Степень сжатия в чем измеряется: Что такое компрессия и степень сжатия и чем они отличаются — 4КОЛЕСА

Содержание

Что такое компрессия и степень сжатия и чем они отличаются - 4КОЛЕСА

При диагностике автомобиля перед покупкой опытные автовладельцы практически всегда советуют новичкам проверить компрессию. А еще существует степень сжатия – казалось бы, схожий термин, ведь компрессия – это и есть сжатие. На самом деле это совершенно разные вещи. Давайте разберемся, что есть что, а заодно поймем, что и как нужно проверять при покупке машины. 

ЧТО ТАКОЕ СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ?

Начнем со степени сжатия. Как мы помним, поршень в цилиндре при работе двигателя движется вверх-вниз, имея две так называемых мертвых точки, верхнюю и нижнюю. Так вот, степень сжатия – это отношение между двумя объемами: полным объемом цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке, и объемом камеры сжатия, когда поршень находится в верхней мертвой точке. То есть степень сжатия – это математическое отношение, которое показывает, во сколько раз топливовоздушная смесь (или воздух, если речь о дизеле) сжимается в цилиндре при работе мотора.

Степень сжатия – одна из базовых характеристик любого двигателя, и закладывается она на стадии проектирования. У бензиновых моторов она ниже, чем у дизельных: в среднем от 8:1 до 12:1 у первых и от 14:1 до 23:1 у вторых.

Дело в том, что работа дизельного мотора предполагает самостоятельное воспламенение топливовоздушной смеси от сжатия, а в бензиновом моторе смесь в каждом такте поджигается свечой зажигания. Однако в целом по мере развития технологий двигателестроения степень сжатия в моторах росла. Причина проста: повышение степени сжатия позволяет увеличить КПД мотора, получая больше мощности при том же рабочем объеме и расходе топлива. Собственно, с ростом степени сжатия связано и применение более высокооктановых бензинов.

Таким образом, степень сжатия – это конструктивная характеристика двигателя, и она не меняется по мере его износа и старения. Степень сжатия не нужно «проверять» при покупке, а знать ее нужно в основном для того, чтобы знать, какой бензин лучше заливать в бак купленной машины.

ЧТО ТАКОЕ КОМПРЕССИЯ?

Если степень сжатия – параметр математический и неизменный, то компрессия – характеристика изменяемая. Компрессия – это давление, создаваемое в цилиндре в конце такта сжатия, когда поршень идет от нижней мертвой точки к верхней, сжимая воздух или топливовоздушную смесь. Давление в цилиндре в момент, когда поршень достиг верхней мертвой точки – это и есть компрессия. Можно подумать, что компрессия фактически должна быть равна степени сжатия – ведь она тоже показывает разницу давления в цилиндре при двух положениях поршня – верхнем и нижнем. Однако на самом деле компрессия оказывается значительно выше. Ведь воздух при резком сжатии нагревается, что означает увеличение давления. А еще он нагревается от горячих стенок цилиндра, ведь рабочая температура двигателя гораздо выше температуры окружающей среды. Таким образом, компрессия, конечно, зависит от степени сжатия, но не равна ей. И именно компрессию замеряют при диагностике двигателя, чтобы оценить его техническое состояние.

КАК ЗАМЕРЯЮТ КОМПРЕССИЮ?

Замер компрессии проводится с учетом перечисленных выше условий: на полностью прогретом двигателе и при полностью открытой дроссельной заслонке, отвечающей за подачу воздуха в цилиндр. Разумеется, горение топлива для замера компрессии не нужно, в цилиндре сжимается только воздух. Так что подачу топлива отключают, а свечу зажигания (или накаливания, если речь идет о дизеле) выкручивают, а на ее место вкручивают шлаг компрессометра. Компрессометр – это прибор для измерения компрессии. Он фактически представляет собой манометр, подключаемый трубкой к цилиндру и оснащенный обратным клапаном, чтобы не сбрасывать измеренное давление.

ЗАЧЕМ ИЗМЕРЯТЬ КОМПРЕССИЮ?

Замер компрессии позволяет оценить исправность и техническое состояние двигателя. Во-первых, после замера можно сравнить соответствие полученного результата заводским параметрам – то есть оценить компрессию в имеющемся двигателе по сравнению с новым. Во-вторых, низкий показатель компрессии означает наличие проблем с мотором, ведь он сигнализирует о том, что воздух «утекает» из камеры сгорания, а при работе мотора из нее будут прорываться раскаленные газы. Причин может быть довольно много: поршневые кольца, повреждения седел клапанов и самих клапанов, негерметичность прокладки ГБЦ и даже трещина в самом поршне. Ну а в-третьих, важна не только сама величина компрессии, но и ее равномерность во всех цилиндрах двигателя. Если компрессия в одном или нескольких цилиндрах ниже, чем в других, это говорит о неравномерном износе и наличии проблем.

Таким образом, замер компрессии – одна из простых, но эффективных методик оценки исправности и общего технического состояния двигателя. Он позволяет быстро отсеять заведомо «мертвые» моторы, имеющие проблемы с цилиндропоршевой группой, клапанами и так далее. Поэтому замер компрессии можно и нужно проводить при диагностике практически любого автомобиля перед покупкой.

Степень сжатия двигателя

Работа двигателей внутреннего сгорания 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.

Степень сжатия — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

У этого термина существуют и другие значения, см. сжатие.

Степень сжатия — отношение полного объёма цилиндра (надпоршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мёртвой точке, НМТ) к объёму камеры сгорания (надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке, ВМТ).

=Vh+VcVc{\displaystyle \;={\frac {V_{h}+V_{c}}{V_{c}}}}, где
Vh{\displaystyle V_{h}} — объём хода поршня,
Vc{\displaystyle V_{c}} — объём камеры сгорания.

Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.

Степень сжатия, обозначаемая греческой буквой ε{\displaystyle \varepsilon }, есть величина безразмерная. Связанная с ней величина — компрессия — зависит от степени сжатия, от природы сжимаемого газа и от условий сжатия. При адиабатическом процессе сжатия воздуха зависимость эта выглядит так:

P=P0∗εγ{\displaystyle P=P_{0}*\varepsilon _{\gamma }}, где
γ=1,4{\displaystyle \gamma =1,4} — показатель адиабаты для двухатомных газов (в том числе воздуха),
P=P0{\displaystyle P=P_{0}} — начальное давление, как правило, принимается равным 1.

Из-за неадиабатичности сжатия в двигателе внутреннего сгорания (теплообмен со стенками, утечки части газа через неплотности, присутствия в нём бензина) сжатие газа считают политропным с показателем политропы n=1,2.

При ε{\displaystyle \varepsilon }=10 компрессия в лучшем случае должна быть 101,2=15,8

Детонация в двигателе — изохорный самоускоряющийся процесс перехода горения топливо-воздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия[1], которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10, компрессия — 15,8 атм.).

Интересные факты

Двигатели гоночных автомобилей, работающих на метаноле, имеют степень сжатия, превышающую 15[источник не указан 2146 дней]; в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 11,1.

В настоящее время только компания Mazda серийно производит бензиновые двигатели  Skyactiv-G  со степенью сжатия 14, которые устанавливаются на такие автомобили, как Mazda CX-5 и Mazda 6. Однако необходимо понимать, что это геометрическая степень сжатия, фактическая же примерно равна 12, так как двигатель работает по циклу Аткинсона, то есть смесь начинает сжиматься после позднего закрытия клапанов и сжимается в 12 раз. Эффективность такого мотора по мощности и крутящему моменту обуславливается таким понятием как степень расширения, которая обратна геометрической степени сжатия.

В 1950-60-е года одной из тенденций двигателестроения, особенно в Северной Америке, было повышение степени сжатия, которая к началу 1970-х на американских двигателях нередко достигала 11-13. Однако, это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале 1970-х годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

Примечания


Что такое степень сжатия

Степень сжатия является величиной, которая характерна для двигателей внутреннего сгорания. Степень сжатия двигателя является отношением полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Другими словами, это отношение объема пространства над поршнем во время его нахождения в НМТ (нижняя мертвая точка) к объему такого же пространства над поршнем при его нахождении в ВМТ (верхняя мертвая точка).

Стоит отметить, что понятие степени сжатия двигателя зачастую ошибочно принимается за показатель компрессии.  Компрессия представляет собой максимальный уровень давления в цилиндре, которое создается в результате движения поршня из НМТ в ВМТ. Показатель компрессии принято измерять в атмосферах, тогда как степень сжатия выражается математически в виде определенного отношения. В качестве примера можно указать степень сжатия 11:1.

На самом деле показатель степени сжатия условно является разницей давлений в камере сгорания между моментом подачи  топливно-воздушной смеси (или только дизтоплива для дизельных ДВС) в цилиндр и тем моментом, когда происходит воспламенение топливного заряда. Различные двигатели могут иметь разный параметр  степени сжатия, что зависит от типа мотора и его конструктивных особенностей.  Принято выделять низкую или высокую степень сжатия.

Содержание статьи

Увеличение степени сжатия: плюсы и минусы

Любой ДВС в основе имеет принцип воспламенения смеси воздуха и распыленного топлива в камере сгорания. Результатом сгорания смеси становится тепловое расширение газов, которые толкают поршень. Такая энергия толчка от поршня передается на коленчатый вал двигателя посредством работы КШМ, что означает преобразование сгорания топлива в полезную механическую работу.

Чем большим оказывается показатель степени сжатия двигателя, тем сильнее итоговое давление газов на поршень. Увеличение давления будет означать, что за один такт силовая установка способна выполнить больше механической работы. Если проще, то мощность и отдача от двигателей с большей степенью сжатия выше сравнительно с аналогами, которые имеют меньший показатель. Также необходимо добавить, что количество самого подаваемого топлива в моторах с большей степенью сжатия не увеличивается, при этом такой двигатель имеет больший КПД. Бензиновые двигатели могут демонстрировать показатель степени сжатия от 8 до 12. Что касается дизельных моторов и особенностей воспламенения смеси в таких агрегатах, степень сжатия дизеля выше и находится в рамках от 14 до 18 единиц.

При всех положительных аспектах сильно увеличить степень сжатия не представляется возможным, так как значительное уменьшение объема камеры сгорания приводит к детонации топлива. Детонация в результате увеличения степени сжатия свойственна бензиновым ДВС. Дизельный двигатель, в котором воздух подается и сжимается отдельно, также может детонировать после впрыска дизтоплива. Детонация в дизеле связана с неисправностями топливной аппаратуры, неправильно установленным моментом впрыска, закоксовкой и сильным нагаром в цилиндрах двигателя и т.п.

