додому опалення Ступінь стиснення двигуна, компресія і октанове число. Що таке ступінь стиснення? Ступінь стиснення і компресія Як все працює

опалення

Ступінь стиснення двигуна, компресія і октанове число. Що таке ступінь стиснення? Ступінь стиснення і компресія Як все працює

Ступінь стиснення являє собою розрахункову величину, яка демонструвала б зміна обсягу до і після стиснення. А компресія - це величина, яка вимірюється реально. У процесі стиснення відбувається зміна не тільки обсягу і тиску, а й температури, тому в справному двигуні компресія зазвичай трохи вище. На неї впливає і можлива негерметичність клапанів, прокладок, кілець та ін. Керівництво до двигуна зазвичай містить вказівку мінімального значення компресії, при якому дозволяється їздити.

Основне поняття

Важливо знати, яка ступінь стиснення для мотора є оптимальною. Це складне питання, адже розробники двигунів з запалюванням від іскри націлені на те, щоб збільшити цей показник. А якщо двигун працює на займання від стиснення, то цей параметр найправильніше знизити. Саме ступінь стиснення являє собою характеристику двигунів внутрішнього згоряння, Яка викликає найбільше число помилкових думок.

Найпоширенішим помилкою є те, що від ступеня стиснення багато що залежить. Однак тут все просто - цей показник є відображенням ставлення обсягу циліндра до аналогічного параметру камери згоряння, а якщо по-іншому, то він дорівнює частці від ділення обсягу простору над поршнем до обсягу камери згоряння. Виходить, що ступінь стиснення в геометричному плані є відображенням того, у скільки разів здійснюється зменшення обсягу паливо-повітряної суміші в циліндрах двигуна в процесі руху поршня від нижньої до верхньої мертвої точки. Звичайно, в житті все рідко аналогічно вираженого в теорії.

Як все працює?

Ступінь стиснення двигуна на зорі автомобілізму була невисокою - 4-5, щоб не сталася детонація в результаті роботи на бензині з малим октановим числом. Наприклад, при циліндрі на 400 кубиків обсяг камери згоряння становитиме 100 мл. Виходить, що для такого двигуна ступінь стиснення буде дорівнює: е \u003d (400 + 100): 100 \u003d 5. Якщо зменшити обсяг паливної камери до 40 кубічних сантиметрів, то станеться зростання ступеня стиснення: е \u003d (400 + 40): 40 \u003d 11 .

Який буде результат? збільшення термічного ККД двигуна майже на 30%. За умови, що мотор на 2,4 літра з 6 циліндрами зі ступенем стиснення 5 досягає потужності 100 кінських сил, то при значенні ступеня стиснення 11 вона стане дорівнює майже 130 л. с. При цьому паливо витрачається в тому ж обсязі. Виходить, що в розрахунку на одну кінську силу в годину можна говорити про скорочення витрати палива на 22,7%.

Цей результат є вражаючим, а кошти для його досягнення неймовірно прості. Це не містика. Чим більше ступінь стиснення двигуна, тим нижче температура газів, які після відпрацювання йдуть на вихлоп.

ази теплотехніки

Двигуни автомобілів є різновидом теплових агрегатів, що підкоряються законам термодинаміки. Фізик Саді Карно в першій половині дев'ятнадцятого століття запропонував перші основи теорії теплових машин. Відповідно до його теорією, ККД такого мотора тим вище, чим більша різниця є між температурою газів до кінця горіння суміші палива з повітрям і показником температури на випуску. На цю різницю найбільше впливає ступінь розширення робочих газів всередині циліндрів. тут є важливий момент, Відповідно до його теорією, важливіше для термічного ККД є не ступінь стиснення, а ступінь розширення. Чим сильніше відбувається розширення гарячих газів на робочому ходу, тим нижчою стає їх температура, що цілком природно. У моторах зі звичайною конструкцією ступінь стиснення повністю відповідає ступеню розширення. Саме тому багато хто не розділяє ці терміни. А ступінь стиснення і компресія в сукупності викликають детонацію. Чим сильніше відбувається стиснення паливо-повітряної суміші в циліндрах двигуна, тим вищими є температура і тиск в момент утворення іскри, тим вища ймовірність появи ударних хвиль в камері детонації і згоряння. Саме вона зменшує ступінь стиснення, але тут ні при чому ступінь розширення газів при роботі.

Пятітактний цикл

Існує пятітактний цикл, який призначений для розведення ступеня стиснення і ступеня розширення. Наприклад, ступінь стиснення ВАЗ 2112 починає працювати тільки при 75 градусах вище нижньої метрової точки, і тут є певний такт витіснення суміші. Тепер тактів 5: уприскування, зворотне витіснення, стиснення, робочий хід і випуск. Виникає питання, пов'язане з необхідністю ганяти суміш в обох напрямках. Наприклад, назад буде витіснене 20% суміші, а 80% стискається, як годиться. Навіть при таких умовах реальна ступінь стиснення і компресія становлять 10,6.

практичне значення

Якщо конструкція має реальний показник, Рівний 10,6, а розширення робочих газів - 13, то це цілком нормально. У цьому випадку за фактом термічний ККД двигуна в 1,0518 рази перевищує той, що є за ступенем стиснення. Це мало, проте конструктори двигунів роками намагаються змінити ситуацію так, щоб домогтися цих 5% економії пального. У пасажирських автомобілів двигуни працюють на базі 5-тактного циклу.

