Что определяет степень сжатия бензинового двигателя

Степень сжатия двигателя

Работа двигателей внутреннего сгорания характеризуется рядом величин. Одна из них – степень сжатия двигателя. Важно не путать ее с компрессией – значением максимального давления в цилиндре мотора.

Что такое степень сжатия

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

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

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

Расчет сжатия

Рассмотрим, как узнать степень сжатия двигателя.

Она вычисляется по формуле:

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

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

Здесь D – диаметр, а S – ход поршня.

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

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

На что влияет степень сжатия

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

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

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

Сжатие Бензин
До 10 92
10.5-12 95
От 12 98

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

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

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

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

  • при желании форсировать двигатель;
  • если нужно приспособить силовой агрегат под работу на нестандартном для него бензине, с отличающимся от рекомендованного октановым числом. Так поступали, например, советские автовладельцы, поскольку комплектов для переоборудования машины на газ в продаже не встречалось, но желание сэкономить на бензине имелось;
  • после неудачного ремонта, чтобы устранить последствия некорректного вмешательства. Это может быть тепловая деформация ГБЦ, после которой нужна фрезеровка. После того, как повысили степень сжатия двигателя снятием слоя металла, работа на изначально предназначенном для него бензине становится невозможной.
Читайте также:  Двигатель vti 120 расход масла

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

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

Форсирование двигателя

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

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

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

Возможные следующие методы, как увеличить степень сжатия двигателя:

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

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

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

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

Дефорсирование под низкооктановое топливо

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

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

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

Некоторые интересные факты

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

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

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

Читайте также:  Как крепиться двигатель на bmw

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

Источник

Что такое компрессия и степень сжатия двигателя автомобиля?

Степень сжатия двигателя — 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 степень сжатия намного больше и оставляет от 14 до 18 единиц.

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

Компрессия — это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия.

Компрессия это давление в цилиндре, и 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 падения. 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.

Если вам понравилась статья, ставьте лайк и подписывайтесь на мой канал.

Источник

Степень сжатия: Знаете ли вы, что это означает и как это влияет на двигатель?

Степень сжатия является одной из основных характеристик поршневого двигателя внутреннего сгорания, которая указывает соотношение объема цилиндра между поршнем в нижней части и поршнем в верхней мертвой точке.

Таким образом, степень сжатия представляет собой отношение общего рабочего объема цилиндра к объему пространства сжатия, другими словами, отношение между объемом смеси, всасываемой в цилиндр, и объемом смеси, сжатой в цилиндре.

Расчет степени сжатия для линейного поршневого двигателя:

tk — степень сжатия

ВК — сжатие пространства / объема

Поршень движется цилиндрическим образом возвратно-поступательно, причем наиболее удаленное положение его движения от коленчатого вала называется верхней мертвой точкой, а наименее удаленное положение его движения от коленчатого вала называется нижней мертвой точкой. Пространство между нижней и верхней мертвой точкой называется объемом смещения. Смещение зависит от диаметра отверстия цилиндра и хода поршня. Пространство, которое остается в цилиндре, когда поршень находится в верхней мертвой точке, называется пространством сжатия.

Расчет степени сжатия для роторно-поршневого двигателя:

В этих двигателях степень сжатия определяется как соотношение наибольшего и наименьшего объема рабочего пространства при скорости поршня.

Читайте также:  Неисправность двигателя хундай туксон

tk — степень сжатия

V1 — самый большой объем рабочего пространства

V2 — наименьший объем рабочей области

Влияние степени сжатия на двигатель:

В обычном поршневом двигателе внутреннего сгорания степень сжатия постоянна и всегда является компромиссом между различными режимами движения. Однако существуют также двигатели, которые могут непрерывно изменять степень сжатия в зависимости от нагрузки. Таким образом, такой двигатель может работать при высокой степени сжатия при низкой нагрузке и, в свою очередь, при низкой степени сжатия при высокой нагрузке. При высоких нагрузках желательно, чтобы степень сжатия была низкой, чтобы предотвратить детонацию. При низкой нагрузке целесообразно быть выше для лучшей эффективности двигателя.

Чем больше степень сжатия, тем больше сжатие смеси до воспламенения. Степень сжатия принципиально влияет на:

— достижимая эффективность двигателя внутреннего сгорания и, следовательно, его мощность и крутящий момент

Увеличивая степень сжатия, есть и недостатки, такие как:

— особенно в случае двигателей с принудительным зажиганием, может произойти преждевременное воспламенение топлива (детонационное сгорание)

— компоненты двигателя со временем изнашиваются больше, чем при меньшей степени сжатия, поэтому необходимо, чтобы такой двигатель был оснащен более долговечными компонентами, которые, однако, являются более дорогими (керамические и титановые детали)

Измерение давлений сжатия:

Измерение давления сжатия цилиндра — это метод получения точной информации о состоянии двигателя. Давление сжатия измеряется компрессиометром. Перед измерением давления сжатия двигатель должен быть доведен до рабочей температуры, чтобы определить зазор между поршнем и цилиндром. Компрессиометр ввинчивается в головку цилиндров вместо свечи зажигания. Впоследствии двигатель запускается стартером с полностью открытой дроссельной заслонкой (дроссельная заслонка полностью нажата). Давление сжатия указано на руке компрессиометра, который фиксирует самое высокое достигнутое давление.

Давление сжатия — это максимально достижимое давление в конце такта сжатия двигателя, когда смесь еще не горит. Размер давления сжатия зависит от степени сжатия, частоты вращения двигателя, уровня заполнения цилиндров и герметичности камеры сгорания. Все эти параметры, кроме герметичности камеры сгорания, являются фиксированными и задаются конструкцией двигателя. Таким образом, если измерение показывает, что какой-либо из цилиндров не соответствует спецификациям производителя, это указывает на утечку в камере сгорания. Также очень важно, чтобы давление сжатия всех цилиндров было одинаковым.

Что вызывает более низкие давления сжатия:

— Изношенное или разрушенное поршневое кольцо

— изношенный цилиндр двигателя

— повреждена или треснутая головка цилиндра

— повреждена прокладка головки блока цилиндров

— повреждена пружина клапана

— Изношенное седло клапана

Если камеры сгорания исправны, максимальная разница давлений сжатия на отдельных цилиндрах составляет до 1 бара (0,1 МПа). Давление сжатия составляет от 1,0 до 1,2 МПа для бензиновых двигателей и от 3,0 до 3,5 МПа для дизельных двигателей.

Коэффициент сжатия двигателя, нормальные значения:

Чтобы предотвратить детонационное сгорание (преждевременное самовоспламенение топлива), степень сжатия не должна превышать 10: 1 для двигателей с принудительным зажиганием. Однако двигатели, оснащенные датчиком детонационного сгорания, электронным блоком управления и другими устройствами, могут достигать степени сжатия до 14: 1.

Для бензиновых двигателей с турбонаддувом степень сжатия составляет около 8,5: 1, поскольку часть сжатия рабочего тела выполняется в турбонагнетателе.

Двигатели с воспламенением от сжатия имеют степень сжатия 20: 1 или выше, поскольку они работают по принципу, что впрыскиваемое топливо воспламеняется от тепла сжатия. По этой причине степень сжатия для двигателей с воспламенением от сжатия должна быть выше, чем для двигателей с воспламенением от сжатия. Степень сжатия двигателя с воспламенением от сжатия ограничена нагрузкой от давления в цилиндре двигателя.

Источник