Что такое степень сжатия: Компрессия и степень сжатия двигателя автомобиля

Содержание

Компрессия и степень сжатия двигателя автомобиля

Кто изучает устройство автомобиля, встречает непонятные термины из области работы двигателя. Расскажем что такое компрессия и степень сжатия мотора, их определения. Рассмотрим работу мотора с изменяемой степенью сжатия.

Что такое степень сжатия

Это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. На бензиновом моторе, в зависимости от конкретной задачи, степень сжатия может серьезно варьироваться, достигая величин в 8 до 12. На дизельных двигателях из-за их конструктивных особенностей она намного больше и оставляет от 14 до 18 единиц. Для бензиновых двигателей, чем выше степень сжатия — тем выше удельная мощность. Но если её сильно увеличить, то может снизится ресурс и возрастает риск проблем с мотором при заправке некачественным топливом.

Что такое компрессия двигателя

Это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия.

Компрессия это давление в цилиндре. Поэтому она зависит от степени сжатия (величина давления в меньшем объеме всегда будет больше, т.

е. при увеличении степень сжатия компрессия растет). По величине компрессии можно предварительно судить о состоянии двигателя. При этом важно правильно провести процедуру замера компрессии.

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

Двигатели с изменяемой степенью сжатия

Японские производители улучшили эффективность традиционного двигателя за счет поднятия степени сжатия до 14:1, что ранее было просто невозможно. Они заявляют, что с данной степенью сжатия могут работать, как бензиновый, так и дизельный двигатели, причем на обычном 95-ом бензине. Как это возможно? Один из недостатков бензиновых моторов с искровым зажиганием — относительно невысокая степень сжатия.

Если ее поднять с нынешних 10:1 до 12,5:1, то эффективность использования теплоты сгоревшего топлива возрастет процентов на шесть. Но чем сильнее сжимаем поршнем воздух с парами бензина, тем выше риск взрывного неконтролируемого самовоспламенения смеси — это детонация, страшный враг двигателя: ударные нагрузки, перегрев, разрушение поршней и колец.

Не зря степень сжатия бензиновых агрегатов редко поднимается выше 11:1.

На самом деле все дело в снижении средней температуры цикла. Чем «холоднее» горючая смесь в камере сгорания, тем сильнее ее можно сжать без риска возникновения детонации. Думаете, японцы решили охлаждать всасываемый воздух? Нет, они занялись системой выпуска.

Этот прием давно известен по гоночным моторам — «настроенные» выпускные каналы по схеме 4-2-1, в которых порции выхлопных газов из всех четырех цилиндров не «толкаются» друг с другом, а строго поочередно вылетают в атмосферу. При чем здесь температура цикла? «Настроенный» выпуск за счет газодинамического наддува улучшает продувку цилиндров — в них остается меньше горячих отработавших газов, которые неизбежно подмешиваются к свежему воздуху на такте впуска и поднимают температуру в конце такта сжатия.

Как уверяют, если долю выхлопа снизить с обычных 8% до 4%, то степень сжатия можно безболезненно поднять на три единицы. А за счет охлаждения воздуха при распыле бензина прямо в цилиндр — сжатие можно увеличить еще на единичку.

Чтобы реализовать продвинутый газообмен, пришлось раскошелиться на фазовращатели на обоих распредвалах — и впускном, и выпускном. А вдобавок с помощью компьютерного моделирования придумать еще кучу всяких ухищрений. К примеру, чтобы улучшить «термоизоляцию» камеры сгорания, диаметр цилиндра пришлось уменьшить с нынешних 87,5 мм до 83,5 мм, соответственно увеличив ход поршня.

Длинноходность способствует увеличению крутящего момента на низких оборотах, вдобавок тягу «на низах» улучшают непосредственный впрыск и увеличение степени сжатия — и возникает эффект, который именуют downspeeding. Мол, мотор настолько хорошо тянет «внизу», что среднестатистические обороты при езде снижаются на 15% — это дает эффект по части снижения расхода бензина и выбросов СО₂ по сравнению с турбомотором с уменьшенным до 1,4 л рабочим объемом.

Зрим в корень: сказки про компрессию двигателя

Залегшие кольца или трещина в клапане — значительно более частые причины снижения компрессии, чем износ двигателя.

2

Компрессия — это вульгаризм. Правильно — давление конца такта сжатия. Это давление, которое создается в цилиндре при выключенном зажигании (или без подачи топлива — для дизеля) при положении поршня в верхней мертвой точке. Так вот, многие диагносты по величине замеренной компрессии (прости, наука, за жаргон!) дают заключение: «жив пациент» или «в морг», то есть на капитальный ремонт. По мнению многих продвинутых автомобилистов, компрессия для мотора чуть ли не всё! Но так ли это?

Компрессия и степень сжатия — одно и то же: сказка первая

Нет, не так! Компрессия — это давление в цилиндре, степень сжатия — безразмерный параметр, описывающий геометрические параметры цилиндра: это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия (камера сжатия — это объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ (еще он называется объемом конца сжатия — это то же самое).

Называть ее камерой сгорания некорректно, поскольку сгорание топлива происходит во всем объеме цилиндра.) Компрессия от степени сжатия зависит, а степень сжатия от компрессии — нет! Компрессия зависит еще от кучи параметров: давления начала сжатия, регулировки фаз газораспределения, температуры, при которой проводится замер, протечек из камеры сгорания. А протечки определяются изношенностью колец и цилиндров. «Компрессия» — то максимальное давление, которое мы измеряем в цилиндре при выключенном зажигании.

1 no copyright

Поднял компрессию — увеличил мощность: сказка вторая

Не совсем так. Компрессию можно поднять двумя способами — увеличить степень сжатия или уменьшить протечки из камеры сгорания. Посмотрим, что будет в каждом случае: в нашем распоряжении стенд. Для начала уменьшим объем камеры сжатия. Проще всего для этого прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров. У базового мотора «одиннадцатого» ВАЗа рабочий объем цилиндра чуть больше 370 кубиков.

При штатной степени сжатия 9,8 объем камеры сжатия составит 42,6 см³. Можно посчитать, что, сняв 2 мм с посадочной поверхности головки блока цилиндров, мы уменьшаем объем камеры сжатия на 5,1 см³. Новая степень сжатия составит 11 единиц, то есть на 1,2 выше, чем у базового мотора. А теперь, просто из интереса, уберем еще 2 мм. Степень сжатия возрастает уже до 12,6. В учебнике находим нужную формулу и получаем: термический КПД цикла поршневого двигателя теоретически должен вырасти в первом случае минимум на 4%, во втором — на 9%. Здорово! А теперь ставим эти головки на стендовый мотор и снимаем моментные характеристики. Снижение расхода топлива существенно меньше, чем обещала теория, — на 2,5% в первом случае и на 4,5% во втором. Причем эффект более выражен в зоне малых нагрузок. Прибавка мощности еще меньше: от силы 2–3%, причем в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта… Все ясно: с увеличением степени сжатия резко растет давление в цилиндре, этот рост провоцирует детонацию, ее ловит соответствующий датчик — и сдвигает угол опережения зажигания назад.

Следовательно, мощность падает. А потому и теоретический эффект существенно уменьшается. Зато растут температуры на выпуске, — стало быть, риск пожечь клапаны и поршни с таким мотором значительно выше. Способ второй — уменьшаем протечки. Пойдем от обратного: сравним, что станет с моментной характеристикой, если заменить кольца такими, чтобы зазоры в них стали больше, скажем, раза в два. Сделали. Для нового мотора — всё нормально, для всех цилиндров компрессия 13,2…13,4 бар. Для испорченного кольцами с большими зазорами — 10,8…11,1. А что показали замеры мощности? В зоне малых оборотов мощность испорченного мотора чуть-чуть упала, но когда перешли 2500 об/мин, кривые момента практически слились. Всё потому, что протечки из камеры сгорания в картер, которые должны бы снизить мощность, заметны только на малых оборотах, а на высоких их масса за один цикл резко падает, ведь с уменьшением времени цикла при увеличении частоты вращения коленчатого вала уменьшается и время на протечку. Компрессия резко выросла, а мощность — нет. Вместе с компрессией проснулась детонация, и угол опережения зажигания пришлось сдвигать назад. А он влияет на мощность сильнее.