Це рішення здається блискучим, але є і недолік. Геометричний показник ступеня розширення робочих газів 13, а для реального ступеня стиснення - 10,5. Процес витіснення суміші назад робить з 1,5 літрового двигуна по потужності і моменту 1,2 літровий. Підсумком цього є збільшення термічного ККД за рахунок втрати літражу. «На низах» двигун з запізнілим закриттям впускних клапанів не тягне. Пятітактний цикл доречно використовувати на автомобілях з гібридними агрегатами, де тяговий електричний мотор при найнижчих оборотах бере навантаження на себе. Далі в роботу включається ДВС. І тут не так важливо, який ступінь стиснення у мотора, найважливіше ступінь розширення газів при роботі.

висновок

Через наддуву ступінь стиску потрібно знижувати. У процесі подачі паливоповітряної суміші при надлишку тиску виходить, що в циліндрах має місце підвищена реальна компресія. Тому потрібно відступати. Саме тому виникає необхідність в зниженні термічного ККД і підвищенні витрати палива, якщо не використовується пальне спеціального призначення.

Думаю, багато хто задається цим питанням на просторах безкрайніх російських доріг. Який все ж бензин краще лити в свого залізного коня 92 або 95? Чи є між ними критична різниця, і що буде, якщо замість 95 використовувати 92 бензин? Адже він дешевше приблизно на 5 - 10%, а відповідно з кожного бака буде йти реально економія! АЛЕ варто так поступати і чи безпечно це для вашого силового агрегату, розберемо по поличках, буде відеоверсія і голосування в кінці ...

На самому початку я пропоную подумати, що таке ці цифри, 80, 92, 95, а в радянські часи ще й 93? Ніколи не замислювалися? Тут все просто це октанове число. А тоді що це таке? Читаємо далі.

Октанове число бензину

Октанове число бензину - це показник, що характеризує детонаційну стійкість палива, тобто величина здатності палива протистояти самозаймання при стисканні для двигунів внутрішнього згоряння. Тобто простими словами, чим вище «октановий рівень» палива, тим менше ймовірність самозаймання палива при стисненні. При такому дослідженні розмежовують рівні палива за цим показником. Дослідження проводяться на одноциліндровою установці зі змінним рівнем стиснення палива (називаються вони УІТ-65 або УІТ-85).

Працюють установки при 600 об / хв, повітря і суміш 52 градуса Цельсія, і кут випередження запалювання становить близько 13 градусів. Після таких випробувань виводять ОЧИ (октанове число дослідницьке). Це дослідження має показати, як буде вести себе бензин при мінімальних і середніх навантаженнях.

При максимальних навантаженнях на паливо, існує інший експеримент, який виводить (ОЧМ - октанове число моторне). Випробування проводяться на цій, одноциліндровий, установці, тільки обороти 900 об / хв, температура повітря і суміші 149 градусів Цельсія. ОЧМ має більш низьке значення, ніж ОЧИ. При експерименті виводять рівень максимальних навантажень, Наприклад при дросельному прискоренні або при русі в гору.

Тепер я думаю, хоч трохи стало зрозуміло, що це таке. І як його визначають.

Тепер давайте повернемося до вибору - 92 або 95. Будь-який вид будь 92 або 95, і навіть 80. При його переробці на заводі не має таке, кінцеве, октанове число. При прямий перегонки нафти, виходить всього 42 - 58. Тобто дуже низької якості. «Як же так» - запитаєте ви? Невже не можна переганяти відразу з високим показником? Можна, але це коштує дуже дорого. Літр такого палива коштував би в кілька разів дорожче існуючих зараз на ринку. Вироблення такого палива називається каталітичний риформінг. Проводять таким способом всього 40 - 50% від загальної маси і в основному в західних країнах. У Росії таким способом виробляють набагато менше бензину. Друга технологія виробництва, яка менш витратна - називається каталітичний крекінг або гідрокрекінг. Бензин при такій обробці має октанове число за все 82-85. Для того щоб його привести в потрібний показник, в нього потрібно додати спеціальні присадки.

Присадки в бензин

1) Присадки, засновані на металовмісних складах. Наприклад, на тетраетілсвінцом. Умовно їх називають етиловий бензин. Дуже ефективні, змушують паливо працювати, на всю, так би мовити. Але і дуже шкідливі. Як видно з назви тетраетилсвинець, в складі є метал - «свинець». При згорянні утворює газоподібні сполуки свинцю в повітрі, який дуже шкідливий, осідає в легенях, розвиваючи складні хвороби, наприклад «РАК». Тому такі типи зараз заборонені у всьому світі. В СРСР існувала марка АІ - 93, він то, як раз базувався на тетраетілсвінцом. Умовно можна назвати це паливо застарілим і шкідливим.

2) Більш досконалі і безпечні засновані на ферроценов, нікелі, марганцю, але найчастіше застосовують Монометиланіліни (ММНА), Його октанове число досягає 278 пунктів. Ці присадки безпосередньо змішують з бензином, доводячи суміш до потрібної консистенції. Але такі присадки також не ідеальні, вони утворюють наліт на порушених, свічках, засмічують каталізатори і всілякі датчики. Тому рано чи пізно таке паливо закупорить двигун, в прямому сенсі слова.

