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

Содержание

Компрессия или степень сжатия? | AMC Russia

Компрессия или степень сжатия? В чем разница? Что больше? Давайте разбираться!

Эти два термина способны ввести в заблуждение кого угодно — слишком они похожи. Но все же это абсолютно разные вещи. У них разный смысл и даже величины, в которых они измеряются. Точнее даже так, компрессия измеряется в атмосферах, а степень сжатия — величина безразмерная, так что вот вам сразу и ответ на третий вопрос: сравнивать эти цифры вообще нельзя.

А теперь — по порядку. Степень сжатия это математическое соотношение объема цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания, когда поршень в верхней мертвой точке. В этом смысле не имеет значения есть что-то в цилиндре или нет, открыты клапаны или закрыты. Степень сжатия это лучший пример «сферического коня в вакууме». Это просто геометрическое свойство двигателя, вытекающее из его конструкции. Например, Степень сжатия 10 означает, что объем цилиндра в 10 раз больше объема камеры сгорания. Все.

При этом степень сжатия даже не всегда говорит о том, что реально происходит в двигателе при работе. Например, моторы линейки SkyActiv имеют степень сжатия 14, однако при реальной работе смесь в его цилиндрах начинает сжиматься, когда поршень уже прошел нижнюю мертвую точку и начал движение вверх. Это реализовано за счет позднего закрытия выпускных клапанов и позднего начала впрыска. В итоге реальная степень сжатия в таком двигателе — 12, а 14 это скорее «степень расширения».

SkyActiv — одна из «хитрых» технологий, помогающих двигателям внутреннего сгорания продолжать балансировать между мощностью и экологичностью.

Компрессия же — величина, которая показывает, насколько сильно сжимается в цилиндре смесь. Она считается по формуле «начальное давление умножить на степень сжатия в степени 1,4». Но это тоже только для несуществующих идеальных условий адиабатического сжатия двухатомных газов. 1,2=15,84 атм.

Именно к такой расчетной компрессии надо стремиться, не забывая, конечно, учитывать влияние высоты над уровнем моря и текущего атмосферного давления — они вносят коррективы в результаты измерений.

Пишите в комментариях, знали вы про это, или нет!

разница, принцип работы, сходство и различия

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

Степень сжатия

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

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

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

Что такое степень сжатия и чем она отличается от компрессии

Иллюстрация степени сжатия 10:1

Каждый двигатель внутреннего сгорания функционирует за счет того, что в его цилиндрах при сжигании топливной смеси образуются газы, которые приводят в движение поршни, а они, в свою очередь — коленчатый вал. Таким образом, происходит преобразование энергии горения в энергию механическую, возникает крутящий момент, благодаря чему автомобиль движется.

Сгорание топливной смеси происходит в цилиндрах, причем перед воспламенением поршни сжимают ее до определенного объема. Именно отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания и называется степенью сжатия ДВС. Эта величина не имеет размерности и выражается простым соотношением. Для большинства современных бензиновых двигателей внутреннего сгорания она составляет от 8:1 до 12:1, а для дизельных моторов — от 11:1 до 14:1.

Под компрессией понимается максимальное значение давления, которое возникает в камере сгорания в самом конце такта сжатия топливной смеси. Таким образом, эта величина является не относительной, а абсолютной величиной. Для ее измерения используются такие единицы, как атмосферы, кг/см2, а также килопаскали или бары. Компрессия тесно связана со степенью сжатия, однако совсем не идентична ей. На ее значение оказывает влияние не только объем, до которого сжимается топливная смесь перед воспламенением, но и такие факторы, как ее состав, текущая температура двигателя, наличие зазоров в приводах клапанов и некоторые другие.

Расчет степени сжатия

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

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

CR=(V+C)/C,

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

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

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

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

Так степень сжатия и компрессия это одно и тоже?

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

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

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

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

Сейчас видео версия статья, смотрим

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

(
19 голосов, средний: 4,47 из 5)

Компрессия

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

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

Что такое компрессия двигателя

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

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

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

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

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

Залейте в цилиндр двигателя около 15-20 грамм моторного масла;
Далее повторно проведите замер компрессии двигателя;
Если в результате измерения вы заметили, что компрессия увеличилась, это говорит о том, что клапаны не закрываются до конца, либо имеет место быть прогорание клапана. В случае, если после залития масла показатель компрессии остался на прежнем уровне, следует обратить внимание на возможность залегания поршневых колец. Но также следует брать во внимание, что в таком случае есть вероятность проблем с зеркалом цилиндра или с самим поршнем.

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

(182 голос., средний: 4,46 из 5)

Объяснение теории и практики

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

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

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

Старые и новые двигатели

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

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

Способы изменения степени сжатия

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

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

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

Итоги сравнения

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

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

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

Как происходит воздействие?

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

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

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

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

На что влияет степень сжатия двигателя

Нормальное сгорание смеси (вверху) и детонация (внизу)

Степень сжатия двигателя напрямую влияет на то количество работы, которое производит силовой агрегат. Чем она выше, тем больше энергии выделяется при сжигании топливной смеси, и, соответственно, тем большую мощность демонстрирует силовой агрегат. Именно по этой причине в конце прошлого века производители двигателей внутреннего сгорания старались делать свою продукцию мощнее именно за счет увеличения степени сжатия, а не за счет увеличения объемов цилиндров и камер сгорания. Следует заметить, что при форсировании моторов таким способом достигается существенный прирост мощности без дополнительного потребления топлива. Таким образом, моторы в итоге получаются не только мощными, но еще и экономичными.

У такого метода есть, однако, и свои ограничения, причем довольно существенные. Дело в том, что при сжатии до определенной величины топливная смесь детонирует, то есть происходит ее самопроизвольный взрыв. Это, правда, касается только бензиновых двигателей: в дизельных моторах детонации не происходит, и во многом именно поэтому они в среднем имеют более высокую степень сжатия.