2 no copyright

Нет компрессии — сразу на капиталку: сказка третья

Обычно механик, обнаруживший низкую компрессию, тут же заявляет: «Двигатель изношен, требуется капиталка». Так ли все однозначно? Нет, конечно! На спор можем назвать двадцать возможных причин снижения компрессии. Тут и проблемы с механизмом газораспределения, и механические или термические повреждения деталей двигателя, и закоксованность поршневых колец. И только одна из них будет связана с катастрофическим износом мотора. Важно уметь различать эти причины, понимать степень их опасности и знать методы борьбы с ними. Но это — тема отдельной статьи.

Чем выше компрессия, тем лучше: сказка четвертая

Частенько от апологетов разных присадок приходится слышать, как подпрыгнула компрессия после очередной обработки мотора. Рост до 15 бар, до 17 бар! Но надо иметь в виду, что в нормальном состоянии, даже восстановив зазоры до состояния нового двигателя, компрессию выше штатной не получить.

Откуда же цифры? Обычно на разобранном двигателе видно, что камера сгорания после обработки заросла непонятно чем и, как следствие, уменьшился объем камеры сжатия. Но эти отложения нарушают теплоотвод от камеры сгорания. Отсюда детонация, калильное зажигание и прочее. Так что небывалому росту компрессии не радоваться надо, а наоборот. Изменение удельного расхода топлива при фиксированных оборотах (2500 об/мин) в двух вариантах двигателя — базовом и с кольцами, в которых увеличены зазоры. Компрессия упала, но по расходу это заметно только при малых нагрузках.

3 no copyright

И совсем не сказка…

Так на что же влияет компрессия? На многое! Главное — на пусковые свойства мотора, особенно при низких температурах. В первую очередь это касается дизельных двигателей, где от давления и температуры конца сжатия зависит, воспламенится топливо в цилиндре или нет. Но и бензиновые двигатели в холодном состоянии тоже чувствительны к изменению компрессии: она влияет на испаряемость топлива, которое при холодном пуске только теоретически должно испаряться по пути в цилиндр.

А реально — попадает туда в виде негорючих жидких капель. Сниженная компрессия повышает давление картерных газов. В этом случае через систему вентиляции на впуск двигателя летит больший объем паров масла. Плохо это: и токсичность растет, и темп загрязнения камеры сгорания резко увеличивается. Неравномерная по цилиндрам компрессия вызывает вибрации двигателя, особенно ощутимые на холостом ходу и при малых оборотах. А это, в свою очередь, вредит и трансмиссии, и подвеске мотора. Да и самому водителю. Словом, роль компрессии как диагностического признака, во многом характеризующего состояние двигателя, очень велика. И наши «сказки» никоим образом не призывают махнуть на нее рукой — наоборот! Но стремление к безудержному ее повышению в поисках дополнительных «лошадок» — дело в целом бесперспективное.

Степень сжатия двигателя

24 февраля 2020 Категория: Полезная информация.

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

В статье:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Посмотреть запчасти в наличии

Метки: Дизель, сжатие двигателя

Двигатели с изменяемой степенью сжатия: от Saab до Infiniti

Все чаще звучат авторитетные мнения, что сейчас развитие двигателей внутреннего сгорания достигло наивысшего уровня и больше невозможно заметно улучшить их характеристики. Конструкторам остается заниматься ползучей модернизацией, шлифуя системы наддува и впрыска, а также добавляя все больше электроники. С этим не соглашаются японские инженеры. Свое слово сказала компания Infiniti, которая построила двигатель с изменяемой степенью сжатия. Разбираемся, в чем преимущества такого мотора, и какое у него будущее.

В качестве вступления напомним, что степенью сжатия называют отношение объема над поршнем, находящимся в нижней «мертвой» точке, к объему, когда поршень находится в верхней.

Компоненты / Новости

Для бензиновых двигателей этот показатель составляет от 8 до 14, для дизелей — от 18 до 23.

Степень сжатия задается конструкцией фиксировано. Рассчитывается она в зависимости от октанового числа применяемого бензина и наличия наддува.

Возможность динамически изменять степень сжатия в зависимости от нагрузки позволяет поднять КПД турбированного мотора, добившись того, чтобы каждая порция топливовоздушной смеси сгорала при оптимальном сжатии.

При малых нагрузках, когда смесь обедненная, используется максимальное сжатие, а в нагруженном режиме, когда бензина впрыскивается много и возможна детонация, мотор сжимает смесь минимально.

Это позволяет не регулировать «назад» угол опережения зажигания, который остается в наиболее эффективной позиции для снятия мощности. Теоретически система изменения степени сжатия в ДВС позволяет до двух раз уменьшить рабочий объем мотора при сохранении тяговых и динамических характеристик.

Схема двигателя с изменяемым объемом камеры сгорания и шатуны с системой подъема поршней

Одной из первых появилась система с дополнительным поршнем в камере сгорания, который перемещаясь, изменял ее объем. Но сразу возник вопрос о размещении еще одной группы деталей в головке блока, где уже и так теснились распредвалы, клапаны, инжекторы и свечи зажигания. Притом нарушалась оптимальная конфигурация камеры сгорания, отчего топливо сжигалось неравномерно. Поэтому система так и осталась в стенах лабораторий. Не пошла дальше эксперимента и система с поршнями изменяемой высоты. Разрезные поршни были чрезмерно тяжелыми, притом сразу возникли конструктивные трудности с управлением высотой подъема крышки.

Система подъема коленвала на эксцентриковых муфтах FEV Motorentechnik (слева) и траверсный механизм для изменения высоты подъема поршня

Другие конструкторы пошли путем управления высотой подъема коленвала. В этой системе опорные шейки коленвала размещены в эксцентриковых муфтах, приводимых в действие через шестерни электромотором. Когда эксцентрики поворачиваются, коленвал поднимается или опускается, отчего, соответственно, меняется высота подъема поршней к головке блока, увеличивается или уменьшается объем камеры сгорания, и изменяется тем самым степень сжатия. Такой мотор показала в 2000 году немецкая компания FEV Motorentechnik. Система была интегрирована в турбированный четырехцилиндровый двигатель 1.8 л от концерна Volkswagen, где варьировала степень сжатия от 8 до 16. Мотор развивал мощность 218 л.с. и крутящий момент 300 Нм. До 2003 года двигатель испытывался на автомобиле Audi A6, но в серию не пошел.

Не слишком удачливой оказалась и обратная система, также изменяющая высоту подъема поршней, но не за счет управления коленвалом, а путем подъема блока цилиндров. Действующий мотор подобной конструкции продемонстрировал в 2000 году Saab, и также тестировал его на модели 9-5, планируя запустить в серийное производство. Получивший название Saab Variable Compression (SVC) пятицилиндровый турбированный двигатель объемом 1,6 л, развивал мощность 225 л. с. и крутящий момент 305 Нм, при этом расход топлива при средних нагрузках снизился на 30%, а за счет регулируемой степени сжатия мотор мог без проблем потреблять любой бензин — от А-80 до А-98.

Система двигателя Saab Variable Compression, в которой степень сжатия изменяется за счет отклонения верхней части блока цилиндров

Задачу подъема блока цилиндров в Saab решили так: блок был разделен на две части — верхнюю с головкой и гильзами цилиндров, и нижнюю, где остался коленвал. Одной стороной верхняя часть была связана с нижней через шарнир, а на другой был установлен механизм с электроприводом, который, как крышку у сундука, приподнимал верхнюю часть на угол до 4 градусов. Диапазон степени сжатия при поднимании — опускании мог гибко варьироваться от 8 до 14. Для герметизации подвижной и неподвижной частей служил эластичный резиновый кожух, который оказался одним из самых слабых мест конструкции, вместе с шарнирами и подъемным механизмом. После приобретения Saab корпорацией General Motors американцы закрыли проект.

Проект МСЕ-5 в котором применен механизм с рабочим и управляющим поршнями, связаными через зубчатое коромысло

На рубеже веков свою конструкцию мотора с изменяемой степенью сжатия предложили и французские инженеры компании MCE-5 Development S.A. Показанный ими турбированный 1.5-литровый мотор, в котором степень сжатия могла варьироваться от 7 до 18, развивал мощность 220 л. с. и крутящий момент 420 Нм. Конструкция тут довольно сложная. Шатун разделен и снабжен наверху (в части, устанавливаемой на коленвал) зубчатым коромыслом. К нему примыкает другая часть шатуна от поршня, оконечник которой имеет зубчатую рейку. С другой стороной коромысла связана рейка управляющего поршня, приводимого в действие через систему смазки двигателя посредством специальных клапанов, каналов и электропривода. Когда управляющий поршень перемещается, он воздействует на коромысло и высота поднятия рабочего поршня изменяется. Двигатель экспериментально обкатывался на Peugeot 407, но автопроизводитель не заинтересовался данной системой.

