.

Современные двигатели имеют систему автоматической регуляции угла зажигания, которая позволяет ДВС работать на «неродном» топливе – например, 92 вместо 95, и наоборот. Система управления УОЗ помогает избежать детонации и других неприятных явлений. Если же ее нет, то, например, залив высокооктановый бензин двигатель, не рассчитанный на такое горючее, можно потерять в мощности и даже залить свечи, поскольку зажигание будет поздним. Ситуацию можно поправить ручным выставлением УОЗ по инструкции к конкретной модели автомобиля.

Компрессия в цилиндрах двигателя является одним из важнейших факторов его работы. Она обозначает максимальную величину давления во время холостого прокручивания мотора. Отдельно взятые модели силовых агрегатов предполагают различные показатели уровня компрессии. Об этом далее в статье.

Компрессия среди автолюбителей считается диагностическим фактором, позволяющим оценить состояние поршневой группы и работоспособность двигателя автомобиля. Компрессией является наибольшее давление в цилиндре, которое создается поршнем в конце такта сжатия. Компрессия двигателя может измеряться в разных единицах, однако наибольшую популярность обрело измерение в атмосферах.

Компрессия — важный момент при диагностике двигателя авто

Высокая компрессия предохраняет картер от избыточного попадания газов, в результате чего газы направляются только на выполнение полезной работы. Это влечет за собой снижение расхода топлива и масла, следовательно, повышается мощность силового агрегата и его КПД. В условиях низкой компрессии мощность мотора падает, ухудшается динамика автомобиля и увеличивается расход горюче-смазочных материалов.

Степень сжатия, что это

Не очень опытные автовладельцы порой путают понятие «степень сжатия» с понятием «компрессия», однако в действительности это разные вещи. Степень сжатия — это отношение объема цилиндра силового агрегата к объему камеры сгорания.

Степень сжатия и компрессия, чем определяется их зависимость

В отличие от компрессии, степень сжатия — это неизменная величина, которая указана производителем в технической документации. Она не измеряется в единицах, поэтому нет смысла сопоставлять ее с компрессией. Также данный параметр напрямую воздействует на мощность мотора. Чем он больше, тем давление над поршнем выше, и, следовательно, выше крутящий момент.

Компрессия же под влиянием времени меняет свое значение в результате постепенного износа комплектующих поршневой группы и, вследствие этого, снижения давления в цилиндре. Стоит отметить, что от степени сжатия напрямую зависит компрессия в двигателе, эта связь значений отображена в рассчитанных параметрах для каждого типа силового агрегата.

Таблица компрессии у бензиновых автомобилей в норме

Показатели компрессии в автомобилях ВАЗ при условии, что все системы и агрегаты исправны:

  • ВАЗ 2106-2107 — компрессия 11 кг/см2.
  • ВАЗ 2109 — компрессия 11 кг/см2.
  • ВАЗ 2110 — компрессия 12 кг/см2.
  • ВАЗ 2112 — компрессия 12.6 кг/см2.

Компрессия в бензиновых моторах некоторых других моделей транспорта разных производителей:

Как рассчитать компрессию автомобиля

Чтобы определить компрессию, воспользуйтесь следующей формулой:

Компрессия = коэффициент X x на степень сжатия

Показатель степени сжатия можно найти в технических документах двигателя, при этом каждая модель автомобиля имеет свою степень сжатия. Что касается коэффициента X, то он тоже отдельно определен для каждой группы моторов, к примеру, четырехтактные бензиновые силовые агрегаты с искровой системой зажигания имеют коэффициент 1. 2-1.3.

Какая компрессия у дизельных двигателей

Показатель компрессии в дизельных двигателях существенно выше, нежели в бензиновых, поскольку зажигание топливной смеси в дизельных агрегатах происходит не от искры, а от сжатия под сильным давлением. До температуры воспламенения топливо нагревается при давлении около 35 кг/см2. Естественно, окончательный показатель давления, которого достаточно для воспламенения солярки, также зависит от определенных условий вроде состояния самого мотора или температуры окружающей среды. Однако, можно сделать вывод, что в процессе снижения компрессии в результате износа поршней автомобиль с дизелем становится все труднее завести.

Эксперты определили значение компрессии дизельного мотора, достаточное для его пуска в условиях различной внешней температуры:

  • 40 — силовой агрегат заводится при температурах до -35 градусов.
  • 36 — транспортное средство заведется при температурах до -30 градусов.
  • 32 — заводится после длительной стоянки при температурах до -25 градусов.
  • 28 — топливо воспламенится после длительной стоянки при -15 градусов.
  • 25 — мотор без проблем заводится после длительной стоянки в теплой среде при -15 градусов.
  • 22-23 — не остывший силовой агрегат заводится сразу, длительная стоянка возможна только в гараже при плюсовых температурах.
  • менее 18 — даже разогретый двигатель при любых условиях не заведется.

Таблица компрессии дизельных автомобилей в норме

Приведенные ниже значения будут достоверными при запуске исправных моторов, в транспорте, где все системы работают. При наличии неисправностей данные показатели способны не соответствовать действительности.

Значение компрессии дизельных моторов некоторых моделей автомобилей:

  • Камаз ЕВРО-0 — компрессия 29-35 кг/см2.
  • Камаз ЕВРО-1 — компрессия 29-35 кг/см2.
  • Камаз ЕВРО-2 — компрессия 29-35 кг/см2.
  • Камаз ЕВРО-3 — компрессия 32-37 кг/см2.
  • Камаз ЕВРО-4 — компрессия 32-39 кг/см2.
  • ЯМЗ 236 — компрессия 33-38 кг/см2.
  • ЯМЗ 236 Турбо — компрессия 33-38 кг/см2.
  • ЯМЗ 238 — компрессия 33-38 кг/см2.
  • ЯМЗ 238 Турбо — компрессия 33-38 кг/см2.
  • ЯМЗ 240 — компрессия 33-38 кг/см2.
  • ЯМЗ 240 Турбо — компрессия 33-38 кг/см2.
  • Д240-245(МТЗ80-82) — компрессия 24-32 кг/см2.
  • MAN F90/2000 — компрессия 30-38 кг/см2.

Как сделать замер компрессии двигателя правильно:

На показатель компрессии оказывает воздействие техническое состояние силового агрегата и условия, при которых осуществляются замеры, поэтому измерять компрессию всегда следует одним и тем же методом и в одинаковом режиме.

условия для замера компрессии

Замеры, как правило, проводятся в таких условиях:

  1. Исправный стартер.
  2. Заряженный аккумулятор.
  3. Отсоединенный топливный шланг.
  4. От катушек отключенные низковольтные провода.
  5. Во всех цилиндрах вывернутые свечи.
  6. Снятый воздушный фильтр.
  7. Открытая дроссельная заслонка.
  8. Разогретый до требуемой температуры силовой агрегат.

замер компрессии при помощи компрессометра и свечного ключа

Сама процедура измерения компрессии осуществляется с помощью свечного ключа и компрессометра. Компрессометр следует вставить в отверстие от выкрученной свечи в одно время с запуском силового агрегата на холостом ходу и удерживать, пока не перестанут расти показания на шкале. Подобные манипуляции необходимо проводить со всеми цилиндрами мотора.

Почему полученные данные могут отличаться от паспортных данных

Полученная при измерении компрессии информация, как правило, отличается от цифр, заявленных изготовителем автомобиля в технических документах. Расхождение в значениях обусловлено износом поршневой группы, возникающем при регулярной эксплуатации автомобиля. С увеличением износа элементов компрессия в цилиндрах силового агрегата уменьшается.

Несомненно, при небольших отклонениях от заявленных изготовителем цифр, автовладелец может продолжать пользоваться транспортным средством, без ремонта поршневой группы. Допустимым считается расхождение до десяти процентов. При увеличении разрыва показателей комплектующие мотора считаются сильно изношенными.

Причины снижения компрессии

  1. Появление нагара вследствие износа маслосъемных колпачков.
  2. Дефект кулачка распредвала.
  3. Прогар либо деформация клапана.
  4. Прогар поршня.
  5. Трещина в перемычке поршня.
  6. Поршневые кольца сели в канавки поршня — наиболее распространенная причина снижения компрессии.

Что грозит автомобилю при работе со сниженной компрессией

Как правило, при перечисленных причинах снижение компрессии происходит только в одном цилиндре, поэтому капитальный ремонт мотора не требуется. В данном случае достаточно почистить камеру сгорания от нагара и заменить детали.

Если компрессия снизилась во всех цилиндрах одновременно, вероятнее всего, нарушилась герметичность камеры сгорания, что может привести к капитальному ремонту мотора. Если герметичность камеры сгорания нарушена, понадобится регулировка зазоров, а также газораспределительного механизма.

В дизельных силовых агрегатах причиной снижения компрессии зачастую является износ зеркала цилиндров. Признак снижения компрессии в дизельных двигателях — появление из выхлопной трубы синего дыма в результате неполного сгорания солярки в условиях недостаточно высокой температуры.

Порой неисправности сторонних элементов способны повлечь за собой уменьшение давления в цилиндрах, к примеру, плохое распыление топлива в результате неисправности форсунки.

Как повысить компрессию

Чтобы устранить проблему низкой компрессии силового агрегата, следует заменить либо отремонтировать испорченные детали и агрегаты, после чего мощность двигателя снова возрастет.

Советы профи: присадка для компрессии двигателя, пользоваться или нет

Несомненно, специальные присадки способны увеличить компрессию силового агрегата, поскольку имеют массу положительных комплексных свойств. Однако, нужно понимать, что не стоит ожидать от присадок существенного эффекта, если двигатель сильно изношен. Кстати, среди автовладельцев встречается ряд отрицательных отзывов после применения. В любом случае, выбор за вами.

Силовые агрегаты современных легковых автомобилей представляют собой сложные технические конструкции, и их работа определяется множеством различных параметров. Начинающим автолюбителям бывает очень непросто разобраться с тем, что же именно под каждым из них подразумевается. К примеру, о том, что такое степень сжатия двигателя в действительности не знают даже опытные автолюбители. Вернее, они считают, что им эти известно, но на самом деле очень часто путают этот параметр с компрессией.

Что такое степень сжатия и чем она отличается от компрессии

Иллюстрация степени сжатия 10:1

Каждый двигатель внутреннего сгорания функционирует за счет того, что в его цилиндрах при сжигании топливной смеси образуются газы, которые приводят в движение поршни, а они, в свою очередь — коленчатый вал. Таким образом, происходит преобразование энергии горения в энергию механическую, возникает крутящий момент, благодаря чему автомобиль движется.

Сгорание топливной смеси происходит в цилиндрах, причем перед воспламенением поршни сжимают ее до определенного объема. Именно отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания и называется степенью сжатия ДВС. Эта величина не имеет размерности и выражается простым соотношением. Для большинства современных бензиновых двигателей внутреннего сгорания она составляет от 8:1 до 12:1, а для дизельных моторов — от 11:1 до 14:1.

Под компрессией понимается максимальное значение давления, которое возникает в камере сгорания в самом конце такта сжатия топливной смеси. Таким образом, эта величина является не относительной, а абсолютной величиной. Для ее измерения используются такие единицы, как атмосферы, кг/см 2 , а также килопаскали или бары. Компрессия тесно связана со степенью сжатия, однако совсем не идентична ей. На ее значение оказывает влияние не только объем, до которого сжимается топливная смесь перед воспламенением, но и такие факторы, как ее состав, текущая температура двигателя, наличие зазоров в приводах клапанов и некоторые другие.

На что влияет степень сжатия двигателя

Нормальное сгорание смеси (вверху) и детонация (внизу)

Степень сжатия двигателя напрямую влияет на то количество работы, которое производит силовой агрегат. Чем она выше, тем больше энергии выделяется при сжигании топливной смеси, и, соответственно, тем большую мощность демонстрирует силовой агрегат. Именно по этой причине в конце прошлого века производители двигателей внутреннего сгорания старались делать свою продукцию мощнее именно за счет увеличения степени сжатия, а не за счет увеличения объемов цилиндров и камер сгорания. Следует заметить, что при форсировании моторов таким способом достигается существенный прирост мощности без дополнительного потребления топлива. Таким образом, моторы в итоге получаются не только мощными, но еще и экономичными.

У такого метода есть, однако, и свои ограничения, причем довольно существенные. Дело в том, что при сжатии до определенной величины топливная смесь детонирует, то есть происходит ее самопроизвольный взрыв. Это, правда, касается только бензиновых двигателей: в дизельных моторах детонации не происходит, и во многом именно поэтому они в среднем имеют более высокую степень сжатия.

Для того чтобы серьезно увеличить значение давления детонации, повышают октановое число бензина, что существенно удорожает топливо. Кроме того, многие химические добавки, которые для этой цели используются, ухудшают экологические параметры двигателей внутреннего сгорания. Некоторые не очень опытные автомобилисты считают, что чем выше октановое число бензина, тем больше энергии он выделяет при сгорании, однако на самом деле это совсем не так: эта характеристика не оказывает никакого влияния на теплотворную способность топлива.

Как рассчитывают степень сжатия двигателя

Поскольку очень желательно, чтобы двигатель внутреннего сгорания, установленный на автомобиле, имел максимально возможную степень сжатия, то необходимо уметь ее определять. Важно это еще и для того, чтобы при регулировке силового агрегата, направленной на его форсирование, избежать опасности детонации, которая может просто разрушить мотор.

Стандартная формула, по которой рассчитывается степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, имеет следующий вид:

  • CR=(V+C)/C,
  • где CR — степень сжатия двигателя, V — рабочий объем цилиндра, C — объем камеры сгорания.

Для того чтобы определить значение этой величины для одного цилиндра, нужно сначала разделить общий рабочий объем силового агрегата на их количество. Таким образом определяется значение параметра V из приведенной выше формулы. Определить объем камеры сгорания (то есть значение величины С) несколько сложнее, но вполне возможно. Для этого опытные автомобилисты и механики, специализирующиеся на ремонте и наладке двигателей внутреннего сгорания, используют бюретку, которая проградуирована в кубических сантиметрах. Наиболее простой способ заключается в том, чтобы залить в камеру сгорания жидкость (например, бензин), а после этого измерить с помощью бюретки ее объем. Полученные данные нужно подставить в формулу расчета.

На практике значение степени сжатия двигателя обычно определяется в следующих случаях:

  • При форсировании силового агрегата;
  • При его приспособлении для функционирования с топливом другого октанового числа;
  • После проведения такого ремонта ДВС, когда требуется корректировка степени сжатия.

Как изменить степень сжатия двигателя

У современных двигателей внутреннего сгорания меняют степень сжатия как в сторону увеличения, так и в строну уменьшения. Если ее необходимо увеличить, то растачивают цилиндры и устанавливают поршни большего диаметра. Еще один достаточно распространенный способ — это уменьшение объема камер сгорания. Для этого там, где головка цилиндров сопрягается с блоком, удаляется слой металла. Эту операцию производят на строгальном или фрезерном станке.

Начинающие автолюбители, которые только недавно обзавелись машиной, очень часто пытаются разобраться в том, что находится внутри, то есть под капотом. Особый интерес у человека вызывает двигатель, так как строение у этого агрегата очень сложное, а разбираться в этом нужно, дабы сэкономить деньги в случае поломки.

Ведь если хорошо разбираться во всем этом, то можно и самостоятельно починить свою машину, не обращаясь в сервисный центр.

Неопытные автомобилисты часто путают понятия «компрессия» и «степень сжатия», хотя они не оказывают влияние один на другой. Стоит сказать, что компрессия меняется в период эксплуатации машины, а степень сжатия – величина безразмерная и относительная.

Что такое степень сжатия?

Степень сжатия — геометрическая величина, который не имеет единицы измерения. Определить ее можно параметрами самого двигателя, так как этот параметр равен отношению полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Изменить степень сжатия можно только посредством вмешательства в конструкцию двигателя.


Этот параметр поменяется, если, например, изменить толщину прокладки ГБЦ, разными способами форсирования или дефорсирования мотора, которые поменяют саму геометрию мотора. Степень сжатия напрямую зависит от стойкости к детонации того горючего, которое используется для заправки этой машины. Данный параметр можно найти в инструкции по использованию машины, в разделе ТТХ.

Компрессия: что это?

Компрессия – это давление газов в цилиндрах двигателя в конце такта сжатия во время вращения вала стартером при отключенном зажигания. Именно во время вращения стартером нужно измерять компрессию, так как во время работы мотора давление меняется. Этот параметр является физической величиной, а для ее измерения используют специальный прибор – компрессометр.