Для того чтобы серьезно увеличить значение давления детонации, повышают октановое число бензина, что существенно удорожает топливо. Кроме того, многие химические добавки, которые для этой цели используются, ухудшают экологические параметры двигателей внутреннего сгорания. Некоторые не очень опытные автомобилисты считают, что чем выше октановое число бензина, тем больше энергии он выделяет при сгорании, однако на самом деле это совсем не так: эта характеристика не оказывает никакого влияния на теплотворную способность топлива.

Степень сжатия и октановое число бензина. Степень сжатия двигателя, компрессия и октановое число Степень сжатия октановое число таблица

Ноя 1 2014

Понятие «степень сжатия» относится к поршневым двигателям, у которых есть камера сгорания. Под этим термином понимают отношение объема пространства над поршнем в момент, когда он находится в нижней мертвой точке к объему надпоршневого пространства в верхней мертвой точке.

Иными словами, это выраженная математически разница в давлении внутри камеры сгорания на момент подачи горючей смеси в цилиндр, и на момент ее воспламенения.

Вокруг этого термина очень много недоразумений и мифов. Чтобы понять, что истина, и что ложь, стоит разобраться, почему у разных двигателей этот параметр отличается, и какие преимущества дает низкая или высокая степень сжатия.

Преимущества высокой степени сжатия

Двигатель внутреннего сгорания работает за счет воспламенения смеси воздуха и паров топлива. При воспламенении смесь расширяется и толкает поршень, который вращает коленвал. При большей степени сжатия интенсивность давления на поршень увеличивается, и зак один такт двигатель совершает больше полезной работы.

Отсутствие детонации в дизельных двигателях объясняется просто: в камере сгорания сначала сжимается чистый воздух, а топливо впрыскивается позже.

При этом подразумевается, что количество бензина в топливо-воздушной смеси остается неизменным, и за счет большего количества воздуха оно сгорает с более высоким КПД.

На современном этапе конструирования легковых автомобилей применение двигателей с низкой степенью сжатия практически прекратилось. Несмотря на то, что в них допустимо использовать низкооктановый и недорогой бензин А-80, их популярность равна нулю.

Дело в том, что современные потребители стремятся приобретать автомобили с большим количеством «лошадей под капотом», а с двигателей, рассчитанных на низкооктановый бензин (например, двигателя УАЗ 469, (который, правда, с измененной степенью сжатия и рядом модернизаций устанавливается в УАЗ Hunter), снять большую мощность невозможно по конструктивным причинам.

Можно ли изменить степень сжатия?

Увеличить степень сжатия можно, уменьшив объем камеры сгорания, но при модернизации уже имеющегося двигателя инженерам приходится постоянно искать компромисс между эффективностью и безопасностью. Дело в том, что, увеличение степени сжатия ведет к понижению детонационного порога.

Если увеличить степень сжатия слишком сильно, можно столкнуться с тем, что имеющимися средствами предотвратить возникновение детонации не получится. Иными словами, порой разработать (или поставить от другого, более мощного автомобиля) новый двигатель легче, чем модернизировать старый.

Для современных двигателей характерна высокая степен сжатия. В подавляющем большинстве случаев в них используется бензин с октановым числом не ниже 95 или даже 98.

Один из вариантов изменения степени сжатия, доступный частным тюнерам – фрезеровка головки блока цилиндров. После «укорачивания» ГБЦ объем камеры сгорания уменьшается.

Степень сжатия в этом случае увеличится. Есть и обратная сторона такой манипуляции (кстати, официально ее называют форсированием) уменьшится общий объем горючей смеси, сгорающей в цилиндре за один цикл.

Степень сжатия или компрессия?

Степень сжатия часто путают с понятием «компрессия». Это не одно и то же. Компрессией называют максимальное давление в цилиндре при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней.

Компрессия измеряется в атмосферах, а степень сжатия имеет вид математического отношения, например, 10:1 (десять к одному).

Преждевременное воспламенение и детонация

Смесь, поступающая в камеру сгорания, должна не взрываться, а гореть, причем, равномерно, и на протяжении всего отрезка времени, пока поршень движется вниз.

При этом условии энергия расходуется максимально эффективно, а детали поршневой группы изнашиваются равномерно и не перегреваются. Сложность заключается в том, что скорость горения смеси обычно гораздо быстрее скорости движения поршня.

В связи с этим и возникает основная проблема, встающая на пути тех, кто задался целью увеличить степень сжатия. При увеличении давления смесь самопроизвольно возгорается.

Это явление называется преждевременным воспламенением. Более того, возгорание смеси происходит, когда поршень еще только завершает фазу сжатия. В этом случае энергия сгорающего топлива создает дополнительное сопротивление и растрачивается на выполнение бесполезного действия.

Вторая проблема: выделение чрезмерного количества энергии. Проще говоря – взрыв. Явление это в теории двигателестроения называется детонацей и имеет крайне негативные последствия.

Таким образом, увеличение степени сжатия может сыграть с владельцем двигателя злую шутку. Чтобы избежать неприятных последствий, стоит ознакомиться с таким понятием, как октановое число.

Что такое октановое число и на что оно влияет?

Бензин, который используется для работы ДВС, отличается стойкостью к детонации и самовоспламенению. Для обозначения уровня этой стойкости вводится понятие «октановое число».

Детонация возникает только в камере сгорания бензинового двигателя. Сжигание дизельного топлива требует большей степени сжатия, и воспламеняется оно «само собой» разогреваясь под воздействием давления и соприкасаясь с раскаленными металлическими деталями.

Казалось бы, все условия для возникновения созданы, но благодаря некоторым особенностям дизельного двигателя он полностью защищен от этого вредного явления.