Теперь свое слово решили сказать конструкторы Infiniti, представив двигатель с технологией Variable Compression-Turbocharged (VC-T), позволяющей динамически изменять степень сжатия от 8 до 14. Японские инженеры применили траверсный механизм: сделали подвижное сочленение шатуна с его нижней шейкой, которую, в свою очередь, связали системой рычагов с приводом от электромотора. Получив команду от блока управления, электродвигатель перемещает тягу, система рычагов меняет положение, регулируя тем самым высоту подъема поршня и, соответственно, изменяя степень сжатия.

Конструкция системы Variable Compression у мотора Infiniti VC-T: а - поршень, b - шатун, с - траверса, d - коленвал, е - электродвигатель, f - промежуточный вал, g - тяга.

За счет данной технологии двухлитровый бензиновый турбомотор Infiniti VC-T развивает мощность 270 л.с., оказываясь на 27% экономичнее других двухлитровых двигателей компании, имеющих постоянную степень сжатия. Японцы планируют запустить моторы VC-T в серийное производство в 2018 году, оснастив ими кроссовер QX50, а затем и другие модели.

Заметим, что именно экономичность выступает сейчас основной целью разработки моторов с изменяемой степенью сжатия. При современном развитии технологий наддува и впрыска, нагнать мощности в моторе для конструкторов не составляет больших проблем. Другой вопрос: сколько бензина в супернадутом двигателе будет вылетать в трубу? Для обычных серийных моторов показатели расхода могут оказаться неприемлемы, что и выступает ограничителем для надувания мощности. Японские конструкторы решили этот барьер преодолеть. Как считают в компании Infiniti, их бензиновый двигатель VC-T, способен выступить как альтернатива современным турбированным дизелям, показывая тот же расход топлива при лучших характеристиках по мощности и более низкой токсичности выхлопа.

Каков итог?

Работы над двигателями с изменяемой степенью сжатия ведутся уже не один десяток лет — этим направлением занимались конструкторы Ford, Mercedes-Benz, Nissan, Peugeot и Volkswagen. Инженерами исследовательских институтов и компаний по обе стороны Атлантики получены тысячи патентов. Но пока ни один такой мотор не пошел в серийное производство.

Не все гладко и у Infiniti. Как признаются сами разработчики мотора VC-T, у их детища пока остаются общие проблемы: возросла сложность и стоимость конструкции, не решены вопросы с вибрацией. Но японцы надеются доработать конструкцию и запустить ее в серийное производство. Если это произойдет, то будущим покупателям осталось только понять: сколько придется переплатить за новую технологию, насколько такой мотор будет надежен и сколько позволит экономить на топливе.

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.

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

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

Пятитактный цикл

На спирту

Истина в мере

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

Степень сжатия — это… Что такое Степень сжатия?

У этого термина существуют и другие значения, см. сжатие.

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

, где:

= диаметр цилиндра;

= ход поршня;

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

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

Степень сжатия, обозначаемая греческой буквой ε, есть величина безразмерная.1,2=15,8

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

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

Интересные факты

Двигатели гоночных автомобилей, работающих на метаноле, имеют степень сжатия, превышающую 15:1^{[источник?]}; в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 11,1:1.

В 1950-60-е года одной из тенденций двигателестроения, особенно в Южной Америке, было повышение степени сжатия, которая к началу 1970-х на американских двигателях нередко достигала 11-13:1. Однако, это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале 1970-х годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

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.

Объяснение соотношения аудиокомпрессора

— Icon Collective College of Music

Коэффициенты сжатия часто являются наиболее неправильно понимаемым элементом управления компрессором. В этом руководстве для начинающих по сжатию объясняется, что такое коэффициент сжатия звука и как он влияет на вашу музыку.

Что такое коэффициент аудиокомпрессора?

Степень сжатия определяет, насколько сильно компрессор снижает усиление, когда сигнал проходит пороговый уровень. Например, соотношение 4: 1 означает, что на каждые 4 дБ сигнал превышает пороговое значение, компрессор увеличивает выходную мощность на 1 дБ.Тогда как соотношение 10: 1 или выше заставит компрессор эффективно действовать как ограничитель. Однако, если соотношение составляет 1: 1, сжатия не произойдет.

Что делает ручка соотношения сторон компрессора?

Регулятор соотношения устанавливает степень сжатия. Цифры на ручке указывают соотношение входа и выхода. Чем выше коэффициент, тем сильнее сжатие. Компрессоры обычно выражают уровни отношения в децибелах (дБ). Например, при степени сжатия 2: 1 входной сигнал должен пересечь пороговое значение на 2 дБ, чтобы выходной уровень увеличился на 1 дБ.

Однако доступные передаточные числа зависят от типа и производителя компрессора, который вы используете. Например, вот основные настройки соотношения, доступные для большинства компрессоров:

1: 1 без сжатия . Уровни входа и выхода остаются неизменными независимо от порогового уровня.
1,5: 1 обеспечивает легкое сжатие . Это соотношение имеет нежное и прозрачное звучание. Он сохранит естественные вершины и впадины.
2: 1 обеспечивает легкое сжатие .Это соотношение плавно управляет динамикой, не вызывая заметных изменений тона и удара.
3: 1 обеспечивает умеренное сжатие . Это соотношение немного более агрессивно. Он применяет мягкий переходный контроль, сохраняя при этом естественную динамику.
4: 1 обеспечивает среднее сжатие . Это соотношение позволяет лучше контролировать переходные процессы. Будут незначительные изменения тона, мощности и громкости.
10: 1 обеспечивает сильное сжатие . Это соотношение агрессивное.Это резко сократит динамический диапазон, в результате чего сигнал будет терять яркость, четкость и присутствие при сильном нажатии.
20: 1 до бесконечности: 1 ограничивает . На бесконечности: 1 компрессор по существу блокирует превышение порогового значения сигналом.

Примечание : Все элементы управления компрессора работают вместе. Лучше всего настраивать их в тандеме, а не сосредотачиваться на ручке соотношения по отдельности. Например, соотношение и порог работают вместе. Сжатие происходит только тогда, когда сигнал поднимается выше установленного порогового уровня.Затем компрессор снизит уровень сигналов, превышающих пороговый уровень, с коэффициентом, установленным регулятором соотношения.

Основные сведения о соотношении компрессоров

Не существует конкретных настроек соотношения сторон, которые лучше всего работали бы с каким-либо конкретным звуком. Было бы ошибкой перечислять конкретные настройки соотношения сторон, потому что каждый звук и каждый компрессор разные. Выбранные вами настройки соотношения сторон также зависят от источника звука, других настроек управления компрессором и результата, которого вы хотите достичь.

Лучше всего использовать слух и измеритель, чтобы определить правильное соотношение для каждого звука. Существуют также общие советы, которые помогут вам найти отправную точку при настройке степени компрессора. Рассмотрим эти основные коэффициенты компрессора:

Low Ratios : Низкие коэффициенты компрессора обеспечивают естественное и прозрачное звучание. Они лучше всего подходят для применения тонкой компрессии, сохраняя при этом естественные пики и спады сигнала. Однако более низкие передаточные числа будут иметь меньший динамический контроль.
Средние коэффициенты : умеренные коэффициенты компрессора обеспечивают мягкое динамическое управление, сохраняющее естественное звучание сигнала. Они дают вам более жесткий контроль над переходными процессами, не вызывая заметных изменений тона и мощности. Вы также можете заметить более полный и громкий звук.
Heavy Ratios : более высокие отношения вызывают более обработанный и агрессивный звук. Они лучше всего подходят для экстремального формирования тона и динамического контроля. Тем не менее, используйте компрессоры с большим передаточным числом с осторожностью.Они могут привести к потере яркости, четкости и присутствия сигнала.
Ограничение : Бесконечное отношение предотвратит превышение сигналом цифрового потолка. В результате уменьшается динамический диапазон и увеличивается воспринимаемая громкость сигнала. Однако ограничение достигается ценой потери деталей и впечатления. Он также приводит к цифровому искажению и клиппированию при сильном нажатии.

