Что называется степенью сжатия двигателя?

Что такое степень сжатия двигателя

Что называется степенью сжатия двигателя?

Степень сжатия является величиной, которая характерна для двигателей внутреннего сгорания. Степень сжатия двигателя является отношением полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Другими словами, это отношение объема пространства над поршнем во время его нахождения в НМТ (нижняя мертвая точка) к объему такого же пространства над поршнем при его нахождении в ВМТ (верхняя мертвая точка).

Стоит отметить, что понятие степени сжатия двигателя зачастую ошибочно принимается за показатель компрессии.  Компрессия представляет собой максимальный уровень давления в цилиндре, которое создается в результате движения поршня из НМТ в ВМТ. Показатель компрессии принято измерять в атмосферах, тогда как степень сжатия выражается математически в виде определенного отношения. В качестве примера можно указать степень сжатия 11:1.

На самом деле показатель степени сжатия условно является разницей давлений в камере сгорания между моментом подачи  топливно-воздушной смеси (или только дизтоплива для дизельных ДВС) в цилиндр и тем моментом, когда происходит воспламенение топливного заряда. Различные двигатели могут иметь разный параметр  степени сжатия, что зависит от типа мотора и его конструктивных особенностей.  Принято выделять низкую или высокую степень сжатия.

Увеличение степени сжатия: плюсы и минусы

Любой ДВС в основе имеет принцип воспламенения смеси воздуха и распыленного топлива в камере сгорания. Результатом сгорания смеси становится тепловое расширение газов, которые толкают поршень. Такая энергия толчка от поршня передается на коленчатый вал двигателя посредством работы КШМ, что означает преобразование сгорания топлива в полезную механическую работу.

Чем большим оказывается показатель степени сжатия двигателя, тем сильнее итоговое давление газов на поршень. Увеличение давления будет означать, что за один такт силовая установка способна выполнить больше механической работы. Если проще, то мощность и отдача от двигателей с большей степенью сжатия выше сравнительно с аналогами, которые имеют меньший показатель.

Также необходимо добавить, что количество самого подаваемого топлива в моторах с большей степенью сжатия не увеличивается, при этом такой двигатель имеет больший КПД. Бензиновые двигатели могут демонстрировать показатель степени сжатия от 8 до 12.

Что касается дизельных моторов и особенностей воспламенения смеси в таких агрегатах, степень сжатия дизеля выше и находится в рамках от 14 до 18 единиц.

При всех положительных аспектах сильно увеличить степень сжатия не представляется возможным, так как значительное уменьшение объема камеры сгорания приводит к детонации топлива. Детонация в результате увеличения степени сжатия свойственна бензиновым ДВС. Дизельный двигатель, в котором воздух подается и сжимается отдельно, также может детонировать после впрыска дизтоплива. Детонация в дизеле связана с неисправностями топливной аппаратуры, неправильно установленным моментом впрыска, закоксовкой и сильным нагаром в цилиндрах двигателя и т.п.

Большинство современных моторов легковых автомобилей имеют высокую степень сжатия, так как двигатель становится мощнее и экономичнее. Топливно-воздушная смесь в таких ДВС сгорает более полноценно и равномерно, позволяя улучшить ряд характеристик двигателя во всем диапазоне оборотов.

Главной особенностью моторов с высокой степенью сжатия является повышенная требовательность к качеству топлива. Для таких силовых агрегатов обязательно использование дорогих марок бензина с высоким октановым числом и солярки с необходимым цетановым числом.

 Большинство современных бензиновых ДВС предполагают использование топлива с октановым числом не ниже АИ-95 или АИ-98.

Доработка двигателя: изменение степени сжатия

Среди распространенных решений для форсирования двигателя или езды на более дешевом бензине является самостоятельное изменение объема камеры сгорания. Далее мы рассмотрим, как увеличить или уменьшить степень сжатия своими руками.