Большинство современных моторов легковых автомобилей имеют высокую степень сжатия, так как двигатель становится мощнее и экономичнее. Топливно-воздушная смесь в таких ДВС сгорает более полноценно и равномерно, позволяя улучшить ряд характеристик двигателя во всем диапазоне оборотов. Главной особенностью моторов с высокой степенью сжатия является повышенная требовательность к качеству топлива. Для таких силовых агрегатов обязательно использование дорогих марок бензина с высоким октановым числом и солярки с необходимым цетановым числом. Большинство современных бензиновых ДВС предполагают использование топлива с октановым числом не ниже АИ-95 или АИ-98.

Доработка двигателя: изменение степени сжатия

Среди распространенных решений для форсирования двигателя или езды на более дешевом бензине является самостоятельное изменение объема камеры сгорания. Далее мы рассмотрим, как увеличить или уменьшить степень сжатия своими руками.

Если вы планируете форсировать двигатель, тогда степень сжатия нужно увеличить. Следует помнить, что увеличение закономерно приводит к тому, что детонационный порог будет снижен. Слишком высокая степень сжатия для двигателя будет означать, что устранить детонацию при помощи высокооктанового бензина, настройки УОЗ и других манипуляций не получится.

Стоит добавить, что более ощутимый прирост мощности способен обеспечить такой двигатель, который изначально был рассчитан на меньшую степень сжатия. Другими словами, больше мощности после тюнинга выдаст агрегат, штатно имеющий показатель 9:1 и доработанный до 10:1 сравнительно с мотором, который в стоке имел 12:1 и был форсирован путем увеличения показателя степени сжатия до 13:1.

Для прибавки мощности существуют такие способы:

  • доработка ГБЦ и/или установка тонкой прокладки ГБЦ;
  • расточка цилиндров и общее увеличение объема ДВС;

Под тюнингом головки блока в этом случае стоит понимать фрезеровку нижней части, которая стыкуется с блоком цилиндров. ГБЦ таким образом укорачивается, что и приводит к уменьшению камеры сгорания двигателя, а также увеличению степени сжатия. Аналогичную задачу преследует и установка более тонкой прокладки ГБЦ.

Необходимо учитывать, что при таком тюнинге существует риск встречи клапанов с поршнем. Перед началом работ необходимы детальные расчеты. В ряде случаев требуется замена поршней на такие, которые имеют увеличенные выемки под клапан. Фазы газораспределения также сбиваются, что потребует их последующей настройки.

Что касается расточки блока цилиндров, данный способ также требует замены поршней. Результатом становится увеличение рабочего объема ДВС и более высокая степень сжатия, так как объем камеры сгорания по отношению к увеличенному объему цилиндра не меняется.

Дефорсирование ДВС

Вполне очевидно, что после понижения степени сжатия двигатель будет дефорсирован. Делается такая доработка в том случае, если мощность двигателя отодвигается на второй план. Уменьшение степени сжатия позволяет эксплуатировать мотор на низкооктановом бензине без риска появления детонации, что и обеспечивает определенную экономию на разнице стоимости горючего.

Необходимо добавить, что подобное решение зачастую применяется на старых карбюраторных автомобилях. Что касается инжекторных авто с электронным блоком управления, в этом случае данный способ доработки настоятельно не рекомендуется.

Для уменьшения степени сжатия двигателя нужно реализовать увеличение высоты прокладки под ГБЦ. Для этого используются две обычные прокладки, между которыми укладывается третья, изготовленная из алюминия. Результатом станет увеличение высоты ГБЦ и объема камеры сгорания, что позволит в итоге перейти на более дешевый бензин.

Читайте также

Что такое степень сжатия? - Автомобильный журнал «Турбо»

Скажете ли вы на память, какая степень сжатия у двигателя вашего авто? Допустим, 9,8; не слишком ли много? А может, наоборот, – мало?

Непростой вопрос, ведь конструкторы моторов с искровым зажиганием [Мы обычно говорим бензиновый, хотя знаем, что автомобильные двигатели прекрасно работают и на газе. А также на спирте – метиловом или этиловом… Так что лучше выражаться: с искровым зажиганием. Или Отто (по имени создателя такой конструкции Николауса Отто) – в отличие от Дизеля. Хоть и странновато звучит, но точнее.] всячески стремятся повысить степень сжатия. А создатели двигателей с воспламенением от сжатия наоборот – стараются ее понизить…

Своеобразная характеристика д.в.с., вокруг которой бытует немало недоразумений. Причем одна из ключевых – от степени сжатия зависит многое. Хотя, на первый взгляд, нет ничего проще: отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Или иначе: частное от деления объема надпоршневого пространства в н.м.т. на него же – в.м.т. То есть, геометрическая степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь (воздух в цилиндрах дизеля) при движении поршня от н.м.т. к в.м.т. Геометрическая; а в жизни, естественно, получается не всегда так, как в геометрии…

Объемы 4-тактного поршневого двигателя: Vk – объем камеры сгорания; Vp – рабочий объем цилиндра; Vo – полный объем цилиндра; ВМТ – верхняя мертвая точка; НМТ – нижняя мертвая точка.

Вперед и выше

На заре автомобилизма степень сжатия двигателей Отто (а собственно, других 100 лет назад и не знали) делали невысокой – 4-5. Чтобы при работе на низкооктановом бензине (гнали как умели) не возникала детонация [Кто не слышал детонационные звуки в цилиндрах? Как говорится, «пальцы стучат». При слишком высокой (по качеству горючего) степени сжатия, горение топливовоздушной смеси после ее воспламенения от искры нарушается. Оно приобретает взрывной характер, в камере сгорания возникают ударные волны, от которых мотору не поздоровится.]. Скажем, при рабочем объеме цилиндра в 400 «кубиков» объем камеры сгорания – 100 миллилитров. То есть, геометрическая степень сжатия у нашего двигателя

e = (400+100)/100 = 5.

Если же объем камеры сгорания уменьшить – при прочих равных – до 40 см3 (технически несложно), то степень сжатия повысится до

e = (400+40)/40 = 11.

Замечательно – и что? А то, что термический к.п.д. двигателя увеличится почти в 1,3 раза. И если 6-цилиндровый 2,4-литровый мотор развивает со степенью сжатия 5 мощность в 100 л.с., то со степенью сжатия 11 она повысится до без малого 130. Причем при неизменном расходе горючего! Иными словами, расход топлива в расчете на 1 л.с. в час сокращается на 22,7%.

Короткоходный 3,8-литровый двигатель Porsche 911 со степенью сжатия 11,8! Объем камеры сгорания настолько мал (59 см3), что трудно устроить углубления в днище поршня под головки клапанов

Поразительный результат – самыми простыми средствами. Не слишком ли хорошо, чтобы быть правдой? Никакой мистики: чем выше степень сжатия, тем ниже температура отработанных газов, идущих на выхлоп. При e = 11 мы попросту заметно меньше обогреваем атмосферу, чем при степени 5; вот и все.

Азы теплотехники

Автомобильные двигатели – разновидность тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики. Еще в 1-й половине XIX в. замечательный французский физик и инженер Сади Карно заложил основы теории тепловых машин – в том числе и д.в.с. Так вот, по Карно, к.п.д. двигателя внутреннего сгорания тем выше, чем больше разница между температурой газов (рабочего тела) к концу горения топливовоздушной смеси – и их температурой на выпуске. А разница температур зависит от e – вернее, от степени расширения рабочих газов в цилиндрах.

Sadi Carnot (1796-1832)

Да, тут есть нюанс: по Карно, для термического к.п.д. важна не степень сжатия, а именно степень расширения. Чем сильнее расширяются горячие газы на рабочем ходу, тем ниже падает их температура – естественно. Просто в обычных конструкциях д.в.с. степень расширения геометрически совпадает со степенью сжатия; вот мы и привыкли говорить. Тем более что детонация зависит как раз от e – то есть от компрессии. Чем сильнее сжимается топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя Отто [Именно Отто, дизели детонации не знают. Почему – отдельный разговор.], чем выше давление и температура к моменту искрообразования, тем вероятнее возникновение ударных волн в камере сгорания.

Взрывное горение, детонация. Она-то и ограничивает степень сжатия, но степень расширения рабочих газов здесь ни при чем. Вот если каким-то образом отделить одну степень от другой – чтобы при умеренной компрессии добиться сильного расширения рабочих газов…

Пятитактный цикл

Pourquoi бы и не pas; ведь уже полвека с лишним известен так называемый 5-тактный цикл Atkinson’а/Miller’а. Он как раз и разводит степень сжатия и степень расширения по разные стороны.

Представьте, что у вашего 1,5-литрового 16-клапанника ВАЗ-2112 впуск заканчивается не на 36° после н.м.т. (по углу поворота коленчатого вала), а очень поздно – на 81°. То есть, при 3 тыс. оборотов поршень на своем ходе к в.м.т. вытесняет часть топливовоздушной смеси через открытые клапаны обратно во впускной коллектор (не беспокойтесь, она там не пропадет). Иными словами, такт сжатия начинается только где-то на 75° после н.м.т., а до того имеет место своеобразный такт обратного вытеснения смеси.

Тактов теперь не 4, а 5: впуск, обратное вытеснение, сжатие, рабочий ход, выпуск. На первый взгляд, идиотская схема: зачем гонять смесь туда-обратно? На первый взгляд и Солнце обращается вокруг Земли… Следите за моими руками: допустим, обратно вытесняется 20% топливовоздушной смеси, уже попавшей в цилиндр, и сжимается только 80%. И пусть геометрическая e равна 13 – исключительно высокая для Отто. Однако реальная степень сжатия, компрессия гораздо ниже: при 20-процентном обратном вытеснении смеси она равна 10,6. Что и требовалось доказать.

У конструкции с реальной степенью сжатия 10,6 (вполне допустимо для товарного бензина) степень расширения рабочих газов – 13. Термический к.п.д. двигателя по факту в 1,0518 раза выше, чем по его реальной степени сжатия; не так много, но моторостроители годами бьются ради 5-процентной экономии горючего. Двигатели пассажирских автомобилей уже вовсю работают по 5-тактному циклу. Возьмите 1,5-литровую тойотовскую «четверку» 1NZ-FXE (для Prius) или фордовскую 2,26-литровую (для Escape hybrid). Вроде блестящее решение, однако у медали есть и оборотная сторона.

