Что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение
 

Содержание

Двигатель внутреннего сгорания — разновидность топливного двигателя, который сжигает топливо в определенной камере и тем самым преобразует энергию топлива в механическую силу, которая движет поршни. Для работы впрыскивает топливо в камеру, сжимает топливо поршнем в камеру сгорания и дальше происходит воспламенение. Для оценки корректности работы используется показатель степени сжатия.

Камера сгорания — пространство при положении поршня в верхней точке, то есть когда топливо уже сжато и готово к воспламенению.

Степень сжатия — характеристика поршневого двигателя, показывающая отношение пространства в цилиндре для поршня в нижнее и в верхней мертвой точке.

 

Формула степени сжатия (поршневой двигатель)

Поршневой двигатель — двигатель внутреннего сгорания в основе которого процесс получения механической работы двигателя достигается за счет расширения рабочего тела продукта топлива, то есть при сжигании топлива вырабатываются газовые смеси, которые толкают поршни и достигается механическое воздействие толкающее коленчатый вал. Это самый распространенный вид двигателя внутреннего сгорания.

Что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение

Степень сжатия CR = (V + C) / C

V — рабочий объем цилиндра

С — объем камеры сгорания.

Такие двигатели состоят из нескольких цилиндров в которых поршни сжимают топливо в камеру 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, который совершает сложные движения внутри определенной полости. Сейчас такие двигатели используется преимущественно в автомобилях Mazda.

Что на самом деле 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

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, чтобы не допустить детонацию. При низких нагрузках рекомендуется, чтобы она была выше для максимизации КПД ДВС. В стандартном поршневом двигателе степень сжатия не меняется и оптимальна для всех режимов.

Что на самом деле 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

Недостатки увеличения степени сжатия:

  • 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 монометр, а вернее компрессометр, вкручивается вместо свечи зажигания. Затем двигатель запускается стартером с выжатой педалью акселератора (открытой дроссельной заслонкой). Давление сжатия отображается на стрелке компрессиометра. Компрессиометр — это инструмент для измерения давления сжатия.

Что на самом деле 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 на самом деле 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 сальник под 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 сжатия. 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.

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.

Подробнее о том как измерить компрессию двигателя читайте в https://avtotachki.com/kak-izmerit-kompressiyu-dvigatelya/

Примеры дефектов двигателя:

ДефектПризнакиКомпрессия, МПаКомпрессия, МПа
Без дефектовнет1,0-1,20,6-0,8
Трещина в перемычке поршня
Что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение
высокое давление в картере, синие выхлопные газы0,6-0,80,3-0,4
Прогар поршня
Что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение
Те же, цилиндр не работает на малых оборотах0,5-0,50-0,1
Залегание колец в канавках поршней
Что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение
Те же0,2-0,40-0,2
Задир поршня и цилиндра
Что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение
Те же, вероятна неравномерная работа цилиндра на холостом ходу0,2-0,80,1-0,5
Деформация клапана
Что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение
Цилиндр не работает на малых оборотах0,3-0,70-0,2
Прогарание клапана
Что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение
Те же0,1-0,40
Дефект профиля кулачка распредвала
Что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение
Те же0,7-0,80,1-0,3
Нагар в камере сгорания + износ маслосъемных колпачков и колец
Что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение
Высокий 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 толкает использовать их 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 потеряв твердости, чтобы не пришлось делать гильзы цилиндров из чугуна (так иногда делают на грузовых авто, где такая структура финансово окупается).

ПОХОЖИЕ СТАТЬИ

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Главная » Статьи » Что на самом деле означает ‘степень сжатия’, и почему это имеет значение

1 комментарий

  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