В теории компрессия и степень сжатия равны между собой, а вот на практике ситуация иная: степень сжатия почти всегда меньше, чем компрессия.

На это есть свои причины. Эти величины будут равны между собой, если газ в цилиндрах сжимается бесконечно долго, изометрически. В этом случае энергия, которая выделяется в процессе сжатия газа, полностью поглощалась бы поршнем, стенками цилиндров, головкой блока и другими частями мотора, благодаря чему не менялся бы тепловой баланс. Газ, который сжимается, отдает тепло и не давит на манометр с большей силой, нежели расчетная.


На практике же все абсолютно по-другому. В реальной жизни процесс сжатия газа происходит на фоне роста температуры, то есть процесс адиабатный. Если говорить простыми словами, то все тепло, которое выделяет сжатый газ, просто не успевает поглотиться стенками цилиндров, а за счет остатка и в цилиндре создается повышенное давление.

В старых моторах компрессия будет ниже, чем у новых. Это происходит за счет герметичности: новый мотор более герметичен, нежели старый, поэтому и замки колец и остальные места цилиндров не будут пропускать достаточно большое количество тепла, чтобы компрессия существенно упала.


Если двигатель работает исправно, то зачастую компрессия больше расчетной степени сжатия в 1,2 – 1,3 раза. В теории давление газа меняется обратно пропорционально изменению объема газа в степени 1,4.

Но подобный расчет справедлив только тогда, когда нет утечек воздуха, а тепло не передается окружающими стенками. За счет того, что все это есть в реальной жизни, то и подобное соотношение справедливо (1,2 – 1,3 раза). Существует эмпирическая формула, которая связывает степень сжатия и компрессия: Е = (P+3,9)/1.55 , где Р – это измеренное давление, а Е – это степень сжатия.


Измеряют компрессию для того, чтобы оценить состояние двигателя и степень износа цилиндропоршневой группы. Чем меньше уровень компрессии, тем больше изношены клапаны и цилиндропоршневая группа. Если показатели слишком низкие (меньше 10 атм. в случае нетурбированного мотора, который работает на бензине), то можно говорить о том, что мотор находится в плачевном состоянии. Также об износе мотора может говорить и отличие в уровнях компрессии в разных цилиндрах больше, чем на 1 атм.

Самый плохой вариант – это наличие и первого, и второго «звоночков». В этом случае нужно обращаться к специалистам для проведения капитального ремонта «начинки» автомобиля.

Померять компрессию можно таким образом: двигатель нужно прогреть, потом выкрутить свечи, нажать на педаль газа, от чего стартер будет прокручивать двигатель, пока давление не станет стабильным.


Прогревать двигатель нужно для того, чтобы коленчатый вал вращался с достаточной частотой, а аккумуляторная батарея была разряженной. Чем выше будет частота вращения коленчатого вала, тем меньшим будет время контакта сжимаемых газов и стенок цилиндра, то есть компрессия будет выше. Именно поэтому и стартер, и АКБ должны быть исправными.


С помощью компрессии можно определить и то место, где мотор наиболее изношен. Это возможно за счет того, что давление газов падает из-за негерметичности клапанов и колец. Чтобы конкретизировать место утечки газа («виноваты» клапаны или кольца), нужно залить в цилиндр 10 – 30 г моторного масла, после чего нужно снова померять компрессию. За счет своей вязкой структуры, масло на определенное время герметизирует замки колец и щель между стенкой цилиндра и поршнем, то есть места, где «уходит» наибольшее количество газа.

Если показатели компрессометра не меняются, то неисправны клапаны, а если повысятся – то причиной всему изношенные кольца.

Рабочий объем цилиндра представляет собой объем находящийся между крайними позициями движения поршня.

Формула расчета цилиндра известна еще со школьной программы – объем равен произведению площади основания на высоту. И для того чтобы вычислить объем двигателя автомобиля либо мотоцикла также нужно воспользоваться этими множителями. Рабочий объём любого цилиндра двигателя рассчитывается так:

h — длина хода поршня мм в цилиндре от ВМТ до НМТ (Верхняя и Нижняя мёртвая точки)

r — радиус поршня мм

п — 3,14 не именное число.

Как узнать объем двигателя

Для расчета рабочего объема двигателя вам будет нужно посчитать объем одного цилиндра и затем умножить на их количество у ДВС. И того получается:

Vдвиг = число Пи умножено на квадрат радиуса (диаметр поршня) умноженное на высоту хода и умноженное на кол-во цилиндров.

Поскольку, как правило, параметры поршня везде указываются в миллиметрах, а объем двигателя измеряется в см. куб., то для перевода единиц измерения, результат придется разделить еще на 1000.

Заметьте, что полный объем и рабочий, отличаются, так как поршень имеет выпуклости и выточки под клапана и в него также входить объем камеры сгорания. Поэтому не стоит путать эти два понятия. И чтобы рассчитать реальный (полный) объем цилиндра, нужно суммировать объем камеры и рабочий объем.

Определить объем двигателя можно обычным калькулятором, зная параметры цилиндра и поршня, но посчитать рабочий объем в см³ нашим, в режиме онлайн, будет намного проще и быстрее, тем более, если вам расчеты нужны, дабы узнать мощность двигателя, поскольку эти показатели напрямую зависят друг от друга.

Объем двигателя внутреннего сгорания очень часто также могут называть литражом, поскольку измеряется как в кубических сантиметрах (более точное значение), так и литрах (округленное), 1000 см³ равняется 1 л.

Расчет объема ДВС калькулятором

Чтобы посчитать объем интересующего вас двигателя нужно внести 3 цифры в соответствующие поля, — результат появится автоматически. Все три значения можно посмотреть в паспортных данных автомобиля или тех. характеристиках конкретной детали либо же определить, какой объем поршневой поможет штангенциркуль.

Таким образом, если к примеру у вас получилось что объем равен 1598 см³, то в литрах он будет обозначен как 1,6 л, а если вышло число 2429 см³, то 2,4 литра.

Длинноходный и короткоходный поршень

Также замете, что при одинаковом количестве цилиндров и рабочем объеме двигатели могут иметь разный диаметр цилиндров, ход поршней и мощность таких моторов так же будет разной. Движок с короткоходными поршнями очень прожорлив и имеет малый КПД, но достигает большой мощности на высоких оборотах. А длинноходные стоят там, где нужна тяга и экономичность.

Следовательно, на вопрос «как узнать объем двигателя по лошадиным силам» можно дать твердый ответ – никак. Ведь лошадиные силы хоть и имеют связь с объемом двигателя, но вычислить его по ним не получится, поскольку формула их взаимоотношения еще включает много разных показателей. Так что определить кубические сантиметры двигателя можно исключительно по параметрам поршневой.

Зачем нужно проверять объем двигателя

Чаще всего узнают объем двигателя когда хотят увеличить степень сжатия, то есть если хотят расточить цилиндры с целью тюнинга. Поскольку чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно, двигатель будет более мощным. Технология изменения объема в большую сторону, дабы нарастить степень сжатия, очень выгодна — ведь порция топливной смеси такая же, а полезной работы больше. Но всему есть свой предел и чрезмерное её увеличение грозит самовоспламенением, вследствие чего происходит детонация, которая не только уменьшает мощность, но и грозит разрушением мотора.

Степень сжатия двигателя, компрессия и октановое число

Ноя 1 2014

Понятие «степень сжатия» относится к поршневым двигателям, у которых есть камера сгорания. Под этим термином понимают отношение объема пространства над поршнем в момент, когда он находится в нижней мертвой точке к объему надпоршневого пространства в верхней мертвой точке.

Иными словами, это выраженная математически разница в давлении внутри камеры сгорания на момент подачи горючей смеси в цилиндр, и на момент ее воспламенения.

Вокруг этого термина очень много недоразумений и мифов. Чтобы понять, что истина, и что ложь, стоит разобраться, почему у разных двигателей этот параметр отличается, и какие преимущества дает низкая или высокая степень сжатия.

Преимущества высокой степени сжатия

Двигатель внутреннего сгорания работает за счет воспламенения смеси воздуха и паров топлива. При воспламенении смесь расширяется и толкает поршень, который вращает коленвал. При большей степени сжатия интенсивность давления на поршень увеличивается, и зак один такт двигатель совершает больше полезной работы.

Отсутствие детонации в дизельных двигателях объясняется просто: в камере сгорания сначала сжимается чистый воздух, а топливо впрыскивается позже.

При этом подразумевается, что количество бензина в топливо-воздушной смеси остается неизменным, и за счет большего количества воздуха оно сгорает с более высоким КПД.

На современном этапе конструирования легковых автомобилей применение двигателей с низкой степенью сжатия практически прекратилось. Несмотря на то, что в них допустимо использовать низкооктановый и недорогой бензин А-80, их популярность равна нулю.

Дело в том, что современные потребители стремятся приобретать автомобили с большим количеством «лошадей под капотом», а с двигателей, рассчитанных на низкооктановый бензин (например, двигателя УАЗ 469, (который, правда, с измененной степенью сжатия и рядом модернизаций устанавливается в УАЗ Hunter), снять большую мощность невозможно по конструктивным причинам.

Можно ли изменить степень сжатия?

Увеличить степень сжатия можно, уменьшив объем камеры сгорания, но при модернизации уже имеющегося двигателя инженерам приходится постоянно искать компромисс между эффективностью и безопасностью. Дело в том, что, увеличение степени сжатия ведет к понижению детонационного порога.

Если увеличить степень сжатия слишком сильно, можно столкнуться с тем, что имеющимися средствами предотвратить возникновение детонации не получится. Иными словами, порой разработать (или поставить от другого, более мощного автомобиля) новый двигатель легче, чем модернизировать старый.

Для современных двигателей характерна высокая степен сжатия. В подавляющем большинстве случаев в них используется бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.

Один из вариантов изменения степени сжатия, доступный частным тюнерам – фрезеровка головки блока цилиндров. После «укорачивания» ГБЦ объем камеры сгорания уменьшается.

Степень сжатия в этом случае увеличится. Есть и обратная сторона такой манипуляции (кстати, официально ее называют форсированием) уменьшится общий объем горючей смеси, сгорающей в цилиндре за один цикл.

Степень сжатия или компрессия?

Степень сжатия часто путают с понятием «компрессия». Это не одно и то же. Компрессией называют максимальное давление в цилиндре при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней.

Компрессия измеряется в атмосферах, а степень сжатия имеет вид математического отношения, например, 10:1 (десять к одному).

Преждевременное воспламенение и детонация

Смесь, поступающая в камеру сгорания, должна не взрываться, а гореть, причем, равномерно, и на протяжении всего отрезка времени, пока поршень движется вниз.

При этом условии энергия расходуется максимально эффективно, а детали поршневой группы изнашиваются равномерно и не перегреваются. Сложность заключается в том, что скорость горения смеси обычно гораздо быстрее скорости движения поршня.

В связи с этим и возникает основная проблема, встающая на пути тех, кто задался целью увеличить степень сжатия. При увеличении давления смесь самопроизвольно возгорается.

Это явление называется преждевременным воспламенением. Более того, возгорание смеси происходит, когда поршень еще только завершает фазу сжатия. В этом случае энергия сгорающего топлива создает дополнительное сопротивление и растрачивается на выполнение бесполезного действия.


Вторая проблема: выделение чрезмерного количества энергии. Проще говоря – взрыв. Явление это в теории двигателестроения называется детонацей и имеет крайне негативные последствия.

Таким образом, увеличение степени сжатия может сыграть с владельцем двигателя злую шутку. Чтобы избежать неприятных последствий, стоит ознакомиться с таким понятием, как октановое число.

Что такое октановое число и на что оно влияет?

Бензин, который используется для работы ДВС, отличается стойкостью к детонации и самовоспламенению. Для обозначения уровня этой стойкости вводится понятие «октановое число».

Детонация возникает только в камере сгорания бензинового двигателя. Сжигание дизельного топлива требует большей степени сжатия, и воспламеняется оно «само собой» разогреваясь под воздействием давления и соприкасаясь с раскаленными металлическими деталями.

Казалось бы, все условия для возникновения созданы, но благодаря некоторым особенностям дизельного двигателя он полностью защищен от этого вредного явления.

Важный факт – октановое число бензина не влияет на количество энергии, которое выделяет топливо при сгорании. Иными словами, думать, что заливая в двигатель бензин с более высоким октановым числом, вы повышаете его мощность, ошибочно.

Все очень просто: при высоком значении степени сжатия необходимо использовать топливо с большим октановым числом.

Последствия использования топлива с несоответствующим октановым числом

Стоит обратить внимание, что при несоответствии используемого топлива требованиям завода-изготовителя, могут возникнуть следующие проблемы:

— При использовании топлива с большим октановым числом возможно прогорание выпускных клапанов. Происходит это потому, что бензин с большим октановым числом горит с меньшей температурой и медленнее. Соответственно, при его использовании, на фазе выпуска вместо отработанных газов через выпускные клапана вылетает горящая смесь.

— При использовании топлива с высоким октановым числом на свечах возможно образование нагара. Причины все те же: скорость горения может не совпадать с циклами хода поршня.

— При использовании топлива с низким октановым числом блок управления двигателем (или октан-корректор распределителя) не сможет установить угол опережения зажигания, исключающий детонацию.

Альтернативный способ изменения степени сжатия

В современной практике разработки двигателей активно применяется альтернативный способ динамического изменения степени сжатия – установка турбонагнетателя.

Он помогает увеличить давление в камере сгорания, не изменяя при этом ее физического объема. Принцип работы нагнетателя заключается в том, что в камеру сгорания под давлением поступает больше воздуха за единицу времени.

В результате степень сжатия меняется постоянно, реагируя на увеличение и уменьшение нагрузки на двигатель. Этот процесс происходит под контролем электроники, которая оперативно изменяет условия воспламенения топливо-воздушной смеси.

В результате всех перечисленных выше негативных факторов, связанных с изменением давления в камере сгорания, удается избежать.

В Объединенных Арабских Эмиратах крайней популярностью пользуются гонки на дизельных внедорожниках. Для увеличения степени сжатия и мощности используются турбины максимальной производительности

Поклонники тюнинга восприняли применение турбонагнетателей как более гибкий и управляемый способ увеличения мощности двигателя.

Можно сказать, что приобретение турбо-кита (набора деталей, предназначенных для установки турбонаддува на конкретный двигатель), гораздо более распространена по сравнению с форсированием. Нагнетатели разных типов успешно используются и при необходимости увеличить эффективность работы дизельного двигателя.

Похожие записи автомобильной тематики:

Почему дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия? The Secret Unrevealed

By Tsukasa Azuma

Последнее обновление 04 февраля 2021 г.

0 комментариев

Коэффициент сгорания является важным определяющим фактором поведения любого двигателя. Это оценка способности цилиндра двигателя сжимать топливо и воздух. Различные двигатели, такие как бензиновые и дизельные, имеют разную степень сжатия. Однако коэффициент дизельного двигателя сравнительно выше. Почему дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия ? Этот вопрос должен поразить ваш разум, и вы получите ответ на него прямо сейчас.

Итак, давайте открывать вместе!

Почему дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия – основные причины проверить!

Ниже мы перечислили основные причины, по которым дизельный двигатель имеет более высокую степень сжатия, чем любой другой двигатель. Так что проверьте это!

1. В зависимости от применения Дизельные двигатели

идеально подходят для тяжелых транспортных средств, таких как локомотивы, корабли, грузовики и другие гигантские автомобили.Следовательно, он имеет более высокий крутящий момент. Чтобы включить такой большой автомобиль, требуется большое количество энергии, что в конечном итоге приводит к увеличению скорости сгорания. Сжатие воздуха — это процесс, происходящий в большом цилиндре внутри двигателя. Следовательно, топливо также быстро сгорает. Он производит больше мощности внутри двигателя, что в конечном итоге приводит к более высокой степени сжатия. Таким образом, размер цилиндра двигателя и, конечно же, применение являются причиной того, почему дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия .

Основные причины, по которым дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия (Источник фото: everypixel)

          ПОДРОБНЕЕ:

2. Уклонение от удара

Детонация является серьезной проблемой в двигателях. Это происходит, когда происходит ненормальное сгорание внутри цилиндра двигателя. Проблема детонации обычно чаще встречается в бензиновых двигателях. При увеличении степени сжатия бензиновый двигатель детонирует, поэтому многие не считают его двигателем с идеальной степенью сжатия.Возвращаясь к дизелю, стука нет. Больший размер цилиндра обеспечивает достаточно места для того, чтобы ваше топливо могло работать и сгорать внутри двигателя.