Тойотовская «четверка» 1NZ-FXE: тоже 5-тактный цикл. На глаз заметно, насколько профиль впускного кулачка шире выпускного: крайне позднее закрытие впускных клапанов

Геометрическая e (степень расширения рабочих газов) у 1NZ-FXE – 13, реальная степень сжатия – около 10,5. Печаль в том, что из-за обратного вытеснения смеси 1,5-литровый мотор по крутящему моменту и мощности опускается примерно до 1,2-литрового; выигрываем в термическом к.п.д. – ценой потери реального литража. Так что с одной стороны – с другой стороны.

Мало того, двигатель с поздним закрытием впускных клапанов совсем не тянет «на низах». Поэтому 5-тактный цикл годится в «гибридных» силовых агрегатах, где тяговый электромотор как раз и принимает на себя нагрузку при самых низких оборотах. А потом подхватывает д.в.с.; так или иначе, 5-тактный цикл позволяет повысить степень расширения рабочих газов и термический к.п.д. двигателя.

У двигателя Honda, работающего по 5-тактному циклу, часть топливовоздушной смеси вытесняется поршнем обратно во впускные каналы 1 – впуск; 2 – обратный выброс топливовоздушной смеси; 3 – пятый такт: сжатие.

А вот наддув – наоборот – вынуждает понижать степень сжатия. При подаче топливовоздушной смеси под избыточным давлением, реальная компрессия в цилиндрах оказывается слишком высокой – даже при умеренной геометрической e. Приходится отступать; отсюда снижение термического к.п.д. и повышенный расход бензина у двигателей с наддувом, если не применять спецгорючее.

На спирту

Чем больше октановое число бензина, тем выше допустимая (по условиям детонации) степень сжатия, тем эффективнее работает мотор. Так ведь не бензином единым… Исключительно высокую e допускает в роли горючего газ – нефтяной или природный. Без наддува 13-14 не вопрос, с компрессором – 10-11. Водород тоже отличается стойкостью против детонации. И еще спирт – метиловый или этиловый: потрясающие антидетонационные качества. Вдобавок у спирта высокая теплота испарения; испаряясь, он сильно охлаждает топливовоздушную смесь (а заодно и поверхность камеры сгорания). Холодная смесь плотнее, и в цилиндр ее – по весу – входит заметно больше; реальный коэффициент наполнения оказывается выше. Крутящий момент, мощность. Так и говорят: «компрессорный» эффект спиртового горючего.

Мощность, термический к.п.д. – все удовольствия сразу. Кроме того, этиловый (питьевой!) спирт еще и экологичен; что еще пожелать? Правда, расход спиртового топлива в литрах оказывается гораздо выше, чем бензина, поскольку теплотворная способность метанола и этанола невысока. Как водка и «сушняк»; равнять литр на литр тут бессмысленно. А вот в энергетическом эквиваленте спирт заметно эффективнее бензина – благодаря высокой степени сжатия (расширения). Так что в перспективе – спиртовое топливо, чистое или в смеси с бензином. Скажем, E85: на 85% этанол и на 15% бензин. И лет через 25 нефть потеряет свое значение в мире…

Истина в мере

В перспективе, а пока повысить степень сжатия ВАЗовского 16-клапанника с 10,5 до 11,5 – на 92-м бензине от местной АЗС – ой как непросто. Скажем, применить впрыск бензина непосредственно в камеры сгорания – вместо впускных каналов. Испарение бензина не на впуске, а в цилиндрах – тот же самый «компрессорный» эффект. Или организовать 2-искровое зажигание – с 2 свечами на цилиндр; кое-что дает. А также поставить выпускные клапаны с внутренним (натриевым) охлаждением; раскаленные тарелки провоцируют детонацию. Очистить поверхность камеры сгорания от нагара – и отполировать ее.

Влияет конфигурация камеры сгорания – и скорость вихревого движения топливовоздушной смеси. Есть много способов борьбы с детонацией – хороших и разных.

А до какого уровня есть смысл поднимать e двигателя Отто? Тут вот что: термический к.п.д. нарастает с повышением степени сжатия (расширения!), но не линейно. То есть, рост к.п.д. замедляется: если от 5 до 10 он повышается в 1,265 раза, то от 10 до 20 – только в 1,157 раза. Зато быстро накапливаются побочные заморочки, которых лучше избегать. Поэтому степень сжатия 13-14 – разумный компромисс, к которому и следует стремиться. Только оставьте окончательное решение за инженерами-конструкторами; они знают лучше.

Чем отличается степень сжатия от компрессии? определение терминов

ГлавнаяРазноеЧем степень сжатия отличается от компрессии

в самих понятиях!

Компрессия и есть сжатие. А степень сжатия – это степень компрессии.

разница только в словах

компресия это четко измеримая величина а степень сжатия это показатель который выявляется при соотношении качества двигателя

Степень сжатия и компрессия Степень сжатия – величина определяемая геометрическими параметрами двигателя: 1. Объем камеры сгорания – Объем образующийся над поршнем, когда он находится в ВМТ 2.

Полный объем цилиндра – Это объем камеры сгорания, когда поршень находится в НМТ, он равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания. Степень сжатия = полный объем цилиндра/объем камеры сгорания. Для движков классики составляет 8.5. Изменяется при помощи изменения объема камеры сгорания (например прокладкой) .

Обратите внимание

Повышение степени сжатия в карбюраторном двигателе ограничено стойкостью топлива к детонации. Под компрессией понимают давление в конце такта сжатия. Эта величина и измеряется манометром (компрессиометром) . Как соотносятся степень сжатия и компресия? Немного теории.

Компрессия обычно больше, чем степень сжатия (12 у нового приработанного 2103 двигателя) , поскольку сжатие происходит практически адиабатически, и, соответственно, сопровождается изменением (увеличением) температуры смеси.

Эта величина была бы равна степени сжатия, если бы сжатие происходило изотермически в герметически замкнутом объеме. В случае адиабатическиго сжатия максимальное возможное давление в конце такта сжатия (“компрессия”) оценивается согласно уравнению Пуассона

Важно

первое это то что реально покажет компрессометр. а второе соотношение хода поршня к объему камеры сгорания.. . ит. д.. . короче расчетная единица.

Компрессия – давление. Степень сжатия расчётная величина. Выше, в принципе всё написано более подробно. Меня лично очень коробит, когда говорят, что это одно и то же.

Один ипёт, а другой дразнится.. . Вот и разница.. . Стоит копеечка в гаражике.. . Компрессия по 6 на котёл, а должно быть по 12… Болеет, однако.. . А со степенью сжатия у неё порядок… Какая была такая и есть… Патамуша что компресс не постоянная величина…

Компрессия в цилиндрах измеряется на основании данных компрессометра по нескольким замерам. Степень сжатия – математическое расчетное число заложенное при расчете двигателя машины.

Компрессия – величина давления в цилиндрах на такте сжатия, она измеряется “компрессометром” – обычным манометром с клапаном и выражается в Паскалях. Степень сжатия нельзя измерить, это относительная величина, показывающая, во сколько раз объём камеры сгорания в конце такта сжатия (поршень вверху) меньше объёма в начале этого такта (поршень внизу).

touch.otvet.mail.ru

  • Степень сжатия и компрессия – что это?
  • Что такое степень сжатия?
  • Компрессия: что это?

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.

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.

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.

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.

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.

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

Источник: https://www.roadpart.ru/raznoe/chem-stepen-szhatiya-otlichaetsya-ot-kompressii.html

Разбираемся, чем различается компрессии двигателя от степени сжатия

Компрессия двигателя знакома каждому водителю, но некоторые из них все еще путают данное понятие с мерой сжатия. И ведь действительно, такие две технологии очень схожи между собой, но сравнивать их никак нельзя. Ведь каждая деталь несет в себе свою абсолютно исключительную функцию в работе мотора. Итак, какие же сходства и отличия у степени сжатия и компрессией? Давайте разбираться.

Определение компрессии

Для полного понимания значения этого термина отбросьте в сторону автомобильные справочники. Запомните одно: компрессия – наибольшее давление внутри цилиндра, которое возникает лишь под конец сжатия. Её измеряют в различных мерах измерения, но чаще всего она определяется именно в атмосферах. Отметим, что такой процесс постоянно изменяется из-за степени износа двигателя.

Необходимое давление в цилиндре индивидуально для каждой ёмкости и зависит от её объема. Для полного понимания разницы двух указанных выше понятий, вам стоит всего лишь посмотреть на следующую таблицу:

Модель мотора Объем (литры) Давление (атмосферы)
ЯМЗ 236 11,15 24 – 37
ЕВРО-4 11,76 33 – 39
Lexus ES 300 (б/у) 3 15 – 16
ВАЗ 2101 1,6 10 – 13
Д240 4, 75 25 – 29

Возможные причины невысокого давления

Мы уже говорили, что любая величина компрессии напрямую зависит от состояния мотора. Поэтому можно выделить основные поводы для сокращения давления в цилиндре:

  • Механический выход из строя поршневой системы. Это выглядит следующим образом: на всех контактирующих друг с другом частях появляются маленькие царапины и выбоины. Все это появляется из-за использования некачественного и дешевого топлива: в процессе сгорания образуется осадок, который плохо влияет на стенки цилиндра и всего поршня в целом.
  • Заклинивание и заедание колец с уплотнением. Тут также за всем стоит плохой бензин. Когда остатки гари постоянно скапливаются, то кольца оказываются практически приклеенными к пазам на стержне, а после из-за этого не могут разжаться при нагреве. И результатом является то, что давление начинает непременно падать.
  • Сколы. Так как любая часть поршневой системы имеет свой срок работы, то так или иначе начинаются проявляться признаки износа. Из-за этого от металла медленно отпадают мелкие детали, а этот процесс может привести как к снижению давления в цилиндрах, так и к существенным повреждениям всего мотора.

Как повысить компрессию?

Чтобы ответить на такой вопрос, необходимо обнаружить, почему внутри ёмкости в форме цилиндра не достаточно давления. Сегодня избавиться от трудности можно несколькими приемами, которые применимы в зависимости от характера поломки. Итак, наиболее известная причина – износ цилиндро – поршневой системы.

Так как подобная проблема связана с неполным прижатием автомобильных частей, то решить её можно лишь с помощью высоких технологий.

В магазинах представлен широкий выбор разнообразных присадок, которые помогут восстановить нужный размер толщины изношенного металлического участка, что будет абсолютно достаточно для достижения необходимого уровня компрессии.

Важно

Кстати, в составе подобных присадок находятся материалы, которые могут удержать внутри себя моторное масло, с помощью чего давление становится еще выше. Но к такому способу следует прибегать лишь при абсолютной уверенности в причине поломки.

