Степень сжатия двигателя | Новостной движок

Одним из факторов, в наибольшей степени влияющих на работу двигателя, несомненно, является степень сжатия. Именно этот факт во многом определяет его теплотехнические характеристики. То есть способ, которым он использует энергию сгорания для преобразования ее в движение.

Грубо говоря, речь идет о связь что существует между объемом топливно-воздушной смеси при сжатии и его объем когда все закончится взорван. Хотя, если быть точным, в дизелях сжимается только воздух, потому что потом впрыскивается дизель.

степень сжатия выражается двумя числами которые позволяют нам измерить пропорцию. Например: 10 в 1, 11 в 1, 12 в 1, 14 в 1 Или любое другое значение, которое означает только то, что смесь расширяется в 10, 11, 12 или 14 раз после сгорания.

Чем больше разница между двумя сравниваемыми объемами, тем больше тепловые характеристики у него будет двигатель, потому что он воспользуется своим расширением для создания движения.

Индекс

• 1 Высокая или низкая степень сжатия
• 2 Степень сжатия и октановое число
• 3 Степень сжатия в дизельных и бензиновых двигателях
  • 3.1 Цетан не октан
  • 3.2 Минимальная компрессия дизельного двигателя
  • 3.3 Исключение из нормы
• 4 Переменная степень сжатия
• 5 Формула степени сжатия

Высокая или низкая степень сжатия

Как только это известно, самый естественный вопрос: почему не все двигатели имеют очень высокую степень сжатия? Почему многие соглашаются на низкое соотношение 10 к 1, поскольку они были бы намного эффективнее, если бы оно было выше?

Подпишитесь на наш Youtube-канал

Чтобы понять это, вы должны знать два очень простых, но решающих факта:

• самодетонация: Существует максимальное давление, которому может подвергаться топливно-воздушная смесь без детонации. Если этот предел превышен до того, как поршень достигнет верхней точки, произойдет преждевременный взрыв, и двигатель может быть серьезно поврежден.
• давление сжатия: это давление, которого достигает смесь, когда поршень находится в самой высокой части своего хода. Если закачать мало смеси в этом объеме, то давление будет низким, а если много закачать, то будет выше. Таким образом, вы поймете, что существует предел количества топлива, которое можно поместить в это пространство, не вызывая вышеупомянутого явления самодетонации.

Если вы уже усвоили эти понятия, то поймете, что степень сжатия не может быть высокой ни на одной модели. Есть двигатели, которые способны вкладывать в свои камеры сгорания много топлива. В них все было бы хорошо, лишь бы педаль акселератора не нажималась слишком сильно, ведь смеси впрыскивалось бы мало. Проблема возникнет, когда вы сильнее нажмете на педаль акселератора, и в этот момент смеси будет слишком много, и она преждевременно взорвется из-за избыточного давления сжатия.

Разница между степенью сжатия и давлением сжатия

Эти два понятия можно спутать, но они относятся к совершенно разным вопросам. С одной стороны, степень сжатия это всего лишь один сравнение томов: когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ) и когда он находится в верхней мертвой точке (ВМТ). Именно поэтому он выражается в виде отношения «Х к 1». Так что нет смысла пытаться выразить степень сжатия в барах или любой другой мере давления, потому что она не измеряет величину.

С другой стороны, давление сжатия указывает на давление, достигаемое смесью когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ). В этом случае оно выражается значением, за которым следует единица измерения давления. Например: в барах или в кг/см2.

Решение этого ясно видно в турбодвигателяхв степень сжатия намеренно занижена. Поскольку они подают сжатый воздух в цилиндры, чтобы они могли сжигать больше топлива в этом пространстве, у них не может быть высокой степени сжатия, потому что это приведет к преждевременной самодетонации.

Мы можем посмотреть на степень сжатия некоторых моделей, чтобы увидеть, что сильно зависит от типа двигателя:

• Seat León 2020 1.5 EcoTSI 150 л.с.: у него бензиновый двигатель с турбонаддувом и степень сжатия 10,5:1.
• Toyota GT86 2016 года: двигатель без наддува и степень сжатия 12,5:1.
• Mazda 3 Skyactiv-G 2.0 мощностью 122 л.с.: у нее тоже атмосферный двигатель и степень сжатия 13:1.

Степень сжатия и октановое число

Октановое число топлива также сильно влияет на степень сжатия, с которой может быть установлен двигатель. Это свойство относится к давлению, которое вы можете приложить к топливу, прежде чем оно самодетонирует. В бензине это цифры, которые вы видите на всех заправках: 95 или 98.

старший это номер, больше давления медведей неразорвавшееся топливо. Так что двигатели, использующие 98-й бензин, можно без проблем оптимизировать с более высокой степенью сжатия. Например, Honda Type R использует бензин 98 для характеристики своего 2.0-сильного двигателя 320 с турбонаддувом.

Почему числа 95, 98 или даже 100?

В 30-х годах была создана таблица для классифицировать топливо по давлению которые они удерживали до взрыва. Для этого были выбраны два топлива с совершенно противоположными характеристиками. Н-гептан, который был известным веществом, выдерживавшим наименьшее давление, и изооктан, который, по данным того времени, был наиболее выдерживающим его.

Первому было присвоено значение 0, а второму 100 в качестве эталонных значений. Таким образом, номера других видов топлива были присвоены в зависимости от выдерживаемого ими давления. Следовательно, нынешние бензины имеют номер 95 или 98, а не другие. Хотя бензины с октановым числом 97 и 100 уже начинают продаваться.

Степень сжатия в дизельных и бензиновых двигателях

Одна из причин двигателя дизель эффективнее бензина в том, что его степень сжатия выше. Нормально то, что у турбодизелей оно составляет от 15 к 1 до 17 к 1, хотя встречаются и двигатели до 24 к 1.

Это соотношение может быть достигнуто благодаря тому, что дизельные двигатели они работают совсем иначе, чем бензин. Они воспламеняют топливно-воздушную смесь не искрой от свечи зажигания, а сжать воздух, чтобы затем впрыснуть дизельное топливо где он взорвется под давлением без какой-либо системы, которая его вызывает.

Логически, они откалиброваны, чтобы делать это в нужное время, то есть когда поршень находится полностью вверху, и пришло время опуститься. То есть, когда фаза сжатия закончилась и начинается фаза расширения в пределах цикл четырехтактного двигателя. Не то что когда смесь преждевременно самодетонирует с последующим повреждением двигателя.

Цетан не октан

В случае дизеля данные, которые интересуют Дело не в октане цетан. Какое значение определяет время, необходимое для детонации топлива, так как он находится под давлением. В случае дизельного двигателя это время, необходимое для детонации с момента впрыска в предварительно сжатый воздух.

Продаваемое сегодня дизельное топливо имеет цетановое число Между 51 и 55. Чем выше это число, тем раньше произойдет детонация и тем меньше будет задержка в камере сгорания для получения энергии. Что-то, что некоторые нефтехимические компании используют в качестве коммерческого заявления, чтобы клиенты делали выбор в пользу их заправочных станций.

Минимальная компрессия дизельного двигателя

Существует концепция, которую также интересно знать о дизельных двигателях, и она заключается в том, что требуют минимального сжатия. Если они не достигнут определенного уровня, они не смогут включить дизель и не будут работать. Другими словами, если теряется слишком много давления, например, из-за поршневые кольца или по арматура, двигатель даже не заводится.

В бензиновом двигателе этого не происходит, потому что смесь воздуха и бензина воспламеняется от искры. вилки. Это не означает, что он не потеряет давления в месте утечки после того, как произойдет детонация. Таким образом, он будет работать, но потеряет эффективность и производительность из-за невозможности эффективно использовать энергию.

Исключение из нормы

Есть одно исключение из этой разницы между бензином и дизелем, которое было разработано Mazda: el Skyactiv-X 2.0 180 л.с. Этот бензиновый двигатель работает на полпути между дизельным и бензиновым двигателем. детонация топлива производится частично компрессией и свечами зажигания. Вот почему он имеет степень сжатия 16,3 в 1 что сопоставимо с таковым у многих дизелей. Например: BMW 320d 2019 года — 16,5 к 1, Audi A4 2020 TDI 40 года — 15,5 к 1, а также Mercedes C-Class 220d 2018 года.

Следовательно, марка заявляет расход, близкий к дизельному с аналогичным уровнем производительности (180 л.с.), хотя этот двигатель атмосферный бензиновый.

Переменная степень сжатия

Здесь мы приходим к решению, позволяющему изменить степень сжатия по мере необходимости. Емкость, позволяющая значительно повысить эффективность и производительность. Двигатель, оснащенный системой переменного сжатия, позволяет добиться идеального соотношения, независимо от того, впрыскивается ли в него большое количество смеси или мало.

Например, если вы идете в «газовый наконечник” для поддержания скорости, количество смеси То, что попадает в камеру сгорания, малый. момент, в котором степень сжатия может быть мэр без самоподрыва. Вместо этого, если мы попросим максимальное ускорение на тот же двигатель, смесь Это будет много более обильный и займет больше объема, поэтому степень сжатия будет адаптироваться, чтобы быть меньше и, таким образом, предотвратить его преждевременный взрыв.

На практике это заметно по тому, что двигатель с переменной степенью сжатия достигает большей эффективность, потому что он регулирует степень сжатия до максимально возможного в каждом случае. В то же время это также позволяет достичь производительность очень высоко, потому что вы можете установить его полностью вниз, чтобы вы могли получить много смеси в камеру.

Un хороший пример такого типа технологии является двигателем Инфинити ВК-Т, роскошный суббренд Nissan. Работает благодаря тому, что добавляют экзоцентрический вал и промежуточные шатуны, которые соединяются с коленчатым валом. Привод перемещает этот набор деталей, чтобы перемещать ход поршней вверх или вниз для изменения степени сжатия. В следующем видео вы можете увидеть, как он это делает:

Другой интересный пример является новым INNEngine мотор который находится в стадии разработки. Это использует гораздо более простую систему для достижения аналогичного эффекта, так как вместо типичный коленчатый вал, имеет набор кулачковых пластин или синусоидальных пластин.

Теме статьи:

ИНН Двигатель: Что это такое? Как это работает? Преимущества, детали…

Формула степени сжатия

Значения, принимаемые во внимание для расчета степени сжатия (RC), являются отверстие цилиндра (г), Поршневая гонка (s), то есть расстояние, которое он проходит от PMS до PMI, и минимальный объем камеры сгорания (Вс). Формула выглядит следующим образом:

Однако этот расчет степени сжатия не включает некоторые детали которые следует добавить при необходимости. В зависимости от конфигурации двигателя могут быть определенные объемы, не входящие в формулу:

• и головка поршня вогнутый, вы должны добавить объем этой дыры, поскольку он не добавляется к ходу поршня и не должен включаться в объем камеры сгорания.
  Если данные производителя недоступны, вы можете выбрать их непосредственное измерение. Хотя для этого необходимо иметь компонент под рукой. Речь идет о заполнении его жидкостью, чтобы увидеть, какой объем он имеет на самом деле. На 4.10 минуте это видео вы можете видеть, как это делается. Работа в мастерской, требующая определенного оборудования.
• La прокладка головки блока цилиндров это также значение, которое необходимо добавить к минимальному объему камеры сгорания, если он еще не включен в нее. В этом случае его очень легко получить, потому что он измерь свой рост и использовать снова формула объема цилиндра.

Изображение заправки – Микель Ортега

Что такое система впрыска GDI?

Бензиновый двигатель — легко пускается, разгоняется быстро, но любит «покушать». Дизель не столь быстроходен, имеет повышенный уровень шума, зато потребляет меньше топлива. Вот бы совместить их. Такими качествами обладают двигатели GDI с непосредственным впрыском топлива.

Чтобы объяснить принцип работы двигателя GDI с непосредственным впрыском рассмотрим теорию двигателей.

Теория работы двигателя

Чтобы топливо сгорело, нужен воздух. Но надо смешать с топливом столько воздуха, сколько нужно для полного сгорания. Такое количество воздуха называется стехиометрическим. Например, для бензина оптимальный состав топливной смеси выражается соотношением 14,7:1, то есть на 1 грамм бензина нужно 14,7 грамма воздуха. Смесь, в которой воздуха больше, чем нужно — называется бедной, а та, в которой воздуха меньше, чем нужно (то есть больше топлива) — называется богатой.

Слишком бедную смесь не всегда удается поджечь, при работе на богатой смеси несгоревшее топливо бесполезно «вылетает в трубу».

Воздух нужен не только для сгорания. Чем выше давление в цилиндре перед воспламенением смеси, тем больше отдача двигателя. И нам очень выгодно, чтобы больше воздуха попало в цилиндр на такте впуска: тем больше потом будет давление. А вот теперь пора разбираться, почему дизель экономичнее.

Вспомним, как работает ДВС. У бензинового двигателя на такте впуска смесь воздуха и топлива поступает в цилиндр, затем она сжимается и поджигается искрой. У дизеля на такте впуска в цилиндр поступает только воздух, который сжимается поршнем под большим давлением и от этого еще и нагревается. К концу сжатия в цилиндр впрыскивается топливо, которое при высоких давлении и температуре самовоспламеняется. Давление в цилиндре дизеля намного выше, чем в цилиндре бензинового двигателя: для дизеля нормальная степень сжатия — 18, а у бензиновых — едва достигает 12. А выше давление в цилиндре — выше и эффективность.

А если поднять степень сжатия в бензиновом двигателе? Пробовали. Но выше 12 не получается. Потому что есть такие явления, как детонация и калильное зажигание.

Детонация — очень быстрое сгорание топлива в точках, удаленных от свечи, сопровождается резким местным перегревом и перегрузкой деталей двигателя. Внешний признак детонации — стук. Калильное зажигание — преждевременное (до появления искры) воспламенение смеси от перегретых деталей камеры сгорания.

Длительная работа с детонацией и калильным зажиганием недопустима: мотор быстро выйдет из строя. Детонацию и калильное зажигание провоцируют высокая температура и высокое давление. Во избежание детонации моторы с высокой степенью сжатия «кормят» высокооктановым бензином (АИ-98), но выше степени сжатия 12 его «не хватает».

Если мы хотим сделать бензиновый двигатель экономичным, «эластичным» и при этом более мощным, то мы должны избавить его от детонации и научить «питаться» бедной смесью. Вот если бы топливо впрыскивалось непосредственно в цилиндр…

Как работает двигатель GDI?

Двигатель GDI напоминает по конструкции и обычный бензиновый, и дизель. В каждом цилиндре присутствует и свеча зажигания, и форсунка, а топливо подается насосом высокого давления под давлением 5 МПа. Форсунка обеспечивает два различных режима впрыскивания топлива.

В работе GDI различаются три возможных режима в зависимости от режима движения. Работа на сверх бедных смесях. Этот режим используется при малых нагрузках: при спокойной городской езде и загородном движении на скоростях до 120 км/ч. В этом случае топливо подается в цилиндр практически как в дизеле — в конце такта сжатия.

В результате наиболее обогащенное топливом облако оказывается непосредственно около свечи зажигания и благополучно воспламеняется, поджигая затем бедную смесь. В результате двигатель устойчиво работает даже при общем соотношении воздуха и топлива в цилиндре 40:1.

Работа на стехиометрической смеси. Этот режим используется при интенсивной городской езде, высокоскоростном загородном движении и обгонах. При стехиометрическом составе смеси с воспламенением никаких проблем не возникает. Впрыск топлива осуществляется в процессе такта впуска. Топливо впрыскивается коническим факелом, распыляется по всему цилиндру и, испаряясь, охлаждает при этом воздух в цилиндре. Благодаря охлаждению снижается вероятность детонации и калильного зажигания.

Еще один режим реализует система управления GDI. Он позволяет повысить момент двигателя в том случае, когда двигаясь на малых оборотах, резко нажимается педаль акселератора. Если двигатель работает на малых оборотах, а в него вдруг подается обогащенная смесь, вероятность детонации возрастает. Поэтому впрыск осуществляется в два этапа.

Небольшое количество топлива впрыскивается в цилиндр на такте впуска и охлаждает воздух в цилиндре. При этом цилиндр заполняется сверх бедной смесью (примерно 60:1), в которой детонационные процессы не происходят. Затем, в конце такта сжатия, подается струя топлива, которая доводит соотношение воздуха и топлива в цилиндре до «богатого» 12:1. А на детонацию времени не остается.

Что в итоге? Степень сжатия удалось поднять до 12—12,5, двигатель устойчиво работает на очень бедной смеси. По сравнению с «обычным» бензиновым двигателем, GDI расходует на 10% меньше топлива, выдает на 10% больше мощности и выбрасывает на 20% меньше углекислого газа.

Что такое степень сжатия в бензиновых и дизельных двигателях?

Степень сжатия является одной из основных характеристик двигателя внутреннего сгорания. Это отношение объема над поршнем, когда он находится в самом нижнем положении (НМТ), к объему над поршнем, когда он находится в самом верхнем положении (ВМТ). Он показывает, до какой степени вы сжимаете топливовоздушную смесь в двигателе.

Рисунок 1. Простая диаграмма камеры сгорания и коэффициента сжатия

Это отношение объема камеры сгорания от наибольшего к наименьшему объему. Это отношение общего объема цилиндра вместе с камерой сгорания, когда поршень находится в НМТ (нижней мертвой точке), к объему только камеры сгорания, когда поршень находится в ВМТ (верхней мертвой точке). Это соотношение является одной из основных характеристик для всех двигателей внутреннего сгорания.

Рабочий:

Поскольку бензин очень летуч, «степень сжатия» для бензиновых двигателей обычно ниже. Таким образом, оно варьируется от 10:1 до 14:1. Бензиновый двигатель сжимает воздух и топливо в соотношении от 10:1 до 14:1. Бензиновый двигатель смешивает бензин с воздухом и сжимает эту смесь в камере сгорания. Лучшее смешивание воздуха и топлива друг с другом делает его однородным. Затем электрическая свеча зажигания воспламеняет смесь сжатого воздуха и топлива искрой. Таким образом, топливо сгорает полностью и мгновенно.

Степень сжатия

В дизельных двигателях «Степень сжатия» варьируется от 18:1 до 23:1, что зависит от конструкции и конструкции двигателя. В бензиновых двигателях используется метод «искрового зажигания». Тем не менее, технологии дизельных двигателей, такие как «прямой впрыск», «непрямой впрыск» и «прямой впрыск Common-Rail», используют метод « Compression Ignition » . Однако степень сжатия остается почти одинаковой как для бензинового двигателя, так и для дизельного двигателя, соответственно, независимо от объема двигателя/рабочего объема.

Преимущества более высокой степени сжатия:

Чем выше степень сжатия, тем лучше тепловой КПД двигателя. Таким образом, двигатель может извлекать больше механической энергии из заданной массы воздушно-топливной смеси. В этом контексте дизельные двигатели имеют повышенную топливную экономичность при том же количестве топлива, что и бензиновые двигатели.

Это означает, допустим, что вы сравниваете обычные бензиновые и дизельные двигатели с одинаковым объемом двигателя 1,0 л. Тогда в реальном мире 1,0-литровый дизельный двигатель будет потреблять меньше топлива, чем 1,0-литровый бензиновый двигатель. Другими словами, автомобиль с 1,0-литровым дизельным двигателем будет иметь больший пробег по сравнению с автомобилем с 1,0-литровым бензиновым двигателем при одинаковых условиях вождения.

Продолжить чтение: Что такое соотношение воздух-топливо в бензиновых двигателях?>>

сообщите об этом объявлении

О CarBike Tech

CarBikeTech — технический блог в области автомобилей. Он регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Степень сжатия | технология | Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• В этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.