2Июл

Как вычислить компрессию по степени сжатия: Какая компрессия должна быть в двигателе и как ее проверить?

Содержание

Как рассчитать компрессию по степени сжатия

Геометрическая степень сжатия (СЖ) – это отношение полного объема пространства над поршнем, когда он находится в НМТ (нижней мертвой точке) к объему камеры сгорания. Полный объем камеры сгорания (КС) складывается из: объема КС в головке блока цилиндров, объема КС в поршне, объема отверстия под цилиндр в прокладке ГБЦ (в ее сжатом состоянии), объема, образующегося из-за недохода поршня до плоскости блока цилиндров в ВМТ. Если у поршня имеется вытеснитель, его объем в расчеты входит со знаком минус (аналогично, если поршень имеет выход из блока в ВМТ, что допустимо в некоторых случаях).

Не путайте степень сжатия с компрессией.

Не путайте геометрическую степень сжатия с динамической.

Степень сжатия в двигателе автомобиля

Расчет степени сжатия и объема мотора

Расчет двигателя

Расчет степени сжатия и объема мотора

b = диаметр цилиндра;

Vc = объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.1.2=15.8

Детонация в двигателе — изохорный само ускоряющийся процесс перехода горения топливовоздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндра — поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10:1, компрессия — 14 атм.).

О спортивных автомобилях

Двигатели гоночных или спортивных автомобилей, снабженными тюнингованными и спортивными автозапчастями , работающих на метаноле имеют степень сжатия, превышающую 15:1, в то время как в обычном карбюраторном двигателе внутреннего сгорания степень сжатия для неэтилированного бензина как правило, не превышает 11.1:1.

В пятидесятые — шестидесятые годы одной из тенденций двигателестроения, особенно в Соединенных Штатах Америки, было повышение степени сжатия, которая к началу семидесятых на американских двигателях нередко достигала 11-13:1. Однако это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале семидесятых годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

В наше время для улучшения двигателя и автомобиля в целом используются тюнингованые автозапчасти и естественно они должны устанавливаться на профессиональных автосервисах .

Степень сжатия — отношение полного объёма цилиндра (надпоршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мёртвой точке, НМТ) к объёму камеры сгорания (надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке, ВМТ).

ε <displaystyle varepsilon > = V h + V c V c <displaystyle ;=<frac +V_>>>> , где V h <displaystyle V_> — объём хода поршня, V c <displaystyle V_> — объём камеры сгорания.

Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.

Степень сжатия, обозначаемая греческой буквой ε <displaystyle varepsilon > , есть величина безразмерная. Связанная с ней величина — компрессия — зависит от степени сжатия, от природы сжимаемого газа и от условий сжатия. При адиабатическом процессе сжатия воздуха зависимость эта выглядит так:

P = P 0 ∗ ε γ <displaystyle P=P_<0>*varepsilon _<gamma >> , где γ = 1 , 4 <displaystyle gamma =1,4> — показатель адиабаты для двухатомных газов (в том числе воздуха), P = P 0 <displaystyle P=P_<0>> — начальное давление, как правило, принимается равным 1.

Из-за неадиабатичности сжатия в двигателе внутреннего сгорания (теплообмен со стенками, утечки части газа через неплотности, присутствия в нём бензина) сжатие газа считают политропным с показателем политропы n=1,2.

При ε <displaystyle varepsilon > =10 компрессия в лучшем случае должна быть 10 1,2 =15,8

Детонация в двигателе

— изохорный самоускоряющийся процесс перехода горения топливо-воздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия [1] , которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10, компрессия — 15,8 атм.).

Интересные факты [ править | править код ]

Двигатели гоночных автомобилей, работающих на метаноле, имеют степень сжатия, превышающую 15 [

источник не указан 2419 дней ] ; в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 11,1.

В настоящее время только компания Mazda серийно производит бензиновые двигатели Skyactiv-G со степенью сжатия 14, которые устанавливаются на такие автомобили, как Mazda CX-5 и Mazda 6. Однако необходимо понимать, что это геометрическая степень сжатия, фактическая же примерно равна 12, так как двигатель работает по циклу Аткинсона, то есть смесь начинает сжиматься после позднего закрытия клапанов и сжимается в 12 раз. Эффективность такого мотора по мощности и крутящему моменту обуславливается таким понятием как степень расширения, которая обратна геометрической степени сжатия.

В 1950-60-е года одной из тенденций двигателестроения, особенно в Северной Америке, было повышение степени сжатия, которая к началу 1970-х на американских двигателях нередко достигала 11-13. Однако, это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале 1970-х годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

Посчитать степень сжатия онлайн. Как рассчитать и изменить степень сжатия двигателя. Как повысить компрессию

Степень сжатия в двигателе автомобиля — отношение объёма поршневого пространства цилиндра при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объем цилиндра) к объёму над поршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания.

где:

b = диаметр цилиндра;

s = ход поршня;

Vc = объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.1.2=15.8

Детонация в двигателе — изохорный само ускоряющийся процесс перехода горения топливовоздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндра — поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10:1, компрессия — 14 атм.).

О спортивных автомобилях

Двигатели гоночных или спортивных автомобилей, снабженными тюнингованными и спортивными автозапчастями , работающих на метаноле имеют степень сжатия, превышающую 15:1, в то время как в обычном карбюраторном двигателе внутреннего сгорания степень сжатия для неэтилированного бензина как правило, не превышает 11.1:1.

В пятидесятые — шестидесятые годы одной из тенденций двигателестроения, особенно в Соединенных Штатах Америки, было повышение степени сжатия, которая к началу семидесятых на американских двигателях нередко достигала 11-13:1. Однако это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале семидесятых годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

В наше время для улучшения двигателя и автомобиля в целом используются тюнингованые автозапчасти и естественно они должны устанавливаться на .

В любом отрегулированном двигателе одним из параметров, который без всякого сомнения следует изменить и обычно в сторону повышения, является степень сжатия. Поскольку повышение степени сжатия увеличивает отдаваемую эффективную мощность двигателя, поэтому желательно иметь степень сжатия как можно более высокой в определенных пределах. Верхний предел всегда определяется в зависимости от точки, в которой возникает детонация .

Поскольку детонация может очень быстро разрушить двигатель, поэтому будет лучше, если мы будем точно знать, какая степень сжатия есть или будет, чтобы можно было выдерживать разумное соотношение. Степень сжатия определяется c помощью следующей формулы (V + C)/C = CR , где V это рабочий объем цилиндра, а С это объем камеры сгорания.

Определить рабочий объем или емкость одного цилиндра можно просто. Для этого вам нужно просто разделить рабочий объем (литраж) двигателя на число цилиндров, например, если литраж четырехцилиндрового двигателя 1100 куб. см, то емкость или рабочий объем одного цилиндра будет равняться 1100/4 = 275 куб. см. Найти значение объема камеры сгорания несколько сложнее. Для определения объема мы должны физически его измерить и для этого нам нужно иметь пипетку или бюретку, градуированные в куб. см. Объем камеры сгорания это полный объем, который остается над поршнем, когда он находится в ВМТ. Он включает в себя объем полости в головке плюс объем, равный толщине прокладки, плюс объем между верхней частью поршня и верхней частью блока цилиндров в ВМТ и плюс объем выемки в днище поршня при использовании поршней с вогнутыми днищами или минус объем выпуклости на днище поршня при использовании поршней с выпуклыми днищами. После того как это будет сделано, вы можете добавить объем, равный толщине прокладки. Если прокладка имеет круглое отверстие, то этот объем проще всего можно определить с помощью следующей формулы:

Vcc = [(p D2 * L)/4] / 1,000 , где V = объем, p = 3,142, D = диам. отверстия в прокладке в мм, L = толщина прокладки в зажатом состоянии в мм. Если отверстие в прокладке некруглое, как это имеет место во многих случаях, то мы можем измерить нужный объем, воспользовавшись бюреткой. Для этого обжатую прокладку приклейте к листу стекла с помощью герметика, предназначенного для прокладок головок цилиндров, затем поместите стекло на горизонтальную поверхность и заполните отверстие в прокладке жидкостью с помощью бюретки. Старайтесь это делать так, чтобы жидкость не выливалась из отверстия или покрывала полностью всю поверхность прокладки, поскольку в этом случае замеры будут неправильными. Заливать жидкость следует до тех пор, пока ее уровень не дойдет до края прокладки. Если все отверстия круглые, то можно легко рассчитать объем между верхней поверхностью поршня и верхней частью блока. Это можно сделать с помощью указанной выше формулы, но при этом D будет равняться диам. отверстия цилиндра в мм, а L расстоянию от верхнего днища поршня до верхней части блока опять в мм. На каких-то стадиях бывает необходимо определить, сколько нужно снять металла с торцевой поверхности головки цилиндров, чтобы получить требуемую степень сжатия. Для этого сначала нужно рассчитать требующийся полный объем камеры сгорания. Из полученного значения вы вычитаете объем, равный толщине прокладки, объем в блоке над поршнем, когда он находится в ВМТ и, если используется поршень с вогнутым днищем, объем выемки. Оставшееся значение теперь представляет собой объем, который должна иметь полость в головке для получения нужной нам степени сжатия. Чтобы было более понятно, рассмотрим следующий пример. Предположим, что нам нужно иметь степень сжатия 10/1, а литраж двигателя равен 1000 см3 и он имеет четыре цилиндра. СR = (V = C)/C , где V — рабочий объем одного цилиндра, а С — полный объем камеры сгорания. Поскольку мы знаем, что V (рабочий объем цилиндра) = 1000 см3 /4 = 250 см3 и знаем требуемую степень сжатия, поэтому преобразуем уравнение, чтобы получить полный объем камеры сгорания С . В результате вы получите следующее уравнение: С = V/(CR-1) . Подставим в него указанные значения С = 250/(10 – 1) = 27,7 см3 . Таким образом полный объем камеры сгорания равен 27,7 см3. Из этого значения вы вычитаете все составляющие объема камеры сгорания, которые не находятся в головке. Предположим, что поршень имеет вогнутое днище, объем полости в днище равен 6 см3 и что оставшийся объем над поршнем, когда он находится в ВМТ, до торцевой поверхности головки равен 1,5 см3. Кроме того объем, равный толщине прокладки, равен 3,5 см3. Сумма всех этих объемов, которые не входят в объем полости в головке равна 11 см3. Для получения нужной нам степени сжатия 10/1 мы должны иметь объем полости в головке (27,7 – 11) = 16,7 см3. Чтобы определить, сколько металла нужно снять с торцевой поверхности головки, поместите ее на горизонтальную поверхность, или точнее поместите головку таким образом, чтобы торцевая ее поверхность была горизонтальной. После того как вы это сделаете, заполните камеру количеством жидкости, равным требующемуся окончательному объему. В этом примере этот объем равен 16,7 см3. Затем измерьте расстояние от торцевой поверхности головки до поверхности жидкости и оно будет определять то количество металла, которое нужно будет удалить. Имеется одна небольшая проблема при измерении расстояния от торца головки до уровня жидкости. Как только наконечник глубиномера приближается к поверхности жидкости, она за счет капиллярного действия поднимается к наконечнику. Это капиллярное действия имеет место при использовании парафина в качестве жидкой среды для измерения объема, когда наконечник глубиномера находится на расстоянии от 0,008 до 0,012 дюйма от поверхности жидкости и поэтому нужно делать допуск на это явление. Из-за небольших неточностей, имеющих место при шлифовании и фасонной обработке камеры сгорания, рекомендуем проверять объем каждой камеры точно также, как и других. Если все объемы не будут одинаковыми, то следует удалить металл с головок камер, имеющих меньший объем, чтобы их объемы стали такими же, как у камеры большим объемом. Главной причиной необходимости балансировки камер является то, что она обеспечивает более плавную работу двигателя, особенно на малых оборотах, и позволяет несколько уменьшить вибрации, возникающие за счет одинаковых пусковых импульсов. Вторая причина заключается в том, что если мы используем максимально возможную степень сжатия и при проверке находим камеру с самым большим объемом, чтобы определить количество удаляемого металла, то степени сжатия у других камер могут быть выше этого предельного значения. В результате возникнет детонация, которая может быстро привести к разрушению двигателя. При удалении металла из камер лучше всего снимать металл в верхней части камер или со стенок около свечи. Точность балансировки камер составляет порядка 0,2 см3. Попытки получить меньшие значения не могут быть реализованы на практике, поскольку при таких крайних значениях возможности измерений с помощью используемых измерительных инструментов ограничены из-за их погрешностей. Помимо этого ошибка, равная 0,2 см3, даже для двигателей малого литража, составляет малый процент полного объема камеры в головке.

Изменение степени сжатия

После того как мы определились со степенью сжатия перед нами стоит вопрос как правильно добиться нужной нам степени сжатия. Для начала нужно рассчитать на сколько необходимо увеличить камеру сгорания. Это не сложно. Формула для вычисления степени сжатия имеет следующий вид: e=(VP+VB)/VB Где e — степень сжатия VP — рабочий объём VB — объём камеры сгорания Преобразовав уравнение можно получить формулу для вычисления камеры сгорания при известной степени сжатия. VB=VP1/e Где VP1 — объём одного цилиндра По этой формуле вычисляем объём имеющейся камеры сгорания и вычитаем из него объём желаемой (вычисленный по той же формуле), полученная разница и есть интересующее на значение на которое и нужно увеличить камеру сгорания. Существуют разнообразнве способы увеличения камеры сгорания но далеко не все из них верные. Камера сгорания современного автомобиля спроектирована таким образом, что при достижении поршнем ВМТ топливо воздушная смесь вытесняется к центру камеры сгорания. Это пожалуй самая действенная разработка препятствующая детонации. Самостоятельная доработка камеры в ГБЦ под силу далеко не многим. Это обусловлено тем, что вопервых вы можите нарушить спроектированную форму камеры, так же при доработке могут «вскрыться» стенки т.к. не известна их толщина. Так же не рекомендуется «расжимать мотор» толстыми прокладками т.к. Это нарушит процессы вытеснения в камере сгорания. Наиболее простым и правельным способом считается установка новых поршней в которых задан необходимый объём камеры. Для турбо-двигателя сферическая форма считается наиболее эффективной. Лучше использовать для этих целей специально разработанные и изготовленные поршни. Возможен вариант самостоятельной доработки стоковых поршней. Но сдесь нужно учесть что толщина дна поршня не должна быть меньше 6% от диаметра.

Степень сжатия в турбо двигателе

Одной из самых важных и пожалуй самой сложной задачей при проектировании турбодвигателя является принятие решения о степени сжатия. Этот параметр влияет на большое количество факторов в общей характеристике автомобиля. Мощность, экономичность, приёмистость, детонационная стойкость (параметр от которого сильно зависит эксплуатационная надёжность двигателя в целом), все эти факторы в значительной степени определяются степенью сжатия. Также это влияет на расход топлива и состав отработавших газов. В теории, степень сжатия для турбо-мотора рассчитать не составляет большого труда. Сначала разберём понятие «Сжатие» или «Геометрическая степень сжатия». Оно представляет собой отношение полного объёма цилиндра (рабочий объём плюс пространство сжатия, остающееся над поршнем при положении в верхней мёртвой точки (ВМТ)), к чистому пространству сжатия. Формула имеет следующий вид: E=(VP+VB)/VB Где E — степень сжатия VP — рабочий объём VB — объём камеры сгорания Не нужно забывать о существенных расхождениях между геометрической и фактической степенью сжатия даже на атмосферных моторах. В турбодвигателях к этим же процессам добавляется и предварительно сжатая компрессором смесь. На сколько фактически от этого увеличиться степень сжатия, видно из следующей формулы: E eff=Egeom*k√(PL/PO) Где e eff — эффективное сжатие E geom — геометрическая степень сжатия E=(VP+VB)/VB, PL — Давление наддува (абсолютное значение), PO — давление окружающей среды, k — адиабатическая экспонента (числовое значение 1,4) Эта упрощённая формула будет справедлива при условии, что температура в конце процесса сжатия для двигателей с наддувом и без наддува достигает одинакового значения. Иными словами, чем выше давление наддува, тем меньше возможное геометрическое сжатие. Итак, согласно нашей формуле для атмосферного двигателя со степенью сжатия 10:1 при давлении наддува 0.3 бара степень сжатия следует уменьшить до 8.3:1, при давлении 0.8 бара до 6.6:1. Но, слава богу, это теория. Все современные двигатели с турбонаддувом работают не с такими через мерно низкими значениями. Правильная степень сжатия для работы определяется сложными термодинамическими вычислениями и всесторонними испытаниями. Всё это из области высоких технологий и сложных расчётов, но много тюнинговых моторов собрано на основе некоторого опыта, как собственного, так и взятого за пример, от известных автомобильных производителей. Эти правила будут справедливы в большинстве случаев.

Зависимость октанового числа от степени сжатия

Есть несколько важных факторов влияющих на расчёт степени сжатия и их нужно принимать во внимание при проектировании. Я перечислю наиболее важные. Конечно, это желаемый наддув, октановое число топлива, форма камеры сгорания, эффективность промежуточного охладителя, и, безусловно те мероприятия которые вы в состоянии провести по снижению температурной напряжённости в камере сгорания. Углом опережения зажигания (УОЗ) так же можно частично компенсировать возросшие нагрузки. Но это темы для отдельной разговора, и мы безусловно затронем их позже в следующих статьях

Рабочий объем цилиндра представляет собой объем находящийся между крайними позициями движения поршня.

Формула расчета цилиндра известна еще со школьной программы – объем равен произведению площади основания на высоту. И для того чтобы вычислить объем двигателя автомобиля либо мотоцикла также нужно воспользоваться этими множителями. Рабочий объём любого цилиндра двигателя рассчитывается так:

h — длина хода поршня мм в цилиндре от ВМТ до НМТ (Верхняя и Нижняя мёртвая точки)

r — радиус поршня мм

п — 3,14 не именное число.

Как узнать объем двигателя

Для расчета рабочего объема двигателя вам будет нужно посчитать объем одного цилиндра и затем умножить на их количество у ДВС. И того получается:

Vдвиг = число Пи умножено на квадрат радиуса (диаметр поршня) умноженное на высоту хода и умноженное на кол-во цилиндров.

Поскольку, как правило, параметры поршня везде указываются в миллиметрах, а объем двигателя измеряется в см. куб., то для перевода единиц измерения, результат придется разделить еще на 1000.

Заметьте, что полный объем и рабочий, отличаются, так как поршень имеет выпуклости и выточки под клапана и в него также входить объем камеры сгорания. Поэтому не стоит путать эти два понятия. И чтобы рассчитать реальный (полный) объем цилиндра, нужно суммировать объем камеры и рабочий объем.

Определить объем двигателя можно обычным калькулятором, зная параметры цилиндра и поршня, но посчитать рабочий объем в см³ нашим, в режиме онлайн, будет намного проще и быстрее, тем более, если вам расчеты нужны, дабы узнать мощность двигателя, поскольку эти показатели напрямую зависят друг от друга.

Объем двигателя внутреннего сгорания очень часто также могут называть литражом, поскольку измеряется как в кубических сантиметрах (более точное значение), так и литрах (округленное), 1000 см³ равняется 1 л.

Расчет объема ДВС калькулятором

Чтобы посчитать объем интересующего вас двигателя нужно внести 3 цифры в соответствующие поля, — результат появится автоматически. Все три значения можно посмотреть в паспортных данных автомобиля или тех. характеристиках конкретной детали либо же определить, какой объем поршневой поможет штангенциркуль.

Таким образом, если к примеру у вас получилось что объем равен 1598 см³, то в литрах он будет обозначен как 1,6 л, а если вышло число 2429 см³, то 2,4 литра.

Длинноходный и короткоходный поршень

Также замете, что при одинаковом количестве цилиндров и рабочем объеме двигатели могут иметь разный диаметр цилиндров, ход поршней и мощность таких моторов так же будет разной. Движок с короткоходными поршнями очень прожорлив и имеет малый КПД, но достигает большой мощности на высоких оборотах. А длинноходные стоят там, где нужна тяга и экономичность.

Следовательно, на вопрос «как узнать объем двигателя по лошадиным силам» можно дать твердый ответ – никак. Ведь лошадиные силы хоть и имеют связь с объемом двигателя, но вычислить его по ним не получится, поскольку формула их взаимоотношения еще включает много разных показателей. Так что определить кубические сантиметры двигателя можно исключительно по параметрам поршневой.

Зачем нужно проверять объем двигателя

Чаще всего узнают объем двигателя когда хотят увеличить степень сжатия, то есть если хотят расточить цилиндры с целью тюнинга. Поскольку чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно, двигатель будет более мощным. Технология изменения объема в большую сторону, дабы нарастить степень сжатия, очень выгодна — ведь порция топливной смеси такая же, а полезной работы больше. Но всему есть свой предел и чрезмерное её увеличение грозит самовоспламенением, вследствие чего происходит детонация, которая не только уменьшает мощность, но и грозит разрушением мотора.

Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S. Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см3. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см. Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора Исходные данные Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

403 — доступ запрещён

Инфо

Оставшееся значение теперь представляет собой объем, который должна иметь полость в головке для получения нужной нам степени сжатия.

Чтобы было более понятно, рассмотрим следующий пример. Предположим, что нам нужно иметь степень сжатия 10/1, а литраж двигателя равен 1000 см3 и он имеет четыре цилиндра. Важно

СR = (V = C)/C, где V — рабочий объем одного цилиндра, а С — полный объем камеры сгорания.

Поскольку мы знаем, что V (рабочий объем цилиндра) = 1000 см3 /4 = 250 см3 и знаем требуемую степень сжатия, поэтому преобразуем уравнение, чтобы получить полный объем камеры сгорания С. Внимание

В результате вы получите следующее уравнение: С = V/(CR-1).

Подставим в него указанные значения С = 250/(10 – 1) = 27,7 см3.

Таким образом полный объем камеры сгорания равен 27,7 см3.

Из этого значения вы вычитаете все составляющие объема камеры сгорания, которые не находятся в головке.

Как рассчитать степень сжатия двигателя?

  • 7,0–7,5 октановое число 72–76.
  • 7,5–8,5 октановое число 76–85.
  • 5,5–7 октановое число 66–72.
  • 10:1 октановое число 92.
  • От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
  • От 12 до 14,5 октановое число 98.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

  1. Форсирование двигателя.
  2. Желание приспособить мотор для работы на бензине с другим октановым числом.

    Было время, когда газовое оборудование для авто не встречалось в продаже. Не было и газа на заправках. Поэтому советские автовладельцы часто переделывали двигатели для работы на более дешевом низкооктановом бензине.

  3. Неудачный ремонт мотора, для ликвидации последствий которого требуется корректировка коэффициента сжатия.

Степень сжатия двс

Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см2. Сказать, что такое степень сжатия, можно и иначе. Это отношение объема над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания. Камерой сгорания называется пространство над поршнем, достигшим верхней мертвой точки.

Расчет коэффициента сжатия Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания.

Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания.

Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания.

Vр намного больше чем Vс. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

403 таф access is denied

Из-за неадиабатичности сжатия в двигателе внутреннего сгорания (теплообмен со стенками, утечки части газа через неплотности, присутствия в нём бензина) сжатие газа считают политропным с показателем политропы n=1,2.

При ε {\displaystyle \varepsilon } =10 компрессия в лучшем случае должна быть 101,2=15,8 Детонация в двигателе — изохорный самоускоряющийся процесс перехода горения топливо-воздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов.

Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей.

Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

Как рассчитать степень сжатия

Заливать жидкость следует до тех пор, пока ее уровень не дойдет до края прокладки. Если все отверстия круглые, то можно легко рассчитать объем между верхней поверхностью поршня и верхней частью блока. Это можно сделать с помощью указанной выше формулы, но при этом D будет равняться диам. отверстия цилиндра в мм, а L расстоянию от верхнего днища поршня до верхней части блока опять в мм.

На каких-то стадиях бывает необходимо определить, сколько нужно снять металла с торцевой поверхности головки цилиндров, чтобы получить требуемую степень сжатия.

Из полученного значения вы вычитаете объем, равный толщине прокладки, объем в блоке над поршнем, когда он находится в ВМТ и, если используется поршень с вогнутым днищем, объем выемки.

Вычисляем степень сжатия двс по компрессии

Это нарушит процессы вытеснения в камере сгорания. Наиболее простым и правельным способом считается установка новых поршней в которых задан необходимый объём камеры.

Для турбо-двигателя сферическая форма считается наиболее эффективной.

Лучше использовать для этих целей специально разработанные и изготовленные поршни. Возможен вариант самостоятельной доработки стоковых поршней.

Но сдесь нужно учесть что толщина дна поршня не должна быть меньше 6% от диаметра.

Степень сжатия в турбо двигателе Одной из самых важных и пожалуй самой сложной задачей при проектировании турбодвигателя является принятие решения о степени сжатия.

Этот параметр влияет на большое количество факторов в общей характеристике автомобиля.

alfa-urist.ru

Как определить степень сжатия двигателя

Степень сжатия двигателя (CR — compression ratio) определяется как отношение внутреннего объема цилиндра над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке, к внутреннему объему цилиндра над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке. При ремонте двигателя по стандартной технологии повторной сборки выполняются следующие операции механической обработки:

  1. Цилиндры растачиваются под больший диаметр и в двигатель ставятся ремонтные поршни увеличенного размера. Растачивание цилиндров приводит к увеличению рабочего объема и степени сжатия, поскольку объем цилиндра при этом увеличивается а объем камеры сгорания остается неизменным, в результате чего количество сжимаемой топливно-воздушной смеси возрастает.
  2. Опорные поверхности блока цилиндров заново шлифуются. Эта операции механической обработки называется шлифовка плиты блока цилиндров и приводит к росту степени сжатия, поскольку после нее головка блока цилиндров опускается ниже к днищам поршней.
  3. Повторно шлифуется нижняя плоскость головки(ок) блока цилиндров, что также приводит к росту степени сжатия. Вот с такими казалось бы простыми полезными советами вы и сможете измерить степень сжатия.

Чтобы сохранить степень сжатия двигателя на уровне паспортного значения, установленного для серийного двигателя, на большинстве ремонтных предприятий используют ремонтные поршни, которые короче стандартных на величину в пределах от 0,015 дюйма до 0,020 дюйма. Вот так измеряется степень сжатия двигателя в авто.

Для вычисления точного значения степени сжатия необходимо точно измерить диаметр цилиндра, ход поршня и объем камеры сгорания.

Какую степень сжатия имеет, например, восьми-цилиндровый V-образный двигатель автомобиля Chevrolet объемом 350 куб. дюймов, после того, как в его конструкцию было внесено единственное изменение — вместо головок блока цилиндров с объемом камеры сгорания 74 см были установлены новые, с объемом камеры сгорания 62 см?

  • диаметр цилиндра равен 4,000 дюйма, ход поршня равен 3,480 дюйма, число цилиндров равно 8,
  • объем камеры сгорания до замены головок CV = = 74 см3 = 4,52 куб. дюйма,
  • объем камеры сгорания после замены головок CV = = 62 см3 = 3,78 куб. дюйма.
  • GV = диаметр цилиндра х диаметр цилиндра х 0,7854 х х толщина сжатой прокладки = 4,000 дюйма х х 4,000 дюйма х 0,7854 х 0,020 дюйма = 0,87 куб. дюйма.

Чтобы не усложнять расчет, а просто показать, какое влияние оказывает изменение объема камеры его сгорания, полагаем, что поршни имеют плоские днища и зазор от днища поршня, находящегося в ВМТ, до плиты блока цилиндров равен нулю.

Достаточно было всего лишь измениться объему камеры сгорания — с 74 см3 до 62 см3, как степень сжатия возросла с 9,1:1 до 10,4:1. Поскольку для современного бензина степень сжатия 10,4:1, как правило, не рекомендуется, такая модернизация допустима только для гоночных двигателей, которые будут работать на дорогом горючем или горючем с использованием специальных присадок. Надеемся мы вам помогли разобраться и вы теперь знаете как определяется степень сжатия двигателя в вашем автомобиле.

sovetprost.ru

Что такое компрессия и степень сжатия двигателя?

Почти каждый автовладелец знаком с таким понятием, как компрессия двигателя. Но не многие знают, что существует так же определение степени сжатия. Автомобилисты могут впадать в заблуждение, что у этих двух понятий есть общие моменты, но не стоит думать, что это так. Сегодня мы расскажем вам чем же отличаются данные процессы.

Компрессия и предпосылки низкого давления

Компрессия

Что же такое компрессия применительно к двигателю? Итак, компрессией называется наивысшая степень давления, которое возникает в цилиндре в конце механизма сжатия. В основном данная сила измеряется в количестве атмосфер. Величина необходимого давления внутри цилиндров зависит в первую очередь от объёма двигателя.

Предпосылки низкого давления

Давление, как непостоянная величина, очень сильно зависит от того, на какой стадии износа находится двигатель. Чем более изношен мотор, тем более низким будет давление в цилиндрах. Вот три основные причины понижения давления вследствие износа:

  • Поршневая система сильно изношена. Это характеризуется появлением на её элементах микроцарапин и выбоин. Одной из причин является использование горючего ненадлежащего качества, когда частицы осадка, оставшегося от сгорания топлива, вредят стенкам цилиндра и поршню
  • Уплотнительные кольца может заклинить. Происходит это по всё той же причине: плохому качеству топлива. От нагара уплотнительные кольца и пазы поршня склеиваются между собой, что приводит к отсутствию нужной степени разжимания во время нагрева, что в свою очередь ведёт к снижению давления
  • Поршневая система, как и любая другая система автомобиля, с течением времени изнашивается. В процессе износа от конструкции отделяются небольшие металлические частицы. Следствием служит потеря давления, а так же иные проблемы с двигателем

Как увеличить компрессию?

В первую очередь необходимо понять истинную причину уменьшения давления. Итак, если износилась поршневая система автомобиля, что соответственно, характеризуется уменьшением плотности прилегания деталей между собой, то способ решения этой проблемы — покупка нужной присадки для наращивания недостающей толщины металла. Что в свою очередь повысит компрессию. Применяйте этот метод, когда вы абсолютно уверены, что проблема в этом. Вы так же можете узнать точно о должной степени компрессии для вашего двигателя в технических характеристиках автомобиля.