К основным причинам детонации в двигателе относятся:

  • Задержка зажигания внутри форсунок

  • Повышенная температура внутри двигателя

  • Когда топливная форсунка не может полностью воспламенить топливо

Поэтому, чтобы избежать детонации в двигателе, дизель имеет максимальную степень сжатия.

>> Купить подержанный автомобиль у надежных японских продавцов можно здесь <<

3. Свеча зажигания

Бензиновые или бензиновые двигатели требуют свечи зажигания для сжигания топлива. Дизельному двигателю не требуется свеча зажигания для выработки энергии, вместо этого высокой степени сжатия достаточно для воспламенения топлива. Самовоспламенение двигателя; требуется более высокая степень сжатия. Кроме того, дизель обладает высокой летучестью, и для воспламенения топлива достаточно только сжатия воздуха.Таким образом, чтобы предотвратить возгорание двигателя или другие опасности, дизельный двигатель построен таким образом, что он приобретает повышенную степень сжатия. Кроме того, чтобы решить любую непредвиденную проблему с дизельным двигателем, вы можете узнать несколько полезных советов по обслуживанию от экспертов.

Объяснение, почему дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия (Источник фото: dailydriven)

Заключение

Итак, всякий раз, когда вы думаете о , почему дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия , запомните эту полезную информацию и выберите двигатель по вашему желанию.

Технология производительности | Степень сжатия 101 Деталь:2

O Шестерни как задницы, и они есть у всех. Загляните на форум, блог, в Instagram или YouTube , и вы обнаружите, что несколько «создателей двигателей» делятся своими мыслями и мнениями о наилучшей степени сжатия для конкретного движка или приложения. Если вы уберете что-то большее, чем человек, который потратил время на публикацию этого контента, имеет такого же мудака, как и я, есть 98-процентный шанс, что вас ввели в заблуждение.Чтобы не быть обманутым, вам нужно потратить время, чтобы понять последствия повышения или понижения степени сжатия двигателя. Эти эффекты не имеют ничего общего с чувствами или эмоциями. Вместо этого эти эффекты основаны на науке. В дополнение к пониманию эффектов повышения или понижения степени сжатия двигателя вам также необходимо понимать, как октановое число топлива, процентное содержание алкоголя, тип впрыска топлива (распределенный или прямой), уровни наддува и типы вождения будут влиять на выбор идеальной степени сжатия. соотношение для вашего приложения.

Майкл Феррара

ДСПОРТ Выпуск #211

Вот что может вас удивить. Первоначальная степень сжатия OEM вашего двигателя является идеальной степенью сжатия для двигателя. Конечно, нам нужно определить, что подразумевается под «идеальным». Степень сжатия OEM идеальна для рекомендуемого минимального октанового числа бензина, для заводских уровней выходной мощности, для заводских уровней наддува, для соблюдения требований по выбросам и для режима вождения, который, по мнению OEM, будет использоваться.OEM-производитель выбирает степень сжатия, которая достаточно высока, чтобы обеспечить максимальную тепловую эффективность, и в то же время достаточно низка, чтобы не вызвать детонацию (детонацию) в наихудших условиях. Эти наихудшие условия могут возникнуть при чрезмерном накоплении углерода в двигателе с большим пробегом. Даже в этих условиях заводская степень сжатия не будет слишком высокой.

Несмотря на то, что степень сжатия OEM очень хорошо работает для двигателя OEM в условиях OEM с предполагаемым использованием OEM, существует вероятность того, что степень сжатия OEM может быть не идеальной степенью сжатия для максимальной производительности вашего приложения. То, чем вы питаете свой двигатель, напрямую влияет на идеальную степень сжатия. Октановое число топлива и содержание алкоголя будут влиять на идеальную степень сжатия. Топливо с более высоким октановым числом и топливо с более высоким процентным содержанием спирта позволяют использовать более высокие степени сжатия. Прямой впрыск также позволяет работать с более высокой степенью сжатия. К сожалению, возможность работать с более высокой степенью сжатия не означает, что это идеальная степень сжатия. Это еще не все. Уровни повышения, которые будут установлены, также будут учитываться в идеальной степени сжатия.По мере увеличения уровней наддува идеальная степень сжатия для пиковой мощности будет уменьшаться. Мы рассмотрим это более подробно позже, но важно помнить, что увеличение давления наддува снижает идеальную степень сжатия. Наконец, тип гонок и/или вождения, которым будет подвергаться двигатель, также влияют на идеальную степень сжатия. В гоночных сериях, где снижение расхода топлива обеспечивает конкурентное преимущество, использование более высокой степени сжатия, которая жертвует некоторой мощностью при более высоких уровнях наддува, но обеспечивает лучшую экономию топлива, может быть выходом. Нынешние двигатели IndyCar являются хорошими примерами двигателей с наддувом и высокой степенью сжатия. В зависимости от типа курса давление наддува ограничено от 19 до 21,7 фунтов на квадратный дюйм с наддувом 24 фунта на квадратный дюйм. Хотя ни один производитель не сообщает свою фактическую степень сжатия для своего двигателя IndyCar, ожидаемый диапазон степени сжатия для этих двигателей составляет от 11,5 до 12,5: 1, согласно большинству источников. В приложении для драг-рейсинга, где уровни наддува составляют от 50 до 60 фунтов на квадратный дюйм, работа со степенью сжатия в этом диапазоне будет иметь более низкую выходную мощность, чем работа с более низкой степенью сжатия.В то время как двигатель будет более экономичным с более высокой степенью сжатия, трасса в ¼ мили без пит-стопов не принесет пользы.

Настройка двигателя для работы на Е85 вместо бензонасоса расширяет диапазон возможных степеней сжатия, которые можно использовать. Однако использование максимально возможной степени сжатия не обеспечивает наилучшую производительность для всех высокопроизводительных приложений.

В то время как все знакомы с неверными суждениями, которые могут возникнуть у человека, потребляющего алкоголь, мало кто понимает, что если двигатель потребляет топливо на основе спирта, это также открывает дверь для некоторых неверных суждений.Это неправильное суждение обычно является результатом менталитета «если немного хорошо, то лучше больше». Топливо с высоким содержанием этанола, такое как E85, очень устойчиво к детонации (детонации). Причина в том, что спирт обладает гораздо лучшим охлаждающим эффектом, чем бензин, когда испаряется. Поскольку двигатель может не детонировать при давлении наддува 30 фунтов на квадратный дюйм даже при степени сжатия 11,0: 1, люди ошибочно полагают, что эти более высокие степени сжатия идеальны для E85. В зависимости от приложения может быть. Но двигатель 9,0:1 будет иметь больше мощности, чем 11.Двигатель 0:1 примерно с 22 фунтов на квадратный дюйм до 30 фунтов на квадратный дюйм. Для приложения перетаскивания, где вы не тратите время на низкие уровни повышения, низкая степень сжатия, скорее всего, будет идеальной. Для уличного применения или применения в цепях увеличение мощности без наддува и при низком наддуве за счет более высокой степени сжатия может быть наиболее идеальным.

Детонационная стойкость и коэффициент охлаждения топлива будут влиять на допустимый диапазон степеней сжатия. Если двигатель будет работать исключительно на гоночном газе, степень сжатия может быть выше, чем у насосного газа.

Задолго до того, как принудительная индукция стала применяться в заводских двигателях, поршни с высокой степенью сжатия были одной из оригинальных модернизаций. Если у вас полностью моторная установка, обычно лучше всего использовать максимально возможную степень сжатия для используемого топлива. Однако есть исключение. Если средства, используемые для достижения этой сверхвысокой степени сжатия, снижают эффективность сгорания (процент воздушно-топливной смеси, сгорающей в цилиндре), идеальной будет несколько более низкая степень сжатия, которая не оказывает такого влияния.

Увеличение степени сжатия безнаддувного двигателя увеличивает его тепловой КПД. Это означает, что больше энергии извлекается из процесса сгорания и меньше тратится впустую на систему охлаждения и выхлопную систему. На каждую произведенную лошадиную силу требуется меньше топлива. Увеличивается экономия топлива. Поскольку в систему охлаждения затрачивается меньше энергии, степень повышения температуры в системе охлаждения при полном открытии дроссельной заслонки будет меньше на двигателе с более высокой степенью сжатия, чем на двигателе с более низкой степенью сжатия.Поскольку скорость горения воздушно-топливного заряда увеличивается при более высоких степенях сжатия, идеальное опережение зажигания для двигателя с более высокой степенью сжатия будет меньше, чем для двигателя с более низкой степенью сжатия. При степени сжатия от 8,0:1 до 12,0:1 двигатель с более высокой степенью сжатия будет производить больше мощности, когда наддув находится в диапазоне от нуля до 20 фунтов на квадратный дюйм. Поскольку принудительная индукция не была распространена до начала 90-х годов и в основном устанавливалась на импортные автомобили, многие старожилы никогда не сталкивались с негативным компромиссом производительности, связанным с увеличением степени сжатия на форсированном двигателе.

Что не так с повышением степени сжатия на двигателе, работающем на сверхвысоком уровне? Основная проблема с более высокими степенями сжатия — повышенная вероятность детонации. Поскольку температура воздушно-топливной смеси во время воспламенения повышается с увеличением степени сжатия, повышение степени сжатия увеличивает вероятность самовоспламенения (воспламенение из-за тепла и давления до фактического возникновения искры) и детонации (неконтролируемый взрыв). топливовоздушной смеси).Эти опасения сводятся на нет, когда в качестве топлива для двигателя используется бензин с более высоким октановым числом и/или E85. В то время как повышение степени сжатия оказывает положительное влияние на повышение теплового КПД двигателя, оно также оказывает отрицательное влияние на снижение объемного КПД двигателя. Это снижение объемной эффективности является результатом меньшего неуправляемого объема, который можно было бы заполнить. По мере того, как давление наддува становится выше, количество мощности, теряемой из-за уменьшения нерабочего объема, увеличивается.Также наблюдается небольшое снижение энергии выхлопа при более высокой степени сжатия. Это означает, что для питания турбонагнетателя требуется меньше энергии, поэтому турбонаддув может достигать пикового наддува при немного более высоких оборотах двигателя на двигателе с более высокой степенью сжатия. Однако этот недостаток производительности часто компенсируется тем фактом, что более высокая степень сжатия позволяет двигателю развивать большую мощность без наддува. Это может означать, что двигатель уже разгоняется быстрее, прежде чем наддув «включится».

Преимущество снижения степени сжатия заключается в потенциальном повышении объемного КПД двигателя при одновременном снижении теплового КПД.

На этой диаграмме показано, что именно происходит при изменении степени сжатия двигателя. Серебряная линия представляет исходную степень сжатия 9,5:1. Темно-синяя линия показывает эффект резкого снижения степени сжатия до 7,5:1. Есть прирост мощности при высоком наддуве и потери мощности ниже 20 фунтов на квадратный дюйм наддува. Обратное происходит, когда степень сжатия увеличивается до 10,5 или 11,5 к 1.

Снижение степени сжатия двигателя имеет эффект, прямо противоположный повышению степени сжатия.Преимущества снижения степени сжатия двигателя заключаются в увеличении объемного КПД, снижении температуры топливовоздушной смеси в момент воспламенения и снижении вероятности детонации. Улучшения объемного КПД на самом деле не начинают перевешивать снижение теплового КПД, пока давление наддува не превысит примерно 20 фунтов на квадратный дюйм. Чем выше давление наддува за пределами этой точки пересечения, тем выше прирост мощности при более низкой степени сжатия. С другой стороны, снижение степени сжатия снижает расход топлива двигателем.Двигатель с более низкой степенью сжатия также будет производить меньшую мощность ниже отметки давления наддува 20 фунтов на квадратный дюйм. Мы включили диаграмму, показывающую ожидаемое изменение мощности, если вы начали с двигателя 9,0:1, а затем решили перейти на двигатель 10,0:1 или 11,0:1 или понизить компрессию до Двигатель 8,0-к-1 и 7,0-к-1.

Если принять во внимание только ту разницу, которую изменение степени сжатия оказывает на термический КПД двигателя, это будет следующим влиянием на экономию топлива.При рассмотрении влияния на выходную мощность необходимо учитывать влияние, оказываемое изменением объемного КПД двигателя.

Если у вас есть установка All-Motor, вы можете использовать следующую таблицу для оценки влияния изменения степени сжатия. Обратите внимание: чем выше степень сжатия, тем выше прирост производительности в приложении All-Motor.

Используя диаграммы, представленные в этой статье, вы получите хорошее представление о том, как два двигателя с разной степенью сжатия будут работать при разных уровнях наддува.Если ваше приложение требует большей мощности без наддува и примерно до 20 фунтов на квадратный дюйм, следует рассмотреть вопрос о повышении степени сжатия, если используемое топливо обладает требуемой детонационной стойкостью. Если ваше приложение требует большей мощности от 20 фунтов на квадратный дюйм наддува до бесконечности, следует рассмотреть возможность уменьшения степени сжатия двигателя. Просто помните, что резкие сокращения действительно повредят выходной мощности и мощности без наддува, пока вы не преодолеете отметку наддува в 15 фунтов на квадратный дюйм.

Для приложений с низким наддувом на этой диаграмме показано влияние изменения степени сжатия при наддуве 15 фунтов на квадратный дюйм.Обратите внимание, чем выше степень сжатия, тем выше прирост производительности на этих низких уровнях наддува.

Для приложений с умеренным наддувом увеличение степени сжатия фактически снижает пиковую выходную мощность при 29,4 фунтов на квадратный дюйм. Точка пересечения, в которой степень сжатия увеличивается, помогает или вредит пиковой мощности, обычно составляет около 20 фунтов на квадратный дюйм.

Для приложений с высоким наддувом увеличение степени сжатия снижает пиковую выходную мощность при 44,1 фунта на квадратный дюйм, в то время как мощность будет соответственно уменьшаться при высоких уровнях наддува, при выключенном наддуве и при более низких уровнях наддува.

Хотя диаграммы могут помочь определить направление, ничто не сравнится с реальным тестированием. Если у вас есть программа двигателя для вашей гоночной команды, которая позволяет разрабатывать двигатели, попробуйте построить два идентичных двигателя с немного разными коэффициентами сжатия (возможно, с разницей в полбалла). Сравните и оцените два двигателя, чтобы увидеть, какой из них дает лучшие результаты. Промойте и повторите несколько раз, и в конце концов вы найдете идеальную степень сжатия для вашей установки. Конечно, этот процесс предполагает, что метод, используемый для получения различной степени сжатия на каждом двигателе, имеет наименьшее влияние на изменение полноты сгорания.В третьей части мы рассмотрим наилучшие способы достижения идеальной степени сжатия, обеспечивающей максимальную эффективность сгорания. Следите за обновлениями.

Наука о степени сжатия для высокопроизводительных двигателей

Степень сжатия двигателя имеет большое значение. Вы никогда не увидите гоночный двигатель с низкой степенью сжатия, если только он не будет произвольно ограничен каким-либо классовым ограничением. Более высокая степень сжатия дает большую мощность в гоночных и дорожных двигателях. Все помнят анемичные 1970-е с низким уровнем сжатия, и никто не хочет их повторять.Как только OEM-производители получили больший контроль над топливом и искрой с помощью EFI и электронного управления двигателем, степень сжатия снова подскочила, потому что автопроизводители знают, что это увеличивает мощность и обеспечивает более высокую эффективность использования топлива. Более высокая степень сжатия является основной причиной того, что дизельные двигатели неизменно обеспечивают лучшую экономию топлива, чем бензиновые двигатели.


Этот технический совет взят из полной книги PERFORMANCE AUTOMOTIVE ENGINE MATH. Подробное руководство по этому вопросу вы можете найти по этой ссылке:
.
УЗНАЙТЕ БОЛЬШЕ ОБ ЭТОЙ КНИГЕ ЗДЕСЬ

 

ПОДЕЛИТЕСЬ ЭТОЙ СТАТЬЕЙ:  Пожалуйста, не стесняйтесь поделиться этой статьей на Facebook, на форумах или в любых клубах, в которых вы участвуете. Вы можете скопировать и вставить эту ссылку, чтобы поделиться:  https://musclecardiy.com/performance/science-compression-ratios-performance-engines/


Высокопроизводительные приложения должны тщательно учитывать степень сжатия, независимо от того, являются ли они обычными атмосферными или сильно форсированными за счет наддува. Нам нужна вся мощность и эффективность, которые мы можем получить, но плохое сочетание деталей может ненадлежащим образом повлиять на толерантность двигателя к октановому числу топлива с потенциально катастрофическими результатами.