3) Останні і найдосконаліші - це ефіри і спирти. Самі екологічні і не несуть шкоди навколишньому середовищу. Але є і недоліки такого палива, це низьке октанове число спиртів і ефірів, максимальне значення 120 пунктів. Тому в паливо потрібно таких присадок досить багато близько 10 - 20%. Ще один недолік, це агресивність спиртових і ефірних присадок, при великому змісті вони швидше роз'їдають гумові та пластикові патрубки і датчики. Тому такі присадки обмежують в межах 15% від загального рівня палива.

Ступінь стиснення і сучасний автомобіль

Власне, чому я почав розповідати з октанового числа і присадок, та тому що потрібно враховувати самозаймання палива або так звану детонацію в сучасних агрегатах.

У справу в тому, що виробники щоб збільшити потужність і знизити витрату палива, трохи збільшують ступінь стиснення в циліндрах двигуна.

Ось трохи корисної інформації:

Для ступеня стиснення до 10,5 і нижче використовують октанове число бензину АІ - 92 (не враховуємо ТУРБО варіанти моторів).
Від позначки 10,5 до 12 - заливаємо паливо не нижче АІ - 95!
Якщо ступінь стиснення 12 і вище, то рекомендується заливати не нижче АІ - 98
Звичайно, є ще дуже рідкісні бензини, такі як АІ - 102 і АІ - 109, для них ступінь стиснення 14 і 16 відповідно.

Так що ж станеться, В ТЕОРІЇ , Якщо ми заллємо 92 бензин в мотор, який розрахований на 95? ТАК все просто, паливо від високого ступеня стиснення буде самозайматися, будуть відбуватися «мінівзриви» - тобто буде проявлятися руйнівної шкоди детонації!

А чим небезпечна детонація? Та все просто, прогаром прокладки між головкою блоку і самим блоком, руйнуванням кілець (як компресійних, так і маслоз'ємних), прогаром поршнів і т.д.

АЛЕ це як я написав вище - ВСЕ ЦЕ В ТЕОРІЇ ! ОСОБЛИВО У НАС В РОСІЇ! Чому я це кажу. Багато виробників зрозуміли - що якісного бензину (а зараз говоримо про 95 варіант), знайти якщо можна - ТО ДУЖЕ СКЛАДНО, навіть в столичних регіонах (я вже мовчу про невеликі міста). Найчастіше бензин «бадяжат» так що октанового числа в 95 досягти нереально. Пам'ятаю пару років назад, читав статтю з експериментом - де в столиці брали проби з великої кількості заправок, і тільки в 20 - 25% випадків бензин наближався до норм, інші були далекі від цифри 95 і навіть 92. Тільки вдумайтеся! А як ви перевірите якість самі? Правильно - НІЯК.

Так якщо залити таке неякісне паливо движок відразу накриється? Відразу? Не зовсім так. Машини зараз розумні, і саме щоб ваш мотор не пішов «в рознос» був придуманий датчик детонації, він дозволяє мотору працювати з іншим октановим числом. Він стежить за механічними коливаннями блоку двигуна, перетворює їх в електричні імпульси і постійно.

Якщо імпульси «виходять за рамки нормального стану», то ЕБУ приймає рішення про коригування кута запалювання і якості паливної суміші. Таким чином, сучасний мотор, розрахований на 95 бензин буде, спокійно працювати навіть на 92.

Однак! Така робота буде успішною на низьких і середніх оборотах, на високих оборотах (Майже максимум), датчик детонації працює не так ефективно, тому «смажити» на низькооктановий суміші НЕБАЖАНО!

Давайте підіб'ємо підсумок.

Що буде якщо залити 92 замість 95?

По суті, різниця між 92 і 95 бензином мінімальна, всього «3 числа». Якщо вибудете заправлятися в компанії, яка вам гарантує саме «жорсткі показники» тобто «92 це 92», а «95 це 95» і ВИ В ЦЬОМУ БУДЕТЕ ВПЕВНЕНІ. То різниця буде проявляти для вашого мотора швидше на високих оборотах, і не в значній (до 2 - 3%) втрати потужності, також на цей відсоток зросте витрата палива.

І що найцікавіше, якщо ви не часто розкручуєте свій силовий агрегат до 5000 - 7000 оборотів, а пересуваєтеся з 2000 до 4000, то 92 не завдасть вам будь-яких негативних моментів. Все ж електроніка все відрегулює сама.

Забобони -, такого немає. Прогорание клапанів, було характерно для етилованого типів, які мали металеві присадки. Високооктанові етиловий бензин могли завдати шкоди двигуну, налаштованому на використання АІ-76 (причому у нього не було електронної корекції кута запалювання і вприскування палива). Але зараз такої небезпеки просто немає, тому що таке паливо вже давно заборонено.

АЛЕ В ІДЕАЛІ! Потрібно заправляти саме таким паливом, який рекомендує ваш виробник. Адже якщо раптом новий мотор, накриється, і з'ясується що поломка пов'язана з бензином, то ви потрапляєте на дуже дорогий ремонт, ДО ЧОГО ЗА СВІЙ РАХУНОК. Економія в 10% на бензині вам «вилізе боком».