Важный факт – октановое число бензина не влияет на количество энергии, которое выделяет топливо при сгорании. Иными словами, думать, что заливая в двигатель бензин с более высоким октановым числом, вы повышаете его мощность, ошибочно.

Все очень просто: при высоком значении степени сжатия необходимо использовать топливо с большим октановым числом.

Последствия использования топлива с несоответствующим октановым числом

Стоит обратить внимание, что при несоответствии используемого топлива требованиям завода-изготовителя, могут возникнуть следующие проблемы:

— При использовании топлива с большим октановым числом возможно прогорание выпускных клапанов. Происходит это потому, что бензин с большим октановым числом горит с меньшей температурой и медленнее. Соответственно, при его использовании, на фазе выпуска вместо отработанных газов через выпускные клапана вылетает горящая смесь.

— При использовании топлива с высоким октановым числом на свечах возможно образование нагара. Причины все те же: скорость горения может не совпадать с циклами хода поршня.

— При использовании топлива с низким октановым числом блок управления двигателем (или октан-корректор распределителя) не сможет установить угол опережения зажигания, исключающий детонацию.

Альтернативный способ изменения степени сжатия

В современной практике разработки двигателей активно применяется альтернативный способ динамического изменения степени сжатия – установка турбонагнетателя.

Он помогает увеличить давление в камере сгорания, не изменяя при этом ее физического объема. Принцип работы нагнетателя заключается в том, что в камеру сгорания под давлением поступает больше воздуха за единицу времени.

В результате степень сжатия меняется постоянно, реагируя на увеличение и уменьшение нагрузки на двигатель. Этот процесс происходит под контролем электроники, которая оперативно изменяет условия воспламенения топливо-воздушной смеси.

В результате всех перечисленных выше негативных факторов, связанных с изменением давления в камере сгорания, удается избежать.

В Объединенных Арабских Эмиратах крайней популярностью пользуются гонки на дизельных внедорожниках. Для увеличения степени сжатия и мощности используются турбины максимальной производительности

Поклонники тюнинга восприняли применение турбонагнетателей как более гибкий и управляемый способ увеличения мощности двигателя.

Можно сказать, что приобретение турбо-кита (набора деталей, предназначенных для установки турбонаддува на конкретный двигатель), гораздо более распространена по сравнению с форсированием. Нагнетатели разных типов успешно используются и при необходимости увеличить эффективность работы дизельного двигателя.

Многим автолюбителям было бы интересно узнать об октановом числе бензина . Каждый день они заправляют свой автомобиль каким-то , даже не задумываясь, что означает та или иная цифра (92,95 или 80). В данной статье приведем основную информацию, которую должен знать любой уважающий себя владелец транспортного средства.

Октановое число. Что это?

Данное определение характеризует меру химической стойкости топлива к возгоранию. То есть чем выше октановое число, тем устойчивее топливо к самопроизвольному зажиганию. Это очень важно. В процессе движения поршня (в крайне верхнем положении) топливно-воздушная смесь может находиться под большим давлением. Если октановое число низкое, то бензин воспламеняется (без участия искры). Данное явление крайне негативно сказывается на двигателе.
Наверное, каждый владелец отечественных авто знает на себе, что такое детонация. Так вот данное явление происходит как раз по причине плохого . В процессе работы двигателя могут появляться лишние шумы, которые очень надоедают автолюбителям. Происходит это из-за столкновения волн высокого давления, образующихся в процессе неправильной работы мотора.

Чем опасна детонация?

Для двигателя наличие детонации – это крайне опасный момент. Неконтролируемое возгорание может привести к расплавлению поршневых отверстий. В большинстве случаев могут даже погнуться шатуны. В конечном итоге мотор потребует капитального ремонта. К счастью, на современных авто подобная поломка исключена, ведь управление осуществляется с помощью компьютерных блоков. Здесь в действие вступают специальные датчики, которые отслеживают появление детонаций. Как только подобные проявления обнаруживаются, специальный модуль возвращает контроль над топливной смесью. В зависимости от ситуации, может быть снижен уровень наддува или оттянуто время воспламенения свечи. То есть компьютерный блок самостоятельно производит защиту двигателя.

Зависимость степени сжатия от октанового числа

Чем выше степень сжатия поршней в двигателе, тем выше его мощность при минимально объеме бензиновой смеси. В современных машинах степень сжатия может составлять 10:1, но в некоторых случаях она может быть выше. Вопреки стереотипу многих автолюбителей двигатель с наддувом имеет, наоборот, меньшую степень сжатия. Производители машин обязательно должны учитывать степень сжатия и контролировать данный параметр. Максимальная величина сжатия в спортивных машинах, поэтому там обязательно должно использоваться высокооктановое топливо.

Важно помнить, что внутрицилиндровое давление нуждается в качественном топливе с высоким октановым числом. Только в этом случае можно будет гарантировать отсутствие самовоспламенения. Конечно, ошибка не исключена и в бак может попасть совершенно не тот вид топлива.

Что произойдет, если в баке оказался бензин с низким октановым числом?

Допустим, у человека новая иномарка, в которую он залил вместо или 98-м октановым числом, топливо с классом 80. Первым признаком будет появление нехарактерных для двигателя шумов. Следовательно, до необходимо ехать очень аккуратно, не форсируя число оборотов. Вполне естественно, что в двигателе снизится производительность, возрастет «прожорливость» транспортного средства. Существенно снизится прочность из-за попадания в него тепла. Таким образом, нужно заливать в бак только рекомендованное производителем топливо.

Можно ли самостоятельно высчитать октановое число?

Существует два популярных способа, которые позволяют произвести точный расчет октанового числа – моторный и исследовательский. Любой из этих методов должен реализовываться в специальных условиях. Для начала производится подбор качественных смесей эталонных углеводородов с числом 100, а также нормального n-гептана с числом 0. Далее определение октанового числа осуществляется на специальной установке.