Если же причина в заклинивании поршневых колец, то последовательность ваших действий может быть следующей: выкрутите свечи, залейте в отверстия по сто грамм масла и оставьте машину примерно на час. Масло способно размягчить нагар, который выведется в процессе последующей эксплуатации автомобиля. Если после всех этих действий вы не увидели каких-либо перемен к лучшему, то отправляйтесь в ближайший СТО для профессиональной диагностики.

Степень сжатия

Мы выяснили, что компрессией называется максима давления внутри цилиндров, и остаётся только дать определение сжатию. Так вот, степень сжатия — это соотношение между объёмом всего цилиндра и объёмом камеры сгорания. Степень сжатия является постоянной величиной, которая является уникальной для каждой марки автомобиля. Нет резона брать в сравнение компрессию и степень сжатия, поскольку у последней нет даже единиц измерения.

Если вы знаете, какую степень сжатия имеет двигатель, то можете без труда вычислить компрессию. Просто умножьте цифру степени сжатия на 1,4 атмосферы. Для определения степени сжатия проделайте следующее:

  • Проведите измерение рабочего объёма цилиндра. Это можно сделать разделив его общий литраж на количество цилиндров
  • Измерьте размеры камеры сгорания. При этом поршню необходимо быть в верхнем положении. Далее вы можете применить шприц с машинным маслом. Зафиксируйте, сколько масла было вылито, и получите нужные данные
  • Поделите два полученных выше результата между собой, чтобы вычислить степень сжатия

Вывод из всего вышеизложенного будет однозначным: компрессия не равнозначна степени сжатия и сравнивать эти параметры не имеет смысла.

Всем известно, что в бензиновых поршневых двигателях внутреннего сгорания топливовоздушная смесь перед воспламенением сжимается. Аналогичный такт работы дизелей отличаются лишь тем, что сжимается воздух без топлива. Одной из важнейших характеристик обоих ДВС является степень сжатия. Она показывает, во сколько раз изменяется объем пространства над днищем поршня при прохождении его от нижней мертвой точки до верхней.

Иногда этот показатель путают с компрессией, несмотря на то что разница между ними огромна. Ведь упомянутые выше характеристики, хоть и связаны между собой, по сути, совершенно различны. На что указывает даже их размерность. Степень сжатия – это соотношение, например, 10:1 или просто 10 и не имеет единиц измерения. То есть измеряется в «разах». Компрессия же показывает максимальное давление смеси в цилиндре перед воспламенением и измеряется в кг/см 2 . Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см 2 . Сказать, что такое степень сжатия, можно и иначе. Это отношение объема над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания. Камерой сгорания называется пространство над поршнем, достигшим верхней мертвой точки.

Расчет коэффициента сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (V р + V с)/ V с; где V р – рабочий объем цилиндра, V с – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания. V р намного больше чем V с. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: V р = (π * D 2 /4) * S.

Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см 3 . Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см.

Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора

Чем выше степень сжатия, тем больше компрессия ДВС и его мощность (при прочих равных условиях). Повышая степень сжатия, мы также способствуем увеличению КПД двигателя за счет снижения удельного расхода топлива. Степень сжатия ДВС, определяет октановое число используемого для работы мотора бензина. Так, низкооктановое топливо станет причиной с большим значением этого коэффициента. Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.

Исходные данные

Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

Выравнивание плоскости сопряжения головки с блоком срезанием слоя металла приводит к уменьшению камеры сгорания мотора. От этого показатель сжатия увеличивается в среднем на 0,1 при уменьшении толщины головки на 0,25 мм. Имея в своем распоряжении эти данные, можно определить, не превысит ли он после ремонта головки блока допустимые пределы. И не следует ли принять меры для его снижения. Опыт показывает, что при удалении слоя менее 0,3 мм последствия можно не компенсировать.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

Как можно изменить показатель сжатия

Методы увеличения:

  • Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
  • Уменьшение объема камер сгорания. Выполняется за счет удаления слоя металла со стороны плоскости сопряжения головки с блоком. Эту операцию из-за мягкости алюминия лучше делать на фрезерном или на строгальном станке. Шлифовальный станок использовать не следует, так как его камень будет постоянно забиваться пластичным металлом.

Способы снижения:

  • Снятие слоя металла с днища поршня (делается это обычно на токарном станке).
  • Установка между головкой и блоком цилиндров дюралюминиевой проставки между двумя прокладками.

Взаимосвязь коэффициента сжатия и компрессии

Зная значение коэффициента сжатия, можно рассчитать какая компрессия должна быть в двигателе. Однако, обратная оценка не будет соответствовать действительности. Так как компрессия зависит еще и от изношенности деталей цилиндр-поршневой группы и газораспределительного механизма. Низкая компрессия двигателя часто говорит о значительном износе мотора и необходимости его ремонта, а не о малом коэффициенте сжатия.

Турбированные моторы

В цилиндры двигателя, имеющего турбонаддув, воздух нагнетается компрессором под давлением несколько больше атмосферного. Значит, для определения показателя сжатия такого мотора нужно значение, которое вы получите в результате расчета по формуле, умножить на коэффициент турбокомпрессора. Бензиновые двигатели с турбонаддувом работают на топливе с октановым числом выше, чем у бензина, который потребляют такие же моторы без турбин, именно потому, что их коэффициент ξ больше.

Перевод степени сжатия в компрессию

Спиздженно на просторах рунэта.
По не вполне понятной причине очень многие автолюбители путают эти два понятия. Между тем, хотя они близки, но не являются одним и тем же. Примерно как угол опережения зажигания и угол замкнутого состояния контактов. Достаточно указать на тот факт, что степень сжатия является геометрической величиной, выражающейся в абсолютных единицах (то есть это просто число без единицы измерения) и являющейся практически постоянной величиной для двигателей одной модели в штатной комплектации, а компрессия меряется в единицах давления (атмосферах, МПа, барах) и сильно зависит от технического состояния двигателя и способа измерения. Скажем так, степень сжатия — расчётный параметр, примерно как колёсная база, а компрессия — эксплуатационный, примерно как расход топлива.

Итак, степень сжатия — геометрическая безразмерная величина, вычисляется как отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания. Полный объём цилиндра — сумма рабочего объёма и объёма камеры сгорания, то есть объём в цилиндре, когда поршень находится в нижней мёртвой точке НМТ, объём КС — когда он в ВМТ; рабочий объём — объём между ВМТ и НМТ. Для волговского мотора, как правило, это 6.7. Это следует грубо понимать так, что рабочая смесь, засосанная в цилиндр, сжимается в 6.7 раз по объёму. Именно раз, а не атмосфер. Поскольку степень сжатия — это деление кубических сантиметров на кубические сантиметры, то специальной единицы измерения нет (в таких случаях говорят об абсолютных единицах, проще говоря — разах).

Степень сжатия не меняется при работе мотора, это такая же его константа, как рабочий объём или масса. (Строго говоря, при работе двигателя кольца трутся о гильзы, снимают с них ничтожные слои молекул, рабочий объём растёт, степень сжатия падает — но на настолько микроскопические величины, что этим можно совершенно смело пренебречь и принять, что степень сжатия в принципе не меняется). От неё зависит прежде всего применяемое топливо, точнее, его октановое число. Чем выше степень сжатия, тем более высокооктановое топливо требуется мотору.

Компрессия — физическая величина, давление в цилиндре в конце такта сжатия. Измеряется в атмосферах или кг/см2, можно в барах, килопаскалях или других единицах. Может сильно изменяться в процессе работы мотора по мере его износа. Зависит от степени сжатия (оптимальная компрессия мотора очень приблизительно высчитывается умножением степени сжатия на 1.4 атм — это связано с эффектом адиабатического сжатия). Таким образом, характерные значения компрессии для стандартного мотора — около 8…9 атмосфер. (Для форсированного под 92 бензин — 10…12).

Смысл компрессии — техническое состояние двигателя и всего автомобиля в целом, наряду с давлением масла. Чем она выше, тем меньше газов прорывается в картер двигателя и соответственно больше газов совершают полезную работу, благодаря чему у двигателя высокий КПД и низкий расход топлива, а также высокая мощность. От компрессии зависит расход масла, стабильность работы двигателя, приёмистость, расход топлива, быстрота запуска двигателя. Помимо двигателя, на величину компрессии может повлиять состояние электрооборудования (стартёра, аккумуляторной батареи, соединяющих их проводов) — но только при измерении.

При падении компрессии в любом цилиндре или во всех ниже 6 атмосфер или сильном разбросе по цилиндрам (более 1 атмосферы) двигатель подлежит ремонту. Как правило, основная причина падения компрессии — «севшие» поршневые кольца, например после перегрева. На втором месте стоят клапана. Потом пробой прокладки ГБЦ. Могут быть ещё экзотические случаи типа прогоревшего поршня или вылезшего поршневого пальца, «профрезеровавшего» гильзу. Чтобы определить, что именно, после измерения компрессии в цилиндры заливают масло и снова меряют. Если компрессия существенно возрастает, почти всегда виноваты кольца. Если нет — дело в головке, скорее всего в клапанах.

Проблемы, вызываемые низкой компрессией — падение мощности, ухудшение динамики разгона, снижение максимальной скорости, возрастание расхода масса и топлива, порой очень чувствительные.

Для измерения компрессии служит прибор, называемый компрессометром, который представляет собой обыкновенный манометр, аналогичный тем, с помощью которого меряется давление в шинах, со специальным переходником, который либо ввинчивается вместо свечи, либо просто плотно прижимается к свечному отверстию резиновым кольцом. На переходнике имеется золотник (ниппель), который позволяет сохранять показания прибора для удобного считывания. Компрессометры продаются на автомобильных рынках.

При стандартном измерении компрессии воздушный фильтр должен снят, подача топлива отключена — поплавковая камера осушена, а бензонасос отключен от бака и также опустошен, все свечи вывинчены, клапана отрегулированы. Мерять необходимо на предварительно хорошо прогретом двигателе с хорошо заряженным и не старым аккумулятором, иначе компрессия окажется заниженной (скорость вращения коленвала играет важную роль). Рекомендуется провести 3-4 цикла измерений компресии и усреднить полученные результаты, чтобы добится большей достоверности данных, в идеале — повторить замеры с интервалом в несколько дней. К сожалению, при измерении компрессии можно часто получить неверные данные из-за погрешности прибора, неплотном прижатии переходника к свечному отверстию, наличию во впускном коллектора остатков бензина итп.

Обычно компрессию меряют в двух вариантах: самый простой — с открытыми заслонками в карбюраторе, более продвинутый — с закрытыми. Впрочем, профессионалы могут мерять компрессию в разных сочетаниях, в том числе с невывинченными свечами в остальных цилиндрах, на холодном двигателе, с закрытыми или открытыми заслонками в карбюраторе итп. При этом каждый из способов дает свои результаты и позволяет определять свои дефекты.

Если заслонка полностью закрыта, то в цилиндры поступает малое количество воздуха. Максимальное давление в цилиндре оказывается невелико (порядка 6-8 атм) из-за малого давления в коллекторе (0.5-0.6 атм вместо 1 при полностью открытом дросселе). Утечки при закрытой заслонке также оказываются малы из-за малого перепада давления, но даже при этом соизмеримы с поступлением воздуха. Вследствие этого величина компрессии в цилиндре оказывается очень чувствительной к утечкам — даже из-за незначительной причины давление падает сразу в несколько раз.

При полностью открытом дросселе этого не происходит. Значительное увеличение количества поступившего в цилиндры воздуха приводит и к росту компрессии, однако утечки, несмотря на их небольшой рост, становятся значительно меньше подачи воздуха. Вследствие этого компрессия даже при серьезных дефектах может ещё не упасть до недопустимого уровня (например, до 8-9 атм у двигателя под АИ-93 или 5-6 атм у двигателя под А-72).

У кого то нашёл. Очень интересно и познавательно.

Степень сжатия и компрессия.

Степень сжатия — расчетная величина, показывает соотношение объемов до сжатия и после.

Компрессия — реально измеряемая величина, в процессе сжатия меняется не только объем и давление, но и температура, поэтому компрессия (в исправном двигателе) обычно на несколько единиц больше степени сжатия. Hа компрессию влияют также негерметичность клапанов, колец, прокладки и т.п. В руководстве по ремонту обычно указано минимальное значение компрессии, при котором еще можно ездить.

Что такое степень сжатия?
Какая степень сжатия лучше всего для вашего двигателя? Вопрос на засыпку, ведь конструкторы моторов с искровым зажиганием1 всячески стремятся повысить степень сжатия. А создатели двигателей с воспламенением от сжатия, наоборот, стараются ее понизить… По поводу этой загадочной характеристики двигателя внутреннего сгорания бытует немало ошибочных мнений.

Одно из наиболее распространенных заблуждений — от степени сжатия зависит многое. На самом деле все очень просто: этот показатель отражает отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания, или, другими словами, равен частному от деления объема надпоршневого пространства в нижней мертвой точке (н. м. т) на его объем в верхней мертвой точке (в. м. т). То есть геометрическая степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. Но в жизни, естественно, получается не всегда так, как в теории…

На заре автомобилизма степень сжатия двигателей Отто (а других 100 лет назад и не существовало) делали невысокой — 4 5, чтобы при работе на низкооктановом бензине (гнали, как умели) не возникала детонация2.

Допустим, при рабочем объеме цилиндра 400 «кубиков» объем камеры сгорания равен 100 мл. То есть геометрическая степень сжатия у такого двигателя составляет:

е = (400 + 100) : 100 = 5.

Если же объем камеры сгорания уменьшить до 40 см3 (технически несложно), то степень сжатия повысится:

е = (400 + 40) : 40 = 11.

И что же это дает? А то, что термический КПД двигателя увеличится почти в 1,3 раза. И если 6 цилиндровый 2,4 литровый мотор со степенью сжатия 5 развивает мощность в 100 л.с., то при степени сжатия 11 она повысится почти до 130. Причем при неизменном расходе горючего! Иными словами, расход топлива в расчете на 1 л.с. в час сократится на 22,7 %.

Поразительный результат, достигнутый самыми простыми средствами. Не слишком ли хорошо, чтобы быть правдой? Никакой мистики: чем выше степень сжатия, тем ниже температура отработанных газов, идущих на выхлоп. При е = 11 мы попросту заметно меньше обогреваем атмосферу, чем при е = 5, вот и все.

Автомобильные двигатели — разновидность тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики. Еще в первой половине XIX века замечательный французский физик Сади Карно заложил основы теории тепловых машин, в том числе и двигателей внутреннего сгорания.

По Карно, КПД двигателя внутреннего сгорания тем выше, чем больше разница между температурой газов (рабочего тела) к концу горения топливовоздушной смеси и их температурой на выпуске. Эта разница зависит от е, а вернее, от степени расширения рабочих газов в цилиндрах. Да, тут есть нюанс: по Карно, для термического КПД важна не степень сжатия, а именно степень расширения. Чем сильнее расширяются горячие газы на рабочем ходу, тем ниже падает их температура, что естественно. Просто в двигателях обычных конструкций степень расширения геометрически совпадает со степенью сжатия. Вот мы и привыкли не разделять эти понятия. К тому же детонация зависит как раз от е, то есть от компрессии. Чем сильнее сжимается топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя Отто3, чем выше давление и температура к моменту искрообразования, тем вероятнее возникновение ударных волн в камере сгорания и детонации. Она-то и ограничивает степень сжатия, но степень расширения рабочих газов здесь ни при чем. Вот если бы каким-то образом отделить одну степень от другой — чтобы при умеренной компрессии добиться сильного расширения рабочих газов…

Уже полвека с лишним известен так называемый 5 тактный цикл Atkinson’а/Miller’а. Он как раз и разводит степень сжатия и степень расширения по разные стороны.

Представьте, что у вашего 1,5 литрового 16 клапанника ВАЗ-2112 впуск заканчивается не на 36 градусах после нижней мертвой точки (по углу поворота коленчатого вала), а очень поздно — на 81 градусе. То есть при 3 тыс. оборотов поршень на своем ходу к верхней мертвой точке вытесняет часть топливовоздушной смеси через открытые клапаны обратно во впускной коллектор (не беспокойтесь, она там не пропадет). Иными словами, такт сжатия начинается только где-то на 75 градусах после нижней мертвой точки, а до того имеет место своеобразный такт вытеснения смеси. Тактов теперь не 4, а 5: впуск, обратное вытеснение, сжатие, рабочий ход, выпуск. На первый взгляд, идиотская схема: зачем гонять смесь туда-сюда? Допустим, обратно вытесняется 20 % топливовоздушной смеси, уже попавшей в цилиндр, и сжимается только 80 %. И пусть геометрическая е равна 13 — исключительно высокая для Отто. Однако реальная степень сжатия гораздо ниже — всего 10,6. Что и требовалось доказать.

У конструкции с реальной степенью сжатия 10,6 (вполне допустимо для товарного бензина) степень расширения рабочих газов — 13. Термический КПД двигателя по факту в 1,0518 раза выше, чем по его степени сжатия. Не так много, но моторостроители годами бьются ради 5 процентной экономии горючего. Двигатели пассажирских автомобилей уже вовсю работают по 5 тактному циклу. В качестве примера можно привести 1,5 литровую тойотовскую «четверку» 1NZ-FXE (для Prius) или фордовскую 2,26 литровую (для Escape Hybrid).

Вроде бы блестящее решение, однако у медали есть и обратная сторона. Геометрическая е (степень расширения рабочих газов) у 1NZ-FXE — 13, реальная степень сжатия — около 10,5. В результате из-за обратного вытеснения смеси 1,5 литровый мотор по крутящему моменту и мощности, к сожалению, опускается примерно до 1,2 литрового. Итог — выигрываем в термическом КПД ценой потери реального литража. Мало того, двигатель с поздним закрытием впускных клапанов совсем не тянет «на низах». Поэтому 5 тактный цикл годится в «гибридных» силовых агрегатах, где тяговый электромотор принимает на себя нагрузку при самых низких оборотах. Потом в работу вступает двигатель внутреннего сгорания. Так или иначе 5 тактный цикл позволяет повысить степень расширения рабочих газов и термический КПД двигателя.

А вот наддув, наоборот, вынуждает понижать степень сжатия. При подаче топливовоздушной смеси под избыточным давлением реальная компрессия в цилиндрах оказывается слишком высокой — даже при умеренной геометрической е. Приходится отступать. Отсюда снижение термического КПД и повышенный расход бензина у двигателей с наддувом, если не применять спецгорючее.

Чем больше октановое число бензина, тем выше возможная (по условиям детонации) степень сжатия, тем эффективнее работает мотор. Исключительно высокую е допускает используемый в качестве горючего газ (нефтяной или природный): без наддува — 13 14, с компрессором — 10 11. Водород тоже отличается стойкостью против детонации. Потрясающие антидетонационные качества у спирта — метилового или этилового. Вдобавок у него высокая теплота испарения. Испаряясь, он сильно охлаждает топливовоздушную смесь (а заодно и поверхность камеры сгорания). Холодная смесь плотнее и в цилиндр ее по весу входит существенно больше — реальный коэффициент наполнения оказывается выше и, как следствие, возрастают крутящий момент и мощность. Кроме того, этиловый (питьевой!) спирт экологичен. Правда, расход спиртового топлива в литрах гораздо больше, чем бензина, поскольку теплотворная способность метанола и этанола незначительная. А вот в энергетическом эквиваленте спирт заметно эффективнее бензина — благодаря высокой степени сжатия (расширения). У такого топлива есть перспектива. На сегодняшний день в некоторых странах широкое распространение получила смесь E85: 85 % этанола и 15 % бензина.

Пока что повысить степень сжатия вазовского 16 клапанника с 10,5 до 11,5 на 92 м бензине от местной АЗС — ой как непросто. Можно применить впрыск бензина непосредственно в камеры сгорания — вместо впускных каналов. Испарение бензина не на впуске, а в цилиндрах — тот же самый «компрессорный» эффект. Или организовать двухискровое зажигание — с двумя свечами на цилиндр. А также поставить выпускные клапаны с внутренним (натриевым) охлаждением — раскаленные тарелки провоцируют детонацию. И еще — очистить поверхность камеры сгорания от нагара и отполировать ее.

Влияют на степень сжатия и конфигурация камеры сгорания и скорость вихревого движения топливовоздушной смеси. Есть много способов борьбы с детонацией, хороших и разных. Так до какого уровня есть смысл поднимать е двигателя Отто? Здесь вот что важно учитывать: термический КПД нарастает с повышением степени сжатия (расширения), но не линейно, а с постепенным замедлением. Если при увеличении степени сжатия от 5 до 10 он повышается в 1,265 раза, то от 10 до 20 — только в 1,157 раза. Зато быстро накапливаются побочные «заморочки», которых лучше избегать. Поэтому степень сжатия 13 14 — разумный компромисс, к которому и следует стремиться. Вперед и с песней!

1 Мы обычно говорим «бензиновый», хотя знаем, что автомобильные двигатели прекрасно работают и на газе. А также на спирте — метиловом или этиловом… Так что лучше называть их двигателями с искровым зажиганием или двигателями Отто (по имени создателя такой конструкции Николауса Отто) — по аналогии с дизелями.

2 Кто не слышал детонационные звуки в цилиндрах? Это когда говорят: «пальцы стучат». При слишком высокой (по качеству горючего) степени сжатия горение топливовоздушной смеси после ее воспламенения от искры нарушается. Оно приобретает взрывной характер, в камере сгорания возникают ударные волны, способные вызвать поломку мотора.

3 Именно двигатели Отто; дизели детонации не знают. Почему — отдельный разговор.

Двигатель внутреннего сгорания достаточно сложное устройство. Как говорят физики, принцип работы его основан на физическом эффекте расширения газов, которые образуются при сгорании воздушно-топливной смеси. ТО есть внутри цилиндра создается давление, которое толкает поршни, а они в свою очередь раскручивают «коленчатый вал», после эта «работа» передается нужным узлам и агрегатам. НО прежде чем воспламениться, «смесь» сжимается – тут то и вступают вроде бы два одинаковых термина «степень сжатия» и «компрессия». Многие уверены что это одно и тоже и разницы никакой нет, однако это не так. Сегодня я подробно и популярно объясню, что это такое …

СОДЕРЖАНИЕ СТАТЬИ

Наверное, многие из профессиональных автолюбителей мерили компрессию двигателя, подключается специальный «компрессометр» далее крутят двигатель (в основном стартером от аккумулятора) и вырисовывается определенное значение, то есть вы получаете – компрессию вашего силового агрегата. По ее состоянию, можно понять, все нормально внутри, либо же есть какие-то проблемы. Например, когда компрессия падает, то возможно прогорание клапанов, «залегание» компрессионных колец и т.д., нужен ремонт.

Однако после такого замера многие уверены что компрессия, это не что иное, как и степень сжатия, то есть эти понятия – ОДНО И ТОЖЕ! НО ЭТО НЕ ТАК.

Степень сжатия указывается практически для всех современных автомобилей, на его основе производитель рекомендует вам заправлять то или иное топливо, скажем 92 или 95 бензин.

Разница у этих двух величин действительно есть, причем достаточно разительная, не смотря кажущуюся схожесть, давайте разберем каждую.

Степень сжатия

Пожалуй, начнем с самого сложного. Как мы все с вами знаем внутри блока цилиндров, ходят поршни. У каждого поршня есть «мертвые точки», это верхняя – когда топливо сжато до предела и ждет воспламенения, и нижняя – когда поршень уходит вниз, а пространство либо заполняется новой топливной смесью, либо расширившимися (воспламененными) газами.

Верхняя мертвая точка. Когда поршень находится в «верхней точке», над поршнем остается определенный объем (или пространство) именно в нем находится сжатая воздушно-топливная смесь, это и есть «камера сгорания» — для условного обозначения этот объем мы назовем «V1»

Нижняя мертвая точка. Здесь поршень находится в «нижней мертвой точке», и к объему камеры сгорания, добавляется объем цилиндра, точнее, объем находящийся над поршнем. В итоге у нас получаются как бы два объема – Vц (цилиндра) и V2 (общий = цилиндра + камера сгорания).

Теперь все просто — важные для нас параметры, это V1 и V2 (стоит отметить, что измеряются они в литрах). Для того чтобы получить степень сжатия нужно:

Степень сжатия = V2 / V1

Таким простым методом мы рассчитываем, во сколько сжимается воздушно-топливная смесь, при движении из нижней мертвой точки в верхнюю.

Зачастую производитель уже указывает эти характеристики в описании или инструкции, и мы можем видеть степень сжатия 9,5 – 10 – 10,5 – 11 – 12 – 14 и т.д. Это нам говорит о том — что топливная смесь, которая «всосалась» при движении поршня из «верхней мертвой точки» в «нижнюю», на такте впуска, сожмется в 9,5 – 14 раз, от первоначального объема и после подожжется свечой зажигания.

Думаю, теперь путать не будете, разжевано все досконально, теперь переходим к компрессии двигателя.

Компрессия двигателя

С этой величиной все намного проще, как обычно начнем с определения:

Компрессия – это давление, которое создается в конце такта сжатия (воздушно-топливной смеси), когда поршень идет в максимальную верхнюю (мертвую точку).

Чем выше компрессия, тем большую мощность может развить силовой агрегат. Почему? ДА все просто — увеличение этой величины способствует наилучшему сжатию топлива, а потому его воспламенение может происходить намного эффективнее. Так же большая компрессия даст больший толчок поршню, то есть прямая зависимость частоты вращения коленчатого вала и мощностью мотора.

Однако бесконечно увеличивать компрессию нельзя, все потому что воздушно-топливная смесь, а в нашем случае это бензин, разогревается и может воспламениться произвольно, то есть произойдет детонация, а этот процесс реально разрушительный для внутренностей двигателя в целом. Поэтому сейчас и появляются высокооктановые бензины, подробнее здесь.

Стоит отметить, практически все производители указывают нормальный параметр этого показателя. Если при замере, ваша компрессия отличается в пару или даже несколько раз, то тут стоит задуматься, практически всегда это означает сложные поломки силового агрегата, как я уже писал выше — начиная с клапанов, заканчивая компрессионными кольцами на поршнях и т.д.

Так степень сжатия и компрессия это одно и тоже?

Как вы поняли, конечно же нет! Степень сжатия это коэффициент, который рассчитывается при помощи объемов, а вот компрессия банально замеряется специальными манометрами (компрессометрами).

Если взять практическое применение, то компрессия будет немного больше, чем степень сжатия (ст). Так например, при степени сжатия — 9,5, компрессия зачастую от 11 до 12!

Почему такое происходит? Да потому что при замере компрессии от давления разогревается воздушно-топливная смесь, происходит увеличение температуры.

Эти показатели можно было бы приравнять, если бы процесс был изотермическим (то есть исключающим воздействия температуры, как извне, так и изнутри) в закрытом герметичном корпусе. Но поскольку на практике это не возможно, то величины будут различаться.

Сейчас видео версия статья, смотрим

НА этом заканчиваю, думаю, моя статья была вам полезна, читайте наш АВТОБЛОГ.

(10 голосов, средний: 4,60 из 5)

Похожие новости

Как открутить масляный фильтр (не применяя ключа). Что делать ес.

Расточка блока цилиндров. Зачем нужно двигателю и можно ли сдела.

Крутить или не крутить двигатель до отсечки? Нужно ли это делать

Как вычислить степень сжатия. Компрессия бензинового двигателя, компрессия дизельного двигателя, какая компрессия должна быть в норме

Степень сжатия в двигателе автомобиля — отношение объёма поршневого пространства цилиндра при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объем цилиндра) к объёму над поршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания.

где:

b = диаметр цилиндра;

s = ход поршня;

Vc = объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.

Увеличение степени сжатия в двигателе автомобиля требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых двигателей внутреннего сгорания) во избежание детонации.1.2=15.8

Детонация в двигателе — изохорный само ускоряющийся процесс перехода горения топливовоздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндра — поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10:1, компрессия — 14 атм.).

О спортивных автомобилях

Двигатели гоночных или спортивных автомобилей, снабженными тюнингованными и спортивными автозапчастями , работающих на метаноле имеют степень сжатия, превышающую 15:1, в то время как в обычном карбюраторном двигателе внутреннего сгорания степень сжатия для неэтилированного бензина как правило, не превышает 11.1:1.

В пятидесятые — шестидесятые годы одной из тенденций двигателестроения, особенно в Соединенных Штатах Америки, было повышение степени сжатия, которая к началу семидесятых на американских двигателях нередко достигала 11-13:1. Однако это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале семидесятых годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

В наше время для улучшения двигателя и автомобиля в целом используются тюнингованые автозапчасти и естественно они должны устанавливаться на .

Читатели журнала Биргалеев из г. Салавата и Филичев из г. Удомля Калининской обл. спрашивают, что такое степень сжатия, как ее замерить на двухтактном моторе, какова величина степени сжатия современных двигателей и как рассчитать, насколько нужно подрезать головку блока для повышения мощности мотора? Аналогичные вопросы задают и другие читатели.

Эффективная мощность реального двигателя кроме других параметров определяется величиной термического КПД η t , который находится в прямой зависимости от степени сжатия ε. Как видно из графика, с повышением ε растет и η t , а следовательно, и мощность на валу двигателя.

Степень сжатия (ее называют также геометрической) — это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.


где ε — степень сжатия; V a — полный объем цилиндра, см 3 ; V h — рабочий объем цилиндра, см 3 ; V c — объем камеры сгорания, см 3 .

В литературе по ДВС для двухтактных двигателей кроме геометрической степени сжатия (или просто степени сжатия), определяемой по вышеприведенной формуле, введено понятие действительной (фактической, истинной) степени сжатия ε д . При ее определении учитывается, что сжатие не начинается до тех пор; пока поршень не перекроет выпускное окно. Следовательно, действительная степень сжатия всегда меньше геометрической.

Действительная степень сжатия определяется по формуле:


или


где А — высота выпускного окна, см; D — диаметр цилиндра, см; S — ход поршня, см.

Пример расчета:

D = 50 мм = 5 см; S = 44 мм = 4,4 см; ε = 6,0; V c = 17,2 см 3 ; А = 23 мм = 2,3 см.


или


Необходимо отметить, что для четырехтактных двигателей при определении действительной степени сжатия можно было бы считать потерянным объем, описываемый поршнем за время, в течение которого открыт выпускной клапан при рабочем ходе плюс объем, описываемый поршнем при закрытом впускном клапане при сжатии. Однако для упрощения оценки и расчетов как двухтактных, так и четырехтактных двигателей принято рассматривать геометрическую степень сжатия, т. е. отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

При пользовании технической литературой по двухтактным ДВС (книги, журналы, каталоги и проспекты) необходимо учитывать, что в Японии принято приводить действительную степень сжатия, а в Европе — геометрическую.

Отечественные серийные двигатели имеют, как правило, низкую степень сжатия (ε = 6,0÷7,0 для двухтактных и 6,0÷6,5 для четырехтактных). Это объясняется тем, что большинство подвесных моторов создавалось много лет назад и рассчитано на использование бензинов с низким октановым числом.

Современные двухтактные двигатели имеют ε = 7,0÷12,0 (меньшие значения ε у двигателей с объемом одного цилиндра 350 см 3 , а большие — с объемом около 50 см 3).

Для современных четырехтактных двигателей ε = 8,0÷10,5 (при цилиндровом объеме 600÷50 см 3 соответственно). Применение высокой степени сжатия требует топлива с октановым числом, равным 88-98 единицам.

Степень сжатия повышают для увеличения мощности и уменьшения расхода топлива. Однако увеличивать ее можно только до определенного предела, который ограничивается появлением детонации — чрезвычайно быстрого, в виде взрыва, сгорания рабочей смеси со скоростью распространения пламени 2000÷2500 м/с (при нормальном сгорании эта скорость составляет всего 20÷40 м/с). Детонация сопровождается резким (ударным) повышением давления, передающимся на все детали кривошипно-шатунного механизма, перегревом поршня и клапанов, потерей мощности и появлением черного дыма из выхлопной системы. Сильная детонация приводит к разрушению поршня.


Чем выше степень сжатия и ниже октановое число применяемого бензина, тем более вероятна детонация при прочих равных условиях. Детонации подвержены высокооборотные двигатели с большим диаметром цилиндров, с большим коэффициентом избытка воздуха а в рабочей смеси (наиболее склонна к детонации смесь при α = 0,85÷0,95; увеличение остаточных газов снижает склонность к детонации). Детонация возможна при большом давлении смеси в начале сжатия, поэтому при использовании наддува степень сжатия обычно снижают. На антидетонационные свойства двигателя влияют форма камеры сгорания и расположение свечи зажигания — чем меньше путь пламени от электродов свечи до самой удаленной точки камеры сгорания, тем меньше склонность двигателя к детонации. Поэтому для форсировки путем повышения степени сжатия наиболее подходят двигатели с полусферической камерой сгорания и со свечой, расположенной в ее центре.

У двухтактного двигателя сжатие рабочей смеси происходит не только в надпоршневом пространстве, но и в картере при движении поршня от ВМТ к НМТ. Обычно давление в картере не превышает 1,5 кгс/см 2 . Оно зависит от степени сжатия в картере ε к , т. е. от отношения полного объема картера V к при нахождении поршня в ВМТ к объему картера при положении поршня в НМТ.


где V h — рабочий объем цилиндра, см 3 .

Величина εк обычно находится в пределах 1,29÷1,40 (меньшее значение относится к гоночным двигателям, а большее — к серийным, коммерческим).

При работе с конкретным двигателем рабочий объем определяют расчетным способом по формуле:


Объем камеры сгорания, ввиду ее сложной формы, быстрее и точнее определяется следующим способом. Поршень устанавливается в ВМТ. Из мензурки (или другой емкости с делениями) в цилиндр заливается через свечное отверстие (до середины его высоты) моторное масло, слегка разведенное бензином. Количество вылитого масла и будет равно объему камеры сгорания.

Степень сжатия двухтактного двигателя с полусферической камерой сгорания можно повысить до 8,5÷9,0, но при этом придется применять топливо с октановым числом 93 и выше. При форсировке методом повышения сжатия неизбежно возрастают среднее эффективное давление в цилиндрах и соответственно силы, действующие на все детали цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма. Возрастает частота вращения коленвала. Эти причины неизбежно вызывают уменьшение моторесурса и снижение надежности двигателя.

Пример расчета для определения величины подрезки головки блока. Имеется двигатель с параметрами D = 5 см; S = 4,4 см; V c = 17,2 см 3 ; ε = 6,5 (первоначальная степень сжатия). Требуется увеличить ее до ε t = 8,5.

Рабочий объем цилиндра.

Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S. Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см3. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см. Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора Исходные данные Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

403 — доступ запрещён

Инфо

Оставшееся значение теперь представляет собой объем, который должна иметь полость в головке для получения нужной нам степени сжатия.

Чтобы было более понятно, рассмотрим следующий пример. Предположим, что нам нужно иметь степень сжатия 10/1, а литраж двигателя равен 1000 см3 и он имеет четыре цилиндра. Важно

СR = (V = C)/C, где V — рабочий объем одного цилиндра, а С — полный объем камеры сгорания.

Поскольку мы знаем, что V (рабочий объем цилиндра) = 1000 см3 /4 = 250 см3 и знаем требуемую степень сжатия, поэтому преобразуем уравнение, чтобы получить полный объем камеры сгорания С. Внимание

В результате вы получите следующее уравнение: С = V/(CR-1).

Подставим в него указанные значения С = 250/(10 – 1) = 27,7 см3.

Таким образом полный объем камеры сгорания равен 27,7 см3.

Из этого значения вы вычитаете все составляющие объема камеры сгорания, которые не находятся в головке.

Как рассчитать степень сжатия двигателя?

  • 7,0–7,5 октановое число 72–76.
  • 7,5–8,5 октановое число 76–85.
  • 5,5–7 октановое число 66–72.
  • 10:1 октановое число 92.
  • От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
  • От 12 до 14,5 октановое число 98.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

  1. Форсирование двигателя.
  2. Желание приспособить мотор для работы на бензине с другим октановым числом.

    Было время, когда газовое оборудование для авто не встречалось в продаже. Не было и газа на заправках. Поэтому советские автовладельцы часто переделывали двигатели для работы на более дешевом низкооктановом бензине.

  3. Неудачный ремонт мотора, для ликвидации последствий которого требуется корректировка коэффициента сжатия.

Степень сжатия двс

Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см2. Сказать, что такое степень сжатия, можно и иначе. Это отношение объема над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания. Камерой сгорания называется пространство над поршнем, достигшим верхней мертвой точки.

Расчет коэффициента сжатия Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания.

Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания.

Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания.

Vр намного больше чем Vс. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

403 таф access is denied

Из-за неадиабатичности сжатия в двигателе внутреннего сгорания (теплообмен со стенками, утечки части газа через неплотности, присутствия в нём бензина) сжатие газа считают политропным с показателем политропы n=1,2.

При ε {\displaystyle \varepsilon } =10 компрессия в лучшем случае должна быть 101,2=15,8 Детонация в двигателе — изохорный самоускоряющийся процесс перехода горения топливо-воздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов.

Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей.

Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

Как рассчитать степень сжатия

Заливать жидкость следует до тех пор, пока ее уровень не дойдет до края прокладки. Если все отверстия круглые, то можно легко рассчитать объем между верхней поверхностью поршня и верхней частью блока. Это можно сделать с помощью указанной выше формулы, но при этом D будет равняться диам. отверстия цилиндра в мм, а L расстоянию от верхнего днища поршня до верхней части блока опять в мм.

На каких-то стадиях бывает необходимо определить, сколько нужно снять металла с торцевой поверхности головки цилиндров, чтобы получить требуемую степень сжатия.

Из полученного значения вы вычитаете объем, равный толщине прокладки, объем в блоке над поршнем, когда он находится в ВМТ и, если используется поршень с вогнутым днищем, объем выемки.

Вычисляем степень сжатия двс по компрессии

Это нарушит процессы вытеснения в камере сгорания. Наиболее простым и правельным способом считается установка новых поршней в которых задан необходимый объём камеры.

Для турбо-двигателя сферическая форма считается наиболее эффективной.

Лучше использовать для этих целей специально разработанные и изготовленные поршни. Возможен вариант самостоятельной доработки стоковых поршней.

Но сдесь нужно учесть что толщина дна поршня не должна быть меньше 6% от диаметра.

Степень сжатия в турбо двигателе Одной из самых важных и пожалуй самой сложной задачей при проектировании турбодвигателя является принятие решения о степени сжатия.

Этот параметр влияет на большое количество факторов в общей характеристике автомобиля.

alfa-urist.ru

Как определить степень сжатия двигателя

Степень сжатия двигателя (CR — compression ratio) определяется как отношение внутреннего объема цилиндра над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке, к внутреннему объему цилиндра над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке. При ремонте двигателя по стандартной технологии повторной сборки выполняются следующие операции механической обработки:

  1. Цилиндры растачиваются под больший диаметр и в двигатель ставятся ремонтные поршни увеличенного размера. Растачивание цилиндров приводит к увеличению рабочего объема и степени сжатия, поскольку объем цилиндра при этом увеличивается а объем камеры сгорания остается неизменным, в результате чего количество сжимаемой топливно-воздушной смеси возрастает.
  2. Опорные поверхности блока цилиндров заново шлифуются. Эта операции механической обработки называется шлифовка плиты блока цилиндров и приводит к росту степени сжатия, поскольку после нее головка блока цилиндров опускается ниже к днищам поршней.
  3. Повторно шлифуется нижняя плоскость головки(ок) блока цилиндров, что также приводит к росту степени сжатия. Вот с такими казалось бы простыми полезными советами вы и сможете измерить степень сжатия.

Чтобы сохранить степень сжатия двигателя на уровне паспортного значения, установленного для серийного двигателя, на большинстве ремонтных предприятий используют ремонтные поршни, которые короче стандартных на величину в пределах от 0,015 дюйма до 0,020 дюйма. Вот так измеряется степень сжатия двигателя в авто.

Для вычисления точного значения степени сжатия необходимо точно измерить диаметр цилиндра, ход поршня и объем камеры сгорания.

Какую степень сжатия имеет, например, восьми-цилиндровый V-образный двигатель автомобиля Chevrolet объемом 350 куб. дюймов, после того, как в его конструкцию было внесено единственное изменение — вместо головок блока цилиндров с объемом камеры сгорания 74 см были установлены новые, с объемом камеры сгорания 62 см?

  • диаметр цилиндра равен 4,000 дюйма, ход поршня равен 3,480 дюйма, число цилиндров равно 8,
  • объем камеры сгорания до замены головок CV = = 74 см3 = 4,52 куб. дюйма,
  • объем камеры сгорания после замены головок CV = = 62 см3 = 3,78 куб. дюйма.
  • GV = диаметр цилиндра х диаметр цилиндра х 0,7854 х х толщина сжатой прокладки = 4,000 дюйма х х 4,000 дюйма х 0,7854 х 0,020 дюйма = 0,87 куб. дюйма.

Чтобы не усложнять расчет, а просто показать, какое влияние оказывает изменение объема камеры его сгорания, полагаем, что поршни имеют плоские днища и зазор от днища поршня, находящегося в ВМТ, до плиты блока цилиндров равен нулю.

Достаточно было всего лишь измениться объему камеры сгорания — с 74 см3 до 62 см3, как степень сжатия возросла с 9,1:1 до 10,4:1. Поскольку для современного бензина степень сжатия 10,4:1, как правило, не рекомендуется, такая модернизация допустима только для гоночных двигателей, которые будут работать на дорогом горючем или горючем с использованием специальных присадок. Надеемся мы вам помогли разобраться и вы теперь знаете как определяется степень сжатия двигателя в вашем автомобиле.

sovetprost.ru

Что такое компрессия и степень сжатия двигателя?

Почти каждый автовладелец знаком с таким понятием, как компрессия двигателя. Но не многие знают, что существует так же определение степени сжатия. Автомобилисты могут впадать в заблуждение, что у этих двух понятий есть общие моменты, но не стоит думать, что это так. Сегодня мы расскажем вам чем же отличаются данные процессы.

Компрессия и предпосылки низкого давления

Компрессия

Что же такое компрессия применительно к двигателю? Итак, компрессией называется наивысшая степень давления, которое возникает в цилиндре в конце механизма сжатия. В основном данная сила измеряется в количестве атмосфер. Величина необходимого давления внутри цилиндров зависит в первую очередь от объёма двигателя.

Предпосылки низкого давления

Давление, как непостоянная величина, очень сильно зависит от того, на какой стадии износа находится двигатель. Чем более изношен мотор, тем более низким будет давление в цилиндрах. Вот три основные причины понижения давления вследствие износа:

  • Поршневая система сильно изношена. Это характеризуется появлением на её элементах микроцарапин и выбоин. Одной из причин является использование горючего ненадлежащего качества, когда частицы осадка, оставшегося от сгорания топлива, вредят стенкам цилиндра и поршню
  • Уплотнительные кольца может заклинить. Происходит это по всё той же причине: плохому качеству топлива. От нагара уплотнительные кольца и пазы поршня склеиваются между собой, что приводит к отсутствию нужной степени разжимания во время нагрева, что в свою очередь ведёт к снижению давления
  • Поршневая система, как и любая другая система автомобиля, с течением времени изнашивается. В процессе износа от конструкции отделяются небольшие металлические частицы. Следствием служит потеря давления, а так же иные проблемы с двигателем

Как увеличить компрессию?

В первую очередь необходимо понять истинную причину уменьшения давления. Итак, если износилась поршневая система автомобиля, что соответственно, характеризуется уменьшением плотности прилегания деталей между собой, то способ решения этой проблемы — покупка нужной присадки для наращивания недостающей толщины металла. Что в свою очередь повысит компрессию. Применяйте этот метод, когда вы абсолютно уверены, что проблема в этом. Вы так же можете узнать точно о должной степени компрессии для вашего двигателя в технических характеристиках автомобиля.

Если же причина в заклинивании поршневых колец, то последовательность ваших действий может быть следующей: выкрутите свечи, залейте в отверстия по сто грамм масла и оставьте машину примерно на час. Масло способно размягчить нагар, который выведется в процессе последующей эксплуатации автомобиля. Если после всех этих действий вы не увидели каких-либо перемен к лучшему, то отправляйтесь в ближайший СТО для профессиональной диагностики.

Степень сжатия

Мы выяснили, что компрессией называется максима давления внутри цилиндров, и остаётся только дать определение сжатию. Так вот, степень сжатия — это соотношение между объёмом всего цилиндра и объёмом камеры сгорания. Степень сжатия является постоянной величиной, которая является уникальной для каждой марки автомобиля. Нет резона брать в сравнение компрессию и степень сжатия, поскольку у последней нет даже единиц измерения.

Если вы знаете, какую степень сжатия имеет двигатель, то можете без труда вычислить компрессию. Просто умножьте цифру степени сжатия на 1,4 атмосферы. Для определения степени сжатия проделайте следующее:

  • Проведите измерение рабочего объёма цилиндра. Это можно сделать разделив его общий литраж на количество цилиндров
  • Измерьте размеры камеры сгорания. При этом поршню необходимо быть в верхнем положении. Далее вы можете применить шприц с машинным маслом. Зафиксируйте, сколько масла было вылито, и получите нужные данные
  • Поделите два полученных выше результата между собой, чтобы вычислить степень сжатия

Вывод из всего вышеизложенного будет однозначным: компрессия не равнозначна степени сжатия и сравнивать эти параметры не имеет смысла.

Одним из важнейших факторов, определяющих работу ДВС (двигателя внутреннего сгорания), являются степень сжатия и компрессия. От их размера зависит, насколько эффективно работает мотор, и каков у него износ. Попробуем разобраться, что такое компрессия, в чём её измеряют, чем от неё отличается степень сжатия – и как можно изменить эти параметры.

Что такое степень сжатия двигателя, работающего на бензине, или в дизеле?

Проще всего начать со степени сжатия, поскольку этот параметр всегда задан конструктивно. Понять смысл этого термина легко, если вспомнить конструкцию ДВС. В рабочем цилиндре движется поршень – и движение это происходит в определённых пределах, ограниченных двумя мёртвыми точками – верхней (ВМТ) и нижней (НМТ). При этом постоянно изменяется объём поршня, находящийся между поверхностью поршня и головкой цилиндра.

Чтобы определить степень сжатия двигателя, необходимо измерить:

  1. Свободный объём цилиндра, когда поршень опущен в НМТ.
  2. Такой же объём, когда поршень в ВМТ, где, собственно и происходит зажигание.

Степень сжатия поршневого двигателя будет определяться, как разность между двумя этими объёмами. Она устанавливается конструкцией двигателя и не может быть изменена без замены блока цилиндров.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Вопрос о том, как определить степень сжатия двигателя, решается очень просто: по сути, достаточно измерить ход цилиндра между мёртвыми точками. Учитывать площадь поршня при этом обычно не надо: в сечении рабочий цилиндр ДВС одинаков, и меняется только высота того пространства, в котором находится топливная или газовая смесь. Однако такие данные будут лишь приблизительными, поскольку не учитывается объём камеры сгорания. Для точного расчёта лучше использовать калькулятор степени сжатия, который приводится на многих ресурсах автомобильной тематики.

Кроме того, во многих случаях расчет степени сжатия не требуется: производители нередко указывают этот параметр в документах на автомобиль. Например, степень сжатия дизельного двигателя обычно выше, чем у работающего на бензине – и в сопроводительных документах указывают: «Степень сжатия 18:1». Это означает, что во время работы двигателя топливная смесь сжимается в 18 раз.

Что такое компрессия двигателя в цилиндрах?

А вот теперь нужно упомянуть отдельно компрессию. Дело в том, что степень сжатия – величина конструктивная. На практике то, что таблица степени сжатия указывает какое-то число для двигателя, не означает, что в конкретном экземпляре ДВС сжатие смеси происходит именно во столько раз.

Компрессия – это величина, которая показывает, насколько действительно сжимается топливная смесь в тот момент, когда происходит её воспламенение. Разница компрессии и степени сжатия как раз и состоит в том, что:

  • Степень – это математическая величина, отношение двух цифр, компрессия же – физический параметр, измеряемый в атмосферах, килограммах на квадратный сантиметр, барах или паскалях.
  • Степень задаётся конструктивно, а компрессия меняется в зависимости от особенностей работы ДВС. Её нельзя вычислить заранее, её можно только измерить напрямую.

Какая должна быть максимальная компрессия с учётом октанового числа топлива?

Тот факт, что компрессия измеряется с помощью приборов, не означает, что не существует никаких норм на этот счёт. Каждый производитель двигателей рассчитывает их на определённую величину сжатия, которому должна подвергаться топливная смесь во время работы ДВС.

Обычно для расчётов используется формула:

К = СС х X

Где К – это компрессия, СС – размер степени сжатия, а X – конкретный коэффициент, зависящий от устройства ДВС. К примеру, для бензиновых моторов с искровым зажиганием он равен обычно 1,2 – 1,3. Но при этом нужно учитывать ещё и особенности конкретной модели.

Соответственно в норме для современных бензиновых ДВС компрессия должна составлять где-то от 10,5 до 16 кг/кв. см. При этом действует правило: чем выше степень сжатия (и, соответственно, компрессия) – тем большим быть должно октановое число у топлива. Старые модели ДВС, где СС составляет лишь 7 – 8 единиц, могут работать на А-76, но новые моторы в основном рассчитаны на «девяносто пятый» или даже «девяносто восьмой» бензин.

Это правило не применяется в отношении дизелей. Дело в том, что их принцип работы другой: не воспламенение смеси от искры, а самовозгорание в предварительно сжатом в цилиндре воздухе. Поэтому там действуют другие коэффициенты, и в норме для дизеля СС должна составлять от 20 до 32 кг/кв. см. В том же случае, если двигатель рассчитан на эксплуатацию в экстремальном холоде, значение этого параметра может достигать и 40 кг/кв. см.

Норма компрессии по таблице для двухтактного ДВС

Несколько сложнее ситуация с двухтактными двигателями. В большинстве своём они имеют очень узкое применение там, где компактность и лёгкость важнее экономичности: на судах, в самолётах, лодках, скутерах, мотоциклах или мопедов.

Зачастую определить степень сжатия с помощью автомобильных приборов здесь вообще невозможно: конструкция двухтактников иногда предусматривает наличие декомпрессора – и тогда измерение показывает всё, что угодно, кроме реальных результатов. Кроме того, в документах на такие моторы часто данные не указываются. Наконец, надо учитывать, что в камеру двухтактника поступает не чистое топливо, а в смеси с маслом, которое в сгорании не участвует.

Тем не менее, опыт показывает, что нормой для двухтактных двигателей мотоциклов следует считать показания от 9 до 13. Если же показания опустились ниже 7 – следует срочно задуматься о ремонте. Возможно, мотор ещё поработает – но такая маленькая степень сжатия и компрессия заставляют насторожиться.

Почему пропала нормальная компрессия?

Непосредственное измерение компрессии на двигателе может показать, что реальная величина значительно отличается от той, которая указана в документах или должна быть согласно расчётам. Тому есть несколько причин.

  • Высокие температуры в работающем двигателе (где, вообще-то, в каждом цикле происходит взрыв бензиново-воздушной смеси!) заставляют расширяться все детали – в том числе и поршень. Чтобы в результате мотор не заклинил на первых же минутах работы, конструкторы предусматривают определённые зазоры между поршнем и стенками цилиндра. Но в эти зазоры во время такта сжатия ускользает и бесполезно теряется часть смеси. Именно поэтому даже в совершенно новом холодном ДВС давление несколько ниже, чем можно было бы ожидать исходя из того, какая степень сжатия в цилиндре предусмотрена разработчиками. Разница исчезает, когда двигатель прогревается, а зазоры из-за теплового расширения уменьшаются.
  • Износилась поршневая группа. Например, возникли задиры на поверхностях, через которые теряется часть смеси.
  • Неправильно стоят поршневые кольца – они не прилегают к поверхностям так, как это положено.
  • Нарушено прилегание клапанов.
  • Неверная регулировка ГРМ. В этом случае клапана открываются или закрываются не вовремя – и давление теряется.
  • Возникла трещина в ГБЦ.

Возможны так же иные причины. В любом случае, снижение компрессии на горячем ДВС означает, что с мотором что-то серьёзно не так, и он нуждается как минимум в регулировании, как максимум – в замене.

Как проверить компрессию на горячем и холодном двигателе: способ измерения, используемый прибор

Поскольку компрессия зависит от множества факторов, её необходимо измерять для каждого конкретного двигателя.

Есть два способа произвести замер – с помощью специального прибора (компрессометра) и без него.

Замер компрессометром

В том случае, если в наличии есть компрессометр, алгоритм измерения выглядит следующим образом:

  1. Машина заводится, двигатель прогревается до рабочей температуры.
  2. Удаляются свечи. Это обязательное условие. Без него погрешность будет слишком велика.
  3. В отверстие вставляется наконечник компрессометра (нужно заранее озаботиться тем, чтобы он подходил по диаметру и резьбе).
  4. Включается стартер. Двигатель крутится, пока стрелка прибора не прекратит двигаться вверх. Нужно заранее позаботиться о том, чтобы аккумулятор был заряжен полностью.
  5. Считываются данные.
  6. Процедура повторяется на следующем цилиндре.

Такой способ годится лишь для горячего двигателя – но зато он наиболее точен. На холодном же моторе компрессометр покажет позавчерашнюю погоду в Занзибаре, а не реальные данные.

Бесприборное измерение

Это очень неточный способ, к тому же годящийся лишь для опытных водителей и автомехаников. Тем не менее, если под рукой нет компрессометра, можно воспользоваться им.

В этом случае действовать нужно так:

  1. Вывертываются все свечи, кроме находящейся в первом цилиндре.
  2. Коленвал проворачивается, пока в первом цилинре не произойдёт сжатие (определить это можно с помощью меток).
  3. Вворачивается свеча во второй цилиндр, коленвал снова проворачивается.
  4. Цикл повторяется, пока не закончатся цилиндры.

В этом случае нельзя узнать точные данные – но можно определить, в каком из цилиндров упала компрессия. Там, где она слишком низка, усилие, прилагаемое для проворота коленвала, будет ниже.

Этот метод требует опыта и хорошего мышечного чувства. Однако его достоинство в том, что он может использоваться даже на холодном двигателе.

Изменяемая компрессия: как при ремонте провести увеличение давления в двигателе с помощью присадки или другим способом?

В том случае, если компрессия недостаточная, её можно попытаться увеличить. Первый по распространённости способ – это использование специальных присадок к маслу. По заявлениям производителей, специальный состав восстанавливает структуру металла, заполняет пустоты и тем самым обеспечивает нормальную работу двигателя. Насколько реальны эти обещания – вопрос спорный. Специалисты по ремонту двигателей не дают тут однозначного ответа: одни считают, что присадки реально работают, другие объявляют их бесполезной тратой денег.

Куда надёжнее восстанавливает рабочий объем (а через него – и сжатие) переборка мотора. В этом случае могут использоваться следующие методы:

  • удаление нагара в цилиндре;
  • регулирование клапанов;
  • фрезеровка ГБЦ с целью уменьшить объём рабочей камеры;
  • замена цилиндров или колец на них;
  • использование турбокомпрессора, нагнетающего воздух под большим давлением. Однако здесь требуется точный расчет объема двигателя и мощности нового узла;
  • увеличение СС. На заводе степень не ставится на максимум, потому что иначе велик риск детонации и разрушения узлов ДВС. Но регулировка и настройка позволяет повысить сжатие в двигателе;
  • использование накладок на поршень. Крайне опасный метод, поскольку требует полной перенастройки двигателя. Но при правильном использовании позволяет добиться положительных результатов.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Любые операции, касающиеся СС или компрессии, требуют опыта. Автовладельцам с небольшим стажем лучше всего обратиться к специалистам.

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?

Степень сжатия — геометрическая величина, который не имеет единицы измерения. Определить ее можно параметрами самого двигателя, так как этот параметр равен отношению полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Изменить степень сжатия можно только посредством вмешательства в конструкцию двигателя.


Этот параметр поменяется, если, например, изменить толщину прокладки ГБЦ, разными способами форсирования или дефорсирования мотора, которые поменяют саму геометрию мотора. Степень сжатия напрямую зависит от стойкости к детонации того горючего, которое используется для заправки этой машины. Данный параметр можно найти в инструкции по использованию машины, в разделе ТТХ.

Компрессия: что это?

Компрессия – это давление газов в цилиндрах двигателя в конце такта сжатия во время вращения вала стартером при отключенном зажигания. Именно во время вращения стартером нужно измерять компрессию, так как во время работы мотора давление меняется. Этот параметр является физической величиной, а для ее измерения используют специальный прибор – компрессометр.

В теории компрессия и степень сжатия равны между собой, а вот на практике ситуация иная: степень сжатия почти всегда меньше, чем компрессия.

На это есть свои причины. Эти величины будут равны между собой, если газ в цилиндрах сжимается бесконечно долго, изометрически. В этом случае энергия, которая выделяется в процессе сжатия газа, полностью поглощалась бы поршнем, стенками цилиндров, головкой блока и другими частями мотора, благодаря чему не менялся бы тепловой баланс. Газ, который сжимается, отдает тепло и не давит на манометр с большей силой, нежели расчетная.


На практике же все абсолютно по-другому. В реальной жизни процесс сжатия газа происходит на фоне роста температуры, то есть процесс адиабатный. Если говорить простыми словами, то все тепло, которое выделяет сжатый газ, просто не успевает поглотиться стенками цилиндров, а за счет остатка и в цилиндре создается повышенное давление.

В старых моторах компрессия будет ниже, чем у новых. Это происходит за счет герметичности: новый мотор более герметичен, нежели старый, поэтому и замки колец и остальные места цилиндров не будут пропускать достаточно большое количество тепла, чтобы компрессия существенно упала.


Если двигатель работает исправно, то зачастую компрессия больше расчетной степени сжатия в 1,2 – 1,3 раза. В теории давление газа меняется обратно пропорционально изменению объема газа в степени 1,4.

Но подобный расчет справедлив только тогда, когда нет утечек воздуха, а тепло не передается окружающими стенками. За счет того, что все это есть в реальной жизни, то и подобное соотношение справедливо (1,2 – 1,3 раза). Существует эмпирическая формула, которая связывает степень сжатия и компрессия: Е = (P+3,9)/1.55 , где Р – это измеренное давление, а Е – это степень сжатия.


Измеряют компрессию для того, чтобы оценить состояние двигателя и степень износа цилиндропоршневой группы. Чем меньше уровень компрессии, тем больше изношены клапаны и цилиндропоршневая группа. Если показатели слишком низкие (меньше 10 атм. в случае нетурбированного мотора, который работает на бензине), то можно говорить о том, что мотор находится в плачевном состоянии. Также об износе мотора может говорить и отличие в уровнях компрессии в разных цилиндрах больше, чем на 1 атм.

Самый плохой вариант – это наличие и первого, и второго «звоночков». В этом случае нужно обращаться к специалистам для проведения капитального ремонта «начинки» автомобиля.

Померять компрессию можно таким образом: двигатель нужно прогреть, потом выкрутить свечи, нажать на педаль газа, от чего стартер будет прокручивать двигатель, пока давление не станет стабильным.


Прогревать двигатель нужно для того, чтобы коленчатый вал вращался с достаточной частотой, а аккумуляторная батарея была разряженной. Чем выше будет частота вращения коленчатого вала, тем меньшим будет время контакта сжимаемых газов и стенок цилиндра, то есть компрессия будет выше. Именно поэтому и стартер, и АКБ должны быть исправными.


С помощью компрессии можно определить и то место, где мотор наиболее изношен. Это возможно за счет того, что давление газов падает из-за негерметичности клапанов и колец. Чтобы конкретизировать место утечки газа («виноваты» клапаны или кольца), нужно залить в цилиндр 10 – 30 г моторного масла, после чего нужно снова померять компрессию. За счет своей вязкой структуры, масло на определенное время герметизирует замки колец и щель между стенкой цилиндра и поршнем, то есть места, где «уходит» наибольшее количество газа.

Если показатели компрессометра не меняются, то неисправны клапаны, а если повысятся – то причиной всему изношенные кольца.

Компрессия и степень сжатия что такое


Компрессия и степень сжатия двигателя. Что это такое?

Кто изучает устройство автомобиля встречает непонятные термины из области двигателестроения. В данной статье расскажем что такое компрессия и степень сжатия, их определения.

Степень сжатия двигателя — это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.На бензиновом моторе, в зависимости от конкретной задачи, степень сжатия может серьезно варьироваться, достигая величин в 8 до 12. На дизельных двигателях из-за их конструктивных особенностей степень сжатия намного больше и оставляет от 14 до 18 единиц.

Для бензиновых двигателей, чем выше степень сжатия — тем выше удельная мощность. Но если сильно увеличить степень сжатия, то может снизится ресурс и резко возрастает риск проблем с мотором при заправке некачественным топливом.

Подробнее в статье: как уменьшить или увеличить степени сжатия двигателя.

Компрессия — это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия.Компрессия это давление в цилиндре, и поэтому она зависит от степени сжатия (величина давления в меньшем объеме всегда будет больше, т.е. при увеличении степень сжатия компрессия растет). По величине компрессии можно предварительно судить о состоянии двигателя. При этом важно правильно провести процедуру замера компрессии.

При снижении уровня компрессии необходимо выяснить причину. Это могут быть поршневые кольца или проблемы в клапанном механизме, выяснить это можно так. В проблемные цилиндры с помощью шприца вводят 15-20 грамм моторного масла. Процедуру замера повторяют. Если показания манометра выросли — причина падения в поршневых кольцах, если остались на прежнем уровне — в клапанах.

Что такое компрессия и степень сжатия двигателя?

Почти каждый автовладелец знаком с таким понятием, как компрессия двигателя. Но не многие знают, что существует так же определение степени сжатия. Автомобилисты могут впадать в заблуждение, что у этих двух понятий есть общие моменты, но не стоит думать, что это так. Сегодня мы расскажем вам чем же отличаются данные процессы.

Компрессия и предпосылки низкого давления

Компрессия

Что же такое компрессия применительно к двигателю? Итак, компрессией называется наивысшая степень давления, которое возникает в цилиндре в конце механизма сжатия. В основном данная сила измеряется в количестве атмосфер. Величина необходимого давления внутри цилиндров зависит в первую очередь от объёма двигателя.

Предпосылки низкого давления

Давление, как непостоянная величина, очень сильно зависит от того, на какой стадии износа находится двигатель. Чем более изношен мотор, тем более низким будет давление в цилиндрах. Вот три основные причины понижения давления вследствие износа:

  • Поршневая система сильно изношена. Это характеризуется появлением на её элементах микроцарапин и выбоин. Одной из причин является использование горючего ненадлежащего качества, когда частицы осадка, оставшегося от сгорания топлива, вредят стенкам цилиндра и поршню
  • Уплотнительные кольца может заклинить. Происходит это по всё той же причине: плохому качеству топлива. От нагара уплотнительные кольца и пазы поршня склеиваются между собой, что приводит к отсутствию нужной степени разжимания во время нагрева, что в свою очередь ведёт к снижению давления
  • Поршневая система, как и любая другая система автомобиля, с течением времени изнашивается. В процессе износа от конструкции отделяются небольшие металлические частицы. Следствием служит потеря давления, а так же иные проблемы с двигателем

Как увеличить компрессию?

В первую очередь необходимо понять истинную причину уменьшения давления. Итак, если износилась поршневая система автомобиля, что соответственно, характеризуется уменьшением плотности прилегания деталей между собой, то способ решения этой проблемы — покупка нужной присадки для наращивания недостающей толщины металла. Что в свою очередь повысит компрессию. Применяйте этот метод, когда вы абсолютно уверены, что проблема в этом. Вы так же можете узнать точно о должной степени компрессии для вашего двигателя в технических характеристиках автомобиля.

Если же причина в заклинивании поршневых колец, то последовательность ваших действий может быть следующей: выкрутите свечи, залейте в отверстия по сто грамм масла и оставьте машину примерно на час. Масло способно размягчить нагар, который выведется в процессе последующей эксплуатации автомобиля. Если после всех этих действий вы не увидели каких-либо перемен к лучшему, то отправляйтесь в ближайший СТО для профессиональной диагностики.

Степень сжатия

Мы выяснили, что компрессией называется максима давления внутри цилиндров, и остаётся только дать определение сжатию. Так вот, степень сжатия — это соотношение между объёмом всего цилиндра и объёмом камеры сгорания. Степень сжатия является постоянной величиной, которая является уникальной для каждой марки автомобиля. Нет резона брать в сравнение компрессию и степень сжатия, поскольку у последней нет даже единиц измерения.

Если вы знаете, какую степень сжатия имеет двигатель, то можете без труда вычислить компрессию. Просто умножьте цифру степени сжатия на 1,4 атмосферы. Для определения степени сжатия проделайте следующее:

  • Проведите измерение рабочего объёма цилиндра. Это можно сделать разделив его общий литраж на количество цилиндров
  • Измерьте размеры камеры сгорания. При этом поршню необходимо быть в верхнем положении. Далее вы можете применить шприц с машинным маслом. Зафиксируйте, сколько масла было вылито, и получите нужные данные
  • Поделите два полученных выше результата между собой, чтобы вычислить степень сжатия

Вывод из всего вышеизложенного будет однозначным: компрессия не равнозначна степени сжатия и сравнивать эти параметры не имеет смысла.

Компрессия и степень сжатия двигателя. Что это такое?

Компрессия — это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия. Степень сжатия двигателя — это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Степень сжатия.

На форсированном моторе, в зависимости от конечной задачи, степень сжатия может серьезно варьироваться, достигая величин в 11 — 11.5 . Все это направлено на снятие максимальной мощности с мотора конкретного объема. Чем выше степень сжатия — тем выше удельная мощность. Правда при этом неизбежно снизится ресурс и резко возрастает риск проблем с мотором при заправке некачественным топливом. Одна заправка сомнительным топливом может быстро кончить «зажатый» мотор. Так что при форсировании мотор сэкономить на качестве бензина не удастся. Поэтому, при тюнинге двигателя степень сжатия увеличивается не очень значительно, обычно что бы перейти на марку бензина, следующую за уже используемой по октановому числу. В принципе, косвенно, о величине степени сжатия можно судить по марке используемого бензина — на АИ-80 можно ездить при степени сжатия равной 9.0 , на АИ-92 — до 10.0 (при условии, что бензин соответствует заявленным характеристикам). Поднятие степени сжатия — сложный процесс, требующий точных расчетов и очень высокой квалификации моториста. Поэтому самостоятельно этим заниматься крайне не рекомендуется.

Компрессия

Как уже было сказано выше компрессия это давление в цилиндре. Именно поэтому компрессия зависит от степени сжатия (величина давления в меньшем объеме всегда будет больше, т.е. при увеличении степень сжатия компрессия растет). По величине компрессии можно предварительно судить о состоянии двигателя. При этом важно правильно провести процедуру замера компрессии. Для этого необходимо: двигатель прогрет, АКБ полностью заряжена, дроссель открыт, воздушный фильтр снят, все свечи выкручены. В таком режиме полностью заряженная АКБ позволит стартеру раскрутить двигатель до 200 об/мин. Компрессия во всех цилиндрах должна быть ровной. При снижении уровня компрессии необходимо выяснить причину падения. Это могут быть поршневые кольца или проблемы в клапанном механизме, выяснить это можно так. В проблемные цилиндры с помощью шприца вводят 15-20 гр. моторного масла. Процедуру замера повторяют. Если показания манометра выросли — причина падения в поршневых кольцах, если остались на прежнем уровне — в клапанах.

Как определяется степень сжатия. Как определить компрессию по степени сжатия

ГлавнаяРазноеКак определить компрессию по степени сжатия

Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S. Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см3. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см. Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора Исходные данные Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

403 — доступ запрещён
Инфо

Оставшееся значение теперь представляет собой объем, который должна иметь полость в головке для получения нужной нам степени сжатия.

Чтобы было более понятно, рассмотрим следующий пример. Предположим, что нам нужно иметь степень сжатия 10/1, а литраж двигателя равен 1000 см3 и он имеет четыре цилиндра. Важно

СR = (V = C)/C, где V — рабочий объем одного цилиндра, а С — полный объем камеры сгорания.

Поскольку мы знаем, что V (рабочий объем цилиндра) = 1000 см3 /4 = 250 см3 и знаем требуемую степень сжатия, поэтому преобразуем уравнение, чтобы получить полный объем камеры сгорания С. Внимание

В результате вы получите следующее уравнение: С = V/(CR-1).

Подставим в него указанные значения С = 250/(10 – 1) = 27,7 см3.

Таким образом полный объем камеры сгорания равен 27,7 см3.

Из этого значения вы вычитаете все составляющие объема камеры сгорания, которые не находятся в головке.

Как рассчитать степень сжатия двигателя?
  • 7,0–7,5 октановое число 72–76.
  • 7,5–8,5 октановое число 76–85.
  • 5,5–7 октановое число 66–72.
  • 10:1 октановое число 92.
  • От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
  • От 12 до 14,5 октановое число 98.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

  1. Форсирование двигателя.
  2. Желание приспособить мотор для работы на бензине с другим октановым числом.

    Было время, когда газовое оборудование для авто не встречалось в продаже. Не было и газа на заправках. Поэтому советские автовладельцы часто переделывали двигатели для работы на более дешевом низкооктановом бензине.

  3. Неудачный ремонт мотора, для ликвидации последствий которого требуется корректировка коэффициента сжатия.
Степень сжатия двс

Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см2. Сказать, что такое степень сжатия, можно и иначе. Это отношение объема над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания. Камерой сгорания называется пространство над поршнем, достигшим верхней мертвой точки.

Расчет коэффициента сжатия Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания.

Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания.

Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания.

Vр намного больше чем Vс. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S.

403 таф access is denied

Из-за неадиабатичности сжатия в двигателе внутреннего сгорания (теплообмен со стенками, утечки части газа через неплотности, присутствия в нём бензина) сжатие газа считают политропным с показателем политропы n=1,2.

При ε {\displaystyle \varepsilon } =10 компрессия в лучшем случае должна быть 101,2=15,8 Детонация в двигателе — изохорный самоускоряющийся процесс перехода горения топливо-воздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов.

Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей.

Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

Как рассчитать степень сжатия

Заливать жидкость следует до тех пор, пока ее уровень не дойдет до края прокладки. Если все отверстия круглые, то можно легко рассчитать объем между верхней поверхностью поршня и верхней частью блока. Это можно сделать с помощью указанной выше формулы, но при этом D будет равняться диам. отверстия цилиндра в мм, а L расстоянию от верхнего днища поршня до верхней части блока опять в мм.

На каких-то стадиях бывает необходимо определить, сколько нужно снять металла с торцевой поверхности головки цилиндров, чтобы получить требуемую степень сжатия.

Для этого сначала нужно рассчитать требующийся полный объем камеры сгорания.

Из полученного значения вы вычитаете объем, равный толщине прокладки, объем в блоке над поршнем, когда он находится в ВМТ и, если используется поршень с вогнутым днищем, объем выемки.

Вычисляем степень сжатия двс по компрессии

Это нарушит процессы вытеснения в камере сгорания. Наиболее простым и правельным способом считается установка новых поршней в которых задан необходимый объём камеры.

Для турбо-двигателя сферическая форма считается наиболее эффективной.

Лучше использовать для этих целей специально разработанные и изготовленные поршни. Возможен вариант самостоятельной доработки стоковых поршней.

Но сдесь нужно учесть что толщина дна поршня не должна быть меньше 6% от диаметра.

Степень сжатия в турбо двигателе Одной из самых важных и пожалуй самой сложной задачей при проектировании турбодвигателя является принятие решения о степени сжатия.

Этот параметр влияет на большое количество факторов в общей характеристике автомобиля.

alfa-urist.ru

Как определить степень сжатия двигателя

Степень сжатия двигателя (CR — compression ratio) определяется как отношение внутреннего объема цилиндра над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке, к внутреннему объему цилиндра над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке. При ремонте двигателя по стандартной технологии повторной сборки выполняются следующие операции механической обработки:

  1. Цилиндры растачиваются под больший диаметр и в двигатель ставятся ремонтные поршни увеличенного размера. Растачивание цилиндров приводит к увеличению рабочего объема и степени сжатия, поскольку объем цилиндра при этом увеличивается а объем камеры сгорания остается неизменным, в результате чего количество сжимаемой топливно-воздушной смеси возрастает.
  2. Опорные поверхности блока цилиндров заново шлифуются. Эта операции механической обработки называется шлифовка плиты блока цилиндров и приводит к росту степени сжатия, поскольку после нее головка блока цилиндров опускается ниже к днищам поршней.
  3. Повторно шлифуется нижняя плоскость головки(ок) блока цилиндров, что также приводит к росту степени сжатия. Вот с такими казалось бы простыми полезными советами вы  и сможете измерить степень сжатия.

Чтобы сохранить степень сжатия двигателя на уровне паспортного значения, установленного для серийного двигателя, на большинстве ремонтных предприятий используют ремонтные поршни, которые короче стандартных на величину в пределах от 0,015 дюйма до 0,020 дюйма. Вот так измеряется степень сжатия двигателя в авто.

Для вычисления точного значения степени сжатия необходимо точно измерить диаметр цилиндра, ход поршня и объем камеры сгорания.

Какую степень сжатия имеет, например, восьми-цилиндровый V-образный двигатель автомобиля Chevrolet объемом 350 куб. дюймов, после того, как в его конструкцию было внесено единственное изменение — вместо головок блока цилиндров с объемом камеры сгорания 74 см были установлены новые, с объемом камеры сгорания 62 см ?

  • диаметр цилиндра равен 4,000 дюйма, ход поршня равен 3,480 дюйма, число цилиндров равно 8,
  • объем камеры сгорания до замены головок CV = = 74 см3 = 4,52 куб. дюйма,
  • объем камеры сгорания после замены головок CV = = 62 см3 = 3,78 куб. дюйма.
  • GV = диаметр цилиндра х диаметр цилиндра х 0,7854 х х толщина сжатой прокладки = 4,000 дюйма х х 4,000 дюйма х 0,7854 х 0,020 дюйма = 0,87 куб. дюйма.

Чтобы не усложнять расчет, а просто показать, какое влияние оказывает изменение объема камеры его сгорания, полагаем, что поршни имеют плоские днища и зазор от днища поршня, находящегося в ВМТ, до плиты блока цилиндров равен нулю.

Достаточно было всего лишь измениться объему камеры сгорания — с 74 см3 до 62 см3, как степень сжатия возросла с 9,1:1 до 10,4:1. Поскольку для современного бензина степень сжатия 10,4:1, как правило, не рекомендуется, такая модернизация допустима только для гоночных двигателей, которые будут работать на дорогом горючем или горючем с использованием специальных присадок. Надеемся мы вам помогли разобраться и вы теперь знаете как определяется степень сжатия двигателя в вашем автомобиле.

sovetprost.ru

Что такое компрессия и степень сжатия двигателя?

Почти каждый автовладелец знаком с таким понятием, как компрессия двигателя. Но не многие знают, что существует так же определение степени сжатия. Автомобилисты могут впадать в заблуждение, что у этих двух понятий есть общие моменты, но не стоит думать, что это так. Сегодня мы расскажем вам чем же отличаются данные процессы.

Компрессия и предпосылки низкого давления

Компрессия

Что же такое компрессия применительно к двигателю? Итак, компрессией называется наивысшая степень давления, которое возникает в цилиндре в конце механизма сжатия. В основном данная сила измеряется в количестве атмосфер. Величина необходимого давления внутри цилиндров зависит в первую очередь от объёма двигателя.

Предпосылки низкого давления

Давление, как непостоянная величина, очень сильно зависит от того, на какой стадии износа находится двигатель. Чем более изношен мотор, тем более низким будет давление в цилиндрах. Вот три основные причины понижения давления вследствие износа:

  • Поршневая система сильно изношена. Это характеризуется появлением на её элементах микроцарапин и выбоин. Одной из причин является использование горючего ненадлежащего качества, когда частицы осадка, оставшегося от сгорания топлива, вредят стенкам цилиндра и поршню
  • Уплотнительные кольца может заклинить. Происходит это по всё той же причине: плохому качеству топлива. От нагара уплотнительные кольца и пазы поршня склеиваются между собой, что приводит к отсутствию нужной степени разжимания во время нагрева, что в свою очередь ведёт к снижению давления
  • Поршневая система, как и любая другая система автомобиля, с течением времени изнашивается. В процессе износа от конструкции отделяются небольшие металлические частицы. Следствием служит потеря давления, а так же иные проблемы с двигателем

Как увеличить компрессию?

В первую очередь необходимо понять истинную причину уменьшения давления. Итак, если износилась поршневая система автомобиля, что соответственно, характеризуется уменьшением плотности прилегания деталей между собой, то способ решения этой проблемы — покупка нужной присадки для наращивания недостающей толщины металла. Что в свою очередь повысит компрессию. Применяйте этот метод, когда вы абсолютно уверены, что проблема в этом. Вы так же можете узнать точно о должной степени компрессии для вашего двигателя в технических характеристиках автомобиля.

Если же причина в заклинивании поршневых колец, то последовательность ваших действий может быть следующей: выкрутите свечи, залейте в отверстия по сто грамм масла и оставьте машину примерно на час. Масло способно размягчить нагар, который выведется в процессе последующей эксплуатации автомобиля. Если после всех этих действий вы не увидели каких-либо перемен к лучшему, то отправляйтесь в ближайший СТО для профессиональной диагностики.

Степень сжатия

Мы выяснили, что компрессией называется максима давления внутри цилиндров, и остаётся только дать определение сжатию. Так вот, степень сжатия — это соотношение между объёмом всего цилиндра и объёмом камеры сгорания. Степень сжатия является постоянной величиной, которая является уникальной для каждой марки автомобиля. Нет резона брать в сравнение компрессию и степень сжатия, поскольку у последней нет даже единиц измерения.

Если вы знаете, какую степень сжатия имеет двигатель, то можете без труда вычислить компрессию. Просто умножьте цифру степени сжатия на 1,4 атмосферы. Для определения степени сжатия проделайте следующее:

  • Проведите измерение рабочего объёма цилиндра. Это можно сделать разделив его общий литраж на количество цилиндров
  • Измерьте размеры камеры сгорания. При этом поршню необходимо быть в верхнем положении. Далее вы можете применить шприц с машинным маслом. Зафиксируйте, сколько масла было вылито, и получите нужные данные
  • Поделите два полученных выше результата между собой, чтобы вычислить степень сжатия

Вывод из всего вышеизложенного будет однозначным: компрессия не равнозначна степени сжатия и сравнивать эти параметры не имеет смысла.

car.ru

 

«Питер — АТ»
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

разница, принцип работы, сходство и различия


Многие начинающие автомобилисты, которые не так давно приобрели свое транспортное средство, стараются вникнуть в особенности его устройства. В частности, полезно понять, что находится под капотом. И особый интерес в этом плане вызывает двигатель. Это крайне сложный механизм, состоящий из различных деталей. Поэтому разбираться в этом деле стоит хотя бы для того, чтобы самостоятельно устранить ряд неисправностей. В то же время, неопытные автолюбители не способны в полной мере понять, чем отличаются компрессия и степень сжатия. А разница есть, ведь каждый из этих терминов соответствует своему предназначению.

Степень сжатия

Для начала рассмотрим, что следует понимать под этим термином. Степень сжатия представляет собой геометрическую величину, не имеющую единиц измерения. Это обусловлено тем, что для ее определения используются параметры силового агрегата. Иными словами, степень сжатия – это отношение всего объема цилиндра к объему камеры сгорания.

В отношении двигателей, работающих на бензине, это значение может разительно варьироваться — в диапазоне от 8 до 12. Что касается дизельных силовых агрегатов, то у них данная характеристика еще больше – 14-18 единиц. Это во многом продиктовано конструктивными особенностями.

В поисках ответа на вопрос, в чем разница степени сжатия и компрессии, стоит рассмотреть другой момент в отношении бензиновых двигателей. Дело вот в чем. Чем больше будет значение степени сжатия, тем выше будет и удельная мощность. В то же время сильное увеличение этого параметра неизбежно приведет к заметному снижению ресурса мотора. И ко всему прочему могут появиться серьезные проблемы, если заправить машину топливом низкого качества.

Определяем степень сжатия

Что же обозначает эта степень? На самом деле так называется соотношение работающего объема цилиндра к величине камеры сгорания. Отметим, что подобная мера всегда остается неизменной и ни в чем не измеряется, поэтому будет необоснованно сравнивать её с компрессией.

Эта величина прямым образом воздействует на производительность движка: чем выше степень параметра, тем больше будет являться как давление над поршнем, так и величину вращения. Кстати, если вы знаете степень сжатия, то сможете без труда установить размер компрессии для вашего мотора. Чтобы это сделать, умножьте известную цифру на 1,4 атмосферы. В итоге, можно спокойной иметь ввиду полученный результат как наиболее приемлемую меру давления.

Для расчета нужной нам степени сжатия:

  1. Измерьте рабочую величину цилиндра. Чтобы это сделать, поделите общий литраж на число цилиндров. (Если их 4, а всего 1100 литров, то объем будет равняться 275).
  2. Замерьте параметры камеры сгорания. Это следует сделать во время нахождения поршня в самой высокой точке. Для облегчения задачи воспользуйтесь шприцем с моторным маслом, фиксация которого поможет вам определить верную цифру.
  3. Разделите число, полученное от первого вычисления на второе. Итоговое результат и отразит степень сжатия вашего движка.

Итак, мы может сделать следующий вывод: два рассматриваемых понятия в этой статье — два абсолютно разные процесса, проходящий в автомобиле. Если вы знаете эти основные определения, то для вас не составит никакого труда определить причину поломки вашего двигателя.

Расчет степени сжатия

Для любого двигателя внутреннего сгорания важно, чтобы данный параметр обладал максимально возможной величиной. Однако при необходимости форсировать мотор следует знать, как эту характеристику можно вычислить. Это нужно для того, чтобы избежать детонации, из-за чего мотор может просто выйти из строя.

Формула, с помощью которой проводится вычисление, выглядит следующим образом:

CR=(V+C)/C,

где CR- степень сжатия, V – рабочий объем цилиндра, C – объем камеры сгорания.

Тому автолюбителю, который желает знать, какая между компрессией и степенью сжатия разница, будут интересны подобные вычисления. Возможно, это пригодится ему на практике.

Для определения этого параметра в отношении лишь одного цилиндра, следует общий рабочий объем двигателя разделить на количество «стаканов». В результате получаем значение V из формулы выше.

А вот определить показатель C заметно труднее, но тоже возможно. Для этого на примете у опытных автомобилистов и механиков, занимающихся ремонтом двигателей, имеется верное средство – бюретка. Она проградуирована в кубических сантиметрах. Самый простой способ – это залить в камеру сгорания бензин, после чего бюреткой измерить ее объем. Остается полученные данные занести в формулу.

Математический расчет

Степень сжатия двигателя внутреннего сгорания равняется объему камеры сгорания к рабочему объему цилиндра и рассчитывается по формуле (V + C)/C = CR, где

  • V — объем цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ). Для расчета необходимо сумму объемов всех цилиндров (указывается в технической характеристике ДВС) разделить на количество котлов;
  • С — объем камеры сгорания, когда поршень в верхней мертвой точке (ВМТ). Включает в себя объем полости ГБЦ, прокладки ГБЦ и выемок в цилиндре. Если поршень имеет выпуклость, ее объем отнимается от общего объема камеры сгорания.

Вычислить степень сжатия математически довольно непросто из-за сложной геометрической формы камеры сгорания. Поэтому на практике применяются 2 основные методы вычисления.

Видео:Как измерить степень сжатия правильно.

Компрессия

Теперь познакомимся с этой характеристикой. В отличие от степени сжатия, компрессия – это давление в цилиндре на момент конца такта. И данная характеристика является физической величиной, поэтому ее уже можно измерить. Для этого используется специальное оборудование – компрессометр.

С теоретической точки зрения данный параметр должен быть равен степени сжатия. Но это все лишь в теории, в действительности же все по-другому. Компрессия практически всегда больше степени сжатия. Это обусловлено несколькими причинами, о которых далее пойдет речь.

Что такое компрессия двигателя


В отличие от степени сжатия, параметр компрессии часто можно слышать в сервисных центрах, например, при прохождении диагностики. Мастера по техническому обслуживанию после считывания ошибок или проведения других работ могут сообщить, что у автомобиля повышенная или пониженная (что чаще) компрессия.

Если компрессия снижается в двигателе, это является сигналом о том, что имеются определенные проблемы с мотором.

Замерить компрессию двигателя можно и самостоятельно. Чтобы это сделать, потребуется компрессометр. Данный прибор можно приобрести практически в любом автомобильном магазине. Его нужно поместить в цилиндр, после чего прокрутить мотор стартером. Далее можно узнать по полученным результатам информацию о компрессии.

Обратите внимание: Если на автомобиле бензиновый двигатель, нормальный уровень компрессии для него находится на уровне в 10-14 атмосфер. Для дизельного двигателя данный показатель равен 24-35 атмосферам.

Если после замера компрессии вы обнаружили, что она значительно меньше, чем рекомендуется конкретно для вашего мотора, необходимо провести диагностику. Лучший способ диагностики — разобрать полностью мотор и посмотреть комплектующие. Но, поскольку это достаточно сложная процедура, требующая определенных знаний, лучше провести тестирование следующим образом:


  1. Залейте в цилиндр двигателя около 15-20 грамм моторного масла;

  2. Далее повторно проведите замер компрессии двигателя;
  3. Если в результате измерения вы заметили, что компрессия увеличилась, это говорит о том, что клапаны не закрываются до конца, либо имеет место быть прогорание клапана. В случае, если после залития масла показатель компрессии остался на прежнем уровне, следует обратить внимание на возможность залегания поршневых колец. Но также следует брать во внимание, что в таком случае есть вероятность проблем с зеркалом цилиндра или с самим поршнем.

Снижение уровня компрессии — достаточно серьезная проблема, которую можно определить на раннем этапе. Симптомами, которые указывают на подобную проблему, является повышение расхода уровня топлива и снижение мощности двигателя.

(182 голос., средний: 4,46 из 5)

    Похожие записи
  • Хонингование цилиндров двигателя
  • Ресурс двигателя 1.4 TSI

Объяснение теории и практики

Обе характеристики будут равны лишь в том случае, когда в цилиндрах происходит бесконечно долгое изометрическое сжатие газа. В результате выделяемая энергия станет поглощаться поршнем, стенками цилиндров, головкой блока и прочими частями двигателя, причем полностью. За счет этого тепловой баланс не станет меняться. Сжатый газ отдает тепло, но не давит на манометр с большей силой, нежели расчетный показатель.

На практике все обстоит иначе – разница между компрессией и степенью сжатия в показаниях присутствует. Процесс носит адиабатный характер. Сжатие газа сопровождается значительным повышением температуры.

Не все тепло, выделяемое сжатым газом, поглощается стенками цилиндра, и по этой причине за счет остатка возникает давление.

Степень сжатия и компрессия – что это?

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?

Степень сжатия — геометрическая величина, который не имеет единицы измерения. Определить ее можно параметрами самого двигателя, так как этот параметр равен отношению полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Изменить степень сжатия можно только посредством вмешательства в конструкцию двигателя.

Этот параметр поменяется, если, например, изменить толщину прокладки ГБЦ, разными способами форсирования или дефорсирования мотора, которые поменяют саму геометрию мотора. Степень сжатия напрямую зависит от стойкости к детонации того горючего, которое используется для заправки этой машины. Данный параметр можно найти в инструкции по использованию машины, в разделе ТТХ.

Компрессия: что это?

Компрессия – это давление газов в цилиндрах двигателя в конце такта сжатия во время вращения вала стартером при отключенном зажигания. Именно во время вращения стартером нужно измерять компрессию, так как во время работы мотора давление меняется. Этот параметр является физической величиной, а для ее измерения используют специальный прибор – компрессометр.

В теории компрессия и степень сжатия равны между собой, а вот на практике ситуация иная: степень сжатия почти всегда меньше, чем компрессия.

На это есть свои причины. Эти величины будут равны между собой, если газ в цилиндрах сжимается бесконечно долго, изометрически. В этом случае энергия, которая выделяется в процессе сжатия газа, полностью поглощалась бы поршнем, стенками цилиндров, головкой блока и другими частями мотора, благодаря чему не менялся бы тепловой баланс. Газ, который сжимается, отдает тепло и не давит на манометр с большей силой, нежели расчетная.

На практике же все абсолютно по-другому. В реальной жизни процесс сжатия газа происходит на фоне роста температуры, то есть процесс адиабатный. Если говорить простыми словами, то все тепло, которое выделяет сжатый газ, просто не успевает поглотиться стенками цилиндров, а за счет остатка и в цилиндре создается повышенное давление.

В старых моторах компрессия будет ниже, чем у новых. Это происходит за счет герметичности: новый мотор более герметичен, нежели старый, поэтому и замки колец и остальные места цилиндров не будут пропускать достаточно большое количество тепла, чтобы компрессия существенно упала.

Если двигатель работает исправно, то зачастую компрессия больше расчетной степени сжатия в 1,2 – 1,3 раза. В теории давление газа меняется обратно пропорционально изменению объема газа в степени 1,4.

Но подобный расчет справедлив только тогда, когда нет утечек воздуха, а тепло не передается окружающими стенками. За счет того, что все это есть в реальной жизни, то и подобное соотношение справедливо (1,2 – 1,3 раза). Существует эмпирическая формула, которая связывает степень сжатия и компрессия: Е = (P+3,9)/1.55, где Р – это измеренное давление, а Е – это степень сжатия.

Измеряют компрессию для того, чтобы оценить состояние двигателя и степень износа цилиндропоршневой группы. Чем меньше уровень компрессии, тем больше изношены клапаны и цилиндропоршневая группа. Если показатели слишком низкие (меньше 10 атм. в случае нетурбированного мотора, который работает на бензине), то можно говорить о том, что мотор находится в плачевном состоянии. Также об износе мотора может говорить и отличие в уровнях компрессии в разных цилиндрах больше, чем на 1 атм.

Самый плохой вариант – это наличие и первого, и второго «звоночков». В этом случае нужно обращаться к специалистам для проведения капитального ремонта «начинки» автомобиля.

Померять компрессию можно таким образом: двигатель нужно прогреть, потом выкрутить свечи, нажать на педаль газа, от чего стартер будет прокручивать двигатель, пока давление не станет стабильным.

Прогревать двигатель нужно для того, чтобы коленчатый вал вращался с достаточной частотой, а аккумуляторная батарея была разряженной. Чем выше будет частота вращения коленчатого вала, тем меньшим будет время контакта сжимаемых газов и стенок цилиндра, то есть компрессия будет выше. Именно поэтому и стартер, и АКБ должны быть исправными.

С помощью компрессии можно определить и то место, где мотор наиболее изношен. Это возможно за счет того, что давление газов падает из-за негерметичности клапанов и колец. Чтобы конкретизировать место утечки газа («виноваты» клапаны или кольца), нужно залить в цилиндр 10 – 30 г моторного масла, после чего нужно снова померять компрессию. За счет своей вязкой структуры, масло на определенное время герметизирует замки колец и щель между стенкой цилиндра и поршнем, то есть места, где «уходит» наибольшее количество газа.

Если показатели компрессометра не меняются, то неисправны клапаны, а если повысятся – то причиной всему изношенные кольца.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?

auto.today

Старые и новые двигатели

В моторах, которые уже отработали порядочный срок, показатели компрессии будут заметно ниже, чем у недавно выпущенных силовых агрегатов. Это объясняется герметичностью. Двигатели новых автомобилей в значительной степени непроницаемы для газов. Поэтому через замки колец и прочие места цилиндров не будет выпускаться много тепла. Соответственно, компрессия не упадет. Разница компрессии и степени сжатия будет минимальной.

Со старыми двигателями все понятно – срок службы делает свое дело. И в результате долгого использования транспортного средства, включая воздействие высокой температуры, элементы теряют свои первоначальные свойства. Конечно, это происходит в течение длительного периода времени, но так или иначе характеристики двигателей в любом случае изменяются.

Что такое степень сжатия

Данная степень – это соотношение объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания. Иначе можно сказать, что значение компрессии – отношение объема свободного места над поршнем, когда тот находится в нижней мертвой точке, к аналогичному объему при нахождении поршня в верхней точке.

Выше упоминалось, что компрессия и степень сжатия – не синонимы. Различие касается и обозначений, если компрессию измеряют в атмосферах, степень сжатия записывается как некоторое отношение, например, 11:1, 10:1, и так далее. Поэтому нельзя точно сказать, в чем измеряют степень сжатия в двигателе – это «безразмерный» параметр, зависящий от других характеристик ДВС.

Условно степень сжатия можно описать также как разницу между давлением в камере при подаче смеси (или дизтоплива в случае с дизельными двигателями) и при воспламенении порции горючего. Данный показатель зависит от модели и типа двигателя и обусловлен его конструкцией. Степень сжатия может быть:

  • высокой;
  • низкой.

Способы изменения степени сжатия

У современных силовых агрегатов можно откорректировать эту характеристику как в большую, так и в меньшую сторону. Если нужно повысить параметр, то для этого растачиваются цилиндры и ставятся поршни с большим диаметром. Любому, кому интересно понимать разницу в компрессии и степени сжатия двигателя сгорания, будут полезны эти сведения. Ведь среди автолюбителей есть сторонники разного рода тюнинга.

Другой, не менее эффективный способ изменения степени сжатия, заключается в уменьшении камеры сгорания. В этом случае с места сопряжения ГБЦ с блоком двигателя удаляется слой металла. Такая операция проводится с использованием строгального или фрезерного станка.

Если же по каким-либо причинам возникает необходимость в понижении степени сжатия, то, наоборот, стоит поместить дюралевую прокладку между блоком цилиндров и ГБЦ. Другой способ – это удаление слоя металла с днища поршня. Однако он более сложен в реализации, поскольку это потребует определенных усилий, навыков и умений. К тому же для этой процедуры нужен токарный станок.

Что такое степень сжатия двигателя

Есть распространенное заблуждение, что степень сжатия — едва ли не самый главный параметр любого автомобильного двигателя. На самом деле, это не совсем так. Степень сжатия двигателя влияет на топливо, которое лучше использовать для мотора. Также от степени сжатия зависят параметры воспламенения. Если на автомобиле используется искровое зажигание (бензиновый двигатель), степень сжатия специалисты стремятся повысить, а если сгорание в цилиндрах происходит от сжатия (дизельный двигатель), то, наоборот, снизить.

Рассмотрим пример. Допустим, у нас бензиновый двигатель с объемом в 2,4 литра. Если в таком моторе степень сжатия равна 6 единицам, то мощность такого двигателя составит около 100 лошадиных сил. При этом, если оставить тот же мотор, но повысить степень сжатия в дважды — до 12 единиц, то мощность составит около 135-140 лошадиных сил. При этом в обоих рассмотренных случаях расход бензина будет одинаковый. Если сжатие выше, то ниже температура выхлопных газов, соответственно, больше высвободившейся энергии может быть преобразовано в механическую работу.

Если углубиться в физику процесса, можно вспомнить, что чем выше уровень расширения газов после произошедшего воспламенения, тем ниже температура этих газов. Соответственно, больше механической энергии в результате взрыва высвобождается. Поскольку в автомобильных двигателях степень сжатия и степень расширения газов в процессе взрыва практически идентичны (поскольку взрыв происходит в замкнутом цилиндре), отсюда следует, что с повышением степени сжатия удается повысить эффективность работы двигателя.

Итоги сравнения

В конечном счете в чем разница степени сжатия и компрессии? Проанализировав эти два термина, можно заметить существенное отличие. Степень сжатия является величиной безразмерной. Изменить ее можно, но лишь путем вмешательства в конструкцию двигателя.

Компрессия же способна варьироваться в период эксплуатации транспортного средства. Кроме того, этот параметр во многом зависит от степени сжатия. Ведь давление в меньшем объеме всегда будет большим.

Иными словами, если увеличивается степень сжатия, то и компрессия также растет.

Как изменить степень сжатия двигателя

У современных двигателей внутреннего сгорания меняют степень сжатия как в сторону увеличения, так и в строну уменьшения. Если ее необходимо увеличить, то растачивают цилиндры и устанавливают поршни большего диаметра. Еще один достаточно распространенный способ — это уменьшение объема камер сгорания. Для этого там, где головка цилиндров сопрягается с блоком, удаляется слой металла. Эту операцию производят на строгальном или фрезерном станке.

Если по тем или иным причинам нужно снизить степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, то проще всего для этого между блоком цилиндров и головкой установить дополнительную прокладку из дюралюминия. Еще один, более сложный способ состоит в том, что на токарном станке с днища поршня удаляется слой металла.

Как происходит воздействие?

Так на что же оказывает влияние степень сжатия? Здесь стоит учитывать то количество работы, которое производит силовой агрегат. И чем выше этот параметр, тем больше энергии будет выделяться в ходе сгорания топливовоздушной смеси. Соответственно, повышается и мощность двигателя.

По этой причине большинство производителей старается увеличить силовые показатели мотора за счет одной эффективной методики. К ней стали прибегать еще с конца прошлого столетия. Вместо того чтобы двигаться в направлении увеличения объема цилиндров и камеры сгорания, специалисты, а они уж точно знают, какая разница между компрессией и степенью сжатия, стремятся повысить именно последний показатель.

Однако здесь имеются ограничения. Рабочую смесь нельзя сжимать бесконечно долго — по достижении определенной величины она детонирует, то есть взрывается. В то же время это касается только двигателей, работающих на бензине. Дизельные силовые агрегаты лишены риска детонации. Собственно, этим и объясняется их более высокая степень сжатия.

И, чтобы избежать столь разрушительного воздействия, ведь детонация для двигателя губительна, повышается октановое число бензина. А это, в свою очередь, увеличивает стоимость топлива. Ко всему прочему те добавки, которые служат этой цели, приводят к ухудшению экологических параметров мотора.

Компрессия двигателя

С этой величиной все намного проще, как обычно начнем с определения:

Компрессия – это давление, которое создается в конце такта сжатия (воздушно-топливной смеси), когда поршень идет в максимальную верхнюю (мертвую точку).

Чем выше компрессия, тем большую мощность может развить силовой агрегат. Почему? ДА все просто — увеличение этой величины способствует наилучшему сжатию топлива, а потому его воспламенение может происходить намного эффективнее. Так же большая компрессия даст больший толчок поршню, то есть прямая зависимость частоты вращения коленчатого вала и мощностью мотора.

Однако бесконечно увеличивать компрессию нельзя, все потому что воздушно-топливная смесь, а в нашем случае это бензин, разогревается и может воспламениться произвольно, то есть произойдет детонация, а этот процесс реально разрушительный для внутренностей двигателя в целом. Поэтому сейчас и появляются высокооктановые бензины, подробнее здесь.

Стоит отметить, практически все производители указывают нормальный параметр этого показателя. Если при замере, ваша компрессия отличается в пару или даже несколько раз, то тут стоит задуматься, практически всегда это означает сложные поломки силового агрегата, как я уже писал выше — начиная с клапанов, заканчивая компрессионными кольцами на поршнях и т.д.

Как узнать степень сжатия двигателя?

В любом отрегулированном двигателе одним из параметров, который без всякого сомнения следует изменить и обычно в сторону повышения, является степень сжатия. Поскольку повышение степени сжатия увеличивает отдаваемую эффективную мощность двигателя, поэтому желательно иметь степень сжатия как можно более высокой в определенных пределах. Верхний предел всегда определяется в зависимости от точки, в которой возникает детонация.

Поскольку детонация может очень быстро разрушить двигатель, поэтому будет лучше, если мы будем точно знать, какая степень сжатия есть или будет, чтобы можно было выдерживать разумное соотношение. Степень сжатия определяется c помощью следующей формулы
(V + C)/C = CR
, где
V
это рабочий объем цилиндра, а
С
это объем камеры сгорания.


Определить рабочий объем или емкость одного цилиндра можно просто. Для этого вам нужно просто разделить рабочий объем (литраж) двигателя на число цилиндров, например, если литраж четырехцилиндрового двигателя 1100 куб. см, то емкость или рабочий объем одного цилиндра будет равняться 1100/4 = 275 куб. см. Найти значение объема камеры сгорания несколько сложнее. Для определения объема мы должны физически его измерить и для этого нам нужно иметь пипетку или бюретку, градуированные в куб. см. Объем камеры сгорания это полный объем, который остается над поршнем, когда он находится в ВМТ. Он включает в себя объем полости в головке плюс объем, равный толщине прокладки, плюс объем между верхней частью поршня и верхней частью блока цилиндров в ВМТ и плюс объем выемки в днище поршня при использовании поршней с вогнутыми днищами или минус объем выпуклости на днище поршня при использовании поршней с выпуклыми днищами. После того как это будет сделано, вы можете добавить объем, равный толщине прокладки. Если прокладка имеет круглое отверстие, то этот объем проще всего можно определить с помощью следующей формулы:
Vcc = [(p D2 * L)/4] / 1,000
, где
V
= объем,
p
= 3,142,
D
= диам. отверстия в прокладке в мм,
L
= толщина прокладки в зажатом состоянии в мм. Если отверстие в прокладке некруглое, как это имеет место во многих случаях, то мы можем измерить нужный объем, воспользовавшись бюреткой. Для этого обжатую прокладку приклейте к листу стекла с помощью герметика, предназначенного для прокладок головок цилиндров, затем поместите стекло на горизонтальную поверхность и заполните отверстие в прокладке жидкостью с помощью бюретки. Старайтесь это делать так, чтобы жидкость не выливалась из отверстия или покрывала полностью всю поверхность прокладки, поскольку в этом случае замеры будут неправильными. Заливать жидкость следует до тех пор, пока ее уровень не дойдет до края прокладки. Если все отверстия круглые, то можно легко рассчитать объем между верхней поверхностью поршня и верхней частью блока. Это можно сделать с помощью указанной выше формулы, но при этом
D
будет равняться диам. отверстия цилиндра в мм, а
L
расстоянию от верхнего днища поршня до верхней части блока опять в мм. На каких-то стадиях бывает необходимо определить, сколько нужно снять металла с торцевой поверхности головки цилиндров, чтобы получить требуемую степень сжатия. Для этого сначала нужно рассчитать требующийся полный объем камеры сгорания. Из полученного значения вы вычитаете объем, равный толщине прокладки, объем в блоке над поршнем, когда он находится в ВМТ и, если используется поршень с вогнутым днищем, объем выемки. Оставшееся значение теперь представляет собой объем, который должна иметь полость в головке для получения нужной нам степени сжатия. Чтобы было более понятно, рассмотрим следующий пример. Предположим, что нам нужно иметь степень сжатия 10/1, а литраж двигателя равен 1000 см3 и он имеет четыре цилиндра.
СR = (V = C)/C
, где
V
— рабочий объем одного цилиндра, а
С
— полный объем камеры сгорания. Поскольку мы знаем, что
V
(рабочий объем цилиндра) = 1000 см3 /4 = 250 см3 и знаем требуемую степень сжатия, поэтому преобразуем уравнение, чтобы получить полный объем камеры сгорания
С
. В результате вы получите следующее уравнение:
С = V/(CR-1)
. Подставим в него указанные значения
С = 250/(10 – 1) = 27,7 см3
. Таким образом полный объем камеры сгорания равен 27,7 см3. Из этого значения вы вычитаете все составляющие объема камеры сгорания, которые не находятся в головке. Предположим, что поршень имеет вогнутое днище, объем полости в днище равен 6 см3 и что оставшийся объем над поршнем, когда он находится в ВМТ, до торцевой поверхности головки равен 1,5 см3. Кроме того объем, равный толщине прокладки, равен 3,5 см3. Сумма всех этих объемов, которые не входят в объем полости в головке равна 11 см3. Для получения нужной нам степени сжатия 10/1 мы должны иметь объем полости в головке (27,7 – 11) = 16,7 см3. Чтобы определить, сколько металла нужно снять с торцевой поверхности головки, поместите ее на горизонтальную поверхность, или точнее поместите головку таким образом, чтобы торцевая ее поверхность была горизонтальной. После того как вы это сделаете, заполните камеру количеством жидкости, равным требующемуся окончательному объему. В этом примере этот объем равен 16,7 см3. Затем измерьте расстояние от торцевой поверхности головки до поверхности жидкости и оно будет определять то количество металла, которое нужно будет удалить. Имеется одна небольшая проблема при измерении расстояния от торца головки до уровня жидкости. Как только наконечник глубиномера приближается к поверхности жидкости, она за счет капиллярного действия поднимается к наконечнику. Это капиллярное действия имеет место при использовании парафина в качестве жидкой среды для измерения объема, когда наконечник глубиномера находится на расстоянии от 0,008 до 0,012 дюйма от поверхности жидкости и поэтому нужно делать допуск на это явление. Из-за небольших неточностей, имеющих место при шлифовании и фасонной обработке камеры сгорания, рекомендуем проверять объем каждой камеры точно также, как и других. Если все объемы не будут одинаковыми, то следует удалить металл с головок камер, имеющих меньший объем, чтобы их объемы стали такими же, как у камеры большим объемом. Главной причиной необходимости балансировки камер является то, что она обеспечивает более плавную работу двигателя, особенно на малых оборотах, и позволяет несколько уменьшить вибрации, возникающие за счет одинаковых пусковых импульсов. Вторая причина заключается в том, что если мы используем максимально возможную степень сжатия и при проверке находим камеру с самым большим объемом, чтобы определить количество удаляемого металла, то степени сжатия у других камер могут быть выше этого предельного значения. В результате возникнет детонация, которая может быстро привести к разрушению двигателя. При удалении металла из камер лучше всего снимать металл в верхней части камер или со стенок около свечи. Точность балансировки камер составляет порядка 0,2 см3. Попытки получить меньшие значения не могут быть реализованы на практике, поскольку при таких крайних значениях возможности измерений с помощью используемых измерительных инструментов ограничены из-за их погрешностей. Помимо этого ошибка, равная 0,2 см3, даже для двигателей малого литража, составляет малый процент полного объема камеры в головке.

Компрессия в цилиндрах двигателя

Признаками износа двигателя являются большой расход масла и плохой запуск в холодную погоду. Смазка при этом расходуется более 150 г на 1000 км. Если выявлены указанные признаки, то вначале контролируется компрессия в цилиндрах. Она помогает точнее выяснить работоспособность силового агрегата: клапанов, поршней и цилиндров. Для проведения диагностики достаточно купить специальный манометр. Обращаться в автосервис совсем не обязательно.

Какая должна быть компрессия

Для выявления момента предельного износа деталей двигателя, нужно знать допустимые значения давления. Оно связано со степенью сжатия прямо пропорционально – чем больше, тем выше давление.

Сегодня можно встретить в эксплуатации 3 типа двигателей с отличающимися характеристиками:

  1. Старые моторы с небольшой степенью сжатия – до 8,5.
  2. Бензиновые современные двигатели, в которых топливовоздушная смесь уменьшается в объеме до 9-11 раз.
  3. Дизельные моторы, способные сжать топливную смесь от 16 до 24 раз.

Камера сгорания двигателя, работающего на дизельном топливе, характерна небольшим объемом. Поэтому мотору не требуется электрическая искра, достаточно сильного сжатия.

На величину компрессии влияют разные факторы:

  • герметичность посадки клапанов;
  • трещины в посадочных местах клапанов;
  • наличие смазки в цилиндрах;
  • износ колец;
  • износ деталей цилиндропоршневой группы.

Норма и минимум

Путем испытаний получены данные оптимального давления в цилиндрах для разных типов моторов. Когда двигатель достиг рабочей температуры, аккумулятор полностью заряжен, то компрессия должна быть:

  1. На старых моторах, оснащенных карбюраторами, наименьшее значение – 1 мегапаскаль. В старых единицах – 10 бар. Если двигатель новый, то давление может достигать 13 бар.
  2. Оптимальное давление в бензиновом моторе – 1,5 мегапаскалей. Минимальный уровень – 1,1 МПа.
  3. Для дизеля нормальное значение – 2,4-3 МПа.

Важно знать! Анализ замеров параметров позволяет установить закономерность, что степень сжатия с коэффициентом 1,5 дает оптимальное давление в цилиндрах.

Если точнее определить указанный коэффициент, то для 4-тактных бензиновых моторов он находится в пределах 1,2-1,3, для дизеля – 1,7-2.

Признаки плохой компрессии

Выявление нижнего предела компрессии свидетельствует о повышенном износе двигателя. Между кольцами поршня и цилиндром происходит трение, которое увеличивает зазор между деталями. По этой причине компрессия снижается.

По следующим признакам можно определить, что компрессия недостаточна:

  1. Из сапуна выходит много дыма. Это клапан, который служит для отвода картерных газов инжекторных и карбюраторных моторов.
  2. Снижение мощности силового агрегата, особенно заметное на небольших двигателях.
  3. Из выхлопной трубы выходит много дыма, так как моторное масло сгорает в большом объеме.
  4. Большой расход масла из-за износа маслосъемных колец и колпачков.

Если замечен хотя бы один из указанных признаков, то есть повод провести полную диагностику двигателя. Это позволит вовремя принять меры по восстановлению его работоспособности.
Если рассматривать причины снижения компрессии, то можно выделить основные:

  1. Эксплуатация автомобиля на непрогретом моторе, поломка термостата.
  2. Перегрев силового агрегата.
  3. Применение смазки низкого качества.
  4. Несвоевременно проводится техобслуживание и замена масла.
  5. Выработан срок службы двигателя.

Если прогорела прокладка головки, повреждены клапаны, то замена смазки не поможет. В этих случаях потребуется ремонт двигателя с заменой деталей поршневой группы и других элементов.

Допустимая разница компрессии в цилиндрах

Если измеренная компрессия отличается в цилиндрах, то это усложняет дело. Двигатель придется разбирать и проводить капитальный ремонт. Потребуется не только замена колец, клапанов и уплотнительных колпачков.

Компрессия меньше минимального значения в одном цилиндре означает, что есть дефекты в поршне или цилиндре. При этом обычно меняют все элементы цилиндропоршневой группы, иначе разница в компрессии останется, и проблема не уйдет.

Нормальной величиной считается давление 10-12 бар, в зависимости от модели автомобиля и двигателя. Но также установлена допустимая разница компрессии в разных цилиндрах. Например, во 2 и 3 цилиндрах эта величина может быть ниже на 0,5 бар, что вполне допустимо. Она зависит от нагрузки на поршни – где больше, там износ выше.

Как рассчитать мощность через крутящий момент

Самый простой расчет мощности двигателя авто можно определить по зависимости крутящего момента и оборотов.

Крутящий момент

Сила, умноженная на плечо ее приложения, которую может выдать двигатель для преодоления тех или иных сопротивлений движению. Определяет быстроту достижения мотором максимальной мощности. Расчетная формула крутящего момента от объема двигателя:

Мкр = VHхPE/0,12566

, где

  • VH – рабочий объем двигателя (л),
  • PE – среднее эффективное давление в камере сгорания (бар).
Обороты двигателя

Скорость вращения коленчатого вала.

Формула для расчета мощности двигателя внутреннего сгорания автомобиля имеет следующий вид:

P = Mкр * n/9549 [кВт]

, где:

  • Mкр – крутящий момент двигателя (Нм),
  • n – обороты коленчатого вала (об./мин.),
  • 9549 – коэффициент, дабы обороты подставлять именно в об/мин, а не косинусами альфа.

Поскольку по формуле, результат получим у кВт, то при надобности также можно конвертировать в лошадиные силы или попросту умножать на коэффициент 1,36.

Использование данных формул — это самый простой способ перевести крутящий момент в мощность.

А дабы не вдаваться во все эти подробности быстрый расчет мощности ДВС онлайн, можно произвести, используя наш калькулятор.

Но, к сожалению, данная формула отражает лишь эффективную мощность мотора которая не вся доходит именно до колес автомобиля. Ведь идут потери в трансмиссии, раздаточной коробке, на паразитные потребители (кондиционер, генератор, ГУР и т.п.) и это без учета таких сил как сопротивление качению, сопротивление подъему, аэродинамическое сопротивление.

В чем измеряется компрессия

Основной параметр двигателя, который указывается в руководстве по эксплуатации – степень сжатия. Он определяет, во сколько раз топливная смесь сжимается перед сгоранием. Объем цилиндра, разделенный на ход поршня – степень сжатия. Она не изменяется, если автовладелец не сделал тюнинг двигателя, например, расточил цилиндры или поставил другой коленчатый вал.

Но нельзя путать эту характеристику с компрессией, которая означает давление поршня. Она определяется путем вращения коленвала стартером.

Компрессия со временем уменьшается из-за износа деталей. Ее единицами измерения могут быть:

  1. Бар.
  2. Атмосфера (атм).
  3. Мегапаскаль (МПа).
  4. Килограмм*сила на квадратный сантиметр (кгс/см2).

Самой современной единицей измерения является Мегапаскаль, который равен 9,9 атмосферы.

Чем измерить компрессию

Чтобы оценить техническое состояние цилиндров и элементов поршневой группы, используется специальный прибор – компрессометр.

В его комплектацию входят элементы:

  1. Стрелочный манометр с градуировкой шкалы от 0 до 2,4 МПа. Для дизельного мотора потребуется прибор со шкалой до 4 мегапаскалей.
  2. Гибкий шланг с наконечником для присоединения к свечному отверстию.
  3. Обратный клапан.
  4. Устройство сброса давления.
  5. Переходные насадки для разной резьбы в свечных отверстиях.

Простая комплектация прибора – манометр, оснащенный обратным клапаном и конической резиновой насадкой. При измерении ее не нужно вкручивать, достаточно сильно прижать рукой.

Манометр служит для измерения давления. Обратный клапан предназначен для удерживания воздуха в приборе до достижения максимального давления. Оно возникает уже за 5-10 рабочих циклов. Далее показания устанавливаются на «0», сбросив давление специальной кнопкой. В дизельном моторе компрессия измеряется через отверстия форсунок, которые могут иметь разную резьбу. Поэтому в комплекте есть переходники.

Проверка без прибора

Существует простой способ измерения компрессии без специальных устройств. Если нужно узнать, какой цилиндр неисправен, можно выкрутить свечи и вращать мотор стартером. При этом отверстие закрывается пальцем и проверяется выпуск и всасывание воздуха. Если неисправность серьезная, например, прогорел клапан, то в цилиндре воздух будет слабее выталкиваться и засасываться.

Проверка маслом

Если диагностика выявила низкую величину компрессии, то можно узнать, в чем конкретная причина. Во все цилиндры заливается по 30 мл моторного масла и вновь измеряется давление.

  1. Если компрессия возросла до нормального значения, то значит проблема в износе поршней и цилиндров, либо в поршневых кольцах.
  2. Если после заливки масла давление плохое только в некоторых цилиндрах, то возможны поломка колец, прогорание клапанов или поршней.

Более точная диагностика проводится только компрессометром.

Расчет объема ДВС калькулятором

Чтобы посчитать объем интересующего вас двигателя нужно внести 3 цифры в соответствующие поля, — результат появится автоматически. Все три значения можно посмотреть в паспортных данных автомобиля или тех. характеристиках конкретной детали либо же определить, какой объем поршневой поможет штангенциркуль.

Таким образом, если к примеру у вас получилось что объем равен 1598 см³, то в литрах он будет обозначен как 1,6 л, а если вышло число 2429 см³, то 2,4 литра.

Длинноходный и короткоходный поршень

Также замете, что при одинаковом количестве цилиндров и рабочем объеме двигатели могут иметь разный диаметр цилиндров, ход поршней и мощность таких моторов так же будет разной. Движок с короткоходными поршнями очень прожорлив и имеет малый КПД, но достигает большой мощности на высоких оборотах. А длинноходные стоят там, где нужна тяга и экономичность.

Следовательно, на вопрос «как узнать объем двигателя по лошадиным силам» можно дать твердый ответ – никак. Ведь лошадиные силы хоть и имеют связь с объемом двигателя, но вычислить его по ним не получится, поскольку формула их взаимоотношения еще включает много разных показателей. Так что определить кубические сантиметры двигателя можно исключительно по параметрам поршневой.

Как правильно проверить компрессию в двигателе

Перед проверкой компрессии нужно полностью зарядить аккумулятор и убедиться в исправности стартера. В противном случае измерение будет неточным, а показания заниженные. В результате ошибки вы можете начать делать ремонт мотора, хотя нужно искать другие причины.

Мастера пользуются разными способами диагностики:

  • на холодном двигателе;
  • на прогретом моторе;
  • с закрытым или открытым дросселем.

Самые точные данные дает диагностика на прогретом двигателе, которая проводится в следующем порядке:

  1. Запустите двигатель и прогрейте его до температуры 70 градусов.
  2. На дизельном моторе выверните форсунки, на бензиновом – снимите провода высокого напряжения и выкрутите свечи.
  3. Отсоедините штекер проводов от форсунок или отключите бензиновый насос, сняв соответствующий предохранитель.
  4. Установите насадку компрессометра на 1 цилиндр.
  5. Нажмите педаль газа для открытия дросселя.
  6. Прокрутите мотор стартером на 5-10 оборотов.
  7. Запишите показания компрессии и повторите процедуру на других цилиндрах.

Внимание! Штекеры форсунок можно не отключать, но при измерении компрессии в картер мотора проникнет немного бензина. На точность замеров это не влияет.

Подача топлива на дизельном силовом агрегате с механическим топливным насосом отключается рычагом отсечки.

Чип-тюнинг силового агрегата

Данная процедура направлена на прошивку программы управления мотором. Электронная система управления имеется практически на всех современных машинах. Заводские настройки не предполагают работу силового агрегата на полную мощность: не каждый покупатель ориентируется при покупке авто на количество лошадей под капотом. Для многих это будет, скорее, минусом — дополнительная трата при налогообложении. Простота данного варианта очевидна: не требуется механического воздействия, все будет внесено и исправлено прошивкой.

Чип тюнинг можно использовать при улучшении характеристик силовых, атмосферных агрегатов с турбиной, бензиновых и дизельных моторов. Ряд преимуществ:

Но при этом есть не совсем приятные моменты:

При правильно выполненном чип тюнинге можно добиться следующих показателей:

Вид установкиПрирост л.с.
Атмосферная бензиновая7-10%
Турбинная бензиновая8-15%
Дизель12-19%
Дизель с турбиной≤30%

Как часто проверять компрессию

Для профилактики диагностика осуществляется при замене свечей зажигания. Эта процедура должна проводиться через каждые 25-50 тысяч км.

Кроме того, внеочередная диагностика проводится при следующих признаках:

  1. Двигатель расходует много масла – более 200 мл на 1000 км.
  2. Из выхлопной трубы выходит синий дым.
  3. Машина стала хуже заводиться зимой.
  4. Нестабильный холостой ход, вибрация.

Последний симптом показывает на выход из строя системы зажигания или нескольких свечей. Перед замером компрессии указанные неисправности нужно устранить. На дизельных моторах износ клапанов, поршней и цилиндров проявляется такими же признаками. Особенно заметен холодный запуск – дизельное топливо не может воспламениться.

Способы восстановления компрессии

Повысить давление в моторе в случае залегания колец, можно несколькими способами:

  1. Залить в каждый цилиндр по 100 мл моторного масла. Необходимо дать время, чтобы кольца «откиснули». Периодически нужно поворачивать коленвал.
  2. Второй способ обладает большей эффективностью. Готовится смесь из керосина, ацетона и моторного масла в соотношении 1:1:1. В каждый цилиндр заливается по 50 г, свечи ставятся на место, и мотор оставляется в покое на 10 часов. Далее свечи убираются, а мотор проворачивается стартером на несколько оборотов. После установки свечей нужно завести двигатель и прогреть до 40 градусов. Затем масло сливается, а система промывается специальным средством. Остается залить свежее масло и заменить фильтр.

Кроме того, в продаже можно найти специальную химию для нормализации компрессии. В таких средствах содержатся присадки, которые заливаются в мотор. Но эффективность их сомнительна, и ответственность за использование лежит на автовладельце.

Степень сжатия двигателя – что это такое

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия – Е.

(Степень сжатия двигателя Lada Niva 4×4 – 9.3. (см. здесь) )

Всё коротко и ясно. Но вот достаточно ли? Конструкция силовой установки – это только способ или система, которая тепловую энергию сгоревшего топлива превращает в механическую энергию вращающихся частей двигателя. Понятия “сжатие”, “расширение”, “рабочее тело” обязывают ещё рассматривать физико-химические процессы, происходящие в цилиндрах двигателя. А эти процессы невозможны без температуры, которая, в свою очередь, задаётся степенью сжатия. Эффективность использования расширяющихся газов зависит от степени расширения. И вот, при рассмотрении этих процессов в самом общем виде можно и нужно кое-что уяснить. Всё по порядку.

Степень сжатия является одной из характеристик двигателя. Она показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха при перемещении поршня из НМТ в ВМТ. По этой характеристике можно определить вид топлива, применяемый в двигателе; устаревшая модель двигателя или совершенная; это дизельный двигатель с раздельными камерами сгорания или дизельный двигатель с непосредственным впрыском.

Повышение степени сжатия позволяет увеличить мощность двигателя и улучшить его экономичность. Возможность увеличения степени сжатия определяется главным образом свойствами топлив, токсичностью отработанных газов и нагрузкой на детали двигателя; для бензиновых автомобильных двигателей Е= 6,5 -14, а для дизеля Е = 15-24.

В дизельных двигателях с увеличением степени сжатия Е повышаются температура и давление воздуха в момент начала впрыска. В результате этого задержки воспламенения уменьшаются, снижается скорость нарастания давления, и работа двигателя становится более мягкой. Однако при больших Е (вследствие более высоких давлений в цилиндре) необходимо увеличивать массу деталей кривошипно-шатунного механизма для повышения прочности. Это приводит к возрастанию механических потерь. Нужно помнить о том, что в результате сгорания топливовоздушной смеси объём цилиндра заполняется смесью азота, углекислого газа и водяных паров, и что при высокой температуре (свыше 2000°С) в камере сгорания происходит диссоциация воды на водород и кислород, а углекислого газа – на окись углерода и кислород. На это затрачивается значительное количество теплоты – рост температуры рабочего тела тормозится.

Увеличение степени сжатия в бензиновых двигателях ограничено в связи с возможностью возникновения детонации. Детонационное сгорание, продолжающееся некоторое время, может привести к повреждению двигателя.

Степень сжатия – характеристика двигателя, заданная конструктором. Проверять её нет необходимости, и только при ремонте двигателя нужно строго выполнять технические условия сборки конкретного двигателя.

Является ли степень сжатия величиной постоянной? Или степень сжатия – величина переменная?

Если допустить, что степень сжатия – величина постоянная, то мы получим две другие постоянные величины – температуру и давление. Но такого произойти не может. Нельзя рассматривать работу двигателя, принимая во внимание только его конструкцию.

Для того чтобы появились температура и давление, нужно что-то сжимать (степень сжатия). Это что-то -воздух или топливовоздушная смесь (рабочее тело).

Нагрузка двигателя регулируется путём дросселирования воздуха, что является непременным условием сохранения примерно постоянного состава топливовоздушной смеси в бензиновом двигателе. В дизельном двигателе нагрузка регулируется изменением количества топлива, подаваемого в камеру сгорания.

Другими словами, мы управляем мощностью двигателя путём изменения количества рабочего тела в его цилиндрах.

На современных автомобилях применяются электронные системы управления, способные быстро и точно рассчитать состав и количество рабочего тела, своевременно и в нужном количестве подать его в цилиндры двигателя с учётом многих факторов, влияющих на работу силовой установки в целом.

Вспомним некоторые режимы работы двигателя – холостой ход, частичная нагрузка и максимальная нагрузка. Для каждого из этих режимов работы двигателя необходимо определённое количество рабочего тела в соответствии с положением педали подачи топлива.

Для режима холостого хода необходимо минимальное количество рабочего тела, для режима максимальной нагрузки – максимальное.

Если заполнить максимальным количеством рабочего тела объём между поршнем, находящимся в НМТ, и головкой блока (максимальная нагрузка), а затем переместить поршень в ВМТ, то рабочее тело сожмётся до какой-то плотности. После проведённых расчётов мы получим реальную степень сжатия рабочего тела. Эта реальная степень сжатия не может быть выше (для атмосферных двигателей) степени сжатия, предусмотренной при конструировании конкретного двигателя.

Воспламенение и детонация

Функционирование двигателя такого типа построено на равномерном горении топливной смеси. Это обеспечивает не только более эффективный расход топлива, но и равномерный износ всех деталей, исключая их перегрев. Равномерность рассчитывается на всем промежутке движения поршня вниз, но проблема в том, что скорость этого движения ниже скорости горения, а значит, увеличив давление, можно спровоцировать самопроизвольное возгорание смеси. Такой вариант значительно снижает эффективность использования энергии сгорающего топлива. Более того, излишки энергии приводят к детонации, что может очень плачевно сказаться на работе всего двигателя. Избежать печальных последствий можно с помощью использования высокооктанового горючего.

Что такое степень сжатия

Данная степень – это соотношение объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания. Иначе можно сказать, что значение компрессии – отношение объема свободного места над поршнем, когда тот находится в нижней мертвой точке, к аналогичному объему при нахождении поршня в верхней точке.

Выше упоминалось, что компрессия и степень сжатия – не синонимы. Различие касается и обозначений, если компрессию измеряют в атмосферах, степень сжатия записывается как некоторое отношение, например, 11:1, 10:1, и так далее. Поэтому нельзя точно сказать, в чем измеряют степень сжатия в двигателе – это «безразмерный» параметр, зависящий от других характеристик ДВС.

Предупреждения

  • При работе с двигателем придерживайтесь надлежащих мер предосторожности. Перед началом работы оденьте средства индивидуальной защиты, такие как: защитные очки, закрытые подбитые гвоздями ботинки и перчатки, а а также убедитесь, что компоненты двигателя охлаждены.
  • При работе с двигателем используйте только правильный инструмент. Несоответствующий инструмент может проскальзывать, поломаться и нанести серьезные телесные повреждения вам или окружающим.

Расчет сжатия

Рассмотрим, как узнать степень сжатия двигателя.

Она вычисляется по формуле:

Здесь Vр означает рабочий объем отдельного цилиндра, а Vс – значение объема камеры сгорания. Формула показывает важность значения объема камеры: если его, например, снизить, то параметр сжатия станет больше. То же произойдет и в случае увеличения объема цилиндра.

Чтобы узнать рабочий объем, нужно знать диаметр цилиндра и ход поршня. Вычисляется показатель по формуле:

Здесь D – диаметр, а S – ход поршня.

Поскольку камера сгорания имеет сложную форму, ее объем обычно измеряется методом заливания в нее жидкости. Узнав, сколько воды поместилось в камеру, можно определить и ее объем. Для определения удобно использовать именно воду из-за удельного веса в 1 грамм на куб. см – сколько залилось грамм, столько и «кубиков» в цилиндре.

Альтернативный способ, как определить степень сжатия двигателя – обратиться к документации на него.

Пример подсчета

Вот как выглядит общепринятая расчётная формула для автомобильного ДВС: «ССД = (РО+ОКС)/ОКС». Степень сжатия здесь о, рабочий объём цилиндра — «РО», а объём камеры сгорания — «ОКС».

Для расчёта «РО» нужно в первую очередь разложить единый объём двигателя или литраж на количество используемых цилиндров. К примеру, литраж мотора «четвёрки» — 1997 см3. Для определения ёмкости одного цилиндра, надо 1997 разделить на 4. Получится около 499 см3.

Для вычисления параметра «ОКС» специалисты пользуются проградуированной в см3 трубкой или пипеткой. Под камерой подразумевается место, где непосредственно происходит возгорание горючего. Камеру заправляют, а затем измеряют объём с помощью жидкостной бюретки. Если нет градуированной трубочки, можно жидкость выкачать с помощью шприца, а затем измерить в мерной посуде или на весах. В этом случае желательно для расчёта использовать не бензин или солярку, а чистую воду, так как её удельный вес более соотносим к объёму в см3.

На что влияет степень сжатия

Важно понимать, на что влияет степень сжатия двигателя: от нее прямо зависит компрессия и мощность. Если сделать сжатие больше, силовой агрегат получит больший КПД, поскольку уменьшится удельный расход горючего.

Степень сжатия бензинового двигателя определяет, горючее с каким октановым числом он будет потреблять. Если топливо низкооктановое, это приведет к неприятному явлению детонации, а слишком высокое октановое число вызовет нехватку мощности – двигатель с малой компрессией просто не сможет обеспечивать нужное сжатие.

Таблица основных соотношений степеней сжатия и рекомендуемых топлив для бензиновых ДВС:

СжатиеБензин
До 1092
10.5-1295
От 1298

Интересно: бензиновые турбированные двигатели функционируют на горючем с большим октановым числом, чем аналогичные ДВС без наддува, поэтому их степень сжатия выше.

Еще больше она у дизелей. Поскольку в дизельных ДВС развиваются высокие давления, данный параметр у них также будет выше. Оптимальная степень сжатия дизельного двигателя находится в пределах от 18:1 до 22:1, в зависимости от агрегата.

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

На практике такая необходимость возникает нечасто. Менять сжатие может понадобиться:

  • при желании форсировать двигатель;
  • если нужно приспособить силовой агрегат под работу на нестандартном для него бензине, с отличающимся от рекомендованного октановым числом. Так поступали, например, советские автовладельцы, поскольку комплектов для переоборудования машины на газ в продаже не встречалось, но желание сэкономить на бензине имелось;
  • после неудачного ремонта, чтобы устранить последствия некорректного вмешательства. Это может быть тепловая деформация ГБЦ, после которой нужна фрезеровка. После того, как повысили степень сжатия двигателя снятием слоя металла, работа на изначально предназначенном для него бензине становится невозможной.

Иногда меняют степень сжатия при конвертации автомобилей для езды на метановом топливе. У метана октановое число – 120, что требует повышать сжатие для ряда бензиновых автомобилей, и понижать – для дизелей (СЖ находится в пределах 12-14).

Перевод дизеля на метан влияет на мощность и ведет к некоторой потере таковой, что можно компенсировать турбонаддувом. Турбированный двигатель требует дополнительного снижения степени сжатия. Может потребоваться доработка электрики и датчиков, замена форсунок дизельного мотора на свечи зажигания, новый комплект цилиндро-поршневой группы.

Форсирование двигателя

Чтобы снимать больше мощности или получить возможность ездить на более дешевых сортах топлива, ДВС можно форсировать путем изменения объема камеры сгорания.

Для получения дополнительной мощности двигатель следует форсировать, увеличивая степень сжатия.

Важно: заметный прирост по мощности будет лишь на том двигателе, который штатно работает с более низкой степенью сжатия. Так, например, если ДВС с показателем 9:1 тюнингован до 10:1, он выдаст больше дополнительных «лошадей», чем двигатель со стоковым параметром 12:1, форсированный до 13:1.

Возможные следующие методы, как увеличить степень сжатия двигателя:

  • установка тонкой прокладки ГБЦ и доработка головки блока;
  • расточка цилиндров.

Под доработкой ГБЦ подразумевают фрезеровку ее нижней части, соприкасающейся с самим блоком. ГБЦ становится короче, благодаря чему уменьшается объем камеры сгорания и растет степень сжатия. То же происходит и при монтаже более тонкой прокладки.

Важно: эти манипуляции могут также потребовать установки новых поршней с увеличенными клапанными выемками, поскольку в ряде случаев возникает риск встречи поршня и клапанов. В обязательном порядке настраиваются заново фазы газораспределения.

Расточка БЦ также ведет к установке новых поршней под соответствующий диаметр. В результате растет рабочий объем и становится больше степень сжатия.

Метод увеличения объема

Самый простой, достаточно эффективный и недорогой способ — увеличить объем двигателя. Для этого каждый цилиндр растачивается на некоторое расстояние. В итоге происходит общее увеличение всего мотора в целом за счет суммарности расточки всех цилиндров. Данный метод практикуют в тюнинг-мастерских, автосервисах и работах своими руками. Кардинального изменения цифр не предвидится, к тому же увеличивается значение крутящего момента. Зато на сроке службы и надежности мотора это не отразится. К тому же данный метод откроет хорошие перспективы для дальнейшего тюнинга.

Единственной «побочкой» является возрастание нагрузки на систему впуска и вывода отработавших газов. Она не сможет также полноценно обеспечивать их вывод, что приведет к увеличению мощности движка на низких оборотах. Для решения данного вопроса нужно будет заменить коленвал на удлиненный для большего поршневого хода. Длину же поршня с шатуном придется пропорционально уменьшить.

Расточка цилиндров вкупе с увеличением длины коленвала поможет достичь максимального объема. Такой вариант не из дешевых, но он оправдывает себя полученным результатом и перспективой дальнейшего улучшения двигателя.

Дефорсирование под низкооктановое топливо

Такая операция проводится, когда вопрос мощности вторичен, а основная задача – приспособить двигатель под другое горючее. Это делается путем снижения степени сжимания, что позволяет двигателю работать на малооктановом бензине без детонации. Кроме того, налицо и определенная финансовая экономия на стоимости горючего.

Интересно: подобное решение нередко используется для карбюраторных двигателей старых машин. Для современных инжекторных ДВС с электронным управлением дефорсирование крайне не рекомендуется.

Основной способ, как уменьшить степень сжатия двигателя — сделать прокладку ГБЦ более толстой. Для этого берут две стандартные прокладки, между которыми делают алюминиевую прокладку-вставку. В результате растет объем камеры сгорания и высота ГБЦ.

Особенности эксплуатации крупнолитражных автомобилей

По сравнению с двигателями малого литража крупнолитражные моторы отличаются большей мягкостью работы и менее заметным износом, так как им намного реже приходится работать на пределе мощности. Максимум возможностей двигатель с большой камерой сгорания выдает только в том случае, когда участвует в гонках, т.е. в спортивных состязаниях. При езде в нормальном режиме у двигателя сохраняется запас мощности, поэтому он не работает на износ. Потребление топлива, конечно, остается более высоким, чем у малолитражных движков, однако его можно снизить, правильно отрегулировав коробку передач. Мощный двигатель, который редко эксплуатируется в жестком режиме, способен «накрутить» до миллиона километров пробега без необходимости капитального ремонта. Поэтому затраты, понесенные при покупке мощного крупнолитражного авто, окупаются впоследствии длительной эксплуатацией машины.

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )

Некоторые интересные факты

Метанольные двигатели гоночных машин имеют сжатие более 15:1. Для сравнения, стандартных карбюраторный двигатель, потребляющий неэтилированный бензин, имеет сжатие максимум 1.1:1.

Из серийных образцов моторов на бензине со сжатием 14:1 на рынке присутствуют образцы от Mazda (серия Skyactiv-G), ставящиеся, например, на CX-5. Но их фактическая СЖ находится в пределах 12, поскольку в данных моторах задействован так называемый «цикл Аткинсона», когда смесь сжимается в 12 раз после позднего закрытия клапанов. Эффективность таких двигателей измеряется не по сжатию, а по степени расширения.

В середине XX века в мировом двигателестроении, особенно в США, наблюдалась тенденция к увеличению степени сжатия. Так, к 70-м основная масса образцов американского автопрома имела СЖ от 11 до 13:1. Но штатная работа таких ДВС требовала использования высокооктанового бензина, который в то время умели получать только процессом этилирования – добавлением тетраэтилсвинца, высокотоксичного компонента. Когда в 1970-х годах появились новые экологические стандарты, этилирование стали запрещать, и это привело к обратной тенденции – снижению СЖ в серийных образцах двигателей.

Современные двигатели имеют систему автоматической регуляции угла зажигания, которая позволяет ДВС работать на «неродном» топливе – например, 92 вместо 95, и наоборот. Система управления УОЗ помогает избежать детонации и других неприятных явлений. Если же ее нет, то, например, залив высокооктановый бензин двигатель, не рассчитанный на такое горючее, можно потерять в мощности и даже залить свечи, поскольку зажигание будет поздним. Ситуацию можно поправить ручным выставлением УОЗ по инструкции к конкретной модели автомобиля.

Видео: Понимание степени сжатия двигателя и зазора между поршнем и стенкой

Архив

Архив Выберите Месяц Апрель 2022 (26) Март 2022 (42) Февраль 2022 (41) Январь 2022 (36) Декабрь 2021 (36) Ноябрь 2021 (52) Октябрь 2021 (45) Сентябрь 2021 (41) Август 2021 (42) Июль 2021 ( 46) июнь 2021 (39) май 2021 (39) апрель 2021 (38) март 2021 (49) февраль 2021 (37) январь 2021 (44) декабрь 2020 (59) ноябрь 2020 (48) октябрь 2020 (20) сентябрь 2020 ( 23) август 2020 (21) июль 2020 (25) июнь 2020 (28) май 2020 (31) апрель 2020 (38) март 2020 (37) февраль 2020 (27) январь 2020 (26) декабрь 2019 (31) ноябрь 2019 ( 41) октябрь 2019 (32) сентябрь 2019 (30) август 2019 (29) июль 2019 (41) июнь 2019 (42) май 2019 (39) апрель 2019 (41) март 2019 (32) февраль 2019 (35) январь 2019 ( 27) декабрь 2018 (20) ноябрь 2018 (33) октябрь 2018 (51) сентябрь 2018 (32) август 2018 (46) июль 2018 (41) июнь 2018 (56) май 2018 (41) апрель 2018 (48) март 2018 ( 53) Февраль 2018 г. (48) Январь 2018 г. (52) Декабрь 2017 г. (49) Ноябрь 2017 г. (62) Ок октябрь 2017 (66) сентябрь 2017 (44) август 2017 (55) июль 2017 (42) июнь 2017 (47) май 2017 (39) апрель 2017 (44) март 2017 (45) февраль 2017 (52) январь 2017 (40) Декабрь 2016 (39) Ноябрь 2016 (57) Октябрь 2016 (46) Сентябрь 2016 (41) Август 2016 (54) Июль 2016 (40) Июнь 2016 (51) Май 2016 (52) Апрель 2016 (56) Март 2016 (63) Февраль 2016 г. (60) Январь 2016 г. (39) Декабрь 2015 г. (47) Ноябрь 2015 г. (63) Октябрь 2015 г. (51) Сентябрь 2015 г. (59) Август 2015 г. (50) Июль 2015 г. (53) Июнь 2015 г. (56) Май 2015 г. (42) Апрель 2015 г. (47) Март 2015 г. (52) Февраль 2015 г. (43) Январь 2015 г. (47) Декабрь 2014 г. (49) Ноябрь 2014 г. (58) Октябрь 2014 г. (55) Сентябрь 2014 г. (49) Август 2014 г. (40) Июль 2014 г. (45) Июнь 2014 г. (50) Май 2014 г. (41) Апрель 2014 г. (50) Март 2014 г. (36) Февраль 2014 г. (43) Январь 2014 г. (49) Декабрь 2013 г. (41) Ноябрь 2013 г. (49) Октябрь 2013 г. (60) Сентябрь 2013 г. (46) Август 2013 г. (48) Июль 2013 г. (45) Июнь 2013 г. (48) Май 2013 г. (37) Апрель 2013 г. (49) 20 марта 13 (39) февраль 2013 г. (31) январь 2013 г. (35) декабрь 2012 г. (25) ноябрь 2012 г. (43) октябрь 2012 г. (49) сентябрь 2012 г. (51) август 2012 г. (52) июль 2012 г. (50) июнь 2012 г. (54) май 2012 г. (37) апрель 2012 г. (38) март 2012 г. (42) февраль 2012 г. (31) январь 2012 г. (28)

%PDF-1.4 % 105 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 105 69 0000000016 00000 н 0000001731 00000 н 0000001847 00000 н 0000002327 00000 н 0000002886 00000 н 0000003306 00000 н 0000003768 00000 н 0000015598 00000 н 0000015849 00000 н 0000035980 00000 н 0000036222 00000 н 0000036725 00000 н 0000037219 00000 н 0000037242 00000 н 0000039139 00000 н 0000039162 00000 н 0000040867 00000 н 0000040890 00000 н 0000042634 00000 н 0000042863 00000 н 0000046872 00000 н 0000047177 00000 н 0000047524 00000 н 0000047547 00000 н 0000049497 00000 н 0000049739 00000 н 0000049889 00000 н 0000050206 00000 н 0000050462 00000 н 0000050713 00000 н 0000050929 00000 н 0000050952 00000 н 0000052908 00000 н 0000052931 00000 н 0000054832 00000 н 0000055051 00000 н 0000055290 00000 н 0000055585 00000 н 0000058223 00000 н 0000058246 00000 н 0000060292 00000 н 0000060315 00000 н 0000062503 00000 н 0000083581 00000 н 0000105214 00000 н 0000105288 00000 н 0000105341 00000 н 0000105415 00000 н 0000105478 00000 н 0000105532 00000 н 0000120085 00000 н 0000120672 00000 н 0000121335 00000 н 0000124773 00000 н 0000125356 00000 н 0000126000 00000 н 0000130855 00000 н 0000131444 00000 н 0000132100 00000 н 0000145706 00000 н 0000146303 00000 н 0000146988 00000 н 0000160342 00000 н 0000160933 00000 н 0000161616 00000 н 0000174141 00000 н 0000174733 00000 н 0000001996 00000 н 0000002305 00000 н трейлер ] >> startxref 0 %%EOF 106 0 объект > эндообъект 107 0 объект >/Кодировка >>> /DA (/Helv 0 Tf 0 г ) >> эндообъект 172 0 объект > поток Hb«a«?ɘ[email protected](DŽ7N_33YLxw= 3y1CnuV.9004WaR«}% l00f8¸!pß,VW\a8ـN» +i`ڥF,5\f(7645″9f.\[email protected]

Коэффициент сжатия при охлаждении | Промышленные средства управления

Тепло, давление и химически активные вещества являются инструментами химика для создания реакций. Он / она использует оборудование для поиска лучших способов сделать реакцию быстрой и более полной. Часто химик должен подавать большое количество тепла, чтобы выполнить реакцию.

Специалист по обслуживанию и установке холодильного оборудования имеет в своем распоряжении мощный химический реактор.У него или у нее в избытке реактивные материалы — хладагент, масло, целлюлоза, медь, кислород, влага, кислота и т. д. Существует много давления и тепла, а иногда их больше, чем он или она знает, что с ними делать. Последнее, что мы хотим, чтобы холодильная система создавала химические реакции. Нам нужна химически стабильная и безотказная система.

Компетентный специалист по обслуживанию может многое сделать, чтобы свести к минимуму эти реакции. Осушка с помощью глубокого вакуума, осушителей для удаления кислоты и фильтров может помочь любой системе, но высокую температуру нагнетания, вызванную неправильно спроектированной системой, исправить практически невозможно.Слишком много систем предназначены для «встречи с конкурентной ситуацией». Одно дело спланировать работу максимально экономично и в то же время правильно. Другое дело намеренно занижать размеры и урезать все углы при установке, чтобы быть «конкурентоспособными».

Многие люди, занимающиеся проектированием или обслуживанием холодильных систем, не знают об опасностях, связанных с системой со слишком низким противодавлением или давлением всасывания. Исследования показали, что менее 10 процентов обслуживающего персонала знают, как рассчитать коэффициент сжатия, не говоря уже о том, что он означает.Высокая степень сжатия означает высокую температуру нагнетания. Скорость химической реакции удваивается при каждом повышении температуры нагнетания на 18°F!

Очевидно, что в системах, работающих при аномально высокой температуре головки, проблемы возникают быстрее и чаще, чем в системах, работающих при нормальной температуре. Степень сжатия влияет на температуру нагнетания больше, чем что-либо еще.

Производители компрессоров могут указать максимальную степень сжатия для конкретного компрессора, но общепринятым правилом является степень сжатия не более 10:1.

Абсолютное давление

Чтобы определить степень сжатия системы, мы должны иметь дело с абсолютным давлением, а не с показаниями манометрического давления, поскольку холодильная система является закрытой системой, не открытой для атмосферного давления. У специалистов по обслуживанию есть обычные наборы манометров, в которых манометры не регистрируют атмосферное давление, но показывают ноль, когда они не подключены к системе под давлением, P.S.I.G.

Легко получить абсолютное давление, P.S.I.A., при показаниях манометра, равных нулю или выше, P.S.I.G. Просто добавьте 15 фунтов. к показаниям манометра. Это делает P.S.I.A. показания давления напора легко определить. Он вычисляет P.S.I.A. давление всасывания, когда система работает в вакууме, находится на низком уровне, что вызывает наибольшую путаницу. Простая формула для работы — вычесть показание в дюймах из 30 дюймов и разделить результат на два. Теперь мы можем решить формулу для нахождения степени сжатия:

 

Пример:  

Система работает при напоре 160 фунтов., как показано на стандартном наборе манометров коллектора. Давление всасывания показано как 10 дюймов вакуума.

Преобразование в P.S.I.A.: P.S.I.A. Напор     =   160  +  15   =  175 фунтов.

                                 P.S.I.A. Давление всасывания   =   30–10   =  20   =   10

                                                                                  2              2

        Коэффициент сжатия   =  175    =  17,5 : 1

                                                                               10

В этой тестовой системе большие проблемы! Если не будет найдена и устранена причина высокой степени сжатия, будет много отказов компрессора.Высокая степень сжатия вызовет высокие температуры нагнетания, что приведет к большому количеству перегораний.

Давайте рассмотрим эту систему, когда давление всасывания составляет 10 фунтов на квадратный дюйм изб.

            P.S.I.A. Напор = 160 + 15 = 175                  Степень сжатия = 175  = 7:1

            P.S.I.A. Давление всасывания = 10 + 15  = 25                                                    25

Это вполне соответствует нашему стандарту 10:1. Эта система должна прослужить долго.

Примеры также демонстрируют большое влияние давления всасывания на степень сжатия. Изменение давления напора не влияет на степень сжатия так сильно, как на давление всасывания. Если бы давление напора в обоих наших примерах составляло 185 фунтов. вместо 160 фунтов в первом примере степень сжатия будет 20:1, а во втором — 8:1.

Высокая степень сжатия является основной причиной перегрева систем. Существуют и другие причины, по которым система может показывать высокие температуры нагнетания, но знание того, как определить степень сжатия, может очень помочь специалисту по обслуживанию в обнаружении проблем с проблемной системой.

Как рассчитать степень сжатия. Степень сжатия двигателей: величина, измерение, повышение мощности

Компрессия в цилиндрах двигателя является одним из важнейших факторов его работы. Указывает максимальное значение давления при холостом ходе двигателя. Отдельные модели силовых агрегатов имеют разные уровни сжатия. Подробнее об этом далее в статье.

Компрессия среди автолюбителей считается диагностическим фактором для оценки состояния поршневой группы и работоспособности двигателя автомобиля.Компрессия – это максимальное давление в цилиндре, создаваемое поршнем в конце такта сжатия. Компрессию двигателя можно измерять в разных единицах, но наиболее популярным является измерение в атмосферах.

Компрессия важный момент при диагностике двигателя автомобиля

Высокая степень сжатия защищает картер двигателя от чрезмерного попадания газов, в результате чего газы направляются только на выполнение полезной работы. Это приводит к уменьшению расхода топлива и масла, следовательно, к увеличению мощности.силовой агрегат и его КПД. В условиях низкой компрессии снижается мощность двигателя, ухудшается динамика автомобиля и увеличивается расход горюче-смазочных материалов.

Степень сжатия, что это такое

Не очень опытные автовладельцы иногда путают понятие «степень сжатия» с понятием «компрессия», но на самом деле это разные вещи. Степень сжатия – это отношение объема цилиндра силового агрегата к объему камеры сгорания.

Степень сжатия и компрессия, определяющая их зависимость

В отличие от компрессии, степень сжатия является постоянной величиной, которая указывается производителем в технической документации. Она не измеряется в единицах, поэтому сравнивать ее с компрессией не имеет смысла. Также этот параметр напрямую влияет на мощность мотора. Чем он больше, тем выше давление над поршнем, а, следовательно, выше крутящий момент.

Компрессия же изменяет свою величину под влиянием времени в результате постепенного износа деталей поршневой группы и, как следствие, снижения давления в цилиндре.Стоит отметить, что компрессия в двигателе напрямую зависит от степени сжатия, эта взаимосвязь значений отображается в расчетных параметрах для каждого типа силового агрегата.

Таблица компрессии для бензиновых автомобилей нормальная

Индикаторы компрессии в автомобилях ВАЗ при условии исправности всех систем и агрегатов:

  • ВАЗ 2106-2107 — компрессия 11 кг/см2.
  • ВАЗ 2109 — компрессия 11 кг/см2.
  • ВАЗ 2110 — компрессия 12 кг/см2.
  • ВАЗ 2112 — компрессия 12,6 кг/см2.

Компрессия в бензиновых двигателях некоторых других моделей автомобилей разных производителей:

Как рассчитать компрессию автомобиля

Для определения сжатия используйте следующую формулу:

Сжатие = X x степень на степень сжатия

Степень сжатия можно посмотреть в технической документации двигателя, причем у каждой модели автомобиля своя степень сжатия.Что касается коэффициента Х, то он также определяется отдельно для каждой группы двигателей, например, четырехтактные бензиновые силовые агрегаты с искровой системой зажигания имеют коэффициент 1,2-1,3.

Какая компрессия у дизелей

Степень сжатия в дизельных двигателях значительно выше, чем в бензиновых, так как воспламенение топливной смеси в дизельных агрегатах происходит не от искры, а от сжатия под сильным давлением. Топливо нагревается до температуры воспламенения при давлении около 35 кг/см2.Естественно, показатель конечного давления, которого достаточно для воспламенения дизельного топлива, зависит и от определенных условий, таких как состояние самого мотора или температура. окружающей среды. Однако можно сделать вывод, что в процессе снижения компрессии в результате износа поршня автомобиль с дизельным двигателем становится труднее заводить.

Специалисты определили степень сжатия дизельного двигателя, достаточную для его запуска в условиях различных наружных температур:

  • 40 — силовой агрегат заводится при температуре до -35 градусов.
  • 36 — автомобиль заводится при температуре до -30 градусов.
  • 32 — заводится после длительного пребывания при температуре до -25 градусов.
  • 28 — топливо воспламеняется после длительного пребывания при -15 градусах.
  • 25 — двигатель без проблем заводится после длительного пребывания в теплой среде при -15 град.
  • 22-23 — холодный силовой агрегат заводится сразу, длительная стоянка возможна только в гараже при отрицательных температурах.
  • меньше 18 — даже прогретый двигатель не заведется ни при каких условиях.

Таблица компрессии дизельного автомобиля в норме

Приведенные ниже значения будут достоверными при запуске исправных моторов, в автомобилях, где все системы работают. При наличии неисправностей эти показатели могут не соответствовать действительности.

Степень сжатия дизельных двигателей некоторых моделей автомобилей:

  • Камаз ЕВРО-0 — компрессия 29-35 кг/см2.
  • Камаз ЕВРО-1 — компрессия 29-35 кг/см2.
  • Камаз ЕВРО-2 — компрессия 29-35 кг/см2.
  • Камаз ЕВРО-3 — компрессия 32-37 кг/см2.
  • Камаз ЕВРО-4 — компрессия 32-39 кг/см2.
  • ЯМЗ 236 — компрессия 33-38 кг/см2.
  • ЯМЗ 236 Турбо — компрессия 33-38 кг/см2.
  • ЯМЗ 238 — компрессия 33-38 кг/см2.
  • ЯМЗ 238 Турбо — компрессия 33-38 кг/см2.
  • ЯМЗ 240 — сжатие 33-38 кг/см2.
  • ЯМЗ 240 Турбо — компрессия 33-38 кг/см2.
  • Д240-245 (МТЗ80-82) — сжатие 24-32 кг/см2.
  • MAN F90/2000 — компрессия 30-38 кг/см2.

Как правильно измерить компрессию двигателя:

На степень сжатия влияет техническое состояние силового агрегата и условия, в которых проводятся измерения, поэтому компрессию всегда следует измерять одним и тем же методом и в одном и том же режиме.

условия измерения компрессии

Измерения обычно проводят при следующих условиях:

  1. Исправный стартер.
  2. Аккумулятор заряжен.
  3. Отсоединенный топливный шланг.
  4. Отсоединенные низковольтные провода от катушек.
  5. Во всех цилиндрах свечи перевернуты.
  6. Снятый воздушный фильтр.
  7. Открыть дроссельную заслонку.
  8. Силовой агрегат прогрет до необходимой температуры.

измерение компрессии с помощью компрессометра и свечного ключа

Сама процедура измерения компрессии осуществляется с помощью свечного ключа и компрессометра.Компрессор следует вставить в отверстие от выкрученной пробки одновременно с запуском силового агрегата на холостом ходу и удерживать до тех пор, пока показания на шкале не перестанут расти. Такие манипуляции необходимо провести со всеми цилиндрами мотора.

Почему полученные данные могут отличаться от паспортных

Информация, полученная при измерении компрессии, как правило, отличается от цифр, заявленных производителем автомобиля в технической документации.Расхождение значений связано с износом поршневой группы, возникающим при регулярной эксплуатации автомобиля. По мере увеличения износа элементов снижается компрессия в цилиндрах силового агрегата.

Несомненно, при небольших отклонениях от показателей, заявленных производителем, автовладелец может продолжать эксплуатацию автомобиля, без ремонта поршневой группы. Допустимым считается расхождение до десяти процентов. При увеличении разрыва показателей узлы двигателя считаются сильно изношенными.

Причины уменьшения сжатия

  1. Нагар из-за износа маслосъемных колпачков.
  2. Кулачок распределительного вала неисправен.
  3. Прогар или деформация клапана.
  4. Прогар поршня.
  5. Трещина поршневого моста.
  6. Заклинивание поршневых колец в канавках поршня — наиболее частая причина потери компрессии.

Что грозит автомобилю при работе с пониженной компрессией

Как правило, по вышеуказанным причинам снижение компрессии происходит только в одном цилиндре, поэтому капитальный ремонт мотора не требуется.В этом случае достаточно очистить камеру сгорания от нагара и заменить детали.

Если компрессия снизилась во всех цилиндрах одновременно, то, скорее всего, нарушилась герметичность камеры сгорания, что может привести к капитальному ремонту мотора. При нарушении герметичности камеры сгорания потребуется регулировка зазоров, а также газораспределительного механизма.

В дизельных силовых агрегатах причиной снижения компрессии часто является износ цилиндра.Признаком снижения компрессии в дизельных двигателях является появление сизого дыма из выхлопной трубы в результате неполного сгорания дизельного топлива в условиях недостаточно высокой температуры.

Иногда к снижению давления в цилиндрах могут привести неисправности сторонних элементов, например плохое распыление топлива в результате неисправной форсунки.

Как увеличить сжатие

Для устранения проблемы низкой компрессии силового агрегата следует заменить или отремонтировать поврежденные детали и узлы, после чего мощность двигателя снова увеличится.

Pro Tips: компрессионная присадка двигателя, использовать или нет

Несомненно, специальные присадки способны повысить компрессию силового агрегата, так как обладают массой положительных комплексных свойств. Однако нужно понимать, что не стоит ожидать значительного эффекта от присадок, если двигатель сильно изношен. Кстати, среди автовладельцев есть ряд негативных отзывов после применения. В любом случае выбор за вами.

Степень сжатия в двигателе автомобиля – это отношение объема поршневого пространства цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ) (полный объем цилиндра), к объему надпоршневого пространства цилиндра, когда поршень находится в положении верхней мертвой точки (ВМТ), то есть к объему камеры сгорания.

где:

b = диаметр цилиндра;

с = ход поршня;

Vc = объем камеры сгорания, то есть объем, занимаемый топливно-воздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед воспламенением от искры; часто определяется не расчетом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.

Повышение степени сжатия в двигателе автомобиля требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых двигателей внутреннего сгорания) во избежание детонации.?, где

1.1,2 = 15,8

Детонация в двигателе — изохорный самоускоряющийся процесс перехода горения топливно-воздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с преобразованием энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндра — поршневую и кривошипно-шатунную группы и тем самым вызывает повышенный износ этих деталей.Высокая температура газов приводит к прогоранию днищ поршней и выгоранию клапанов.

Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессии, под которым понимается (при определенной конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке ( ВМТ) (например: степень сжатия — 10 : 1, компрессия — 14 атм.).

О спортивных автомобилях

Гоночные или спортивные автомобили, оснащенные тюнингованными и спортивными деталями. на метаноле имеют степень сжатия более 15:1, в то время как обычные карбюраторные двигатели внутреннего сгорания Степень сжатия неэтилированного бензина обычно меньше 11.1:1.

В пятидесятых-шестидесятых годах одним из направлений двигателестроения, особенно в Соединенных Штатах Америки, было увеличение степени сжатия, которая к началу семидесятых годов на американских двигателях нередко достигала 11-13:1. Однако , для этого требовался соответствующий бензин с высоким октановым числом, которое в те годы можно было получить только при добавлении ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале семидесятых годов экологических норм в большинстве стран привело к стагнации роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

В наше время для улучшения двигателя и автомобиля в целом используются тюнингованные автозапчасти и естественно их надо ставить на .

Степень сжатия двигателя (CR — степень сжатия) определяется как отношение внутреннего объема цилиндра над поршнем в нижней мертвой точке к внутреннему объему цилиндра над поршнем в верхней мертвой точке. При ремонте двигателя по стандартной технологии сборки выполняются следующие операции механической обработки:

  1. Цилиндры расточены под больший диаметр и в двигатель установлены ремонтные поршни увеличенного размера.Расточка цилиндров приводит к увеличению рабочего объема и степени сжатия, так как объем цилиндра увеличивается, а объем камеры сгорания остается неизменным, в результате чего увеличивается количество сжатой топливно-воздушной смеси.
  2. Опорные поверхности блока цилиндров заново отшлифованы. Эта операция механической обработки называется шлифованием пластин блока и приводит к увеличению степени сжатия по мере того, как головка блока цилиндров опускается к днищу поршня.
  3. Нижняя плоскость головки(ов) цилиндра повторно шлифуется, что также приводит к увеличению степени сжатия.Такими, казалось бы, простыми можно измерить степень сжатия.

Для поддержания степени сжатия двигателя на уровне, указанном на паспортной табличке для серийного двигателя. В большинстве ремонтных мастерских используются ремонтные поршни, которые короче стандартных поршней в диапазоне от 0,015 до 0,020. Так измеряется степень сжатия двигателя автомобиля.

Для расчета точного значения степени сжатия необходимо точно измерить диаметр цилиндра, ход поршня и объем камеры сгорания.

Какая степень сжатия, например, у восьмицилиндрового V-образного двигателя автомобиля Шевроле объемом 350 куб. дюймов, после того как в его конструкцию было внесено единственное изменение – вместо ГБЦ с объемом камеры сгорания 74 см были установлены новые с объемом камеры сгорания 62 см?

  • Диаметр цилиндра 4000 дюймов, ход поршня 3480 дюймов, 8 цилиндров,
  • объем камеры сгорания до замены головок CV = = 74 см3 = 4,52 куб.м дюйм,
  • объем камеры сгорания после замены головок CV = = 62 см3 = 3.78 кубических метров дюйма.
  • GV = Диаметр отверстия x Диаметр x 0,7854 x x Толщина сжатой прокладки = 4,000 «x x 4,000» x 0,7854 x 0,020 «= 0,87 куб. дюймов.

Чтобы не усложнять расчет, а просто показать, какое влияние оказывает изменение объема камеры сгорания, примем, что поршни имеют плоскодонье и зазор от днища поршня в ВМТ до плиты блока цилиндров равен нуль.

Достаточно было лишь изменить объем камеры сгорания — с 74 см3 до 62 см3, так как степень сжатия возросла с 9.1:1 до 10,4:1. Поскольку степень сжатия 10,4:1 вообще не рекомендуется для современного бензина, эта модернизация актуальна только для гоночных двигателей, которые будут работать на дорогом топливе или топливе со специальными присадками. Надеемся, мы помогли вам разобраться и теперь вы знаете, как определяется степень сжатия двигателя в вашем автомобиле.

Современный автомобилист, если он хочет разобраться в своей машине, должен знать множество терминов и определений. При отсутствии технического образования, либо при недостаточных знаниях в теме автомобилестроения и физики в целом, водитель может перепутать такие определения, как степень сжатия и сжатие.Эти понятия, в общем-то, достаточно близки между собой, но не тождественны, как думают многие водители. В этой статье мы рассмотрим, чем отличается степень сжатия от компрессии двигателя. Разобравшись с этими понятиями, анализировать работу мотора станет намного проще.

Содержание:

В чем разница между коэффициентом сжатия и сжатием

Прежде чем подробно разобраться с каждым из определений, кратко сформулируем, что такое сжатие и степень сжатия:

  • Под компрессией понимается давление, которое образуется в цилиндре при максимальном сжатии.Этот параметр можно измерить.
  • Под степенью сжатия понимается число , определяющее соотношение объемов до начала сжатия и после него.

Если ознакомиться с технической литературой, то можно увидеть, что в ней чаще всего встречается термин «Коэффициент сжатия». Также этот показатель указывается в книге по технической эксплуатации автомобиля, например, в разделе по выбору топлива. Что касается компрессии, то она обычно используется в работе автомеханика.Диагностические приборы позволяют определить компрессию, на основании чего специалист способен сделать выводы о качестве работы мотора.

Что такое степень сжатия двигателя

Существует распространенное заблуждение, что степень сжатия является едва ли не самым главным параметром любого автомобильного двигателя. На самом деле это не так. Степень сжатия двигателя влияет на топливо, которое лучше всего использовать для двигателя. Также параметры зажигания зависят от степени сжатия.Если в автомобиле используется искровое зажигание (Газовый двигатель), специалисты стремятся повысить степень сжатия, а если сгорание в цилиндрах происходит от сжатия (дизель), то, наоборот, уменьшить ее.

Давайте рассмотрим пример. Допустим, у нас бензиновый двигатель объемом 2,4 литра. Если в таком двигателе степень сжатия 6 единиц, то мощность такого двигателя будет около 100 лошадиных сил. При этом, если оставить тот же двигатель, но увеличить степень сжатия в два раза — до 12 единиц, то мощность будет около 135-140 лошадиных сил.При этом в обоих рассмотренных случаях расход бензина будет одинаковым. Чем выше степень сжатия, тем ниже температура выхлопных газов, следовательно, больше выделяемой энергии может быть преобразовано в механическую работу.

Если вникнуть в физику процесса, то можно вспомнить, что чем выше степень расширения газов после того, как произошло воспламенение, тем ниже температура этих газов. Соответственно при взрыве выделяется больше механической энергии.Так как в автомобильных двигателях степень сжатия и степень расширения газов при взрыве практически одинаковы (поскольку взрыв происходит в закрытом цилиндре), то отсюда следует, что при увеличении степени сжатия можно повысить КПД двигателя .

Конечно, бесконечно повышать степень сжатия нельзя — есть определенный предел. Риск детонации определяется в зависимости от того, насколько высоки температура и давление смеси при создании искры.Если не рассчитать этот фактор, могут быть созданы серьезные проблемы в работе двигателя.

Обратите внимание: Чтобы уменьшить проблему детонации при повышении температуры, производители автомобилей ввели в свои двигатели пятый цикл. Его смысл в том, что закрытие впускных клапанов происходит позже, чем раньше. Соответственно, это позволяет лучше использовать топливо в цилиндрах, что снижает степень сжатия, но увеличивает степень расширения. Эта схема используется на современных автомобильных двигателях.

Если ознакомиться с технической информацией на автомобиль, то можно увидеть, что степень сжатия фигурирует в документации как один из параметров. У этого степень сжатия постоянна для двигателя , и изменить установленные заводом-изготовителем значения практически невозможно.

Степень сжатия можно измерить самостоятельно. Для этого общий объем двигателя необходимо разделить на количество цилиндров. В результате этих вычислений можно будет узнать общий объем одного цилиндра.Далее нужно перевести один из поршней двигателя в верхнюю мертвую точку и залить в этот цилиндр масло, замерив его объем. Полученный объем и есть объем камеры сгорания. Далее остается разделить общий объем цилиндра на объем камеры сгорания и узнать степень сжатия двигателя.

Что такое компрессия двигателя

В отличие от степени сжатия, параметр компрессии часто можно услышать в сервисных центрах, например, при прохождении диагностики.Мастера по техническому обслуживанию после чтения ошибок или выполнения других работ могут сообщить, что у автомобиля повысилась или понизилась (что встречается чаще) компрессия.

Если в двигателе снижается компрессия, это сигнал о наличии определенной проблемы с двигателем.

Двигатель можно сделать самостоятельно. Для этого вам понадобится компрессометр. Это устройство можно приобрести практически в любом автомобильном магазине. Его нужно поместить в цилиндр, а затем запустить двигатель стартером.Далее можно узнать информацию о сжатии по полученным результатам.

Обратите внимание: Если у автомобиля бензиновый двигатель, нормальный уровень компрессии для него находится на уровне 10-14 атмосфер. Для дизеля этот показатель равен 24-35 атмосфер.

Если после измерения компрессии вы обнаружите, что она значительно меньше рекомендованной конкретно для вашего мотора, необходимо провести диагностику.

Рабочий объем цилиндра – это объем между крайними положениями движения поршня.

Формула расчета цилиндра известна еще со школьной программы — объем равен произведению площади основания на высоту. И чтобы рассчитать объем двигателя автомобиля или мотоцикла, тоже нужно использовать эти коэффициенты. Рабочий объем любого цилиндра двигателя рассчитывается следующим образом:

h — длина хода поршня мм в цилиндре от ВМТ до НМТ (ВМТ)

r — радиус поршня мм

n — 3.14 не является номинальным числом.

Как узнать объем двигателя

Чтобы рассчитать объем двигателя, вам нужно будет рассчитать объем одного цилиндра и затем умножить на номер двигателя внутреннего сгорания. И получается:

Vdrive = Pi, умноженное на квадрат радиуса (диаметра поршня), умноженное на высоту хода и умноженное на количество цилиндров.

Так как, как правило, параметры поршня везде указываются в миллиметрах, а объем двигателя измеряется в см.Кубический, то для перевода единиц измерения результат придется разделить на 1000.

Обратите внимание, что общий объем и рабочий объем разные, так как поршень имеет выпуклости и канавки под клапан и объем камеры сгорания также входит в него. Поэтому не путайте эти два понятия. А для расчета реального (полного) объема цилиндра нужно сложить объем камеры и рабочий объем.

Определить объем двигателя можно с помощью обычного калькулятора, зная параметры цилиндра и поршня, но намного проще и быстрее будет рассчитать рабочий объем в см³ нашего онлайн, особенно если расчеты нужны для того, чтобы найти мощность двигателя, так как эти показатели напрямую зависят друг от друга.от друга.

Объем двигателя внутреннего сгорания очень часто также можно назвать рабочим объемом, так как он измеряется как в кубических сантиметрах (более точное значение), так и в литрах (округляя), 1000 см³ равняется 1 литру.

Расчет объема двигателя внутреннего сгорания с помощью калькулятора

Для расчета объема интересующего вас двигателя необходимо ввести 3 числа в соответствующие поля — результат появится автоматически. Все три значения можно посмотреть в паспортных данных автомобиля или тех.характеристики той или иной детали или определить, какой объем поршня поможет штангенциркуль.

Таким образом, если, например, вы получили, что объем равен 1598 см³, то в литрах он будет обозначаться как 1,6 литра, а если вышло число 2429 см³, то 2,4 литра.

Длинноходный и короткоходный поршень

Также обратите внимание, что при одинаковом количестве цилиндров и рабочем объеме двигатели могут иметь разный диаметр цилиндров, ход поршня и мощность таких моторов также будут разными.Двигатель с короткоходными поршнями очень прожорлив и имеет низкий КПД, но достигает большой мощности на высоких оборотах. А длинноходные стоят там, где нужна тяга и экономичность.

Следовательно, на вопрос «как узнать объем двигателя по лошадиным силам» можно ответить твердо — никак. Ведь лошадиные силы хоть и имеют связь с объемом двигателя, но рассчитать его по ним не получится, так как формула их соотношения все равно включает в себя множество различных показателей.Так что определить кубические сантиметры двигателя можно исключительно по параметрам поршня.

Зачем нужно проверять объем двигателя

Чаще всего объем двигателя узнают, когда хотят увеличить степень сжатия, то есть если хотят расточить цилиндры с целью тюнинга. Так как чем выше степень сжатия, тем больше давление на поршень при сгорании смеси, а значит, двигатель будет мощнее.Очень выгодна технология изменения объема в большую сторону, с целью увеличения степени сжатия — ведь порция топливной смеси та же, а полезной работы больше. Но всему есть предел и чрезмерное его увеличение грозит самовозгоранием, в результате чего возникает детонация, не только снижающая мощность, но и грозящая разрушением мотора.

Пошаговый расчет оптимального коэффициента многоступенчатого сжатия и пример применения

Энтропия (Базель).2020 июнь; 22(6): 678.

Поступила в редакцию 29 мая 2020 г.; Принято 15 июня 2020 г.

Лицензиат MDPI, Базель, Швейцария. Эта статья находится в открытом доступе и распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution (CC BY) (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).Эта статья цитировалась в других статьях в PMC. .

Abstract

Оптимальное соотношение давлений для ступеней многоступенчатого процесса сжатия рассчитывается по известной формуле, которая задает одинаковое соотношение для всех ступеней, исходя из предположения, что все изоэнтропические КПД также равны.Хотя вывод этой формулы для двух стадий найти относительно легко, для любого числа стадий найти ее труднее, и в примерах, встречающихся в литературе, используются сложные математические методы. Случай, когда ступени имеют разную изоэнтропическую эффективность, рассматривается только численно. Здесь осуществляется пошаговый вывод общей формулы и формулы для различных КПД ступеней с использованием множителей Лагранжа. Основная цель состояла в том, чтобы сохранить инженерные соображения в явном виде, чтобы гипотезы и рассуждения были ясны во всем, и чтобы читатели могли обобщать или адаптировать методологию к конкретным задачам.Поскольку фактическое проектирование процессов многоступенчатого сжатия часто соответствует техническим ограничениям, был разработан практический пример, в котором предыдущие формулы были применены к проектированию многоступенчатой ​​компрессорной установки с поршневыми компрессорами. Особое внимание было уделено инженерным соображениям.

Ключевые слова: компрессоры, давление, многоступенчатое, неравноэффективное, многоступенчатое сжатие, оптимизация, оптимальная степень сжатия, множители Лагранжа, поршневые компрессоры

1.Введение

Для минимального энергопотребления в промышленных применениях газы в идеале должны охлаждаться одновременно с их сжатием [1], поддерживая их начальную температуру постоянной в течение всего процесса [2]. Увеличение энергопотребления, вызванное сжатием газа, который постепенно становится все более горячим, с большими массовыми расходами и длительным временем работы, может быть экономически нецелесообразным [3,4,5].

Однако это невозможно, поэтому большие сжатия от заданного Pin до гораздо более высокого Pout разбиваются на более мелкие этапы: на одном этапе газ сжимается при определенном промежуточном давлении; затем его охлаждают и направляют на вход следующего, и процесс повторяется до тех пор, пока Pвых.Хотя это и не идеально, экономия от многоступенчатого сжатия может быть огромной [6], в зависимости от количества ступеней, на которые разбито общее сжатие, и от того, как общее отношение давлений rt=Pout/Pin распределяется между ними. Первое может быть дано экономикой; последнее является технической проблемой и будет оцениваться здесь.

Если все компрессоры n -ступенчатого сжатия имеют одинаковую изоэнтропическую эффективность η, то в технике [7] существует хорошо известная формула, определяющая оптимальную степень сжатия для каждой ступени:

Эта формула (1 ) обычно используется при проектировании многоступенчатых компрессорных установок, предполагая одинаковую изоэнтропическую эффективность для всех ступеней.Обычно для предварительного проектирования берется консервативное значение эффективности. Вывод для случая n=2 можно найти в ряде источников [8,9], но трудно найти для любого количества этапов. Его можно получить с помощью сложных методов оптимизации, как в [10]. Хотя это чрезвычайно интересный пример силы метода, сложные методы часто затеняют инженерную интерпретацию.

Однако в технике редко бывает так, что все условия позволяют использовать выражения, подобные предыдущему, со всей уместностью.Интерес чаще вызывают основания, рассуждения и формулировки, приводящие к выражению, чем само выражение, поскольку они улучшают понимание проблемы и дают вдохновение для поиска решений. Общие, часто упрощенные, методы могут оказаться чрезвычайно ценным инструментом для предварительного проектирования, принятия гипотез, оценки решений и предполагаемых значений в численном моделировании [11] или методологиях разработки.

Хотя сложные формулировки могут привести к оптимальным решениям, способным отразить специфику и детали проблемы [12,13], обобщение может оказаться затруднительным.Здесь принята общая точка зрения, предполагающая политропное сжатие, постоянную изоэнтропическую эффективность во всем диапазоне работы компрессоров и и отсутствие падения напора между ступенями.

В этой статье шаг за шагом будет развиваться вывод (1). В разделе 2 будут определены проблема, концепции и обозначения. В разделе 3 будет разработана оптимизация с использованием множителей Лагранжа; краткое изложение метода можно найти в [14].

При проектировании многоступенчатых компрессорных установок после установки степени повышения давления в соответствии с (1) фактические условия работы каждой ступени определяются в соответствии со спецификациями производителя.Логически это покажет, что каждая ступень будет работать с разной изоэнтропической эффективностью. Иногда технические ограничения не позволяют достичь заданной степени сжатия на определенном этапе [15].

Оптимальная степень сжатия, которая должна быть установлена ​​в случае разной изоэнтропической эффективности ступени, на практике обычно не рассчитывается. Численный расчет развит в [16]. Однако в этой работе задача аналитического решения раздела 4.1 будет решена. Это покажет, что стандартная степень сжатия для равной изоэнтропической эффективности ступени должна быть масштабирована для каждой конкретной ступени в зависимости от того, насколько ее эффективность отклоняется от среднего геометрического.Оптимальная общая удельная работа также будет получена аналитически в разделе 4.2. Будет обсуждаться, как изоэнтропический КПД различных ступеней имеет тенденцию увеличивать работу сжатия, даже при использовании оптимальной степени сжатия ступени.

Наконец, пример из Раздела 5 иллюстрирует, как требования к конструкции и спецификации компрессора сочетаются при проектировании компрессорных установок. Существует большое разнообразие компрессорных технологий [17,18], которые обычно выбираются в зависимости от области применения.Однако принцип работы поршневых компрессоров на основе цилиндра и поршня получается интуитивно понятным [19], поэтому будет рассмотрен поршневой компрессор. В разделе 5.2 показано, как требования к потоку и сжатию могут не выполняться при одноступенчатом сжатии; В разделе 5.3 будет оцениваться многоэтапное измерение.

2. Обзор проблемы

Газ будет сжиматься в несколько ступеней от начального давления P1 до давления на выходе Pn+1, при этом используется промежуточное охлаждение между ступенями и доохлаждение.Задача заключается в вычислении:

  1. оптимальной степени повышения давления для каждой ступени;

  2. оптимальная работа по сжатию; и,

  3. объем охлаждения для оптимального случая.

Условия на входе и выходе всего сжатия: (P1,T1) y (Pn+1,T1). Температура на выходе поддерживается на уровне T1 при охлаждении. На рис схематично процесс изображен на Т-s диаграмме.

Схематическая диаграмма процесса на Т-образной диаграмме.Вход T1,P1, обозначенный как « в »; выход « из ». Между ними находятся n ступеней сжатия (обозначены красным) и соответствующие ступени доохлаждения (обозначены синим цветом). Таким образом, после последовательности сжатия-доохлаждения (обозначенной буквой «х») газ находится при температуре Т1, но каждый раз при более высоком давлении.

Между P1 и Pn+1 имеется n−1 промежуточных уровней давления и Pi,i=2,…,n. Задача состоит в том, чтобы рассчитать каждое из этих значений так, чтобы полное сжатие требовало минимума работы.

2.1. Промежуточное давление и коэффициенты давления

Термин коэффициент давления, r , указывает соотношение между входным и выходным давлениями. Например, отношение давлений данной ступени между промежуточными давлениями i и i+1 составляет: ri,i+1=Pi+1Pi.

Можно заметить, что имеет место следующее выражение:

∏i=1nri,i+1=P2P1P3P2…Pn+1Pn=Pn+1P1=rt

(2)

То есть произведение отношений давлений всех ступеней дает общее отношение давлений.

Логически, это будет сохраняться независимо от того, оптимизирована работа сжатия или нет. То есть промежуточные отношения давлений ri,i+1 должны удовлетворять этому соотношению, даже если они не соответствуют минимальной работе, они не могут свободно иметь никакого значения.

При формулировании минимальной работы сжатия это будет граничным условием.

2.2. Удельная работа

Термин «удельная работа» означает работу, необходимую для сжатия единицы газа (1 кг, один моль) при данном соотношении давлений.В этом случае будут рассматриваться два вида удельной работы: удельная работа между любыми двумя уровнями давления на одной стороне и общая удельная работа от начального P1 до конечного Pn+1. Логично, что это последнее нужно свести к минимуму.

Суммарная удельная работа при условии обратимого сжатия будет обозначаться wR. Удельная работа по сжатию газа между двумя последовательными уровнями давления Pi,Pi+1 с реверсивным компрессором будет обозначаться как wi,i+1R. Общая удельная работа представляет собой сумму удельных работ всех промежуточных стадий:

Следующее уравнение [8] может быть использовано для формулировки удельной работы любой данной ступени сжатия:

wi,i+1=−∫ii+ 1вдП-Δэк-Δэп-ф

(4)

где i,i+1 указывают входное и выходное состояния.Компрессор предназначен для повышения давления газа; таким образом, любой другой эффект пренебрежимо мал: приращения кинетической и потенциальной энергии Δek и Δep можно принять равными нулю. При обратимом сжатии необратимость равна нулю, поэтому ψ=0. Затем:

Когда известна зависимость между v и P в процессе сжатия, интеграл можно решить численно. Это будет оценено в Разделе 3.1.

2.3. КПД компрессора и удельная работа

Характерным термодинамическим параметром компрессора является его изоэнтропический КПД, η, который сравнивает удельную работу, необходимую для обратимого сжатия, с удельной работой, затрачиваемой на реальное сжатие при одинаковой степени сжатия:

где w указывает на реальную удельную работу, а R указывает на обратимый случай.

2.4. Траектория состояния сжатия

В общем случае процессы сжатия следуют политропным траекториям в пространстве состояний:

где k — политропическая постоянная, обычно от 1,2 до 1,3. Для изоэнтропического процесса (адиабатического и обратимого) k=1,41. Чтобы рассчитать числовое значение для C=Pvk, можно заменить давление и удельный объем исходного состояния.

Из предыдущего уравнения (7):

3. Проблема Решение

3.1. Удельная работа сжатия

Во-первых, удельная работа сжатия для данной ступени сжатия может быть сформулирована отдельно от (5) и (8):

wi,i+1R=−∫ii+1vdP=−RT1kk−1( ri,i+1k−1k−1)

(9)

В этом выражении приняты основные гипотезы задачи: во-первых, охлаждение между последовательными ступенями сжатия каждый раз возвращает газ к T1, так что газ всегда находится при этой температуре в начале любой стадии сжатия. Во-вторых, газ идеальный.Если не принять гипотезу идеального газа, то появятся факторы сжимаемости на начальной и конечной стадиях [20].

Суммарная удельная работа будет согласно (3):

wR=∑i=1nwi,i+1R=−RT1kk−1∑i=1n(ri,i+1k−1k−1)

( 10)

3.2. Оптимизация

Задача состоит в минимизации (10) с ограничением (2). Если бы это ограничение не было учтено, то получилось бы очевидное решение: ri,i+1=1,∀i, все коэффициенты сжатия были бы равны и равны 1; другими словами, минимальная работа будет выполняться, когда не будет сжатия.Метод множителей Лагранжа требует минимизации функции Лагранжа F вместо прямой (10), которая интегрирует применимые ограничения. Хорошее резюме метода можно найти в [14]. Функция F для оптимизации будет следующей: где λ — параметр, числовое значение которого вычисляется по наложению (2). F должен быть выведен относительно всех переменных, rj,j+1,j=1…n. Для большей ясности члены второго члена выведены независимо для любого заданного rj,j+1:

∂wR∂rj,j+1=−RT1rj,j+1−1/k

(12)

∂λ∏i=1nri,i+1∂rj,j+1=λ∏i=1nri,i+1rj,j+1=λrtrj,j+1

(13)

Таким образом, при условии оптимальности ∀j:

∂F∂rj,j+1=0=−RT1rj,j+1−1/k−λrtrj,j+1

(14)

Необходимо принять во внимание, что (14) представляет n уравнений, для j=1…n.Кроме того, существует один параметр λ, общий для всех. Соответственно, единственный способ сохранить это — чтобы все коэффициенты сжатия были одинаковыми, одно и то же значение для всех ступеней r=rj,j+1∀j. Возвращаясь к условию (2), значение r , оптимизирующее работу, можно вывести: удельная работа сжатия получается подстановкой в ​​(10):

wR=−RT1kk−1n(rk−1k−1)

(16)

В случае, если все компрессоры (ступени) имели одинаковый КПД η:

w=-1ηRT1kk-1n(rk-1k-1)

(17)

Случай, когда каждый компрессор имеет разную эффективность, сложнее сформулировать и интерпретировать, и он будет рассмотрен в разделе 4.

3.3. Размеры охладителей

В начале любой заданной ступени сжатия, например, между давлениями i, i+1, газ находится при T1. На выходе она будет при Ti+1, что будет зависеть от степени сжатия и политропической константы k .

Удельная теплота, которую необходимо отвести при охлаждении, будет равна разнице между энтальпией газа при Ti+1 и при T1:

В случае адиабатического сжатия, т. е.: k=1.41, теплота точно совпадала бы с удельной работой сжатия. Если нет, то необходимо вычислить его по температурам. Температура i+1, в случае реверсивного компрессора, будет, согласно уравнению (8) и уравнению идеального газа:

Ti+1=T1(Pi+1Pi)k−1k=T1rk−1k

( 19)

Таким образом, подставляя в (18) удельную теплоемкость, получаем: , поэтому общее количество тепла, которое необходимо извлечь для всей установки, будет в n раз больше.

4. Различные КПД ступеней

Изэнтропическая эффективность и ступеней сжатия может быть неодинаковой. Помимо эволюции термодинамических свойств газа от стадии к стадии, технические требования на каждой стадии могут накладывать ограничения, так что максимальная теоретическая эффективность не может быть достигнута; например, в [15] при проектировании многоступенчатого сжатия СО2 с помощью центробежных компрессоров максимальное напряжение крыльчатки определено как предельное условие для скорости конца крыльчатки.

Интересно проанализировать этот случай, чтобы проанализировать, как должна варьироваться оптимальная степень сжатия (15) на каждом этапе, чтобы компенсировать различия в изоэнтропической эффективности в пределах системы (раздел 4.1) и как общая на работу влияет разная изоэнтропическая эффективность стадий (раздел 4.2).

4.1. Оптимизация: оптимальная степень сжатия

Предыдущая процедура оптимизации может быть обобщена для различных изоэнтропических коэффициентов ступени.При одинаковом изоэнтропическом КПД на всех стадиях минимизация обратимой удельной работы wR уравнения (10) эквивалентна минимизации реальной работы w , поэтому уравнение (11) выполняется. Однако доля, в которой неэффективности на каждом этапе будут вносить вклад в общую работу, не будет одинаковой, если эффективности различаются, поэтому функция оптимизации F должна быть построена с w , а не wR:

F=w−λ(∏ i=1nri,i+1−rt)

(21)

Удельная работа на каждом этапе составит wi,i+1=1ηi,i+1wi,i+1R, где wi,i+1R – обратимая удельная работа для стадии, которая указана в (9), а ηi,i+1 – соответствующий изоэнтропический КПД.

Теперь аналогично (12) и (13):

∂w∂rj,j+1=−RT11ηj,j+1rj,j+1−1/k

(23)

∂λ∏i =1nri,i+1∂rj,j+1=λ∏i=1nri,i+1rj,j+1=λrtrj,j+1

(24)

Таким образом, при условии оптимума ∀i:

∂F∂rj,j+1=0=−RT11ηj,j+1rj,j+1−1/k−λrtrj,j+1⇒λ=−RT1rtrj,j+1k−1kηj,j+1

( 25)

Опять же, (25) в действительности означает n уравнений, j=1,…,n, где имеется один общий для всех параметр λ. Следовательно, должно быть:

C=rj,j+1k−1kηj,j+1

(26)

где C — константа, значение которой должно удовлетворять граничному условию (2).Для того, чтобы заставить это, rj,j+1 должно быть вычислено заранее:

rj,j+1=Ckk−1·ηj,j+1kk−1⇒

(27)

rt=∏j=1nrj ,j+1=Cnkk−1·∏j=1nηj,j+1kk−1

(28)

Отсюда можно вычислить C как функцию от rt и ηj,j+1, и подставив обратно в (27), окончательно: В случае равной изоэнтропической эффективности всех ступеней ηj,j+1=η∀j это выражение равно (15).С другой стороны, (29) можно сформулировать более явно:

(30)

Стандартная степень сжатия для равной эффективности ступеней, определяемая (15), была обозначена как r0. Знаменатель определен как среднее геометрическое изоэнтропических эффективностей: η*=∏j=1nηj,j+11n. Показатель степени в (15), как можно вывести из (17), действует как коэффициент преобразования между отношением давлений и работой.

Соответственно, интересно наблюдать, как масштабируется стандартное значение степени повышения давления r0, если изоэнтропический КПД данного компрессора отклоняется от среднего геометрического.Компрессор, КПД которого точно совпадает с η*, получил бы стандартную степень сжатия: r0=rt1n. Более эффективные компрессоры должны были бы обеспечивать более высокие коэффициенты, тем больше, чем выше их эффективность по отношению к η*; с менее эффективными компрессорами произойдет обратное. При такой стратегии неэффективность, создаваемая хорошими компрессорами, создающими большие перепады давления, может равняться неэффективности плохих компрессоров, создающих малые перепады давления, и, таким образом, общая производительность уравновешивается возможностями системы.

4.2. Общий эффект разной эффективности

Возникает вопрос, как на производительность системы влияет разная эффективность стадий. Это можно проанализировать, сформулировав общую работу (22):

w=−RT1kk−1∑i=1n1ηi,i+1(ri,i+1k−1k−1)

(31)

Трудно дискутировать над этим выражением, поэтому оно должно быть адаптировано. Средневзвешенное гармоническое значение КПД ступени ηH можно сформулировать следующим образом: 1)

(32)

где (ri,i+1k−1k−1) используются как веса для каждого ηi,i+1.Таким образом, при (31) и (32):

w=−RT1kk−11ηH∑i=1n(ri,i+1k−1k−1)

(33)

Оптимальные соотношения давлений (30) имеют подставить, а также ввести среднее арифметическое изэнтропийных эффективностей: η¯=1n∑ηi,i+1, после некоторых операций:

w=−1ηHRT1kk−1n(r0k−1kη¯η*−1)

( 34)

Это выражение теперь похоже на (17). Следует отметить, что η¯≥η*≥ηH, причем равенство имеет место только при равенстве эффективности всех ступеней, что является свойством пифагорейских средних [21].Таким образом, скобка будет больше, чем в (17). Необходимо отметить тот факт, что на ηH больше влияют более низкие значения, чем более высокие значения [22], даже несмотря на то, что взвешивание (32) может в конечном итоге изменить эту общую тенденцию.

Можно сделать два интересных вывода. Во-первых, тенденция к увеличению работы сжатия у плохих компрессоров будет иметь тенденцию быть сильнее, чем компенсирующая тенденция эффективных, хотя взвешивание (32) при использовании оптимальных степеней сжатия будет способствовать их уравниванию.Во-вторых, если бы установка с разными изоэнтропическими КПД ступеней работала при одинаковых степенях сжатия r0 вместо оптимального rj,j+1 из (30), работа сжатия возросла бы еще больше.

Например, четырехступенчатое сжатие с тремя ступенями изоэнтропического КПД 0,85 и одной ступенью 0,79 потребует на 1,2% больше оптимальной работы сжатия, чем если бы все ступени имели 0,85. Если бы все ступени были вынуждены работать при r0 вместо оптимальных соотношений (30), работа сжатия была бы почти на 2% выше, чем при равных КПД, 0.На 7% выше, чем при работе с оптимальными степенями сжатия.

5. Пример с поршневыми компрессорами

Многоступенчатые компрессорные станции увеличивают инвестиционные затраты по сравнению с одноступенчатыми установками, поэтому в зависимости от требований к массовому расходу и степени сжатия, а также запланированных часов работы последние, с более высокими эксплуатационными затратами, могут привести к экономически оправдано.

Будет разработан краткий пример, иллюстрирующий взаимосвязь между степенью сжатия и проектными требованиями при проектировании одноступенчатых и многоступенчатых установок.Основы работы поршневого компрессора кратко изложены в разделе 5.1. Конкретный компрессор будет проанализирован на одноступенчатое сжатие в Разделе 5.2. Компрессор окажется не подходящим. Многоступенчатый вариант с использованием того же компрессора будет проанализирован в разделе 5.3.

5.1. Рабочие параметры компрессора

Всасываемый объем газа за один цикл зависит от степени сжатия, а также от объема в конце сжатия, объема клиренса.Можно предположить, что отношение мертвого объема к начальному составляет а=0,05. Могут существовать и несколько более высокие значения [20].

Цикл сжатия схематично представлен в . Процесс 1-2 начинается с цилиндра, заполненного газом в условиях (T1,P1), который сжимается в соответствии с политропным процессом, описанным (8). Когда достигается требуемое давление Р2, выпускной клапан открывается и газ выпускается до тех пор, пока поршень не достигнет конца хода. В этот момент объем, занимаемый газом, равен V3=a·V1, мертвому объему.Этот газ находится примерно в P2,T2. При закрытых впускном и выпускном клапанах расширение происходит по другой политропической линии примерно до P1 в состоянии 4. В процессе 4-1 газ поступает извне до тех пор, пока не завершится ход в V1.

Полный цикл поршневого компрессора. Мертвый объем V3. Процесс 1-2: сжатие. Процесс 2-3: разрядка. Процесс 3-4: расширение. Процесс 4-1: стремление.

В геометрии рисунка видно, что чем выше степень сжатия, тем ближе будут V2 и V3, поэтому количество выбрасываемого газа в 3-2 будет меньше.Если степень сжатия была достаточно увеличена, то будет достигнута точка, в которой V2=V3, и газ не будет выходить при открытии выпускного клапана, поэтому линия расширения 3-4 совпадет с 1-2, и, следовательно, газ не всасывается в 4-1.

Это явление количественно определяется объемной эффективностью процесса сжатия:

Этот параметр можно сформулировать в терминах a и понять из (8), что V4=V3·r1/k:

Следовательно, объем газа, который действительно всасывается за цикл, получится: Vasp=λ·Vпоршень.Поршень будет охватывать объем, указанный в диаметре и ходе, данные, предоставленные производителем.

5.2. Пример 1: Расчет ступени сжатия

Одноступенчатое сжатие требуется для обработки 50 м3/ч метана (Ch5) при температуре 300 K, от 1 до 18 бар. Необходимо установить, можно ли использовать следующий компрессор при k≈1,2:

N N 890 RPM
№ цил. Ncyl 2, одностороннего действия
ϕ × ход 120 × 83 мм
PMAX 18 бар
22 кВт 22 кВт
N
A 0.05
5.2.1. Требуемая мощность

Минимальная работа, необходимая для одного моля газа, согласно (9), будет:

wR=-RT1kk-1(ri,i+1k-1k-1)=-9261,52 Дж/моль

(37)

По уравнению идеального газа 1 м3 газа при входных условиях содержит 40,09 моль, поэтому wR=-371294,34 Дж/м3. Требуемый объемный расход составляет 50 м3/ч=0,01389 м3/с, что дает требуемую мощность w˙R≈5,2 кВт. КПД компрессора можно принять равным η=0,9 [20], поэтому требуемая мощность будет равна:

Компрессор будет действительным.

5.2.2. Flow Supply

Поток газа, подаваемый компрессором, пропорционален объему газа, всасываемого в каждом цикле, Vasp. Как видно из (раздел 5.1), это зависит от геометрических характеристик компрессора и степени сжатия, в данном случае r=18, определяемой объемным КПД λ.

Таким образом, объемный расход (V˙Ch5), подаваемый компрессором, будет:

V˙Ch5=Nцил·n·Vпоршня·λ

(39)

Объемный КПД для этого случая, подставив параметры таблица (36), дает λ=0.467. То есть компрессор фактически всасывает менее половины объема, вытесняемого поршнем за каждый цикл. Подстановка в (39):

V˙Ch5=0,7803 м3/мин=46,82 м3/ч<50 м3/ч

(40)

Что показывает, что компрессор не подходит, поскольку он не соответствует требованиям по объемному расходу . Следует искать другое решение: компрессоры с параллельным или многоступенчатым сжатием могут быть альтернативой поршневым компрессорам, хотя другие компрессорные технологии могут работать лучше для больших потоков [18] и могут быть рассмотрены на данном этапе.

5.2.3. Максимальная степень сжатия для заданного объемного расхода

Максимальное давление, при котором компрессор может обеспечить требуемые 50 м3/ч, если подставить это значение в (39) и вычислить λ и r :

λ=V˙Ch5Ncyl·n ·Vпоршня=0,4987⇒rmax=16,85

(41)

5.3. Пример 2: Многоступенчатое определение размеров

Трехступенчатая компрессорная установка должна быть рассчитана на объемный расход 50 м3/ч метана (Ch5) от 300 K, от одного до 18 бар с использованием компрессора из раздела 5.2, зная k≈1,2.

5.3.1. Оптимальный случай

По уравнениям (15) и (17) известны оптимальная степень сжатия, удельные работы сжатия каждой ступени и их сумма: wi,i+1=-20476,3 Дж/моль

(43)

50 м3/ч=0,55681моль/с;w=3·wi,i+1=-61428,95 Дж/моль⇒

(44)

⇒W˙=0,55681моль/с·-61428,95Дж/моль=-34,2кВт

(45)

С другой стороны, согласно (20) и cp, Ch5=36.8 Дж/мольК, охлаждение в конце каждой ступени дает:

qi,i+1=-1922,4 Дж/моль⇒Q˙i,i+1=0,55681моль/с·qi,i+1≈1,08 кВт

(46)

соответственно, общая выделяемая теплота в три раза больше: Q˙=3,24 кВт.

В этих условиях объемный КПД λ≈0,94, значит, для заданных оборотов в минуту и количество цилиндров, максимальный объемный расход, который может обеспечить установка, составляет 93,74 м3/ч.

5.3.2. Неоптимальный случай

Можно изучить случай установки промежуточных давлений, отличных от оптимальных, чтобы выяснить разницу в потребляемой мощности.

Можно рассмотреть случай разделения полного перепада давления на три равные ступени. Общее падение давления составляет 17 бар, поэтому получается три ступени по 5,6667 бар (см. ):

Таблица 1

Уровни давления, удельная работа и тепловыделение в неоптимальном случае.

Стадия бар бар Дж/моль Дж/моль
Пи Пи+1 ри,я+1 Wi,i+1R qi,i+1
1-2 1.00 6,67 6,6667 −57 788,33 −4106,7
2–3 6,67 12.33 1.8500 −10 023,3 −1191,6
3-4 12.33 18.00 1.4595 −5532,9 −705,3
Итого 1,00 18.00 18.0006 −73 344,53 −6003,8

Применяя η=0.9, а для потока 0,5568 моль/с полная мощность сжатия составляет W˙=-45,38 кВт, что больше оптимального значения -34,2 кВт в (46) почти на 33%. Общее количество отводимого тепла увеличится с 3,24 до 3,34 кВт.

6. Выводы

Выведена известная формула для оптимальной степени сжатия ступеней при многоступенчатом сжатии, предполагающая одинаковую изоэнтропическую эффективность для всех ступеней, с использованием метода множителей Лагранжа и основ термодинамики.

Тот же метод был использован для анализа случая, когда изоэнтропические КПД каждой ступени не были равными, и была получена формула для расчета оптимальной степени сжатия для каждой ступени.Результат показывает, что более эффективные стадии должны иметь более высокую нагрузку, чем менее эффективные, в зависимости от того, насколько их изоэнтропическая эффективность отклоняется от среднего геометрического всех изоэнтропических эффективностей процесса. Этот новый результат интересен тем, что часто бывает так, что изоэнтропическая эффективность ступеней не может быть одинаковой из-за технических ограничений. Было показано, что плохие компрессоры, как правило, влияют на производительность больше, чем эффективные, и было установлено, как работа всех ступеней при одинаковой степени сжатия может еще больше увеличить работу сжатия.

Пример проектирования процесса многоступенчатого сжатия с поршневым компрессором был разработан, чтобы проиллюстрировать, как характеристики компонентов связаны с оптимальной степенью сжатия, проблемы, которые могут возникнуть, и способы их решения.

Благодарности

Авторы благодарят инж. Кармен Лоренте-Паласиос за поддержку.

Сокращения

В данной рукописи используются следующие сокращения:

уровня
ек удельная кинетическая энергия
ер удельная потенциальная энергия
F функция Лагранжа
η изэнтропический эффективность
η * среднее геометрическое всех изоэнтропных эффективность
я давления / количество стадии
к политропам постоянная
λ множителя Лагранжа / объемный КПД
н общее количество ступеней сжатия/об.вечера. оборотов в минуту
P давления
ψ удельная диссипации
кв Удельная теплоемкость
г степень сжатия
RT общий коэффициент сжатия
R константа идеального газа
Т абсолютная температура
V объемное удельное
ж конкретной работы
Wr специфические обратимой работы
W полная работа
Поршневые компрессоры:
соотношение между зазором и рабочим объемом
λ объемная эффективность
n r.вечера. Революции в минуту
NCYL Количество цилиндров VASP VASP Assireted VAP
VPISTON VPISTON VPISTON Объем Piston

Авторский вклад

Conceitalization, I.L.-P.; методика, И.Л.-П.; валидация, J.R.-M., S.S.-O. и JJR-C.; курирование данных, JR-M .; написание – черновая подготовка, И.Л.-П.; написание — обзор и редактирование, S.S.-O., J.R.-M. и Дж.Дж. Р.-К. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.

Финансирование

Это исследование не получило внешнего финансирования.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

1. Венкатаратнам Г. Криогенные процессы со смешанными хладагентами. Спрингер; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: 2010. [Google Scholar]2. Рен Т., Сюй В., Цай М., Ван С., Ли М. Эксперименты по сжатию воздуха изотермическим поршнем для накопления энергии.Энергии. 2019;12:3730. doi: 10.3390/en12193730. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]3. Бааким С.С., Орфи Дж., Алабдулкарем А. Оптимизация многоступенчатой ​​парокомпрессионной холодильной системы для различных хладагентов. заявл. Терм. англ. 2018; 136:84–96. doi: 10.1016/j.applthermaleng.2018.02.071. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]4. Кассаи М. Прогнозирование потребности в энергии HVAC и потребления в доме на одну семью с помощью различных методов расчета. Энергетическая процедура. 2017; 112: 585–594. doi: 10.1016/j.egypro.2017.03.1121. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]5. Парк С., Ли Х., Хван Ю., Радермахер Р. Последние достижения в технологиях парокомпрессионного цикла. Междунар. Дж. Рефриг. 2015;60:118–134. doi: 10.1016/j.ijrefrig.2015.08.005. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 6. Ковальски Р., Кучиньски С., Лацяк М., Шурлей А., Влодек Т. Пример сверхкритического цикла CO2-Брайтона на компрессорной станции природного газа. Энергии. 2020;13:2447. doi: 10.3390/en13102447. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 7. Карелин Д., Болдырев А., Белоусов А.Конструктивные особенности многоступенчатого центробежного компрессора паровой холодильной машины с полным промежуточным охлаждением рабочей жидкости. Procedia англ. 2017; 206:1488–1496. doi: 10.1016/j.proeng.2017.10.666. [Перекрестная ссылка] [Академия Google]8. Ньето Карльер Р., Гонсалес Фернандес К., Лопес Паниагуа И., Хименес Альваро А., Родригес Мартин Х. Термодинамика. Sección de Publicaciones de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales Политехнического университета Мадрида; Мадрид, Испания: 2013. [Google Scholar]9. Варк К., Ричардс Д. Термодинамика. 6-е изд. Макгроу-Хилл; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: 1999. [Google Scholar]10. Дхар П. Проектирование и моделирование тепловых систем. 1-е изд. Академическая пресса; Кембдридж, Массачусетс, США: 2017. Методы оптимизации; стр. 409–466. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 11. Лопес Паниагуа И., Родригес Мартин Х., Гонсалес Фернандес К., Хименес Альваро А., Ньето Карлье Р. Новый простой метод оценки эксергетического разрушения в теплообменниках. Энтропия. 2013; 15: 474–489. doi: 10.3390/e15020474. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 12.Азизифар С., Бануни С. Моделирование и оптимизация промышленной многоступенчатой ​​системы сжатого воздуха с использованием реальной переменной эффективности в жарких регионах. Доп. мех. англ. 2016; 8:1–10. doi: 10.1177/1687814016647231. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 13. Так К., Ли И., Квон Х., Ким Дж., Ко Д., Мун И. Сравнение конфигураций многоступенчатого сжатия для процессов с одним смешанным хладагентом. Инд.Инж. хим. Рез. 2015;54:9992–10000. doi: 10.1021/acs.iecr.5b00936. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Коррал А., Гарсия дель Муро М.От Больцмана до Ципфа через Шеннона и Джейнса. Энтропия. 2020;22:179. doi: 10.3390/e22020179. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 15. Модекурти С., Эслик Дж., Омелл Б., Бхаттачария Д., Миллер Д.К., Зитни С.Е. Проектирование, динамическое моделирование и управление многоступенчатой ​​системой сжатия CO 2 . Междунар. Дж. Грин. Газ-контроль. 2017;62:31–45. doi: 10.1016/j.ijggc.2017.03.009. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 16. Hashemi E., Pezeshkpour P. Многоступенчатые центробежные компрессоры и определение оптимального соотношения давлений в соответствии с температурными ограничениями; Материалы конференции по энергетике ASME; Орландо, Флорида, США.22–24 июля 2008 г.; [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 17. Мобли Р.К. Системы сжатого воздуха: Британское общество сжатого воздуха. Баттерворт-Хайнеманн; Воберн, Массачусетс, США: 2001. стр. 587–599. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 18. Мобли Р.К. Справочник заводского инженера. Баттерворт-Хайнеманн; Воберн, Массачусетс, США: 2001 г. Компрессоры; стр. 601–614. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 19. Хикс Т. Справочник по машиностроительным расчетам. 2-е изд. Макгроу-Хилл; Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США: 2006. [Google Scholar]20. Барбер А. Пневматический справочник.8-е изд. Эльзевир; Амстердам, Нидерланды: 1997. Компрессор; стр. 27–128. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 21. Ся Д.Ф., Сюй С.Л., Ци Ф. Доказательство неравенств среднего арифметического, среднего геометрического и среднего гармонического. РГМИА Рез. Респ. Собрать. 1999; 2:85–87. [Google Академия] 22. Митчелл Д.В. Подробнее о спредах и неарифметических средних. Мат. Газ. 2004; 88: 142–144. doi: 10.1017/S0025557200174534. [CrossRef] [Google Scholar]

Расчет степени сжатия — SQ Engineering

Многие изменения в компонентах или состоянии некоторых частей двигателя влияют на статическую степень сжатия.Это с некоторыми известными цифрами можно рассчитать и использовать в качестве инструмента при выборе деталей для сборки двигателя.

Используемая формула

Чтобы выяснить, какова начальная C.R (степень сжатия) или как на нее влияют изменения настроек двигателя, используется следующая формула:

, которое также можно преобразовать в эту формулу:

.

Используемые сокращения

Примечание: Все объемы выражены в см3 (кубических сантиметрах)

CR:  Коэффициент статического сжатия, выраженный как отношение объема без сжатия к объему со сжатием (пример: 11.5:1)

CH:  Объем камеры, который рассчитывается следующим образом: (объем камеры сгорания) + (вытесненный объем прокладки головки) + (объем свечи зажигания) + или – (смещение поршня, объем добавляется, если поршень вогнут или объем вычитается, если поршень куполообразный).

CY:  Объем цилиндра, это объем, вытесненный цилиндром. Деление известного рабочего объема двигателя на количество цилиндров обычно является неточным (например, 1600c/4), потому что указанный рабочий объем всегда представляет собой округленную цифру (например, 4age — 1587 см3, а «1.6-литровый двигатель». Лучший способ работы с цилиндром показан в следующем разделе.

Расчет объема цилиндра

Формула для расчета объема показана ниже:

Используя следующее:

π:  Пи, что равно 3,141 или (22/7)

.

Отверстие:  Диаметр отверстия в см.

Ход:  Длина хода в см.

Практический пример:

Двигатель 4age 20V Silvertop имеет известный диаметр цилиндра и ход поршня (81×77) в мм и степень сжатия 10.5:1

Таким образом, переводя диаметр отверстия и ход из мм в см (x/10), диаметр отверстия составляет 8,1, а ход — 7,7

Сначала вычисляется объем цилиндра по формуле:

Добавив диаметр отверстия и ход поршня, мы получим следующее:

Получим 396,7, которые для простоты округлим до 397CC.

Теперь, когда мы знаем объем цилиндра, мы переходим к исходной формуле:

Подставляя известные числа, получаем следующее:

Получается 397/9.5 это равно 41,8 куб. см, это общий объем камеры.

Расчет изменения степени сжатия по изменению размера камеры

Если что-то уменьшает размер камеры, например, более тонкая прокладка головки блока цилиндров, бритая головка, другая головка в целом и т. д., тогда степень сжатия будет расти.

Для разработки изменения необходимы исходные данные для двигателя, такие как размер цилиндра, диаметр цилиндра, ход поршня, исходный CR и исходный размер камеры. Это можно проработать, используя примеры, показанные ранее.

Затем необходимо рассчитать изменение смещения. Если, например, используется более тонкая прокладка головки блока цилиндров, необходимо рассчитать следующее: первоначальный объем, вытесненный сжатой прокладкой, сжатый объем новой прокладки, а затем разницу. Или высота одного выводится из другого, а затем объем рассчитывается из конечной высоты. Затем эту окончательную цифру необходимо вычесть из исходного размера камеры и соответственно рассчитать новый C.R.

Пример:

Снова используется ранее упомянутый двигатель 4age 20V Silvertop:

CY = 397CC CH = 41.8CC C.R = 10,5:1 (первоначально)

Теперь сообщается, что оригинальная прокладка имеет толщину в сжатом состоянии 1,15 мм, а используется металлическая прокладка TRD толщиной 0,8 мм. Высота в сжатом состоянии, как следует из названия, составляет 0,8 мм. Таким образом, вычитая одно из другого, изменение высоты составляет -0,35 мм или 0,035 см

.

Чтобы легко рассчитать смещение любой данной прокладки, используйте следующую формулу:

Поскольку мы хотим вычислить только изменение, мы используем цифру 0.35мм

(397 см3 / 77 мм) х 0,35 мм = 1,8 см3

Таким образом, используя представленные цифры, изменение объема камеры при переходе на эту прокладку будет составлять -1,8 куб.см.

Следующим шагом является определение изменения общего размера камеры и, наконец, общей новой степени сжатия.

Первоначальный размер камеры был 41,8 куб. см, как было рассчитано ранее, а изменение с прокладкой составило -1,8 куб. см, поэтому с помощью простых математических расчетов новый размер камеры будет 40 куб.

Преобразуем это обратно в нашу первую формулу:

, поэтому окончательная степень сжатия будет равна 10.925:1

Расчет изменения, вызванного шлифованием головки блока цилиндров, во многом аналогичен описанному выше, за исключением того, что количество срезанного материала используется непосредственно вместо изменения высоты прокладки, остальные этапы идентичны.

Расчет изменения степени сжатия при изменении размера цилиндра по диаметру цилиндра или ходу поршня

Если что-то увеличивает размер цилиндра, например, увеличенное отверстие для поршня большего диаметра, или если увеличивается ход поршня, то степень сжатия также увеличивается.

Для разработки изменения необходимы исходные данные для двигателя, такие как размер цилиндра, диаметр цилиндра, ход поршня, исходный CR и исходный размер камеры. Это можно проработать, используя примеры, показанные ранее.

Затем необходимо рассчитать изменение громкости. Если цилиндр подвергается механической обработке, чтобы иметь превышение отверстия на 1 мм, необходимо разработать новый размер цилиндра, а затем повторно рассчитать C.R.

Например, если ранее указанный 4age 20V Silvertop был обработан так, чтобы иметь 0.5 мм, то новый цилиндр должен быть разработан. Это легко сделать, используя более раннюю формулу:

.

Заменяя ранее известные числа, но с новым диаметром отверстия 8,15 (см), мы получаем следующее:

и, следовательно, новый объем цилиндра будет 402, теперь, подставив новый размер цилиндра обратно в первую формулу:

Итак, новая степень сжатия 10,62:1

Отработка замены C.R от увеличения хода практически идентичен тому, что показано выше при увеличении диаметра цилиндра. Разница в том, что число хода изменяется при вычислении объема цилиндра, а затем снова подставляется в первую формулу.

Отработка изменения степени сжатия от смены ГБЦ на другую модель

Если головка блока цилиндров меняется на модель с другим объемом камеры сгорания, то процесс отработки полученной степени сжатия значительно усложняется.Для этого необходим объем обеих головок цилиндров (а не общий объем камеры). Затем разницу необходимо вычесть/добавить к общему объему камеры и соответствующим образом рассчитать новый CR.

Например, если на ранее указанный 4age 20V Silvertop будет установлена ​​более поздняя модель с черным покрытием:

Головка Silvertop объемом 35 куб. см (измерено поршнями Arias)

Головка с черным покрытием 37,8 куб. см (самостоятельно измерено)

37,8 – 35 = 2,8 см3

Таким образом, головная камера будет равна 2.на 8 куб.см больше, это может быть непосредственно добавлено к общему размеру камеры:

41,8 + 2,8 см3 = 43,6 см3

Таким образом, новый общий размер камеры (CH) будет 43,6 куб.