Конфигурация верхней части поршня является одним из многих факторов, влияющих на степень сжатия двигателя и октановое число топлива.

Очень важно знать или прогнозировать степень сжатия с высокой степенью уверенности, чтобы можно было сделать правильный выбор топлива. Теперь, когда у нас есть бензин с низким и средним октановым числом и высокооктановый этанол E85, а также гоночное топливо, как никогда важно, чтобы степень сжатия соответствовала предполагаемому применению и топливу, которое будет сжигаться. В случае новых сборок двигателей подходящее сочетание компонентов может быть адаптировано для достижения целевой степени сжатия, которая либо является благоприятной для октанового числа, либо, в некоторых случаях, предписана санкционирующим органом.

Двигатели с ограниченным октановым числом всегда подвержены риску фатального повреждения двигателя. Вот почему двигатели в 1980-х годах стали оснащаться датчиками детонации, которые сигнализировали бортовому компьютеру о замедлении подачи искры при обнаружении начала детонации. Сегодня у нас есть роскошные средства управления двигателем, которые позволяют нам работать с более высокими степенями сжатия, но нам все еще приходится рассчитывать их в соответствии с конкретными требованиями.

Коэффициент сжатия является эффективным средством ограничения мощности в некоторых гоночных сериях.Он также используется для снижения стоимости многих гоночных объектов. Обычно это влияет на выбор поршня и головки цилиндров, где конкретная головка цилиндра также может быть указана санкционирующим органом. Когда размер головки цилиндра и камеры диктуется, конфигурация поршня, высота платформы и толщина прокладки должны манипулировать, чтобы выполнить требования к степени сжатия. Шорт-треки часто применяют правило 9: 1, в то время как двигатели NASCAR ограничены 12: 1. Неограниченный дрэг-рейсинг и двигатели Bonneville часто превышают 14: 1, в то время как дрэг-рейсеры стандартного класса ограничены исходной заводской степенью сжатия своего конкретного автомобиля.

Пределы степени сжатия могут быть в определенной степени полезными, поскольку они обычно диктуют поршни с плоским верхом, которые способствуют эффективному сгоранию при сохранении желаемого гашения для повышения турбулентности заряда и поддержания качества смеси. Часто используются заэвтектические поршни, хотя в некоторых сериях разрешены поковки. Без более высоких степеней сжатия, безусловно, меньше отдачи от вложенных средств, но, учитывая конкретные параметры, опытные производители двигателей настраивают компоненты, чтобы они наилучшим образом соответствовали любой фиксированной степени сжатия, особенно с прицелом на увеличение эффективной степени сжатия за счет соответствующей синхронизации распредвала и эффективной настройки впуска. .

 

Факторы, влияющие на степень сжатия

Быстро назовите десять или более вещей, которые влияют или зависят от степени сжатия. Если вы не можете, рассмотрите следующее:

  • Октановое число топлива
  • Качество топливной смеси (размер капель)
  • Объем цилиндра
  • Объем камеры сгорания
  • Высота платформы
  • Толщина прессованной прокладки
  • Форма прокладки
  • Зазор между поршнем и головкой
  • Зона закалки
  • Купол или объем купола
  • Объем посуды
  • Момент зажигания
  • Объем сброса клапана
  • Объем щели
  • Фаска отверстия

Формула для расчета степени сжатия довольно проста.С некоторыми примерами мы поработаем чуть позже, но сначала давайте рассмотрим влияние элементов в нашем списке, особенно тех, которые находятся под нашим контролем в процессе сборки двигателя. Конечно, устойчивость к октановому числу топлива является первостепенной задачей, поэтому нам нужно знать, какое топливо мы будем использовать. Качество смеси этого топлива в значительной степени определяется температурой воздуха, топливной смесью и компонентами впуска, которые дозируют топливо в двигатель. К ним относятся карбюратор или топливные форсунки, впускной коллектор, головки цилиндров и клапаны.Даже синхронизация распределительного вала может влиять на динамическое сжатие или давление в цилиндре. Это все, что мы можем контролировать, как и пункты из нашего списка, все они находятся прямо внутри цилиндра, оказывая влияние на степень сжатия. Рассмотрим основную формулу.

Степень сжатия (CR) = (V1 + V2) ÷ V2
Где:
V1 = объем цилиндра
V2 = объем камеры сгорания


Калькулятор коэффициента сжатия от Performance Trends — это надежный инструмент, который включает все измеренные и рассчитанные компоненты формулы коэффициента сжатия для точного расчета коэффициента сжатия.

 

Циферблатный индикатор с мостовой подставкой используется для измерения высоты настила. Поместите циферблатный индикатор на поверхность деки и обнулите циферблат. Затем поверните поршень в ВМТ и измерьте разницу до вершины поршня. Измерьте вдоль оси поршневого пальца, чтобы получить среднюю высоту деки.

 

Большинство прокладок головки блока цилиндров имеют многослойную конструкцию, и все лучшие из них имеют заявленную толщину и объем в сжатом состоянии. Если объем вашей прокладки неизвестен, вы все равно можете измерить его, как указано в сопроводительном тексте.

На практике V2 фактически называется объемом зазора или объемом сжатия, потому что он включает в себя все элементы из нашего списка и фактически представляет собой общее пространство сгорания над поршнем. Это пространство, в которое вдавливается объем цилиндра при сжатии. Я буду называть это объемом сжатия для нашего обсуждения. Таким образом, формула фактически устанавливает отношение между полным объемом цилиндра с поршнем в нижней части своего хода к объему цилиндра с поршнем в верхней части своего хода.Каждый пункт в нашем списке изменяет значение V2 в той или иной степени, и это оказывает глубокое влияние на фактическую рабочую степень сжатия.

 

Высота платформы

Существует два типа высоты деки: положительная и отрицательная. На большинстве двигателей поршень останавливается немного ниже поверхности блока цилиндров, когда он находится в ВМТ, иногда на 0,020 дюйма или более. Это называется положительной высотой деки, потому что дека блока все еще находится над верхней частью поршня. Каким бы маленьким оно ни было, это расстояние вносит дополнительный объем в камеру сгорания V2 над поршнем.Этот объем необходимо рассчитать и добавить к V2. В некоторых случаях поршень немного выступает из канала ствола. Это называется отрицательной высотой деки, и ее объем необходимо вычесть из V2, потому что она вычитает объем из пространства для горения.

 

Толщина сжатой прокладки

Объем прокладки головки блока цилиндров

также увеличивает компрессионный объем. Это определяется толщиной сжатой прокладки, диаметром отверстия под прокладку и формой прокладки. Многие прокладки головки блока цилиндров немного больше диаметра отверстия цилиндра и часто имеют неправильную форму.Высота деки и толщина прокладки также влияют на зазор между поршнем и головкой, что необходимо учитывать, особенно при работе на высоких оборотах. Стальные шатуны практически не растягиваются, поэтому поршень можно расположить вплотную к головке блока цилиндров (без каких-либо последствий для улучшения гашения). Гашение — это когда плоская верхняя часть поршня поднимается очень близко к головке, что имеет тенденцию принуждать или выбрасывать заряд к свече зажигания с высокой турбулентностью в камере для улучшения горения.

Алюминиевые шатуны

обладают некоторой эластичностью, поэтому для них требуется увеличенный зазор между поршнем и головкой, чтобы избежать физического контакта и последующего повреждения при высоких оборотах двигателя.


Куполообразные поршни повышают степень сжатия за счет вытеснения объема в камере сгорания над днищем поршня, но в настоящее время наблюдается тенденция к повышению степени сжатия в неглубоких камерах сгорания. За счет устранения или уменьшения купола эффективность сгорания повышается, поскольку купол не блокирует ядро ​​пламени, которое возникает на свече зажигания.

 

Плоские вершины являются наиболее распространенной конфигурацией поршня. В какой-то степени они упрощают расчет степени сжатия, но вам все равно придется иметь дело с клапанными сбросами.Они способствуют превосходному сгоранию с хорошими свойствами гашения и турбулентности.

 

Вогнутые поршни предназначены для снижения степени сжатия за счет увеличения объема сжатия над поршнем. Многие из них не имеют предохранительных клапанов, потому что тарелка уже достаточно глубокая. Вы можете использовать опубликованный объем тарелки для расчета степени сжатия или проверить ее на верхней части поршня.

Эти требования могут повлиять на выбор толщины прокладки и, следовательно, степени сжатия.Часто приходится жонглировать комбинациями, чтобы получить желаемое. Предварительный расчет поможет вам сделать правильный выбор.

 

Объем купола и тарелка

Объем Если поршень имеет приподнятый купол для увеличения сжатия, при расчете степени сжатия необходимо учитывать объем купола. Объем купола необходимо вычесть из V2, так как он уменьшает объем сжатия. Объем тарелки добавляется к версии 2, поскольку она добавляет объем. И пока вы вычисляете объемы купола и тарелки, вы также должны учитывать объем любых клапанных клапанов в верхней части поршня.

И если вы действительно хотите подобрать гниды, вы можете включить объем щели над верхним поршневым кольцом и объем фаски в верхней части отверстия цилиндра. Хотя они бесконечно малы, они все же вносят свой вклад в общий объем V2 в уравнении. Объем щели — это крошечное пространство между поршнем и стенкой цилиндра над верхним кольцом. Обычно это всего лишь несколько тысячных дюйма, но все равно умножается на окружность канала ствола и имеет объемное значение. И если отверстие цилиндра также имеет большую фаску для облегчения установки поршня, это также увеличивает объем камеры сгорания. Сумасшедший да?


Это сравнение выпуклого поршня и выпуклого поршня показывает, как выпуклый поршень выступает в камеру сгорания, повышая степень сжатия за счет уменьшения объема камеры, в то время как выпуклый поршень увеличивает объем камеры сгорания, уменьшая степень сжатия.

 

Определите объем камеры сгорания, наполнив камеру водой или спиртом из градуированной бюретки, калиброванной в кубических сантиметрах (см3). Затяните свечу зажигания в камере с обоими установленными клапанами.Затем используйте легкую смазку для герметизации поверхности деки. Поместите пластиковую пластину cc над камерой и расположите головку так, чтобы заливное отверстие находилось в самой высокой точке. Заполните камеру и считайте показания бюретки. Разделите на 16,4, чтобы перевести в кубические дюймы.

Некоторые из этих объемов в большинстве случаев несущественны, но вы должны знать о них, чтобы решить, включать ли их в свои расчеты. Если вы создаете высокопроизводительный двигатель, вам придется неоднократно измерять и изменять многие из этих объемов во время макетов перед сборкой. Надлежащий зазор между быстро движущимися частями является важным и неумолимым, поэтому вы должны установить его в первую очередь. Осведомленность об их влиянии на степень сжатия поможет вам соответствующим образом обдумать ваши изменения и выбор деталей.

 

В поисках V2

Степень сжатия — непростая вещь, особенно если разбить ее на все факторы, влияющие на нее. Тем не менее, это управляемо, и есть много способов взглянуть на это. Хотя это в первую очередь книга по математике двигателя, все же важно понимать все факторы и то, как они влияют на работу двигателя.Степень сжатия — это просто мера того, насколько сильно входящий заряд сжимается до того, как свеча зажигания воспламенит его. Он создается объединенным объемом цилиндра и объемом сжатия, когда поршень достигает ВМТ. На самом деле он определяется рабочим объемом цилиндра и любой комбинацией различных объемов камеры сгорания, составляющих объем сжатия V2. Поскольку именно здесь находятся все переменные, именно здесь вы должны сосредоточить свои усилия для достижения желаемой степени сжатия.

Чтобы увидеть, какое влияние оказывают эти факторы, давайте сравним базовую формулу с той же формулой с учетом всех факторов. Как обсуждалось ранее, различные способствующие факторы либо складываются, либо вычитаются из общего объема сжатия. Камера сгорания является первостепенной ценностью. Все остальные объемы либо добавляются к нему, либо вычитаются из него до работы с основным уравнением.

CR = V1 + V2 ÷ V2

Это сравнение выпуклого поршня и выпуклого поршня показывает, как выпуклый поршень выступает в камеру сгорания, увеличивая компрессию за счет уменьшения объема камеры, в то время как выпуклый поршень увеличивает объем камеры сгорания, чтобы уменьшить степень сжатия.Определите объем камеры сгорания, наполнив камеру водой или спиртом из градуированной бюретки, отградуированной в кубических сантиметрах (см3). Затяните свечу зажигания в камере с обоими установленными клапанами. Затем используйте легкую смазку для герметизации поверхности деки. Поместите пластиковую пластину cc над камерой и расположите головку так, чтобы заливное отверстие находилось в самой высокой точке. Заполните камеру и считайте показания бюретки. Разделите на 16,4, чтобы перевести в кубические дюймы.

Обратите внимание, что V1 постоянна, а V2 может значительно меняться, когда вы начинаете складывать и вычитать различные значения, влияющие на нее.В простой формуле V2 называется объемом камеры, но мы знаем, что на самом деле это объем сжатия, поскольку он включает в себя другие факторы. Если вы добавите все остальные факторы, получится очень длинное уравнение. Вы можете разбить его, рассчитав абсолютный V2, прежде чем включать его в уравнение. Это требует точных измерений, хотя на практике часто заменяют опубликованные значения объема прокладки, объема купола и тарелки, а также объемы предохранительного клапана. Объем щели и объем фаски обычно игнорируются, поскольку они очень малы.Следующий список называется стеком V2.

Чтобы найти абсолютный V2, начните с измеренного объема камеры с кубическими сантиметрами, преобразованными в кубические дюймы, затем:

добавить объем деки (или вычесть, если дека отрицательная)
добавить объем сжатой прокладки
добавить объем тарелки (или вычесть, если купол)
вычесть объем купола (или добавить, если тарелка)
добавить объем сброса клапана
добавить объем щели (при необходимости)
добавить объем фаски (при желании)

Это просто, но довольно утомительно для измерения и расчета, поэтому многие производители двигателей предпочитают измерять все сразу, устанавливая в цилиндр цилиндр с поршнем. Я объясню, как это сделать, но сначала давайте обсудим, как определить все отдельные тома, составляющие V2.

 

Объем деки

Рассчитать объем деки, как если бы это был очень короткий цилиндр. Положительное или отрицательное измерение палубы представляет размер высоты в формуле, в которой используется константа смещения 0,7854.

Пример: для положительной высоты деки 0,020 дюйма на диаметре отверстия 4 дюйма

42 х 0.020 х 0,7854 = 0,251328 Ки

Это будет добавлено в стек V2, так как увеличивает объем сжатия. Если бы измерение деки было отрицательным (поршень выше деки), результат был бы вычтен из стека V2, поскольку он уменьшает объем сжатия. Интересным фактом является то, что все малоблочные Chevy являются двигателями с положительной декой, но все новые двигатели Gen III имеют отрицательную деку.

 
Объем камеры

Объем камеры сгорания измеряется непосредственно путем измерения камеры градуированной бюреткой. Обратите внимание, что размер камеры в кубических сантиметрах необходимо преобразовать в кубические дюймы. Разделите на 16,4, чтобы сделать преобразование. Это будет ваш базовый объем для расчета степени сжатия. Все другие соответствующие объемы либо добавляются к объему камеры, либо вычитаются из него для определения объема сжатия.


Чтобы заполнить цилиндр, нанесите на стенку цилиндра легкую смазку или масло, чтобы закрыть правильный зазор. Вращайте двигатель до тех пор, пока верхняя часть поршня не окажется достаточно далеко в канале ствола, чтобы очистить купол.Измерьте глубину с помощью циферблатного индикатора и рассчитайте пустой объем, используя формулу объема цилиндра. Затем скопируйте цилиндр, чтобы узнать, какой объем вытесняет купол. Вычтите это значение из объема сжатия.

Объем прокладки

В большинстве случаев объем прокладки публикуется производителем прокладки, и можно безопасно добавить (+) к стеку V2. Когда опубликованное число недоступно, строители часто лукавят, вычисляя объем на основе идеального круга (точно так же, как объем высоты настила). Проблема заключается в том, что диаметр отверстия прокладки часто больше диаметра отверстия цилиндра и часто имеет неправильную форму. Если он идеально круглый, вы можете рассчитать его по формуле объема цилиндра с соответствующим диаметром и сжатой толщиной.

