Так как я уйму народа замучил вопросом о своей компрессии, нагло копирую и выкладываю информацию о сжатии (поможет мне модернизировать ДВС под газ) и компрессии (спать спокойно)
Суть такая: формула не 1,2-1,3 х ст.сжатия, а ст.сжатия возводится в степень 1,2!
Ну это 1,2 — для ДВС с отличным состоянием и высокого уровня исполнения или плотного конструктивного исполнения. Например для ВАЗа этот к-т от 1,12 идёт (но вспоминаем, что в некторые машины можно лить синтетику 5W20, а в некторые не меньше 5w40 и то полусинтетику) + влияет горячий был ДВС или нет)
А вот доказательство человека у которого (да простит меня он) дублировал эту запись и спасибо ему за вывод формулы!))) Lifehack
Для начала рассмотрим Степень Сжатия, и о том как и почему изменение толищны прокладки на пол миллиметра, может влиять на Степень Сжатия.
Многие вообще не понимают, что такое степень сжатия, и как ее рассчитать (да, да — помоему редята из мазды и форда не понимают, говоря мне про компрессию в районе 8=)).
Степень сжатия — это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.
Полный объем цилиндра — это сумма рабочего объема и объема камеры сгорания
Рабочий объем — это объем цилиндра ограниченный ходом поршня, то есть объем между НМТ (Нижняя Мертвая точка — точка ниже, которой поршень не может опуститься, из за конструкционных особенностей кривошипа) и ВМТ (Верхняя Мертвая Точка) .
Как известно из математики, Объем цилиндра равен произведению площади сечения на высоту цилиндра.
Объем камеры сгорания — надпоршневое пространство при нахождении поршня в ВМТ. Объем ограниченный поршнем и головкой блока.
Объем камеры сгорания трудно вычислить, обычно ее измеряют.
Тогда Степень сжатия можно записать следующим образом
Для чего нужны эти формулы?
Но допустим мы имеем мотор 2ZZ-GE
Диаметр цилиндра = 82мм
Ход поршня = 85 мм
Степень сжатия = 11.5
И хотим уменьшить СЖ, для того чтобы немного вдуть. Технология проста. Допустим измерив толщину заводской прокладки, мы получили значение в 0.5мм.
Как изменится степень сжатия, при установки 2ух таких прокладок вместо одной?
Как сильно влияют эти несчастные полмиллиметра на СЖ ?
По выше приведенным формулам может записать следующие равенства:
Таким образом, мы вычислили заводской объем камеры сгорания нашего мотора.
при увеличении толщины прокладки на 0.5 мм, мы просто добавляем к объему камеры сгорания, объем цилиндра с высотой 0.5, ну или математическим языком?
Таким образом «плюс полмиллиметра» уменьшили степень сжатия на 0.6 единиц.
Компрессия. В заводском исполнение вышеописанный двигатель обладает достаточно высокой степенью сжатия CR = 11.5
Очень часто встречаюсь с напуганными людьми, выходящими из сервиса с шарообразными глазами… С диагнозом механика
«Ваш 2ZZ скорее мертв, чем жив»
«Компрессия у него 17 атмосфер… Нормальная должна быть 12…»
И выглядишь ты перед этим механиком с 20 летним стажем, как неуч… И никакие потрясания мануалом с записью
«Давление конца такта сжатия НЕ НИЖЕ 14» вам не помогут. Так как гуру здесь только один… у него за плечами опыт.
Компрессия в двигателе — это процесс сжатия газа, поршнем при его движении из НМТ в ВМТ (такт сжатия), сопровождающийся при этом движении повышением давления и температуры газа.
С давлением все понятно — это как раз и будет искомая нами величина компрессии или давление конца такта сжатия
Но если компрессия измеряется на заглушенном двигателе, причем здесь изменение температуры?
Все дело в том, что при измерении компрессии, происходит сжатие не топливной смеси, а обычного воздуха… И двигатель, вращаемый стартером, превращается в простой поршневой насос, в котором протекает процесс с газом неизменной массы… Сжатие в таком процессе, называется адиабатическим и описывается уравнением Пуассона.
Конечно это уравнение термодинамического процесса для идеального газа, в изолированной системе, с множеством упрощений, но для показательного описания, я могу спокойно допустить эти упрощения.
И так… В конце такта сжатия, процесс можно описать, следующим уравнением
P — давление
V — объем сжатого газа, то есть над поршневое пространство, при занятии поршнем Верхней Мертвой Точки
y — показатель адиабаты
Так же рассмотрим начало такта сжатия
Чтобы делать формулы а затем из них картинки, занимает время, поэтому я опустил несколько шагов, в частности
V = Vр + Vc = Это объем занимаемый газом в начале такта сжатия, логично предположить, что это надпоршневое пространство, при занятии поршнем НМТ. И состоит, оно из рабочего объема цилиндра, и объема камеры сгорания.
Предположив, что адиабатический процесс происходит в изолированной системе, следующее равенство, должно быть справедливым
Выполнив простые математические действия, приведем равенство к такому виду
Пытливый ум должен был уже увидеть знакомую формулу из рассмотрения Степени Сжатия
Дальнейшие преобразования уже не нужны
P0 — давление воздуха в начале такта сжатия, равно атмосферному
показатель адиабаты, для двухатомного газа, а воздух, которым дышим мы и мотор — является смесью 2ухатомных газов, равен
Но система ДВС не является полностью изолированной, в процессе сжатия происходит теплообмен со стенками цилиндров, утечки и т.д.
показатель адиабаты принято считать 1.2
Вот эта волшебная формула про компрессию!
Нетрудно вычислить, что для мотора 2ZZ-GE, со степенью сжатия 11.5, НОРМАЛЬНАЯ компрессия в лучшем случае, может быть 18.7 атмосфер.
Но моторы у нас не новые… соответственно и потери больше.
P.S. ещё раз спасибо огромное Lifehack, за эту ценнейшую для меня запись! Напомню, расчёты не мои!
А теперь что касаемо моего ДВС Duratec 2.0 почти он же MZR LF.
Pсж=10.8, следовательно 10,8^1,2=17.382 как раз то, что пишет в своих руководствах более адеватная Мазда в сравнении с Фордом!
Всем спасибо за внимание, за копирование не пинать!)))) Запись должна быть у меня на виду!
Download Article
Download Article
An engine’s compression ratio is essential to know so that you can tune your car to get the most horsepower out of it. To find the compression ratio, divide the total volume of the engine (i.e. the swept volume plus the clearance volume) by the clearance volume of the engine (
).[1]
Begin with a clean, disassembled engine and take your measurements very carefully to ensure you get an accurate reading.
-
1
Measure the bore in centimeters. Use a bore gauge to measure the cylinder bore’s diameter. Remember that the diameter refers to the width of the cylinder. Write this number down so you can refer back to it later.[2]
Tip: Many of the measurements you need are provided in the manufacturer specs. These numbers are more precise than the ones you’d get by measuring by hand, so check the specs first and only measure for the variables not listed.
-
2
Find the stroke in centimeters. The stroke refers to how far the piston travels within the cylinder.[3]
If you don’t have the specs, measure this using a deck bridge and dial calipers.[4]
- Position the dial calipers on the deck bridge so the jaws are upward. Move the piston to top dead center, then position the bridge over the cylinder. Zero out the calipers, then put the piston at bottom dead center by rotating the crankshaft. Open up the calipers until the depth rod is touching the piston deck, then read the number.
Advertisement
-
3
Determine the deck height in centimeters. Ensure the piston is at top dead center, then measure between the top of the cylinder and the flat surface at the top of the piston.[5]
- If your piston is above deck, it takes away from the clearance volume. If your piston is below deck, it adds to the clearance volume.[6]
- If your piston is above deck, it takes away from the clearance volume. If your piston is below deck, it adds to the clearance volume.[6]
-
4
Figure out the piston top volume in cubic centimeters. Use the manufacturer specs for this one or look up the part number online to find the volume.[7]
Keep in mind that a piston with a dome takes away from the clearance volume, while a piston with a dish adds to the clearance volume.[8]
- Note that cubic centimeters are abbreviated as cc.
-
5
Measure the head gasket volume in cubic centimeters. You may be able to find this information online or in the specs. If not, measure the sealing ring distance in inches and divide that by 3.1416. Square the answer then multiply it by the compressed gasket thickness in thousandths of inches. Take your answer and multiply it by 12.87 to find the head gasket volume in cubic centimeters.[9]
- For example, say the head gasket is 13 inches long and 0.041 inches thick. Divide 13 by 3.1416, which is 4.138. Square this number to get 17.123. Multiply this by 0.041, which is 0.702, then multiply that by 12.87. The head gasket volume is 9.04 cubic centimeters.
-
6
Determine the combustion chamber volume in cubic centimeters. Use the specs from the manufacturer to find this measurement. If you need to convert from cubic inches to cubic centimeters, multiply the number by 16.387.[10]
Advertisement
-
1
Use the formula (cylinder diameter / 2)2 x π x stroke to find the swept volume. Divide the cylinder diameter by 2. Then, square the result and multiply it by π, which is 3.14. Finally, multiply the result by the stroke to determine the swept volume of the engine.[11]
- For instance, if your cylinder diameter is 8.1 cm and your stroke is 8.9 cm, divide 8.1 by 2, which is 4.05. Square 4.05, which is 16.4025. Multiply this by 3.14, which is 51.50385, then multiply that by 8.09. The answer is 458.38 cc.[12]
Tip: If you don’t want to do the math by hand, search online for a compression ratio calculator.
- For instance, if your cylinder diameter is 8.1 cm and your stroke is 8.9 cm, divide 8.1 by 2, which is 4.05. Square 4.05, which is 16.4025. Multiply this by 3.14, which is 51.50385, then multiply that by 8.09. The answer is 458.38 cc.[12]
-
2
Find the clearance volume using the formula Vcombustion chamber + Vpiston + Vgasket + Vdeck clearance. Simply add the volume of the combustion chamber, the piston top volume, the gasket thickness, and the deck height or clearance.[13]
- For example, if the volume of the combustion chamber is 38.6, the piston volume is 9.0, the gasket volume is 4.5, and deck clearance is 1.6, the clearance volume is 53.7 cc.
-
3
Plug your numbers into the formula CR = (Vsw + Vcl) / Vcl. Now that you know the swept volume and clearance volume, simply insert those numbers into the formula and solve it. Add the swept volume and cylinder volume together first. Then, divide the result by the cylinder volume to find the compression ratio.[14]
- For instance, if the swept volume is 458.38 and the clearance volume is 53.7, start by adding 458.38 and 53.7, which is 512.08. Divide 512.08 by 53.7, which is 9.5359. So, the compression ratio is 9.54:1.
Advertisement
Add New Question
-
Question
How do I convert cubic centimeters to horsepower?
You cannot. There is really no relationship between cubic centimeters and horsepower. While bigger engines tend to have more power, there are a lot more factors contributing to power output. You could have a 100cc engine with the same amount of power as a 50cc engine because of the other factors.
-
Question
How do I calculate engine capacity?
ali mokhtari
Community Answer
First, measure the cylinder bore and then its height. The engine volume is as follows: number of engine cylinders x 3.1415 x (cylinder bore)^2. Another method is to inverse the cylinder block on a flat metal surface and use a graduated container to fill the cylinder space with a liquid (as you keep track of the amount of liquid you pour inside) until all engine cylinders are full. The volume of liquid required to fill up all engine cylinders amounts for engine capacity.
-
Question
What is the compression ratio for petrol engines?
Diesel engines are designed to operate at higher compression ratios (usually between 15 to 20), while petrol engines have lower compression ratios (usually between 8 to 10).
See more answers
Ask a Question
200 characters left
Include your email address to get a message when this question is answered.
Submit
Advertisement
Video
-
Take proper precautions when working on your car’s engine. Make sure that the engine parts are cool before beginning and wear protective gear such as safety glasses, close-toed shoes, and gloves.
Advertisement
Things You’ll Need
- Manufacturer specs
- Measuring tape
- Paper
- Pencil
- Bore gauge
- Deck bridge
- Dial calipers
- Calculator
About This Article
Thanks to all authors for creating a page that has been read 318,809 times.
Did this article help you?
Степень сжатия ДВС
Всем известно, что в бензиновых поршневых двигателях внутреннего сгорания топливовоздушная смесь перед воспламенением сжимается. Аналогичный такт работы дизелей отличаются лишь тем, что сжимается воздух без топлива. Одной из важнейших характеристик обоих ДВС является степень сжатия. Она показывает, во сколько раз изменяется объем пространства над днищем поршня при прохождении его от нижней мертвой точки до верхней.
Иногда этот показатель путают с компрессией, несмотря на то что разница между ними огромна. Ведь упомянутые выше характеристики, хоть и связаны между собой, по сути, совершенно различны. На что указывает даже их размерность. Степень сжатия – это соотношение, например, 10:1 или просто 10 и не имеет единиц измерения. То есть измеряется в «разах». Компрессия же показывает максимальное давление смеси в цилиндре перед воспламенением и измеряется в кг/см2. Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см2. Сказать, что такое степень сжатия, можно и иначе. Это отношение объема над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания. Камерой сгорания называется пространство над поршнем, достигшим верхней мертвой точки.
Расчет коэффициента сжатия
Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания. Vр намного больше чем Vс. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.
Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S.
Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см3. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см.
Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора
Чем выше степень сжатия, тем больше компрессия ДВС и его мощность (при прочих равных условиях). Повышая степень сжатия, мы также способствуем увеличению КПД двигателя за счет снижения удельного расхода топлива. Степень сжатия ДВС, определяет октановое число используемого для работы мотора бензина. Так, низкооктановое топливо станет причиной детонации мотора с большим значением этого коэффициента. Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.
Исходные данные
Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.
- 7,0–7,5 октановое число 72–76.
- 7,5–8,5 октановое число 76–85.
- 5,5–7 октановое число 66–72.
- 10:1 октановое число 92.
- От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
- От 12 до 14,5 октановое число 98.
Выравнивание плоскости сопряжения головки с блоком срезанием слоя металла приводит к уменьшению камеры сгорания мотора. От этого показатель сжатия увеличивается в среднем на 0,1 при уменьшении толщины головки на 0,25 мм. Имея в своем распоряжении эти данные, можно определить, не превысит ли он после ремонта головки блока допустимые пределы. И не следует ли принять меры для его снижения. Опыт показывает, что при удалении слоя менее 0,3 мм последствия можно не компенсировать.
Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия
Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.
- Форсирование двигателя.
- Желание приспособить мотор для работы на бензине с другим октановым числом. Было время, когда газовое оборудование для авто не встречалось в продаже. Не было и газа на заправках. Поэтому советские автовладельцы часто переделывали двигатели для работы на более дешевом низкооктановом бензине.
- Неудачный ремонт мотора, для ликвидации последствий которого требуется корректировка коэффициента сжатия. К примеру, фрезеровка головки блока после слишком сильной тепловой деформации. Когда выровнять сопрягаемую с блоком цилиндров поверхность удается ценой снятия слоя металла чрезмерно большой толщины. От этого значение коэффициента увеличивается столь сильно, что работа на бензине, для которого был рассчитан мотор, становится невозможной.
Как можно изменить показатель сжатия
Методы увеличения:
- Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
- Уменьшение объема камер сгорания. Выполняется за счет удаления слоя металла со стороны плоскости сопряжения головки с блоком. Эту операцию из-за мягкости алюминия лучше делать на фрезерном или на строгальном станке. Шлифовальный станок использовать не следует, так как его камень будет постоянно забиваться пластичным металлом.
Способы снижения:
- Снятие слоя металла с днища поршня (делается это обычно на токарном станке).
- Установка между головкой и блоком цилиндров дюралюминиевой проставки между двумя прокладками.
Взаимосвязь коэффициента сжатия и компрессии
Зная значение коэффициента сжатия, можно рассчитать какая компрессия должна быть в двигателе. Однако, обратная оценка не будет соответствовать действительности. Так как компрессия зависит еще и от изношенности деталей цилиндр-поршневой группы и газораспределительного механизма. Низкая компрессия двигателя часто говорит о значительном износе мотора и необходимости его ремонта, а не о малом коэффициенте сжатия.
Турбированные моторы
В цилиндры двигателя, имеющего турбонаддув, воздух нагнетается компрессором под давлением несколько больше атмосферного. Значит, для определения показателя сжатия такого мотора нужно значение, которое вы получите в результате расчета по формуле, умножить на коэффициент турбокомпрессора. Бензиновые двигатели с турбонаддувом работают на топливе с октановым числом выше, чем у бензина, который потребляют такие же моторы без турбин, именно потому, что их коэффициент ξ больше.
Моторы, которыми комплектуются современные транспортные средства, обладают достаточно сложной конструкцией. Десять лет назад машины не могли похвастаться такими техническими возможностями. Работа двигателя внутреннего сгорания определяется всевозможными параметрами. Те, кто первый раз сел за руль транспортного средства, еще не знакомы со всеми понятиями, хотя и многие опытные водители плохо понимают, что такое, например, степень сжатия (СЖ). А это, на самом деле, очень важный показатель. Чтобы не путать его с другими характеристиками, необходимо подробнее разобраться во всех нюансах.
Что такое степень сжатия
Принцип работы каждого двигателя внутреннего сгорания построен на том, что в его цилиндрах в результате сжигания топливной смеси образуются газы. Они приводят в движение поршни, которые, в свою очередь, заставляют двигаться коленчатый вал. Таким образом, горение преобразовывается в механическую энергию и возникает крутящий момент. В результате всего процесса авто начинает перемещаться. Как уже было упомянуто, топливная смесь сгорает в цилиндрах, но перед этим поршни сжимают ее до определенного объема. Как раз отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания и называют степенью сжатия силового агрегата. Для современных ДВС этот показатель равен:
- от восьми к одному до двенадцати к одному для «атмосферников»;
- от одиннадцати к одному до четырнадцати к одному для дизелей.
Если говорить проще, то компрессия – это максимальное значение давления, возникающего в камере сгорания в самом конце процесса сжатия топливной смеси. Поэтому данная характеристика является абсолютной. Измеряют СЖ силового агрегата в атмосферах, барах, килопаскалях или в кг/см2. Так как данный показатель тесно связан с компрессией, то многие автомобилисты попросту их путают или принимают за одно и тоже. Но это не совсем корректно. На СЖ оказывает влияние не только объем, до которого сжимается топливная смесь, но и ряд других факторов. В их числе температура мотора, составляющая смеси и другое.
На что влияет данный показатель
Данный показатель напрямую влияет на количество работы, которое придется произвести двигателю автомобиля. Чем выше степень, тем больше энергии будет выделяться при сжигании топливной смеси. В конечном итоге, такой агрегат будет выдавать больше мощности, измеряемой в лошадиных силах. По этой причине большинство автопроизводителей в конце прошлого века пытались поднять отдачу своих двигателей за счет увеличения СЖ. При этом, расширить объем камер сгорания либо цилиндров им не приходило в голову. Стоит отметить, что форсирование агрегатов подобным способом действительно приводит к серьезному увеличению «лошадности». При этом мотор не потребляет больше топлива. Таким образом, двигателя становятся не только мощными, но и экономичными.
Однако у подобной форсировки есть ограничения. В первую очередь необходимо помнить, что, если сжать смесь до определенной величины, то она просто может детонировать. Т.е произойдет ее самопроизвольный взрыв. Отметим, что подобный процесс возможен исключительно в бензиновых ДВС. В дизелях взрыв не происходит по причине того, что они в среднем имеют более высокую степень сжатия. Для того, чтобы повысить значение давления детонации, необходимо повысить октановое число горючего, например, залить в автомобиль бензин АИ-98, который стоит в разы дороже. При этом, ряд автолюбителей начинают использовать различные химические добавки. Последние ни только не оказывают долгосрочного влияния, но и ухудшают экологические параметры мотора. Отдельно стоит отметить, что заливка горючего с более высоким октановым числом также не самый действенный метод увеличения детонации, так как данная характеристика никак не влияет на теплотворную способность топлива.
Как рассчитать степень
Желательно, чтобы мотор, который установлен под капотом транспортного средства, имел максимально возможную степень сжатия. За этим пристально следят современные автопроизводители. Поэтому необходимо знать, как же определяется данный показатель. Это также важно еще и потому, что в неумелых руках самостоятельная регулировка силового агрегата может обернуться непреднамеренным взрывом, который может полностью разрушит мотор. Формула для расчета степени сжатия выглядит следующим образом — CR=(V+C)/C, где:
- CR – степень сжатия установки;
- V – рабочий объем цилиндра;
- С – объем камеры сгорания.
Как правило, величина рассчитывается для каждого отдельно взятого цилиндра. Для этого, сначала берется рабочий объем установки, а после данное значение делится на количество цилиндров. Так определяется параметр V. Для того, что найти объем камеры сгорания или С, необходимо использовать бюретку. Далее в камеру заливается какая-либо жидкая субстанция, а после с помощью бюретки измеряется объем. Как правило, подобный девайс есть у механиков в специализированных автомастерских. Далее полученное значение вставляется в формулу и проводятся расчеты. Необходимость определения СЖ, как правило, требуется в следующих ситуациях:
- проводится форсировка ДВС;
- после ремонта агрегата, когда необходимо скорректировать данный показатель;
- перед тем, как владелец авто намерен на постоянной основе использовать топливо с более высоким октановым числом.
Как изменить сжатие
У всех современных ДВС степень можно изменить, как в большую, так и в меньшую сторону. В первом случае растачиваются цилиндры и устанавливаются поршни увеличенного диаметра. Еще один распространенный способ — в месте, где головка цилиндров сопрягается с блоком, производится удаление слоя металла. Данная процедура проводится на фрезерном или строгальном станке. Для уменьшения сжатия необходимо установить дополнительную прокладку между головкой и блоком цилиндров. Лучше делать ее из дюралюминия. Есть еще один способ, но он в разы сложнее. Необходимо с помощью токарного станка с днища поршня удалить металлическую прослойку.
Как связаны степень сжатия и компрессия
Так как СЖ величина абсолютная, то ее можно рассчитать математически. На практике этот показатель отображается в виде коэффициента. При этом компрессию в силовом агрегате измеряют только практическим путем. Она зависит от ряда факторов:
- мощности стартера;
- герметичности цилиндро-поршневой группы;
- заряда аккумулятора;
- качество контактов, которые влияют на количество оборотов стартера;
- герметичности клапана.
Существуют ли моторы с изменяемой степенью сжатия
Раньше инженеры автокомпаний при разработке силового агрегата изначально закладывали показатель степени сжатия, и он не менялся вне зависимости от режима работы двигателя. Однако в современных реалиях, когда многие страны ужесточили экотребования, конструкторам приходится искать новые пути увеличения термического КПД. Одно из таких решений – создание мотора с изменяемой степенью сжатия. Было разработано несколько вариантов:
- использование поршней, высоту которых можно регулировать. Однако итоговая конструкция получилась чересчур громоздкой и стала перекашиваться;
- установка дополнительной секции в полости ГБЦ. Это позволяет сделать объём камеры больше, однако такая конструкция сложна в производстве;
- регулировка высоты подъема коленчатого вала. Для регуляции высоты опорных подшипников коленвала используются специальные муфты. Такая технология тестировалась автоконцерном VAG, но в серийное производство так и не пошла;
- регулировка высоты поднятия ГБЦ. Для этого используется спецмеханизм с электроприводом. Технология была признана ненадежной и конструктивно сложной, что помешало ей выйти в серию;
- использование траверсного механизма сочленения шатуна с коленчатым валом. Такая разработка успешно используется компанией Инфинити на паркетнике QX50, оснащенном 268-сильным агрегатом;
- установка шатуна с изменяемой высотой. Регуляция производилась с помощью давления масла. Технология разрабатывалась специалистами из Франции и в серию не вышла.
Стоит отметить, что степень сжатия – это один из самых важных показателей в автомобилестроении. Все современные компании обращают на него особое внимание. Прогресс не стоит на месте, и некоторые авторазработчики уже вывели на рынок машины, оснащенные моторами с изменяемой степенью сжатия. Все это позволяет создавать более мощные силовые агрегаты, которые при этом не страдают «прожорливостью».
Автор: П. Афанасьев
На чтение 7 мин Просмотров 1.2к.
Обновлено 31.05.2020
Содержание
- Как связаны степень сжатия и компрессия двигателя?
- Форсирование двигателя путем увеличения степени сжатия
- Основные методы увеличения
- Как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия?
- Цикл Миллера-Аткинсона
- Математический расчет
- Видео:Как измерить степень сжатия правильно.
- Практический расчет методом проливки
- Можно ли рассчитать степень, измерив компрессию?
От величины сжатия зависит термический КПД двигателя. Но с ростом степени повышается и риск детонации, поэтому при форсировке и капитальном ремонте следует уделить время расчетам. Давайте рассмотрим, как увеличить степень сжатия двигателя, взаимосвязь компрессии и степени, и чем примечателен двигатель цикла Миллера-Аткинсона.
Как связаны степень сжатия и компрессия двигателя?
Степень сжатия в цилиндрах мотора – величина абсолютная и рассчитывается математически. На практике это соотношение отображает коэффициент сжатия поступившей в цилиндр топливной смеси на такте впуска. Понятие компрессии означает пиковое давление в камере сгорания в конце такта сжатия и может быть измерено практически. Компрессия хоть и является производной от степени сжатия, но зависит от многих факторов:
- герметичность цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) и клапанного механизма;
- мощность стартера, состояние АКБ и качество контактов, влияющее на количество оборотов стартера.
Форсирование двигателя путем увеличения степени сжатия
Чем выше степень, тем горячее воздух в конце такта сжатия и тем выше КПД двигателя. Но повышение одного параметра не гарантирует линейное возрастание второго. Наибольший прирост мощности ощущается при повышении степени до 10-11 единиц.
К примеру, увеличив степень сжатия стандартного ВАЗовского мотора с 9.8 до 11, мы в теории получаем прирост термического КПД на 4%. Тест на стенде при этом покажет куда более скромное значение – 2,5%. Повысив степень сжатия того же мотора еще на единицу, мы получим фактическую прибавку в 4.5%. Моментная характеристика возрастет главным образом на низких и средних оборотах. Дальнейшее увеличение степени сжатия без перехода на высокооктановое спортивное топливо и вовсе не даст результат.
Причина такого явления — в детонации, которая возникает в случае слишком высокого пикового давления в камере сгорания. При контакте с разогретым воздухом в таком случае смесь самовоспламеняется еще до момента подачи искры. При этом фронт пламени распространяется со скоростью более 2000 м/с, тогда как значение при нормальном сгорании не превышает 250-300 м/с.
Ударная волна такой силы оказывает разрушительное давление на цилиндры, стенки камеры сгорания, поршни. Также значительно повышается температура выхлопных газов, что приводит к прогоранию днища поршня, клапанов.
Поэтому тюнинг со сжатием следует проводить после точного математического расчета и с прицелом на октановое число бензина.
Основные методы увеличения
- Уменьшение толщины ГБЦ, БЦ. С привалочной плоскости головки и блока методом фрезеровки либо шлифовки снимается слой металла и уменьшается объем камеры сгорания.
- Установка поршней с выпуклостями. Цель, как и в предыдущем методе – уменьшение объема камеры сгорания.
- Увеличение хода поршня за счет установки другого коленчатого вала, шатунов.
Как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия?
До недавнего времени показатель степени закладывался инженерами на этапе разработки и был фиксированным вне зависимости от режима работы двигателя. Нормальное значение для современных бензиновых моторов варьируется от 8 до 14 единиц, традиционно высокая степень сжатия у дизельных моторов – 18-23.
Ужесточение экологических норм заставляет гениев инженерной мысли искать новые пути увеличения термического КПД. Одно из таких решений – двигатель с изменяемой степенью сжатия. Было разработано несколько вариантов динамического изменения степени:
- дополнительная секция в полости ГБЦ. Открытие секции позволяет увеличить объем камеры сгорания, уменьшая тем самым степень. Система не получила распространения из-за избыточного усложнения конструкции ГБЦ;
- поршни с изменяемой высотой. Конструкция получилась слишком громоздкой, появились проблемы с перекосом поршней и уплотнением ЦПГ;
- регулировка высоты подъема коленчатого вала. Изменение степени сжатия осуществляется за счет специальных эксцентриковых муфт, которые регулируют высоту опорных подшипников коленвала. Технология долгое время тестировалась концерном VAG, но так и не вошла в серию;
- регулировка высоты поднятия ГБЦ. Специальный механизм с электроприводом и шарнирное соединение частей блока двигателя позволяли регулировать степень от 8 до 14 единиц. Разрабатывалась технология инженерами SAAB, но из-за ненадежности резинового кожуха, герметизирующего подвижные части блока, и излишней сложности конструкции также не пошла в серию;
- шатун с изменяемой длиной. Высота шатуна регулировалась специальным реечным механизмом с помощью давления масла. Как и в предыдущих случаях, разработка французских инженерах не была внедрена в массовое производство;
- траверсный механизм сочленения шатуна с коленчатым валом. За счет изменения угла поворота траверсы уменьшается либо увеличивается ход поршня. Разработка инженеров Infiniti используется на двухлитровом моторе VC-T, который сейчас устанавливается на кроссовер QX50. Двигатель развивает максимальную мощность в 268 л.с. и пиковый крутящий момент 380 Нм.
Цикл Миллера-Аткинсона
Большую известность цикл Миллера-Аткинсона получил благодаря рекламным брошюрам компании Mazda. Маркетологи гордо заявляют, что инженерам удалось поднять степень сжатия двигателей модели Skyactive до 14 единиц. На самом деле речь идет о геометрической степени сжатия, а не о фактической.
Трюк заключается в том, что во время поднятия поршня на такте сжатия выпускные клапаны еще долгое время открытые, из-за чего часть свежего воздушного заряда выталкивается в выхлопной тракт. Поэтому фактическая степень близка к стандартным для бензиновых моторов 12 единицам. Увеличение термического КПД при этом достигается за счет более эффективного использования энергии расширяющихся газов на такте рабочего хода. За счет большего хода (увеличен диаметр кривошипа) газы дольше давят на поршень. Поэтому при сгорании одной и той же доли топлива, в сравнении с обычным циклом Отто, на коленчатый вал передается больший крутящий момент. Технология позволяет в режимах малых и средних нагрузок значительно уменьшить расход топлива и количество вредных выбросов.
Математический расчет
Степень сжатия двигателя внутреннего сгорания равняется объему камеры сгорания к рабочему объему цилиндра и рассчитывается по формуле (V + C)/C = CR, где
- V — объем цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ). Для расчета необходимо сумму объемов всех цилиндров (указывается в технической характеристике ДВС) разделить на количество котлов;
- С — объем камеры сгорания, когда поршень в верхней мертвой точке (ВМТ). Включает в себя объем полости ГБЦ, прокладки ГБЦ и выемок в цилиндре. Если поршень имеет выпуклость, ее объем отнимается от общего объема камеры сгорания.
Вычислить степень сжатия математически довольно непросто из-за сложной геометрической формы камеры сгорания. Поэтому на практике применяются 2 основные методы вычисления.
Видео:Как измерить степень сжатия правильно.
Практический расчет методом проливки
Суть измерения заключается в поочередном заполнении жидкостью площади над поршнем, когда тот находится в верхней мертвой точке, и стенок камеры сгорания ГБЦ. Для измерения нам необходим кусок оргстекла, в котором будут пропилены отверстия для вкручивания болтов ГБЦ и отверстие для заливки жидкости. Между оргстеклом и блоком необходимо установить уже использованную (обжатую) прокладку. Стенки цилиндров для увеличения гидроплотности необходимо смазать густой консистентной смазкой (литиевой либо обычным солидолом).
Притянув оргстекло болтами, заполните образовавшейся объем жидкостью. Объем поместившейся воды будет соответствовать объему надпоршневого пространства. Аналогичный тест проводится и с головкой блока. При этом клапана должны быть притерты, между седлами и тарелками нанесена консистентная смазка. Сумма объема залитых жидкостей и будет объемом камеры сгорания.
Чтобы рассчитать степень сжатия на онлайн-калькуляторе, также будет необходимо измерить величину хода поршня и диаметр цилиндра. Все эти значения помогут вычислить объем двигателя, который изменяется при каждой фрезеровке плоскостей БЦ, ГБЦ, установке поршней иной геометрической формы, расточки цилиндров либо установке других шатунов, коленчатого вала.
Можно ли рассчитать степень, измерив компрессию?
Компрессия напрямую зависит не только от понятия степени сжатия двигателя, но и от природы сжимаемого газа и условий в камере сгорания. На практике зависимость этих параметров выливается в формулу Р = Ро*Ɛƴ, где
- Ро – начальное давление в цилиндре, принимаемое за 1;
- Ƴ – адиабатический показатель для воздуха. В двигателе внутреннего сгорания при сжатии часть тепла отдается стенкам цилиндра, камеры сгорания; происходит утечка части газа через неплотности, а воздух перемешан с частичками топлива, поэтому процесс считается недиабетическим. Показатель политропы при этом равняется не эталонным 1.4, а приближенным к фактическим 1.2.
Все это значит, что, измерив компрессию, мы можем вычислить показатель степени сжатия двигателя. К примеру, при компрессии 15,8 степень сжатия будет близка к 10 единицам. Чтобы уменьшить погрешность, нужно соблюсти все правила измерения компрессии:
- Свечи должны быть выкручены.
- Дроссель открыт на 100%.
- Отключена подача топлива.
- АКБ должна быть полностью заряжена. При этом емкости должно хватать на измерения компрессии во всех котлах.
- Стартер должен быть исправен, а на проводах его питания отсутствует значительное падение напряжение из-за окислов.