Примечание : Чтобы получить техническую информацию, существует также математическое уравнение для расчета мощности компрессора.Тем не менее, при принятии осознанных решений лучше использовать слух и глюкометр.

Заключение

Важно понимать, как регулируется степень сжатия компрессора. Изучение того, как различные настройки компрессора работают вместе, поможет вам достичь наилучших результатов. Также не забывайте внимательно слушать, применяя сжатие. И используйте сжатие с осторожностью. Агрессивные настройки компрессора могут отрицательно повлиять на тон, глубину, четкость и присутствие источника звука.

Получите доступ к лучшему в отрасли музыкальному образованию

Овладейте искусством создания музыки и с уверенностью начните свою музыкальную карьеру.

Станьте частью Коллектива. Вы готовы начать свое музыкальное путешествие?

Что такое степень сжатия в бензиновых и дизельных двигателях?

Что такое степень сжатия?

Коэффициент сжатия

— одна из основных характеристик двигателя внутреннего сгорания. Это отношение объема над поршнем, когда он находится в самом нижнем положении (НМТ), к объему над поршнем, когда он находится в самом верхнем положении (ВМТ). Он указывает на степень сжатия топливовоздушной смеси в двигателе.

Рисунок 1 — Простая диаграмма камеры сгорания и степени сжатия

Это отношение объема камеры сгорания от ее наибольшего к наименьшему объему. Это соотношение между общим объемом цилиндра и камеры сгорания, когда поршень находится в НМТ (нижней мертвой точке), к объему одной только камеры сгорания, когда поршень находится в ВМТ (верхней мертвой точке). Это соотношение является одним из основных требований для всех двигателей внутреннего сгорания.

Рабочий:

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

Степень сжатия

В дизельных двигателях «Степень сжатия» варьируется от 18: 1 до 23: 1, что зависит от конструкции и конструкции двигателя.В бензиновых двигателях используется метод искрового зажигания. Однако в технологиях дизельных двигателей, таких как «Прямой впрыск», «Непрямой впрыск» и «Прямой впрыск Common-Rail», используется метод компрессионного зажигания , , , . Однако степень сжатия остается почти одинаковой как для бензинового, так и для дизельного двигателя, соответственно, независимо от объема / рабочего объема двигателя.

Преимущества более высокой степени сжатия:

Чем выше степень сжатия, тем лучше тепловой КПД двигателя.Таким образом, двигатель может извлечь больше механической энергии из заданной массы топливовоздушной смеси. В этом контексте дизельные двигатели имеют более высокую топливную эффективность для данного количества топлива, чем бензиновые двигатели того же размера.

Это означает, что скажем; Вы сравниваете обычные бензиновые и дизельные двигатели с одинаковым объемом двигателя 1,0 л. Тогда в реальном мире дизельный двигатель объемом 1,0 л будет потреблять меньше топлива, чем бензиновый двигатель объемом 1,0 л. Другими словами, автомобиль с 1,0-литровым дизельным двигателем будет иметь больший пробег по сравнению с автомобилем с 1-литровым дизельным двигателем.Бензиновый двигатель 0L при аналогичных условиях движения.

Нулевое моделирование четырехцилиндрового дизельного двигателя с турбонаддувом с переменной степенью сжатия и его влияние на выбросы

Результаты моделирования в установившемся режиме

Результаты в установившемся режиме показаны ниже. Карта показывает разницу между данными моделирования и данных измерений (измерение-имитация), где зеленый цвет преобладает над моделью для точной работы:

$$ {\ text {z-axis}} = {\ text {Measurement}} \ ; {\ text {Result}} — {\ text {Simulation}} \; {\ text {Result}} $$

Как видно на рис.7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 и 18, разница между результатами, полученными при моделировании модели в стационарном состоянии, и данными измерений незначительна для большинства регионов. карты. Это указывает на то, что охарактеризованная числовая модель работает очень похоже на реальный двигатель.

Рис.7

Разница тормозного момента

Рис.8

Разница в массовом расходе всасываемого воздуха

Рис.9

Разница в выбросе NOx из двигателя

Фиг.10

Разница в среднем эффективном давлении тормозов

Рис.11

Разница в удельном расходе топлива на тормоз

Рис.12

Разница во впускном давлении

Рис.13

Разница в давлении наддува

Рис.14

Разница давлений во впускном коллекторе

Рис.15

Разница давлений на выходе из двигателя

Рис.16

Разница в температуре наддува

Рис.17

Разница температур на впускном коллекторе

Фиг.18

Разница температур в выпускном коллекторе двигателя

Исследование VCR Simulation было проведено после проверки правильности работы числовой модели двигателя без обратной связи.

Результаты численной модели с видеомагнитофоном

Стратегия реализации видеомагнитофона в числовой модели

Все карты двигателя даны с точки зрения оборотов по оси x, крутящего момента по оси y и процентного изменения по оси z. Основная стратегия, примененная к модели, заключалась в том, чтобы поддерживать постоянный крутящий момент и частоту вращения в соответствии с рабочей картой CR16.5. При разных степенях сжатия ожидалось, что крутящий момент будет увеличиваться или уменьшаться для одного и того же количества топлива, поэтому может произойти сдвиг всей карты, что могло бы усложнить и затруднить сравнение графиков. Таким образом, такой же заданный крутящий момент был достигнут путем подключения ПИД-регулятора для управления количеством топлива.

Для разных степеней сжатия, когда количество топлива изменяется для достижения тех же рабочих условий, массовый расход всасываемого воздуха также изменяется, в то время как положение клапана рециркуляции отработавших газов остается неизменным, что приводит к изменению отношения впускного воздуха к рециркуляции отработавших газов для конкретной уставки. .Для более точного изучения изменений NOx процент массового расхода EGR в каждой точке регистрации сохранялся таким же, как и исходные данные CR16.5, по следующей формуле:

$$ MF_ {EGR} = \ frac {{MF_ {EGR}}} {{MF_ {IA} + MF_ {EGR}}} \ times 100 \% $$

(4)

График процентной доли EGR в общем массовом расходе, взятом из CR16.5, показан на рис. 19.

Рис. 19

Массовый расход EGR в процентах по сравнению с общим массовым расходом

Результаты рассчитываются как процент увеличения или уменьшения по сравнению с CR16.5:

$$ Result = \ frac {Новый CR — CR16.5} {CR16.5} $$

(5)

Массовый расход топлива

Как объяснялось ранее, крутящий момент поддерживался постоянным при каждой уставке путем изменения количества топлива с помощью ПИД-регулятора.

По мере увеличения степени сжатия крутящий момент, создаваемый для того же количества топлива, также увеличивался, таким образом, PID уменьшал крутящий момент до исходной точки за счет уменьшения количества топлива.

Обратное можно увидеть, когда степень сжатия была уменьшена, что было связано с тем, что для получения того же заданного крутящего момента требовалось больше топлива.На рисунке 20 показано уменьшение количества топлива при увеличении степени сжатия и увеличение количества топлива при уменьшении степени сжатия.

Рис.20

Массовый расход топлива по сравнению с CR16.5

Удельный расход топлива тормозом

Цифры, показанные на рис. 21, показывают процентное изменение значений удельного расхода топлива тормозом при различных степенях сжатия по сравнению со степенью сжатия 16,5. Можно ясно видеть, что BSFC увеличивается при уменьшении степени сжатия и уменьшается при увеличении степени сжатия.

Рис.21

Удельный расход топлива тормоза по сравнению с CR16.5

Эффект от этого изменения проявляется в большей степени в условиях низкой нагрузки и низких оборотов, и эта тенденция уменьшается при высоких нагрузках и высоких оборотах.

Массовый расход всасываемого воздуха

Как показано на рис. 20, уменьшение степени сжатия приводит к увеличению массового расхода топлива для достижения того же заданного крутящего момента. Поскольку массовый расход топлива увеличивается, это также увеличивает массовый расход всасываемого воздуха, как показано на рис.22, когда степень сжатия уменьшается. Обратное явление наблюдается при увеличении степени сжатия.