Если форма неправильная, вы можете сфабриковать ее или использовать метод нити и ленты, чтобы найти истинную окружность отверстия под прокладку, а затем рассматривать ее как идеальную окружность для расчетов. Приклейте прокладку к плоской поверхности и используйте небольшие кусочки ленты, чтобы закрепить тонкую ленту по периметру отверстия под прокладку.Как только вы достигнете начальной точки, аккуратно отрежьте нить и измерьте ее длину.


Это пример прокладки головки блока цилиндров неправильной формы с диаметром, превышающим отверстие. Обычно вы найдете такую ​​бровь рядом с обоими клапанами. Это должно быть включено в ваш расчет коэффициента сжатия. Вы можете натянуть периметр нестандартной прокладки и использовать длину нити для вычисления объема прокладки на основе измеренной толщины (см. текст).

Используя формулу для длины окружности, вы можете найти соответствующий диаметр для использования в расчете объема прокладки.Предположим, у вас 4-дюймовое отверстие цилиндра, а отверстие под прокладку заметно больше, а вокруг клапанов неправильная D-образная форма (что типично для многих прокладок головки блока цилиндров). Вы аккуратно нанизываете периметр и получаете длину 131⁄16 дюймов. Преобразуйте в десятичные дроби, и у вас будет 13,0625 дюйма. Теперь подставьте это измерение в формулу.

Окружность = 2 π r или C = π d
Где:
r = радиус
d = диаметр
d = C ÷ π
13,0625 ÷ 3,14 = 4,16 дюйма
 

Это ваш истинный диаметр отверстия прокладки, и теперь его можно подставить в формулу объема прокладки:

Истинный объем прокладки = 4.162 x толщина прокладки x 0,7854
 
Объем чаши

Тома

Dish обычно публикуются, поэтому обычно их можно подключить прямо к стеку V2. Но допустим, ваш блок уже был деформирован пару раз, и он немного короче, чем обычно, поэтому поршень имеет отрицательную деку на некоторую величину, которая больше, чем вам удобно для зазора между поршнем и головкой.

Большинство поршней допускают некоторую степень бритья днища поршня (до 0.100 дюймов или даже больше во многих случаях), поэтому вы решаете обрезать их, чтобы получить нулевую деку (поршень заподлицо с поверхностью деки блока). Это легко сделать с плоскими и выпуклыми поршнями; чуть сложнее с купольными поршнями (делают редко).

Если ваш поршень выпуклый, и вы урезали его на некоторое количество, вы можете скопировать тарелку и добавить новый том в свой стек V2. Или вы можете использовать формулу объема цилиндра для расчета разницы, если у вас есть точные измерения глубины и диаметра.На практике это никогда не бывает легко, потому что блюдо не всегда идеально круглое, а часто имеет D-образную форму и изогнутое дно.

Объем купола Объем купола также публикуется производителями поршней. Они довольно точны, поэтому вы можете безопасно вычесть этот объем из вашего стека V2, если вы не модифицировали купол, подогнав его под форму камеры, вырезав более глубокие клапаны или вырезав прорезь для свечи зажигания. Иногда при сборке макета выявляется небольшое пятно, где купол поршня соприкасается с крышей камеры при вращении.Эти точки обычно обрезаются для достижения минимального зазора, что изменяет объем купола, что требует его измерения. Moroso продает простой инструмент для объемных изображений купола, и он пригодится в этой ситуации. Помните, что объем купола вычитается из вашего окончательного стека V2.

 
Предохранительные клапаны

Клапанные сбросы достаточно легко заменить на поршень с плоской верхней частью, и большинство производителей уже публикуют объемы для всех своих поршней.Здесь снова вам нужно измерять только в том случае, если вы значительно врезались в рельефы, чтобы получить достаточный зазор между поршнем и клапаном. Каким бы ни был объем, это дополнительная ценность вашего стека V2.

 
Объем щели

Объемы щелей минимальны и не часто учитываются при расчете коэффициента сжатия, но некоторые строители находят для этого причины. Некоторые просто помешаны на деталях. Давно известно, что объемы щелей влияют на выбросы, потому что они обеспечивают укрытие для небольших количеств топливной смеси, которые не совсем участвовали в процессе сгорания.Это в основном важно для химиков и инженеров по сжиганию, но если вы хотите включить это, вот как.

CV = (d1 – d2) x c x r
Где:
d1 = диаметр отверстия
d2 = диаметр поршня у верхнего пояса кольца
c= длина окружности отверстия
r= высота верхнего кольца от поршневой платформы

Таким образом, при диаметре отверстия 4,00 дюйма, зазоре между поршнем и стенкой 0,010 дюйма над верхним кольцом и 0,125 дюйма кольца ниже отверстия мы вычисляем:

CV = (4,00 – 3,990) x 12,56 x 0,125 = 0,0157 Ки

12.56 представляет собой окружность отверстия и находится путем умножения диаметра отверстия на число пи. Если вы хотите быть точным, добавьте результат вашего окончательного расчета в стек V2.

 
Объем фаски

Большинство машинистов делают фаску в верхней части отверстия, чтобы облегчить направление колец в отверстие во время сборки. Иногда это довольно существенно, поэтому вы можете включить его в свои расчеты. Фаски обычно составляют от 40 до 60 градусов, и даже при таких небольших размерах вы можете рассматривать их как квадраты или прямоугольники, если смотреть с конца.Используйте ту же формулу, что и для объема щели, но начните с большего внешнего размера, где начинается фаска (см. рис. 1, стр. 35)

Если он примерно на 0,060 больше диаметра цилиндра:

CV = [(4,060 – 4,000) x 12,748 x 0,060] ÷ 2 = 0,022 ci

Обратите внимание, что размер «с» изменился, потому что теперь у нас есть внешний диаметр 4,06 дюйма (4,06 x 3,14 = 12,748). Глубина всего 0,060 дюйма, и мы должны разделить результат на 2, чтобы завершить формулу для площади треугольника и, следовательно, объема при добавлении длины.


Объединенный объем щели и фаски представляет собой пространство между стенкой цилиндра и поршнем над верхним поршневым кольцом. Здесь он показан темной заштрихованной областью над кольцом.

 

Большая фаска в верхней части отверстия также немного увеличивает объем сжатия, но не настолько, чтобы беспокоить большинство строителей. Если объем сжатия определяется с помощью куба цилиндра, в измерение включаются как объем щели, так и объем фаски.

Результат больше, чем объем щели, но все же ничего существенного, поэтому большинство производителей двигателей исключают из своих расчетов объем щели и объем фаски. Если вы их используете, помните, что они являются аддитивными и поэтому добавляются в ваш стек V2. Объем щели и объем камеры частично занимают одно и то же пространство, но их удобнее рассчитывать отдельно.

Теперь давайте рассмотрим наш стек V2 с расчетными значениями на основе следующих измерений:

V1
Диаметр/Ход, 4.00 x 3,00 дюйма ………………37,699 кубических сантиметров
V2 Объем камеры, 64 кубических сантиметра……………………………3,902 кубических сантиметров
Высота деки, 0,020 положительного ……………………0,251 кубических сантиметров
V2 + Толщина прокладки, 0,015 (опубликовано) ………. 0,194 ci
V2 + Плоская вершина (или тарелка/купол) ……………………………0,000 (плоская) ±
Предохранительный клапан, 4 cc (опубликовано) …… …………….0,243 ci
V2 + Объем щели, рассчитанный ………………………0,015 ci
V2 + Объем фаски, рассчитанный ………………….0,022 ci
V2 + Итого 4,627 ci = V2
V1 + V2 ÷ V2 = CR
(37,699 + 4,627) ÷ 4,627 = 9.14 КР

Этого вполне достаточно, но, возможно, маловато для уличного исполнения. Если вы обнулите деку блока и исключите размер высоты деки из V2, вы можете поднять степень сжатия до 9,61: 1, что почти правильно для уличного двигателя. Это небольшое изменение показывает, насколько сильно все небольшие объемы, составляющие V2, влияют на конечную степень сжатия.

Коэффициент смещения

Понятие степени смещения используется нечасто, но его следует понимать, потому что иногда это может помочь нам оценить степень фрезерования камеры сгорания, которая позволит достичь желаемой степени сжатия.Как мы видели, степень сжатия представляет собой объединенный объем рабочего объема цилиндра и объема сжатия, разделенный на объем сжатия (см. врезку, стр. 37). Коэффициент смещения — это просто объем рабочего цилиндра, деленный на объем сжатия:

.

Степень сжатия = V1 + V2 ÷ V2

Коэффициент смещения = V1 ÷ V2

Обратите внимание, что степень сжатия всегда на 1 больше, чем степень смещения. Изменяя формулу коэффициента смещения, мы можем рассчитать новый объем сжатия V2, который даст желаемый коэффициент сжатия.

Новое V2 = V1 ÷ передаточное число
Теперь мы можем вывести формулу для фрезерования головки блока цилиндров:
Фрезерование = [(новое передаточное число – старое передаточное число) ÷ (новое передаточное число x старое передаточное число)] x ход

Напомним, что ранее мы рассчитали степень сжатия 9,14:1 для диаметра цилиндра 4,00 дюйма и хода поршня 3 дюйма. Поскольку коэффициент смещения всегда на 1 меньше, чем коэффициент сжатия, мы используем 8,14 для коэффициента смещения в нашей формуле. Мы уже видели, что устранение 0.020 дюймов высоты деки увеличили степень сжатия до 9,61: 1. Теперь давайте посмотрим, что делает уменьшение объема сгорания. Так как мы хотим поднять сжатие до 9,61:1, наш коэффициент смещения равен 8,61.

Фрезерование = [(8,61 – 8,14) ÷ (8,61 x 8,14)] x 3 = 0,0201 дюйма

Это почти то же самое значение, что и высота палубы, которую мы исключили в наших предыдущих расчетах, но правильно ли это? Не совсем. При удалении размера высоты деки мы учитывали весь диаметр отверстия цилиндра.Но D-образная камера сгорания на нашем малоблочном Шевроле лишь примерно вдвое меньше диаметра цилиндра. Мы должны сделать более глубокий разрез, чтобы получить тот же результат. В этом случае около 0,040 дюйма дает нам желаемый результат. Мы должны удвоить сокращение, потому что мы имеем дело только с половиной площади. Это относительно простые процедуры, но вы должны тщательно продумать их, чтобы избежать дорогостоящих ошибок.

 

Пусковой компрессионный

Компрессию при запуске двигателя часто путают со степенью сжатия. В то время как степень сжатия представляет собой отношение объемов в цилиндре, компрессия при проворачивании коленчатого вала на самом деле представляет собой измеренное давление в цилиндре, измеряемое в отверстии свечи зажигания, когда двигатель прокручивается с открытыми дроссельными заслонками. Провод катушки удаляется во время этой операции, чтобы предотвратить запуск других цилиндров. Компрессия при проворачивании коленчатого вала — это максимальное давление, достигаемое в цилиндре при проворачивании коленчатого вала. Более высокие степени сжатия могут влиять на сжатие при проворачивании, но это не связано.

Компрессия при проворачивании коленчатого вала используется в качестве индикатора состояния двигателя, а также соотношения точек открытия и закрытия впускного и выпускного клапанов.В зависимости от состояния поршневых колец и клапанов исправный двигатель обычно имеет компрессию при проворачивании коленчатого вала от 150 до 180 фунтов на квадратный дюйм. Двигатель с хорошими характеристиками может легко иметь сжатие при проворачивании коленчатого вала более 200 фунтов на квадратный дюйм. Некоторые из них немного выше, а некоторые намного ниже. Важно, чтобы показания компрессии во всех цилиндрах были одинаковыми. Низкое значение любого цилиндра обычно указывает на негерметичные клапаны или поршневые кольца. Большие распределительные валы с большим перекрытием клапанов также могут влиять на сжатие при проворачивании, но не в значительной степени.Пока все цилиндры совпадают в пределах 5 или 10 фунтов на квадратный дюйм, у вас, вероятно, исправный двигатель. Недорогие компрессометры можно приобрести в любом магазине автозапчастей.

Написано Джоном Бэхтелом и опубликовано с разрешения CarTechBooks

ПОЛУЧИТЕ СКИДКУ НА ЭТУ КНИГУ!

Если вам понравилась эта статья, вам понравится вся книга. Нажмите кнопку ниже, и мы вышлем вам эксклюзивное предложение на эту книгу.

Переменная степень сжатия: маленький двигатель, большая мощность

ЖЕНЕВА. Поразительное 30-процентное снижение расхода топлива и, как следствие, выбросов загрязняющих веществ заявлено для концепции двигателя с переменной степенью сжатия, разработанной Saab Automobile AB и представленной на недавнем автосалоне в Женеве.

Компания Saab, давно известная своими нестандартными двигателями, имеет большой опыт внедрения в производство передовых конструкций двигателей. Компания в значительной степени ответственна, например, за внедрение турбонаддува в бензиновых двигателях.

В новом двигателе с регулируемой степенью сжатия уникальная гидромеханическая система «наклона» головки блока цилиндров в сочетании с наддувом под высоким давлением позволяет уменьшить размеры базового двигателя. Двигатель меньшего рабочего объема, как правило, должен работать почти на полную мощность и, таким образом, с максимальным тепловым КПД.Кроме того, конструкция улучшена за счет низких насосных потерь.

Таким образом, только рабочий объем 1,6 л обеспечивает выдающиеся 225 л.с. при 6000 об/мин и максимальный крутящий момент 225 фунт-фут (305 Нм). Это соответствует 150 л.с. и 148 фунтам-футам. (200 Нм) на литр рабочего объема.

Степень сжатия изменяется от 14:1 до 8:1 путем отделения блока цилиндров (с фиксированной головкой) от блока картера и наклона блока относительно центральной линии кривошипа. Это эффективно увеличивает объем камеры сгорания, обеспечивая численно более низкую степень сжатия.Одна сторона блока шарнирно соединена с неподвижным шарниром внутри увеличенного картера, а другая сторона соединена с эксцентриками на управляющем валу.

Вращение вала осуществляется гильзовым гидроприводом с внутренним винтовым зацеплением. Осевое движение втулки наклоняет блок цилиндров на целых четыре градуса, когда он гидравлически заблокирован в этом положении для противодействия силам сжатия и сгорания.

Всасываемый воздух сжимается до 40 фунтов на кв. дюйм (28 бар) двухвинтовым нагнетателем с ременным приводом.Это давление намного выше, чем наддув, создаваемый большинством турбонагнетателей, что позволяет избежать задержки дроссельной заслонки, характерной для турбонагнетателей.

Вентилятор совмещен с промежуточным охладителем с водяным охлаждением, который, в свою очередь, подается непосредственно во впускной коллектор. Эта интегрированная конструкция помогает подавить шум компрессора, возникающий при скоростях до 30 000 об/мин, хотя имеется магнитно-порошковая муфта для отключения турбопривода при небольших нагрузках, когда сжатый воздух не требуется.

Переменная степень сжатия устраняет необходимость в «компромиссной» фиксированной степени сжатия обычных двигателей и может постоянно регулироваться до оптимального значения для преобладающей нагрузки и требуемой мощности.Самая высокая степень сжатия 14:1 — аномально высокая для существующей практики — обеспечивает наиболее эффективное использование топлива при малых нагрузках. Когда нагрузка на двигатель увеличивается, риск преждевременного зажигания или детонации устраняется за счет снижения степени сжатия до предела 8: 1 в нижней части разброса. Полученное в результате увеличение пространства для сгорания позволяет увеличить заполнение цилиндра с большей топливно-воздушной смесью для обеспечения максимальной мощности.

Бесступенчатое изменение степени сжатия контролируется усовершенствованным вариантом системы управления двигателем Saab Trionic, которая также регулирует все остальные параметры работы двигателя.

Блок цилиндров соединен с вертикально вытянутым картером с помощью резинового сильфонного уплотнения, которое выдерживает четырехградусный наклон и содержит разбрызгиваемое моторное масло. Хотя изменение угла блока имеет некоторое влияние на распределительный вал и, следовательно, на фазы газораспределения, инженеры Saab считают результирующее смещение до 2 градусов незначительным.

Названный Saab «моноголовкой», блок цилиндров с 4 клапанами представляет собой цельную алюминиевую отливку со стальными гильзами цилиндров, для которой потребовались специальные инструменты для обработки углублений седла клапана в верхней части глухих отверстий.