Например, если вы будете использовать присадки в момент залегания поршневых колец, то такое “лечение” автомобиля лишь усугубить ситуацию. Поэтому обязательно проведите подробный осмотр перед ремонтом. Можно прочитать технические документы вашего мотора, в которых обязательно будет написано об оптимальном уровне компрессии. После этого можно спокойно делать выводы о повреждении.

Теперь поговорим о заедании колец поршня. В этом случае пользуются другими методами, отличающимися от представленных выше. На самом деле это очень легко: уберите свечи, налейте в каждую пробоину немного моторного масла (сто грамм) и подождите 60 минут.

Свежий масляный раствор поможет размягчить скопленную гарь, после чего при каждом заведении мотора она вовсе испарится. Вы уверены в компрессии своего движка? Тогда сравните этот показатель с полученными данными после осуществления вышеописанного процесса.

Теперь измерьте величину специальным прибором, манометром: при отсутствии изменений, знайте, что причина – механической поломке, так что здесь вам поможет только специалист из автомастерской.

Определяем степень сжатия

Что же обозначает эта степень? На самом деле так называется соотношение работающего объема цилиндра к величине камеры сгорания. Отметим, что подобная мера всегда остается неизменной и ни в чем не измеряется, поэтому будет необоснованно сравнивать её с компрессией.

Эта величина прямым образом воздействует на производительность движка: чем выше степень параметра, тем больше будет являться как давление над поршнем, так и величину вращения.

Кстати, если вы знаете степень сжатия, то сможете без труда установить размер компрессии для вашего мотора. Чтобы это сделать, умножьте известную цифру на 1,4 атмосферы.

Совет

В итоге, можно спокойной иметь ввиду полученный результат как наиболее приемлемую меру давления.

Для расчета нужной нам степени сжатия:

  1. Измерьте рабочую величину цилиндра. Чтобы это сделать, поделите общий литраж на число цилиндров. (Если их 4, а всего 1100 литров, то объем будет равняться 275).
  2. Замерьте параметры камеры сгорания. Это следует сделать во время нахождения поршня в самой высокой точке. Для облегчения задачи воспользуйтесь шприцем с моторным маслом, фиксация которого поможет вам определить верную цифру.
  3. Разделите число, полученное от первого вычисления на второе. Итоговое результат и отразит степень сжатия вашего движка.

Итак, мы может сделать следующий вывод: два рассматриваемых понятия в этой статье – два абсолютно разные процесса, проходящий в автомобиле. Если вы знаете эти основные определения, то для вас не составит никакого труда определить причину поломки вашего двигателя.

Источник: https://bilety-pdd.com/blog/sovety-avtolyubitelyam/razlichaetsya-kompressii-ot-szhatiya/

Степень сжатия и компрессия двигателя: подробное описание

О компрессии двигателя знают практически все автовладельцы. Увы, но до сих пор многие из них продолжают путать это понятие со степенью сжатия.

Действительно, эти характеристики тесно связаны между собой, однако их ни в коем случае нельзя сравнивать, поскольку каждая из них играет собственную роль в работоспособности двигателя.

Чем же отличается компрессия от степени сжатия, и что связывает эти два показателя? Рассмотрим всё по порядку.

Максимальная компрессия возникает в конце такта

Понятие компрессии

Чтобы наиболее подробно охарактеризовать значение компрессии, необязательно обращаться к справочникам и терминологии. Достаточно лишь запомнить то, что компрессия – это максимальное давление в цилиндре, возникающее в самом конце такта сжатия.

Величина этого давления может измеряться в различных единицах, но наибольшее распространение получило измерение в атмосферах. Стоит сразу отметить, что компрессия не является постоянной величиной, как степень сжатия двигателя, и изменяется в меньшую сторону по мере его износа.

Но об этом немного позже.

Что же касается величины оптимального давления в цилиндрах, то для определенной модели двигателя она индивидуальна и зависит от его объема. Чтобы иметь максимальное представление о разнице этих показателей, достаточно взглянуть на приведенную ниже таблицу:

Модель двигателяОбъемДавление (атмосфер)
ЯМЗ 23611,15 л34―37
ЕВРО-411,76 л33―39
Lexus ES300 (б/у)3 л15―16
ВАЗ 21011,6 л10―13
Д2404,75 л25―29

Причины низкого давления

Как уже было упомянуто выше, показатель компрессии зависит от износа двигателя. В связи с этим могут возникать различные причины, из-за которых давление в цилиндре может значительно сократиться. К основным таким причинам можно отнести следующие:

  • механический износ поршневой системы. В этом случае на всех деталях, находящихся в непосредственном контакте между собой, возникают микроцарапины и выбоины. Происходит это в основном по причине использования некачественного топлива, после сгорания которого остается осадок, пагубно влияющий на стенки цилиндра и поршня;
  • залегание или заклинивание уплотнительных колец. Причина ― некачественный бензин. По мере накопления остатков гари кольца буквально приклеиваются к пазам на поршне и не могут должным образом разжиматься при нагреве, что и приводит к потере давления;
  • сколы. Поскольку любая составляющая поршневой системы имеет временной предел своей эксплуатации, рано или поздно наступает усталость металла, в результате которой от деталей начинают откалываться мелкие частицы, способные привести не только к потере давления, но и к серьезной поломке двигателя в целом.

Методы увеличения компрессии

Пожалуй, прежде чем задаваться вопросом, как увеличить компрессию двигателя, следует определить первопричину падения давления в цилиндре, и только после этого приступить к устранению неисправности.

На сегодняшний день существует несколько способов решения этой проблемы, которые применяются в зависимости от того или иного случая.

Начнем с самой распространенной причины снижения компрессии – с износа поршневой системы.

Урвоень компрессии зависит от износа поршневой системы

Поскольку проблема износа цилиндро-поршневой группы двигателя связана с неплотным прилеганием деталей друг к другу, решить эту проблему можно инновационными способами.

На рынке можно найти большое разнообразие различных присадок, с помощью которых можно нарастить на изношенный участок металла необходимую толщину, которой вполне хватит для увеличения компрессии.

Кроме того, некоторые материалы, из которых изготовлены такие присадки, способны удерживать в себе моторное масло, благодаря чему давление увеличивается еще больше. Однако такой метод следует использовать лишь тогда, когда вы точно уверены в причине неисправности.

К примеру, использование присадок при залегании поршневых колец никак не повлияет на ситуацию или же вовсе её усугубит. Поэтому крайне важно провести тщательную диагностику перед ремонтом. О том, какая компрессия должна быть у модели вашего двигателя, можно прочитать в его технической документации. Исходя из этого, следует делать определенные выводы касательно возможных причин поломки.

Что касается заклинивания или «закоксованности» поршневых колец, то здесь используются иные методы. Можно сказать, что даже старые, но весьма эффективные. Увеличить компрессию в таком случае достаточно просто. Необходимо отвинтить свечи, залить в каждое отверстие около 100 грамм моторного масла и подождать около часа.

Чистое масло размягчит накопленную гарь, и при следующем запуске двигателя она попросту выработается. Если вы знаете, какая должна быть компрессия двигателя вашего авто, то можно сравнить её с показателями после проведения этой процедуры, измерив величину манометром.

Если изменений нет, то, вероятно, причина кроется в механическом повреждении, поэтому единственным выходом из ситуации станет посещение мастерской.

Определение степени сжатия

Мы уже определили, что компрессией является уровень давления в цилиндрах. А что же такое степень сжатия? На самом деле, все очень просто. Степень сжатия двигателя – это отношение рабочего объема всего цилиндра к объему камеры сгорания.

Исходя из этого, следует сразу отметить, что эта величина постоянна для марки вашего двигателя, она не измеряется ни в каких единицах, поэтому сравнивать её с компрессией не имеет никакого смысла. Также этот параметр напрямую влияет на мощность двигателя.

Чем он больше, тем выше давление над поршнем, и, соответственно, выше крутящий момент.

Замер степени компрессии

Более того, зная степень сжатия, можно легко определить, какая именно компрессия должна быть на вашем двигателе. Для этого необходимо этот параметр умножить на 1,4 атмосферы. Результат получится, конечно, приблизительным, однако, на него можно полагаться как на оптимальную приблизительную величину давления.

Чтобы узнать степень сжатия, достаточно выполнить три простых шага:

  1. Измерить рабочий объем цилиндра. Для этого необходимо разделить его общий литраж на количество цилиндров. Например, если ваш четырехцилиндровый двигатель имеет размер в 1100 кубов, то рабочий объем будет равен 275 см3.
  2. Измерить размер камеры сгорания. Эту процедуру необходимо выполнять, когда поршень находится в верхней метровой точке. После этого можно воспользоваться обычным шприцем, в который набрано моторное масло. Зафиксировав количество вылитого масла, вы получите необходимый показатель.
  3. Разделить первый результат на второй. Полученное число и будет степенью сжатия двигателя.

Итак, сделав определенные выводы, можно смело сказать, что компрессия двигателя и степень сжатия – это две абсолютно разные вещи. Зная эти базовые понятия, вам будет намного проще определить те или иные проблемы, связанные с цилиндро-поршневой системой любого мотора.

Источник: http://365cars.ru/soveti/stepen-szhatiya-dvigatelya.html

Степень сжатия двигателя

Работа двигателей внутреннего сгорания 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:

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.

  1. Чтобы узнать рабочий объем, нужно знать диаметр цилиндра и ход поршня. Вычисляется показатель по формуле:
  2. Здесь D – диаметр, а S – ход поршня.
  3. 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).

Читайте также…  КПД двигателя- Отличия бензинового и дизельного двигателя

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.

Читайте также…  Трансмиссионные масла-какое выбрать

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.

Обратите внимание

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.

Источник: https://motoran.ru/interesnoe/stepen-szhatiya-dvigatelya

Понятие компрессии и степени сжатия

Принято отличать два этих понятия, от которых непосредственно зависят технические характеристики конкретного силового агрегата.

Степень сжатия двигателя – это соотношение объема надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в его нижней мертвой точке (объем цилиндра полностью) к объему аналогичного подпоршневого пространства в верхней мертвой точке (объему камеры сгорания).

Соответственно, чем больше показатель степени сжатия двигателя, тем больше мощность мотора.

Необходимо сказать, что степень сжатия является конструктивным параметром, который отображает изменение объемов цилиндра во время работы мотора.

При этом отмечается зависимость степени сжатия и использования топлива с более высоким октановым числом. Последнее позволяет избежать появления детонации топлива при его сгорании.

Важно

Под компрессией двигателя принято понимать показатель максимального давления в цилиндрах, которое создается при движении поршня от нижней мертвой точки до верхней.

Проверка компрессии выполняется соответствующими измерительными приборами и позволяет определить наличие каких-либо отклонений данной характеристики в каждом из цилиндров. На основании полученных измерений можно будет определить имеющиеся проблемы силового агрегата и в последующем устранить поломки.

Причины изменения компрессии

Следует сказать, что проблемы с компрессией свидетельствуют о серьезных поломках двигателя, и, с большой долей вероятности, автовладельцу придется выполнять дорогостоящий капитальный ремонт автомобиля.

Это интересно:  Меняем пороги на ВАЗ 2110 своими руками

В том случае, если отмечается нарастание компрессии по мере увеличения тактов двигателя, это может говорить об износе стенок цилиндра, поршневых канавок и проблемах с кольцами.

Если же, наоборот, компрессия двигателя не увеличивается и не достигает необходимых показателей, то в результате седла клапанов не обеспечивают должную герметизацию камеры сгорания и из нее выходит воздух. В данном случае необходим ремонт головки блока цилиндров.

В том случае, если измерения компрессии проводились при полностью открытой заслонке, и при этом отмечается недостаточный уровень данной характеристики, это говорит о прогаре поршней и клапанов, деформации клапанов и задирах на цилиндрах двигателя.

Последнее в особенности распространено на современных моторах, поэтому дополнительно при подозрении на задиры производят осмотр мотора специальными устройствами, которые позволяют визуально определять состояние каждого цилиндра на предмет выявления таких проблем. У таких моторов с задирами отмечается уменьшенная компрессия двигателя.

Измеряем компрессию мотора

Проверка компрессии позволяет определить состояние двигателя, в том числе его предполагаемый пробег и ресурс. Поэтому такую проверку достаточно часто проводят при покупке автомобиля с пробегом.

Опытный мастер по имеющимся данным о компрессии сможет определить имеющиеся у мотора проблемы, что и станет залогом качественного выбора автомобиля или его последующего правильного ремонта. Необходимо лишь качественно проводить такие измерения и в последующем грамотно восстанавливать автомобиль.

У большинства современных силовых агрегатов технология измерения компрессии стандартна. Условием проведения качественной проверки такой характеристики мотора является использование заряженной аккумуляторной батареи и исправного стартера.

  1. Проверка выполняется на прогретом двигателе, что необходимо для получения минимальной вязкости моторного масла. Необходимо отключить подачу топлива в двигателе, для чего снимают подающий патрубок от топливной системы. Также одновременно выкручиваются свечи и достаются высоковольтные катушки. При этом необходимо открыть на полную дроссельную и воздушную заслонку.
  2. Далее вам потребуется использовать специальный прибор под названием компрессометр. Он имеет соответствующий измерительный наконечник, который вставляется в отверстие выкрученной свечи. Компрессометр необходимо герметично вкрутить в резьбу свечи, после чего стартером прокрутить коленвал до момента прекращения увеличения давления в измеряемом цилиндре.
  3. Вам лишь останется записать показания прибора, сбросить компрессометр и провести аналогичные операции со всеми цилиндрами в двигателе. Как вы можете видеть, выполнение такой проверки по измерению компрессии не представляет особой сложности. Необходимо лишь использовать исправные компрессометры, и вы сможете самостоятельно выполнить данную процедуру, не прибегая к услугам соответствующих ремонтных мастерских.

Это интересно:  Opel огласил стоимость обновленного Insignia OPC

В том случае, если вы определили существенные расхождения показателей компрессии в различных цилиндрах, или же этот показатель не достигает нужной величины, то необходимо либо самостоятельно заниматься ремонтом двигателя или же обратиться в соответствующие ремонтные мастерские.

Отметим, что такой ремонт отличается повышенной сложностью, поэтому браться за него самостоятельно можно лишь в том случае, если у вас имеется соответствующий опыт работы. А вот неквалифицированное вмешательство в двигатель неизменно приведет к усугублению имеющихся проблем, и в последующем стоимость восстановления мотора будет существенно выше, нежели чем первоначальные затраты на ремонт.

Источник: https://auto-gl.ru/ponyatie-kompressii-i-stepeni-szhatiya/

Компрессия и степень сжатия двигателя – что это такое?

Avtoexpert.pro > Новости > Компрессия и степень сжатия двигателя – что это такое?

Обычно, приобретая подержанную машину, автовладелец вкладывает массу сил и средств для её поддержания в технически исправном состоянии. Но этого бывает мало, поскольку определить причины поломок бывает очень сложно, в особенности начинающим автолюбителям.

Хорошо, если они испытывают искренний интерес ко всему, что происходит под капотом, дотошно выясняют причины возникновения проблем и методы их устранения. Самым сложным для понимания новичков является двигатель.

У него сложная конструкция, и для того чтобы сэкономить деньги на случай поломки, приходится изучать все его составляющие и принципы работы. Тогда можно браться за ремонт двигателя самостоятельно, без обращения на СТО.

Компрессия двигателя и степень сжатия

Компрессия двигателя и степень сжатия – это разные понятия, хотя их автомобилисты-новички путают. Эти показатели друг от друга не зависят. Добавим лишь, что при эксплуатации транспортного средства компрессия может измениться, а степень сжатия — показатель, у которого нет единиц измерения.

Определяется параметр путём расчётного соотношения двух объёмов: цилиндра и камеры сгорания. Он относителен, и способен изменяться только в случаях вмешательства в конструкцию мотора, например, при внесении изменений в геометрию агрегата.

Это должны быть форсирование или дефорсирование агрегата, или замененная прокладка ГБЦ (головки блока цилиндров) с другой толщиной. Параметр находится в прямой зависимости от используемого горючего, или, точнее, от его стойкости к детонации.

Совет

Величина степени сжатия значится в разделе тактико-технических характеристик инструкции по использованию автомобиля.

Компрессионный параметр – это, по сути, величина давления. Измерять его следует при вращающемся стартером вале, с отключенным зажиганием. В цилиндрах мотора давление газов замеряют по окончанию такта сжатия. Показатель компрессии изменится при работающем агрегате. Измерения производятся специальным прибором под названием компрессометр.

Почему компрессия и степень сжатия отличаются?

Теоретически две эти характеристики должны быть примерно равными, но обычно при расчётах и измерениях выясняется, что степень сжатия меньше величины компрессии. Разберёмся в причинах этой разницы. По теории, одинаковые величины показывают цилиндры, с бесконечно долгим сжатием газа.

Вся выделяемая во время процесса сжатия энергия должна быть поглощена элементами агрегата: поршнем, головкой блока, стенками цилиндров и остальными частями двигателя, чтобы изменения теплового баланса не происходило.

Сжатый газ, отдавая всё тепло, давит на манометр не больше, чем рассчитано теоретически.

В реальности при сжатии газа растёт температура, и тепло не успевает поглощаться стенками цилиндров. Оно остаётся в цилиндре, из-за чего создаётся высокое давление.

В новых двигателях обычно компрессия гораздо выше, чем в старых в виду снижения свойств герметичности. Чем герметичнее сам двигатель, тем замки цилиндров меньше пропустят тепла, поддерживая высокий уровень компрессии.

В старых двигателях с низкой герметичностью, компрессия существенно снижается.

У исправно работающих двигателей обычно компрессия выше расчётной степени сжатия примерно в 1,3 раза. Теоретически этот показатель составляет 1,4. Параметр означает, что давление газа изменяется в обратной пропорциональности к изменению его объёма в указанной степени. Расчёты будут верны при отсутствии воздушных утечек, и если стенками не передаётся тепло.

Для чего вообще надо измерять компрессию?

Для оценки изношенности поршневой группы и общего состояния двигателя. Чем меньше компрессия – тем хуже ситуация. Если конкретно, то низкие показатели, менее 10 атм.

, означают плачевное состояние двигателя, работающего на бензине. При разнице полученных показателей компрессии в разных цилиндрах выше, чем на одну атмосферу делают вывод об изношенности мотора.

А уже если наблюдаются оба эти показателя, то капитальный ремонт неизбежен.

Измеряется компрессия на прогретом моторе с выкрученными свечами зажигания при нажатии педали газа. Стартером мотор будет крутить до стабилизации давления.

Прогретый мотор нужен для определённой частоты вращения коленвала и разряженности аккумулятора. Компрессия будет выше при малом времени контакта стенок цилиндра со сжимаемыми газами, т.е. при высокой частоте вращения коленвала.

При этом и стартер, и батарея должны быть в исправном состоянии.

Обратите внимание

Благодаря компрессии возможно определение наиболее изношенных мест двигателя. Следует определить, где из-за низкой герметичности клапанов или колец может падать давление газа.

Для выяснения требуется залить в цилиндр немного моторного масла и измерить компрессию. Маслом временно герметизируются места, в которые «утекает» наибольшее количество газа: межстеночно-поршневые щели, замки колец.

Неисправными считаются клапаны при постоянстве показателей компрессометра, при повышении показателей виноваты изношенные кольца.

(Оценить статью) Загрузка…

Источник: http://www.avtoexpert.pro/kompressiya-i-stepen-szhatiya-dvigatelya-chto-eto-takoe

Ответы@Mail.Ru: Компрессия и степень сжатия. В чем разница?

Грубо и кратко говоря-компрессия-давление в камере сгорания а степень сжатия -во ск-ко раз камера сгорания меньше полного объема цилиндра

Компрессия и есть сжатие. А степень сжатия – это степень компрессии.

компресия это четко измеримая величина а степень сжатия это показатель который выявляется при соотношении качества двигателя

Степень сжатия и компрессия Степень сжатия – величина определяемая геометрическими параметрами двигателя: 1. Объем камеры сгорания – Объем образующийся над поршнем, когда он находится в ВМТ 2.

Полный объем цилиндра – Это объем камеры сгорания, когда поршень находится в НМТ, он равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания. Степень сжатия = полный объем цилиндра/объем камеры сгорания. Для движков классики составляет 8.5. Изменяется при помощи изменения объема камеры сгорания (например прокладкой) .

Обратите внимание

Повышение степени сжатия в карбюраторном двигателе ограничено стойкостью топлива к детонации. Под компрессией понимают давление в конце такта сжатия. Эта величина и измеряется манометром (компрессиометром) . Как соотносятся степень сжатия и компресия? Немного теории.

Компрессия обычно больше, чем степень сжатия (12 у нового приработанного 2103 двигателя) , поскольку сжатие происходит практически адиабатически, и, соответственно, сопровождается изменением (увеличением) температуры смеси.