В моторном способе производится имитация высокой нагрузки мотора. При этом смесь хорошо прогревается до температуры 150 градусов Цельсия. Во время эксперимента частота вращения мотора должна находиться на уровне 900 оборотов в минуту. При исследовательском методе смесь не будет нагреваться, а частота вращения будет находиться на уровне 600 оборотов в минуту. Сразу стоит отметить, что в случае с исследовательским методом октановое число получится на несколько единиц выше (чаще всего на 7-10).

Автомобильное топливо — легкокипящая углеводородная фракция (33–205°C) прямой нефтеперегонки. Ключевые параметры бензина — степень сжатия и октановое число. Современные автомобильные бензины маркируются обозначениями «АИ» и цифровыми индексами 80–98. В зависимости от конкретного типа двигателя используется бензин определённой марки. Разберём основные характеристики автомобильного жидкого топлива подробнее.

Степень сжатия — устойчивость к самовоспламенению

Физическое отношение суммарного объёма цилиндра в момент нахождения поршня в мёртвой точке к рабочему объёму камеры внутреннего сгорания характеризуется степенью сжатия (СЖ). Показатель описывается безразмерной величиной. Для бензиновых приводов она составляет 8–12, для дизельных — 14–18. Увеличение параметра повышает мощность, КПД мотора, а также снижает расход топлива. Однако высокие значения СЖ повышают риск самовоспламенения горючей смеси при высоком давлении. По этой причине бензин с большим показателем СЖ также должен обладать высокой детонационной стойкостью — октановым числом (ОЧ).

Октановое число — детонационная стойкость

Преждевременное сгорание бензина сопровождается характерным стуком, вызванным детонационными волнами внутри цилиндра. Подобный эффект обусловлен низким сопротивлением жидкого горючего к самовоспламенению в момент компрессии. Детонационная стойкость характеризуется октановым числом, а в качестве эталона выбрана смесь из н-гептана и изооктана. Товарные марки бензина имеют показатель ОЧ в районе 70–98, что соответствует процентному содержанию изооктана в смеси. Для повышения этого параметра в смесь вводят специальные октан-корректирующие присадки — сложные эфиры, спирты и реже этилаты тяжёлых металлов. Существует взаимосвязь между степенью сжатия и маркой бензина:

В случае СЖ меньше 10 используют АИ-92.
При СЖ 10–12 необходим АИ-95.
Если СЖ равен 12–14 — АИ-98.
При СЖ равном 14 понадобится АИ-98.

Для стандартного карбюраторного двигателя СЖ равен приблизительно 11,1. В таком случае оптимальный показатель ОЧ равен 95. Однако в некоторых гоночных типах авто используются метанол. СЖ в подобном примере достигает 15, а ОЧ варьируется от 109 до 140.

Использование низкооктанового бензина

В автомобильной инструкции указан тип двигателя и рекомендуемое горючее. Использование горючей смеси с низким ОЧ приводит к преждевременному выгоранию горючего и иногда разрушению конструкционных элементов мотора.

Важно также понимать, какая система подачи топлива применяется. Для механического (карбюраторного) типа соблюдение требований по ОЧ и СЖ обязательно. В случае автоматической, или инжекторной системы топливно-воздушная смесь корректируется электроникой. Бензиновая смесь насыщается либо обедняется до необходимых значений ОЧ, а двигатель работает нормально.

Высокое октановое число топлива

АИ-92, а также АИ-95 — наиболее применяемые марки. Если в бак залить, к примеру, 95-ый вместо рекомендуемого 92-го, серьёзных поломок не будет. Возрастёт лишь мощность в пределах 2–3%. Если же заправить авто 92-ым вместо 95-го или 98-го, то увеличится расход топлива, а мощность снизится. Современные автомобили с электронным впрыском контролируют подачу горючей смеси и кислорода и тем самым защищают двигатель от нежелательных эффектов.

Таблица зависимости степени сжатия и октанового числа

Детонационная стойкость автомобильного горючего имеет прямую взаимосвязь со степенью сжатия, которая представлена в таблице ниже.

Заключение

Автомобильные бензины характеризуются двумя основными характеристиками — детонационной стойкостью и степенью сжатия. Чем выше СЖ, тем больше требуется ОЧ. Использование горючего с меньшим либо большим значением детонационной стойкости в современных авто не навредит двигателю, но повлияет на мощность и расход топлива.

Характеризуется рядом величин. Одна из них – степень сжатия двигателя. Важно не путать ее с компрессией – значением максимального давления в цилиндре мотора.

Что такое степень сжатия

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

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

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

высокой;
низкой.

Расчет сжатия

Рассмотрим, как узнать степень сжатия двигателя.

Она вычисляется по формуле:

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

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

Здесь D – диаметр, а S – ход поршня.

Иллюстрация:

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

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

На что влияет степень сжатия

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

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

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

Сжатие	Бензин
До 10	92
10.5-12	95
От 12	98

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

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

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

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

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

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

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

Форсирование двигателя

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

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

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

Возможные следующие методы, как увеличить степень сжатия двигателя:

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

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

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

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

Дефорсирование под низкооктановое топливо

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

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

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

Некоторые интересные факты

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

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

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

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

Зачастую у владельцев автомобилей возникает вопрос на АЗС (авто-заправочных станциях). в свой автомобиль? Ведь есть 92 – 95 – 98 и даже 100-й! Что скажем, будет если залить 92 вместо 95, то есть как бы понизить октановое число? Или 100-й вместо 95-го что будет? Ведь у моторов разная степень сжатия, заточенная под определенные параметры. Не «угроблю» ли я свой силовой агрегат? Давайте разбираться, как обычно будет и видео версия в конце …

В начале, стоит отметить – те параметры и рекомендации, которые указал вам производитель и нужно использовать. То есть на лючке бензобака (или в инструкции) написано 92 или 95, то и стоит его лить! Также бывают записи не ниже 95-го октанового числа — это означает, лить меньше не рекомендуется, а вот 95 – 98 или 100-й можно! А теперь давайте подробнее.