Рис.22

Массовый расход всасываемого воздуха по сравнению с CR16.5

Тепловой КПД

Цифры, показанные на рис. 23, показывают процентное изменение значений теплового КПД при различных степенях сжатия по сравнению со степенью сжатия 16,5. Тепловой КПД:

$$ \ eta_ {t} = \ frac {{W_ {c}}} {{m_ {f} Q_ {HV}}} = \ frac {{P_ {s}}} {{\ mu_ {f} Q_ {HV}}} $$

(6)

, где W _c — работа за цикл, P _s — выходная мощность, m _f — масса топлива за цикл, QHV — теплотворная способность топлива и µ _f — массовый расход топлива.

Рис.23

Тепловой КПД по сравнению с CR16.5

Q _HV для дизельного топлива составляет 43,5 МДж / кг, поэтому уравнение (6) можно записать как:

$$ \ eta_ {t} = \ frac {1} {{Sfc \ cdot Q_ {HV}}} = \ frac {3600} {{Sfc \, ({\ text { g}} / {\ text {кВт}} \, {\ text {h}}) Q_ {HV} \, ({\ text {MJ}} / {\ text {kg}})}} = \ frac { 82.76} {Sfc} $$

(7)

Сопоставление обратной пропорциональности формулы, показанной выше, и тенденции, показанной в значениях BSFC на рис.23 ясно видно, что термический КПД увеличивается с увеличением степени сжатия и уменьшается с уменьшением степени сжатия.

Это изменение более заметно в условиях низкой нагрузки и низких оборотов и становится менее заметным в условиях высоких нагрузок и высоких оборотов.

NOx

На рисунке 24 показано, что с увеличением степени сжатия происходит уменьшение NOx и наоборот.

Рис. 24

NOx на выходе из двигателя по сравнению с CR16.5

Это явление основано на том факте, что более высокая степень сжатия означает более полное сгорание, и в сочетании с наблюдением на рис. 20 требуется меньше топлива для достижения того же крутящего момента, что означает меньшее количество тепловой энергии, что в конечном итоге приведет к при более низкой температуре; снижение производства NOx.

Эффект более заметен при низкой нагрузке и низких оборотах, тогда как некоторая его значимость также проявляется при высоких значениях крутящего момента и низких оборотах.

Механический КПД

На рисунке 25 показано, что с увеличением степени сжатия происходит небольшое снижение механического КПД двигателя.Обратное наблюдается при уменьшении степени сжатия. Хотя процентное изменение очень мало, ME уменьшается, потому что по мере увеличения CR потери на трение механических компонентов вместе с некоторыми насосными потерями также увеличиваются (особенно в областях с низким крутящим моментом). В конечном итоге это немного влияет на общий механический КПД двигателя.

Рис.25

Механический КПД по сравнению с CR16,5

Co

₂

Из рис.26, количество произведенного CO ₂ обратно пропорционально степени сжатия. Влияние этого изменения степени сжатия на выбросы в значительной степени проявляется при низких значениях крутящего момента и низких оборотах. Это связано с тем, что при низком крутящем моменте и низких оборотах воздушно-топливная смесь (небольшое количество по сравнению с высоким крутящим моментом и высокими оборотами в минуту) в цилиндре не сжимается однородно и сгорает в цилиндре, что приводит к плохому сгоранию.

Рис. 26

Объем двигателя CO ₂ по сравнению с CR16.5

Сажа

На рисунке 27 показано влияние степени сжатия на процентное изменение сажи. С увеличением степени сжатия сажа увеличивалась очень резко по всей карте, за исключением условий работы с низким крутящим моментом и низкой частотой вращения (где наблюдалось ее уменьшение). Это связано с тем, что в условиях высокого крутящего момента и высоких оборотов количество воздуха, необходимое для более полного сгорания, было меньше количества, потребляемого двигателем. Таким образом, нагнетатель может быть подходящим решением для увеличения количества воздуха в цилиндре в условиях высокой нагрузки, чтобы уменьшить образование сажи.

Рис.27

Сажа на выходе из двигателя по сравнению с CR16.5

Температура на выходе из двигателя

Температура выхлопных газов цилиндра прямо пропорциональна количеству сгорания. Сгорание, в свою очередь, напрямую связано с количеством впрыскиваемого топлива; больше топлива означало бы большее сгорание, ведущее к большему выделению тепловой энергии. Следовательно, как показано на рис. 20, увеличение степени сжатия снижает расход топлива для достижения того же крутящего момента, что приводит к снижению температуры выхлопных газов, как показано на рис.28.

Рис. 28

Температура на выходе из двигателя по сравнению с CR16.5

Давление на выходе из двигателя

На ранней стадии проектирования двигателя всегда учитывается и изучается разность давлений между впускным и выпускным коллекторами двигателя, чтобы убедиться, что она остается в пределах приемлемого порогового значения.

Большая разница может привести к неисправности различных компонентов двигателя. Например, если разница слишком велика, небольшое открытие клапана рециркуляции ОГ может привести к тому, что мимо него пройдет массивный поток воздуха, что в конечном итоге может привести к неисправности управления воздушным потоком.

На рис. 29 показано, что увеличение степени сжатия снижает давление выхлопных газов из-за того, что при увеличении степени сжатия сжигается меньше топлива для достижения тех же рабочих условий на всей карте.

Рис.29

Давление на выходе из двигателя по сравнению с CR16.5

Сводка результатов по зонам

Карта двигателя была разделена на три зоны (как показано на рис. 30):

Рис. 30

Зона 1 — зона низких нагрузок от низких до нормальных рабочих значений оборотов;
Зона 2, охватывающая зону средней нагрузки от нормальных до высоких значений рабочих оборотов;
Зона 3: зона высоких нагрузок (включая номинальную мощность) с очень высокими значениями частоты вращения

Как видно из рис.31, тепловой КПД в областях с высокой нагрузкой в Зоне 2 и Зоне 3 составляет примерно 40%.

Рис.31

Тепловой КПД при CR16,5

Высокая степень сжатия в этих зонах увеличивает ее только на 0,71% и 0,30% для CR18 и на 1,57% и 0,40% для CR20. Таким образом, это изменение не так сильно, как можно наблюдать в условиях низкой нагрузки, когда нормальный тепловой КПД составлял около 25% и увеличивался на 9,70% при CR20.

Сводку процентных изменений значений в трех различных зонах можно увидеть на рис.32, 33 и 34.

Рис. 32

Среднее процентное изменение в зоне 1 по сравнению с CR16,5

Рис.33

Среднее процентное изменение в зоне 2 по сравнению с CR16,5

Рис. 34

Среднее процентное изменение в Зоне 3 по сравнению с CR16,5

BSFC уменьшается на 8,14%, 1,54% и 0,37% в зоне 1, 2 и 3 соответственно при степени сжатия 20. Наблюдая за изменениями выбросов при той же уставке, можно увидеть, что NOx уменьшается на 8,33%, CO ₂ на 8.50%, а количество сажи увеличивается на 6,91%. Это ясно указывает на то, что более высокая степень сжатия должна быть предпочтительнее в Зоне 1.

Наблюдение за значениями сажи и BSFC с CR20 в Зоне 2 и 3 ясно указывает на то, что это нежелательно в качестве хорошего компромисса. Значения сажи ясно указывают на то, что низкая степень сжатия предпочтительна для зоны 2 и 3. Для плавного перехода между зоной 1 и 2 степень сжатия ниже 18 для зоны 2 может привести к внезапному рывку, производимому двигателем. Имея это в виду, для зоны 2 предпочтительна степень сжатия 18.

Переход степеней сжатия между зонами всегда поддерживается как можно более плавным, чтобы избежать внезапного нежелательного поведения двигателя.

Наконец, чтобы идти в ногу с тенденцией к плавности и избежать дальнейшего снижения производительности, в Зоне 3 предпочтительна степень сжатия 16,5 по умолчанию.

Все, что вы когда-либо хотели знать о степенях сжатия

Мы здесь, чтобы ответить на несколько вопросов: что такое коэффициенты сжатия, как они влияют на создание цифровых фильмов и какое отношение они имеют к кодекам?

В этой статье мы разоблачим загадочную степень сжатия, разберем, как вы можете извлечь из нее полезный смысл, а затем покажем вам несколько приемов оценки кодеков, чтобы определить лучший вариант для вашей продукции.

Основы сжатия данных

Изображение предоставлено Avid.