Однако доступ к инструменту облегчается короткими и полностью открытыми цилиндрами.

Кроме того, несмотря на уникальное разделение блока цилиндров и картера, Saab говорит, что одной из целей было сохранить как можно больше стандартных производственных компонентов. Коленчатый вал, шатуны, клапаны и поршни обычные.

Несколько экспериментальных прототипов в настоящее время проходят доработку на заводе двигателей Saab в Содерталье, Швеция. Но, несмотря на использование ряда обычных внутренних компонентов, компания признает, что относительная сложность конструкции по сравнению с обычными двигателями с фиксированной степенью сжатия влияет на стоимость производства.

«Хотя это, безусловно, важный фактор, экономический баланс вполне может быть смещен в сторону 30-процентной экономии расхода топлива», — говорит Ларс Бергстен, менеджер отдела перспективных инженерных и технических разработок Saab.

«Есть также дополнительная масса, хотя этот двигатель на самом деле легче и мощнее, чем наш 3-литровый V-6», — предлагает он. Массовое производство еще на несколько лет вперед.

Между тем, General Motors Corp., которая в настоящее время полностью владеет Saab, по сообщениям, проявляет положительный интерес к проекту.

Какая конструкция двигателя будет иметь самую высокую степень сжатия? – М.В.Организинг

Какая конструкция двигателя будет иметь самую высокую степень сжатия?

Дизельные двигатели

Что такое двигатель с высокой степенью сжатия?

Если двигатель имеет высокую степень сжатия, это означает, что заданный объем воздуха и топлива в цилиндре сжимается в гораздо меньшее пространство, чем в двигателе с более низкой степенью сжатия. Представьте, что у вас есть двигатель, в котором объем цилиндра и камеры сгорания составляет 10 куб. см, когда поршень находится в нижней мертвой точке.

Что делает более высокая степень сжатия для двигателя?

Более высокая степень сжатия (CR) выгодна для двигателей. Это связано с тем, что более высокое передаточное число позволяет двигателю извлекать больше энергии из процесса сгорания благодаря лучшему тепловому КПД. Более высокая степень сжатия позволяет достичь той же температуры сгорания при меньшем количестве топлива.

Что такое степень сжатия в двигателе?

Степень сжатия (CR) определяется как отношение объема цилиндра и его свободного пространства (включая камеру предварительного сгорания, если она имеется), когда поршень находится в нижней части своего хода, к объему рабочего пространства когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ).

Не повредит ли моей машине бензин с октановым числом 100?

Да, работа на чистом октановом числе не повредит машине. У него будет немного меньше мощности и меньше миль на галлон, но он будет работать нормально. Двигатели с высокой степенью сжатия нуждаются в высокооктановом топливе. Использование высокооктанового топлива в двигателе с низкой степенью сжатия не сделает его двигателем с высокой степенью сжатия.

Могу ли я повредить двигатель с более высоким октановым числом?

Более высокое октановое число придает бензину премиум-класса большую устойчивость к раннему воспламенению топлива, что может привести к потенциальному повреждению, иногда сопровождающемуся слышимым стуком или детонацией двигателя.Если вы используете топливо премиум-класса, потому что ваш двигатель регулярно детонирует, вы лечите симптом, а не причину.

Увеличивает ли более высокое октановое число лошадиные силы?

Octane не обеспечивает лучшего расхода топлива, увеличения мощности двигателя и ускорения запуска двигателя. Более высокое октановое число только снижает вероятность детонации или звона в двигателе. Поскольку бензин с более высоким октановым числом сгорает медленнее, он более устойчив к детонации при более высоких оборотах и ​​давлении в цилиндре.

Лучше ли высокооктановое топливо?

Если двигатель не стучит, покупать бензин с более высоким октановым числом — пустая трата денег.Фактически, в большинстве случаев использование бензина с более высоким октановым числом, чем рекомендуется в руководстве по эксплуатации, не дает абсолютно никаких преимуществ. Это не заставит ваш автомобиль работать лучше, ехать быстрее, увеличить пробег или работать чище.

Почему октановое число 98 лучше?

Топливо с октановым числом 95 или 98 имеет более высокую устойчивость к возгоранию, что указывает на более высокий уровень энергии, доступной для двигателя автомобиля.

Очищает ли двигатель высокооктановое топливо?

Топливо с более высоким октановым числом

лучше очищает двигатель? Высокооктановый бензин не превосходит обычный бензин в предотвращении образования отложений в двигателе, их удалении или очистке двигателя.

Что произойдет, если я введу 89 вместо 87?

Использование более высокого октанового числа, чем необходимо. Если вы выберете более высокое октановое число, чем рекомендовано в руководстве, например, 89 вместо 87, ваша машина будет в полном порядке, поясняется в статье в блоге AAMCO. Однако, согласно Car Talk, это не улучшит пробег вашего автомобиля и не даст ему какого-либо дополнительного прироста производительности.

Горит ли высокооктановое топливо сильнее?

Топливо с более высоким октановым числом не горит сильнее. Он не вычистит отложения из камеры сгорания двигателя.И это не обеспечит никакой большей экономии топлива.

Продлевает ли срок службы высокооктанового топлива?

К сожалению, в бензине премиум-класса нет ничего такого, что продлило бы его срок службы по сравнению с другим топливом из заправки. Поскольку отличительной чертой являются более высокие октановые числа, единственное реальное преимущество, которое вы получаете, — это снижение вероятности детонации двигателя, которая не представляет большой угрозы для большинства современных топливных систем.

Какое октановое число у керосина?

около 15

Сколько л.с. добавляет тюнинг с октановым числом 93?

При переключении с мелодии с октановым числом 91 на мелодию с октановым числом 93 вы можете ожидать увеличения мощности на 5-6 лошадиных сил сверх прироста, который вы уже получаете от мелодии Bama с октановым числом 87.

Проблемы со степенью сжатия

15 июня 2020 г.

 

В последние годы много говорят о замене обычных транспортных средств электрическими и гибридными транспортными средствами, чтобы уменьшить воздействие ископаемого топлива на окружающую среду. Однако, несмотря на то, что оборот этого аргумента может заключаться в том, что двигатели внутреннего сгорания сейчас чище и эффективнее, чем когда-либо, факт заключается в том, что, за исключением одной возможной технологии, двигатели внутреннего сгорания, по сути, достигли предела своего потенциала для развития. дальше.

Возможно, в последние годы были достигнуты гигантские успехи в том, чтобы сделать двигатели внутреннего сгорания более чистыми и эффективными, но эффективность большинства этих достижений зависит от чрезвычайно сложных, замысловатых и дорогих электронных систем управления. Мы все это знаем, но, возможно, не так широко известно, что мы вот-вот столкнемся с еще одной технологией, известной как переменная компрессия, работа которой зависит от чрезвычайно сложных электронных систем управления. В этой статье мы более подробно рассмотрим эту технологию, а также проблемы с ней, которые мы можем ожидать в ближайшее время.Начнем с констатации-

Проблема с дальнейшим развитием технологии внутреннего сгорания

Остается несколько проблем с разработкой базовых технологий, лежащих в основе внутреннего сгорания. Главным из них является тот факт, что современные виды топлива имеют относительно низкую теплотворную способность и что большая часть теплотворной способности современных видов топлива теряется в виде тепла, выделяемого в атмосферу.

Таким образом, с точки зрения проектирования и проектирования очевидным ответом будет: а) извлечь максимальное количество энергии из доступного в настоящее время низкоэнергетического топлива и б) свести к минимуму или уменьшить количество тепла, которое создается во время извлечения энергии. обработать.Однако проблема с этим подходом заключается в том, что конструкции новых двигателей должны включать меры по снижению потерь на трение, насосных потерь и серьезных паразитных потерь мощности, вызванных возвратно-поступательным движением тяжелых компонентов. Требования к смазке, а также потери, вызванные выработкой достаточного электрического тока для питания критических систем, также представляют собой значительный процент «растраченной» энергии, и все это оставляет разработчикам двигателей очень мало вариантов.

На первый взгляд, ничего из вышеперечисленного может показаться не относящимся к нашей работе в качестве техников.Однако из немногих вариантов, которые оставили конструкторы двигателей для повышения эффективности двигателей внутреннего сгорания, наиболее важной является степень сжатия, которая лежит в основе проблемы улучшения сгорания.

Вышеизложенное говорит о многом, но чтобы понять, как степень сжатия повлияет на новые конструкции двигателей, а вместе с этим и на нашу способность диагностировать и ремонтировать двигатели с высокой степенью сжатия, нам необходимо понять, что такое компрессия в цилиндре и как она влияет на работу двигателя. Давайте рассмотрим концепцию сжатия в цилиндре, задав этот вопрос:

Что такое степень сжатия?

Источник изображения: https://www.searchautoparts.com/sites/www.searchautoparts.com/files/images/Figure-1_2.png

Рассмотрим приведенное выше изображение, на котором показана кривая осциллографа серии пиковых давлений в цилиндре, полученных из одного цилиндра с датчиком давления. Первые три пика показывают постоянное значение давления во время работы двигателя на холостом ходу, в то время как резко возрастающие значения, следующие за ними, показывают быстрое увеличение пиковых давлений в цилиндрах по мере увеличения частоты вращения двигателя.Так как же это возможно на двигателе с фиксированной степенью сжатия?

Ответ прост, но чтобы понять, что мы видим на этой осциллограмме, нам нужно обсудить распространенное заблуждение о коэффициентах сжатия-

Многие люди, в том числе некоторые механики и техники, знакомые с этим автором, понимают термин «степень сжатия» в том смысле, что отношение, скажем, 10:1 означает, что одно атмосферное давление сжимается, чтобы получить значение давления, равное 10 атмосферным давлениям. во время такта сжатия.Хотя это имеет некоторый интуитивный смысл, эта интерпретация неверна, и на самом деле есть два типа степени сжатия, которые нам нужно обсудить, поэтому давайте начнем с

.

Статическая степень сжатия

Принятое определение термина гласит, что степень сжатия определяется полным рабочим объемом цилиндра, когда поршень находится в НМТ, значение которого делится на объем в цилиндре, когда поршень находится в ВМТ. Например, если общий объем цилиндра составляет 100 куб. см, когда поршень находится в НМТ, а объем цилиндра над поршнем составляет 10 куб. см, когда поршень находится в ВМТ, степень сжатия этого двигателя составляет 10: 1, что значение основывается исключительно на технических характеристиках двигателя и конструктивных особенностях поршня/камеры сгорания.

Тем не менее, статическая степень сжатия в значительной степени определяет тепловой КПД любого двигателя, поскольку эта величина в значительной степени определяет, сколько энергии может быть извлечено из известного количества топлива в зависимости от адиабатического* нагрева воздушно-топливной смеси.

* «Адиабатический» нагрев относится к повышению температуры сжимаемого газа, например, во время такта сжатия в работающем двигателе. Однако это значение очень трудно определить количественно, поскольку топливно-воздушные смеси либо поглощают некоторое количество тепла от горячих поверхностей двигателя, либо отдают его холодным поверхностям двигателя в разное время во время нормальной работы двигателя.Следовательно, это значение рассчитывается с использованием закона идеального газа (и других законов), а не измеряется напрямую или выводится из статической степени сжатия.

Коэффициент динамического сжатия

С нашей точки зрения технических специалистов, знание статической степени сжатия двигателя имеет ограниченную ценность. Что более важно знать, так это то, что такое динамическая степень сжатия двигателя, потому что, в отличие от статической степени сжатия, динамическая степень сжатия учитывает объем газов, которые иногда меняются.

  • остаются в цилиндрах во время такта сжатия в результате плохой продувки выхлопных газов
  • покидают цилиндры во время такта сжатия в результате дефектных или негерметичных клапанов или чрезмерной/агрессивной продувки выхлопных газов
  • попадают в цилиндры во время такта сжатия в результате агрессивных фаз газораспределения, которые закрывают впускные клапаны в конце такта сжатия

 

Хотя знание степени динамического сжатия двигателя является полезной информацией для диагностических целей, следует отметить, что степени динамического сжатия всегда значительно ниже, чем степени статического сжатия. Основная причина этого заключается в том, что коэффициент удельной теплоемкости*, определяющий полноту сгорания, (почти) никогда не бывает постоянным ни в одном двигателе при нормальной работе двигателя.

* В своей простейшей форме это соотношение определяется как отношение между тем, сколько тепла может поглотить газ, если этот газ находится под постоянным давлением, и тем, сколько тепла может поглотить тот же газ, если объем газа остается постоянным.

Однако на практике коэффициент теплоемкости в работающем двигателе постоянно изменяется из-за того, что смесь сжатого воздуха и топлива отдает некоторое количество тепла двигателю, а также из-за изменений давления сжатия, вызванных такими факторами, как изменение фаз газораспределения, которые могут, например, увеличить / уменьшить эффективность процессов очистки выхлопных газов в разных точках рабочего диапазона двигателя.

Какое отношение все это имеет к диагностике проблем с компрессией двигателя? Это просто означает, что если (и когда) нам потребуется диагностировать проблемы сжатия/сгорания в различных конструкциях двигателей с переменной степенью сжатия, с которыми мы вскоре столкнемся, нам потребуется знать еще одно значение давления, это —

.

Пиковое давление в цилиндре

Давайте используем практический пример, чтобы проиллюстрировать это значение. Если, например, двигатель имеет степень статического сжатия 10:1 и степень динамического сжатия 7.5:1, мы можем рассчитать фактическое пиковое давление сжатия в цилиндре, умножив 7,5 1,3 (динамическое давление сжатия) на атмосферное давление.

ПРИМЕЧАНИЕ: Хотя коэффициент удельной теплоемкости для атмосферного воздуха равен 1,4, этот расчет обычно основан на значении 1,3, поскольку эта поправка учитывает переменные, основанные на различных конструкциях двигателей и различных материалах, используемых в конструкции двигателей разными производители. На практике более низкое значение обеспечивает единую основу для расчета значений давления в цилиндрах независимо от конструкции двигателя и/или конфигурации цилиндров.

С точки зрения диагностики, знание разницы между фактическим и желаемым пиковым давлением в цилиндре будет иметь гораздо большую ценность, чем знание одной (или обеих) статической и динамической степени сжатия просто потому, что эффективность сгорания зависит от фактического пикового давления сжатия в цилиндре, и дело не в степени сжатия. Конечно, это утверждение вызывает этот вопрос-

Почему бы просто не увеличить давление в цилиндрах, чтобы повысить КПД двигателя?

Хотя верно то, что более высокие степени сжатия и, как следствие, более высокие пиковые давления в цилиндрах обеспечивают лучшее сгорание (и, как следствие, лучшую экономию топлива), это верно только до определенного момента, потому что законы физики налагают несколько ограничивающих факторов на то, как высокое давление в цилиндрах может уйти.Рассмотрим график ниже-

Источник изображения: https://www.searchautoparts.com/sites/www.searchautoparts.com/files/images/Figure-2_3.png

Горизонтальная ось этого графика показывает степень статического сжатия в зависимости от увеличения теплового КПД двигателя на вертикальной оси. Хотя мы знаем, что большинство современных автомобилей имеют статическую степень сжатия от 10:1 до 14:1, верхняя граница этого диапазона обычно относится к двигателям суперкаров высокого класса, а также к передовым конструкциям двигателей, таким как система гомогенного заряда Mazda. Двигатель с воспламенением от сжатия.

Другие двигатели с высокой степенью сжатия, предназначенные для массового потребления, в настоящее время находятся в стадии разработки, но важным моментом на этом графике является резкое падение КПД двигателя при степени сжатия выше примерно 15:1. Это снижение связано с тем, что воздух может поглощать только ограниченное количество тепловой энергии, что в конечном итоге определяет, как детонационное пламя распространяется через воздушно-топливную смесь.

Здесь нет необходимости вникать в сложности процессов горения, достаточно сказать, что кислород в смеси служит только окислителем в процессе горения, а в стехиометрической смеси весь кислород расходуется на сжигание всего топлива. .Рискуя поставить слишком точную точку, тепло, выделяемое во время процесса окисления, заставляет азотный компонент воздушно-топливной смеси расширяться во время процесса сгорания, что является механизмом, который перемещает поршень вниз во время рабочего такта.