Что такое степень сжатия?

Я про это уже подробно рассказывал в статье по ссылке сверху, можете перейти и почитать. НО если сказать простыми словами, это геометрическая безразмерная величина. Она вычисляется как соотношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Просто нужно разделить.

Таким образом, у вас получается нужный параметр, например — 8, 9, 10, 11, 12 единиц и т.д. Скажем у около 14.

Чем выше степень сжатия, тем больше вероятность того — что топливо внутри цилиндров двигателя может самовоспламенится от высокого давления.

Вы можете задать вопрос – а зачем повышать степень сжатия. Тут много причин и все сейчас я перечислять не буду, самые основные – это увеличение мощности и уменьшение расхода топлива.

Соответственно, чтобы бензину противостоять самовоспламенению нужны специальные характеристики, отсюда и пошло понятие октановое число

Что такое октановое число?

Все просто – чем выше это число, тем дольше может сопротивляться бензин самовосплеменению при сжатии. Именно этот показатель и указывают в бензинах 92, 95, 98 и так далее.

Сейчас современные бензины при производстве (различного типа крекингах) имеют число равное примерно – «82-85». Чтобы довести его до нужного значения, в него добавляют специальные присадки, сейчас это спирты или эфиры, таким образом и получаются 92 – 100-е бензины.

Таким образом, можно получить примерные показатели:

Если степень сжатия (СЖ) менее 10 – то нужно лить 92-й бензин
Если СЖ от 10 до 12 – нужно использовать 95-й
Выше 12 – 98-й
СЖ в 14 – 98 или даже 100-й

Есть ОЧЕНЬ редкие моторы, которые имеют СЖ от 14 до 16 в них используются редкие типы топлива с октановым числом от 102 до 109.

Отдельно стоит отметить ТУРБИРОВАННЫЕ моторы, у них при любой степени сжатия используется не менее 95-го бензина.

Что будет если залить низкий октан?

Простой пример — вам рекомендуется заливать 95-й, а вы льете 92-й – что будет? Вообще это не рекомендуется, потому как низкое октановое число (ОЧ), может вызвать , а это ОЧЕНЬ разрушительный процесс, который может быстро погубить ваш силовой агрегат.

НО! Так было с аналоговыми моторами, с механическим топливным насосом (), где всем управляла механика. Там впрыск, да и зажигание, не могло изменяться автоматически.

СЕЙЧАС, современные агрегаты можно назвать «цифровыми», у них подача топлива, зажигание может изменяться автоматически, в зависимости от топлива которое в него залито. Контролируется это через кучу датчиков (детонации, кислорода – он же «лямбда-зонд» и т.д.) и уже решает что делать. Таким образом, смесь либо «обедняется», либо «обогащается» и мотор работает всегда как нужно.

Что будет если залить высокий октан?

Опять не верно. ДА на карбюраторном моторе (с механической регулировкой) так бы и случилось, например раньше если залить вместо 76-го бензина 92-й, тогда реально прогорала прокладка и клапана.

НО сейчас, опять же все выправит электроника (изменится зажигание) и ничего страшного не произойдет. Будет небольшой прирост мощности в районе погрешности 2 – 3% и все.

НО не всегда имеет смысл лить 100-й бензин, в мотор который рассчитан на 92-й. Просто вы не почувствуете разницу, можно залить 98-й эффект будет такой же. А вот в цене за литр топлива разница ощутима.

Таблица зависимости

НУ и в конце, как и обещал, небольшая таблица зависимости октанового числа и степени сжатия.

НО повторюсь еще раз, если сейчас залить топливо с большим или меньшим октановым числом на современном моторе – НИЧЕГО СТРАШНОГО ПРОИЗОЙТИ НЕ ДОЛЖНО. Если октан ниже, то немного упадет мощность и вырастит расход. Если выше, то наоборот упадет расход и вырастит мощность. НО опять же на уровень погрешности около 3 – 4% не более.

Сейчас видео версия смотрим

Как рассчитать и изменить степень сжатия двигателя

Что такое степень сжатия двигателя

Условно величину сжатия представляют и как соотношение давлений в устройстве при подаче горючего и взрыве смеси. Конкретно эта степень обусловлена конструкцией автомобильного двигателя, и может быть высокой или низкой.

Перед непосредственным процессом воспламенения горючей смеси, поршни сжимают топливо до определённого объёма. Инженеры способны варьировать этот показатель, рассчитывая его ещё на стадии проектирования. Узнав количественное соотношение данной величины к объёму камеры сгорания, можно делать различные выводы.

На бензиновых силовых установках показатель сжатия достигает максимум 12 единиц. Чем выше здесь степень сжатия двигателя или ССД, тем больше удельная мощность мотора. Однако при сильном увеличении данного показателя снижается ресурс агрегата, особенно при заправке низкосортным бензином. На дизельных моторах, ввиду их технических отличий, она может варьироваться от 14 до 18 единиц.

В бензиновые двигатели с увеличенной до 12 единиц степенью сжатия нельзя лить ничего, кроме АИ-98 Премиум. Очевидно, что это существенно удорожает расходы на топливо.