Мы уже рассказывали об основах сжатия, так что здесь мы быстро их рассмотрим.

Все виды сжатия подразделяются на два типа: сжатие с потерями (которое отбрасывает информацию ради размера файла или скорости передачи данных) или сжатие без потерь (которое временно сжимает данные во время процесса кодирования, чтобы обеспечить полное или почти полное воссоздание файла). несжатый набор данных при декодировании). Видеозаписи, записанные без использования какого-либо алгоритма сжатия, считаются несжатыми.

Теперь нам нужно немного рассказать о компьютерных науках 101, прежде чем углубляться в коэффициенты сжатия. (Обещаю, это будет быстро.)

Фундаментальная частица информационного мира называется «бит» и обозначается строчной буквой «b». (Да, дело важное). На этом уровне информация представлена в самой простой двоичной форме — 1 или 0.

8 бит составляют «Байт» (произносится как «укус»), представленный прописной буквой «В». На этом и на каждом последующем уровне представляемые данные становятся более сложными.

1000 байт составляют килобайт. Его не следует путать с «килобитом» («Кбайт»), который составляет 1000 байт. Поскольку байты являются 8-битными единицами, килобайт фактически равен 1024 битам.

Одна тысяча килобайт составляет мегабайт или МБ. (Опять же, не путать с «Мегабит» — «Мб.»)

Эта тенденция продолжается — тысяча мегабайт дает гигабайт и так далее, но это все, что нам нужно для этой статьи. Если вы хотите узнать больше, WhatsAByte.com — отличный ресурс.

Теперь давайте перейдем к степени сжатия.

Степень сжатия

Коэффициенты сжатия — это простое числовое представление «мощности сжатия» конкретных кодеков или методов сжатия. Они являются бесценным сокращением, поскольку предлагают значительно упрощенное описание качества полученных данных, видеоматериалов или аудио, которые вы собираетесь сжимать.

Так что это такое?

Изображение предоставлено Blackmagic.

Два числа в степени сжатия относятся к сжатому и сжатому сжатию.несжатый размер данных. Первое число представляет мощность сжатия, а второе (обычно просто «1») относится к общему размеру несжатых данных.

Если вы когда-нибудь захотите найти степень сжатия для любых данных, которые вы сжимаете, вот формула: Степень сжатия = Размер без сжатия / размер со сжатием

Если вам нужно знать экономию места на диске, предоставляемую данным кодеком, две простые корректировки формулы, и вы устанавливаете: Экономия места = 1 — (сжатый размер / несжатый размер)

Таким образом, файл размером 10 МБ сжимается до 2 МБ с использованием кодека X, что дает нам степень сжатия 5: 1 .Чтобы найти экономию, мы просто вводим наши значения в формулу.

Экономия места = 1 — (2/10) -> = 1 — (.2) -> = .08 -> .08 * 100 = 80

Итак, кодек X предлагает нам 80-процентную экономию хранилища по сравнению с несжатыми данными. Довольно изящно.

И что теперь?

Выбор кодека

Изображение предоставлено Apple.

Теперь, когда у нас есть основы, как вы решаете, какой кодек лучше всего подходит для вашего проекта? Давайте посмотрим на параметры, которые инженеры используют при разработке алгоритмов сжатия, но давайте подойдем к ним как к стрелкам и редакторам.

Вопросы о себе о проекте:

Скорость: каковы сроки реализации проекта?
Степень сжатия: вам нужны файлы более высокого качества или меньшего размера?
Сложность: будут ли дополнительные кодеки создавать ненужную сложность?
Space: Можете ли вы эффективно записывать, создавать резервные копии и архивировать то, что вам нужно?
Задержка: вы собираетесь воспроизводить в реальном времени?
Взаимодействие: Потребуется ли перекодирование кодека для вашей системы редактирования?

Теперь, когда мы получили представление о конкретных потребностях нашего производства, что еще нам нужно сделать перед выбором кодека?

Помимо оценки мощности сжатия кодека, мы можем использовать все, что мы узнали до сих пор, чтобы делать прогнозы для хранения данных, которые мы будем сжимать для всей съемки.Это дает множество преимуществ — от выбора между двумя кодеками схожего класса до знания, сколько жестких дисков вам понадобится для резервного копирования и архивирования.

Допустим, мы оценили потребности нашего производства и склоняемся к записи видео с использованием ProRes 422 HQ или DNxHD 145 для нашего проекта 1920 × 1080, 29,97 кадров в секунду. При таком разрешении и частоте кадров ProRes 422 имеет скорость передачи данных 220 Мбит / с (мегабит в секунду), а Avid DNxHD — 145 Мбит / с.

Итак, используя простую математику, мы можем предсказать, насколько большой будет наш 1-часовой видеоролик для интервью, прежде чем мы когда-нибудь начнем прокручивать.

Для ProRes:
220 Мбит / с = 220 000 000 бит в (/) секунду
220 000 000 бит в секунду * 60 = 13 200 000 бит в минуту
13 200 000 бит в минуту * 60 = 792 000 000 000 бит в час.

Для DNxHD:
145 Мбит / с = 145 000 000 бит в секунду
145 000 000 бит в секунду * 60 = 8 700 000 000 бит в минуту
87 000 бит в минуту * 60 = 522 000 000 000 бит в час.

Итак, наше часовое интервью приведет к получению файла размером примерно 99 гигабайт с ProRes 422 HQ и около 65 гигабайт для DNxHD 145.

Теперь наш выбор прост. Мы просто возвращаемся к вопросам, которые мы задали себе несколько минут назад о нашем конкретном производстве, чтобы решить, является ли экономия ~ 35 ГБ / час DNxHD более или менее важной, чем дает нам приблизительное увеличение скорости передачи данных 422 HQ на 50%.

Является ли наше часовое интервью для 30-секундной веб-рекламы? Если это так, DNxHD должен предлагать качество изображения почти такое же, как 422 HQ, но после завершения он будет занимать на 40 процентов меньше памяти, что делает его явным победителем в этом случае.

Что, если интервью — лишь одно из нескольких десятков полнометражных документальных фильмов, которые вы планируете продавать на фестивале? В этом случае вы должны сделать ставку на максимальное качество изображения по сравнению с хранилищем (в пределах заданных параметров), и более высокая скорость передачи данных ProRes 422 HQ на 50 процентов полностью соответствует вашим потребностям.

Имея лишь немного базовых знаний о науке, лежащей в основе методов сжатия, используемых в современных кодеках, мы можем оценить потребности нашей продукции, проверить кодеки на соответствие производственным потребностям, а затем принять обоснованное решение в зависимости от объема проекта. Довольно удобная штука, если вы спросите меня.

Изображение на обложке с kayan_photo.

Ищете дополнительную информацию о данных и цифровом кинопроизводстве? Ознакомьтесь с этими статьями.

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 для с удельной теплотой 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 температуру всасывания 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 квадратный 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 состоит в том, чтобы использовать консервативную расчетную спецификацию температуры нагнетания и использовать больше 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: Примеры, показанные здесь, 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 роста температуры, основанное на политропном сжатии:

[ Уравнение 3, которое следует использовать только для оценки теоретической температуры нагнетания в динамических компрессорах.]

Здесь (n-1) / n определяется соотношением:

Компромисс дизайна

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, то 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 избавят 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 надежный 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.

Почему коэффициент сжатия имеет значение — HVAC School

В HVAC / R мы занимаемся перемещением БТЕ тепла, и мы перемещаем БТЕ через фунты хладагента.Чем больше фунтов мы перемещаем, тем больше BTU мы перемещаем.

В одноступенчатом компрессоре HVAC / R камера сжатия поддерживает одинаковый объем независимо от степени сжатия. Что меняется, так это количество фунтов хладагента, перемещаемого при каждом такте (возвратно-поступательное движение), колебании (спираль) или вращении (винт, вращение) компрессора. Если компрессор работает нормально, более высокая степень сжатия приводит к перемещению меньшего количества фунтов хладагента. Чем ниже степень сжатия, тем больше фунтов перемещается.

В системах кондиционирования и охлаждения степень сжатия — это просто абсолютное давление нагнетания на выходе из компрессора, деленное на абсолютное давление всасывания на входе в компрессор.