Октанове число бензину

При максимальних навантаженнях на паливо, існує інший експеримент, який виводить (ОЧМ - октанове число моторне). Випробування проводяться на цій, одноциліндровий, установці, тільки обороти 900 об / хв, температура повітря і суміші 149 градусів Цельсія. ОЧМ має більш низьке значення, ніж ОЧИ. При експерименті виводять рівень максимальних навантажень, наприклад при дросельному прискоренні або при русі в гору.

Тепер я думаю, хоч трохи стало зрозуміло, що це таке. І як його визначають.

Присадки в бензин

1) Присадки, засновані на металовмісних складах. Наприклад, на тетраетілсвінцом. Умовно їх називають етиловий бензин. Дуже ефективні, змушують паливо працювати, на всю, так би мовити. Але і дуже шкідливі. Як видно з назви тетраетилсвинець, в складі є метал - «свинець». При згорянні утворює газоподібні сполуки свинцю в повітрі, який дуже шкідливий, осідає в легенях, розвиваючи складні хвороби, наприклад «РАК». Тому такі типи зараз заборонені у всьому світі. В СРСР існувала марка АІ - 93, він то, як раз базувався на тетраетілсвінцом. Умовно можна назвати це паливо застарілим і шкідливим.

2) Більш досконалі і безпечні засновані на ферроценов, нікелі, марганцю, але найчастіше застосовують Монометиланіліни (ММНА), його октанове число досягає 278 пунктів. Ці присадки безпосередньо змішують з бензином, доводячи суміш до потрібної консистенції. Але такі присадки також не ідеальні, вони утворюють наліт на порушених, свічках, засмічують каталізатори і всілякі датчики. Тому рано чи пізно таке паливо закупорить двигун, в прямому сенсі слова.

3) Останні і найдосконаліші - це ефіри і спирти. Самі екологічні і не несуть шкоди навколишньому середовищу. Але є і недоліки такого палива, це низьке октанове число спиртів і ефірів, максимальне значення 120 пунктів. Тому в паливо потрібно таких присадок досить багато близько 10 - 20%. Ще один недолік, це агресивність спиртових і ефірних присадок, при великому змісті вони швидше роз'їдають гумові та пластикові патрубки і датчики. Тому такі присадки обмежують в межах 15% від загального рівня палива.

Ступінь стиснення і сучасний автомобіль

Ось трохи корисної інформації:

Для ступеня стиснення до 10,5 і нижче використовують октанове число бензину АІ - 92 (не враховуємо ТУРБО варіанти моторів).

Від позначки 10,5 до 12 - заливаємо паливо не нижче АІ - 95!

Звичайно, є ще дуже рідкісні бензини, такі як АІ - 102 і АІ - 109, для них ступінь стиснення 14 і 16 відповідно.

Так що ж станеться, В ТЕОРІЇ, якщо ми заллємо 92 бензин в мотор, який розрахований на 95? ТАК все просто, паливо від високого ступеня стиснення буде самозайматися, будуть відбуватися «мінівзриви» - тобто буде проявлятися руйнівної шкоди детонації!

АЛЕ це як я написав вище - ВСЕ ЦЕ В ТЕОРІЇ! ОСОБЛИВО У НАС В РОСІЇ! Чому я це кажу. Багато виробників зрозуміли - що якісного бензину (а зараз говоримо про 95 варіант), знайти якщо можна - ТО ДУЖЕ СКЛАДНО, навіть в столичних регіонах (я вже мовчу про невеликі міста). Найчастіше бензин «бадяжат» так що октанового числа в 95 досягти нереально. Пам'ятаю пару років назад, читав статтю з експериментом - де в столиці брали проби з великої кількості заправок, і тільки в 20 - 25% випадків бензин наближався до норм, інші були далекі від цифри 95 і навіть 92. Тільки вдумайтеся! А як ви перевірите якість самі? Правильно - НІЯК.

Однак! Така робота буде успішною на низьких і середніх оборотах, на високих оборотах (майже максимум), датчик детонації працює не так ефективно, тому «смажити» на низькооктановий суміші НЕБАЖАНО!

Давайте підіб'ємо підсумок.

Що буде якщо залити 92 замість 95?

І що найцікавіше, якщо ви не часто розкручуєте свій силовий агрегат до 5000 - 7000 оборотів, а пересуваєтеся з 2000 до 4000, то 92 не завдасть вам будь-яких негативних моментів. Все ж електроніка все відрегулює сама.

Забобони - що можуть прогоріти клапана, такого немає. Прогорание клапанів, було характерно для етилованого типів, які мали металеві присадки. Високооктанові етиловий бензин могли завдати шкоди двигуну, налаштованому на використання АІ-76 (причому у нього не було електронної корекції кута запалювання і вприскування палива). Але зараз такої небезпеки просто немає, тому що таке паливо вже давно заборонено.

АЛЕ В ІДЕАЛІ! Потрібно заправляти саме таким паливом, який рекомендує ваш виробник. Адже якщо раптом новий мотор, накриється, і з'ясується що поломка пов'язана з бензином, то ви потрапляєте на дуже дорогий ремонт, ДО ЧОГО ЗА СВІЙ РАХУНОК. Економія в 10% на бензині вам «вилізе боком».