Таким образом, даже если бы конструкторы двигателей были готовы принять потери в стоимости и весе, связанные с увеличением мощности двигателя, чтобы обеспечить более высокие степени сжатия, тот факт, что современные виды топлива самовоспламеняются при высоких температурах, чрезвычайно затруднил бы стратегии контроля детонации в двигателе. реализовать при коэффициентах сжатия, намного превышающих текущие коэффициенты.С проектной и инженерной точки зрения стоимость контроля детонации двигателя и сопутствующего повреждения двигателя намного перевешивает небольшое повышение эффективности двигателя, которое можно было бы получить, нагрев воздух на несколько градусов больше, хотя и увеличив пиковые значения сжатия, что вызывает этот вопрос-

.

Что же остается нам, техникам?

Источник изображения: https://www.searchautoparts.com/sites/www.searchautoparts.com/files/images/Figure-4_3.png

На изображении выше показан номер 2.0L, четырехцилиндровый двигатель с наддувом, который в настоящее время используется в Nissan Infiniti QX50. Этот двигатель был впервые представлен в 2018 году производства, что не делает его достаточно старым, чтобы появиться во многих независимых мастерских.

Говоря простым языком, коленчатый вал в этом двигателе не связан напрямую с поршнями. Компонент, обведенный красным, представляет собой исполнительный механизм с электронным управлением, который воздействует на рычажный механизм, функция которого заключается в эффективном втягивании коленчатого вала в картер, тем самым втягивая поршни в отверстия цилиндров на целых 6 мм.Практический эффект этого заключается в том, что, хотя ход двигателя остается прежним, ход поршня происходит ниже в цилиндрах, что снижает пиковое давление в цилиндре, потому что теперь между верхней частью поршней и головкой цилиндров имеется больший объем.

Подъем коленчатого вала уменьшает этот объем, что повышает пиковое давление в цилиндре, и хотя в принципе все это звучит хорошо, фактическое положение коленчатого вала в любой заданной точке рабочего диапазона двигателя зависит от многих параметров. К ним относятся, среди прочего, частота вращения двигателя, нагрузка на двигатель, положение дроссельной заслонки, скорость движения дроссельной заслонки и, конечно же, температура охлаждающей жидкости двигателя.

Когда эта система управления работает должным образом, можно точно контролировать пиковое давление в цилиндре для повышения пикового давления в цилиндре при низких и средних оборотах двигателя и снижения пикового давления в цилиндре при высоких оборотах двигателя, чтобы воспользоваться преимуществами повышенной скорости адиабатического нагрева и уменьшить последствия преждевременного или неконтролируемого воспламенения топлива при этом.На практике эта система увеличивает КПД двигателя и экономию топлива до 27% без каких-либо потерь веса, и, хотя это хорошо для потребителей, у нас, как у техников, есть серьезные недостатки.

Например, если система каким-либо образом дает сбой, и двигатель начинает давать пропуски зажигания или теряет мощность, с чего начать поиск неисправности? Несомненно, будет присутствовать один или несколько кодов неисправностей, специфичных для Nissan, но, поскольку почти наверняка независимые мастерские не будут иметь доступа к сервисной информации OEM и программному обеспечению сканера на заводском уровне в ближайшее время, похоже, что мы не сможем для диагностики некоторых видов неисправностей на этих двигателях. Или, если на то пошло, конструкции других производителей, которые выполняют то же самое, вращая коленчатый вал в плавающих эксцентричных корпусах коренных подшипников, или используя приводы и моторное масло под давлением для вращения поршневых пальцев поршня в эксцентриковых подшипниках в шатунных головках. , что оставляет нам это-

Заключение

Кажется, что механизмы управления степенью сжатия и максимальным давлением в цилиндре могут быть последним рубежом в развитии технологии внутреннего сгорания, но несомненно то, что все эти системы потребуют очень сложных алгоритмов и стратегий мониторинга/управления, чтобы заставить их работать. достоверно в реальном мире.

Также несомненно, что эти стратегии управления будут реализованы на более высоких уровнях интеграции с более сложными микроконтроллерами через более высокоскоростные системы связи, чем мы когда-либо видели. Также кажется вероятным, что эти типы систем будут с нами во все большем количестве, по крайней мере, в ближайшем будущем. Таким образом, пока электромобили не станут нормой, а не исключением в наших отсеках, единственный способ диагностировать и чинить эти системы — это начать узнавать о них как можно больше — начинать как можно скорее.

максимальных коэффициентов сжатия

максимальных коэффициентов сжатия

Давно очень спорный вопрос, вопрос максимальной степени сжатия для карбюраторных двигателей или двигателей с впрыском через порт впрыска топлива в настоящее время является горячей темой. В связи с широким распространением серийных двигателей с чрезвычайно высокой степенью сжатия появилась новая информация, разжигающая жаркие споры.

Автомобили с впрыском через порт
Уличные мотоциклы
Принудительная индукция при впрыске через порт
Прямой впрыск бензина
Насколько близко достаточно близко?

Автомобили с впрыском через порт


Какое-то время в конце 1950-х и начале 1960-х годов все автомобили Buick, Cadillac, Lincoln, Mercury и Chrysler с двигателями V8 имели передаточное число 10:1 или 10. Степень сжатия 5: 1, в то время как шестицилиндровые автомобильные двигатели и двигатели легких грузовиков V8 снизились примерно до 8: 1. Примерно в то же время некоторые двигатели V8, в основном большие блоки, от Ford, Chevy и Dodge предлагались со степенью сжатия 11: 1 или даже до 11,25: 1. Это было большим отклонением от общей тенденции всех автомобильных двигателей с 1950-х по 1980-е годы, использующих степень сжатия от 7,5: 1 до 8,5: 1.

Хотя в конце 1980-х и 1990-х годах степень сжатия автомобильных двигателей медленно поднялась до примерно 9.5:1, а совсем недавно стандартная степень сжатия для автомобильных двигателей с впрыском через порт стала 10,5:1. Есть несколько моделей с впрыском через порт 2015 года со степенью сжатия всего 9,5: 1, но по большей части все автомобильные двигатели с впрыском через порт теперь имеют степень сжатия 10,5 или 10,6: 1. Есть также несколько автомобильных двигателей с немного более высокой степенью сжатия, таких как Ford Fiesta 11: 1 , но по большей части 10,5: 1 стала стандартной степенью сжатия. По сравнению с другими серийными двигателями, сейчас он выглядит как чрезвычайно низкая степень сжатия.

Уличные легальные мотоциклы


Весь 250-кубовый четырехтактный класс мотоциклов для бездорожья теперь имеет соотношение 13,5: 1 с использованием впрыска через порт, но это велосипеды только для закрытого курса, которые по большей части даже не разрешены для катания на общественных землях. Исключением из правила 13,5: 1 для мотоциклов для бездорожья объемом 250 куб. См является KTM 250SX-F, который в течение нескольких лет имел двигатель 13,9: 1 и, по слухам, в 2016 модельном году степень сжатия будет увеличена до 14,4: 1. Что касается уличных мотоциклов, впрыск через порт является универсальным, но степень сжатия варьируется от 9.5:1 для некоторых больших тяжелых круизеров с воздушным охлаждением и 13,6:1 для супербайка Aprilia RSV4 RR 2015 года. BMW S1000RR, Kawasaki Ninja ZX-10R, Suzuki GSX-R1000 и Yamaha YZF-1R имеют степень сжатия 12,9:1 и 13,0:1, в то время как 12,3:1 Honda CBR1000RR имеет самую низкую степень сжатия среди «больших автомобилей». литровые велосипеды».

Можно возразить, что эти 200-сильные монстры никогда не выйдут на улицу, и их можно будет гонять только по трассе, используя тот же специальный гоночный газ, что и 13-й.5: 1 бегают внедорожные велосипеды класса 250. Однако этот аргумент не выдерживает критики: максимальные степени сжатия, как правило, чрезвычайно универсально применимы к двигателям с портовым впрыском и карбюраторным двигателям. Практически любой атмосферный двигатель с достаточно высокими характеристиками будет достигать очень близкого к 100% объемного КПД при некоторой частоте вращения двигателя, близкой к точке максимального крутящего момента. Гораздо более мягкий 160-сильный KTM 1290 Supper Adventure также использует степень сжатия 13,0: 1 и выдает 105 футо-фунтов крутящего момента при 6750 об / мин.

То, что эти большие высокопроизводительные мотоциклы никогда не выходили на улицу, это просто смешно. Какими бы избыточными ни были 200 л.с. или даже 160 л.с. на мотоцикле, на шоссе всегда есть большой холм, где ускорение на полной скорости на довольно высокой скорости легко поглощает всю эту мощность. Большинство двигателей с распределенным впрыском также настроены таким образом, что работа с несколько сниженной нагрузкой достигается за счет более бедной топливной смеси и достаточного открытия дроссельной заслонки для достижения максимальной объемной эффективности.Это означает, что работа под любой существенной нагрузкой на частоте вращения двигателя, при которой создается максимальный крутящий момент, будет заполнять цилиндры максимальным количеством воздуха, создавая самое высокое давление сжатия.

Уличные мотоциклы с меньшим рабочим объемом обычно имеют степень сжатия около 11:1 или 11,5:1, но двухспортивные мотоциклы KTM 350cc с портовым впрыском имеют степень сжатия 12,3:1. 600-кубовые детские супербайки (Suzuki GSX-R600, Kawasaki Ninja ZX-6R и Yamaha YZF-R6) имеют такую ​​же степень сжатия 13:1, что и их более крупные собратья.

Принудительная индукция в порт впрыска


Где насосный газ действительно сильно выталкивается, так это в автомобильных двигателях с турбонаддувом и впрыском через порт. Еще в 1980-х годах автомобильные двигатели с турбонаддувом обычно имели степень сжатия 7,0: 1 или 8,0: 1 и работали с довольно скромными максимальными уровнями наддува от 5 до 7 фунтов на квадратный дюйм для эффективной степени сжатия от 10,5 до 11,5: 1. Однако в последние годы автомобильные двигатели с турбонаддувом и впрыском через порт используют более высокие степени сжатия и более высокие уровни наддува для создания огромного крутящего момента.Ford Fiesta 2015 года с впрыском топлива и турбонаддувом с передаточным отношением 10:1 развивает крутящий момент в 112 футо-фунтов при 5000 об/мин при рабочем объеме 1,0 литра. Такой уровень крутящего момента двигателя с впрыском через порт 10:1 представляет собой эффективную степень сжатия более 13,5:1.

Существуют и другие примеры автомобильных двигателей с турбонаддувом и впрыском через порт с высокой выходной мощностью. В 2010 и 2011 годах Cadillac SRX использовал 2,8-литровый двигатель с впрыском топлива и турбонаддувом со степенью сжатия 9,5: 1, который обеспечивал крутящий момент 295 футо-фунтов всего при 2000 об / мин. Этот уровень создания крутящего момента на двигателе с распределенным впрыском 9,5: 1 представляет собой эффективную степень сжатия более 12: 1. Учитывая крайне низкую скорость двигателя 2000 об/мин, до которой генерируется этот довольно большой крутящий момент, эффективная степень сжатия, вероятно, намного выше 13:1.

За действительно невероятный уровень наддува на двигателе с впрыском через порт следует отметить Dodge Dart 2013 года. Дополнительный 1,4-литровый двигатель MultiAir с турбонаддувом и впрыском топлива, производный от Fiat, имеет 9.Степень сжатия 8:1 и мощность 160 л.с. Этот уровень крутящего момента на двигателе 9,8: 1 повышается при эффективной степени сжатия около 16: 1, а не на том, что бензин, как ожидается, сможет сделать в двигателе с впрыском через порт.

Не совсем понятно, на каком уровне наддува работают эти двигатели и какая у них эффективная степень сжатия, это всего лишь оценки, основанные на том, на что способен атмосферный двигатель с высокой степенью сжатия. Эти цифры основаны на крутящем моменте в 105 футо-фунтов от 1301-кубового KTM 1290, а также от Yamaha YZF-R1 2015 года, который обеспечивает 82,9 футо-фунтов крутящего момента при рабочем объеме 998 куб. 1000-кубовый BMW S1000RR с крутящим моментом 83 футо-фунта при 10 500 об/мин, а также 1285-кубовый Ducati Panigale 1299 S с крутящим моментом 106,7 футо-фунтов при 8750 об/мин создают похожее впечатление о том, на что способен двигатель с распределенным впрыском 13:1.

Если по традиционным представлениям максимум 1.Для карбюраторных двигателей используется крутящий момент в 2 фунта-фута на кубический дюйм рабочего объема при частоте вращения от 4500 до 6000 об/мин, тогда производительность этих двигателей с турбонаддувом и впрыском через порт выглядит еще более невероятной. С такой более низкой оценкой максимального крутящего момента для двигателя без наддува степень сжатия 10:1 и двигатель Ford Fiesta с рабочим объемом один литр, по-видимому, нуждаются в таком большом наддуве, что эффективная степень сжатия будет увеличена до 15:1, чтобы обеспечить его номинальные 112. фут-фунт крутящего момента.

Если, с другой стороны, базовым безнаддувным двигателем с впрыском через порт впрыска считается Aprilia RSV4 RR 2015 года, то цифры получаются несколько иными. 1000-кубовый двигатель Aprilia имеет крутящий момент 84,8 фунта-фута при 10 500 об/мин и степень сжатия 13,6:1. Этот несколько невероятный уровень крутящего момента указывает на то, что однолитровому двигателю Ford Fiesta с соотношением 10:1 потребуется только достаточное ускорение, чтобы работать с эффективной степенью сжатия 13,2:1, чтобы обеспечить номинальный крутящий момент в 112 футо-фунтов при 5000 об/мин.С другой стороны, Dodge Dart 2013 года по-прежнему нуждается в таком большом усилии, что он работает с эффективной степенью сжатия выше 15: 1, чтобы обеспечить номинальный крутящий момент в 184 футо-фунта.

Здесь действительно есть какая-то закономерность, и это итальянские двигатели, работающие с более высокой степенью сжатия и невероятным уровнем крутящего момента по сравнению с другими высокопроизводительными двигателями с впрыском через порт. У суппер-байка Aprilia 13,6:1 степень сжатия немного выше, чем у любого другого серийного уличного автомобиля, а также у Fiat 1.4 «MultiAir», кажется, рассчитан на невозможное, как бы на это ни смотрели.

Невероятное количество крутящего момента двигателей без наддува и раньше достигалось на газовом насосе. К 2007 году малоблочные Chevy с ходовым двигателем объемом 383 кубических дюйма обычно создавали более 500 фут-фунтов крутящего момента на насосном газе со степенью сжатия всего 10,5: 1. Однако действительно большой максимальный крутящий момент в 520 и даже 530 футо-фунтов был достигнут только в узком диапазоне оборотов двигателя около 5000 об/мин, где впускные направляющие настроенной длины, оптимизированная геометрия портов и продувочные выпускные коллекторы работали вместе, чтобы обеспечить значительно более высокий, чем 100% объемный. эффективность.

Бензин с непосредственным впрыском


Большинство последних автомобильных двигателей с турбонаддувом оснащены системами прямого впрыска, и это существенно меняет дискуссию о степени сжатия. Если эти бензиновые двигатели с непосредственным впрыском работают в режиме впрыска во время сгорания, то это просто дизельные двигатели, работающие на бензине, и они потенциально могут работать с наддувом в три атмосферы и степенью сжатия 18: 1, как это делают дизельные двигатели с турбонаддувом с высокой выходной мощностью.

Если бензин впрыскивается непосредственно в камеру сгорания во время средней части такта сжатия, а затем воспламеняется от свечи зажигания, то ограничения эффективной степени сжатия остаются в силе.Однако есть несколько причин, по которым бензиновый двигатель с непосредственным впрыском может работать с немного более высоким уровнем наддува при той же степени сжатия 10: 1, чем двигатель с впрыском через порт. Наиболее часто упоминаемое различие заключается в том, что топливо, впрыскиваемое в середине или конце такта сжатия, более эффективно охлаждает камеру сгорания, и это позволяет использовать больший наддув без разрушительного воспламенения при полном сжатии.