Абсолютное давление — это просто манометрическое давление + атмосферное давление. В общем, мы просто добавляем атмосферное давление на уровне моря (14,7 фунт / кв. Дюйм) как к давлению всасывания, так и к давлению нагнетания, а затем делим давление нагнетания на давление всасывания. Например, обычная степень сжатия в системе с хладагентом R22 может выглядеть следующим образом:

240 PSIG Нагнетание + 14.7 фунтов на квадратный дюйм = 254,7

75 фунтов на квадратный дюйм всасывания + 14,7 = 89,7 фунтов на квадратный дюйм нагнетания
254,7 фунтов на квадратный дюйм всасывания ÷ 89,7 фунтов на квадратный дюйм всасывания = 2,84: 1 Степень сжатия

Степень сжатия будет изменяться по мере изменения нагрузки испарителя и температуры конденсации. Однако в целом в условиях, близких к расчетным, вы увидите следующие степени сжатия на правильно работающем оборудовании в зависимости от эффективности и условий конкретной системы:

В системах кондиционирования воздуха степень сжатия 2.От 3: 1 до 3,5: 1 являются обычными, с соотношением ниже 3: 1 и выше 2: 1 в качестве стандарта для современного высокоэффективного оборудования для кондиционирования воздуха.
В среднетемпературных холодильных установках (охладителях) 404a, 3,0: 1 — 5,5: 1 является обычным диапазоном соотношений.
В типичной морозильной камере 404a от 0 ° F до -10 ° F, 6,0: 1 — 13,0: 1 является обычным диапазоном соотношения.

По мере того, как оборудование становится все более и более эффективным, производители проектируют системы с более низкими степенями сжатия за счет использования змеевиков большего размера и компрессоров меньшего размера.

Почему значение степени сжатия имеет значение?

Когда компрессор работает нормально, чем ниже будет степень сжатия, тем эффективнее и холоднее будет работать компрессор. Следовательно, целью инженера производителя, разработчика системы, техника по обслуживанию и установщика должно быть поддержание минимально возможной степени сжатия при одновременном перемещении необходимых фунтов хладагента для достижения требуемой доставляемой мощности в БТЕ.

Степень сжатия также может использоваться в качестве диагностического инструмента для анализа того, обеспечивает ли компрессор надлежащее сжатие. Очень низкие степени сжатия в сочетании с низкой силой тока и низкой производительностью указывают на проблемы с механическим компрессором.

Степень сжатия выше расчетной = перегрев компрессора, разрушение масла, высокое энергопотребление, низкая производительность

Степень сжатия ниже расчетной = возможное указание на механический отказ и плохое сжатие

Понимание сжатия имеет решающее значение для понимания охлаждения процесс.Не поддавайтесь искушению пропустить это; это жизненно важная концепция.

Посмотрите на диаграмму энтальпии давления выше. Сверху вниз (по вертикали) шкала давления хладагента; высокое давление выше на графике. По горизонтали (слева направо) шкала теплосодержания; чем больше правильное значение, тем больше тепла содержится в хладагенте (тепло, не обязательно температура).

Начните с точки № 2 на графике в правом нижнем углу. Именно здесь всасываемый газ попадает в компрессор. Когда он сжимается, он переходит в точку № 3, которая находится вверху, потому что сжимается (увеличивается давление), и вправо из-за тепла сжатия (тепловая энергия, добавляемая в самом процессе сжатия).Также тепло добавляется, когда хладагент охлаждает обмотки двигателя компрессора.

После того, как хладагент попадает в линию нагнетания в точке № 3, он попадает в конденсатор и охлаждается (отводится физическое тепло). Этот перегрев на выходе равен перегреву на всасывании + теплоте сжатия + теплу, отводимому от обмоток двигателя. Как только весь перегрев на выходе (явное тепло) удален в первой части змеевика конденсатора, он достигает точки №4 и начинает конденсироваться.

Точка № 4 является важной частью уравнения степени сжатия, потому что компрессор вынужден создавать давление, достаточно высокое, чтобы температура конденсации была выше температуры воздуха, которому конденсатор отводит свое тепло. Другими словами, в типичной системе кондиционирования воздуха с прямым охлаждением и воздушным охлаждением температура конденсации должна быть выше температуры наружного воздуха, чтобы тепло уходило из хладагента в воздух, проходя через конденсатор.

Если температура наружного воздуха высокая, или если змеевики конденсатора загрязнены, лопасти неправильно установлены или змеевики конденсатора имеют меньший размер, точка № 2 (температура конденсации) будет выше на диаграмме.Следовательно, это приведет к большей тепловой нагрузке на компрессор и снизит эффективность и производительность компрессора.

По мере того, как хладагент превращается из парожидкостной смеси в полностью жидкую в конденсаторе, он перемещается справа налево между точками №4 и №5, поскольку тепло отводится от хладагента в наружный воздух (на система с воздушным охлаждением). Достигнув № 5, он становится полностью жидким, а в точке № 6 он переохлаждается ниже уровня насыщения, но ПРЕВЫШАЕТ температуру наружного воздуха. Затем дозирующее устройство создает перепад давления, который отображается между точками №6 и №7.Чем дальше падение, тем холоднее будет змеевик испарителя. Расчетная температура змеевика определяется требованиями к охлаждаемому пространству и нагрузке на змеевик, но чем ниже давление и температура испарителя, тем менее плотным будет пар в точке № 2, когда он снова войдет в компрессор. , и чем выше должна быть степень сжатия, чтобы накачать его обратно в точки № 3 и № 4,

Чем больше расстояние по вертикали между точками № 2 и № 4, тем выше степень сжатия, что означает низкое всасывание. давление или высокое напорное давление могут привести к более высокой степени сжатия, плохому охлаждению компрессора, снижению эффективности и производительности.

В некоторых случаях мы ничего не можем поделать с высокими степенями сжатия. Когда покупатель устанавливает температуру своего кондиционера на 69 ° F (20,55 ° C) в день с температурой 100 ° (37,77 ° C), у него просто будет высокая степень сжатия. Когда морозильная камера с низкой температурой работает в очень жаркий день, она будет работать с высокой степенью сжатия.

Но во многих случаях степень сжатия можно уменьшить, выполнив следующие действия:

Поддержание заданных температур равными или превышающими расчетные температуры для оборудования. Не поддавайтесь соблазну установить морозильную камеру с -10 ° F на -20 ° F или использовать этот холодильник в качестве морозильной камеры.
Содержите змеевики конденсатора в чистоте и неограниченном количестве.
Поддерживайте надлежащую циркуляцию воздуха в испарителе.
Устанавливайте конденсаторы в затененных и хорошо вентилируемых местах.

Следите за своей степенью сжатия, и вы сможете спасти компрессор от безвременной смерти.

—Bryan

Связанные

Основы сжатия звука | Универсальное аудио

Компрессоры и лимитеры используются для уменьшения динамического диапазона — промежутка между самыми тихими и самыми громкими звуками.Использование сжатия может улучшить звучание ваших треков за счет управления максимальными уровнями и поддержанием более высокой средней громкости. Вот некоторые основы сжатия, различные типы сжатия и несколько советов, которые можно попробовать на своих треках.

Хотите узнать о форматах файлов и сжатии при потоковой передаче звука? Обязательно ознакомьтесь с разделом «Понимание сжатия аудиоданных».

Зачем сжимать?

Сжатие

можно использовать для легкого массажа трека, чтобы сделать его более естественным и разборчивым без добавления искажений, в результате чего песня будет более «комфортной» для прослушивания.Кроме того, многие компрессоры — как аппаратные, так и программные — будут иметь фирменный звук, который можно использовать для придания прекрасной окраски и тона безжизненным трекам.

С другой стороны, чрезмерное сжатие музыки действительно может выжать из нее жизнь. Хорошее владение основами будет иметь большое значение для понимания того, как работает сжатие, и уверенного использования его в ваших интересах.

Объяснение сжатия звука

В зависимости от того, какой компрессор вы используете, будь то аппаратный модуль или плагин, существуют некоторые общие параметры и элементы управления, используемые при сжатии звука, с которыми вы должны быть знакомы.Понимание каждого из следующих элементов управления позволит вам комфортно работать с широким спектром компрессоров.

Порог

Регулятор порога устанавливает уровень, на котором задействован эффект сжатия. Только когда уровень превышает пороговое значение, он будет сжат. Если пороговый уровень установлен, скажем, на -10 дБ, будут сжиматься только пики сигнала, превышающие этот уровень. В остальное время сжатия не будет.