Який кінцевий підсумок хочеться вивести - кожному своє, якщо ваш мотор не розрахований на 92-й, тоді не варто його лити! Все ж це може бути чревате! Однак якщо заллєте то сучасний двигун, автоматом, відрегулює кути запалювання і ви можете навіть не відчути підміни палива (ТОБТО І НА 92-м можна їздити, чи не розкручуючи свій мотор до максимуму). Але якщо трапиться поломка, і гарантія з'ясує що залито не те паливо, РЕМОНТ БУДЕ ЗА ВАШ РАХУНОК! А це, точно, не варто 2 - 3 рублів економії з літра.

Зараз докладна відео версія, дивимося.

У будь-якому відрегульована двигуні одним з параметрів, який поза всяким сумнівом слід змінити і зазвичай в сторону підвищення, є ступінь стиснення. Оскільки підвищення ступеня стиснення збільшує віддається ефективну потужність двигуна, тому бажано мати ступінь стиснення якомога вищою в певних межах. Верхня межа завжди визначається в залежності від точки, в якій виникає детонація.

Оскільки детонація може дуже швидко зруйнувати двигун, тому буде краще, якщо ми будемо точно знати, яка ступінь стиснення є або буде, щоб можна було витримувати розумне співвідношення. Ступінь стиснення визначається c допомогою наступної формули (V + C) / C \u003d CR, де V це робочий об'єм циліндра, а Зце обсяг камери згоряння.

Визначити робочий об'єм або місткість одного циліндра можна просто. Для цього вам потрібно просто розділити робочий об'єм (літраж) двигуна на число циліндрів, наприклад, якщо літраж чотирициліндрового двигуна 1100 куб. см, то ємність або робочий об'єм одного циліндра буде дорівнювати 1100/4 \u003d 275 куб. см. Знайти значення обсягу камери згоряння трохи складніше. Для визначення обсягу ми повинні фізично його виміряти і для цього нам потрібно мати піпетку або бюретки, градуйовані в куб. см. Обсяг камери згоряння це повний обсяг, який залишається над поршнем, коли він знаходиться в ВМТ. Він включає в себе обсяг порожнини в головці плюс обсяг, рівний товщині прокладки, плюс обсяг між верхньою частиною поршня і верхньою частиною блоку циліндрів в ВМТ і плюс обсяг виїмки в днище поршня при використанні поршнів з увігнутими днищами або мінус обсяг опуклості на днище поршня при використанні поршнів з опуклими днищами. Після того як це буде зроблено, ви можете додати обсяг, рівний товщині прокладки. Якщо прокладка має круглий отвір, то цей обсяг найпростіше можна визначити за допомогою наступної формули: Vcc \u003d [(p D2 * L) / 4] / 1,000, де V \u003d Обсяг, p = 3,142, D \u003d Діам. отвори в прокладанні в мм, L \u003d Товщина прокладки в затиснутому стані в мм. Якщо отвір в прокладці некруглих, як це має місце в багатьох випадках, то ми можемо виміряти потрібний обсяг, скориставшись бюреткою. Для цього обтиснуту прокладку приклейте до аркуша скла за допомогою герметика, призначеного для прокладок головок циліндрів, потім помістіть скло на горизонтальну поверхню і заповніть отвір в прокладці рідиною за допомогою бюретки. Намагайтеся це робити так, щоб рідина не виливалася з отвору або покривала повністю всю поверхню прокладки, оскільки в цьому випадку виміри будуть неправильними. Заливати рідину слід до тих пір, поки її рівень не дійде до краю прокладки. Якщо все отвори круглі, то можна легко розрахувати обсяг між верхньою поверхнею поршня і верхньою частиною блоку. Це можна зробити за допомогою зазначеної вище формули, але при цьому D буде дорівнювати діам. отвори циліндра в мм, а L віддалі від верхнього днища поршня до верхньої частини блоку знову в мм. На якихось стадіях буває необхідно визначити, скільки потрібно зняти металу з торцевої поверхні головки циліндрів, щоб отримати необхідний ступінь стиснення. Для цього спочатку потрібно розрахувати потрібний повний обсяг камери згоряння. З отриманого значення ви віднімаєте обсяг, рівний товщині прокладки, обсяг в блоці над поршнем, коли він знаходиться в ВМТ і, якщо використовується поршень з увігнутим днищем, обсяг виїмки. Час, що залишився значення тепер є обсяг, який повинна мати порожнину в голівці для отримання потрібної нам ступеня стиснення. Щоб було зрозуміліше, розглянемо наступний приклад. Припустимо, що нам потрібно мати ступінь стиснення 10/1, а літраж двигуна дорівнює 1000 см3 і він має чотири циліндри. СR \u003d (V \u003d C) / C, де V - робочий об'єм одного циліндра, а З - повний обсяг камери згоряння. Оскільки ми знаємо, що V (Робочий об'єм циліндра) \u003d 1000 см3 / 4 \u003d 250 см3 і знаємо необхідний ступінь стиснення, тому перетворимо рівняння, щоб отримати повний обсяг камери згоряння З. В результаті ви отримаєте наступне рівняння: З \u003d V / (CR-1). Підставами в нього вказані значення С \u003d 250 / (10 - 1) \u003d 27,7 см3 . Таким чином повний обсяг камери згоряння дорівнює 27,7 см3. З цього значення ви віднімаєте всі складові обсягу камери згоряння, які не перебувають в голівці. Припустимо, що поршень має увігнуте днище, обсяг порожнини в днищі дорівнює 6 см3 і що решту обсягу над поршнем, коли він знаходиться в ВМТ, до торцевої поверхні головки дорівнює 1,5 см3. Крім того обсяг, рівний товщині прокладки, дорівнює 3,5 см3. Сума всіх цих обсягів, які не входять до обсягу порожнини в головці дорівнює 11 см3. Для отримання потрібної нам ступеня стиснення 10/1 ми повинні мати обсяг порожнини в головці (27,7 - 11) \u003d 16,7 см3. Щоб визначити, скільки металу потрібно зняти з торцевої поверхні головки, помістіть її на горизонтальну поверхню, або точніше помістіть головку таким чином, щоб торцева її поверхня була горизонтальною. Після того як ви це зробите, заповніть камеру кількістю рідини, рівним требующемуся остаточного обсягу. У цьому прикладі цей обсяг дорівнює 16,7 см3. Потім виміряйте відстань від торцевої поверхні головки до поверхні рідини і воно буде визначати кількість металу, яке потрібно буде видалити. Є одна невелика проблема при вимірюванні відстані від торця головки до рівня рідини. Як тільки наконечник глибиноміра наближається до поверхні рідини, вона за рахунок капілярного дії піднімається до наконечника. Це капілярний дії має місце при використанні парафіну в якості рідкого середовища для вимірювання об'єму, коли наконечник глибиноміра знаходиться на відстані від 0,008 до 0,012 дюйма від поверхні рідини і тому потрібно робити допуск на це явище. Через невеликі неточностей, що мають місце при шліфуванні і фасонної обробки камери згоряння, рекомендуємо перевіряти обсяг кожної камери точно також, як і інших. Якщо все обсяги не будуть однаковими, то слід видалити метал з головок камер, що мають менший обсяг, щоб їх обсяги стали такими ж, як у камери великим об'ємом. Головною причиною необхідності балансування камер є те, що вона забезпечує більш плавну роботу двигуна, особливо на малих обертах, і дозволяє дещо зменшити вібрації, що виникають за рахунок однакових пускових імпульсів. Друга причина полягає в тому, що якщо ми використовуємо максимально можливу ступінь стиснення і при перевірці знаходимо камеру з найбільшим обсягом, щоб визначити кількість що видаляється металу, то ступеня стиснення у інших камер можуть бути вище цього граничного значення. В результаті виникне детонація, яка може швидко привести до руйнування двигуна. При видаленні металу з камер найкраще знімати метал у верхній частині камер або зі стінок близько свічки. Точність балансування камер становить близько 0,2 см3. Спроби отримати менші значення не можуть бути реалізовані на практиці, оскільки при таких крайніх значеннях можливості вимірювань за допомогою використовуваних вимірювальних інструментів обмежені через їх похибок. Крім цього помилка, яка дорівнює 0,2 см3, навіть для двигунів малого літражу, становить малий відсоток повного обсягу камери в голівці.

Зміна ступеня стиснення

Після того як ми визначилися зі ступенем стиснення перед нами стоїть питання як правильно домогтися потрібної нам ступеня стиснення. Для початку потрібно розрахувати на скільки необхідно збільшити камеру згоряння. Це не складно. Формула для обчислення ступеня стиснення має наступний вигляд: e \u003d (VP + VB) / VB де e- ступінь стиснення VP - робочий об'єм VB - обсяг камери згоряння Перетворивши рівняння можна отримати формулу для обчислення камери згоряння при певної міри стиснення. VB \u003d VP1 / e де VP1 - обсяг одного циліндра За цією формулою обчислюємо обсяг наявної камери згоряння і віднімаємо з нього обсяг бажаної (обчислений за тією ж формулою), отримана різниця і є цікавить на значення на яке і потрібно збільшити камеру згоряння. Існують разнообразнве способи збільшення камери згоряння але далеко не всі з них вірні. Камера згоряння сучасного автомобіля спроектована таким чином, що при досягненні поршнем ВМТ паливо повітряна суміш витісняється до центру камери згоряння. Це мабуть найдієвіша розробка перешкоджає детонації. Самостійна доопрацювання камери в ГБЦ під силу далеко не всім. Це обумовлено тим, що по-перше ви можите порушити спроектовану форму камери, так само при доопрацюванні можуть «розкритися» стінки тому не відома їх товщина. Так само не рекомендується «розжимають мотор» товстими прокладками тому Це порушить процеси витіснення в камері згоряння. Найбільш простим і правельно способом вважається установка нових поршнів в яких заданий необхідний обсяг камери. Для турбо-двигуна сферична форма вважається найбільш ефективною. Краще використовувати для цих цілей спеціально розроблені і виготовлені поршні. Можливий варіант самостійної доопрацювання стічних поршнів. Але сдесь потрібно врахувати що товщина дна поршня не повинна бути менше 6% від діаметра.

Ступінь стиснення в турбо двигун

Однією з найважливіших і мабуть найскладнішим завданням при проектуванні турбодвигуна є прийняття рішення про ступінь стиснення. Цей параметр впливає на велику кількість чинників в загальній характеристиці автомобіля. Потужність, економічність, прийомистість, детонаційна стійкість (параметр від якого сильно залежить експлуатаційна надійність двигуна в цілому), всі ці фактори в значній мірі визначаються ступенем стиснення. Також це впливає на витрату палива і склад відпрацьованих газів. У теорії, ступінь стиснення для турбо-мотора розрахувати не складає великих труднощів. Спочатку розберемо поняття «Стиснення» або «Геометрична ступінь стиснення». Воно являє собою відношення повного обсягу циліндра (робочий об'єм плюс простір стиснення, яке залишається над поршнем при положенні у верхній мертвої точки (ВМТ)), до чистого простору стиснення. Формула має такий вигляд: E \u003d (VP + VB) / VB де E- ступінь стиснення VP - робочий об'єм VB - обсяг камери згоряння Не потрібно забувати про істотні розбіжності між геометричною і фактичної ступенем стиснення навіть на атмосферних моторах. У турбодвигунах до цих же процесів додається і заздалегідь стисла компресором суміш. На скільки фактично від цього збільшитися ступінь стиснення, видно з наступної формули: E eff \u003d Egeom * k√ (PL / PO) де e eff - ефективне стиснення E geom - геометрична ступінь стиснення E \u003d (VP + VB) / VB, PL - Тиск наддуву (абсолютне значення), PO - тиск навколишнього середовища, k- адіабатична експонента (числове значення 1,4) Ця спрощена формула буде справедлива за умови, що температура в кінці процесу стиснення для двигунів з наддувом і без наддуву досягає того ж значення. Іншими словами, чим вище тиск наддуву, тим менше можливе геометричне стиснення. Отже, згідно з нашою формулою для атмосферного двигуна зі ступенем стиснення 10: 1 при тиску наддуву 0.3 бару ступінь стиснення слід зменшити до 8.3: 1, при тиску 0.8 бару до 6.6: 1. Але, слава богу, це теорія. Всі сучасні двигуни з турбонаддувом працюють не з такими через мірно низькими значеннями. Правильна ступінь стиснення для роботи визначається складними термодинамическими обчисленнями і всебічними випробуваннями. Все це з області високих технологій і складних розрахунків, але багато тюнінгових моторів зібрано на основі деякого досвіду, як власного, так і взятого за приклад, від відомих автомобільних виробників. Ці правила будуть справедливі в більшості випадків.

Залежність октанового числа від ступеня стиснення

є кілька важливих чинників впливають на розрахунок ступеня стиснення і їх потрібно брати до уваги при проектуванні. Я перерахую найбільш важливі. Звичайно, це бажаний наддув, октанове число палива, форма камери згоряння, ефективність проміжного охолоджувача, і, безумовно ті заходи які ви в змозі провести по зниженню температурної напруженості в камері згоряння. Кутом випередження запалювання (УОЗ) так само можна частково компенсувати збільшені навантаження. Але це теми для окремої розмови, і ми безумовно торкнемося їх пізніше в наступних статтях

Лис 1 2014

Ступінь стиснення двигуна, компресія і октанове число

Поняття «ступінь стиснення» відноситься до поршневі двигуни, У яких є камера згоряння. Під цим терміном розуміють відношення об'єму простору над поршнем в момент, коли він знаходиться в нижній мертвій точці до обсягу надпоршневого простору у верхній мертвій точці.

Іншими словами, це виражена математично різниця в тиску всередині камери згоряння на момент подачі горючої суміші в циліндр, і на момент її займання.

Навколо цього терміна дуже багато непорозумінь і міфів. Щоб зрозуміти, що істина, і що брехня, варто розібратися, чому у різних двигунів цей параметр відрізняється, і які переваги дає низька або висока ступінь стиснення.

Переваги високого ступеня стиснення

Двигун внутрішнього згоряння працює за рахунок запалення суміші повітря і парів палива. При запаленні суміш розширюється і штовхає поршень, який обертає колінвал. При більшому ступені стиснення інтенсивність тиску на поршень збільшується, і зак один такт двигун робить більше корисної роботи.

Відсутність детонації в дизельних двигунах пояснюється просто: в камері згоряння спочатку стискається чисте повітря, а паливо впорскується пізніше.

При цьому мається на увазі, що кількість бензину в паливо-повітряної суміші залишається незмінним, і за рахунок більшої кількості повітря воно згоряє з більш високим ККД.

На сучасному етапі конструювання легкових автомобілів застосування двигунів з низьким ступенем стиснення практично припинилося. Незважаючи на те, що в них допустимо використовувати низькооктановий і недорогий бензин А-80, їх популярність дорівнює нулю.

Справа в тому, що сучасні споживачі прагнуть купувати автомобілі з великою кількістю «коней під капотом», а з двигунів, розрахованих на низькооктановий бензин (наприклад, двигуна УАЗ 469, (який, правда, зі зміненою ступенем стиснення і поруч модернізацій встановлюється в УАЗ Hunter ), зняти велику потужність неможливо по конструктивним причин.

Чи можна змінити ступінь стиснення?

Збільшити ступінь стиснення можна, зменшивши обсяг камери згоряння, але при модернізації вже наявного двигуна інженерам доводиться постійно шукати компроміс між ефективністю і безпекою. Справа в тому, що, збільшення ступеня стиснення веде до зниження детонаційного порога.

Якщо збільшити ступінь стиснення занадто сильно, можна зіткнутися з тим, що наявними засобами запобігти виникненню детонації не вийде. Іншими словами, часом розробити (або поставити від іншого, більш потужного автомобіля) новий двигун легше, ніж модернізувати старий.

для сучасних двигунів характерна висока мірою важливо стиснення. У переважній більшості випадків в них використовується бензин з октановим числом не нижче 95 або навіть 98.

Один з варіантів зміни ступеня стиснення, доступний приватним тюнерам - фрезерування головки блоку циліндрів. Після «укорочення» ГБЦ обсяг камери згоряння зменшується.

Ступінь стиснення в цьому випадку збільшиться. Є та зворотній бік такої маніпуляції (до речі, офіційно її називають форсуванням) зменшиться загальний обсяг горючої суміші, що згоряє в циліндрі за один цикл.

Ступінь стиснення або компресія?

Ступінь стиснення часто плутають з поняттям «компресія». Це не одне і те ж. компресією називають максимальний тиск в циліндрі при русі поршня від нижньої мертвої точки до верхньої.

Компресія вимірюється в атмосферах, а ступінь стиснення має вигляд математичного відносини, наприклад, 10: 1 (десять до одного).

Передчасне займання і детонація

Суміш, що надходить в камеру згоряння, повинна не вибухати, а горіти, причому, рівномірно, і протягом усього відрізка часу, поки поршень рухається вниз.

При цьому умови енергія витрачається максимально ефективно, а деталі поршневої групи зношуються рівномірно і не перегріваються. Складність полягає в тому, що швидкість горіння суміші зазвичай набагато швидше за швидкість руху поршня.

У зв'язку з цим і виникає основна проблема, що встає на шляху тих, хто поставив собі за мету збільшити ступінь стиснення. При збільшенні тиску суміш мимовільно займається.

Це явище називається передчасним займанням. Більш того, загоряння суміші відбувається, коли поршень ще тільки завершує фазу стиснення. У цьому випадку енергія палива, що згорає створює додатковий опір і витрачається на виконання марної дії.

Друга проблема: виділення надмірної кількості енергії. Простіше кажучи - вибух. Явище це в теорії двигунобудування називається детонацією і має вкрай негативні наслідки.

Таким чином, збільшення ступеня стиснення може зіграти з власником двигуна злий жарт. Щоб уникнути неприємних наслідків, варто ознайомитися з таким поняттям, як октанове число.

Що таке октанове число і на що воно впливає?

Бензин, який використовується для роботи ДВС, Відрізняється стійкістю до детонації і самозаймання. Для позначення рівня цієї стійкості вводиться поняття «октанове число».

Детонація виникає тільки в камері згоряння бензинового двигуна. спалювання дизельного палива вимагає більшому ступені стиснення, і запалюється воно «само собою» розігріваючись під впливом тиску і стикаючись з розжареними металевими деталями.

Здавалося б, всі умови для виникнення створені, але завдяки деяким особливостям дизельного двигуна він повністю захищений від цього шкідливого явища.

важливий факт - октанове число бензину не впливає на кількість енергії, яке виділяє паливо при згорянні. Іншими словами, думати, що заливаючи в двигун бензин з більш високим октановим числом, ви підвищуєте його потужність, помилково.

Все дуже просто: при високому значенні ступеня стиснення необхідно використовувати паливо з великим октановим числом.

Наслідки використання палива з невідповідним октановим числом

Варто звернути увагу, що при невідповідності використовуваного палива вимогам заводу-виготовлювача, можуть виникнути такі проблеми:

- При використанні палива з великим октановим числом можливо прогорание випускних клапанів. Відбувається це тому, що бензин з великим октановим числом горить з меншою температурою і повільніше. Відповідно, при його використанні, на фазі випуску замість відпрацьованих газів через випускні клапана вилітає палаюча суміш.

- При використанні палива з високим октановим числом на свічках можливе утворення нагару. Причини все ті ж: швидкість горіння може не збігатися з циклами ходу поршня.

- При використанні палива з низьким октановим числом блок керування двигуном (або октан-коректор розподільника) не зможе встановити кут випередження запалювання, що виключає детонацію.

Альтернативний спосіб зміни ступеня стиснення

У сучасній практиці розробки двигунів активно застосовується альтернативний спосіб динамічного зміни ступеня стиснення - установка турбонагнетателя.

Він допомагає збільшити тиск в камері згоряння, не змінюючи при цьому її фізичного обсягу. Принцип роботи нагнітача полягає в тому, що в камеру згоряння під тиском надходить більше повітря за одиницю часу.

В результаті ступінь стиснення змінюється постійно, реагуючи на збільшення і зменшення навантаження на двигун. Цей процес відбувається під контролем електроніки, яка оперативно змінює умови займання паливо-повітряної суміші.

В результаті всіх перерахованих вище негативних факторів, пов'язаних зі зміною тиску в камері згоряння, вдається уникнути.

В Об'єднаних Арабських Еміратах крайней популярністю користуються гонки на дизельних позашляховиках. Для збільшення ступеня стиснення і потужності використовуються турбіни максимальної продуктивності

Шанувальники тюнінгу сприйняли застосування турбонагнітачів як більш гнучкий і керований спосіб збільшення потужності двигуна.

Можна сказати, що придбання турбо-кита (набору деталей, призначених для установки турбонаддува на конкретний двигун), Набагато більш поширена в порівнянні з форсуванням. Нагнітачі різних типів успішно використовуються і при необхідності збільшити ефективність роботи дизельного двигуна.