Как правильно проверить компрессию в двигателе

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

Мастера пользуются разными способами диагностики:

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

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

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

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

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

На что она влияет

ССД непосредственно определяет объём работы, произведённой ДВС. Чем изначально выше рассчитана степень сжатия, тем продуктивнее будет воспламенение. Пропорционально увеличится и отдача мотора. Вспомним, как разработчики в 90-е годы старались повышать этот показатель, полностью не модернизируя двигатель. Таким способом они конкурировали между собой, делая агрегаты мощнее, и не затрачивая при этом много средств. Но что самое интересное — моторы в этом случае не потребляли больше горючего, а даже становились экономнее.

Однако всему есть предел, и как было сказано выше, чересчур высокий коэффициент приводит к снижению ресурса ДВС. Почему это происходит? Дело в том, что при значительном сжатии топливная смесь начинает самопроизвольно детонировать, взрываться. Особенно это затрагивает агрегаты на бензине, поэтому здесь данный коэффициент имеет строгое ограничение.

Помните, что применение низкооктанового топлива становится причиной детонации на агрегатах с повышенной ССД. И наоборот, высокооктановое горючее может не позволять двигателю полностью раскрываться, если будет использовано в агрегатах с низким коэффициентом сжатия. По этой причине оба параметра должны соответствовать. Подробнее в таблице ниже.

Отличие степени сжатия от компрессии

Степень сжатия двигателя не является компрессией. Они полностью различаются, хотя многие их путают. Коэффициент, о котором идёт речь в статье, не раскрывает значение оптимального давления ТВС перед возгоранием. Измеряется ССД лишь относительно, в соотношении к единице объёма камеры.

Под компрессией принято понимать предельное значение сжатия, образуемого в камере сгорания, на конечном этапе давления горючей смеси. Данная величина априори не может быть относительной, поэтому её измеряют в абсолютных значениях — атм, кг/см2, бар.

Степень сжатия и компрессия неразрывно связаны, но не идентичны. Показатель компрессии зависит не только от сжатия. На него оказывает влияние температура ДВС, наличие зазоров в приводных клапанах, состав топлива и многое другое.

Дефорсирование под низкооктановое топливо

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

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

Расчет коэффициента сжатия

Ввиду того, что желательно увеличивать степень сжатия до определённого значения, необходимо уметь рассчитывать этот показатель. К тому же это даст возможность избежать детонационных моментов, разрушающих силовой агрегат изнутри в процессе форсирования.

Таким образом, необходимость в измерении этого показателя требуется в таких случаях, как:

форсировка мотора;
подгонка под топливо с другим АИ или для метанового топлива с октановым числом 120;
послеремонтная корректировка.

Октановое число и высокая компрессия

Еще один вопрос, который беспокоит читателей, как сопоставимы между собой октановое число и степень сжимания горючей смеси в цилиндрах? Все просто: заправлять нужно тот бензин, который рекомендован производителем. Существуют нюансы у двигателей-атмосферников:

степень сжатия 12 и более — бензин АИ-98;
сжатие 10–12 — ОЧ должно быть не ниже АИ-95;
меньше или равно 10 — АИ-92;
для турбированных двигателей — АИ-95 или выше.

О том, можно ли смешивать 92 и 95 бензин, а самое главное чем это обернется, читайте тут.

Чтобы приблизительно посчитать компрессию, следует умножить степень сжатия на коэффициент 1,4. Чем опасно заправляться топливом с октановым числом меньше нормативного? Возрастают детонационные нагрузки, которые укорачивают эксплуатационный ресурс мотора. Топливо не до конца сгорает, повышается расход, и о какой-либо экономии уже речь не идет.

Если же ОЧ будет выше рекомендованного производителем двигателя, то это обеспечит более длительное прогорание бензина с большим выделением тепла. Получится, что скорость его горения меньше расчетной величины. Во время выпускного такта вместе с отработанными газами будет выбрасываться не до конца прогоревшая рабочая смесь. Это приводит к перегреву ряда деталей мотора и выпускной системы, а также увеличенному расходованию масла. Если же в нем отсутствует оборудование для автоматической корректировки угла зажигания, то высокооктановое горючее загрязнит свечи. Произойдет падение мощности из-за более позднего зажигания. Одним словом, силовой агрегат во всех этих случаях будет ускоренно изнашиваться.

Сегодня мы старались вывести определение степени сжатия и компрессии силового агрегата, на что влияет и от чего зависит такой показатель. Буду благодарен, если Вы поделитесь данной статьей со своими друзьями в социальных сетях со ссылкой на ее автора. Ну а в целом, читайте нас в новых выпусках. На сегодня все. Хорошей компрессии Вашим моторам!

Турбированные моторы

На турбомоторах расчёт коэффициента сжатия отличается. Это объясняется наличием наддува воздуха. Поэтому в этом случае величину, полученную в ходе вычислений, умножают на показатель турбокомпрессора.

Кроме того, при вычислении степени сжатия турбированных моторов учитывается не только давление наддува, но и показатель эффективного сжатия, климатические изменения и многое другое. В данном случае процесс значительно усложняется по сравнению с измерениями на атмосферном двигателе.

Пример подсчета

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

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

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

Внимание! Для точного измерения «ОКС» дополнительно приплюсовывается объём толщины прокладки ГБЦ, учитывается форма днища поршней и другие особенности. Поэтому расчёт этой величины рекомендуется доверить специалистам.

Как увеличить степень сжатия двигателя

Если необходимо увеличить данный показатель, используют несколько способов:

расточка блока и установка поршней с большим диаметром;
уменьшение объёма камеры сгорания путём удаления слоя металла в месте соединения ГБЦ.

Нельзя забывать, что в некоторых случаях потребуется инсталляция модернизированных поршней. Это делается, чтобы исключить такое нежелательное последствие, как встреча поршней с клапанами. В частности, на элементах увеличивают выемки клапанов. Также в обязательном порядке корректируются заново фазы газораспределения.

