Степень Сжатия Двигателя, Как Рассчитать и Увеличить Коэффициент, Отличие от Компрессии, Вычисление Давления и Температуры в Бензиновом и Дизельном ДВС

Гетметрические показатели двигателя и их значение. Как рассичтать объем двигателя. Степень сжатия и компрессия. Значение степени сжатия и октановое число.

Увеличение степени сжатия

Известно, что степень сжатия, помимо других факторов, напрямую влияет на мощность мотора. Если форсирование двигателя при помощи расточки цилиндров приводит к повышению расхода топлива, то данная процедура не влияет на эту характеристику. Причина тому – объем двигателя остается прежним (подробней о том, что это такое, читайте здесь), но при этом топлива расходуется немного меньше.

Некоторые автомобилисты задумываются о проведении этой процедуры, чтобы увеличить компрессию без изменения количества потребляемого топлива. Если расход увеличился, это в первую очередь свидетельствует о том, что в двигателе или системе подачи топлива происходят какие-то сбои. Повышение степени сжатия в этом случае может не только ничего не поменять, а наоборот – спровоцировать некоторые поломки.

Уменьшение и увеличение степени сжатия

Если упала компрессия, то эта неполадка может свидетельствовать о прогорании клапанов, поломке уплотнительных колец и др. Подробней о том, как замеры компрессии позволяют определить некоторые неисправности мотора, рассказывается в отдельной статье. По этой причине, прежде чем начинать форсирование мотора, нужно устранить возникшие неисправности.

Вот что дает увеличенное сжатие воздушно-топливной смеси в исправном двигателе:

  1. Повысить экономичность мотора (отдача двс повышается, но расход не меняется);
  2. Мощность силового агрегата увеличивается за счет более сильных толчков, которые провоцирует сгорание ВТС;
  3. Повышение компрессии.

Помимо плюсов у данной процедуры есть и свои побочные эффекты. Так, после форсирования нужно будет использовать топливо с повышенным октановым числом (подробно об этом значении читайте здесь). Если заливать в бак тот же бензин, что использовался ранее, существует риск образования детонации. Это когда горючая смесь не воспламеняется в момент подачи искры, а взрывается.

Бесконтрольное и резкое сгорание ВТС будет влиять на состояние поршней, клапанов и всего кривошипно-шатунного механизма. Из-за этого рабочий ресурс силового агрегата резко сокращается. Такой эффект критичен для любого двигателя, независимо от того, это двухтактный или четырехтактный агрегат.

Уменьшение и увеличение степени сжатия

Подобной «болячкой» страдает не только бензиновый двигатель, прошедший форсировку при помощи рассматриваемого метода, но также и дизельный агрегат. Чтобы повышение степени сжатия не сказывалось на работе мотора, помимо его переделки нужно будет впоследствии заливать в бак бензинового автомобиля топливо, скажем, не 92-й, а уже 95-й или даже 98-й марки.

Прежде чем приступать к модернизации агрегата, следует взвесить, действительно ли она будет экономически оправдана. Что касается машин, оснащенных газовыми установками (об особенностях установки ГБО читайте отдельно), то в них детонация практически никогда не происходит. Причиной тому – газ имеет высокое ОЧ. Этот показатель у такого топлива 108, благодаря чему в моторах, работающих на газу, можно без страха проводить повышения порога сжатия.

2

2

Компрессия — это вульгаризм. Правильно — давление конца такта сжатия. Это давление, которое создается в цилиндре при выключенном зажигании (или без подачи топлива — для дизеля) при положении поршня в верхней мертвой точке. Так вот, многие диагносты по величине замеренной компрессии (прости, наука, за жаргон!) дают заключение: «жив пациент» или «в морг», то есть на капитальный ремонт.

По мнению многих продвинутых автомобилистов, компрессия для мотора чуть ли не всё! Но так ли это?

Компрессия и степень сжатия — одно и то же: сказка первая

Нет, не так! Компрессия — это давление в цилиндре, степень сжатия — безразмерный параметр, описывающий геометрические параметры цилиндра: это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия (камера сжатия — это объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ (еще он называется объемом конца сжатия — это то же самое). Называть ее камерой сгорания некорректно, поскольку сгорание топлива происходит во всем объеме цилиндра.) Компрессия от степени сжатия зависит, а степень сжатия от компрессии — нет! Компрессия зависит еще от кучи параметров: давления начала сжатия, регулировки фаз газораспределения, температуры, при которой проводится замер, протечек из камеры сгорания. А протечки определяются изношенностью колец и цилиндров.

«Компрессия» — то максимальное давление, которое мы измеряем в цилиндре при выключенном зажигании.

Причины для повышения компрессии в двигателе.

На протяжении некоторого времени после приобретения автомобиля, двигатель работает идеально, и никаких причин для того, чтобы заглянуть под капот, нет. Однако использование автомобиля не может происходить без проблем. И вот, автомобиль начинает употреблять немного больше топлива, чем ранее. Это является первой причиной для попытки повысить компрессию.

Второй причиной для совершенствования двигателя является желание повышения мощности при сохранении объема потребляемого топлива.

Поднял компрессию — увеличил мощность: сказка вторая

Не совсем так. Компрессию можно поднять двумя способами — увеличить степень сжатия или уменьшить протечки из камеры сгорания. Посмотрим, что будет в каждом случае: в нашем распоряжении стенд.

Для начала уменьшим объем камеры сжатия. Проще всего для этого прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров. У базового мотора «одиннадцатого» ВАЗа рабочий объем цилиндра чуть больше 370 кубиков. При штатной степени сжатия 9,8 объем камеры сжатия составит 42,6 см³. Можно посчитать, что, сняв 2 мм с посадочной поверхности головки блока цилиндров, мы уменьшаем объем камеры сжатия на 5,1 см³. Новая степень сжатия составит 11 единиц, то есть на 1,2 выше, чем у базового мотора. А теперь, просто из интереса, уберем еще 2 мм. Степень сжатия возрастает уже до 12,6. В учебнике находим нужную формулу и получаем: термический КПД цикла поршневого двигателя теоретически должен вырасти в первом случае минимум на 4%, во втором — на 9%. Здорово!

А теперь ставим эти головки на стендовый мотор и снимаем моментные характеристики. Снижение расхода топлива существенно меньше, чем обещала теория, — на 2,5% в первом случае и на 4,5% во втором. Причем эффект более выражен в зоне малых нагрузок. Прибавка мощности еще меньше: от силы 2–3%, причем в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта…

Все ясно: с увеличением степени сжатия резко растет давление в цилиндре, этот рост провоцирует детонацию, ее ловит соответствующий датчик — и сдвигает угол опережения зажигания назад. Следовательно, мощность падает. А потому и теоретический эффект существенно уменьшается. Зато растут температуры на выпуске, — стало быть, риск пожечь клапаны и поршни с таким мотором значительно выше.

Способ второй — уменьшаем протечки. Пойдем от обратного: сравним, что станет с моментной характеристикой, если заменить кольца такими, чтобы зазоры в них стали больше, скажем, раза в два.

Сделали. Для нового мотора — всё нормально, для всех цилиндров компрессия 13,2…13,4 бар. Для испорченного кольцами с большими зазорами — 10,8…11,1. А что показали замеры мощности? В зоне малых оборотов мощность испорченного мотора чуть-чуть упала, но когда перешли 2500 об/мин, кривые момента практически слились. Всё потому, что протечки из камеры сгорания в картер, которые должны бы снизить мощность, заметны только на малых оборотах, а на высоких их масса за один цикл резко падает, ведь с уменьшением времени цикла при увеличении частоты вращения коленчатого вала уменьшается и время на протечку.

Компрессия резко выросла, а мощность — нет. Вместе с компрессией проснулась детонация, и угол опережения зажигания пришлось сдвигать назад. А он влияет на мощность сильнее.

Турбированные моторы

На турбомоторах расчёт коэффициента сжатияотличается. Это объясняется наличием наддува воздуха. Поэтому в этом случаевеличину, полученную в ходе вычислений, умножают на показательтурбокомпрессора.

Кроме того, при вычислении степени сжатиятурбированных моторов учитывается не только давление наддува, но и показательэффективного сжатия, климатические изменения и многое другое. В данном случаепроцесс значительно усложняется по сравнению с измерениями на атмосферномдвигателе.

Более высокое сжатие в двигателе означает больше мощности, но больше давления

На приведенном выше рисунке показана диаграмма PV давления – объема для идеального типичного бензинового двигателя. Этот график наглядно демонстрирует, что происходит в двигателе, когда он сжигает воздушно-топливную смесь (в нашем примере бензин + кислород).

На приведенном выше графике кривая 1-2 показывает ход сжатия.

Линия 2-3 показывает сгорание топлива.

Верхняя кривая 3-4 показывает ход расширения.

И линия 4-1 показывает отвод тепла, когда открывается выпускной клапан в головке блока цилиндров двигателя.

Если описать все более техническим языком, то эту диаграмму следует понимать так:

На диаграмме кривая 1-2 показывает ход сжатия, при котором давление (ось Y) возрастает, а объем (ось Х) падает, когда поршень сжимает воздушно-топливную смесь внутри цилиндра, приближаясь к верхней мертвой точке.

Линия 2-3 показывает тепло, выделяемое во время горения топливной смеси. Эта линия показывает, как быстро увеличивается давление и температура сгораемого топлива.

Кривая 3-4 показывает увеличение объема цилиндра двигателя и падение давления, когда газ, полученный в процессе сгорания топливной смеси, оказывает силу на поршень, который начинает свое движение вниз по цилиндру двигателя (такт расширения).

Линия 4-1 показывает отвод тепла от газов, образованных в процессе сгорания топлива. Когда давление внутри цилиндра возвращается к давлению окружающей среды, открывается выпускной клапан.

Наконец, линия 1-5 демонстрирует нам ход выхлопа (выхлопной цикл мотора), в процессе которого поршень снова движется внутри цилиндра вверх (к верхней мертвой точке), чтобы снова сжать топливно-воздушную смесь для повторения цикла.

Область в пределах линий 1-2-3-4 показывает нам, сколько работы было проделано двигателем в рамках одного лишь только цикла. Более высокая степень сжатия двигателя означает, что две вертикальные линии на графике выше будут двигаться влево и вверх, оставляя больший диапазон хода поршня, что влияет на получение большей мощности по сравнению с двигателем, имеющим низкий коэффициент сжатия. То есть двигатель с высокой степенью сжатия сделает больше работы за один цикл, чем мотор с небольшой степенью сжатия.

И все дело в том, что в двигателях с высокой степенью сжатия в процессе сгорания топлива образуется больше давления, которое с большей силой двигает поршень вниз по цилиндру. Правда, в этом случае внутри двигателя выделяется больше тепла.

Компрессия и степень сжатия двигателя

a3575d2a-d05a-4f03-abab-6904b4156289.jpg

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

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

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

  • Что такое степень сжатия?
  • Компрессия: что это?

Таблица: зависимость степени сжатия от октановогочисла

Степень сжатия Октановое число
5,5-7 АИ 66-72
7-7,5 АИ 72-76
7,5-8,5 АИ 76-85
10 АИ 92
10,5-12,5 АИ 95
12-14,5 АИ 98

Таблица: популярные двигатели и показатель сжатия

Двигатели Степень сжатия
BMW M54B30 10,2
  Mercedes-Benz M112 E32 3.2 л  10
  Ford-Mazda 2,0 л Duratec HE/MZR LF  10,8
  Infiniti VQ37VHR (Nissan) 3.7 л  11.0
  Mitsubishi 4М41  17.0
  Audi 3.6 FSI  12.0
ЗМЗ 406 2.3 л. 8-9,3

Если у вас возникли вопросы – оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...