Что такое компрессия и степень сжатия двигателя

О компрессии двигателя знают практически все автовладельцы. Увы, но до сих пор многие из них продолжают путать это понятие со степенью сжатия. Действительно, эти характеристики тесно связаны между собой, однако их ни в коем случае нельзя сравнивать, поскольку каждая из них играет собственную роль в работоспособности двигателя. Чем же отличается компрессия от степени сжатия, и что связывает эти два показателя? Рассмотрим всё по порядку.

Максимальная компрессия возникает в конце такта

Содержание

• Понятие компрессии
• Причины низкого давления
• Методы увеличения компрессии
• Определение степени сжатия

Понятие компрессии

Чтобы наиболее подробно охарактеризовать значение компрессии, необязательно обращаться к справочникам и терминологии. Достаточно лишь запомнить то, что компрессия – это максимальное давление в цилиндре, возникающее в самом конце такта сжатия. Величина этого давления может измеряться в различных единицах, но наибольшее распространение получило измерение в атмосферах. Стоит сразу отметить, что компрессия не является постоянной величиной, как степень сжатия двигателя, и изменяется в меньшую сторону по мере его износа. Но об этом немного позже.

Что же касается величины оптимального давления в цилиндрах, то для определенной модели двигателя она индивидуальна и зависит от его объема. Чтобы иметь максимальное представление о разнице этих показателей, достаточно взглянуть на приведенную ниже таблицу:

Модель двигателя	Объем	Давление (атмосфер)
ЯМЗ 236	11,15 л	34―37
ЕВРО-4	11,76 л	33―39
Lexus ES300 (б/у)	3 л	15―16
ВАЗ 2101	1,6 л	10―13
Д240	4,75 л	25―29

Причины низкого давления

Как уже было упомянуто выше, показатель компрессии зависит от износа двигателя. В связи с этим могут возникать различные причины, из-за которых давление в цилиндре может значительно сократиться. К основным таким причинам можно отнести следующие:

• механический износ поршневой системы. В этом случае на всех деталях, находящихся в непосредственном контакте между собой, возникают микроцарапины и выбоины. Происходит это в основном по причине использования некачественного топлива, после сгорания которого остается осадок, пагубно влияющий на стенки цилиндра и поршня;
• залегание или заклинивание уплотнительных колец. Причина ― некачественный бензин. По мере накопления остатков гари кольца буквально приклеиваются к пазам на поршне и не могут должным образом разжиматься при нагреве, что и приводит к потере давления;
• сколы. Поскольку любая составляющая поршневой системы имеет временной предел своей эксплуатации, рано или поздно наступает усталость металла, в результате которой от деталей начинают откалываться мелкие частицы, способные привести не только к потере давления, но и к серьезной поломке двигателя в целом.

Методы увеличения компрессии

Пожалуй, прежде чем задаваться вопросом, как увеличить компрессию двигателя, следует определить первопричину падения давления в цилиндре, и только после этого приступить к устранению неисправности. На сегодняшний день существует несколько способов решения этой проблемы, которые применяются в зависимости от того или иного случая. Начнем с самой распространенной причины снижения компрессии – с износа поршневой системы.

Урвоень компрессии зависит от износа поршневой системы

Поскольку проблема износа цилиндро-поршневой группы двигателя связана с неплотным прилеганием деталей друг к другу, решить эту проблему можно инновационными способами. На рынке можно найти большое разнообразие различных присадок, с помощью которых можно нарастить на изношенный участок металла необходимую толщину, которой вполне хватит для увеличения компрессии. Кроме того, некоторые материалы, из которых изготовлены такие присадки, способны удерживать в себе моторное масло, благодаря чему давление увеличивается еще больше.

Однако такой метод следует использовать лишь тогда, когда вы точно уверены в причине неисправности. К примеру, использование присадок при залегании поршневых колец никак не повлияет на ситуацию или же вовсе её усугубит. Поэтому крайне важно провести тщательную диагностику перед ремонтом. О том, какая компрессия должна быть у модели вашего двигателя, можно прочитать в его технической документации. Исходя из этого, следует делать определенные выводы касательно возможных причин поломки.

Что касается заклинивания или «закоксованности» поршневых колец, то здесь используются иные методы. Можно сказать, что даже старые, но весьма эффективные. Увеличить компрессию в таком случае достаточно просто. Необходимо отвинтить свечи, залить в каждое отверстие около 100 грамм моторного масла и подождать около часа. Чистое масло размягчит накопленную гарь, и при следующем запуске двигателя она попросту выработается. Если вы знаете, какая должна быть компрессия двигателя вашего авто, то можно сравнить её с показателями после проведения этой процедуры, измерив величину манометром. Если изменений нет, то, вероятно, причина кроется в механическом повреждении, поэтому единственным выходом из ситуации станет посещение мастерской.

Определение степени сжатия

Мы уже определили, что компрессией является уровень давления в цилиндрах. А что же такое степень сжатия? На самом деле, все очень просто. Степень сжатия двигателя – это отношение рабочего объема всего цилиндра к объему камеры сгорания. Исходя из этого, следует сразу отметить, что эта величина постоянна для марки вашего двигателя, она не измеряется ни в каких единицах, поэтому сравнивать её с компрессией не имеет никакого смысла. Также этот параметр напрямую влияет на мощность двигателя. Чем он больше, тем выше давление над поршнем, и, соответственно, выше крутящий момент.

Замер степени компрессии

Более того, зная степень сжатия, можно легко определить, какая именно компрессия должна быть на вашем двигателе. Для этого необходимо этот параметр умножить на 1,4 атмосферы. Результат получится, конечно, приблизительным, однако, на него можно полагаться как на оптимальную приблизительную величину давления.

Чтобы узнать степень сжатия, достаточно выполнить три простых шага:

1. Измерить рабочий объем цилиндра. Для этого необходимо разделить его общий литраж на количество цилиндров. Например, если ваш четырехцилиндровый двигатель имеет размер в 1100 кубов, то рабочий объем будет равен 275 см³.
2. Измерить размер камеры сгорания. Эту процедуру необходимо выполнять, когда поршень находится в верхней метровой точке. После этого можно воспользоваться обычным шприцем, в который набрано моторное масло. Зафиксировав количество вылитого масла, вы получите необходимый показатель.
3. Разделить первый результат на второй. Полученное число и будет степенью сжатия двигателя.

Итак, сделав определенные выводы, можно смело сказать, что компрессия двигателя и степень сжатия – это две абсолютно разные вещи. Зная эти базовые понятия, вам будет намного проще определить те или иные проблемы, связанные с цилиндро-поршневой системой любого мотора.

компрессия,степень сжатия?! Одно и тоже?!

Что в первую очередь делают при диагностике двигателя? Правильно, измеряют компрессию в цилиндрах. Многие считают, что ее величина определяет здоровье мотора. Так ли это, выясняют в ходе очередной аналитической экспертизы авторы.

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? Сказка первая: «Компрессия и степень сжатия – одно и то же» 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. Сказка вторая: «Поднял компрессию – увеличил мощность» 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. Сказка третья: «Нет компрессии – сразу на капиталку» Обычно механик, обнаруживший низкую компрессию, тут же заявляет: «Двигатель изношен, требуется капиталка». Так ли все однозначно? Нет, конечно! На спор можем назвать двадцать возможных причин снижения компрессии. Тут и проблемы с механизмом газораспределения, и механические или термические повреждения деталей двигателя, и закоксованность поршневых колец. И только одна из них будет связана с катастрофическим износом мотора. Важно уметь различать эти причины, понимать степень их опасности и знать методы борьбы с ними. Но это – тема отдельной статьи. Сказка четвертая: «Чем выше компрессия, тем лучше» Частенько от апологетов разных присадок приходится слышать, как подпрыгнула компрессия после очередной обработки мотора. Рост до 15 бар, до 17 бар! Но надо иметь в виду, что в нормальном состоянии, даже восстановив зазоры до состояния нового двигателя, компрессию выше штатной не получить. Откуда же цифры? Обычно на разобранном двигателе видно, что камера сгорания после обработки заросла непонятно чем и, как следствие, уменьшился объем камеры сжатия. Но эти отложения нарушают теплоотвод от камеры сгорания. Отсюда детонация, калильное зажигание и прочее. Так что небывалому росту компрессии не радоваться надо, а наоборот. Изменение удельного расхода топлива при фиксированных оборотах (2500 об/мин) в двух вариантах двигателя – базовом и с кольцами, в которых увеличены зазоры. Компрессия упала, но по расходу это заметно только при малых нагрузках. И совсем не сказка… Так на что же влияет компрессия? На многое! Главное – на пусковые свойства мотора, особенно при низких температурах. В первую очередь это касается дизельных двигателей, где от давления и температуры конца сжатия зависит, воспламенится топливо в цилиндре или нет. Но и бензиновые двигатели в холодном состоянии тоже чувствительны к изменению компрессии: она влияет на испаряемость топлива, которое при холодом пуске только теоретически должно испаряться по пути в цилиндр. А реально – попадает туда в виде негорючих жидких капель. Сниженная компрессия повышает давление картерных газов. В этом случае через систему вентиляции на впуск двигателя летит больший объем паров масла. Плохо это: и токсичность растет, и темп загрязнения камеры сгорания резко увеличивается. Неравномерная по цилиндрам компрессия вызывает вибрации двигателя, особенно ощутимые на холостом ходу и при малых оборотах. А это, в свою очередь, вредит и трансмиссии, и подвеске мотора. Да и самому водителю. Словом, роль компрессии как диагностического признака, во многом характеризующего состояние двигателя, очень велика. И наши «сказки» никоим образом не призывают махнуть на нее рукой – наоборот! Но стремление к безудержному ее повышению в поисках дополнительных «лошадок» – дело в целом бесперспективное.

Преимущества высокого наддува и высокой степени сжатия

Четырехцилиндровые двигатели мощностью в тысячу лошадиных сил — это сегодняшняя реальность в импортном дрэг-рейсинге. Эта реальность включает в себя передовые технологии принудительной индукции и управления двигателем, которые делают производство энергии легкой частью создания гоночного автомобиля. Современные высокопроизводительные двигатели работают при более высоких уровнях давления наддува и более высоких степенях сжатия, чем когда-либо прежде. Понимание того, как степень сжатия и давление наддува влияют на производительность, является ключом к максимизации производительности вашего уличного или гоночного автомобиля.

Майкл Феррара // Фото сотрудников DSPORT

DSPORT Issue #125

---

Основы четырехтактного двигателя

Не вдаваясь в пространные объяснения динамики двигателя внутреннего сгорания, двигатель вашего автомобиля — это машина, предназначенная для получения энергии. преобразование. Используя четырехтактный цикл, стратегию смешивания топлива и воздуха и искру для зажигания, первая задача двигателя внутреннего сгорания — преобразовать химическую энергию, хранящуюся в топливе, в тепловую энергию (тепло) посредством процесса, называемого сгоранием. Второй задачей двигателя является преобразование этой тепловой энергии в кинетическую энергию в виде лошадиных сил на маховике. Насколько хорошо двигатель может преобразовывать тепло (тепловую энергию) в мощность (кинетическую энергию), количественно определяется тепловым КПД двигателя. Тепловой КПД двигателя сильно зависит от статической степени сжатия двигателя. [pullquote]БАЛАНС БУСТЕРА И КОЭФФИЦИЕНТА СЖАТИЯ СТАЛ ЗАДАЧЕЙ ИЗГОТОВИТЕЛЕЙ ДВИГАТЕЛЕЙ И НАСТРОЙЩИКОВ В ТЕЧЕНИЕ ГОДОВ[/pullquote]

Степень сжатия

Как следует из названия, степень сжатия двигателя показывает, насколько топливовоздушная смесь сжимается во время такта сжатия четырехтактного двигателя. Степень сжатия 10:1 означает, что воздушно-топливная смесь сжимается от полного объема цилиндра до объема, который составляет примерно одну десятую размера цилиндра. Итак, как степень сжатия двигателя влияет на производительность? При прочих равных условиях двигатель с более высокой степенью сжатия будет обеспечивать более высокий тепловой КПД. Это означает, что двигатель способен превращать больше тепла, выделяемого в процессе сгорания, в лошадиные силы, а не впустую. Проще говоря, более высокая тепловая эффективность означает дополнительную мощность и лучшую экономию топлива.

Сколько дополнительной мощности можно ожидать при более высокой степени сжатия? Эмпирическое правило старой школы гласит, что каждое дополнительное увеличение степени сжатия обеспечивает дополнительные 4 процента мощности. Фактически, более точные прогнозы можно найти на прилагаемой диаграмме DSPORT. Эти значения были получены с использованием уравнения термодинамики для установления теплового КПД двигателя с циклом Отто.

Подставив это уравнение, мы находим, что увеличение степени сжатия с 8,0:1 до 11,0:1 должно привести к 9.2-процентное увеличение мощности. Точно так же снижение степени сжатия с 11:1 до 7,0:1 должно привести к снижению мощности на 12,3%.

Хотите верьте, хотите нет, но двигатели с высокой степенью сжатия конца 60-х годов со степенью сжатия до 12,5:1 имели более высокий тепловой КПД, чем многие современные двигатели. Для двигателя того же размера старый двигатель был бы более экономичным, если бы у него были современные технологии топлива, головки цилиндров и зажигания в сочетании с высокооктановым газом 60-х годов.

Давление наддува

При работе с двигателями без наддува высокая степень сжатия является ключом к серьезным уровням мощности. Что касается приложений с принудительной индукцией, хорошо известно, что увеличение давления наддува на турбокомпрессоре подходящего размера увеличивает выработку мощности (по крайней мере, до точки, когда мощность турбонаддува или топливной системы превышена). Конечно, большим недостатком более высоких давлений наддува является то, что также увеличивается вероятность возникновения разрушительной для двигателя детонации.

Баланс наддува и степени сжатия уже много лет является проблемой для производителей двигателей и тюнеров. Если вы возьмете копию одного из руководств по технологии принудительной индукции 60-х годов, вы увидите их решение. Чем выше давление наддува, тем ниже степень сжатия двигателя. Для «серьезных» гонок с принудительной индукцией степень сжатия 7,0: 1 не была редкостью.

К счастью, плохая конструкция коллектора и системы подачи топлива, а также малоэффективные «нагнетатели» не встречаются на многих современных популярных автомобилях с высокими эксплуатационными характеристиками. Сегодня средний высокопроизводительный четырехцилиндровый гоночный двигатель с турбонаддувом для уличных или полосовых гонок имеет степень сжатия 9..5: 1, а некоторые даже рабочие степени сжатия достигают 11,5: 1 или более на спирте или E85. Современные технологии позволяют нашему поколению гонщиков получить лучшее из обоих миров. Высокое давление наддува с высокой степенью сжатия.

Топливо и детонация

Октановое число и детонация

Октановое число показывает вероятность детонации топлива. Стук, слышимый звук, обозначающий состояние, также называется детонацией. Стук вреден для производительности и надежности, и его необходимо избегать. Стук возникает, когда топливно-воздушная смесь в цилиндре не проходит идеальное сгорание (процесс сгорания). Идеальное горение позволяет смеси равномерно сгорать от свечи зажигания до тех пор, пока не образуется вся воздушно-топливная смесь. В лабораторных условиях идеальное горение будет происходить со скоростью около 100 футов в секунду в вакууме. В турбулентности камеры сгорания двигателя хорошая скорость пламени может достигать 250 футов в секунду. Во время детонации или удара скорость горения увидит сильный взрыв 2000 футов в секунду вместо горения. Скорость горения имеет решающее значение для того, как создается давление в цилиндре. [pullquote]МАКСИМАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ В ЦИЛИНДРАХ СТАНДАРТНО ПОВЫШАЕТСЯ ПРИ СООТНОШЕНИИ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ, ОБЪЕМНОМ КПД, ОПЕРЕЖЕНИИ ЗАЖИГАНИЯ И ДАВЛЕНИИ НАДДУВА[/pullquote]

Сгорание топливовоздушной смеси приводит к повышению давления. В идеале давление в цилиндре нарастает в оптимальное время, достигая пикового давления где-то между 17 и 20 градусами после верхней мертвой точки. Это позволяет давлению в цилиндре производить наибольшую мощность на кривошипе. Когда возникает детонация, цикл давления в цилиндре не происходит, как хотелось бы. Фактически, когда возникает детонация, первоначальный фронт пламени и волна давления от желаемого фронта искрового воспламенения встречаются с нежелательным фронтом самовоспламенения. Когда эти две волны давления встречаются, колебания давления производят «стучащий» звук. Когда возникает детонация, мощность снижается, в то время как шатунные подшипники, шатуны, прокладки головки блока цилиндров и поршни могут получить незначительное повреждение или катастрофический отказ в зависимости от силы детонации. Повышенные температуры обычно являются результатом детонации, и это может привести к проблемам с преждевременным зажиганием, из-за которых топливовоздушная смесь воспламеняется еще до того, как загорится искра.

Стук или детонация — это не то же самое, что преждевременное зажигание. Преждевременное зажигание происходит, когда топливовоздушная смесь воспламеняется до срабатывания свечи зажигания. Иногда повышенная температура или горячая точка в цилиндре могут вызвать преждевременное зажигание. Хотя и детонация, и преждевременное зажигание вызывают нежелательные ожоги топливовоздушной смеси, разница между ними проста. Детонация или детонация происходит после того, как топливовоздушная смесь начала гореть, преждевременное зажигание происходит раньше. Оба создают нежелательные волны давления, которые влияют на производительность и могут привести к повреждению двигателя.

Необходимость в более высоком октановом числе

Если в вашем двигателе наблюдается детонация, вам необходимо использовать топливо с более высоким октановым числом или увеличить угол опережения зажигания. Потребность в топливе с более высоким октановым числом обычно возникает при повышении пикового давления в цилиндрах. Пиковое давление в цилиндре имеет тенденцию к увеличению по мере увеличения степени сжатия, объемного КПД, опережения зажигания и повышения давления наддува.

Общие правила просты. Двигатели без наддува потребуют топлива с более высоким октановым числом, так как либо степень сжатия увеличивается, либо угол опережения зажигания увеличивается. Двигатели с принудительной индукцией реагируют так же, но им также потребуется более высокое октановое число по мере увеличения давления наддува.

Возможно, вы слышали следующее: «не используйте топливо со слишком высоким октановым числом, иначе вы потеряете мощность». Это полуправда. Использование топлива со слишком высоким октановым числом не приведет к снижению мощности двигателя. Однако использование топлива со слишком низкой скоростью горения может привести к потере мощности двигателя. Как правило, популярные компоненты, используемые для повышения октанового числа топлива, также замедляют скорость горения. Конечно, это всего лишь общее правило, и оно справедливо не для всех видов топлива.

Альтернативные виды топлива: метанол и этанол

Метанол использовался в качестве альтернативного гоночного топлива в течение ряда лет. Одним из преимуществ метанола является то, что он может работать на очень богатой смеси без значительного падения мощности. Это может позволить тюнеру использовать топливо в качестве охлаждающего средства при настройке. Однако метанол содержит только около половины энергии, содержащейся в бензине
. К счастью, вы можете сжечь вдвое больше метанола по сравнению с бензином при том же количестве воздуха. В зависимости от того, кого вы спросите, на метаноле можно получить от нуля до десяти процентов больше мощности, чем на гоночном бензине.

Есть существенные компромиссы для прироста мощности. Во-первых, метанол обладает высокой коррозионной активностью. Вся топливная система должна быть совместима с метанолом, и даже в этом случае у вас, вероятно, возникнут проблемы с коррозией. Промыть систему от метанола лучше всего по завершению гонки. Метанол также требует в два раза больше топлива для доставки и хранения бензина. Ваш топливный элемент или бензобак либо должны увеличиться вдвое, либо вы сможете проехать только вдвое меньше. Форсунки и топливные насосы также должны иметь вдвое большую пропускную способность, чем бензиновые установки.

Этанол или смеси этанола, такие как E85, сейчас более популярны, чем когда-либо, для использования на улицах и в гонках. Этанол — это тот же тип спирта, который содержится в алкогольных напитках. Чтобы избежать юридических проблем, производители смешивают 98-процентный этанол с двухпроцентным бензином для получения E98 или 85-процентный этанол с 15-процентным бензином для получения E85. Преимущество этанола в том, что он не вызывает коррозию, как метанол. Однако он имеет более низкое содержание энергии, чем метанол. Команда Venom Racing стала первым импортным дрэг-рейсером, который использовал этанол в качестве топлива.

Вогнутые поршни (передние) чаще всего используются в двигателях с более низкой степенью сжатия, а выпуклые поршни (задние) — в двигателях с более высокой степенью сжатия.

Степень сжатия 17:1 и давление наддува 45 фунтов на квадратный дюйм

Нет. Не пытайтесь построить гоночный двигатель со степенью сжатия 17:1 и давлением наддува до 45 фунтов на квадратный дюйм. Как всегда говорил покойный Джин Хамрич из Centerforce Clutches: «На каждое действие будет противодействие. И если последствия реакции хуже, чем выгоды от действия, вам конец». Итак, какова реакция на повышение степени сжатия при принудительной индукции? Сочетание слишком большого наддува или слишком большого сжатия увеличит вероятность детонации.

Итак, какую степень сжатия следует использовать для определенного значения давления наддува? Это зависит в первую очередь от трех факторов. Качество топлива, эффективность промежуточного охладителя и состояние настройки (насколько хорошо настроены топливная кривая и кривые зажигания) двигателя. Двигатели на метаноле или E98/E85 обеспечивают более высокую степень сжатия, чем гоночный бензин. Более совершенные системы промежуточного охлаждения также позволят повысить степень сжатия. Некоторые тюнеры могут оптимизировать двигатель, несмотря на более узкое окно настройки приложения с более высокой степенью сжатия/высокого наддува. В конце концов, разработка двигателя — единственный способ получить ответ на вопрос об идеальной степени сжатия и давлении наддува.

Оглядываясь назад почти 50 лет назад, компания Chevrolet безраздельно властвовала, когда ее сверхмощный малый блок объемом 283 кубических дюйма генерировал беспрецедентные 283 лошадиные силы — одна лошадиная сила на кубический дюйм. Поршни с высокой степенью сжатия, цельнолитой распределительный вал гоночного профиля и пара четырехцилиндровых карбюраторов сделали невозможное возможным. Сегодня высокопроизводительные двигатели Honda и Toyota с регулируемым распределением фаз газораспределения генерируют почти в два раза больше этой цифры с выходной мощностью, приближающейся к 2,0 лошадиным силам на кубический дюйм. Двойные верхние распредвалы, четыре клапана на цилиндр, управляемые компьютером фазы газораспределения, усовершенствования в конструкции головок цилиндров и электронный впрыск топлива являются заслугой достижений в области выходной мощности без наддува.

Технологии постоянно развиваются, и новые правила заменяют старые, когда речь идет о производительности. Однако взаимосвязь между степенью сжатия, давлением наддува, детонацией и октановым числом топлива всегда будет оставаться неизменной. Понимание этой взаимосвязи позволяет тюнерам настраивать двигатель для достижения максимальной производительности при заданном качестве топлива.

Динамическая степень сжатия, объясненная Kennedy’s Dynotune

В нашей попытке помочь нашим клиентам понять производительность и то, что заставляет двигатель производить мощность, мы собираемся объяснить концепцию динамической степени сжатия (DCR). Несмотря на то, что это кажется эзотерическим, это важная концепция при разработке двигателя для повышения производительности.

Первое, что нужно понять, это то, что «степень сжатия» (CR), о которой обычно говорят, лучше всего называть «статической степенью сжатия». Это простая концепция, представляющая собой отношение рабочего объема цилиндра (рабочего объема) к объему над поршнем в верхней мертвой точке (ВМТ). Например, если гипотетический цилиндр имеет рабочий объем 450 куб. см и камеру сгорания 50 куб. см (плюс объем от днища поршня до головки), CR будет 500/50, или 10: 1. Если бы мы фрезеровали головку так, чтобы объем над днищем поршня был уменьшен до 40 куб. см, CR теперь был бы 49.0/40 или 12,25:1. И наоборот, если бы мы увеличили камеру до 60 куб. См, CR теперь был бы 510/60 или 8,5: 1.

Всем известно, что высокопроизводительные двигатели обычно имеют более высокую степень сжатия. Проще говоря, более высокая степень сжатия дает больше лошадиных сил. Более высокий CR также улучшает топливную экономичность и приемистость. Так почему бы не увеличить CR еще больше? Как только CR превысит определенную точку, произойдет детонация. Детонация убивает мощность и убивает двигатель. Величина сжатия, которую может выдержать данный двигатель, определяется многими факторами. К ним относятся конструкция камеры сгорания, материал головки, использование покрытий камеры сгорания и т. д. После того, как эти механические аспекты двигателя были исправлены, основной переменной становится октановое число топлива. Более высокое октановое число = большая устойчивость к детонации и способность выдерживать большее сжатие.

Вышеизложенное поднимает вопрос, который часто возникает у энтузиастов производительности и производителей двигателей: насколько высоким должен быть мой CR? Даже если вы знаете все о своем двигателе и решили, какое топливо вы собираетесь использовать, на вопрос нельзя ответить в такой формулировке. Почему? Потому что без ссылки на характеристики распредвала говорить о (статическом) CR рядом с бессмысленно!

Как это так? Что ж, подумайте о цикле Отто и о том, как работает четырехтактный двигатель. Рабочий такт завершен, и поршень движется вверх в отверстии. Впускной клапан закрыт, а выпускной клапан открыт. Когда поршень поднимается, он помогает выталкивать отработавшие газы сгорания через выпускное отверстие. Поршень достигает ВМТ и начинает опускаться. Выпускной клапан закрывается, а впускной открывается. Свежее топливо и воздух всасываются в цилиндр. Поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ) и начинает движение вверх. Это критический момент для понимания DCR. В БДЦ. впускной клапан все еще открыт. Следовательно, несмотря на то, что поршень поднимается вверх по отверстию, фактическое сжатие не происходит из-за открытого впускного клапана. Сжатие не начинается, пока не закроется впускной клапан (IVC). При достижении IVC топливовоздушная смесь начинает сжиматься. Отношение объема цилиндра в IVC к объему над поршнем в ВМТ представляет собой динамическую степень сжатия. DCR — это то, что топливовоздушная смесь на самом деле «видит» и что «считает», а не статическая CR. Поскольку DCR зависит от IVC, характеристики кулачка так же сильно влияют на DCR, как и механические характеристики двигателя.

DCR намного ниже статического CR. Большинство высокопроизводительных уличных и дорожных/гусеничных двигателей имеют DCR в диапазоне 8-8,5:1. Для обычных кулачков это приводит к статической CR в диапазоне 10,0-12,0:1. Выше этого могут быть проблемы детонации с насосным газом. Двигатели с «маленькими» кулачками нуждаются в более низком статическом CR, чтобы избежать детонации. Двигатели с «большими» кулачками имеют более позднюю точку IVC и могут выдерживать более высокий статический CR. Когда используется гоночное топливо, может использоваться гораздо более высокий DCR (и статический CR) из-за сопротивления детонации топлива. Конечно, гоночные моторы также имеют гораздо большие распределительные валы, что является еще одной причиной, по которой им может сойти с рук такое высокое статическое CR, часто в диапазоне 13-15: 1.

Примечание: существует некоторая путаница в использовании термина «Коэффициент динамического сжатия». Некоторые люди используют его для обозначения характеристик двигателя, работающего на высокой скорости.