Если вы планируете форсировать двигатель, тогда степень сжатия нужно увеличить. Следует помнить, что увеличение закономерно приводит к тому, что детонационный порог будет снижен. Слишком высокая степень сжатия для двигателя будет означать, что устранить детонацию при помощи высокооктанового бензина, настройки УОЗ и других манипуляций не получится.

Стоит добавить, что более ощутимый прирост мощности способен обеспечить такой двигатель, который изначально был рассчитан на меньшую степень сжатия. Другими словами, больше мощности после тюнинга выдаст агрегат, штатно имеющий показатель 9:1 и доработанный до 10:1 сравнительно с мотором, который в стоке имел 12:1 и был форсирован путем увеличения показателя степени сжатия до 13:1.

Читайте также  Nissan juke какое масло лить в двигатель?

Для прибавки мощности существуют такие способы:

  • доработка ГБЦ и/или установка тонкой прокладки ГБЦ;
  • расточка цилиндров и общее увеличение объема ДВС;

Под тюнингом головки блока в этом случае стоит понимать фрезеровку нижней части, которая стыкуется с блоком цилиндров. ГБЦ таким образом укорачивается, что и приводит к уменьшению камеры сгорания двигателя, а также увеличению степени сжатия. Аналогичную задачу преследует и установка более тонкой прокладки ГБЦ.

Необходимо учитывать, что при таком тюнинге существует риск встречи клапанов с поршнем. Перед началом работ необходимы детальные расчеты. В ряде случаев требуется замена поршней на такие, которые имеют увеличенные выемки под клапан. Фазы газораспределения также сбиваются, что потребует их последующей настройки.

Что касается расточки блока цилиндров, данный способ также требует замены поршней. Результатом становится увеличение рабочего объема ДВС и более высокая степень сжатия, так как объем камеры сгорания по отношению к увеличенному объему цилиндра не меняется.

Дефорсирование ДВС

Вполне очевидно, что после понижения степени сжатия двигатель будет дефорсирован. Делается такая доработка в том случае, если мощность двигателя отодвигается на второй план. Уменьшение степени сжатия позволяет эксплуатировать мотор на низкооктановом бензине без риска появления детонации, что и обеспечивает определенную экономию на разнице стоимости горючего.

Необходимо добавить, что подобное решение зачастую применяется на старых карбюраторных автомобилях. Что касается инжекторных авто с электронным блоком управления, в этом случае данный способ доработки настоятельно не рекомендуется.

Для уменьшения степени сжатия двигателя нужно реализовать увеличение высоты прокладки под ГБЦ. Для этого используются две обычные прокладки, между которыми укладывается третья, изготовленная из алюминия. Результатом станет увеличение высоты ГБЦ и объема камеры сгорания, что позволит в итоге перейти на более дешевый бензин.

Источник: http://krutimotor.ru/stepen-szhatiya-dvigatelya/

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

Что называется степенью сжатия двигателя?

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

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

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

Формула степени сжатия (поршневой двигатель)

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

Степень сжатия CR = (V + C) / C

V — рабочий объем цилиндра

С — объем камеры сгорания.

Такие двигатели состоят из нескольких цилиндров в которых поршни сжимают топливо в камеру горения. Степень сжатия определяется изменением объема пространства внутри цилиндра в крайних положениях поршня. То есть соотношением объема пространства когда впрыскивается топливо и объем когда оно загорается в камере горения. Пространство между нижней и верхней мертвой точкой поршня называется рабочим объемом. Пространство в цилиндре, при поршне в верхней мертвой точке, называется пространством сжатия.

Формула степени сжатия (роторно-поршневой двигатель)

Роторно-поршневой двигатель — это двигатель? в котором роль поршня отведена трехгранному ротору, который совершает сложные движения внутри определенной полости. Сейчас такие двигатели используется преимущественно в автомобилях Mazda.

Для этих двигателей степень сжатия определяется как отношение максимального к минимальному объему рабочего пространства при вращении поршня.

CR = V1 / V2

V1 — максимальный объем рабочего пространства

V2 — минимальный объем рабочего пространства.

Влияние степени сжатия

Существуют двигатели, которые меняют степень сжатия в зависимости ситуации. Они работают с высокой степенью сжатия при низких нагрузках и с низкой степенью сжатия при высоких нагрузках. При высоких нагрузках необходимо чтобы степень сжатия была низкой, чтобы не допустить детонацию. При низких нагрузках рекомендуется, чтобы она была выше для максимизации КПД ДВС. В стандартном поршневом двигателе степень сжатия не меняется и оптимальна для всех режимов.

Чем выше степень сжатия, тем сильнее сжатие смеси перед воспламенением. Степень сжатия влияет на:

  • КПД двигателя, его мощность и крутящий момент
  • выбросы
  • расход топлива
Читайте также  Киа пиканто какое масло в двигатель?

Недостатки увеличения степени сжатия:

  • преждевременное самовоспламенение топлива
  • компоненты двигателя изнашиваются быстрее

Как измерить давление сжатия

Основные правила для измерения:

  • Двигатель прогрет до рабочей температуры
  • Отключена топливная система
  • выкручены свечи (кроме цилиндра который проверяется)
  • аккумулятор заряжен
  • воздушный фильтр — чистый
  • коробка передач переведена на нейтральную скорость

Для получения точной информации о двигателе измеряют давление сжатия в цилиндрах. Перед измерением, двигатель прогревается, чтобы определить зазоры между поршнем и цилиндром. Датчик компрессии монометр, а вернее компрессометр, вкручивается вместо свечи зажигания. Затем двигатель запускается стартером с выжатой педалью акселератора (открытой дроссельной заслонкой). Давление сжатия отображается на стрелке компрессиометра. Компрессиометр — это инструмент для измерения давления сжатия.

Давление сжатия — это максимально достижимое давление в конце такта сжатия двигателя, когда смесь еще не горит. Величина давления сжатия зависит от

  • степени заполнения цилиндров
  • герметичности камеры сгорания.

Все эти параметры, кроме герметичности камеры сгорания, постоянны и задаются конструкцией двигателя. Следовательно, если замер показывает, что один из цилиндров не достигает значения, указанного производителем, то это указывает на утечку в камере сгорания. Давление сжатия должно быть одинаковое во всех цилиндрах.

Причины низкого давления сжатия

  • поврежден клапан
  • повреждена пружина клапана
  • изношено седло клапана
  • изношено поршневое кольцо
  • изношен цилиндр двигателя
  • головка блока цилиндров повреждена
  • поврежден сальник под ГБЦ

В исправной камере сгорания, максимальная разница давлений сжатия на отдельных цилиндрах составляет до 1 бара (0,1 МПа). Давление сжатия составляет от 1,0 до 1,2 МПа для бензиновых двигателей и от 3,0 до 3,5 МПа для дизельных двигателей.

Для предотвращения преждевременного самовоспламенения топлива степень сжатия для двигателей с принудительным зажиганием не должна превышать 10:1. Двигатели, оснащенные датчиком детонационного сгорания, электронным блоком управления и другими устройствами, могут достигать степени сжатия до 14:1.

Для бензиновых турбо-двигателей степень сжатия составляет 8,5:1, поскольку часть сжатия рабочего тела осуществляется в турбонагнетателе.

Таблица основных степеней сжатия и рекомендуемых видов топлива для бензиновых ДВС:

Степень сжатия Бензин
До 10 92
10,5-12 95
от 12 98

Таким образом чем выше степень сжатия тем с большим октановым числом нужно использовать топливо. В основном его повышение приведет к росту КПД двигателя и уменьшению расхода топлива.

Оптимальная степень сжатия дизельного двигателя находится в пределах от 18:1 до 22:1 в зависимости от агрегата. В таких двигателях впрыскиваемое топливо воспламеняется за счет тепла сжатия. И потому степень сжатия у дизельных двигателей должна быть выше, чем у бензиновых. Степень сжатия дизельного двигателя ограничена нагрузкой от давления в цилиндре двигателя.

Компрессия

Компрессия — это наивысшая степень давления воздуха в двигателе, которое возникает в цилиндре в конце такта сжатия и измеряется в количестве атмосфер. Компрессия всегда выше степени сжатия ДВС. В среднем при степени сжатия около 10, компрессия будет около 12. Это происходит потому что при замере компрессии температура воздушно-топливной смеси растет.

Степень сжатия и компрессия. В чем разница? Это одно и тоже или все же нет. Просто о сложном

Компрессия показывает нормальную работу двигателя, а степень сжатия определяет какое топливо нужно использовать для двигателя. Чем выше сжатие, тем большее октановое число необходимо для оптимальной работы.

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

Примеры дефектов двигателя:

Дефект Признаки Компрессия, МПа Компрессия, МПа
Без дефектов нет 1,0-1,2 0,6-0,8
Трещина в перемычке поршня высокое давление в картере, синие выхлопные газы 0,6-0,8 0,3-0,4
Прогар поршня Те же, цилиндр не работает на малых оборотах 0,5-0,5 0-0,1
Залегание колец в канавках поршней Те же 0,2-0,4 0-0,2
Задир поршня и цилиндра Те же, вероятна неравномерная работа цилиндра на холостом ходу 0,2-0,8 0,1-0,5
Деформация клапана Цилиндр не работает на малых оборотах 0,3-0,7 0-0,2
Прогарание клапана Те же 0,1-0,4
Дефект профиля кулачка распредвала Те же 0,7-0,8 0,1-0,3
Нагар в камере сгорания + износ маслосъемных колпачков и колец Высокий расход масла + синие выхлопные газы 1,2-1,5 0,9-1,2
Износ цилиндро-поршневой группы Высокий расход топлива и масла на угар 0,2-0,4 0,6-0,8

Основные причины проверить двигатель:

  • вялый разгон
  • низкое давление масла
  • высокий расход масла
  • проблемный запуск
  • низкая компрессия
  • синие выхлопные газы
  • высокий расход топлива
  • неровный холостой ход
  • сильная детонация
  • нагар на свечах / частая замена свечей
  • стуки / перегрев двигателя
  • износ прокладок
  • пульсация в газоотводящем шланге из картера
Читайте также  Какое масло использовать для промывки двигателя?

Первоначально двигатели делали из таких известных и распространенных материалов как чугун, сталь, бронза, алюминий и медь.

Но в последние годы авто-концерны стремятся достичь большей мощности и меньшей тяжести для свои двигателей и это толкает использовать их новые материалы — металлокерамический композит, кремний-никелевые покрытия, полимерные углероды, титан, а также различные сплавы. Самая тяжелая часть двигателя — блок цилиндров, который исторически всегда делался из чугуна.

Основная задача сделать сплавы чугуна с лучшими качествами не потеряв твердости, чтобы не пришлось делать гильзы цилиндров из чугуна (так иногда делают на грузовых авто, где такая структура финансово окупается).

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

Источник: https://avtotachki.com/chto-na-samom-dele-oznachaet-stepen-szhatiya-i-pochemu-eto-imeet-znachenie/

Степень сжатия двигателя

Что называется степенью сжатия двигателя?

24 февраля 2020 Категория: Полезная информация.

Степенью сжатия называется одна из основных характеристик двигателя внутреннего сгорания (ДВС). От нее напрямую зависит мощность мотора, топливная экономичность, а также динамика автомобиля.

В статье:

Воздушно-топливная смесь поступает в цилиндр, когда соответствующий поршень находится в самом нижнем положении (нижняя мертвая точка). В это время она занимает максимально возможный объем, который уменьшается по мере движения поршня в верхнем направлении, и становится минимальным после достижения им крайней верхней позиции. В этот момент объем цилиндра ограничен камерой сгорания, и находящаяся в ней смесь воспламеняется. Создавшееся мощное давление оказывает воздействие на поршень, отталкивая его в нижнем направлении и, тем самым, заставляя вращаться коленвал, на котором он установлен.

Степенью сжатия называется показатель, который характеризует, во сколько раз уменьшается объем воздушно-топливной смеси при движении поршня от крайнего нижнего к крайнему верхнему положению. Говоря более простым языком, это отношение максимального объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Влияние на мощность

Чем сильнее сжимается рабочая смесь, тем более высокое давление образуется в камере сгорания. Следовательно, поршень получает значительно больше энергии, которая естественным образом переходит на коленвал.

Вывод очевиден: чем выше степень сжатия — тем мощнее мотор. Но данный показатель не может увеличиваться бесконечно: при создании чрезмерно высокого давления может происходить крайне нежелательное явление — преждевременное воспламенение, называемое детонацией. Из-за него давление на поршень начинает создаваться еще до того, как он достигнет верхней позиции. Это становится причиной:

  • мощных и резких ударных нагрузок;
  • постоянного перегрева даже после непродолжительной работы;
  • разрушения поршневых пальцев и колец;
  • ощутимой потери динамики и мощности.

Поэтому степень сжатия должна определяться с учетом других рабочих характеристик и конструктивных особенностей конкретного двигателя.

Увеличение степени сжатия

Возможность увеличения степени сжатия без риска преждевременной детонации предусмотрена во многих двигателях. Это делается через уменьшение объема камеры сгорания (чем он меньше, тем сильнее будет сжиматься находящаяся в ней рабочая смесь). Существует три способа:

  • Расточка цилиндров. При этом увеличивается объем двигателя. Поскольку объем камеры сгорания не меняется, это повышает степень сжатия. Однако расточка цилиндров подразумевает обязательную замену поршней, что обусловлено увеличением диаметра.
  • Фрезерная обработка нижней части ГБЦ, в результате чего она укорачивается. Объем двигателя остается прежним, а у камеры сгорания — уменьшается, соответственно — повышается степень сжатия.
  • Установка более тонкой прокладки ГБЦ по сравнению с имеющейся. Это также приведет к уменьшению объема камеры сгорания при неизменном объеме двигателя.

Подробнее о том, как увеличить мощность дизельного двигателя читайте в нашем материале.

В двух последних случаях следует учитывать вероятность столкновения поршней с клапанами. Поэтому перед модернизацией двигателя следует провести точные расчеты. Одним из вариантов решения проблемы является установка поршней, имеющих увеличенные выемки под клапана (они предназначены, в том числе, для подобных операций).

Уменьшение степени сжатия

Процедура приводит к снижению мощности двигателя, но позволяет перевести двигатель на более дешевый низкооктановый бензин. Чтобы уменьшить степень сжатия, следует увеличить объем камеры сгорания. Это делается через повышение высоты прокладки под головкой блока цилиндров. Алгоритм прост: между двумя стандартными прокладками подкладывается третья, сделанная из алюминия.

Технология была широко распространена в советские времена, когда владельцы карбюраторных «Жигулей» и «Москвичей» массово переводили свои машины с 92-го на более дешевый 76-й бензин. На современных автомобилях, оснащенных электронными системами управления двигателем, проводить данную процедуру крайне не рекомендуется: с экономической точки зрения это бессмысленно, а с технической — может привести к серьезным неполадкам.

Иногда проще купить новый элемент двигателя, чем производить ремонт. Найти нужные запчасти вы можете у нас!

Посмотреть запчасти в наличии

Дизель, сжатие двигателя

Источник: https://dieselkraft.by/poleznaya-informatsiya/stepen-szhatiya-dvigatelya.html