Что означает степень сжатия и почему это имеет значение

ДВС – это разновидность силового агрегата, который использует энергию, освобождающуюся в результате сгорания топлива (бензина, газа или дизтоплива). Цилиндропоршневой механизм через кривошипно-шатунный преобразует возвратно-поступательные движения во вращательные.

Мощность силового агрегата зависит от многих факторов, и один из них – степень сжатия. Рассмотрим, что это такое, как она влияет на мощностные характеристики авто, как изменить это параметр, а также чем СС отличается от компрессии.

Что означает степень сжатия и почему это имеет значение

Формула степени сжатия (поршневой двигатель)

Вначале коротко о самой степени сжатия. Чтобы воздушно-топливная смесь не просто загорелась, а взорвалась, ее нужно сжать. Только в этому случае образуется толчок, который переместит поршень внутри цилиндра.

 

Поршневой двигатель — двигатель внутреннего сгорания, в основе которого процесс получения механического действия достигается за счет расширения рабочего объема топлива. При сжигании топлива высвободившийся объем газов толкают поршни и благодаря этому вращается коленчатый вал. Это самый распространенный вид двигателя внутреннего сгорания.

Что означает степень сжатия и почему это имеет значение

Степень сжатия высчитывается по такой формуле: CR = (V + C) / C

V — рабочий объем цилиндра

 

С — объем камеры сгорания.

Такие двигатели состоят из нескольких цилиндров, в которых поршни сжимают топливо в камере горения. Степень сжатия определяется изменением объема пространства внутри цилиндра в крайних положениях поршня. То есть соотношением объема пространства, когда впрыскивается топливо и объем, когда оно загорается в камере горения. Пространство между нижней и верхней мертвой точкой поршня называется рабочим объемом. Пространство в цилиндре при поршне в верхней мертвой точке, называется пространством сжатия.

Формула степени сжатия (роторно-поршневой двигатель)

Роторно-поршневой двигатель — это двигатель, в котором роль поршня отведена трехгранному ротору, совершающему сложные движения внутри рабочей полости. Сейчас такие двигатели используется преимущественно в автомобилях Mazda.

Что означает степень сжатия и почему это имеет значение

Для этих двигателей степень сжатия определяется, как отношение максимального к минимальному объему рабочего пространства при вращении поршня.

CR = V1 / V2

V1 — максимальный объем рабочего пространства

 

V2 — минимальный объем рабочего пространства.

Влияние степени сжатия

Формула СС покажет, во сколько раз очередная порция топлива сожмется в цилиндре. Этот параметр влияет на то, насколько качественно сгорит топливо, а от этого в свою очередь зависит содержание вредных веществ в выхлопе.

Существуют двигатели, которые меняют степень сжатия в зависимости ситуации. Они работают с высокой степенью сжатия при низких нагрузках и с низкой степенью сжатия при высоких нагрузках.

При высоких нагрузках необходимо, чтобы степень сжатия была низкой для предотвращения детонации. При низких нагрузках рекомендуется, чтобы она была выше для максимального КПД ДВС. В стандартном поршневом двигателе степень сжатия не меняется и оптимальна для всех режимов.

Что означает степень сжатия и почему это имеет значение

Чем выше степень сжатия, тем сильнее сжатие смеси перед воспламенением. Степень сжатия влияет на:

  • КПД двигателя, его мощность и крутящий момент;
  • выбросы;
  • расход топлива.

Возможно ли повысить степень сжатия

На эту процедуру идут при тюнинге мотора автомобиля. Форсирование достигается изменением объема поступающей порции топлива. Прежде чем выполнять данную модернизацию, следует учесть, что с увеличением мощности агрегата увеличится и нагрузка на детали не только самого ДВС, но и других систем, например, трансмиссию и ходовую часть.

Что означает степень сжатия и почему это имеет значение

Стоит учесть, что процедура дорогостоящая, а в случае переделки уже достаточно мощных агрегатов прирост лошадиных сил может быть незначительным. Ниже перечислены несколько способов увеличить степень сжатия в цилиндрах.

Расточка цилиндров

Более выгодное время для проведения данной процедуры – это капитальный ремонт мотора. Все равно блок цилиндров нужно будет разбирать, поэтому дешевле будет выполнить эти две задачи одновременно.

Что означает степень сжатия и почему это имеет значение

При расточке цилиндров увеличится объем мотора, а это также потребует установки поршней и колец большего диаметра. Некоторые выбирают ремонтные поршни или кольца, но для форсирования лучше воспользоваться аналогами для агрегатов с большим объемом, выставленным на заводе.

Расточка должна производиться специалистом на особенном оборудовании. Только в этом случае можно достичь идеально одинаковых размеров цилиндров.

Доработка ГБЦ

Второй способ увеличить степень сжатия – обработать нижнюю часть головки блока цилиндров фрезером. В этом случае объем цилиндров остается прежним, а вот изменяется надпоршневое пространство. Кромка снимается в допустимых конструкцией мотора пределах. Такую процедуру также должен выполнять специалист, уже занимающийся подобного рода доработкой моторов.

В этом случае нужно точно высчитать величину удаляемой кромки, потому что если слишком много снять, поршень будет касаться открытого клапана. Это в свою очередь отрицательно скажется на работе мотора, а в некоторых случаях – вообще сделает его непригодным, из-за чего придется искать новую головку.

Что означает степень сжатия и почему это имеет значение

После доработки ГБЦ нужно будет настроить работу газораспределительного механизма, чтобы он правильно распределял фазы открытия клапанов.

Измерение объема камеры сгорания

Прежде чем приступать к форсированию двигателя перечисленными способами, нужно точно знать, какой объем камеры сгорания (надпоршневое пространство, когда поршень достиг верхней мертвой точки).

Не в каждой технической документации автомобиля указываются такие параметры, а сложное строение цилиндров некоторых двс не позволяет правильно высчитать этот объем.

Существует один проверенный метод измерения объема этой части цилиндра. Коленвал проворачивается так, чтобы поршень занял положение ВМТ. Выкручивается свеча и при помощи объемного шприца (можно воспользоваться самым большим – на 20 кубиков) в свечной колодец заливается моторное масло.

Количество залитого масла как раз и будет объемом надпоршневого пространства. Объем одного цилиндра высчитывается очень просто – объем ДВС (указывается в техпаспорте) нужно разделить на количество цилиндров. А степень сжатия высчитывается по формуле, указанной выше.

В дополнительном видео вы узнаете о том, насколько можно повысить КПД мотора, если качественно его доработать:

Теория ДВС: Двигатель с циклом Ибадуллаева (процесс)

Недостатки увеличения степени сжатия:

Степень сжатия напрямую влияет на компрессию в моторе. Более подробно о компрессии рассказывается в отдельном обзоре. Однако прежде чем решиться на изменение степени сжатия, нужно учесть, что это будет иметь следующие последствия:

  • преждевременное самовоспламенение топлива;
  • компоненты двигателя изнашиваются быстрее.

Как измерить давление сжатия

Основные правила для измерения:

  • Двигатель прогрет до рабочей температуры;
  • Отключена топливная система;
  • выкручены свечи (кроме цилиндра, который проверяется);
  • аккумулятор заряжен;
  • воздушный фильтр — чистый;
  • коробка передач переведена на нейтральную скорость.

Для получения точной информации о двигателе измеряют давление сжатия в цилиндрах. Перед измерением, двигатель прогревается, чтобы определить зазоры между поршнем и цилиндром. Датчик компрессии манометр, а вернее компрессометр, вкручивается вместо свечи зажигания. Затем двигатель запускается стартером с выжатой педалью акселератора (открытой дроссельной заслонкой). Давление сжатия отображается на стрелке компрессометра. Компрессометр — это инструмент для измерения давления сжатия.

Что означает степень сжатия и почему это имеет значение

Давление сжатия — это максимально достижимое давление в конце такта сжатия двигателя, когда смесь еще не горит. Величина давления сжатия зависит от

  • степени сжатия;
  • оборотов двигателя;
  • степени заполнения цилиндров;
  • герметичности камеры сгорания.
Что означает степень сжатия и почему это имеет значение

Все эти параметры, кроме герметичности камеры сгорания, постоянны и задаются конструкцией двигателя. Следовательно, если замер показывает, что один из цилиндров не достигает значения, указанного производителем, то это указывает на утечку в камере сгорания. Давление сжатия должно быть одинаковое во всех цилиндрах.

Причины низкого давления сжатия

  • поврежден клапан;
  • повреждена пружина клапана;
  • изношено седло клапана;
  • изношено поршневое кольцо;
  • изношен цилиндр двигателя;
  • головка блока цилиндров повреждена;
  • поврежден прокладка ГБЦ.

В исправной камере сгорания 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.

Для предотвращения преждевременного самовоспламенения топлива степень сжатия для двигателей с принудительным зажиганием не должна превышать 10:1. Двигатели, оснащенные датчиком детонационного сгорания, электронным блоком управления и другими устройствами, могут достигать степени сжатия до 14:1.

Для бензиновых турбо-двигателей степень сжатия составляет 8,5:1, поскольку часть сжатия рабочего тела осуществляется в турбонагнетателе.

Таблица основных степеней сжатия и рекомендуемых видов топлива для бензиновых ДВС:

Степень сжатияБензин
До 1092
10,5-1295
от 1298

Таким образом, чем выше степень сжатия тем с большим октановым числом нужно использовать топливо. В основном его повышение приведет к росту КПД двигателя и уменьшению расхода топлива.

Оптимальная степень сжатия дизельного двигателя находится в пределах от 18:1 до 22:1 в зависимости от агрегата. В таких двигателях впрыскиваемое топливо воспламеняется за счет тепла сжатого воздуха. И потому степень сжатия у дизельных двигателей должна быть выше, чем у бензиновых. Степень сжатия дизельного двигателя ограничена нагрузкой от давления в цилиндре двигателя.

Компрессия

Компрессия — это наивысшая степень давления воздуха в двигателе, которое возникает в цилиндре в конце такта сжатия и измеряется в количестве атмосфер. Компрессия всегда выше степени сжатия ДВС. В среднем при степени сжатия около 10, компрессия будет около 12. Это происходит потому что при замере компрессии температура воздушно-топливной смеси растет.

Вот короткое видео о степени сжатия:

Степень сжатия и компрессия. В чем разница? Это одно и тоже или все же нет. Просто о сложном

Компрессия показывает нормальную работу двигателя, а степень сжатия определяет, какое топливо нужно использовать для двигателя. Чем выше сжатие, тем большее октановое число необходимо для оптимальной работы.

Примеры дефектов двигателя:

ДефектПризнакиКомпрессия, МПаКомпрессия, МПа
Без деффектовнет1,0-1,20,6-0,8
Трещина в перемычке поршнявысокое давление в картере, синие выхлопные газы0,6-0,80,3-0,4
Прогар поршняТе же, цилиндр не работает на малых оборотах0,5-0,50-0,1
Залегание колец в канавках поршнейТе же0,2-0,40-0,2
Задир поршня и цилиндраТе же, вероятна неравномерная работа цилиндра на холостом ходу0,2-0,80,1-0,5
Деформация клапанаЦилиндр не работает на малых оборотах0,3-0,70-0,2
Прогарание клапанаТе же0,1-0,40
Дефект профиля кулачка распредвалаТе же0,7-0,80,1-0,3
Нагар в камере сгорания + износ маслосъемных колпачков и колецВысокий расход масла + синие выхлопные газы1,2-1,50,9-1,2
Износ цилиндро-поршневой группыВысокий расход топлива и масла на угар0,2-0,40,6-0,8

Основные причины проверить двигатель:

  • вялый разгон;
  • низкое давление масла;
  • высокий расход масла;
  • проблемный запуск;
  • низкая компрессия;
  • синие выхлопные газы;
  • высокий расход топлива;
  • неровный холостой ход;
  • сильная детонация;
  • нагар на свечах / частая замена свечей;
  • стуки / перегрев двигателя;
  • износ прокладок;
  • пульсация в газоотводящем шланге из картера.

Первоначально двигатели делали из таких известных и распространенных материалов как чугун, сталь, бронза, алюминий и медь. Но в последние годы авто-концерны стремятся достичь большей мощности и меньшей тяжести для свои двигателей и это побуждает их использовать новые материалы — металлокерамический композит, кремний-никелевые покрытия, полимерные углероды, титан, а также различные сплавы.

Самая тяжелая часть двигателя — блок цилиндров, который исторически всегда делался из чугуна. Основная задача сделать сплавы чугуна с лучшими качествами, не пожертвовав его прочностью, чтобы не пришлось делать гильзы цилиндров из чугуна (так иногда делают на грузовых авто, где такая структура финансово окупается).

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ
Главная » Статьи » Что означает степень сжатия и почему это имеет значение

2 комментария

  1. I’m really enjoying the theme/design of your website.
    Do you ever run into any web browser compatibility problems?
    A couple of my blog audience have complained about my site not working correctly in Explorer but looks great in Firefox.

    Do you have any ideas to help fix this problem?

Добавить комментарий