Эта величина была бы равна степени сжатия, если бы сжатие происходило изотермически в герметически замкнутом объеме. В случае адиабатическиго сжатия максимальное возможное давление в конце такта сжатия (“компрессия”) оценивается согласно уравнению Пуассона

Важно

первое это то что реально покажет компрессометр. а второе соотношение хода поршня к объему камеры сгорания.. . ит. д.. . короче расчетная единица.

Компрессия – давление. Степень сжатия расчётная величина. Выше, в принципе всё написано более подробно. Меня лично очень коробит, когда говорят, что это одно и то же.

Один ипёт, а другой дразнится.. . Вот и разница.. . Стоит копеечка в гаражике.. . Компрессия по 6 на котёл, а должно быть по 12… Болеет, однако.. . А со степенью сжатия у неё порядок… Какая была такая и есть… Патамуша что компресс не постоянная величина…

Компрессия в цилиндрах измеряется на основании данных компрессометра по нескольким замерам. Степень сжатия – математическое расчетное число заложенное при расчете двигателя машины.

Компрессия – величина давления в цилиндрах на такте сжатия, она измеряется “компрессометром” – обычным манометром с клапаном и выражается в Паскалях. Степень сжатия нельзя измерить, это относительная величина, показывающая, во сколько раз объём камеры сгорания в конце такта сжатия (поршень вверху) меньше объёма в начале этого такта (поршень внизу).

Источник: https://touch.otvet.mail.ru/question/69590542

Компрессия и степень сжатия: разница, принцип работы, сходство и различия

Многие начинающие автомобилисты, которые не так давно приобрели свое транспортное средство, стараются вникнуть в особенности его устройства. В частности, полезно понять, что находится под капотом. И особый интерес в этом плане вызывает двигатель.

Это крайне сложный механизм, состоящий из различных деталей. Поэтому разбираться в этом деле стоит хотя бы для того, чтобы самостоятельно устранить ряд неисправностей. В то же время, неопытные автолюбители не способны в полной мере понять, чем отличаются компрессия и степень сжатия.

А разница есть, ведь каждый из этих терминов соответствует своему предназначению.

Степень сжатия

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

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

В поисках ответа на вопрос, в чем разница степени сжатия и компрессии, стоит рассмотреть другой момент в отношении бензиновых двигателей. Дело вот в чем.

Совет

Чем больше будет значение степени сжатия, тем выше будет и удельная мощность. В то же время сильное увеличение этого параметра неизбежно приведет к заметному снижению ресурса мотора.

И ко всему прочему могут появиться серьезные проблемы, если заправить машину топливом низкого качества.

Расчет степени сжатия

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

  • Формула, с помощью которой проводится вычисление, выглядит следующим образом:
  • CR= (V+C) /C,
  • где CR- степень сжатия, V – рабочий объем цилиндра, C – объем камеры сгорания.

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

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

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

Компрессия

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

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

Объяснение теории и практики

Обе характеристики будут равны лишь в том случае, когда в цилиндрах происходит бесконечно долгое изометрическое сжатие газа.

В результате выделяемая энергия станет поглощаться поршнем, стенками цилиндров, головкой блока и прочими частями двигателя, причем полностью. За счет этого тепловой баланс не станет меняться.

Сжатый газ отдает тепло, но не давит на манометр с большей силой, нежели расчетный показатель.

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

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

Старые и новые двигатели

В моторах, которые уже отработали порядочный срок, показатели компрессии будут заметно ниже, чем у недавно выпущенных силовых агрегатов. Это объясняется герметичностью.

Двигатели новых автомобилей в значительной степени непроницаемы для газов. Поэтому через замки колец и прочие места цилиндров не будет выпускаться много тепла. Соответственно, компрессия не упадет.

Разница компрессии и степени сжатия будет минимальной.

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

Способы изменения степени сжатия

У современных силовых агрегатов можно откорректировать эту характеристику как в большую, так и в меньшую сторону.

Если нужно повысить параметр, то для этого растачиваются цилиндры и ставятся поршни с большим диаметром.

Любому, кому интересно понимать разницу в компрессии и степени сжатия двигателя сгорания, будут полезны эти сведения. Ведь среди автолюбителей есть сторонники разного рода тюнинга.

Обратите внимание

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

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

  Концепт Venucia The V подтолкнул электрификацию марки

Итоги сравнения

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

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

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

Как происходит воздействие?

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

По этой причине большинство производителей старается увеличить силовые показатели мотора за счет одной эффективной методики. К ней стали прибегать еще с конца прошлого столетия.

Вместо того чтобы двигаться в направлении увеличения объема цилиндров и камеры сгорания, специалисты, а они уж точно знают, какая разница между компрессией и степенью сжатия, стремятся повысить именно последний показатель.

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

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

Василий Шушаков

Источник: https://labuda.blog/190738

Все, что вы когда-либо хотели знать о степени сжатия

Мы здесь, чтобы ответить на несколько вопросов - что такое коэффициенты сжатия, как они влияют на создание цифровых фильмов и какое отношение они имеют к кодекам?

В этой статье мы разоблачим загадочную степень сжатия, разберем, как вы можете извлечь из нее полезный смысл, а затем покажем вам несколько приемов оценки кодеков для определения наилучшего варианта для вашей продукции.

Основы сжатия данных

Изображение предоставлено Avid.

Мы уже рассказывали об основах компрессии, так что здесь мы быстро их рассмотрим.

Все виды сжатия подразделяются на два типа: сжатие с потерями (которое отбрасывает информацию ради размера файла или скорости передачи данных) или сжатие без потерь (которое временно сжимает данные во время процесса кодирования, чтобы обеспечить полное или почти полное воссоздание несжатый набор данных при декодировании). Кадры, записанные без использования какого-либо алгоритма сжатия, считаются несжатыми.

Теперь нам нужно немного рассказать о компьютерных науках 101, прежде чем углубляться в степени сжатия. (Обещаю, это будет быстро.)

Фундаментальная частица информационного мира называется «бит» и обозначается строчной буквой «b». (Да, дело важное). На этом уровне информация представлена ​​в самой простой двоичной форме - 1 или 0.

8 бит составляют «Байт» (произносится как «укус»), представленный заглавной буквой «В». На этом и на каждом последующем уровне представляемые данные становятся более сложными.

Килобайт составляет 1000 байт. Его не следует путать с «килобитом» («Кбайт»), который составляет 1000 байт. Поскольку байты являются 8-битными единицами, килобайт фактически равен 1024 битам.

Одна тысяча килобайт составляет мегабайт или МБ. (Опять же, не путать с «Мегабит» - «Мб.»)

Эта тенденция продолжается - тысяча мегабайт дает гигабайт и так далее, но это все, что нам нужно для этой статьи. Если вы хотите узнать больше, WhatsAByte.com - отличный ресурс.

А теперь перейдем к степени сжатия.


Степень сжатия

Коэффициенты сжатия - это простое числовое представление «мощности сжатия» конкретных кодеков или методов сжатия. Они являются бесценным сокращением, поскольку предлагают значительно упрощенное описание качества полученных данных, видеоматериалов или аудио, которые вы собираетесь сжать.

Так что это такое?

Изображение предоставлено Blackmagic.

Два числа в степени сжатия относятся к сжатому и сжатому сжатию.несжатый размер данных. Первое число представляет мощность сжатия, а второе (обычно просто «1») относится к общему размеру несжатых данных.

Если вы когда-нибудь захотите найти степень сжатия для любых данных, которые вы сжимаете, вот формула: Степень сжатия = размер без сжатия / размер со сжатым кодом

Если вам нужно знать экономию места на диске, предоставляемую данным кодеком, две простые корректировки формулы, и вы устанавливаете: Экономия места = 1 - (сжатый размер / несжатый размер)

Таким образом, файл размером 10 МБ сжимается до 2 МБ с использованием кодека X, что дает нам степень сжатия 5: 1 .Чтобы найти экономию, мы просто вводим наши значения в формулу.

Экономия места = 1 - (2/10) -> = 1 - (.2) -> = .08 -> .08 * 100 = 80

Итак, кодек X предлагает нам экономию памяти на 80 процентов по сравнению с несжатыми данными. Довольно изящно.

И что теперь?


Выбор кодека

Изображение предоставлено Apple.

Теперь, когда у нас есть основы, как вы решаете, какой кодек лучше всего подходит для вашего проекта? Давайте посмотрим на параметры, которые инженеры используют при разработке алгоритмов сжатия, но давайте подойдем к ним как к стрелкам и редакторам.

Вопросы о себе о проекте:

  • Скорость: каковы сроки реализации проекта?
  • Степень сжатия: вам нужны файлы более высокого качества или меньшего размера?
  • Сложность: добавят ли дополнительные кодеки ненужную сложность?
  • Space: Можете ли вы эффективно записывать, создавать резервные копии и архивировать то, что вам нужно?
  • Задержка: Вы собираетесь воспроизводить в реальном времени?
  • Взаимодействие: Потребуется ли перекодирование кодека для вашей системы редактирования?

Теперь, когда мы получили представление о конкретных потребностях нашего производства, что еще нам нужно сделать перед выбором кодека?

Помимо оценки мощности сжатия кодека, мы можем использовать все, что мы узнали до сих пор, чтобы делать прогнозы для хранения данных, которые мы будем сжимать для всей съемки.Это дает множество преимуществ - от выбора между двумя кодеками схожего класса до знания того, сколько жестких дисков вам понадобится для резервного копирования и архивирования.

Допустим, мы оценили потребности нашего производства и склоняемся к записи видео с использованием ProRes 422 HQ или DNxHD 145 для нашего проекта с разрешением 1920 × 1080, 29,97 кадров в секунду. При таком разрешении и частоте кадров ProRes 422 имеет скорость передачи данных 220 Мбит / с (мегабит в секунду), а у Avid DNxHD - 145 Мбит / с.

Итак, используя простую математику, мы можем предсказать, насколько большой будет наш 1-часовой клип для интервью, прежде чем мы когда-нибудь начнем прокручивать.

Для ProRes:
220 Мбит / с = 220 000 000 бит в (/) секунду
220 000 000 бит в секунду * 60 = 13 200 000 бит в минуту
13 200 000 бит в минуту * 60 = 792 000 000 000 бит в час.
792 000 000 000 бит / час / 8 = 99 000 000 000 байт / час
99 000 000 000 байтов / 1 000 = 99 000 000 мегабайт / час
99 000 000 мегабайт / 1 000 = 99 гигабайт / час

Для DNxHD:
145 Мбит / с = 145 000 000 бит в (/) секунду
145 000 000 бит в секунду * 60 = 8 700 000 000 бит в минуту
87 000 бит в минуту * 60 = 522 000 000 000 бит в час.
522000000000 бит / час / 8 = 65 250 000 000 байтов / час
65 250 000 000 байтов / 1000 = 65 250 000 мегабайт / час
65 250 000 мегабайт / 1000 = 65,25 гигабайт / час

Итак, наше часовое интервью приведет к получению файла размером примерно 99 гигабайт с ProRes 422 HQ и около 65 гигабайт для DNxHD 145.

Теперь наш выбор прост. Мы просто возвращаемся к вопросам, которые мы задали себе недавно о нашем конкретном производстве, чтобы решить, является ли экономия ~ 35 ГБ / час DNxHD более или менее важной, чем дает нам приблизительное увеличение скорости передачи данных 422 HQ на 50%.

Является ли наше часовое интервью для 30-секундной веб-рекламы? Если это так, DNxHD должен предлагать качество изображения почти такое же, как 422 HQ, но после завершения он будет занимать на 40 процентов меньше памяти, что делает его явным победителем в этом случае.

Что, если интервью - лишь одно из нескольких десятков полнометражных документальных фильмов, которые вы планируете продавать на фестивале? В этом случае вы должны сделать ставку на максимальное качество изображения по сравнению с хранилищем (в пределах заданных параметров), и более высокая скорость передачи данных ProRes 422 HQ на 50 процентов полностью соответствует вашим потребностям.

Обладая лишь небольшими базовыми знаниями в области науки, лежащей в основе методов сжатия, используемых в современных кодеках, мы можем оценить потребности нашей продукции, проверить кодеки на соответствие производственным потребностям, а затем принять обоснованное решение в зависимости от объема проекта. Довольно удобный материал, если вы спросите меня.


Изображение на обложке через kayan_photo.

Ищете дополнительную информацию о данных и цифровом кинопроизводстве? Ознакомьтесь с этими статьями.

Общие сведения о сжатии данных - Cisco

Введение

Сжатие данных уменьшает размер кадров данных, передаваемых по сетевому каналу.Уменьшение размера кадра сокращает время, необходимое для передачи кадра по сети. Сжатие данных обеспечивает схему кодирования на каждом конце канала передачи, которая позволяет удалять символы из кадров данных на отправляющей стороне связи и затем правильно заменять на принимающей стороне. Поскольку сжатые кадры занимают меньшую полосу пропускания, мы можем передавать большие объемы за раз.

Мы называем схемы сжатия данных, используемые в межсетевых устройствах, алгоритмами сжатия без потерь.Эти схемы точно воспроизводят исходные битовые потоки без ухудшения качества или потерь. Эта функция требуется маршрутизаторам и другим устройствам для передачи данных по сети. Двумя наиболее часто используемыми алгоритмами сжатия на межсетевых устройствах являются алгоритмы сжатия Stacker и алгоритмы сжатия данных Predictor.

Перед тем, как начать

Условные обозначения

Дополнительные сведения об условных обозначениях см. В разделе «Условные обозначения технических советов Cisco».

Предварительные требования

Для этого документа нет особых предпосылок.

Используемые компоненты

Этот документ не ограничивается конкретными версиями программного и аппаратного обеспечения.

Сжатие данных

Сжатие данных можно в широком смысле разделить на аппаратное и программное сжатие. Кроме того, программное сжатие может быть двух типов: с интенсивным использованием ЦП и памяти.

Сжатие в штабеле

Сжатие в накопителе

основано на алгоритме сжатия Лемпеля-Зива. Алгоритм укладчика использует закодированный словарь, который заменяет непрерывный поток символов кодами.Это сохраняет символы, представленные кодами, в памяти в виде списка в виде словаря. Поскольку взаимосвязь между кодом и исходным символом изменяется по мере изменения данных, этот подход более чувствителен к изменениям в данных. Эта гибкость особенно важна для данных LAN, потому что множество различных приложений могут передавать по WAN одновременно. Кроме того, по мере изменения данных словарь изменяется, чтобы приспособиться к различным потребностям трафика.Сжатие в укладчике требует больших затрат ресурсов ЦП и памяти.

Чтобы настроить сжатие укладчика, введите команду compress stac из режима конфигурации интерфейса.

Сжатие предиктора

Алгоритм сжатия Predictor пытается предсказать следующую последовательность символов в потоке данных, используя индекс для поиска последовательности в словаре сжатия. Затем он проверяет следующую последовательность в потоке данных, чтобы увидеть, соответствует ли она.Если это так, эта последовательность заменяет искомую последовательность в словаре. Если совпадений нет, алгоритм находит следующую последовательность символов в индексе, и процесс начинается снова. Индекс обновляется путем хеширования нескольких самых последних последовательностей символов из входного потока. Не тратится время на попытки сжать уже сжатые данные. Степень сжатия, полученная с помощью предсказателя, не так хороша, как у других алгоритмов сжатия, но остается одним из самых быстрых доступных алгоритмов.Predictor более интенсивно использует память и менее загружает процессор.

Чтобы настроить сжатие Predictor, введите команду compress predictor из режима конфигурации интерфейса.

Устройства межсетевого взаимодействия Cisco используют алгоритмы сжатия данных Stacker и Predictor. Адаптер службы сжатия (CSA) поддерживает только алгоритм укладчика. Метод Stacker является наиболее универсальным, поскольку он работает с любой поддерживаемой двухточечной инкапсуляцией уровня 2. Predictor поддерживает только PPP и LAPB.

Сжатие данных Cisco IOS

Стандартных спецификаций сжатия нет, но программное обеспечение Cisco IOS® поддерживает несколько сторонних алгоритмов сжатия, включая Hi / fn Stac Limpel Zif Stac (LZS), Predictor и Microsoft Point-to-Point Compression (MPPC). Они сжимают данные для каждого соединения или на уровне магистрали сети.

Сжатие может выполняться на основе всего пакета, только заголовка или только полезной нагрузки. Успех этих решений легко измерить по степени сжатия и задержке платформы.

Программное обеспечение

Cisco IOS поддерживает следующие продукты сжатия данных:

  • FRF.9, для сжатия Frame Relay

  • Процедура доступа к каналу, сбалансированное сжатие полезной нагрузки (LAPB) с использованием LZS или Predictor High-Level Link Control (HDLC) с использованием LZS

  • Сжатие полезной нагрузки X.25 инкапсулированного трафика

  • Протокол точка-точка (PPP) с использованием LZS, Predictor и Microsoft Point-to-Point Compression (MPPC).

Однако сжатие не всегда может быть подходящим, и на него могут влиять следующие факторы:

  • Нет стандартов : Хотя программное обеспечение Cisco IOS поддерживает несколько алгоритмов сжатия, они являются собственностью и не обязательно совместимы.

    Примечание: Оба конца транзакции сжатия должны поддерживать одни и те же алгоритмы.

  • Тип данных : один и тот же алгоритм сжатия дает разные степени сжатия в зависимости от типа данных, подвергающихся сжатию.Некоторые типы данных по своей природе менее сжимаемы, чем другие, что позволяет реализовать степень сжатия до 6: 1. Cisco консервативно усредняет степень сжатия Cisco IOS как 2: 1.

  • Уже сжатые данные : Попытка сжать уже сжатые данные, такие как файлы JPEG или MPEG, может занять больше времени, чем передача данных без какого-либо сжатия.

  • Использование процессора : Решения программного сжатия потребляют ценные циклы процессора в маршрутизаторе.Маршрутизаторы также должны поддерживать другие функции, такие как управление, безопасность и перевод протоколов; сжатие больших объемов данных может снизить производительность маршрутизатора и вызвать задержку в сети.

Наивысшая степень сжатия обычно достигается с текстовыми файлами с высокой степенью сжатия. Сжатие данных может привести к снижению производительности, поскольку это программное, а не аппаратное сжатие. При настройке сжатия будьте осторожны с небольшими системами с меньшим объемом памяти и более медленными процессорами.

Аппаратное сжатие Cisco

Платформы Cisco 7000

CSA выполняет аппаратное высокопроизводительное сжатие для сервисов сжатия межсетевой операционной системы Cisco (Cisco IOSTM). Он доступен для всех маршрутизаторов серии 7000, оснащенных Cisco 7500, 7200 и RSP7000.

CSA обеспечивает высокопроизводительное сжатие на центральном узле. Он может принимать несколько потоков сжатия, исходящих от удаленных маршрутизаторов Cisco, с помощью программного сжатия Cisco IOS.CSA максимизирует производительность маршрутизатора, выгружая алгоритмы сжатия из центральных процессоров RSP7000, 7200 и 7500 (с использованием распределенного сжатия), позволяя им оставаться выделенными для маршрутизации и других специализированных задач.

При использовании в маршрутизаторе Cisco серии 7200 CSA может разгрузить сжатие на любом интерфейсе. Если он используется на VIP2, он разгружает сжатие только на адаптере соседнего порта на том же VIP.

Платформы Cisco 3620 и 3640

Сетевой модуль сжатия значительно увеличивает полосу пропускания сжатия Cisco серии 3600 за счет разгрузки интенсивной обработки, необходимой для сжатия, от основного процессора.В нем используется специальный оптимизированный сопроцессор, поддерживающий полнодуплексное сжатие и распаковку. Сжатие происходит на канальном уровне или уровне 2 и поддерживается для PPP и Frame Relay.

Низкоскоростное сжатие WAN часто может поддерживаться программным обеспечением Cisco IOS, выполняющимся на основном ЦП Cisco серии 3600. Для Cisco 3620 эта полоса пропускания намного ниже скоростей T1 / E1, а для Cisco 3640 она приближается к скоростям T1. Однако вы не сможете достичь этих скоростей, если в системе Cisco 3600 есть другие задачи, требующие интенсивной работы процессора.Сетевой модуль сжатия разгружает основной ЦП, чтобы он мог обрабатывать другие задачи, одновременно увеличивая полосу пропускания сжатия на Cisco 3620 и Cisco 3640 до 2 полнодуплексных E1 (2 x 2,048 Мбит / с полнодуплексный). Вы можете использовать эту полосу пропускания для одного канала или канала или распределить до 128. Примеры варьируются от выделенной линии E1 или T1 до 128 каналов ISDN B или виртуальных каналов Frame Relay.