Колено

«Колено» относится к тому, как компрессор переходит между несжатым и сжатым состояниями проходящего через него аудиосигнала. Как правило, компрессоры предлагают один или в некоторых случаях переключаемый выбор между настройками «мягкого колена» и «жесткого колена». Некоторые компрессоры даже позволяют вам контролировать выбор любого положения между двумя типами колен. Как вы можете видеть на диаграмме, «мягкое колено» обеспечивает более плавное и постепенное сжатие, чем «жесткое колено».”

«Мягкое колено» обеспечивает более плавное и постепенное сжатие, чем «жесткое колено».

Время атаки

Это относится ко времени, необходимому для полного сжатия сигнала после превышения порогового уровня.Более быстрое время атаки обычно составляет от 20 до 800 мс (микросекунд) в зависимости от типа и марки устройства, в то время как более медленное время обычно составляет от 10 до 100 мс (миллисекунд). Некоторые компрессоры выражают это как крутизну в дБ в секунду, а не во времени. Быстрое время атаки может создать искажение, изменяя по своей сути медленно движущиеся низкочастотные формы волны (например, если цикл на 100 Гц длится 10 мс, то время атаки 1 мс будет иметь время для изменения формы волны, что приведет к искажению).

Время выпуска

Это буквально противоположно времени атаки.В частности, это время, необходимое сигналу для перехода из сжатого — или ослабленного — состояния обратно в исходный несжатый сигнал. Время восстановления будет значительно больше, чем время атаки, обычно от 40-60 мс до 2-5 секунд, в зависимости от того, с каким устройством вы работаете. Иногда на них также можно ссылаться как на наклон в дБ в секунду, а не в раз.

Обычно время отпускания должно быть установлено как можно короче, чтобы не возникал эффект «накачки», который вызывается циклической активацией и деактивацией сжатия.Например, если время восстановления установлено слишком коротким, а компрессор циклически переключается между активным и неактивным, ваш доминирующий сигнал — обычно бас-гитара и бас-барабан — также будет модулировать ваш минимальный уровень шума, что приведет к отчетливому эффекту «дыхания». .

Установите элементы управления Attack и Release, чтобы настроить сжатие для вашего источника и трека.

Степень сжатия

Коэффициент сжатия определяет величину ослабления, применяемого к сигналу. Вы найдете широкий диапазон доступных соотношений в зависимости от типа и производителя компрессора, который вы используете. Отношение 1: 1 (один к одному) является самым низким и представляет собой «единичное усиление» или, другими словами, отсутствие затухания. Эти коэффициенты сжатия выражаются в децибелах, так что соотношение 2: 1 указывает, что сигнал, превышающий пороговое значение на 2 дБ, будет ослаблен до 1 дБ выше порогового значения, или сигнал, превышающий пороговое значение на 8 дБ, будет ослаблен. на 4 дБ выше и т. д.

Соотношение около 3: 1 считается умеренным сжатием, 5: 1 — средним сжатием, 8: 1 начинает переходить в сильное сжатие и от 20: 1 до ∞: 1 (от бесконечности до единицы) будет считаться «ограничивающим» из-за большинство, и может использоваться, чтобы гарантировать, что сигнал не превышает амплитуду порога.

На этом рисунке показано, как степень сжатия повлияет на общий сигнал.

Выходное усиление

Хотя мы воспринимаем сжатые сигналы как более громкие, затухание, вызванное сжатием, фактически снижает выходной сигнал. Именно здесь вступает в игру «выходное усиление» или «компенсационное усиление». Вы можете использовать выходное усиление, чтобы «восполнить» затухание, производимое компрессором. Некоторые компрессоры, такие как UA 175B и 176 Tube Compressors, предоставляют измерители, которые можно перевести в режим «GR» или «уменьшение усиления», чтобы визуально указать общее затухание в дБ, что позволяет точно применить правильную величину усиления на выходе.

Аппаратные компрессоры достигают усиления при помощи ламповых или полупроводниковых компонентов, которые могут влиять на количество цвета или «эффекта», применяемого к вашей дорожке.

Большая четверка: распространенные типы сжатия

Тип компрессора, который вы выбираете, также будет играть большую роль в общем звучании эффекта. Некоторые типы компрессоров будут иметь более быстрое время «атаки» и «восстановления», чем другие, а у некоторых будет больше «окраски» или «винтажной» атмосферы, основанной на внутренних компонентах.Это список из четырех самых известных типов сжатия и краткое описание их различий.

1. Трубка
Вероятно, самый старый тип сжатия — это трубное сжатие. Ламповые компрессоры, как правило, имеют более медленную реакцию — более медленную атаку и отпускание — чем другие формы сжатия. Из-за этого ламповые компрессоры демонстрируют отчетливую окраску или «винтажный» звук, которого практически невозможно добиться с помощью других типов компрессоров.

Компрессор Fairchild имел более 20 ламп и был фаворитом Beatles и Motown.

2. Оптический
Оптические компрессоры влияют на динамику аудиосигнала через световой элемент и оптическую ячейку. По мере увеличения амплитуды звукового сигнала световой элемент излучает больше света, что заставляет оптическую ячейку ослаблять амплитуду выходного сигнала.

Teletronix LA-2A идеально подходит практически для любого источника, предлагает плавное ограничение и использует лампу для увеличения подпитки.

3. FET
Компрессоры на полевых транзисторах или «полевых транзисторах» имитируют ламповый звук с помощью транзисторных схем. Они быстрые, чистые и надежные. 1176 идеально подходит для вокала, баса, гитары и многого другого. Это также популярный выбор для привлечения внимания к комнатным микрофонам.

Самый первый компрессор на полевых транзисторах, 1176, использовался всеми, от Led Zeppelin до Майкла Джексона.

4. VCA
Быстрые и мощные компрессоры VCA охватывают весь спектр — от компрессии Rolls-Royce шины SSL G или серии E, используемой на шине микширования и инструментальных группах, до хот-род легендарного dbx 160 , который может придать неумолимый характер малому барабану или электрогитаре.

Цепи SSL G Bus и VCA серии E обеспечивают прозрачную гибкость.

Советы и методы сжатия

Вот несколько советов, которые помогут вам начать работу со сжатием. Это, конечно, не правила, но, надеюсь, эти методы помогут вам чувствовать себя более уверенно при использовании этого чрезвычайно мощного, но легко используемого инструмента записи. Веселитесь и экспериментируйте.

Это обычная практика и рекомендация применять «мягкое» сжатие на разных этапах процесса записи / микширования / мастеринга, а не применять чрезмерное сжатие только в одной точке.
Всегда внимательно слушайте, когда добавляете компрессию. Компрессия может негативно повлиять на тембр инструмента. Это может быть просто из-за типа используемого компрессора, но часто это разница в тоне между пиками и впадинами инструмента (если вы уменьшите пики относительно впадин, тон изменится). Быстрая компрессия на инструментах с широким вибрато продемонстрирует этот эффект.
Попробуйте начать с умеренного и среднего соотношения от 2: 1 до 5: 1.Установите время атаки на средне-быстрое значение и время восстановления на среднее значение. Теперь постепенно повышайте порог, пока не добьетесь снижения усиления примерно на 5 дБ. Затем установите выходное усиление, чтобы компенсировать ослабление на 5 дБ. Наконец, постепенно увеличивайте время атаки, пока она не станет заметной, а затем немного уменьшите ее.
Поэкспериментируйте с эффектом резкого сжатия. Например, может показаться действительно крутым использование компрессора, чтобы по-настоящему «сжать» чистый гитарный трек, или «зажать» малый барабан, чтобы выделить его.
Соблюдайте осторожность, если собираетесь сжать весь микс. Во многих типах популярной музыки будет басовая линия с довольно постоянным уровнем сигнала. Если вы используете компрессию, чтобы попытаться противодействовать громкому пику — например, партия рупора — весь микс упадет в этой точке, вызывая падение басовой линии и создание упомянутого выше эффекта «накачки». Вы можете избежать этого, используя многополосный компрессор, такой как Precision Multiband Compressor, который разбивает сигнал на несколько частотных диапазонов, позволяя сжимать их по отдельности.

Как всегда, пусть ваши уши будут окончательным судьей. Если это хорошо звучит, это хорошо.

— Мейсон Хикс