Этот небольшой дополнительный охлаждающий эффект прямого впрыска по сравнению с впрыском во впускной коллектор, однако, не объясняет наддува в 12 фунтов на квадратный дюйм или более, который двигатели GDI могут работать при степени сжатия 10:1.Уровень крутящего момента, заявленный во многих автомобильных двигателях с непосредственным впрыском и турбонаддувом со степенью сжатия 10: 1, представляет собой эффективную степень сжатия выше 16: 1, выше, чем у бензина или практически любого возможного топлива для сгорания. Универсальное использование промежуточных охладителей большей емкости для охлаждения всасываемого воздуха в новых автомобильных двигателях с турбонаддувом также часто упоминается как способ, с помощью которого более высокие уровни наддува могут работать на двигателях 10: 1, опять же, хотя это в конечном итоге составляет лишь небольшое количество. дополнительного наддува, который можно безопасно запускать при той же степени сжатия.Довольно маленькие автомобильные промежуточные охладители, безусловно, чрезвычайно эффективны для продления срока службы двигателя, когда двигатели малого диаметра постоянно работают на высокой мощности для продолжительной крейсерской скорости 190 миль в час по автобану. Однако эти маленькие промежуточные охладители не слишком хороши для предотвращения скачков температуры всасываемого воздуха, когда двигатель с высоким наддувом работает на максимальной мощности для ускорения с низкой скорости или подъема по крутому склону. Как только наддув достигает максимума, камере сгорания требуется всего несколько секунд, чтобы нагреться до максимальной рабочей температуры.В большинстве двигателей без наддува максимальная температура камеры сгорания достигается в течение двух-трех секунд после разгона на полной мощности.

Турбокомпрессоры также, как правило, гораздо более эффективны при средневысокой выходной мощности при средних оборотах двигателя, необходимых для продолжительного движения на высокой скорости. Максимальная выходная мощность при максимальных оборотах двигателя обычно приводит к перегрузке небольших корпусов турбонагнетателей, что приводит к неэффективной работе и чрезмерному нагреву всасываемого воздуха. Опять же, это означает, что небольшие автомобильные промежуточные охладители могут хорошо справляться с умеренным нагревом всасываемого воздуха во время длительного движения на высокой скорости, но плохо подходят для предотвращения скачков температуры всасываемого воздуха во время кратковременного резкого ускорения на более низких скоростях автомобиля. Тогда, конечно, есть простой факт, что более высокие уровни наддува будут иметь тенденцию вызывать гораздо более высокие уровни нагрева всасываемого воздуха.

Либо предполагаемый предел степени сжатия 13:1 для насосного газа является полностью фиктивным, либо эти двигатели GDI на самом деле работают в режиме впрыска во время сгорания и, следовательно, являются просто дизельными двигателями с низкой степенью сжатия, работающими на бензине со свечами зажигания, чтобы помочь в запуск и холостой ход.

Большинство безнаддувных бензиновых двигателей с непосредственным впрыском в настоящее время имеют показатель около 11.5:1, хотя у некоторых, таких как Mazda CX-5 2015 года, степень сжатия достигает 13:1. Примерно в 2012 и 2013 годах некоторые модели GDI имели степень сжатия до 13,5: 1. Дополнительное охлаждение за счет впрыска бензина непосредственно в камеру сгорания в середине или конце такта сжатия, безусловно, может обеспечить несколько более высокие максимальные степени сжатия, чем это возможно с двигателем с впрыском через порт или карбюратором, работающим на том же топливе. другие факторы, которые, как правило, позволяют сложным двигателям с компьютерным управлением также работать с немного более высокой степенью сжатия.

Насколько близко достаточно близко?


Полностью регулируемая система фаз газораспределения может обеспечить постоянную, скажем, 80 или 85%, объемную эффективность в широком диапазоне оборотов двигателя. Если вес поршней и шатунов соответственно меньше, чтобы соответствовать этой постоянной уменьшенной объемной эффективности, тогда степень сжатия может быть соответственно увеличена. Двигатель, который никогда не достигает объемного КПД выше 85%, может иметь степень сжатия на 16% выше, чем двигатель, который достигает 100% объемного КПД при некоторой частоте вращения двигателя.Если 14:1 является абсолютной максимальной степенью сжатия для обычного бензина, то двигатель с полностью регулируемой системой фаз газораспределения, которая может обеспечить постоянный объемный КПД 85%, потенциально может работать до степени сжатия 16,25:1. Точно так же, если абсолютная максимальная степень сжатия для высокоскоростного газового насоса с передним ходом с быстрым пламенем составляет 11,5: 1, то двигатель с полностью регулируемой системой фаз газораспределения, которая никогда не достигает объемного КПД более 85%, потенциально может работать до 13.Степень сжатия 3: 1 на высокоскоростном газовом насосе с быстрым пламенем. Помимо существенной механической сложности и сложности управления полностью регулируемой системой фаз газораспределения, единственным недостатком двигателя с постоянным объемным КПД 85% будет то, что его рабочий объем должен быть соответственно больше (на 18% больше), чтобы получить такое же максимальное генерирование крутящего момента. Этот недостаток более низкого пикового крутящего момента, однако, не обязательно означает, что двигатель фактически должен быть на 18% больше, поскольку постоянный объемный КПД 85% в широком диапазоне скоростей двигателя будет способствовать двигателю с широким диапазоном мощности и высокая пиковая мощность при максимальных оборотах двигателя.

Такая же концепция двигателя, который поддерживает постоянную и слегка сниженную объемную эффективность в широком диапазоне оборотов двигателя, существует уже очень давно. Еще в конце 1950-х и начале 1960-х годов некоторые из специальных двигателей 11:1 и 11,25:1 от General Motors были доступны только со специальными профилями распределительных валов, чтобы соответствовать невероятно высокой степени сжатия. Идея заключалась в том, что увеличение продолжительности подъема клапана снизит объемный КПД примерно с 4000 до 5000 об/мин, тогда даже при более длительном интервале объемный КПД распредвала останется немного низким с 5000 об/мин до максимальной частоты вращения двигателя просто потому, что два клапана на цилиндр двигатели плохо работали на высоких оборотах.Проблема с этой концепцией заключалась в том, что любой разумный распределительный вал для двигателя по-прежнему обеспечивал почти 100% объемный КПД при определенной частоте вращения двигателя, и все, что было сделано для предотвращения достижения 100% объемного КПД, просто приводило к перегрузке двигателя. более узкий диапазон оборотов двигателя или хуже приводит к снижению пиковой выходной мощности. Тем не менее, управляемые компьютером системы полного изменения фаз газораспределения могут фактически обеспечить этот постоянный уменьшенный объемный КПД.

Следует также иметь в виду, что фактический профиль объемного КПД реального двигателя, запрограммированного на максимально возможную степень сжатия, не будет абсолютно постоянным. Поскольку теплопередача между всасываемым воздухом и охлаждающей рубашкой уменьшается при более высоких оборотах двигателя, объемный КПД может иметь тенденцию к небольшим изменениям при разных оборотах двигателя. Изменение объемного КПД двигателя также может быть способом компенсации изменений высоты над уровнем моря и менее значительных изменений температуры окружающей среды, чтобы можно было обеспечить максимальную производительность во всех условиях эксплуатации.

Вероятно, наиболее важной причиной того, что сложные двигатели с компьютерным управлением могут работать с более высокой степенью сжатия, чем традиционные двигатели с механическим управлением, является приемистость дроссельной заслонки и управляемость. В двигателях с механическим управлением с незначительной регулировкой времени в зависимости от нагрузки или без нее было необходимо поддерживать степень сжатия достаточно низкой, чтобы двигатель мог работать в режиме полного фронтального движения пламени, чтобы выдерживать ряд легких нагрузок в более низких диапазонах оборотов двигателя.Причина, по которой это было важно, заключалась в том, что при попытке приблизиться к максимальной степени сжатия двигатель становился резким и непригодным для использования при 2000 об / мин и мог работать с почти максимальной мощностью только в диапазоне рабочих скоростей от 4000 до 8000 об / мин. Небольшое отклонение от максимальной степени сжатия позволит двигателю довольно хорошо работать при легких и средних нагрузках на частоте от 2000 до 4000 об/мин, но по-прежнему в основном будет работать только при полной нагрузке в пределах нормального диапазона рабочих скоростей от 4000 до 8000 об/мин. об/мин.По этой причине автомобильные двигатели работали приемлемо хорошо при соотношении 9,5:1 или даже 10,5:1, но двигатели 11:1 и 11,25 считались плохой идеей еще в 1950-х и 1960-х годах. То, насколько близко к максимальной степени сжатия может хорошо работать двигатель с механическим управлением, зависит в первую очередь от постоянства подачи топлива. Если топливо всегда одно и то же, то двигатели можно проектировать, обслуживать и эксплуатировать так, чтобы они работали с максимальной отдачей. Если топливо меняется все время, то двигатели с механическим управлением будут плохо работать при любой степени сжатия, и попытка приблизиться к максимальной степени сжатия не принесет большого преимущества.Применение двигателя также играет большую роль в том, насколько высокая степень сжатия может быть достигнута в двигателе с механическим управлением при постоянной подаче топлива. Двигатели с механическим управлением в самолетах и ​​​​лодках, которые работают в основном с постоянной кривой зависимости мощности от скорости двигателя, гораздо легче настроить для работы, близкой к максимальной степени сжатия. Точно так же гоночные двигатели, которые можно настроить для конкретной гоночной трассы и для определенного стиля вождения, могут работать с близкой к максимальной степенью сжатия с хорошими результатами. Для использования в автомобилях или гонок по бездорожью двигатель должен выдерживать широкий диапазон комбинаций скорости и нагрузки, и это обычно означает, что даже лучшие двигатели с механическим управлением в конечном итоге должны оставаться далеко от максимальной степени сжатия для надежной работы.

Двигатели, управляемые компьютером, не имеют этого ограничения, и могут работать со степенью сжатия, близкой к максимальной, с превосходными результатами. Опять же, постоянство подачи топлива играет роль в том, насколько близка к максимальной степень сжатия.Если подача топлива всегда постоянна, то довольно простые бензиновые двигатели с электронным управлением могут работать очень близко к максимальной степени сжатия с отличными результатами. Если плотность энергии и скорость движения фронта пламени топлива постоянно изменяются, то система управления двигателем должна быть намного более сложной, чтобы обеспечить хорошие характеристики при степени сжатия, близкой к максимальной. Само собой разумеется, что любой двигатель с механическим, электронным или компьютерным управлением требует, чтобы характеристики температуры и давления топлива были постоянными, если должна работать близкая к максимальной степень сжатия.Если характеристики температуры и давления топлива изменяются от партии к партии, тогда степень сжатия должна быть существенно низкой, чтобы предотвратить разрушительное воспламенение при полном сжатии на топливе с самым низким давлением, которое встречается.

То, насколько близко к максимальной степени сжатия должен работать двигатель, также зависит от его применения. Для гоночных автомобилей эффективность легкой нагрузки обычно не имеет большого значения, и все, что имеет значение, — это эффективная высокая выходная мощность в диапазоне частот вращения двигателя.Для многих видов гонок эффективность двигателя при высокой мощности имеет большое значение как потому, что высокая эффективность обеспечивает более высокую выходную мощность, так и потому, что перевозка достаточного количества топлива для устойчивой максимальной выходной мощности может быть проблематичной. Поскольку эффективность при малой нагрузке не имеет значения для гонок, степень сжатия двигателя должна быть достаточно близка к максимально возможной степени сжатия при используемом топливе, чтобы выходная мощность при полной нагрузке была достаточно эффективной. Это означает, что угол опережения зажигания 10 или даже 20 градусов до ВМТ на четырехдюймовом двигателе с высокоскоростным передним ходом топлива работает достаточно хорошо.Только когда момент зажигания достигает диапазона от 25 до 40 градусов, максимальная выходная мощность серьезно снижается. Топливо с более медленным фронтом пламени может обеспечить выходную мощность, близкую к пиковой, на 25 или даже 35 градусов опережения зажигания, но поскольку диапазон скоростей и нагрузок, при которых двигатель будет работать хорошо, серьезно ограничен, использование топлива с более медленной скоростью фронта пламени никогда не желательно для гонки.

Для использования в автомобилях, где производительность при малой нагрузке имеет большое значение, есть гораздо больше причин попытаться максимально приблизить степень сжатия к максимальной степени сжатия.Работа с более высокой степенью сжатия, так что угол опережения зажигания составляет 5 градусов до ВМТ при полном крутящем моменте, может не обеспечить гораздо более высокую пиковую мощность, чем работа с моментом зажигания 15 градусов до ВМТ, но более высокая степень сжатия, безусловно, улучшает эффективность при легкой нагрузке.

Для любого бензинового двигателя важно иметь в виду, что количество сжигаемого топлива в режиме фронтального движения пламени увеличивается примерно пропорционально квадрату прошедшего времени. Это означает, что двигатель, работающий с моментом зажигания 15 градусов до ВМТ и временем позднего воспламенения от сжатия 15 градусов до ВМТ, будет сжигать в четыре раза больше топлива от ВМТ до момента позднего воспламенения от сжатия, чем от момента зажигания до ВМТ.Чтобы бензиновый двигатель работал как можно лучше, требуется, чтобы только небольшая часть общего всасываемого заряда сгорала в режиме движения фронта пламени до того, как произойдет позднее воспламенение от сжатия. Если большая часть топлива сгорает в режиме движения фронта пламени до того, как произойдет воспламенение с поздним сжатием, двигатель будет работать громко, резко, неэффективно, и крутящий момент будет страдать. Поскольку скорость расхода топлива в режиме движения фронта пламени резко возрастает с течением времени, критически важным является не столько положение коленчатого вала в момент зажигания свечи зажигания, сколько положение коленчатого вала через 20 градусов после зажигания свечи зажигания. имеет большое значение.За первые 20 градусов вращения коленчатого вала после воспламенения свечи зажигания сгорает лишь небольшое количество топлива, но затем, по истечении 20 градусов вращения коленчатого вала, количество топлива, потребляемое расширяющимся фронтом пламени, становится большим и значительным.

Если угол опережения зажигания на двигателе с диаметром цилиндра четыре дюйма составляет 20 градусов до ВМТ при быстром движении топлива с фронтальным ходом пламени, то довольно большая часть топлива расходуется на сгорание с фронтальным ходом пламени. Поскольку сгорание при перемещении фронта пламени начинается медленно, хотя фактически сгорает лишь небольшое количество топлива, прежде чем поршень достигает верхней мертвой точки.Поскольку количество топлива, потребляемого фронтом пламени, резко увеличивается за пределами верхней мертвой точки, поршень уже движется вниз, и эта большая часть топлива, которая потребляется до воспламенения с поздним сжатием, только делает двигатель немного более жестким, громким и менее эффективным. . Если, с другой стороны, то же самое быстрое пламя с передним ходом топлива используется в четырехдюймовом двигателе с более низкой степенью сжатия, так что требуется угол опережения зажигания 30 градусов до ВМТ, то в конечном итоге будет сожжено большое и значительное количество топлива. между 10 градусами до ВМТ и ВМТ, и это топливо, сгорающее, когда поршень все еще движется вверх, приведет к чрезвычайно громкой и жесткой работе, при этом производство крутящего момента сильно пострадает.Если степень сжатия того же двигателя с диаметром цилиндра 4 дюйма увеличить так, чтобы угол опережения зажигания составлял 10 градусов до ВМТ, тогда будет сжигаться лишь небольшое количество топлива до тех пор, пока поршень не достигнет 10 градусов до ВМТ, и двигатель будет работать в основном как насколько это возможно, когда основная часть топлива сжигается в режиме позднего воспламенения от сжатия. Дело здесь в том, что разница между моментом зажигания 30 градусов до ВМТ и 20 градусов до ВМТ намного больше и значительнее, чем разница между моментом зажигания в 20 градусов до ВМТ и моментом зажигания в 10 градусов до ВМТ.

Изменение степени сжатия, необходимое для уменьшения угла опережения зажигания с 30 градусов до ВМТ до 20 градусов до ВМТ, является гораздо большим изменением по сравнению с меньшим изменением степени сжатия, необходимым для уменьшения момента зажигания с 20 градусов до ВМТ до 10 градусов до ВМТ. Уменьшение угла опережения зажигания менее чем до 20 или 25 градусов до ВМТ при быстром движении топлива с передним пламенем абсолютно необходимо для плавной и эффективной работы двигателя. Меньшее увеличение степени сжатия, необходимое для снижения угла опережения зажигания до 10 градусов до ВМТ, также полезно, но гораздо менее важно.Дополнительное очень небольшое увеличение степени сжатия, необходимое для того, чтобы момент зажигания был после верхней мертвой точки при полном крутящем моменте, дает лишь очень небольшое увеличение производительности и эффективности и стоит только значительных трудностей для двигателей с компьютерным управлением, которые работают большую часть времени.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.