Платформы Cisco 3660

Модуль расширенной интеграции сжатия данных (AIM) для Cisco серии 3660 использует любой из двух доступных внутренних слотов AIM Cisco 3660, гарантируя, что внешние слоты остаются доступными для таких компонентов, как интегрированный аналоговый голос / факс, цифровой голос / факс, банкомат и т. Д. блок обслуживания канала / блоки цифрового обслуживания (CSU / DSU), аналоговые и цифровые модемы.

Технология сжатия данных максимизирует полосу пропускания и увеличивает пропускную способность канала WAN за счет уменьшения размера кадра и, таким образом, позволяет передавать больше данных по каналу. В то время как возможности программного сжатия могут поддерживать дробные скорости T1 / E1, аппаратное сжатие разгружает основной процессор платформы, обеспечивая еще более высокий уровень пропускной способности. Имея степень сжатия до 4: 1, AIM сжатия данных поддерживает пропускную способность сжатых данных со скоростью 16 Мбит / с без увеличения задержки трафика - этого достаточно для одновременного заполнения четырех каналов T1 или E1 сжатыми данными в обоих направлениях.AIM сжатия данных поддерживает алгоритмы LZS и Microsoft Point-to-Point Compression (MPCC).

Платформы Cisco 2600

AIM сжатия данных для Cisco серии 2600 использует внутренний слот расширенного модуля интеграции Cisco 2600, поэтому внешние разъемы остаются доступными для таких компонентов, как интегрированные блоки CSU / DSU, аналоговые модемы или модули голоса / факса.

AIM сжатия данных поддерживает пропускную способность сжатых данных 8 Мбит / с без дополнительной задержки трафика, а также поддерживает алгоритмы LZS и Microsoft Point-to-Point Compression (MPCC).

Документация

Cassandra предлагает операторам возможность настраивать сжатие для каждой таблицы. Сжатие уменьшает размер данные на диске путем сжатия SSTable в настраиваемом пользователем сжатии chunk_length_in_kb . Как Cassandra SSTables неизменяемы, затраты ЦП на сжатие необходимы только при записи SSTable - последующие обновления к данным попадут в разные таблицы SSTables, поэтому Cassandra не нужно будет распаковывать, перезаписывать и повторно сжимать данные, когда Выдаются команды UPDATE.При чтении Cassandra найдет соответствующие сжатые фрагменты на диске, распакует их полностью. chunk, а затем продолжите оставшуюся часть пути чтения (объединение данных с дисков и memtables, восстановление чтения и т. д. на).

Алгоритмы сжатия обычно имеют компромисс между следующими тремя областями:

  • Скорость сжатия : Насколько быстро алгоритм сжатия сжимает данные. Это критично при смывании и пути сжатия, так как данные должны быть сжаты перед записью на диск.
  • Скорость декомпрессии : Насколько быстро алгоритм сжатия распаковывает данные. Это очень важно при чтении и пути сжатия, так как данные должны быть считаны с диска целиком и распакованы, прежде чем их можно будет вернуть.
  • Соотношение : На какой коэффициент уменьшаются несжатые данные. Кассандра обычно измеряет это как размер данных. на диске относительно несжатого размера. Например, соотношение 0,5 означает, что размер данных на диске составляет 50%. несжатых данных.Cassandra представляет это соотношение для каждой таблицы как поле SSTable Compression Ratio of nodetool tablestats .

Cassandra по умолчанию предлагает пять алгоритмов сжатия, которые делают разные компромиссы в этих областях. В то время как Тестирование алгоритмов сжатия зависит от многих факторов (таких параметров алгоритма, как уровень сжатия, сжимаемость входных данных, базовый класс процессора и т. д.), следующая таблица поможет вам выбрать отправная точка на основе требований вашего приложения с очень грубой оценкой различных вариантов по их показателям в этих областях (A относительно хорошо, F относительно плохо):

Алгоритм сжатия Кассандра Класс Сжатие Декомпрессия Коэффициент C * Версия
LZ4 LZ4 Компрессор A + A + C + > = 1.2,2
LZ4HC LZ4 Компрессор C + A + В + > = 3,6
Zstd Zstd Компрессор А- А- A + > = 4,0
Быстрый Компрессор Snappy А- A С > = 1,0
Deflate (zlib) Компрессор Deflate С С A > = 1.0

Вообще говоря, для приложения, критичного к производительности (задержка или пропускная способность) LZ4 - правильный выбор, поскольку он получает отличное соотношение на затраченный цикл процессора. Вот почему это выбор по умолчанию в Cassandra.

Для приложений, критичных к хранению (занимаемая дисковым пространством), однако, Zstd может быть лучшим выбором, поскольку он может стать значительным дополнительное передаточное отношение к LZ4 .

Snappy сохранен для обратной совместимости, и обычно предпочтительнее LZ4 .

Deflate сохранен для обратной совместимости, и обычно предпочтительнее Zstd .

Настройка сжатия

Сжатие настраивается для каждой таблицы как дополнительный аргумент для CREATE TABLE или ALTER TABLE . Три опции доступны для всех компрессоров:

  • class (по умолчанию: LZ4Compressor ): указывает используемый класс сжатия. Два «быстрых» компрессоры: LZ4Compressor и SnappyCompressor , а два компрессора «хорошего» соотношения: ZstdCompressor и DeflateCompressor .
  • chunk_length_in_kb (по умолчанию: 16KiB ): указывает количество килобайт данных на фрагмент сжатия. Главный компромисс здесь заключается в том, что большие размеры блоков дают алгоритмам сжатия больше контекста и улучшают их соотношение, но требуется чтение для десериализации и чтения с диска.
  • crc_check_chance (по умолчанию: 1.0 ): определяет, насколько вероятно, что Cassandra будет проверять контрольную сумму при каждом сжатии блок во время чтения для защиты от повреждения данных.Если у вас нет профилей, указывающих, что это спектакль проблема, настоятельно рекомендуется не выключать это, поскольку это единственная защита Кассандры от битрота.

Компрессор LZ4Compressor поддерживает следующие дополнительные опции:

  • lz4_compressor_type (по умолчанию fast ): указывает, следует ли использовать версию с коэффициентом high (a.k.a LZ4HC ) или fast (a.k.a LZ4 ) версия LZ4 .Режим high поддерживает настраиваемый уровень, который позволяет операторы для настройки компромисса соотношение производительность <-> с помощью параметра lz4_high_compressor_level . Обратите внимание, что в 4.0 и выше может быть предпочтительнее использовать компрессор Zstd .
  • lz4_high_compressor_level (по умолчанию 9 ): число от 1 до 17 включительно, которое показывает, сколько Процессорное время, которое нужно потратить на повышение степени сжатия.Обычно более низкие уровни «быстрее», но имеют меньшее соотношение и более высокие уровни медленнее, но имеют большую степень сжатия.

Компрессор ZstdCompressor дополнительно поддерживает следующие параметры:

  • Compression_level (по умолчанию 3 ): число от -131072 до 22 включительно, которое показывает, сколько CPU время, которое нужно потратить на попытки добиться большей степени сжатия. Чем ниже уровень, тем выше скорость (за счет соотношения сторон).Значения от 20 до 22 называются «ультра-уровнями» и должны использоваться с осторожностью, поскольку они требуют больше памяти. Значение по умолчанию 3 - хороший выбор для соревнований с коэффициентами Deflate , а 1 - хороший выбор для соревнований. с LZ4 .

Пользователи могут установить сжатие, используя следующий синтаксис:

 СОЗДАТЬ ТАБЛИЦУ keyspace.table (id int PRIMARY KEY) СО сжатием = {'class': 'LZ4Compressor'};
 

или

 ALTER TABLE пространство клавиш.таблица со сжатием = {'class': 'LZ4Compressor', 'chunk_length_in_kb': 64, 'crc_check_chance': 0.5};
 

После включения сжатие можно отключить с помощью ALTER TABLE setting enabled to false :

 ALTER TABLE keyspace.table СО сжатием = {'enabled': 'false'};
 

Однако операторы должны знать, что изменение сжатия происходит не сразу. Данные сжимаются, когда SSTable записывается, и поскольку SSTables неизменяемы, сжатие не будет изменено, пока таблица не будет уплотнена.На при изменении параметров сжатия через ALTER TABLE существующие SSTables не будут изменены, пока они уплотнены - если оператору требуется, чтобы изменения сжатия вступили в силу немедленно, оператор может запустить SSTable перезапишите, используя nodetool scrub или nodetool upgradestables -a , оба из которых будут восстанавливать SSTables на диске, повторное сжатие данных в процессе.

Преимущества и использование

Основное преимущество

Compression заключается в том, что он уменьшает объем данных, записываемых на диск.Мало того, что уменьшенный размер экономит в требованиях к хранилищу это часто увеличивает пропускную способность чтения и записи, поскольку накладные расходы ЦП при сжатии данных быстрее чем время, необходимое для чтения или записи большего объема несжатых данных с диска.

Сжатие наиболее полезно в таблицах, состоящих из многих строк, где строки похожи по своей природе. Таблицы, содержащие похожие текстовые столбцы (например, повторяющиеся BLOB-объекты JSON) часто очень хорошо сжимаются. Таблицы, содержащие данные, которые уже были сжатыми или случайными данными (например,г. эталонные наборы данных) обычно плохо сжимаются.

Операционное воздействие

  • Метаданные сжатия хранятся вне кучи и масштабируются вместе с данными на диске. Это часто требует 1-3 ГБ оперативной памяти вне кучи на терабайт данных на диске, хотя точное использование зависит от chunk_length_in_kb и степени сжатия.
  • Операции потоковой передачи включают сжатие и распаковку данных в сжатых таблицах - в некоторых путях кода (например, не-vnode bootstrap), накладные расходы ЦП на сжатие могут быть ограничивающим фактором.
  • Чтобы медленные компрессоры ( Zstd , Deflate , LZ4HC ) слишком долго не блокировали промывку, все три промыть быстрым компрессором LZ4 по умолчанию, а затем полагаться на нормальное сжатие для повторного сжатия данных в желаемая стратегия сжатия. См. CASSANDRA-15379 для получения дополнительной информации. Детали.
  • Данные контрольных сумм пути сжатия для обеспечения правильности - в то время как традиционный путь чтения Cassandra не имеет способ обеспечить правильность данных на диске, сжатые таблицы позволяют пользователю установить crc_check_chance (float из 0.От 0 до 1.0), чтобы Cassandra могла вероятностно проверять блоки при чтении, чтобы убедиться, что биты на диске не повреждены.

Расширенное использование

Опытные пользователи могут предоставить свой собственный класс сжатия, реализовав интерфейс на org.apache.cassandra.io.compress.ICompressor .

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *