Будьте всегда 120 на 70!

Содержание

Степень сжатия двигателя

Категория: Полезная информация.

Степенью сжатия называется одна из основных характеристик двигателя внутреннего сгорания (ДВС). От нее напрямую зависит мощность мотора, топливная экономичность, а также динамика автомобиля.

В статье:

Воздушно-топливная смесь поступает в цилиндр, когда соответствующий поршень находится в самом нижнем положении (нижняя мертвая точка). В это время она занимает максимально возможный объем, который уменьшается по мере движения поршня в верхнем направлении, и становится минимальным после достижения им крайней верхней позиции. В этот момент объем цилиндра ограничен камерой сгорания, и находящаяся в ней смесь воспламеняется. Создавшееся мощное давление оказывает воздействие на поршень, отталкивая его в нижнем направлении и, тем самым, заставляя вращаться коленвал, на котором он установлен.

Степенью сжатия называется показатель, который характеризует, во сколько раз уменьшается объем воздушно-топливной смеси при движении поршня от крайнего нижнего к крайнему верхнему положению. Говоря более простым языком, это отношение максимального объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Чем сильнее сжимается рабочая смесь, тем более высокое давление образуется в камере сгорания. Следовательно, поршень получает значительно больше энергии, которая естественным образом переходит на коленвал.

Вывод очевиден: чем выше степень сжатия — тем мощнее мотор. Но данный показатель не может увеличиваться бесконечно: при создании чрезмерно высокого давления может происходить крайне нежелательное явление — преждевременное воспламенение, называемое детонацией. Из-за него давление на поршень начинает создаваться еще до того, как он достигнет верхней позиции. Это становится причиной:

  • мощных и резких ударных нагрузок;
  • постоянного перегрева даже после непродолжительной работы;
  • разрушения поршневых пальцев и колец;
  • ощутимой потери динамики и мощности.

Поэтому степень сжатия должна определяться с учетом других рабочих характеристик и конструктивных особенностей конкретного двигателя.

Возможность увеличения степени сжатия без риска преждевременной детонации предусмотрена во многих двигателях. Это делается через уменьшение объема камеры сгорания (чем он меньше, тем сильнее будет сжиматься находящаяся в ней рабочая смесь). Существует три способа:

  • Расточка цилиндров. При этом увеличивается объем двигателя. Поскольку объем камеры сгорания не меняется, это повышает степень сжатия. Однако расточка цилиндров подразумевает обязательную замену поршней, что обусловлено увеличением диаметра.
  • Фрезерная обработка нижней части ГБЦ, в результате чего она укорачивается. Объем двигателя остается прежним, а у камеры сгорания — уменьшается, соответственно — повышается степень сжатия.
  • Установка более тонкой прокладки ГБЦ по сравнению с имеющейся. Это также приведет к уменьшению объема камеры сгорания при неизменном объеме двигателя.

Подробнее о том, как увеличить мощность дизельного двигателя читайте в нашем материале.

В двух последних случаях следует учитывать вероятность столкновения поршней с клапанами. Поэтому перед модернизацией двигателя следует провести точные расчеты. Одним из вариантов решения проблемы является установка поршней, имеющих увеличенные выемки под клапана (они предназначены, в том числе, для подобных операций).

Процедура приводит к снижению мощности двигателя, но позволяет перевести двигатель на более дешевый низкооктановый бензин. Чтобы уменьшить степень сжатия, следует увеличить объем камеры сгорания. Это делается через повышение высоты прокладки под головкой блока цилиндров. Алгоритм прост: между двумя стандартными прокладками подкладывается третья, сделанная из алюминия.

Технология была широко распространена в советские времена, когда владельцы карбюраторных «Жигулей» и «Москвичей» массово переводили свои машины с 92-го на более дешевый 76-й бензин. На современных автомобилях, оснащенных электронными системами управления двигателем, проводить данную процедуру крайне не рекомендуется: с экономической точки зрения это бессмысленно, а с технической — может привести к серьезным неполадкам.

Иногда проще купить новый элемент двигателя, чем производить ремонт. Найти нужные запчасти вы можете у нас!

Посмотреть запчасти в наличии

Метки: Дизель, сжатие двигателя

Компрессия и степень сжатия двигателя автомобиля

Кто изучает устройство автомобиля, встречает непонятные термины из области работы двигателя. Расскажем что такое компрессия и степень сжатия мотора, их определения. Рассмотрим работу мотора с изменяемой степенью сжатия.

Что такое степень сжатия

Это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. На бензиновом моторе, в зависимости от конкретной задачи, степень сжатия может серьезно варьироваться, достигая величин в 8 до 12. На дизельных двигателях из-за их конструктивных особенностей она намного больше и оставляет от 14 до 18 единиц.

Для бензиновых двигателей, чем выше степень сжатия — тем выше удельная мощность. Но если её сильно увеличить, то может снизится ресурс и возрастает риск проблем с мотором при заправке некачественным топливом.

Что такое компрессия двигателя

Это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия.

Компрессия это давление в цилиндре. Поэтому она зависит от степени сжатия (величина давления в меньшем объеме всегда будет больше, т.е. при увеличении степень сжатия компрессия растет). По величине компрессии можно предварительно судить о состоянии двигателя. При этом важно правильно провести процедуру замера компрессии.

При снижении уровня компрессии необходимо выяснить причину. Это могут быть поршневые кольца или проблемы в клапанном механизме, выяснить это можно так. В проблемные цилиндры с помощью шприца вводят 15-20 грамм моторного масла. Процедуру замера повторяют. Если показания манометра выросли — причина падения в поршневых кольцах, если остались на прежнем уровне — в клапанах.

Двигатели с изменяемой степенью сжатия

Японские производители улучшили эффективность традиционного двигателя за счет поднятия степени сжатия до 14:1, что ранее было просто невозможно. Они заявляют, что с данной степенью сжатия могут работать, как бензиновый, так и дизельный двигатели, причем на обычном 95-ом бензине. Как это возможно?

Один из недостатков бензиновых моторов с искровым зажиганием — относительно невысокая степень сжатия. Если ее поднять с нынешних 10:1 до 12,5:1, то эффективность использования теплоты сгоревшего топлива возрастет процентов на шесть. Но чем сильнее сжимаем поршнем воздух с парами бензина, тем выше риск взрывного неконтролируемого самовоспламенения смеси — это детонация, страшный враг двигателя: ударные нагрузки, перегрев, разрушение поршней и колец.

Не зря степень сжатия бензиновых агрегатов редко поднимается выше 11:1.

На самом деле все дело в снижении средней температуры цикла. Чем «холоднее» горючая смесь в камере сгорания, тем сильнее ее можно сжать без риска возникновения детонации. Думаете, японцы решили охлаждать всасываемый воздух? Нет, они занялись системой выпуска.

Этот прием давно известен по гоночным моторам — «настроенные» выпускные каналы по схеме 4-2-1, в которых порции выхлопных газов из всех четырех цилиндров не «толкаются» друг с другом, а строго поочередно вылетают в атмосферу. При чем здесь температура цикла? «Настроенный» выпуск за счет газодинамического наддува улучшает продувку цилиндров — в них остается меньше горячих отработавших газов, которые неизбежно подмешиваются к свежему воздуху на такте впуска и поднимают температуру в конце такта сжатия.

Как уверяют, если долю выхлопа снизить с обычных 8% до 4%, то степень сжатия можно безболезненно поднять на три единицы. А за счет охлаждения воздуха при распыле бензина прямо в цилиндр — сжатие можно увеличить еще на единичку.

Чтобы реализовать продвинутый газообмен, пришлось раскошелиться на фазовращатели на обоих распредвалах — и впускном, и выпускном. А вдобавок с помощью компьютерного моделирования придумать еще кучу всяких ухищрений. К примеру, чтобы улучшить «термоизоляцию» камеры сгорания, диаметр цилиндра пришлось уменьшить с нынешних 87,5 мм до 83,5 мм, соответственно увеличив ход поршня.

Длинноходность способствует увеличению крутящего момента на низких оборотах, вдобавок тягу «на низах» улучшают непосредственный впрыск и увеличение степени сжатия — и возникает эффект, который именуют downspeeding. Мол, мотор настолько хорошо тянет «внизу», что среднестатистические обороты при езде снижаются на 15% — это дает эффект по части снижения расхода бензина и выбросов СО2 по сравнению с турбомотором с уменьшенным до 1,4 л рабочим объемом.

в чем разница, определения терминов

Современный автомобилист, если он хочет разбираться в своей машине, должен знать массу терминов и определений. При отсутствии технического образования, либо при недостаточных знаниях в теме автомобилестроения и физике в целом, водитель может путать такие определения, как степень сжатия и компрессия. Эти понятия, в целом, довольно близки друг к другу, но не тождественны, как думают многие водители. В рамках данной статьи рассмотрим, в чем разница между степенью сжатия и компрессией двигателя. Разобравшись в этих понятиях, станет гораздо проще анализировать работу мотора.


Оглавление: 
1. В чем разница между степенью сжатия и компрессией
2. Что такое степень сжатия двигателя
3. Что такое компрессия двигателя

В чем разница между степенью сжатия и компрессией

Перед тем как подробно разбираться с каждым из определений, сформулируем кратко, что такое компрессия и степень сжатия:

  • Под компрессией понимается давление, которое образуется в цилиндре при максимальном сжатии. Данный параметр можно замерить.
  • Под степенью сжатия понимается число, которое определяет соотношение объема до начала сжатия и после него.

Если ознакомиться с технической литературой, можно заметить, что в ней чаще всего фигурирует термин “Степень сжатия”. Также данный показатель указывается в книге по технической эксплуатации автомобиля, например, в разделе про подбор топлива. Что касается компрессии, ее обычно используют в работе автомеханики. Диагностические приборы позволяют определить компрессию, на основе которой специалист имеет возможность сделать выводы о качестве работы мотора.

Что такое степень сжатия двигателя

Есть распространенное заблуждение, что степень сжатия — едва ли не самый главный параметр любого автомобильного двигателя. На самом деле, это не совсем так. Степень сжатия двигателя влияет на топливо, которое лучше использовать для мотора. Также от степени сжатия зависят параметры воспламенения. Если на автомобиле используется искровое зажигание (бензиновый двигатель), степень сжатия специалисты стремятся повысить, а если сгорание в цилиндрах происходит от сжатия (дизельный двигатель), то, наоборот, снизить.

Рассмотрим пример. Допустим, у нас бензиновый двигатель с объемом в 2,4 литра. Если в таком моторе степень сжатия равна 6 единицам, то мощность такого двигателя составит около 100 лошадиных сил. При этом, если оставить тот же мотор, но повысить степень сжатия в дважды — до 12 единиц, то мощность составит около 135-140 лошадиных сил. При этом в обоих рассмотренных случаях расход бензина будет одинаковый. Если сжатие выше, то ниже температура выхлопных газов, соответственно, больше высвободившейся энергии может быть преобразовано в механическую работу.

Если углубиться в физику процесса, можно вспомнить, что чем выше уровень расширения газов после произошедшего воспламенения, тем ниже температура этих газов. Соответственно, больше механической энергии в результате взрыва высвобождается. Поскольку в автомобильных двигателях степень сжатия и степень расширения газов в процессе взрыва практически идентичны (поскольку взрыв происходит в замкнутом цилиндре), отсюда следует, что с повышением степени сжатия удается повысить эффективность работы двигателя.

Само собой, повышать степень сжатия можно не до бесконечности — есть определенная граница. В зависимости от того, насколько высока температура и давление смеси в момент создания искры, определяется риск возникновения детонации. Если не просчитывать данный фактор, могут создаться серьезные проблемы в работе двигателя.

Обратите внимание: Чтобы нивелировать проблему с возникновением детонации в ходе повышения температуры, производители автомобилей ввели в двигателях пятый цикл. Смысл его в том, что закрытие впускных клапанов происходит позже, чем ранее. Соответственно, это позволяет лучше использовать топливо в цилиндрах, что снижает степень сжатия, но увеличивает уровень расширения. Такая схема используется на современных автомобильных моторах.

Если ознакомиться с технической информацией по автомобилю, можно заметить, что степень сжатия фигурирует в документации в качестве одного из параметров. Данная степень сжатия является постоянной для двигателя, и изменить заложенные производителем значения практически невозможно.

Степень сжатия можно измерить самостоятельно. Чтобы это сделать, необходимо поделить общий объём двигателя на число цилиндров. В результате данных вычислений удастся узнать полный объем одного цилиндра. Далее потребуется один из поршней мотора перевести в верхнюю мертвую точку и залить в данный цилиндр масло, отмерив его объем. Полученный объем — это объем камеры сгорания. Далее остается разделить общий объём цилиндра на объем камеры сгорания и узнать степень сжатия двигателя.

Что такое компрессия двигателя

В отличие от степени сжатия, параметр компрессии часто можно слышать в сервисных центрах, например, при прохождении диагностики. Мастера по техническому обслуживанию после считывания ошибок или проведения других работ могут сообщить, что у автомобиля повышенная или пониженная (что чаще) компрессия.

Если компрессия снижается в двигателе, это является сигналом о том, что имеются определенные проблемы с мотором.

Замерить компрессию двигателя можно и самостоятельно. Чтобы это сделать, потребуется компрессометр. Данный прибор можно приобрести практически в любом автомобильном магазине. Его нужно поместить в цилиндр, после чего прокрутить мотор стартером. Далее можно узнать по полученным результатам информацию о компрессии.

Обратите внимание: Если на автомобиле бензиновый двигатель, нормальный уровень компрессии для него находится на уровне в 10-14 атмосфер. Для дизельного двигателя данный показатель равен 24-35 атмосферам.

Если после замера компрессии вы обнаружили, что она значительно меньше, чем рекомендуется конкретно для вашего мотора, необходимо провести диагностику. Лучший способ диагностики — разобрать полностью мотор и посмотреть комплектующие. Но, поскольку это достаточно сложная процедура, требующая определенных знаний, лучше провести тестирование следующим образом:

  1. Залейте в цилиндр двигателя около 15-20 грамм моторного масла;
  2. Далее повторно проведите замер компрессии двигателя;
  3. Если в результате измерения вы заметили, что компрессия увеличилась, это говорит о том, что клапаны не закрываются до конца, либо имеет место быть прогорание клапана. В случае, если после залития масла показатель компрессии остался на прежнем уровне, следует обратить внимание на возможность залегания поршневых колец. Но также следует брать во внимание, что в таком случае есть вероятность проблем с зеркалом цилиндра или с самим поршнем.

Снижение уровня компрессии — достаточно серьезная проблема, которую можно определить на раннем этапе. Симптомами, которые указывают на подобную проблему, является повышение расхода уровня топлива и снижение мощности двигателя.

Загрузка…

Сколько лошадей дает увеличение степени сжатия

СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ

Объем камеры сгорания влияет на конечную степень сжатия двигателя.

Камера сгорания, это объем образуемый головкой блока и поршнем в момент нахождения поршня в верхней мертвой точке.

Степень сжатия, это отношение объемов цилиндров от максимального до минимального. Максимальный объем камеры сгорания получается,
когда поршень находится в нижней мертвой точке. Минимальный при нахождении поршня в верхней мертвой точке цилиндра.

Объем цилиндра без учета камеры сгорания можно узнать, поделив паспортный рабочий объем двигателя на количество цилиндров.

Объем камеры сгорания состоит из суммы 3 объемов:

1 Объем камеры сгорания на головке блока
2 Объем, образуемый толщиной прокладки головки блока
3 Объем вогнутого пространства в днище поршня.
Справедливости ради стоит сказать, что существует масса вариантов когда поршни выпуклые и при вычислениях они
не добавляют, а наоборот уменьшают пространство камеры сгорания. И это нужно учитывать при расчетах.

Степень сжатия и компрессия, это не одно и тоже и различается тем, что степень сжатия это геометрическая величина, а компрессия динамическая.
Так как двигатель при вращении обладает некоторыми насосными свойствами, плюс воздух при сжатии
нагревается, то величина компрессии будет отличаться от степени сжатия в большую сторону. Компрессия обычно больше в 1.4 раза чем степень сжатия.

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности двигателя, так как чем больше сжать топливовоздушную смесь,
тем больше она сможет расшириться относительно сжатого объема при сгорании. Тем самым можно получить больше мощности с того же объема сгоревшего топлива.
Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне.
Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня? Дело все в характеристиках
бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования аномальных, нежелательных процессов горения (детонация и др).
Октановое число как раз и является основным показателем величины детонационной стойкости топлива и чем это число выше,
тем большую степень сжатия можно использовать в двигателе, без образования детонации.

То есть проще говоря, если мы значительно повысим степень
сжатия то мощность у нас повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом, а оно стоит дороже.
Но с другой стороны, двигатель теперь работает более эффективно и на той мощности на которой вы ездили
раньше, он будет потреблять меньше топлива и разность в цене как бы нивелируется!
Но правда все же такова, что вы не будете ездить на малой мощности. Иначе зачем нужно было все это затевать?

Степень сжатия можно повысить двумя самыми эффективными способами:

1 установка более тонкой прокладки головки блока, либо спиливание нижней части головки блока. При таком варианте, клапана приближаются
к поршню и необходимо делать или увеличивать выборки под них. Изменяются фазы работы ГРМ так как высота цепи или ремня, ответственная
за синхронизацию распредвала изменяется на величину, уменьшения высоты позиционирования головки блока.
При верхневальном двигателе (распределительный вал находится в головке блока). Настроить работу распределительного вала можно с помощью резрезной шестерни, либо шестерни с несколькими позициями под шпонку.
При нижневальном, когда распредвал стоит внизу (в блоке цилиндров) и связь с клапанами происходит посредством
толкателей также изменяется кинематика клапанного механизма без гидроусилителей, а с гидроусилителями может не хватить
их хода и придется ставить меньшие по длине толкатели. При использовании метода на V образном двигателе при спиливании головок
изменится расстояние между посадочными отверстиями впускного коллектора, что потребует его подгонки.

2 Растачивание цилиндров под больший по диаметру поршень. Такая процедура требует замены поршней, но этот
метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания
остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение возросшего цилиндра к прежней камере сгорания
покажет большую величину степени сжатия. Метод кроме замены поршней и расточки цилиндра не требует больше
каких либо переделок и более предпочтителен для увеличения степени сжатия.

Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель.
Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9 чем с 13 до 14.

Примеры прибавок в процентах:

с 8 до 9 = 2.0 % прибавка мощности
с 9 до 10 = 1.7 % прибавка мощности
с 10 до 11 = 1.5 % прибавка мощности
с 11 до 12 = 1.3 % прибавка мощности
с 12 до 13 = 1.2 % прибавка мощности
с 13 до 14 = 1.1 % прибавка мощности
с 14 до 15 = 1. 0 % прибавка мощности
с 15 до 16 = 0.9 % прибавка мощности
с 16 до 17 = 0.8 % прибавка мощности
Промежуточные результаты суммируются, например поднятие степени сжатия с 8 до 14 даст прибавку 8.7 %

Примеры перехода на более высокооктановое топливо при повышении (СС)

менее 8 — 76 бензин
от 8 до 9 — 80 бензин
от 9 до 10.5 — 92 бензин
от 10 до 12.5 — 95 бензин
от 12 до 14.5 — 98 бензин
от 13.5 до 16 — 102 бензин
от 15.5 до 18 — 109 бензин
Минимальное октановое число топлива применяемое в каждом конкретном двигателе зависит не только от степени
сжатия но и в некоторой степени от конструкции формы камеры сгорания, алгоритма работы клапанного механизма,
системы зажигания итд. Поэтому более совершенные двигатели могут работать с большими величинами степени
сжатия без повышения качества топлива.

  Главная

Что такое компрессия и степень сжатия

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.

Мощнее, экономичнее, безвреднее – Наука – Коммерсантъ

Последние 20 лет в автомобилестроении идет перманентная революция. Она распространяется на все детали — от колес до омывателя стекол. Но главное движение мысли инженеров направлено на двигатель внутреннего сгорания (ДВС).

Речь пойдет о ДВС с переменной степенью сжатия. Сейчас существует один серийный автомобиль с подобной технологией — Infiniti QX50. Но и в России существует разработка, способная потягаться с японской. Российский ДВС с переменной степенью сжатия создали инженеры Научно-исследовательского автомобильного и автомоторного института, или, говоря бюрократическим языком, ГНЦ РФ ФГУП НАМИ. (Кстати, именно эта организация делает автомобили марки Aurus.) ДВС с переменной степенью сжатия НАМИ представил на конференции в Германии зимой 2019 года.

Степенью сжатия называется отношение поршня, находящегося в нижней точке, к поршню, находящемуся в верхней точке. Почти во всех автомобилях этот показатель — фиксированный и определяется таким образом, чтобы не допустить взрыва топливной смеси. Возможность динамически изменять степень сжатия позволяет значительно поднять КПД автомобиля. То есть при малых нагрузках степень сжатия может быть выше, а при больших, когда в камеру сгорания попадает много воздушно-бензиновой смеси и возможна опасная детонация, степень сжатия уменьшается. Вроде все просто.

Одними из первых, кто попытался воплотить технологию в жизнь, стали инженеры фирмы SAAB. В 2000 году на автосалоне в Женеве они представили инновационный двигатель с изменяемой степенью сжатия. Суть разработки заключалась в том, что цилиндры двигателя и головка блока выполнены как моноблок (у обычных двигателей они существуют раздельно). Таким же образом были объединены блок-картер и шатунно-поршневая группа. (Блок-картер — это не что иное, как корпус, который объединяет и скрепляет все детали двигателя.) Так вот, изменение степени сжатия происходило за счет наклона моноблока относительно блок-картера с помощью гидропривода при неизменном ходе поршня. За всеми этими сложными словами скрывается простая задумка: когда нужно уменьшить степень сжатия, моноблок отклоняется от вертикали, что приводит к увеличению объема камеры сгорания и, соответственно, к нужному результату. Для увеличения степени сжатия угол наклона моноблока нужно уменьшить, уменьшив тем самым объем камеры сгорания. Руководит процессом электронный блок управления, который рассчитывает оптимальный угол отклонения в зависимости от множества факторов, начиная от нагрузки и заканчивая типом топлива.

Шведский двигатель объемом 1,6 л выдавал мощность 225 л. с. Прекрасный результат! Но еще и расход топлива уменьшился на 30%. Более того, удалось добиться существенного снижения выброса вредных веществ, что крайне важно для Швеции, где к экологии относятся исключительно внимательно.

Примерно в то же время, когда на Женевском автосалоне был представлен инновационный двигатель, компания SAAB перешла в полную собственность General Motors. Постепенно проекты вроде этого стали сворачиваться, а в 2010 году GM избавилась от шведской марки. Теперь ее вовсе не существует — осталась втуне и перспективная разработка.

Похожую задумку пробовали воплотить и инженеры немецкой компании FEV Motorentechnik. Их двигатель с переменной степенью сжатия был представлен в том же 2000 году. Немцы тоже пытались добиться результата за счет изменения объема камеры сгорания, но только не за счет блока цилиндров, как сделала SAAB, а за счет управления высотой подъема коленвала. Опорные шейки коленвала размещались в эксцентричных муфтах (эксцентриком называется механизм, который преобразует вращательное движение в поступательное), а они приводились в действие электромотором через шестерни. Поворот эксцентриков заставлял подниматься или опускаться коленвал, что и меняло объем камеры сгорания. Разработка была использована в турбированном четырехцилиндровом двигателе Volkswagen объемом 1,8 л. Мотор развивал мощность до 218 л. с., но в серию не пошел (по неведомым причинам).

Возможно, идея ДВС с переменной степенью сжатия так и осталась бы идеей, если бы в 2017 году Infiniti не выпустила свой VC-Turbo.

Японцы пошли отличным от коллег путем и применили траверсный механизм: шатун соединен системой рычагов с приводом электромотора, который, в свою очередь, регулирует через систему рычагов свободу движения поршня, изменяя степень сжатия. Главный успех Infiniti — в том, что пока это единственный производитель, которому удалось довести разработку до серийного производства. VC-Turbo используется в автомобиле Infiniti QX50, японцам удалось вместить в двухлитровый турбированный агрегат 270 лошадиных сил, увеличив экономичность на 27% по сравнению с аналогичными двигателями.

Алексей Теренченко, кандидат технических наук, доцент, директор центра «Энергоустановки» НАМИ, объясняет, что основной целью российских конструкторов было добиться идеального сочетания механизмов для получения максимального диапазона степени сжатия при минимальных затратах энергии на управление. Руководствуясь этой целью, конструкторы пришли к выводу, что добиться такого сочетания проще всего благодаря траверсному механизму. В этом смысле решение схоже с Infiniti, но есть и различия.

«Рядные двигатели, как правило, изначально имеют непропорциональную форму – они высокие и узкие. А все конструкторы пытаются сделать так, чтобы двигатель в моторном отсеке занимал пропорциональные — в отношении высоты, ширины и длины — размеры. Для этого все вспомогательные агрегаты вешаются по бокам. В нашей конструкции траверс примыкает к цилиндрам и находится сбоку. Infiniti же поместила механизм снизу. С точки зрения габаритов решение не самое удачное,— рассказывает господин Теренченко.— Нашим конструкторам удалось добиться диапазона хода поршня от 7 до 14, это очень хороший результат».

Основная проблема, продолжает Алексей Теренченко,— в стоимости двигателя. ДВС с такой технологией под капотом машины неизбежно переводит ее в премиальный класс. Для Infiniti — премиальной марки — нормально. Российский же автопром к такому пока не готов. Условной Lada Vesta не нужен такой двигатель, да и покупатель не готов переплачивать за навороченную разработку. Так что технология лежит на полке и ждет своего часа из-за банальной неготовности рынка ее принять. То есть не технология не дотягивает до серийного производства, а наоборот.

Более того, как говорит господин Теренченко, проблема еще и в том, что у России нет таких жестких норм чистоты автомобильного выхлопа, как в Европе или в США, а такие нормы становятся дополнительным стимулом для внедрения технологии ДВС с переменной степенью сжатия. Патовая ситуация.

Кузьма Лебедев

Что такое степень сжатия двигателя

Степень сжатия мотора является одинаковой для любого карбюраторного мотора. И не важно, то ли это будет мотоцикл, мопед, скутер или тот же автомобиль, она от этого не зависит. Двигатель может иметь отличие в количестве тактов — есть двухтактные и четырехтактные движки. В этой статье мы постараемся максимально подробно разобраться в степени сжатия каждого их них. Мы будем разбираться в этой статье в степени сжатия двигателей.

Степень сжатия, это попросту говоря прямое отношение полного объема цилиндра двигателя к точному объему камеры сгорания. Для тех кто не помнит, объем камеры сгорания, это пространство, которое находится между верхней частью поршня и головкой цилиндра именно в тот момент, когда поршень расположен в верхней мертвой точке. Ну а полный объем цилиндра, это такой же объем, но когда поршень остановился в нижней мертвой точке — НМТ. Единственное, что в этом случаи нужно понимать наверняка, что в таком варианте обозначение будет геометрическим. И представленный полный объем мотора является геометрическим объемом полным, а степень сжатия – геометрической степенью сжатия. На самом деле, степень сжатия имеет отличие, такое же отличие как и действительный полный объем двигателя. В реальном времени существует геометрическая степень сжатия а так же действительная. По каким причинам так происходит скажете вы. Да все довольно банально и дело в том, что в двухтактных двигателях, окна располагаются у самой поверхности цилиндра и топливо сжимается в том случаи, если окна закрыты. В силу этого объем двигателя здесь считается не с момента НМТ, а именно с того момента, когда поршень перекрыл окна цилиндра. Все это касается двухтактников, а вот в четырехтактных моторах, весь геометрический объем равняется действительному и степень сжатия там равна. Именно по этой причине они более устойчивы к работе, значительно экономичнее и обладают большей мощностью.

Во всех четырехтактных моторах обозначение отмеченное будет верным как для геометрической так и для реальной, действительной степени сжатия. Вот здесь можно дополнить правило для двухтактного мотора и закрепить материал. У нас имеется обозначение правильное для расчетов геометрической степени сжатия. Степень сжатия геометрическая равняется отношению полного объема (отсчет от НМТ) вплоть до объема камеры сгорания. Действительная степень сжатия, равна отношению действительного объема цилиндра до полного объема камеры сгорания. Объем цилиндра будет действительный, в тот момент когда поршень закрывает окна на гильзе цилиндра.

Можно для примера взять обычный двигатель от не привередливого мотоцикла Минск. Здесь имеется отличие между степенью сжатия действительной и геометрической почти в два раза. Предположим, в очень известном всем мотоцикле ММВЗ 3.112 уже известная нам геометрическая степень сжатия равняется целых 10.5 единиц, а степень сжатия реальная будет 6.7 единицы.

Хотелось бы обозначить зачем рассказывать обо всем этом. Дело в том, что мощность двигателя напрямую зависит от степени сжатия. Еще один момент, ведь степень сжатия влияет на то, каким оптимально для мотора топливом мы должны пользоваться. Низкооктанового бензин можно использовать при степени сжатия 6-7 единицы, а вот для высокооктанового, степень сжатия должна быть увеличена. Как мы все знаем, в современных мопедах и скутерах применяют бензин А95. Все это происходит благодаря современному четырехтактному двигателю, что позволяет использовать бензин высокого качества.

Часто на практике мотолюбители выполняют форсирование своих движков. Одним вариантом форсажа, является использование высокооктанового бензина на двухтактных моторах. Каким же образом можно повысить действительную степень сжатия. Две единицы у нас являются для обозначения степени сжатия. Немного углубившись в этот вопрос, становится понятно, что объем камеры сгорания будет понижен тогда, когда повысится вся степень сжатия. Ведь в таком случаи в отношении двух единиц, разница будет больше. Вот по такому принципу и делают форсирование. Уменьшив головку цилиндра на миллиметр, снизится объем и увеличится действительная степень сжатия. Из этого следует, что высокооктановый бензин будет сгорать нормально. Даже низкооктановые топлива будут производить более эффективную работу. Но во всем этом есть одно больше но. Все, без исключения варианты форсирования уменьшают срок службы любого двигателя, потому что любой элемент мотора изначально рассчитан на определенное давление, а если давление увеличится, то лишняя и ненужная нагрузка увеличится вместе с ним.

Похожие статьи:

Как определить степень сжатия

Если вы создаете новый двигатель и вам нужна метрика, или вам интересно узнать, насколько эффективно ваш автомобиль расходует топливо, вы должны уметь рассчитать степень сжатия двигателя. Есть несколько уравнений, необходимых для расчета степени сжатия, если вы делаете это вручную. Сначала они могут показаться сложными, но на самом деле это всего лишь базовая геометрия.

Степень сжатия двигателя измеряет две вещи: соотношение объема газа в цилиндре, когда поршень находится в верхней точке хода (верхняя мертвая точка, или ВМТ), по сравнению с объемом газа, когда поршень находится в верхней мертвой точке. нижняя часть хода (нижняя мертвая точка или НМТ).Проще говоря, степень сжатия — это измерение от сжатого газа до несжатого газа или насколько плотно смесь воздуха и газа помещается в камеру сгорания до того, как она воспламенится свечой зажигания. Чем плотнее прилегает эта смесь, тем лучше она горит и тем больше энергии преобразуется в мощность для двигателя.

Есть два метода, которые вы можете использовать для расчета степени сжатия двигателя. Первая — это версия с ручным управлением, которая требует от вас максимально точных вычислений, а вторая — и, вероятно, самая распространенная — требует манометра, установленного в пустое гнездо свечи зажигания.

Метод 1 из 2: вручную измерить степень сжатия

Этот метод требует очень точных измерений, поэтому важно иметь очень точные инструменты, чистый двигатель и дважды или трижды проверять свою работу. Этот метод идеально подходит для тех, кто строит двигатель и имеет под рукой инструменты, или для тех, у кого двигатель уже разобран. Разборка двигателя для использования этого метода займет очень много времени. Если у вас уже собран двигатель, прокрутите вниз и используйте метод 2 из 2.

Необходимые материалы

  • Калибр
  • Калькулятор
  • Обезжириватель и чистые тряпки (при необходимости)
  • Инструкция производителя (или автомобильная инструкция)
  • Микрометр
  • Блокнот, ручка и бумага
  • Линейка или рулетка (с точностью до миллиметра)

Шаг 1: Очистите двигатель Тщательно очистите цилиндры и поршни двигателя обезжиривателем и чистой тряпкой.

Шаг 2: Найдите размер отверстия . Циферблатный калибр используется для измерения диаметра отверстия или, в данном случае, цилиндра. Сначала определите приблизительный диаметр цилиндра и откалибруйте индикатор внутреннего диаметра с помощью микрометра. Вставьте калибр в цилиндр и несколько раз измерьте отверстие в разных местах цилиндра и запишите результаты измерений. Сложите свои измерения и разделите на то, сколько вы взяли (обычно трех или четырех достаточно), чтобы получить средний диаметр.Разделите это измерение на 2, чтобы получить средний радиус отверстия.

Шаг 3: Рассчитайте размер цилиндра . Используя точную линейку или рулетку, измерьте высоту цилиндра. Измерьте расстояние от самого низа до самого верха, убедившись, что ваша линейка выровнена. Это число вычисляет ход или площадь, которую поршень перемещает при однократном перемещении вверх или вниз по цилиндру. Для расчета объема цилиндра используйте эту формулу: V = π r2 h

Шаг 4: Определите объем камеры сгорания .Найдите объем камеры сгорания в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля. Объем камеры сгорания измеряется в кубических сантиметрах (CCs) и определяет, сколько вещества требуется для заполнения отверстия камеры сгорания. Если вы собираете двигатель, обратитесь к руководству производителя. В противном случае обратитесь к руководству по эксплуатации автомобиля.

Шаг 5: Найдите высоту сжатия поршня . В мануале найдите высоту сжатия поршня. Это измерение представляет собой расстояние между центральной линией отверстия под палец и верхом поршня.

Шаг 6: Измерьте объем поршня . Снова в руководстве найдите объем купола или тарелки поршня, также измеренный в кубических сантиметрах. Поршень с положительным значением CC всегда называют «куполом», который выступает над высотой сжатия поршня, в то время как «тарелка» — это отрицательное значение, которое учитывает карманы клапана. Обычно поршень имеет как купол, так и тарелку, а окончательный объем представляет собой сумму обеих характеристик (купол минус тарелка).

Шаг 7: Найдите зазор между поршнем и декой .Рассчитайте зазор между поршнем и декой с помощью следующего вычисления: (Диаметр отверстия [измерение из шага 2] + Диаметр отверстия × 0,7854 [константа, которая преобразует все в кубические дюймы] × расстояние между поршнем и платформой в верхней мертвой точке [ВМТ]).

Шаг 8: Определите объем прокладки . Измерьте толщину прокладки головки и диаметр отверстия, чтобы определить объем прокладки. Сделайте это почти так же, как и зазор деки (шаг 7): (Диаметр отверстия [измерение из шага 8] + отверстие × 0,7854 × толщина прокладки).

Шаг 9: Рассчитайте степень сжатия . Рассчитайте степень сжатия, решив это уравнение:

Если вы получите число, скажем, 8,75, степень сжатия будет 8,75: 1.

  • Совет : Если вы не хотите вычислять числа самостоятельно, в Интернете есть несколько калькуляторов степени сжатия, которые помогут решить эту проблему; кликните сюда.

Метод 2 из 2: используйте манометр

Этот метод идеален для тех, у кого двигатель собран, и кто хочет проверить степень сжатия автомобиля через гнезда свечей зажигания.Вам понадобится помощь друга.

Необходимые материалы

  • Манометр
  • Ключ для свечей зажигания
  • Рабочие перчатки

Шаг 1. Прогрейте двигатель . Дайте двигателю поработать, пока он не прогреется до нормальной температуры. Вы не хотите пробовать это, когда двигатель холодный, потому что вы не получите точных показаний.

Шаг 2: Снимите свечи зажигания . Полностью выключите зажигание и отсоедините одну из свечей зажигания от кабеля, соединяющего ее с распределителем.Откручиваем свечу зажигания.

  • Совет Если ваши свечи зажигания загрязнены, вы можете использовать это как возможность их почистить.

Шаг 3: Вставьте манометр . Вставьте патрубок манометра в отверстие, где крепилась свеча зажигания. Важно, чтобы сопло было полностью вставлено в камеру.

Шаг 4: Проверить цилиндр . Пока вы держите манометр, попросите друга запустить двигатель и разогнать автомобиль примерно на пять секунд, чтобы вы могли получить правильные показания.Выключите двигатель, выньте сопло манометра и установите свечу зажигания с надлежащим крутящим моментом, указанным в руководстве. Повторяйте эти шаги, пока не проверите каждый цилиндр.

Шаг 5: Проведите проверку давления . В каждом цилиндре должно быть одинаковое давление, и они должны совпадать с номером в руководстве.

Шаг 6: Рассчитайте отношение PSI к степени сжатия . Рассчитайте отношение PSI к степени сжатия. Например, если у вас показание манометра около 15, а ваша степень сжатия должна быть 10: 1, тогда ваш PSI должен быть 150 или 15 × 10/1.

Калькулятор коэффициента сжатия (CR) — Хорошие калькуляторы

Этот калькулятор степени сжатия можно использовать для расчета степени сжатия вашего двигателя.

Как использовать: просто заполните все поля ниже требуемыми цифрами и нажмите «Рассчитать CR», чтобы найти степень сжатия вашего двигателя.

Определение степени сжатия

Степень сжатия двигателя — очень важный элемент в работе двигателя.Степень сжатия — это соотношение между двумя элементами: объемом газа в цилиндре с поршнем в его наивысшей точке (верхняя мертвая точка хода, ВМТ) и объемом газа с поршнем в его самой низкой точке (нижняя мертвая точка поршня). ход, BDC).

Есть два способа расчета степени сжатия двигателя. Во-первых, вы можете произвести математические расчеты как можно точнее, а во-вторых, более популярный метод, использует пустую свечу зажигания со вставленным манометром.

Здесь мы рассматриваем первый из этих способов. Этот метод подходит тем, кто занимается сборкой двигателя и имеет нужные инструменты, или тем, у кого двигатель уже разбит на части.

Разрабатываем

Чтобы найти степень сжатия (CR), необходимо разделить общий рабочий объем на общий сжатый объем. Вот как узнать эти итоги:

Рабочий объем = объем камеры + объем поршня + объем прокладки + объем зазора + объем цилиндра

Сжатый объем = объем камеры + объем поршня + объем прокладки + объем зазора

Все эти элементы должны быть измерены в одних и тех же единицах.Если вы выполняете расчет вручную, это обычно означает использование кубических сантиметров (см).

Расчет степени сжатия двигателя, шаг за шагом

  • Найдите руководство пользователя; это поможет вам снять мерки
  • Перед запуском используйте обезжириватель для двигателя, чтобы максимально очистить его.
  • Используйте калибр для измерения диаметра цилиндра
  • Узнать объем камеры сгорания (у производителя или в инструкции по эксплуатации)
  • Узнать высоту сжатия поршня (у производителя)
  • Определите объем купола поршня / тарелки (от производителя)
  • Рассчитайте зазор от поршня до платформы (отверстие × отверстие × 0.7854 × зазор между поршнем и декой в ​​верхней мертвой точке (ВМТ))

— Измерьте толщину прокладки головки блока цилиндров и отверстия

— Когда у вас есть все цифры, используйте эту формулу для расчета степени сжатия вашего двигателя:

CR = (объем цилиндра + объем зазора + объем поршня + объем прокладки + объем камеры) / (объем зазора + объем поршня + объем прокладки + объем камеры)

Вас также может заинтересовать наш Калькулятор удельной мощности

RSR Калькулятор статической степени сжатия

Статическую степень сжатия вашего двигателя легко вычислить, если вы знаете шесть измерений или объемов:

  • Диаметр цилиндра — Диаметр цилиндра
  • Ход — расстояние, на которое поршень проходит в цилиндре
  • Высота деки — расстояние между верхом отверстия цилиндра
    и верхняя часть поршня, когда поршень находится в ВМТ (Top Dead
    В центре или на самом высоком месте
  • Толщина уплотнительной прокладки головки блока цилиндров — обычно 0. 040 «,
    но зависит от производителя прокладки и области применения
  • Верхний объем поршня — если поршень вогнутый, выпуклый или с ямочками,
    это влияет на степень сжатия.
  • Объем камеры сгорания — сколько открытого пространства в головке
    над цилиндром

Калькулятор статической степени сжатия

Take Out Window (Держите Mayo между своими….)

Если
вы хотите взять формулы с собой и положить их в ящик для инструментов,
Вот они. 16,387 — это число, которое переводит кубические дюймы в куб.


Смещение =
(отверстие 2) 2 x 3,14 x ход x 16,387
Место под прокладку головки = (отверстие 2) 2 x 3,14 x Толщина прокладки x 16. 387064
Высота площадки = (отверстие 2) 2 x 3,14 x высота деки x 16,387064
Сжатый объем = Пространство для прокладки головки + пространство для высоты деки
+

Верхний объем поршня + объем камеры сгорания
Объем без сжатия = Сжатый объем + смещение
Степень сжатия = Несжатый объем Сжатый объем

Знаете ли вы ?: Степень сжатия | Автомобильные новости

Что такое степень сжатия?

Каждый двигатель имеет определенную степень сжатия. Топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндре для создания воспламенения, сила которого зависит от степени сжатия: объема цилиндра, когда поршень находится в нижней части своего хода, по сравнению с объемом цилиндра, когда поршень в верхней части штриха. Кстати, вы должны знать, что под рабочим объемом двигателя понимается полная мощность всех поршней в течение полного цикла.

Воспламенение происходит, когда поршень находится в верхней части своего хода, то есть в верхней части цилиндра (также известной как головка цилиндра), который образует камеру сгорания.Оставшийся объем топливовоздушной смеси внутри камеры сгорания позволяет пропорционально определять степень сжатия.

Степень сжатия обычно составляет от 8: 1 до 10: 1. Более высокая степень сжатия — скажем, от 12: 1 до 14: 1 — означает более высокую эффективность сгорания.

Фото: Себастьян Д’Амур

Преимущества
Более высокие степени сжатия и полнота сгорания означают большую мощность при меньшем количестве топлива и меньшем количестве выхлопных газов. С другой стороны, более сильные воспламенения усиливают нагрев, трение и износ, что затрудняет работу внутренних компонентов двигателя. Автопроизводителям необходимо найти правильный компромисс.

Рассмотрим, например, технологию Mazda SKYACTIV. Инженеры переработали внутренние компоненты, чтобы увеличить ход поршня, чтобы обеспечить более высокую степень сжатия. При этом водителям, которые хотят воспользоваться этим, абсолютно необходимо использовать бензин премиум-класса (бензин с более высоким октановым числом).

Двигатели с наддувом и дизельные двигатели
Двигатели без наддува могут иметь более высокую степень сжатия, чем двигатели с наддувом (с наддувом или с турбонаддувом).Например, в двигателе с турбонаддувом воздух, поступающий в камеру сгорания, уже находится под давлением, поэтому степень сжатия должна быть немного ниже, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на компоненты. Двигатели с наддувом обычно имеют степень сжатия от 8: 1 до 8,5: 1.

Однако, что касается дизельных двигателей, отсутствие свечей зажигания требует более высокой степени сжатия — примерно от 14: 1 до 22: 1. Они используют горячий воздух для испарения, а затем воспламенения топлива.

Марки топлива
Чем больше сжатие и тепло может выдержать топливо перед воспламенением, тем выше октановое число (87, 91, 94 и т. Д.)) и более высокой марки топлива (обычное, премиум и т. д.).

Как я уже сказал; более высокая степень сжатия означает больше тепла внутри двигателя. Топливо с более высоким октановым числом может выдерживать большее повышение температуры и менее подвержено преждевременному воспламенению или преждевременному воспламенению, также известному как детонация двигателя. Это явление изменяет ход поршня и может привести к серьезному повреждению двигателя.

Вот что на самом деле означает «коэффициент сжатия» и почему он имеет значение

Новый двигатель Toyota с высокой степенью сжатия «Dynamic Force».Рисунок: Toyota / Raphael Orlove

Вы уже слышали термин «степень сжатия», но задумывались ли вы, что именно он означает? Что ж, пора объяснить, что такое степень сжатия, и почему каждый автопроизводитель сейчас одержим ею, как будто это Святой Грааль.

Степень сжатия, надо признать, сложнее, чем кажется на первый взгляд. Не помогает то, что это один из тех терминов, которые вы слышите на автосалонах и в пресс-релизах без серьезных объяснений.Это одна из тех вещей, которую вы в большинстве своем пытаетесь понять, пытаясь произвести впечатление на артиста-трапеции, которого вы встретили в цирке на прошлых выходных.

Мы знаем, что высокое сжатие — это хорошо, а низкое — плохо. Мы знаем, что новый двигатель Mazda Skyactiv-X «Holy Grail» отличается высокой степенью сжатия, наряду с «дизельным убийцей» Infiniti и серией Toyota «Dynamic Force», которые рекламируют большую мощность при большей эффективности.

Мы живем в эпоху, когда инженеры не могут просто увеличить мощность двигателя, сделав его больше.Изменение степени сжатия двигателя становится обычным делом.

G / O Media может получить комиссию

(Между прочим, если вы читаете это и фыркаете, потому что уже знаете, что такое степень сжатия, хорошо для вас! Не все остальные. )

What Defines Степень сжатия — это очень просто

Степень сжатия — это именно то, на что она похожа — степень, при которой вы сжимаете максимальный объем цилиндра до минимального объема цилиндра. Это объем цилиндра, когда поршень полностью опущен по сравнению с полностью вверху.Написано и сказано в виде отношения. Например, для двигателя со степенью сжатия 9: 1 вы бы сказали, что это «девять к одному».

Скриншот: ВСЕ О ДВИГАТЕЛЯХ (YouTube)

А теперь представьте себе цилиндр в своей голове. Поршень движется вверх и вниз внутри этого цилиндра. Когда поршень находится в самой нижней точке, это называется нижней мертвой точкой. Вот где объем цилиндра наибольший. Когда поршень находится в самой высокой точке цилиндра, это называется верхней мертвой точкой, и именно здесь объем цилиндра наименьший.Из сравнения этих двух объемов и берется ваше соотношение.

Если вы такой же наглядный ученик, как я, вам понравится этот созданный мной GIF, показывающий, как работает четырехтактный двигатель. Видите, как поршень движется вверх во время такта сжатия? Это весь воздух и топливо сжимаются в цилиндре. Если двигатель имеет высокую степень сжатия, это означает, что данный объем воздуха и топлива в цилиндре сжимается в гораздо меньшее пространство, чем двигатель с более низкой степенью сжатия.

А теперь пример с простой математикой, мой любимый вид.

Представьте, что у вас двигатель, объем цилиндра и камеры сгорания которого составляет 10 см3, когда поршень находится в нижней мертвой точке. После того, как впускной клапан закрывается и поршень поднимается вверх во время такта сжатия, он сжимает топливно-воздушную смесь в объеме одного кубического сантиметра. Этот двигатель имеет степень сжатия 10: 1.

Вот и все! Это степень сжатия. Общий рабочий объем плюс сжатый объем (включая объем головки блока цилиндров и все, что находится выше, где поршень «движется») в один только сжатый объем .

Почему лучше — это сложно

Но понимание , что такое степень сжатия , менее важно, чем понимание , почему нас это волнует или почему высокая степень сжатия является такой важной задачей.

Лучшее объяснение, которое я получил в этом, было от моего коллеги и инженера Дэвида Трейси, который затем обратился за помощью к другим инженерам и профессорам. Лучший ответ из них дал доктор Энди Рэндольф, технический директор ECR Engines. Он проводит исследования трансмиссии для NASCAR, и его объяснение предельно ясно:

С точки зрения непрофессионала, мощность двигателя генерируется, когда сгорание воздействует на поршень и толкает его вниз по цилиндру во время такта расширения.

Чем выше поршень находится в канале ствола в момент начала сгорания, тем большее усилие будет приложено.

По мере увеличения степени сжатия поршень перемещается выше в отверстии в верхней мертвой точке, следовательно, появляется дополнительная сила для хода расширения (дополнительная сила для того же количества топлива равняется более высокому КПД).

Теперь мы на самом деле нужно больше понимать о , почему в дополнение к , как , и это означает, что нам придется рискнуть в области термодинамики.

Суть всего этого в том, что более высокая степень сжатия означает, что двигатель получает больше работы от того же количества топлива. Это хорошо для энергии, а также миль на галлон.

Чтобы объяснить, почему более высокая степень сжатия дает лучшую эффективность, мы не собираемся слишком углубляться в термодинамику, но, черт возьми, давайте просто окунем кончики пальцев ног. Это здорово и полезно для души.

Более высокое сжатие означает больше работы, но больше давления

На изображении выше показана диаграмма «давление-объем» для идеального и типичного бензинового двигателя.Он визуально показывает, что происходит в вашем двигателе, когда он сжигает бензин.

На схеме выше нижняя кривая 1-2 показывает ход сжатия.

Строка 2-3 показывает горение.

Верхняя кривая 3-4 показывает ход расширения.

А линия 4-1 показывает отвод тепла при открытии выпускного клапана.

Чтобы быть более техническим, на диаграмме кривая 1-2 показывает ход сжатия, в котором давление (ось y) увеличивается, а объем (ось x) падает, когда поршень действительно воздействует на газ, сжимая его. Строка 2-3 показывает тепло, выделяющееся при сгорании, быстро увеличивая давление и температуру газа. Кривая 3-4 показывает увеличение объема и падение давления, когда газ действует на поршень во время такта расширения. Линия 4-1 показывает отвод тепла от газа в окружающую среду по мере того, как давление возвращается к окружающему при открытии выпускного клапана. Наконец, плоская линия 1-5 внизу представляет такт выпуска и возврат поршня в верхнюю мертвую точку в конце.

Область внутри этих 1-2-3-4 строк показывает, сколько работы проделано двигателем.Более высокая степень сжатия означает, что две вертикальные линии на графике будут двигаться влево и вверх, оставляя больше области в пределах, чем при более низкой степени сжатия, и, таким образом, работа выполняется. Но, как вы можете видеть на этой диаграмме, вы столкнетесь с более высоким давлением. Иными словами, вы получите больше механической работы от двигателя с высокой степенью сжатия. Вы будете получать большее давление в цилиндре и на поршне из-за подводимого тепла от сгорания.

Более высокое сжатие также означает более высокий КПД.Все это работает по двум идеям. Во-первых, любая тепловая энергия, поступающая в систему, должна быть преобразована либо в механическую работу, либо в отходящее тепло. Во-вторых, тепловой КПД — это просто результат работы, деленный на подводимое тепло. Таким образом, вы можете вывести взаимосвязь между термической эффективностью и степенью сжатия, как MIT, построенная на его веб-странице и показанная выше. Уравнение здесь (nu — термический КПД, r — степень сжатия, а гамма — свойство жидкости) :

Когда вы даете двигателю определенного рабочего объема более высокую степень сжатия, вы эффективно сдвигаете фотоэлектрическую диаграмму вверх и влево, и увеличивают тепловложение (Qh на диаграмме) больше, чем тепловые потери (Ql).Иными словами, вы превращаете больше входящей энергии в работу. Вот Джейсон Фенске из Engineering Explained , разбирающий взаимосвязь между степенью сжатия, теплопередачей и эффективностью:

В любом случае, дело в том, что термодинамика диктует, что термический КПД повышается с увеличением степени сжатия, как вы можете видеть на этом графике и уравнении над. А это означает больше лошадиных сил, лучшую экономию топлива, более тяжелые кошельки и более широкие улыбки. Управляйте любым вялым, хрипящим, всасывающим газ, старым американским V8 с низким уровнем сжатия, и вы поймете, о чем я.

Степень сжатия также делает такие двигатели, как двигатель Mazda Skyactiv-G, такими эффективными. Mazda, первая из серии новых двигателей с высоким и переменным сжатием от Mazda, Nissan / Infiniti и Toyota, на данный момент имеет самую высокую степень сжатия в отрасли — 14: 1, поэтому она может справляться с высоким расходом топлива. показатели экономичности и мощности даже без турбонагнетателя.

Почему более высокое сжатие означает более высокое октановое число

Почему не все просто используют высокие степени сжатия? Что ж, высокая степень сжатия — вот почему многим двигателям требуется топливо премиум-класса или высокооктановый бензин.Октановое число, как указано в статье How Stuff Works , является мерой способности бензина сопротивляться детонации.

По сравнению с газом с высоким октановым числом бензин с низким октановым числом более склонен к самовоспламенению из-за высоких температур и давления наддува. По сути, вам нужен газ, который воспламеняется, когда вы этого хотите, а не тот, который воспламеняется, когда вы не хотите, этого. Такое неконтролируемое горение называется детонацией.Стук — это плохо; он снижает крутящий момент и может нанести непоправимый ущерб вашему двигателю.

Высокая степень сжатия увеличивает риск детонации, поэтому в двигателях с очень высокой степенью сжатия используется высокооктановый гоночный газ или (сейчас чаще) E85. При сжатии газы склонны нагреваться, поэтому повышенная плотность тепла может привести к преждевременному сгоранию топлива до того, как свеча зажигания воспламенит его. Повторяю: это плохо.

Mazda пришлось проделать большую работу с поршнем и конструкцией выхлопной системы, чтобы уменьшить детонацию в двигателе 14: 1, работающем на газовом насосе. Поршни в двигателе Skyactiv-X, например, имеют полость посередине, чтобы Mazda могла выстрелить потоком богатого топлива вокруг свечи зажигания в обедненной смеси, и, да, есть причина, по которой это не было Технология не проста в разработке.

Что еще интересно, так это то, что вы не можете просто сделать двигатель с такой высокой степенью сжатия, как вы хотите. Я обратился к Джону Хойенге, владельцу магазина производительности и ралли Nameless Performance, чтобы поговорить о рисках и преимуществах высокой компрессии.

Джон строит раллийный автомобиль Nissan 240SX, на который он меняет четырехцилиндровый SR20VE, который в настоящее время развивает около 250 лошадиных сил на колесах всего из 2,0 литров. Как ни странно, это без турбо. Все, что Джон должен поблагодарить, — это очень высокая степень сжатия 14,5: 1. «Сжатие выполняет больше работы, — пояснил он, — поэтому тем больше мощности [двигатель] будет производить без наддува».

При этом, поскольку это гоночный двигатель, он использует гоночный бензин или E85 с очень высоким октановым числом. Джон сказал, что при степени сжатия выше 14,5: 1 возникает риск самовоспламенения, а также может вылететь шток или раскрутить подшипник. Это то, что небрежно называют «взрывом».

Есть предел тому, насколько высоко вы можете подняться

Я спросил, почему мы не видим, что люди не бегают с двигателями, которые имеют значительно более высокую степень сжатия, чем все, что мы видим сегодня. Неприлично завышенные соотношения, вроде 60: 1. Джон рассмеялся. Он объяснил, что металл просто не может выдерживать такие высокие уровни нагрузки, а такая степень сжатия приведет к тому, что вещи будут настолько горячими, что они взорвут любой двигатель.

Конечно, не все из нас строят гоночные автомобили с гоночными двигателями, поэтому об изменении степени сжатия нам не о чем беспокоиться. Но мы случайные владельцы автомобилей и энтузиасты квазидвигателей, так что это было объяснением того, что означает степень сжатия и почему это важно. Вам больше не нужно подделывать это, теперь вы знаете, что это такое.

А теперь иди, найди того художника по трапеции и расскажи ему, что ты чувствуешь!

Калькулятор коэффициента сжатия двигателя — Дюймовый калькулятор

Введите технические характеристики двигателя ниже, чтобы рассчитать степень сжатия.

Как рассчитать степень сжатия двигателя

Степень сжатия двигателя — это отношение рабочего объема к сжатому. Другими словами, это соотношение между объемом камеры сгорания, когда поршень находится в самой низкой точке, когда газы несжаты, и объемом, когда он находится в самой высокой точке и газы сжимаются.

Более высокая степень сжатия позволяет двигателю выдавать больше мощности, используя то же количество топлива, что делает его важным показателем производительности.Таким образом, более высокие степени сжатия также позволяют двигателям быть более экономичными.

Чтобы рассчитать степень сжатия двигателя, используйте следующую формулу: степень сжатия
= V d + V c V c

V d — рабочий объем двигателя или объем, перемещаемый поршнем от начала до конца хода.

V c — это зазор двигателя или оставшееся пространство, оставшееся, когда поршень находится в конце хода.

Как рассчитать смещение

Смещение можно найти с помощью этой простой формулы:
смещение = π4 × b 2 × с

b расточка.

с — ход.

Это даст смещение цилиндра, поэтому, чтобы найти полное смещение, вам нужно умножить его на количество цилиндров.

Чтобы узнать это, воспользуйтесь калькулятором рабочего объема двигателя.

Как рассчитать клиренс

Зазор можно найти по формуле:
зазор = c + p + d + g

c — объем камеры.

p — объем поршневого купола или тарелки.

d — объем деки.

г — это объем пространства, занимаемый отверстием под прокладку при сжатии.

Вам также могут понравиться наши калькуляторы мощности двигателя и размера карбюратора.

Расчет степени сжатия

Расчет степени сжатия
Коэффициент сжатия

Степень сжатия двигателя — ключевой фактор в том, как двигатель будет
выполнять. Как правило, двигатели с высокой степенью сжатия (10: 1 и выше) имеют
меньшая устойчивость к детонации и требует высокооктанового газа. Двигатели с
высокие степени сжатия обычно не используются в принудительной индукции, так как
вероятность ошибки значительно снижена. Степень сжатия очень высокая.
обсуждаемая тема.Эта статья не о том, что такое «степень сжатия»
лучший «… речь идет о том, как его рассчитать и как достичь желаемого
коэффициент сжатия.

На первый взгляд, вычисление степени сжатия кажется очень простым
задача. Вы можете найти его по этой формуле:

К сожалению, все не так просто. В качестве примера рассмотрим два
Двигатели Honda серии D: 88-91 D16A6 и 86-87 D16A1. Оба двигателя имеют диаметр 75 мм.
канал ствола и ход 90 мм. У них примерно одинаковые степени сжатия
(9.1: 1 для D16A6 и 9,3: 1 для D16A1). Можно подумать, что внутри
они должны быть очень похожи, и, возможно, поршень D16A1 имеет немного больше
купол к нему? Камеры сгорания и поршни в этих двигателях на самом деле
существенно отличается.
D16A6 (88-91 CRX Si), сжатие 9,1: 1

D16A1 (86-87 Integra), сжатие 9,3: 1

Как видите, камера сгорания Интегры намного больше, чем
камера сгорания CRX. У него на 15% больше объема. Однако,
Поршень Integra имеет купол , а поршень CRX имеет тарелку .Проще говоря, центр поршня Integra выступает вверх в камеру сгорания.
камера. Центр поршня CRX делает обратное.

Это графическая иллюстрация того, почему просто позвонить — плохая идея.
производитель поршней и говорит: «Мне нужны поршни сжатия 9: 1 для двигателя xyz». Скорее всего, они сделали определенные предположения, которые могут быть, а могут и нет. Например, они использовали стандартную прокладку для головы или более толстую? Что делать, если я не использую стандартную головку?

Чтобы точно рассчитать степень сжатия , необходимо знать несколько вещей:
1) Диаметр цилиндра
2) Ход цилиндра
3) Объем камеры сгорания
4) Высота сжатия г. поршень (Спросите об этом у производителя поршня)
5) Объем купола / тарелки поршня (Спросите об этом у производителя поршня)
6) Зазор между поршнем и декой (См. в этой статье на поршне- расстояние до палубы.)
7) Толщина подголовника
8) Отверстие под подголовник

Звучит много, но если собираетесь все делать правильно, не пропускайте
по деталям !! Знайте все о деталях, входящих в ваш двигатель. Фактическая формула для расчета степени сжатия на основе вышеуказанных переменных чрезвычайно длинная, сложная и оставляет много места для ошибок. Вместо того, чтобы пытаться рассчитывать вручную, я предпочитаю использовать отличный калькулятор сжатия C-SPEED Racing.


Заполняя вышесказанное, у нас есть следующие числа для запаса 86-87 Integra.
1) Диаметр цилиндра = 75 мм
2) Ход = 90 мм
3) Объем камеры сгорания = 43,8 куб. См
4) Высота сжатия = 1,181 «
5) Купол = + 1,5 куб. См.
6) Зазор между поршнем и декой = 0,000″
7) Толщина прокладки головки = 0,048 дюйма
8) Отверстие под прокладку головки = 76 мм
Вставка с указанными выше числами дает: 9,3: 1 (как и ожидалось)


Теперь давайте посмотрим на мой двигатель с поршнями Endyn Rollerwave. У нас есть следующие размеры:
1) Диаметр цилиндра = 75,5 мм (поршни с увеличенным размером 0,5 мм)
2) Ход = 90 мм
3) Объем камеры сгорания = 43,8 куб. См.
4) Высота сжатия = 1,174 дюйма (штамп на боковой стороне коробки) )
5) Блюдо = -6,25 куб. См (предоставлено мне Ларри)
6) Зазор между поршнем и декой = 0,006 дюйма (См. Статью, упомянутую выше)
7) Толщина прокладки головки = 0,040 дюйма (трехслойная стальная прокладка Cometic)
8) Отверстие под головную прокладку = 76 мм (на Cometic)
Вставка с указанными выше числами дает: 8.3: 1


Эта степень сжатия слишком мала для того, что я хочу делать. Я стремлюсь
для 8,8-9,0: 1. Это ускорит намотку турбокомпрессора и сделает вождение без наддува более управляемым. Итак, что произойдет, если я фрезерую головку на 0,030 дюйма? Самый простой способ смоделировать это с помощью калькулятора C-SPEED — уменьшить толщину прокладки головки. В моем двигателе эффект фрезерования головки на 0,030 дюйма может быть смоделирован за счет уменьшения толщины прокладки головки блока цилиндров с 0,040 дюйма до 0,010 дюйма.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *