Что такое компрессия и степень сжатия: Степень сжатия и компрессия. В чем разница? Это одно и тоже или все же нет

Содержание

Степень сжатия и компрессия таблица

Компрессия и степень сжатия двигателя в 2017 году

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:

Свободный объём цилиндра, когда поршень опущен в НМТ.
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.

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:

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

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

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

Познавательно — Степень сжатия и компрессия — DRIVE2

Многие путают или сравнивают «степень сжатия» и «компрессию» – это совсем разные понятия!

такты двигателя

И так по порядку:

1. Степень сжатия двигателя – это соотношение общего объема одного цилиндра двигателя к объему камеры сгорания этого же цилиндра. Измеряется в килограммах на квадратный сантиметр.2.Компрессия — это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия.

Начнем со степени сжатия — что же это такое?

Итак, соотношение общего объема цилиндра – означает общая вместимость цилиндра в нижней мертвой точке поршня (НМТ) (когда поршень находится внизу). В поршень подается воздушно-топливная смесь (когда поршень внизу) и полностью заполняет цилиндр. Для примера, двигатель N объемом 1500 куб.см, если разделить на 4 поршня получается – 1500/4=375 куб.см. Так вот это объем одного цилиндра.Получаем НМТ = 375

Объем камеры сгорания – это уже не общий объем, а объем камеры сгорания, когда поршень в цилиндре находится в верхней точке (ВМТ), в этом положении он максимально сжимает топливо (простыми словами поршень находится вверху). А этот объем уже намного меньше общего объема цилиндра, например у того же двигателя N объем камеры сгорания равен всего 37 куб.смПолучаем ВМТ = 37

И для того, чтобы вычислить степень сжатия двигателя – делим общий объем поршня НМТ (для двигателя N – 375 куб.см), на объем камеры сгорания ВМТ (для двигателя N – 37 куб.см), выходит ( по формуле ε = v1/v2, где ε степень сжатия, а v1 и v2 соответственно НМТ и ВМТ ) 375/37 = 10,13 кг/см2, ε = 10 ( рис. 12.2. )

Степень сжатия

При этом у дизельных двигателей степень сжатия больше, оно колеблется от 18 до 22 кг/см2.

Причем у дизельных двигателей нет свечей зажигания, там воспламенение происходит благодаря давлению – то есть при таком давлении, топливо само по себе воспламеняется.

Стоит также отметить, что степень сжатия двигателя является постоянной величиной, в отличии от компрессии.

Со степенью сжатия разобрались, но тогда что такое компрессия?

Компрессия – это максимальное давление в цилиндре, возникающее в самом конце такта сжатия. Величина этого давления может измеряться в различных единицах, но наибольшее распространение получило измерение в атмосферах.Напоминаю, что компрессия не является постоянной величиной и изменяется в меньшую сторону по мере его износа.Величина этого давления, в конце такта, для каждой модели двигателя индивидуальна и зависит от его объема

Компрессия, в конце такта сжатия

Рассчитываем компрессиюкомпрессия — зависит от степени сжатиярассчитываем компрессию

компрессия = ε*n

где n = 1,2-1,3 ( для четырехтактных двигателей, бензин )

Теперь рассчитываем компрессию для нашего двигателя N

компрессия = ε*n10 * 1. 2 = 12 при n равной 1.2, 10 * 1.3 = 13 при n равной 1.3

И так мы получаем что для нашего двигателя N, компрессия должна быть ~ от 12 до 13

В итоге мы получаем двигатель N со степенью сжатия равной 10 кг/см2 и компрессией от 12 до 13 кг/см2.

Как мы выяснили, степень сжатия и компрессия — это совсем два разных понятия и их не стоит путать.И если у вашего двигателя компрессия ниже от тех значений которые должны быть, стоит задуматься о его ремонте.

Надеюсь для кого-то будет полезным

Степень сжатия и компрессия. — DRIVE2

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…

Вперед и выше

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.

Азы теплотехники

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…

Пятитактный цикл

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.

На спирту

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.

Истина в мере

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.

Степень сжатия и Компрессия — DRIVE2

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.

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *

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…

Вперед и выше

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.

Азы теплотехники

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…

Пятитактный цикл

На спирту

Истина в мере

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

Что такое компрессия и степень сжатия двигателя?

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.
КомпрессияКак 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.

Поделиться новостью с друзьями:

Похожее

Что такое компрессия и какая она должна быть

Для тех кому интересно строение автомобиля, и тех кто не хочет выглядеть глупо в глазах своих друзей автомобилистов, мы рассмотрим часто встречающийся, не всем понятный термин, компрессия двигателя и ответим на вопрос, — «Что такое компрессия и какая она должна быть?».

Прежде чем полностью ответить на поставленный вопрос, давайте разберемся, что такое степень сжатия двигателя и с чем ее едят.

Степень сжатия

Степенью сжатия двигателя называют отношению полного объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания.

Какая должна быть компрессия исправного двигателя?

На бензиновых двигателях степень сжатия имеет широкий диапазон и может достигать от 8 до 12 единиц. Что касается дизельных двигателей, то у них степень сжатия намного выше и может достигать от 14 до 18 единиц, что объясняется конструктивными особенностями дизельных двигателей. Вы все поймете, если подробно изучите рабочий цикл дизельного двигателя.

Степень сжатия бензиновых двигателей на прямую влияет на мощность двигателя. Так почему же ее не увеличить, спросите вы? Да потому, что при увеличении степени сжатия бензинового двигателя резко снижается ресурс двигателя, могут возникнуть проблемы с работой двигателя, особенно при заправке некачественным бензином. А сегодня, не редкость встретить некачественный бензин на заправках. Наверное уже каждый водитель слышал, как обманывают на АЗС.

Подробнее о том что такое степень сжатия, на что влияет степень сжатия и как можно увеличить или уменьшить степень сжатия.

Подробнее о компрессии двигателя

Компрессией двигателя называют максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия, соответственно компрессия это давление в цилиндре двигателя и имеет зависимость от степени сжатия. Если объем меньше, величина давления больше, если степень сжатия больше, то и компрессия больше. Показатель компрессии двигателя может говорить о состоянии двигателя в целом. Вот почему при выборе и покупке автомобиля покупатели проверяют его на сто, где специалисты проводят качественную диагностику двигателя, в которую входит процедура замера компрессии. Стоимость замера компрессии на сто как правило не большая. Да и при наличии прибора для замера компрессии, сделать правильный замер компрессии своими руками не составит никакого труда.

Причины низкой компрессии двигателя

Если после замера компрессии вы обнаружили низкие показатели, следует искать основные причины низкой компрессии: износ поршневых колец, неисправность клапанного механизма.

Как определить почему упала компрессия в двигателе?

В цилиндры с низкой компрессией шприцом введите около 20 грамм моторного масла и опять проведите замер компрессии. Если компрессия подросла, значит проблема низкой компрессии именно в поршневых кольцах. А если показания компрессии не изменились значит проблемы в клапанном механизме. Не редко бывают случаи, когда при низкой компрессии требуется проводить капитальный ремонт двигателя.

Какие признаки плохой (низкой) компрессии двигателя?

Компрессия в цилиндрах один из важнейших параметров по которому можно судить о «здравии» двигателя. Что же такое компрессия и почему она так важна? Компрессия — это давление, которое возникает в цилиндре двигателя в конце такта сжатия, когда поршень находится в верхней мертвой точке. Компрессию не стоит путать со степенью сжатия двигателя. Компрессия двигателя определяется по формуле: компрессия = степень сжатия × К, где К — поправочный коэффициент для бензиновых двигателей 1,2-1,3 / для дизелей 1,7-2. Как правило, инженеры проектируют бензиновые двигатели с компрессией 12-14 бар, в дизельных двигателях нормальная компрессия 20-25 бар, в старых дизелях показатель компрессии равняется 28-32 бар. Современный дизельный двигатель, оснащенный системой «Common Rail», запустить практически невозможно, если его компрессия ниже 16 бар.

Но из любого правила есть исключение, инженеры автоконцернов не сидят сложа руки. Сейчас Mazda серийно выпускает бензиновый двигатель SkyActiv с компрессией 16 бар, а Nissan — двигатели с изменяемой степенью сжатия VC — Turbo.

От величины компрессии в цилиндрах напрямую зависит КПД и мощность двигателя, при сниженной компрессии увеличивается расход топлива и давление картерных газов, а динамические характеристики существенно снижаются. Снижение компрессии от нормы на 15 % в классических двигателях, является критическим и необходимо принимать меры по восстановлению нормальной компрессии. Стоит отметить, что компрессия в цилиндрах двигателя снижается неравномерно, поэтому можно наблюдать такое явление как разброс компрессии по цилиндрам, в исправном моторе разница компрессии между цилиндрами не должна превышать 10%. Замер компрессии выполняется при помощи специального прибора компрессометра.

Причины низкой (неравномерной) компрессии двигателя

1. Закоксовывание, залегание поршневых колец.

Нагар и отложения образовываются в любом двигателе, а тяжелые условия эксплуатации, некачественные горюче-смазочные материалы только усугубляют ситуацию. Залегшие поршневые кольца не только снижают компрессию в цилиндрах, но и приводят к ускоренному износу ЦПГ. Регулярная промывка маслосистемы двигателя, при каждой замене моторного масла, позволит избежать закоксовки поршневых колец. Подробнее о том, как и чем выполнять промывку маслосистемы, читайте здесь.

А что делать, если кольца уже залегли? Для таких случаев в арсенале компании ХАДО присутствуют продукты: «Verylube Раскоксовка», «Verylube Антикокс». Эти высокоэффективные средства позволяют быстро устранить залегание поршневых колец, и при этом нет необходимости разбирать двигатель. Для выполнения раскоксовки двигателя не нужны специальное оборудование и навыки, ее может выполнить любой автовладелец в собственном гараже. Состав вносится непосредственно в цилиндры двигателя через отверстия для установки свечей зажигания (топливных форсунок или свечей накаливания в дизельных двигателях).

2. Износ или повреждения рабочей поверхности цилиндров и компрессионных поршневых колец.

Износ элементов ЦПГ приводит к увеличению зазоров между поршневыми кольцами и стенками цилиндров. Поршень не может создать в цилиндре рабочее давление, часть сжимаемого воздуха попадает в картер двигателя, тем самым повышая давление картерных газов. Так как степень износа каждого цилиндра индивидуальна, то может наблюдаться разброс компрессии по цилиндрам, а это приводит к дисбалансу в работе двигателя. Коленчатый вал такого двигателя изнашивается значительно быстрее, из-за неравномерности нагрузок которые он воспринимает, плюс существенно возрастает вибрации автомобиля. Такой, казалось бы, серьёзный диагноз не повод проводить капитальный ремонт двигателя. Использование ХADO технологии позволяет сэкономить Ваши время и деньги, нет необходимости выполнять разборку силового агрегата и выводить его из эксплуатации. Применение гелей-ревитализантов позволяет не только компенсировать накопленный износ, но и защитить детали двигателя от износа.

При наличии царапин и задиров на стенках цилиндров глубиной до 0,07 мм рекомендуем использовать «Revitalizant EX120 для цилиндров». Продукт универсален, предназначен для бензиновых и дизельных двигателей, наносится через отверстия свечей зажигания/накала или отверстия для форсунок непосредственно на стенки цилиндров двигателя.

При значительном износе цилиндров, дополнительно после обработки цилиндров «Гелем-ревитализантом для цилиндров», и после плановой замены моторного масла рекомендуем провести полную обработку масляной системы двигателя гелем-ревитализантом XADO:

3. Неправильная регулировка клапанов, износ или повреждение гидрокомпенсаторов.

Негерметичность клапанов приводит к снижению компрессии в цилиндре. Наличие отложений на клапанах приводит к их неплотному прилеганию к седлу, клапаны перегреваются и со временем могут прогореть, в этом случае ни о какой компрессии говорить уже не приходиться. Данная проблема может проявляться в отдельно взятом цилиндре, что приводит к разбросу компрессии по цилиндрам. Для предотвращения образования нагара на клапанах необходимо использовать качественное топливо и масло, а также регулярно выполнять промывку топливной и масляной системы. Для промывки топливной системы рекомендуем использовать:

В случае критического загрязнения клапанов применение очистителей может иметь незначительный эффект, тогда вам необходимо обратиться на СТО, где будет выполнена очистка клапанов механическим способом.

Неправильная настройка фаз газораспределительного механизма приводит к нарушению синхронности работы механизмов ЦПГ и ГРМ, клапаны закрываются несвоевременно, компрессия падает. Эта проблема сказывается на компрессии во всех цилиндрах одинаково. Для решения этой проблемы необходимо выполнить регулировку газораспределительного механизма.

4. Повреждение элементов ЦПГ и ГРМ

При прогорании прокладки ГБЦ, сквозной трещины в ГБЦ, короблении ГБЦ, сквозном прогорании или частичном разрушении поршня, необходимо провести ремонт с заменой разрушенных или деформированных деталей.

При износе направляющих втулок клапанов, деформации стержня клапана рекомендуется произвести ремонт ГБЦ, заменить и расточить втулки клапанов, заменить поврежденные клапаны.

Нередко встречаются случаи, когда результаты замера компрессии оказываются выше, чем паспортные данные и этот факт доставляет автовладельцу подлинную радость. Но на самом деле, радоваться нечему! Повышенная компрессия может нанести автомобилю не меньший вред, чем сниженная. Стоит помнить, что компрессия в двигателе не может быть выше паспортных данных, вне зависимости какие средства автохимии вы применяли, повысить компрессию в двигателе возможно только при помощи тюнинга двигателя. Высокая компрессия приводит к возникновению детонации в цилиндрах и снижает ресурс поршней и поршневых колец.

Компрессия в цилиндрах возрастает по причине сокращения объема камеры сгорания из-за значительного количества скопившихся в ней отложений. Еще одной причиной завышенного значения компрессии может быть, наличие в цилиндрах моторного масла, которое уплотняет зазоры в ЦПГ. Масло попадает в цилиндры, через изношенные маслосъёмные колпачки клапанов. Чтобы восстановить нормальную компрессию в двигателе необходимо выполнить очистку камеры сгорания от отложений, посредством применения промывок или выполнить ее очистку механическим путем. Если же причина повышения компрессии в изношенных маслосъёмных колпачках, то их необходимо заменить.

Компрессия в двигателе автомобиля: что это, как измерить и какая норма

Уже при первых проблемах с двигателем — затруднённый пуск, повышение расхода масла — рекомендуется проверять техническое состояние поршней. Зная, какая компрессия должна быть в двигателе, можно не ехать в сервис. Достаточно иметь диагностический прибор и уметь проводить расчёты.

Что такое компрессия?

Это давление (не путать с артериальным), создаваемое поршнем в конце такта сжатия. Но никак не степень сжатия — разница объёмов пространства цилиндра при противоположных состояниях поршня или безразмерный коэффициент. Степень сжатия — показатель практически неизменный, меняется только после проведения тюнинга ДВС или расточки цилиндров.

Компрессия — это давление, создаваемое поршнями мотора при вращении коленвала маховиком на оборотах 200-300 в минуту. По мере износа поршневой группы, показатель меняется. Поэтому его и используют для точной диагностики двигателя внутреннего сгорания. Замеряется он в барах, мегапикселях, кгс/см ². Но, чаще измеряют в атмосферах. Для нахождения проблемной зоны, значение фиксируют во всех цилиндрах и затем сопоставляют с оптимальной величиной.

Причины снижения

Причины снижения компрессии:

износ поршневой группы двигателя, с увеличением зазоров и прочими дефектами;
подгорание тарелок клапанов, неплотно сидящих в сёдлах и пропускающих газы;
прогар или подвисание клапанов, что не позволяет создавать нужное давление;
цилиндр имеет задиры на поверхностях, ведущие к утечке газов.

По величине значения можно в полной мере судить о картине, царящей внутри мотора.

Нормы компрессии

Для определения критической изношенности цилиндро-поршневой группы нужно сверять стандартный показатель с имеющейся величиной. Естественно, идеальным он не может быть, тем более, на моторах со старым устройством. Различают 3 приемлемых значений, при которых работа движка считается удовлетворительной:

для старых карбюраторных моторов с низкой степенью сжатия — до 9,9 атмосфер;
для инжекторов — 10,8 атмосфер;
для дизелей — до 29.7 атмосфер.

Такой разброс значений легко объяснить разностью степени сжатия. На старых силовых агрегатах она априори низкая — редко превышает 8,5 единиц. На DIESEL этот показатель, наоборот, высокий из-за малых размеров камеры сгорания — доходит до 24 единиц. И только на современных бензиновых инжекторных моторах компрессия равна 9 или максимум 11 единицам.

Принято считать, что компрессия прямо связана со степенью сжатия. Если знать последнюю величину, которая всегда представлена в технических документах на автомобиль, определить компрессию не составит труда. Достаточно умножить коэффициент сжатия на 1,4 или 1,5. Но желательно всё-таки использовать те значения, которые приведены в официальных источниках.

На двигателе Ваз-2106 показатель компрессии равен 11 кгс/см², а на уже на Ваз-2110 — 13 кгс/см ². Дизельный BHDA или BHDB, устанавливаемый на Ford Focus, отличается более высоким значением — 18 кгс/см ². На Mitsubishi ASX с движками 1.6, 1.8 и 2.0 литра, этот показатель варьируется в пределах 12-13 кгс/см ².

Как проводят измерение?

Компрессия обязана замеряться на двигателях, набравших свою рабочую температуру. Аккумулятор должен быть хорошо заряжен, проблемы со стартером и другими электрическими узлами — отсутствовать. Иначе замеры нельзя считать правильными.

Измерения следует проводить с помощью специального диагностического прибора. В его состав помимо стрелочного манометра со шкалой 0-4 МПа должно входить:

гибкий шланг с резьбовым наконечником для вкручивания в свечное гнездо;
обратный клапан, обеспечивающий герметизацию во время 5-10 тактов накачивания максимального давления;
ручник — нужен для сброса воздуха, чтобы обнулить показания;
переходники под различные резьбовые номера — поскольку дизельные агрегаты мерятся через разные отверстия для форсунок или свечей накала.

Можно также использовать простейший вариант прибора — обычный манометр с клапаном и конусообразной резиновой фурмой. Но в процессе измерения его надо вручную придерживать на свечном отверстии, так как шланг не вкручивается. Да и показатель, который он выдаст в таких условиях, нельзя считать оптимально верным. Куда правильнее использовать, пусть и дорогой, но профессиональный инвентарь.

Наиболее точные результаты получаются на прогретом двигателе. Ниже приводится подробный алгоритм действий:

запустить силовой агрегат, довести рабочую температуру до 80 градусов Цельсия;
скинуть бронепровода, вывернуть свечи зажигания, на дизеле — форсунки;
обесточить топливный насос, вытащив нужный предохранитель;
вкрутить насадку манометра в отверстие от первой свечи;
открыть дроссель, выжав педаль акселератора, и завернуть стартер несколько раз — 7-8;
снять показания с прибора;
повторить процедуру на всех цилиндрах.

На дизельных силовых установках можно исключить попадание горючего в масляный картер, отключив электронное управление форсунками. На моторах с механической топливоподачей это делается с помощью рычага отсечки, который взаимодействует с ТНВД.

Безупречными можно считать результаты, которые не отличаются между всеми цилиндрами более чем на 1 бар. Это означает, что поршневая группа и клапаны находятся в исправном состоянии. Если отличия существенные — 2-3 бара и больше — повторите процедуру, но с залитым в проблемные свечные отверстия 5 миллилитрами автола. Повышение значения скажет о том, что неисправна поршневая группа, ведь смазка уплотняет прилегание колец. Если ничего не изменится — прогорел клапан. Наконец, при показаниях ниже нормы во всех цилиндрах, капитальный ремонт неизбежен. Здесь уже никакие тесты с маслом не помогут — мотор придётся разбирать.

Известен также способ проверки с закрытой дроссельной заслонкой, но эффективен он лишь для выявления малых дефектов силового агрегата. Такой вариант поможет определить трещины на клапанной тарелке, отсутствие герметичности и прогар кромки.

Как часто проверять?

Как правило, специалисты рекомендуют проводить данную процедуру одновременно с заменой свечей зажигания — каждые 30-40 тыс. км. Таким образом, обеспечиваются и профилактические цели.

Однако двигатель нуждается во внеплановом проведении замера, если наблюдаются такие признаки:

увеличился расход масла до 150 мл/1000 километров;
затруднился пуск по утрам и в холодные дни;
появился сизый дым из глушителя;
ухудшился режим нейтрального хода — мотор частенько трясёт, он глохнет.

Все эти симптомы могут указывать и на другие неполадки. К примеру, нестабильный ХХ является характерным признаком неисправной системы зажигания. Поэтому перед измерениями всё это надо устранять. Иначе показатели будут неточными, а ремонт и затраты — лишними.

Восстановить компрессию агрегата можно, если нет повреждений ГРМ и показатель снижен из-за закоксовки. Нужно купить специальную жидкость и провести раскоксовку на горячем моторе. Обычно в Москве такую процедуру проводят по сниженным ценам.

Степень сжатия

Степень сжатия в теории – это соотношение объема в пространстве над рабочим поршнем в момент, когда он проходит нижнюю мертвую точку, к объему в камере над поршнем в момент прохождения верхней мертвой точки. Это определение выражает разницу давления в самой камере сгорания в момент, когда происходит впрыск топлива в цилиндр.

В повседневной жизни часто путают степень сжатия с другим понятием, а именно с компрессией дизельного двигателя, однако на практике это два разных термина. Компрессия – это наибольшее давление создаваемое поршнем в цилиндре на момент его прохождения от нижней мертвой точки к верхней. Эту величину измеряют в атмосферах.

Степень сжатия измеряют математическим соотношением, к примеру, 19:1. Для дизельных двигателей наилучшим считается соотношение в рамках от 18 до 22 к 1. При такой степени сжатия сердце автомобиля будет работать наиболее эффективно. Использование топлива связано напрямую со степенью сжатия. Чем больше давление достигается в камере и больше сжатие, тем экономичней будет расход топлива, при этом полученная мощность может увеличиваться.

Степень сжатия на практике – как это происходит?

Cгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия — все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия. Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем и объем двигателя не меняется.

переменная степень сжатия по рецепту… НАМИ! — Авторевю

Будет ли серийный кроссовер Infiniti QX50 нового поколения похож на концепт-кар QX Sport Inspiration? Теперь это не столь важно: свое место в энциклопедиях Infiniti займет как первый автомобиль, оснащенный серийным двигателем с переменной степенью сжатия. Спроектированным по рецепту… НАМИ!

Таким концепт-кар Infiniti QX Sport Inspiration был показан этой весной на автосалоне в Пекине, серийный QX50 унаследует многие его черты

На обычную рядную «четверку» мотор 2.0 VC-T (Variable Compression Turbo) похож лишь «до пояса», а ниже у него хитроумный рычажный механизм. Шатун каждого цилиндра соединен с коленвалом не напрямую, а через подвижное коромысло — траверсу, которая своим противоположным концом связана с тягой электроактуатора. Перемещение этой тяги меняет наклон траверсы и, соответственно, расстояние между поршнем и шатунной шейкой коленвала, варьируя положение верхней мертвой точки (ВМТ).

Что это дает? Чем выше поднимается поршень, тем меньше объем камеры сгорания над ним. Топливовоздушная смесь сжимается сильнее, а сгорая и расширяясь, совершает бо́льшую работу. Соотношение между объемом камеры сгорания и полным объемом цилиндра как раз и есть степень сжатия. Чем она выше, тем больше теоретически достижимая эффективность сгорания топлива. Однако попутно растет и риск возникновения взрывного сгорания, то есть детонации, — особенно при высоких нагрузках. Именно поэтому применение наддува заставляет не повышать, а наоборот, понижать степень сжатия.

Новый турбомотор 2.0 VC-T при крайнем верхнем положении траверсы способен достигать очень высокой степени сжатия 14,0:1 — как у атмосферных «четверок» Skyactiv компании Mazda. Но если маздовские моторы так работают во всех режимах, то двигатель Nissan — только на малых оборотах при небольших нагрузках. При их увеличении механизм переходит в промежуточные положения, понижая степень сжатия, а на высоких оборотах или под полным дросселем автоматика сдвигает ВМТ вниз — и степень сжатия падает до минимума: 8,0:1.

Мотор 2.0 VC-T немного крупнее и тяжелее обычных турбочетверок, но существенно компактнее двигателей V6, которые он должен заменить

Интересно, что двигатель по неофициальной информации выдает примерно 270 л.с. и 390 Нм крутящего момента — то есть форсирован на уровне обычных двухлитровых турбомоторов «заряженных» машин. Куда важнее, что агрегат 2.0 VC-T сулит сокращение расхода топлива на 27% по сравнению с атмосферной «шестеркой» Nissan 3.5 серии VQ, — которую, судя по всему, и призван заменить. А еще мотористы компании Nissan уверяют, что такие двигатели с изменяемой степенью сжатия станут альтернативой дизелям: ведь при схожей экономичности они требуют менее сложных систем очистки выхлопа и легче впишутся в строгие экологические нормативы.

Почему же раньше японцев никто не довел такие двигатели до серийного воплощения на легковушках? Ведь впервые эту идею еще в 20-х годах прошлого века предложил британский инженер Гарри Рикардо. Полвека назад в Америке выпускали «переменный» танковый дизель Continental AVCR-1100, а в конце 90-х аналогичные исследования вели Daimler, Volvo, Audi, Porsche, Honda, Ford, Suzuki, Peugeot и Citroen, Lotus, российский институт НАМИ, немецкая компания FEV…

Но за это время не появилось даже единого мнения, какой механизм считать наиболее эффективным. Вариант с раздвижными поршнями (как на дизеле AVCR-1100) грозит сложностями со смазкой и не позволяет точно контролировать степень сжатия. Телескопические шатуны или щеки коленвала снижают надежность. Вспомогательные поршни, которые открывают дополнительные полости в стенках камеры сгорания, варьируя ее объем, ставят под угрозу герметичность. Эксцентрики в нижних или верхних головках шатунов осложняют индивидуальное управление цилиндрами, а смещение коленвала относительно всего блока цилиндров требует еще и «переходников» в трансмиссии.

В ниссановском двигателе траверса (а) вращается вместе с коленвалом, а дополнительная система рычагов (б) с приводом от электроактуатора (в) контролирует ее наклон. Когда необходим переход на высокую степень сжатия, актуатор поворачивается по часовой стрелке, меняя положение эксцентрикового вала, который в свою очередь опускает правое плечо траверсы, а та своим противоположным плечом смещает поршень (г) и шатун вверх. При переходе на низкую степень сжатия механизм работает в обратной последовательности — и ВМТ уходит вниз

Ну а Saab 16 лет назад даже приглашал журналистов на тесты компрессорной «пятерки» 1.6 SVC (АР №21, 2000) с наклонным моноблоком, который смещался относительно коленвала. Мотор получился темпераментным (225 л.с.), но шумным и капризным на низах. А главное — дорогим и сложным. Поэтому до конвейера дело тоже не дошло.

Под конец 2000-х надежды подавал еще и французский двигатель MCE-5 для автомобилей Peugeot и Citroen: в нем поршень с «шатуном» были монолитны и толкали кривошип через зубчатую передачу и коромысло, положение которого корректировал сервопривод. Но все достоинства этого механизма нивелировала невозможность унифицировать такой мотор с традиционными двигателями.

А схему с траверсой и управляющей тягой, которую собирается применить Nissan, в конце 80-х запатентовали в… советском институте НАМИ! Самый же ранний патент компании Nissan датирован 2001 годом — и описывает очень похожий механизм, хотя и переосмысленный: с иной геометрией расположения элементов и нижним креплением управляющего рычага.

В саабовском двигателе SVC эксцентриковый вал приподнимал или опускал опоры одной из сторон моноблока, в который были объединены блок цилиндров и его головка. Объем камеры сгорания менялся, но попутно менялось и положение верхней части двигателя под капотом, что требовало доработки впускной и выпускной систем. Интересно, что Saab тоже предлагал изменять степень сжатия в диапазоне от 8,0:1 до 14,0:1, однако при самой высокой степени мотор работал как атмосферник: муфта отключала привод компрессора

Кстати, еще раньше на работы НАМИ обратил внимание концерн Daimler: в 2002—2003 годах из России в Штутгарт были отправлены три «траверсных» мотора на основе мерседесовского дизеля OM611 (2,15 л) и бензиновой двухлитровой «четверки» М111. Российский механизм позволял менять степень сжатия в пределах от 7,5:1 до 14,0:1, но очень скоро Daimler и НАМИ обнаружили, что выгода от него весьма эфемерна: эффективность повышалась на 20% при переходе от минимальной степени сжатия к обычной (10,0:1), а дальнейшее повышение до 14,0:1 давало всего 3,5% выигрыша.

Почему же Nissan с оптимизмом смотрит на серийную перспективу? Несмотря на сложность нового кривошипно-шатунного механизма с возросшими потерями на трение, на прибавку лишних десяти килограммов и на ограничения по унификации, в производство двигатели 2.0 VC-T должны пойти в конце 2017 года. Возможно, потому, что надежда на гибриды не оправдалась: в Америке за этот год продано всего 2,5 тысячи гибридомобилей Nissan и Infiniti. Делать ставку на дизели после скандала с концерном Volkswagen тоже не вариант. А «переменный» мотор поможет не только отказаться от закупки двухлитровых турбочетверок у концерна Daimler, но и прибавит козырей по части имиджевой рекламы. Ведь таких агрегатов действительно не делает никто в мире!

Кстати, мотор с переменной степенью сжатия как нельзя лучше подходит для ездового цикла по измерению расхода топлива. И это тоже козырь.

Степень сжатия — обзор

Степень сжатия обычно варьируется от 1,05 до 7 на ступень; однако соотношение 3,5–4,0 на стадию считается максимальным для большинства технологических операций. Довольно часто повышение температуры газа во время сжатия диктует предел безопасного или разумного повышения давления. Максимальное повышение температуры определяется либо максимальной рабочей температурой цилиндра компрессора, либо максимальной температурой, которую газ может выдержать перед разложением, полимеризацией или даже самовоспламенением, как для хлора, ацетилена и т. Д.Поскольку объемный КПД уменьшается с увеличением степени сжатия, это также добавляет к выбору разумного предельного давления нагнетания. При известной максимальной температуре максимальная степень сжатия может быть рассчитана из соотношения повышения адиабатической температуры.

Оптимальная минимальная мощность достигается при одинаковой степени сжатия во всех цилиндрах для многоступенчатых агрегатов. При внешнем охлаждении газа между ступенями необходимо делать разумные поправки на перепады давления в промежуточных охладителях и учитывать это при настройке степеней сжатия:

Фактическое (с промежуточным охлаждением)

(18-38) Pi1 / P1 = Pi2 / Pi1 ′ = Pi3 / Pi2 ′ =… Pfy / Piy

где 1,2,3 ,.… Y = состояние газа в баллоне, представленное (1) для первой ступени, (2) для второй ступени и т. Д.

i = состояние межступенчатого давления нагнетания, непосредственно в баллоне.

Prime (‘) = состояние межступенчатого нагнетания, уменьшенное за счет падения давления в промежуточных охладителях, клапанах, трубопроводах и т.д .; следовательно, штрих представляет фактическое давление на всасывании следующего цилиндра в многоступенчатой цилиндровой системе.

f = конечное давление или давление на выходе из многоступенчатой установки.

Степени сжатия по ступеням:

R1 = Pi1 / P1R2 = Pi2 / Pi1′R3 = Pi3 / Pi2′Rf = Pfy / Piy ′

(18-39) R1 = R2 = R3 = . .. Rf = yRt

, где R _t = общая степень сжатия агрегата = P _i / P ₁

Для двухступенчатого сжатия на ступень:

(18-39A) R1 = R2 = Pf2 / P1

Для пяти ступеней:

(18-39B) R1 = R2 = R3 = R4 = R5 = 5Pf5 / P1

Обычно на многоступенчатых машинах используются промежуточные охладители.Функция промежуточного охладителя заключается в охлаждении газа до максимально возможной температуры, близкой к исходной температуре всасывания, с минимальным падением давления. Это важно для термочувствительных материалов. Это охлаждение приводит к экономии требуемой тормозной мощности, так как по существу происходит охлаждение при постоянном давлении, и в результате меньший объем газа обрабатывается следующим цилиндром. Для достижения наибольшей экономии следует использовать самое холодное охлаждение, доступное на практике.

В некоторых случаях желательно использовать двухступенчатое сжатие без промежуточного охлаждения. Если состав газа должен оставаться постоянным на протяжении всего процесса сжатия, а температура не ограничивается, промежуточные охладители нельзя использовать, если присутствуют конденсируемые вещества. Иногда для газов с низким значением «k» или «n» используются две ступени, чтобы повысить объемный КПД. Когда это так, и высокие температуры сжатия или экономичность работы не контролируются, может быть выгодно отказаться от промежуточного охладителя.

Обратите внимание, что когда промежуточные охладители не используются, температура воды в рубашке компрессора должна быть на 10–15 ° F выше, чем точка росы между ступенями.Для этого на предыдущем этапе потребуется теплая вода из куртки.

Работа промежуточного охладителя внешне не влияет на теоретическую оптимальную степень сжатия на ступень. Однако это влияет на совокупную мощность, необходимую для выполнения работы по полному сжатию, потому что все потерянные потери давления должны быть заменены на мощность в лошадиных силах. Также имеется выигрыш в производительности из-за этого промежуточного охлаждения, как показано на рисунках 18-17A и 18-17B. Поправка на падение давления в промежуточном охладителе обычно делается путем увеличения давления на выходе из цилиндра, чтобы включить половину падения давления в промежуточном охладителе между ступенями, а давление всасывания на следующей ступени уменьшается до другой половины падения давления. по сравнению с теоретическим давлением без учета перепада давления.

Рисунок 18-17а. Комбинированные индикаторные карты двухступенчатого компрессора, показывающие, как водяные рубашки цилиндра и промежуточный охладитель помогают приблизить линию сжатия к изотермической.

Рисунок 18-17b. Влияние объема зазора на КПД цилиндра поршневого компрессора (эффект конструкции клапана).

(Используется с разрешения: Livingston, E. H. Chemical Engineering Progress, V.

Коэффициент сжатия на ступень можно рассчитать.

(18-40) Pf = P1Rγ− (Δp1) Rγ − 1− (Δp2) Rγ − 2− (Δp3) Rγ − 3− (Δp4) Rγ − 4…

Продолжайте, чтобы увидеть количество членов в правой части уравнение, равное количеству ступеней. Обычно это лучше всего решается методом проб и ошибок, и его можно упростить, если предположить, что большинство значений ΔP равны. Предполагается, что весь перепад давления в промежуточном охладителе вычитается из давления всасывания следующей ступени, т.е.е. Падение давления в промежуточном охладителе первой ступени вычитается из давления всасывания второй ступени.

P _f = конечное давление многоступенчатого блока цилиндров

γ = количество ступеней сжатия

Δp = перепад давления на промежуточных охладителях, фунт / кв. Дюйм

1 = первая ступень

2 = вторая ступень

Если половина Δp добавляется к разряду одной ступени и половина вычитается из всасывания следующей ступени:

(18-41) Pf = P1Rγ− (12Δp1) Rγ − 1− (12Δp2) Rγ − 2− (12Δp3) Rγ − 3− (12Δp4) Rγ − 4…

На практике соотношения для каждой ступени могут не совпадать; однако это не мешает компрессору работать удовлетворительно, если все другие факторы учитываются соответствующим образом.

Охлаждение рубашки компрессора. Вода для охлаждения рубашки компрессора не должна быть такой же теплой, как вода в рубашке газового двигателя. Вода на 15–20 ° F более теплая, чем точка росы сжимаемого газа, предохраняет от конденсации. Рекомендуется повышение температуры воды в рубашке максимум на 15–20 ° F. Никогда не следует ограничивать поток воды к рубашкам, чтобы поддерживать эту температуру, поскольку пониженная скорость имеет тенденцию способствовать загрязнению рубашек.

Количество тепла, отводимого рубашками компрессора, зависит от размера и типа машины.Этот отвод тепла обычно выражается в британских тепловых единицах / час / л.с. Отвод тепла в цилиндр компрессора в среднем составляет около 500 БТЕ / ч / л.с. Некоторые из них имеют низкий уровень 130, и для получения точной цифры необходимо уточнить у производителя.

Пример 18-1

Давление между ступенями и степени сжатия

Для двух ступеней сжатия, какими должны быть давления в цилиндрах, если перепад давления в промежуточном охладителе и трубопроводе составляет 3 фунта на кв. Дюйм?

Всасывание до первой ступени: P ₁ = 0 фунтов на кв. Дюйм (14.7 psia)

Нагнетание из второй ступени: P _f2 = 150 psig (164,7 psia)

Perstage: Rc = 164,7 / 14,7 = 11,2 = 3,35

Без промежуточного охлаждения:

С промежуточным охлаждением:

Первая ступень:

Вторая ступень:

Пример показывает, что, хотя отношения на цилиндр сбалансированы, каждое из них больше теоретического. Это соответствует реальным операциям.

Важно отметить, что довольно часто фактическая степень сжатия для отдельных цилиндров многоступенчатой машины не может быть точно сбалансирована.Это состояние возникает в результате ограничения потребляемой мощности для определенных размеров и конструкций цилиндров, установленных производителем. В окончательном выборе они будут скорректированы, чтобы обеспечить максимально возможные степени сжатия для использования стандартных конструкций.

Степени сжатия HVAC и информация

Общие сведения о замене сервисного компрессора

Это вторая часть из трех статей, посвященных замене компрессора.

Что такое степени сжатия и как они влияют на компрессоры?

Как обсуждалось в первой части этой серии, газ повторного расширения компрессора кондиционера напрямую влияет на его объемный КПД при различных рабочих условиях системы.Объемный КПД поршневого компрессора может варьироваться в широком диапазоне в зависимости от конструкции компрессора и степени сжатия.

Степень сжатия

Степень сжатия — это отношение абсолютного давления нагнетания (psia) к абсолютному давлению всасывания (psia), которое определяется по формуле Абсолютное давление нагнетания ÷ Абсолютное давление всасывания.

В той диаграмме, которая сопровождает первую часть этой серии, левая сторона (ось Y) представляет степени сжатия.По мере увеличения степени сжатия объемный КПД поршневых компрессоров уменьшается.

Чтобы преобразовать любое манометрическое давление в абсолютное, добавьте 14,7 (или 15, чтобы упростить задачу) к показаниям давления из набора манометров. 14.7 представляет собой атмосферное давление, которое уже учитывается манометром коллектора. (При 0 фунтах на квадратный дюйм фактическое значение составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм)

Рассмотрим несколько примеров:

Напор = 185 фунтов на кв. Дюйм + 15 = 200 фунтов / кв. Дюйм
Всасывание = 5 фунтов / кв. Дюйм + 15 = 20 фунтов / кв. Дюйм

В этом примере используется диапазон применения при низких температурах и округляется до 14.От 7 (атмосферное) до 15. Используя давление в фунтах на квадратный дюйм из приведенных выше примеров, вычисляется степень сжатия 10: 1

200 фунтов / кв. Дюйм = 10: 1
20 фунтов / кв. Дюйм

10: 1 — это степень сжатия, обычно встречающаяся в холодильных установках. Если вы думаете о кондиционировании воздуха, часто это примерно 3: 1 или 4: 1

Пример 2:

200 фунтов / кв. Дюйм = 20: 1
10 фунтов / кв. Дюйм

В этом примере давление всасывания падает на 10 фунтов на квадратный дюйм, что удваивает степень сжатия. При такой степени сжатия компрессору, рассчитанному на соотношение 10: 1, было бы нелегко выжить.Как вы думаете, заметит ли сервисная служба такое падение абсолютного давления всасывания? Возможно нет.

Пример 3:

400 фунтов / кв. Дюйм = 20: 1
20 фунтов / кв. Дюйм

В этом расчете абсолютное давление нагнетания повышено до 400 фунтов на квадратный дюйм, существенно увеличивая его вдвое, чтобы получить ту же степень сжатия 20: 1. Как вы думаете, сервисный техник заметит, если его давление нагнетания увеличится вдвое? С надеждой. В любом случае компрессору будет трудно работать с удвоенной номинальной степенью сжатия.После понимания того, как степень сжатия влияет на объемный КПД, на каком уровне эффективности, по вашему мнению, сейчас работает эта система, по сравнению с ее конструктивным диапазоном?

Важно обращать внимание на эти давления в системе, и в следующей статье мы свяжем степень сжатия и объемный КПД, чтобы лучше понять замену сервисного компрессора.

Часть 1 — Объемный КПД компрессора для систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха

Часть 3 — Замена сервисного компрессора

Как рассчитать степень сжатия и рабочий объем двигателя

При построении двигателя с нуля расчет степени сжатия (CR) является необходимым шагом по любому количеству причин, начиная от соблюдения правил гонок и заканчивая стартом. тюнинг.

По определению, степень сжатия — это общий рабочий объем цилиндра с поршнем в нижней мертвой точке (НМТ), деленный на общий сжатый объем с поршнем в верхней мертвой точке (ВМТ). Вскоре мы обсудим процедуры и формулы для определения рабочего объема и объема сжатия; но сначала давайте рассмотрим последствия незнания CR двигателя. На степень сжатия существенно влияет объем зазора деки, расстояние между головкой поршня в ВМТ и высотой поверхности деки.Сначала установите поршень в ВМТ, затем обнулите циферблатный индикатор на поверхности деки блока цилиндров. Переместите индикатор в плоскость деки поршня, чтобы узнать, насколько далеко поршень находится ниже или выше деки блока. В этом примере это 0,005 дюйма. напишите номер на поршне в качестве проверки для облегчения сравнения.

«Слишком слабое сжатие обычно приводит к неудовлетворенным ожиданиям производительности. На стороне высокого давления [слишком сильное сжатие] возникает больший риск при настройке и потенциальный отказ компонентов, если не используется должным образом лучшее топливо », — говорит Алан Стивенсон из JE Pistons.«В приложениях с принудительной индукцией (FI) ошибиться на низкой стороне намного безопаснее, чем испытать удачу на высокой стороне. Окно настройки расширяется и обеспечивает большую безопасность в случае возникновения проблем с давлением или подачей топлива, или даже в случае плохой партии газа. А если мощности недостаточно, еще один-два фунта наддува легко восполнит разницу ».

На объем зазора деки влияют высота деки блока, ход коленчатого вала, длина штока и высота сжатия поршней.Обратите внимание на то, как отверстие под палец находится дальше от головки поршня слева. Поршень с меньшей высотой сжатия справа позволяет использовать более длинные штоки, больший ход или меньшую высоту деки. Производитель поршня предоставит вам высоту сжатия для ваших расчетов.

Ряд санкционирующих органов ограничивают степень сжатия двигателя в зависимости от класса или области применения. Если CR рассчитывается неправильно, гонщик может быть оштрафован за мошенничество, если судьи обнаружат, что он слишком высок.С другой стороны, если CR ниже допустимого максимума, гонщик теряет мощность. Даже если нет правил для CR, гонщик может быть ограничен определенным видом топлива. Знание CR обеспечит прочную основу для стратегии настройки.

Для измерения объема камеры сгорания необходимы бюретка и специальные приспособления. Как и при измерении объема купола поршня, ключом является герметизация камеры прозрачной пластиной и измерение количества жидкости, необходимой для заполнения камеры.

Для тех, кто не занимается гонками, неплохо знать и понимать данные, необходимые для расчета CR, особенно при создании двигателя с нуля. Например, при заказе поршней техническим представителям компании необходимо знать ряд факторов, чтобы обеспечить желаемую или, по крайней мере, безопасную степень сжатия. Если у вас есть использованный блок, и вы не знаете высоту платформы, или вы приобрели набор головок и не знаете объем камеры сгорания, то вероятность возникновения проблем, упомянутых Стивенсоном, вполне вероятна.

Чтобы рассчитать объем купола: сначала поместите поршень на измеренное расстояние в цилиндр, убедившись, что купол находится ниже деки. В этом примере поршень находится на 0,150 дюйма в отверстии. Рассчитайте выставленный объем цилиндра. Объем = (π) x (квадрат радиуса отверстия) x (открытая высота цилиндра). В этом примере диаметр отверстия (4,600 дюйма) и выступающего цилиндра 1,5 дюйма равен 40,9 куб. Используя бюретку и прозрачную пластину настила, заполните цилиндр жидкостью и отметьте, сколько было необходимо.Здесь было около 35,8 куб. Вычтите количество использованной жидкости из рассчитанного объема цилиндра. Разница в объеме купола.

Делаем математику

Раньше вычисление CR означало использование логарифмической линейки (очень давно) или работу с набором формул на портативном калькуляторе. Сегодня поиск онлайн-калькуляторов, которые быстро выдадут результаты, находится на расстоянии одного клика Google. Но, как гласит старая пословица, компьютер хорош настолько, насколько хорош качество информации, которую он получает.

Измерения, необходимые для определения CR:

Диаметр цилиндра
Длина хода коленчатого вала
Диаметр отверстия прокладки головки
Толщина уплотненной прокладки головки
Объем камеры сгорания
Объем поршневой деки
Объем поршневой деки

В Интернете есть пара высокотехнологичных калькуляторов, которые запрашивают даже больше, например длину штока и расстояние от первого компрессионного кольца до верха поршня.Последнее поможет обеспечить объем над верхним кольцом, но это измерение обычно не оказывает существенного влияния на окончательный расчет и используется только в очень важных приложениях.

Большинство прокладок, таких как этот блок JE Pro Seal, предоставляют значения объема прокладки и толщины в сжатом состоянии, чтобы помочь вычислить CR.

Онлайн-калькуляторы обычно предлагают выбор ввода всех измерений в дюймах или метрических единицах, за исключением объемов камеры сгорания и купола поршня, которые всегда вводятся в кубических сантиметрах или кубических сантиметрах.

Многие из сегодняшних поставщиков послепродажного обслуживания предоставляют свои соответствующие размеры для стандартных деталей, что является более чем половиной успеха в быстром определении CR вашего двигателя с разумной точностью.

«Слишком много людей зацикливаются на десятых долях балла в CR, но не понимают влияния гидродинамики, например, из-за правильного выбора кулачка и фазировки», — говорит Стивенсон. «Если все остальное хорошо согласовано, разница в 0,1 коэффициента будет незначительной для всего, что не относится к профессиональным гонкам с максимальными усилиями.”

Это декорировано?

Высота настила — это единственное измерение, которое производитель двигателя должен произвести для точного расчета. Даже с новым блоком цилиндров, новыми шатунами и новыми поршнями может быть значительная разница, если сложить высоту платформы и попытаться вычесть половину хода, длины штока и высоты сжатия. И если блок используется, а вы не уверены в его истории, есть вероятность, что поверхность его могла быть фрезерована, что изменило бы высоту настила.

Для расчета CC головки блока цилиндров используйте кусок прозрачного акрила с отверстием. Слегка наклоните голову так, чтобы отверстие оказалось в самой высокой точке. С помощью бюретки измерьте, сколько жидкости нужно для заполнения камеры сгорания.

«Самый упускаемый из виду размер — высота блока. Это критически важно для точности степени сжатия, поскольку разница в зазоре деки в 0,020 дюйма приводит к значительному изменению CR », — предупреждает Стивенсон.

Опять же, CR рассчитывается путем деления общего рабочего объема на общий сжатый объем.Вот что необходимо для определения каждой из этих сумм:

Рабочий объем равен объему цилиндра + объем зазора + объем поршня + объем прокладки + объем камеры. Сжатый объем равен зазору + объем прокладки + объем поршня + объем камеры.

Все коэффициенты должны иметь одно и то же числовое значение. При ручном вычислении это обычно кубические сантиметры или CC. Большинство онлайн-калькуляторов автоматически конвертируют стандартные измерения в метрические и вычисляют такие значения, как зазор, если вы правильно ввели диаметр цилиндра и зазор по высоте платформы.Онлайн-калькуляторы также могут вычислить объем прокладки с правильной толщиной и отверстием, но многие производители прокладок предоставляют эту информацию в своих каталогах или на упаковке.

Используйте циферблатный индикатор для определения верхней мертвой точки. Магнитное основание делает эту работу быстрой и точной.

Определение объемов говорящих

Опять же, производственные компании послепродажного обслуживания обычно поставляют необходимое количество новых деталей. Производители поршней будут указывать объем купола / тарелки в + или — CC, а производители головок цилиндров предлагают свои продукты с разными объемами, чтобы помочь достичь желаемой степени сжатия.Однако никогда не помешает подтвердить собственными измерениями.

«По необходимости, двигатели внутреннего сгорания требуют достаточно жесткого контроля размеров для надежной работы, поэтому отклонения в размерах должны находиться в пределах допустимых допусков. Контроль качества на уровне производства предотвращает выпуск несоответствующей продукции в эксплуатацию », — поясняет Стивенсон. «Конечно, ничто не может быть стопроцентным, поэтому тщательные измерения являются стандартной практикой для механических цехов и производителей двигателей. Предполагать, а не измерять, почти гарантирует дорогостоящий и неприятный результат.”

Опытные производители двигателей имеют все необходимые инструменты для выполнения всех необходимых измерений, такие как измеритель внутреннего диаметра и индикатор часового типа. Самые утомительные измерения — это объем поршня и объем камеры сгорания. Требуются бюретка, цветная жидкость и приспособления для решения конкретных задач, как указано на прилагаемых фотографиях.

Варианты обработки могут повлиять на зазор деки поршня. По этой причине важно проверить каждый поршень и записать измеренный зазор на заводной головке.

Пример Chevy с большими блоками

В качестве примера давайте вычислим CR для популярного приложения Chevy с большими блоками. Начиная с внутреннего диаметра 0,060 дюйма (4,130 дюйма) и хода 4,250 дюйма, рабочий объем каждого цилиндра составляет 62,006 куб. См, что соответствует 496 куб. Дюйм V8.

Завершают вращающийся узел штоки и поршни диаметром 6,385 дюйма с высотой сжатия 1,270 дюйма и куполом объемом 18 см3. Мы используем закаленный блок, который требует небольшой отделки поверхности, поэтому итоговая высота настила равна 9.780. Выбранные головки цилиндров имеют камеры сгорания объемом 118 куб. См, а прокладка головки цилиндров имеет внутренний диаметр 4,375 и толщину в сжатом состоянии 0,040. Производитель заявляет, что объем прокладки составляет 9,854 куб. См.

При такой высоте деки и вращающемся узле зазор деки равен 0,000. Вставив все эти числа в онлайн-калькулятор, мы получим 10,25: 1. Если бы у двигателя был новый блок со стандартной высотой деки 9,800 дюйма, CR упал бы до 9,86: 1, потому что был бы зазор деки 0,020 дюйма.

Если рассчитывать вручную, вот как формула будет работать с моделью настила с поверхностью:

Объем цилиндра = 1016.094cc [(отверстие ÷ 2) ² x 3,1416 x ход x 16,387]
Зазорный объем = 0,000cc [(отверстие ÷ 2) ² x 3,1416 x высота платформы x 16,387]
Объем прокладки = 9,9854cc [от производитель, но формула (диаметр отверстия ÷ 2) ² x 3,1416 x толщина прокладки x 16,387]
Объем камеры = 118 см3 [Значение от производителя, но может быть определено и / или подтверждено путем измерения]
Объем поршня = -18 см3 [Значение от производителя, но может быть определено и / или подтверждено путем измерения.Выражается как отрицательный объем, потому что форма поршня имеет куполообразную форму. Если бы поршень был выпуклым или плоским верхом с предохранительными клапанами, это было бы положительно.]

С этими числами мы складываем рабочий объем как 1016,094 + 0,000 + 9,985 + 118 — 18 = 1126,079. Сжатый объем 0,000 + 9,985 + 118 — 18 = 109,985. Разделив развернутый объем на сжатый, мы получим 10,24: 1. Небольшая разница между ручным вычислением и онлайн-калькулятором, вероятно, объясняется тем, что последний использует больше десятичных знаков в уравнении.

После расчета CR у производителя двигателя есть несколько вариантов для его изменения без других деталей или дополнительной обработки. Более толстая прокладка немного снизит сжатие, а более тонкая прокладка немного повысит сжатие. В противном случае придется заказывать другие поршни или головку блока цилиндров придется фрезеровать для уменьшения объема камеры сгорания и увеличения CR.

Изменение толщины прокладки головки может помочь точно настроить степень сжатия.

Статическое сжатие в сравнении с динамическим

В заключение, эти расчеты будут вычислять статическое сжатие двигателя. Также следует учитывать динамическую степень сжатия , которая имеет отношение к фазе газораспределения. Двигатель с высоким CR потеряет часть этого давления сжатия, если впускной клапан останется открытым t после того, как поршень начнет такт сжатия. Это называется точкой закрытия впускного клапана.

«Физика диктует формулу, используемую для расчета CR, и ни одна из констант, вводимых в эту формулу, не изменяется с RPM», — объясняет Стивенсон. «Единственным исключением является изменение зазора деки из-за растяжения штанги, особенно с алюминиевыми штангами, и отклонения компонентов, например, изгиба кривошипа».

Почему имеет значение коэффициент сжатия — расширение возможностей насосов и оборудования

Роль степени сжатия при проектировании и выборе компрессора

Автор : Роберт X.Перес, инженер по машинному оборудованию

Одним из критических параметров при проектировании и выборе компрессора является степень сжатия, часто обозначаемая как r, необходимая для каждой ступени сжатия. Степень сжатия — это просто отношение абсолютного давления нагнетания ступени к абсолютному давлению на всасывании ступени. Поскольку температура большинства газов повышается при сжатии, конечная температура на выходе из компрессора всегда является проблемой. Высокая температура нагнетания может привести к выходу из строя внутренних компонентов из-за разрушения материала или чрезмерного теплового расширения.Степень сжатия также важна при определении требуемой мощности, т. Е. Чем выше коэффициент, тем больше мощность, необходимая для этой ступени.

Зависимость степени сжатия от температуры нагнетания

Вот простой пример того, как рассчитать степень сжатия. Допустим, вы сжимаете газ с коэффициентом удельной теплоемкости 1,3 (см. Соотношение с удельной теплотой в рамке ниже) от давления всасывания -0,5 фунтов на кв. Дюйм до давления нагнетания 35 фунтов на кв. Дюйм.Чтобы рассчитать степень сжатия, вы сначала должны преобразовать оба давления в абсолютные, добавив к ним 14,7, а затем разделить абсолютное давление нагнетания на абсолютное давление всасывания, как показано здесь:

R = P _d / P _s = (35 + 14.2) /14.7=3.5 [ Уравнение 1 ]

Зная степень сжатия, мы можем определить теоретическую температуру нагнетания, которая предполагает отсутствие внутренних потерь и адиабатического сжатия, используя уравнение 2 ниже.

В этом уравнении T выражается в градусах Ранкина (R = F + 460), k — это отношение удельной теплоемкости, а r — степень сжатия, вычисляемая по уравнению 1. Предполагая, что температура всасывания составляет 60 ^o F, r = 3,5 и k = 1,3, мы приходим к теоретической температуре нагнетания (T _d) 234 ^o F.

Коэффициент теплоемкости

Отношение удельной теплоты — это термодинамический параметр, используемый во многих расчетах производительности компрессора, обычно обозначаемый k.Отношение удельной теплоемкости определяется как k = c _p / c _v, где c _p — удельная теплоемкость газа в процессе постоянного давления, а c _v — удельная теплоемкость для газ в процессе постоянного объема.

В таблице ниже приведены значения k для некоторых распространенных газов.

Давайте продолжим это упражнение, увеличив давление нагнетания компрессора с шагом 5 фунтов на квадратный дюйм, чтобы увидеть, что произойдет с температурой нагнетания.Таблица 1 суммирует результаты. Вы можете ясно видеть, что по мере увеличения давления нагнетания повышается степень сжатия и, соответственно, увеличивается температура нагнетания (T _d). В этом примере T _d увеличивается с 234,3 F для степени сжатия 3,5 до 335,7 F для степени сжатия 5,61.

Таблица 1: Влияние давления нагнетания на теоретическую температуру нагнетания

Запас расчетной температуры

Если мы сравним наши результаты с гипотетическим расчетным пределом 275 ^o F, мы увидим, что при давлении нагнетания компрессора 50 фунтов на квадратный дюйм мы начинаем превышать нашу расчетную предельную температуру.Эту взаимосвязь между теоретической температурой нагнетания и расчетной предельной температурой можно ясно увидеть на рисунке 1. Я рекомендую вам выбрать консервативный расчетный предел температуры на этапе выбора проекта, чтобы обеспечить безопасный рабочий запас для обработки любого неожиданного процесса. условий или неожиданных внутренних потерь цилиндра из-за износа или загрязнения.

Предположим, компрессор, который вы рассматриваете, имеет рекомендуемый предел срабатывания сигнализации температуры нагнетания 325 ^o F и автоматическое отключение при 350 ^o F.Если ваше фактическое давление нагнетания составляет 60 фунтов на кв. Дюйм, вы должны ожидать минимальное значение T _d около 303 ^o F, как указано в таблице 1. (Помните, что значения температуры нагнетания в таблице 1 являются теоретическими значениями. температура нагнетания будет выше из-за внутренних потерь, так как ваш компрессор будет испытывать нормальную деградацию.) Если ваш фактический T _d больше похож на 318 ^o F, у вас будет только запас 7 ^o F !! Это приведет к бесчисленным будильникам и телефонным звонкам в полночь.Способ избежать этой ситуации — использовать консервативную расчетную температуру нагнетания и использовать большее количество ступеней сжатия, чтобы обеспечить меньшую степень сжатия на ступень. Изучение Таблицы 1 приведет вас к выводу, что для этого примера расчетные степени сжатия не должны превышать 4,5 на ступень, если вы хотите поддерживать приемлемый запас между рабочей температурой и пределом срабатывания сигнализации.

Рисунок 1

Предупреждение: Приведенные здесь примеры основаны на теоретических расчетах адиабатического сжатия.Формулы адиабатического сжатия используются для оценки производительности поршневых компрессоров. Читатели должны работать с производителями компрессоров, чтобы определить фактическую степень сжатия и пределы температуры нагнетания для вашей конкретной конструкции компрессора. Теоретические расчеты, использованные в этой колонке, были использованы для демонстрации общей тенденции, ожидаемой от все более высоких степеней сжатия.

Для центробежных компрессоров обычно используется следующее теоретическое уравнение повышения температуры, основанное на политропном сжатии:

[ Уравнение 3, которое следует использовать только для , чтобы оценить теоретическую температуру нагнетания в динамических компрессорах.]

Здесь (n-1) / n определяется соотношением:

Компромиссы с дизайном

Читатель может видеть, что всегда существует компромисс между количеством ступеней сжатия и температурой нагнетания компрессора на каждой ступени. Чем больше у вас ступеней сжатия, тем дороже будет компрессорная установка из-за ее общей сложности, т. Е. Требуется больше трубопроводов и охлаждения. Однако чем больше установленных ступеней сжатия, тем меньше будет повышение температуры на каждой ступени, что позволяет компонентам компрессора работать холоднее и надежнее.Это компромисс, на который должны пойти все профессионалы в области компрессоров, когда они начинают свой процесс выбора.

Общая степень сжатия является произведением всех индивидуальных степеней сжатия, то есть r _o = r ₁ x r ₂ x r ₃ x и т. Д. Предполагая, что все ступени имеют одинаковую степень сжатия, мы можем написать:

В этой формуле n — количество ступеней, а r _s — степень сжатия на ступень.Исходя из этого соотношения, мы можем сделать вывод, что количество стадий, необходимых для достижения требуемого общего коэффициента, составляет:

Например, если ваш требуемый r _o равен 20, а наш рекомендуемый максимальный r _s равен 4,5, тогда нам потребуются две стадии сжатия, так как:

В целом можно сделать вывод, что чем меньше допустимая степень сжатия (r _s), тем больше требуется ступеней (n).

Я рекомендую дать вашим компрессорам шанс. Постарайтесь использовать как можно более широкий экономический запас между расчетной температурой нагнетания и расчетным температурным пределом компрессора. В приведенном выше примере я рекомендовал расчетный запас в 50 ^o F (325-275 ^o F), чтобы обеспечить буфер на случай непредвиденной внутренней деградации компрессора. Если вы ожидаете таких факторов, как грязный газ, вы можете захотеть еще больше увеличить расчетную маржу.

Помните, что вашим лучшим другом при выборе компрессора будет производитель компрессора.Они уберегут вас от неприятностей, помогая выбрать подходящий компрессор для вашего приложения. Чтобы они были успешными, вы должны предоставить им наиболее точную доступную степень сжатия, состав газа и температуру всасывания. Вместе вы оба можете выбрать эффективный и безотказный компрессор.

Об авторе:

Роберт X. Перес имеет более 30 лет опыта работы с вращающимся оборудованием в нефтехимической промышленности. Он получил степень бакалавра медицинских наук в Техасском университете A&M (Колледж-Стейшн), степень MSME в Техасском университете в Остине и является лицензированным профессиональным инженером в штате Техас.Г-н Перес работал адъюнкт-профессором в Техасском университете A&M в Корпус-Кристи, где он разработал и преподавал курс «Инженерные технологии вращающегося оборудования».

Он является автором четырех книг и соавтором четырех книг в области надежности оборудования. Г-н Перес также написал множество статей о надежности оборудования для многочисленных технических конференций и журналов.

#TechTip: Степень сжатия

«Степень сжатия» — это термин, который часто используют, когда вы говорите о характеристиках двигателя, но что он означает на самом деле?

По большей части, когда люди говорят о степени сжатия двигателя, они имеют в виду так называемую статическую степень сжатия , которую гораздо проще вычислить, чем степень динамического сжатия .

Проще говоря, степень статического сжатия (обычно называемая степенью сжатия) составляет отношение максимального объема к минимальному объему в цилиндре при движении поршня (объем, когда поршень полностью вниз по сравнению с тем, когда он полностью вверх).

Что означает степень сжатия?

CR в основном сообщают вам, насколько сильно сжимается топливно-воздушная смесь в цилиндре. перед тем, как свеча зажигания воспламенит ее.Таким образом, если у вас есть 10 единиц объема, когда цилиндр находится в нижней части своего хода, и 1 единица, когда цилиндр находится в верхней части своего хода, сжатие будет обозначаться как 10: 1. Для двигателей без наддува более высокая степень сжатия, как правило, означает более высокие показатели мощности.

Каковы последствия более высокой степени сжатия?

Чем выше степень сжатия, тем выше вероятность возникновения преждевременной детонации (также известной как пинг).Предварительная детонация происходит, когда воздушно-топливная смесь воспламеняется из-за чрезмерного давления (а не из-за искры). Это имеет смысл, поскольку большее сжатие = большее давление = большая вероятность взрыва. Для борьбы со звоном часто используется топливо с более высоким октановым числом. Чем выше октановое число топлива, тем оно устойчивее к преддетонации.

Также важно отметить, что тепло играет роль в пинге. Чем выше температура, тем больше вероятность взрыва. Поскольку алюминий лучше отводит тепло, чем чугун, двигатели с алюминиевыми головками часто могут работать с более высокими степенями сжатия, чем их чугунные аналоги, без звона.

Зачем вам нужна более низкая степень сжатия?

Более низкая степень сжатия удобна для двигателей, которые используют принудительную индукцию или двигателей, которые хотят использовать топливо с более низким октановым числом. Например, вы можете обнаружить, что машины с очень высокой мощностью, в которых используются турбокомпрессоры или нагнетатели, на самом деле имеют очень низкую степень статического сжатия.Более низкая компрессия в основном использовалась в американских автомобилях 70-х и 80-х годов в результате попыток сокращения выбросов.

Как изменить степень сжатия:

Степень сжатия можно изменить, заменив такие компоненты двигателя, как поршни и головки.Когда поршни имеют больший рельеф (или тарелку), они приводят к более низким степеням сжатия, чем поршни, которые являются плоскими или куполообразными, которые обычно имеют повышенные степени сжатия.

Головки
— еще один популярный вариант для изменения степени сжатия. Головки с меньшими камерами сгорания увеличивают степень сжатия, а головки с большими камерами приводят к более низкому сжатию.
Калькулятор степени сжатия (статический и динамический)
Наш калькулятор степени сжатия — идеальный инструмент для всех любителей автомобилей и гонок.Если вы не знаете, что такое формула степени сжатия или как ее использовать, вы попали в нужное место! Мы объясним все основы этих расчетов и ответим на вопрос , какая степень сжатия лучше. Если вы уже являетесь преданным заправщиком, вы наверняка оцените расширенную часть нашего калькулятора, где мы имеем дело с динамической степенью сжатия .
Если вам нравится этот инструмент, обязательно посмотрите и калькулятор автокатастроф!
Какая степень сжатия?
Степень сжатия — характеристика ДВС (и, что удивительно, не имеет ничего общего с сжатием файлов).Это соотношение объема цилиндра и двигателя внутреннего сгорания, когда поршень находится в нижней части своего хода, и когда он находится в верхней части своего хода. Вы легко можете представить это как пропорцию между объемом двигателя в сжатом и несжатом состоянии.
Формула степени сжатия
Степень сжатия можно легко найти по следующей формуле:
CR = (V _d + V _c) / V _c
где:
V _d — это рабочий объем . — объем, который был перемещен движущимся поршнем.Его можно рассчитать по формуле объема цилиндра: V _d = b ² * s * π / 4 .
V _c — это объем над поршнем, когда поршень находится в верхней мертвой точке (его крайнее верхнее положение), также называемый сжатым объемом .
b — отверстие цилиндра (диаметр).
s — длина хода поршня.
В нашем калькуляторе компрессии мы подразделяем объем над поршнем на четыре компонента, чтобы помочь вам сделать расчеты как можно точнее.
V _c = V _камера + V _{поршень} + V _{прокладка} + V _зазор
где:
V _камера — объем камеры сгорания в верхней части двигателя. Обычно это измеряется путем заливки жидкости в камеру и измерения ее объема. Часто его можно встретить в описании производителя.
V _{поршень} — если поршень не имеет плоской верхней части, но имеет куполообразную или выпуклую форму, он займет немного места (или оставит это пространство свободным).
V _{прокладка} — прокладка головки толщиной t и отверстие (диаметр) g займет объем V _{прокладка} = g ² * t * π / 4
V _зазор равен V _зазор = b ² * c * π / 4 , где c — зазор деки.
Наш калькулятор степени сжатия оценивает не только значение CR, но и общий объем двигателя.Он рассчитывается путем умножения рабочего объема на количество цилиндров.
Статическая и динамическая степень сжатия
Используя приведенные выше формулы степени сжатия, вы сможете вычислить статическую степень сжатия . Однако это число не совсем соответствует действительности. Почему? Не учитывает закрытие впускного клапана.
В двигателе внутреннего сгорания поршень движется вверх и вниз. Когда он движется вверх, объем внутри цилиндра сжимается; когда он движется вниз, свежее топливо и воздух поступают в камеру через впускной клапан.Поршень достигает своего нижнего положения (нижней мертвой точки) и снова начинает движение вверх. Однако в это время впускной клапан еще не закрыт, поэтому сжатия не происходит. — воздух «выталкивается» через клапан. Мы можем говорить о сжатии только тогда, когда клапан полностью закрыт. Вот почему степень динамического сжатия (DCR) зависит от точки закрытия впускного клапана (IVC), которая выражается как угол после нижней мертвой точки (ABDC).
Вы можете открыть калькулятор динамической степени сжатия в расширенном режиме нашего калькулятора.DCR будет рассчитываться на основе измененной длины хода, которая, в свою очередь, выводится из длины стержня и IVC.
Какая самая лучшая степень сжатия?
Чем выше степень сжатия, тем лучше работает двигатель . Однако вы не можете увеличивать степень сжатия до бесконечности. В какой-то момент в камере сгорания не будет достаточно места для горения, и произойдет детонация .
Сопротивление двигателя зависит от многих факторов, но одним из наиболее важных является октановое число топлива .Чем выше октановое число, тем большему сжатию способно выдержать топливо и тем выше потенциальная степень сжатия.
Как мы упоминали ранее, степень динамического сжатия — это та степень сжатия, которая действительно происходит внутри двигателя. Вот почему, когда мы говорим о наилучшей степени сжатия , мы должны сосредоточиться на DCR, а не на статическом CR. Большинство обычных двигателей имеют DCR в диапазоне от 8: 1 до 8,5: 1, что соответствует статическому CR от 10: 1 до 12: 1. Однако, если вы используете гоночное топливо, оно может быть намного выше, до 10: 1 DSR и 15: 1 статического CR.
Что такое степень сжатия? определение и значение
Размещено 16 августа 2019 г. автором Mel Hawthorne
Термин степень сжатия относится к доле, проценту или соотношению, которые выражают разницу между размером файла до его сжатия и после завершения процесса сжатия. Это соотношение зависит от множества различных факторов — в основном от состояния исходного файла и алгоритма, используемого для сжатия файла. Чем выше степень сжатия, тем больше ресурсов требуется для сжатия данных, о которых идет речь… или для их распаковки.
Technipages объясняет коэффициент сжатия
Эти коэффициенты обычно выражаются либо с использованием качественных терминов, либо в формате шрифта 1:10. Как правило, степень сжатия ниже 1:10 считается разумной или хорошей, тогда как степень сжатия выше 1:10, например 1:12, считается превосходной. Другой важный фактор, когда дело доходит до степени сжатия, заключается в том, является ли алгоритм сжатия с потерями или без потерь. Первый допускает потерю части данных, которые сжимаются — это не оказывает заметного влияния на качество файла, о котором идет речь, если процесс сжатия не повторяется сотни или тысячи раз.
Другой вариант — сжатие без потерь сохраняет все данные без потери качества, но за счет более низкой степени сжатия. Более высокая степень сжатия возможна только при сжатии с потерями, что не всегда возможно — другими словами, пользователи должны выбирать, хотят ли они установить приоритет степени сжатия или любой ценой избежать потери данных. Даже более низкие коэффициенты сжатия позволяют уменьшить размер файла — другими словами, даже при коэффициенте сжатия 1: 8 без потерь размер файла будет уменьшен после завершения процесса сжатия.
No related posts.

Степень сжатия и компрессия таблица

Компрессия и степень сжатия двигателя в 2017 году

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

Что такое компрессия двигателя в цилиндрах?

Какая должна быть максимальная компрессия с учётом октанового числа топлива?

Норма компрессии по таблице для двухтактного ДВС

Почему пропала нормальная компрессия?

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

Замер компрессометром

Бесприборное измерение

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

Познавательно — Степень сжатия и компрессия — DRIVE2

Степень сжатия и компрессия. — DRIVE2

Степень сжатия и Компрессия — DRIVE2

Что такое компрессия и степень сжатия двигателя?

Поделиться новостью с друзьями:

Что такое компрессия и какая она должна быть

Какие признаки плохой (низкой) компрессии двигателя?

Причины низкой (неравномерной) компрессии двигателя

1. Закоксовывание, залегание поршневых колец.

2. Износ или повреждения рабочей поверхности цилиндров и компрессионных поршневых колец.

3. Неправильная регулировка клапанов, износ или повреждение гидрокомпенсаторов.

4. Повреждение элементов ЦПГ и ГРМ

Компрессия в двигателе автомобиля: что это, как измерить и какая норма

Что такое компрессия?

Причины снижения

Нормы компрессии

Как проводят измерение?

Как часто проверять?

Степень сжатия

Степень сжатия на практике – как это происходит?

переменная степень сжатия по рецепту… НАМИ! — Авторевю

Степень сжатия — обзор

Фактическое (с промежуточным охлаждением)

Степени сжатия HVAC и информация

Общие сведения о замене сервисного компрессора

Как рассчитать степень сжатия и рабочий объем двигателя

Почему имеет значение коэффициент сжатия — расширение возможностей насосов и оборудования

Коэффициент теплоемкости

#TechTip: Степень сжатия

Что означает степень сжатия?

Каковы последствия более высокой степени сжатия?

Зачем вам нужна более низкая степень сжатия?

Как изменить степень сжатия:

Калькулятор степени сжатия (статический и динамический)

Какая степень сжатия?

Формула степени сжатия

Статическая и динамическая степень сжатия

Какая самая лучшая степень сжатия?

Что такое степень сжатия? определение и значение

Technipages объясняет коэффициент сжатия

Добавить комментарий Отменить ответ

Рубрики