Интересно, что лучше всех раскрыли потенциал степени сжатия ДВС японские производители. В то время как европейские автокомпании пошли путём усовершенствования гибридных моторов, японцам удалось увеличить ССД до 14 единиц и на бензиновых силовых агрегатах, применив изменяемую величину. Но как это возможно без детонационных моментов? Всё оказалось просто. Оказывается, нужно охладить камеру, где происходит возгорание. Тогда можно будет без опасения сжимать смесь. И вовсе не обязательно для этого использовать прохладный воздух: достаточно модернизировать систему выпуска.

Приём, давно известный ещё по гоночным движкам. Выпускные каналы меняются согласно схеме 4-2-1. Порции выхлопных газов здесь не мешаются, поочерёдно вылетают в трубу. Благодаря такой чёткой системе выхлопа, улучшается продувка цилиндров, где остаётся меньше горячих газов.

Секрет японской формулы, согласно которой можно без опаски сжимать горючую смесь, имеет строго математическое соотношение. Так, если процент выхлопа снизить в 2 раза, ССД можно поднимать на 3 единицы, но не больше. Если же при этом ещё и охлаждать воздух, поступающий в цилиндры, можно приплюсовать ещё одну единицу.

Однако для реализации данного метода нужно будет еще модернизировать газообмен, раскошелившись на фазовращатели обоих распредвалов. Вдобавок потребуется доработать некоторые моменты. К примеру, изменить длину поршневого хода посредством компьютерного вмешательства.

Применяется система изменяемого коэффициента на многих японских движках, например, для Inflniti. Способность автоматически менять этот показатель сжатия в зависимости от нагрузки позволяет значительно повышать КПД мотора, особенно турбированного. Каждая порция смеси сгорает при оптимальном на данный момент работы сжатии. Так, если нагрузки на мотор незначительные и смесь обеднённая, включается максимальное сжатие. И наоборот, в нагруженном режиме задействуется минимальная степень, так как бензина впрыскивается много и возможна детонация.

Таким образом, передовая система изменения ССД позволяет вдвое уменьшать литраж мотора, сохраняя при этом мощность и динамические характеристики.

Курс на увеличение степени сжатия двигателя наблюдался и в середине 20 века в США. Основная масса американских двигателей, выпущенных в 70-е годы, находилась в пределах 11-13 единиц. Но работали они только на очень качественном, высокооктановом топливе, получаемом путём этилирования. После того как этилирование запретили, в серийных образцах ДВС наблюдалось снижение показателя сжатия.

Важно знать, что прирост мощности будет наиболее заметен на двигателях, штатно работающих на низкой степени сжатия. Например, моторы с показателем 8 единиц, доведённые до 10, выдадут больше мощности, чем агрегаты со стоковым параметром 11 единиц, форсированные до 12.

Какая должна быть компрессия

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

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

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

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

На величину компрессии влияют разные факторы:

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

Норма и минимум

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

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

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

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

Признаки плохой компрессии

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

По следующим признакам можно определить, что компрессия недостаточна:

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

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

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

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

Допустимая разница компрессии в цилиндрах

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

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

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

Дефорсирование ДВС: для чего нужно и как осуществить

Иногда бывает необходимо уменьшить показатель сжатия. В этом случае устанавливается дополнительная металлическая прокладка ГБЦ. Можно использовать две прокладки вместо одной, тем самым утолщая промежуток — объём камеры растёт за счёт высоты головки блока. Более сложный способ подразумевает укорочение поршня — удаление верхнего слоя на токарном станке.

Дефорсирование двигателя, как правило, процедура вынужденная. В том числе это делается для снижения налоговых выплат или в целях увеличения ресурса агрегата. Как известно, моторы с низкой степенью сжатия дольше работают, меньше подвержены износу. Однако любой такой процесс усложняется законом, чтобы недобросовестные владельцы искусственно не занижали технические данные.

Что касается снижения показателя сжатия на турбированных моторах, то здесь потребуется модернизация системы электрики с датчиками, всей поршневой группы и форсунок, если это дизельный агрегат.

В отдельных случаях дефорсированию предпочитают свап, когда менее мощный контрактный мотор устанавливают вместо штатного.

Что такое степень сжатия? — Автомобильный журнал «Турбо»

Скажете ли вы на память, какая степень сжатия у двигателя вашего авто? Допустим, 9,8; не слишком ли много? А может, наоборот, – мало?

Непростой вопрос, ведь конструкторы моторов с искровым зажиганием [Мы обычно говорим бензиновый, хотя знаем, что автомобильные двигатели прекрасно работают и на газе. А также на спирте – метиловом или этиловом… Так что лучше выражаться: с искровым зажиганием. Или Отто (по имени создателя такой конструкции Николауса Отто) – в отличие от Дизеля. Хоть и странновато звучит, но точнее.] всячески стремятся повысить степень сжатия. А создатели двигателей с воспламенением от сжатия наоборот – стараются ее понизить…

Своеобразная характеристика д.в.с., вокруг которой бытует немало недоразумений. Причем одна из ключевых – от степени сжатия зависит многое. Хотя, на первый взгляд, нет ничего проще: отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Или иначе: частное от деления объема надпоршневого пространства в н.м.т. на него же – в.м.т. То есть, геометрическая степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь (воздух в цилиндрах дизеля) при движении поршня от н.м.т. к в.м.т. Геометрическая; а в жизни, естественно, получается не всегда так, как в геометрии…

Объемы 4-тактного поршневого двигателя: Vk – объем камеры сгорания; Vp – рабочий объем цилиндра; Vo – полный объем цилиндра; ВМТ – верхняя мертвая точка; НМТ – нижняя мертвая точка.

Вперед и выше

На заре автомобилизма степень сжатия двигателей Отто (а собственно, других 100 лет назад и не знали) делали невысокой – 4-5. Чтобы при работе на низкооктановом бензине (гнали как умели) не возникала детонация [Кто не слышал детонационные звуки в цилиндрах? Как говорится, «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, от которых мотору не поздоровится.]. Скажем, при рабочем объеме цилиндра в 400 «кубиков» объем камеры сгорания – 100 миллилитров. То есть, геометрическая степень сжатия у нашего двигателя

e = (400+100)/100 = 5.

Если же объем камеры сгорания уменьшить – при прочих равных – до 40 см³ (технически несложно), то степень сжатия повысится до

e = (400+40)/40 = 11.

Замечательно – и что? А то, что термический к. п.д. двигателя увеличится почти в 1,3 раза. И если 6-цилиндровый 2,4-литровый мотор развивает со степенью сжатия 5 мощность в 100 л.с., то со степенью сжатия 11 она повысится до без малого 130. Причем при неизменном расходе горючего! Иными словами, расход топлива в расчете на 1 л.с. в час сокращается на 22,7%.

Короткоходный 3,8-литровый двигатель Porsche 911 со степенью сжатия 11,8! Объем камеры сгорания настолько мал (59 см³), что трудно устроить углубления в днище поршня под головки клапанов

Поразительный результат – 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 e = 11 мы попросту заметно меньше обогреваем атмосферу, чем при степени 5; вот и все.

Азы теплотехники

Автомобильные двигатели – разновидность тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики. Еще в 1-й половине XIX в. замечательный французский физик и инженер Сади Карно заложил основы теории тепловых машин – в том числе и д. в.с. Так вот, по Карно, к.п.д. двигателя внутреннего сгорания тем выше, чем больше разница между температурой газов (рабочего тела) к концу горения топливовоздушной смеси – и их температурой на выпуске. А разница температур зависит от e – вернее, от степени расширения рабочих газов в цилиндрах.

Sadi Carnot (1796-1832)

Да, тут есть нюанс: по Карно, для термического к.п.д. важна не степень сжатия, а именно степень расширения. Чем сильнее расширяются горячие газы на рабочем ходу, тем ниже падает их температура – естественно. Просто в обычных конструкциях д.в.с. степень расширения геометрически совпадает со степенью сжатия; вот мы и привыкли говорить. Тем более что детонация зависит как раз от e – то есть от компрессии. Чем сильнее сжимается топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя Отто [Именно Отто, дизели детонации не знают. Почему – отдельный разговор.], чем выше давление и температура к моменту искрообразования, тем вероятнее возникновение ударных волн в камере сгорания.

Взрывное горение, детонация. Она-то и ограничивает степень сжатия, но степень расширения рабочих газов здесь ни при чем. Вот если каким-то образом отделить одну степень от другой – чтобы при умеренной компрессии добиться сильного расширения рабочих газов…

Пятитактный цикл

Pourquoi бы и не pas; ведь 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° после н.м.т. (по углу поворота коленчатого вала), а очень поздно – на 81°. То есть, при 3 тыс. оборотов поршень на своем ходе к в.м.т. 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° после н.м.т., а до того имеет место своеобразный такт обратного вытеснения смеси.

Тактов теперь не 4, а 5: впуск, обратное вытеснение, сжатие, рабочий ход, выпуск. На первый взгляд, идиотская схема: зачем гонять смесь туда-обратно? На первый взгляд и Солнце обращается вокруг Земли… Следите за моими руками: допустим, обратно вытесняется 20% топливовоздушной смеси, уже попавшей в цилиндр, и сжимается только 80%. И пусть геометрическая e равна 13 – исключительно высокая для Отто. Однако реальная степень сжатия, компрессия гораздо ниже: при 20-процентном обратном вытеснении смеси она равна 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 к.п.д. двигателя по факту в 1,0518 раза выше, чем по его реальной степени сжатия; не так много, но моторостроители годами бьются ради 5-процентной экономии горючего. Двигатели пассажирских автомобилей уже вовсю работают по 5-тактному циклу. Возьмите 1,5-литровую тойотовскую «четверку» 1NZ-FXE (для Prius) или фордовскую 2,26-литровую (для Escape hybrid). Вроде блестящее решение, однако у медали есть и оборотная сторона.

Тойотовская «четверка» 1NZ-FXE: тоже 5-тактный цикл. На глаз заметно, насколько профиль впускного кулачка шире выпускного: крайне позднее закрытие впускных клапанов

Геометрическая e (степень расширения рабочих газов) у 1NZ-FXE – 13, реальная степень сжатия – около 10,5. Печаль в том, что из-за обратного вытеснения смеси 1,5-литровый мотор по крутящему моменту и мощности опускается примерно до 1,2-литрового; выигрываем в термическом к.п.д. – ценой потери реального литража. Так что с одной стороны – с другой стороны.

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 как раз и принимает на себя нагрузку при самых низких оборотах. А потом подхватывает д.в.с.; так или иначе, 5-тактный цикл позволяет повысить степень расширения рабочих газов и термический к.п.д. двигателя.

У двигателя Honda, работающего по 5-тактному циклу, часть топливовоздушной смеси вытесняется поршнем обратно во впускные каналы 1 – впуск; 2 – обратный выброс топливовоздушной смеси; 3 – пятый такт: сжатие.

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 e. Приходится отступать; отсюда снижение термического к.п.д. и повышенный расход бензина у двигателей с наддувом, если не применять спецгорючее.

На спирту

Чем больше октановое число бензина, тем выше допустимая (по условиям детонации) степень сжатия, тем эффективнее работает мотор. Так ведь не бензином единым… Исключительно высокую e допускает в роли горючего газ – нефтяной или природный. Без наддува 13-14 не вопрос, с компрессором – 10-11. Водород тоже отличается стойкостью против детонации. И еще спирт – метиловый или этиловый: потрясающие антидетонационные качества. Вдобавок у спирта 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 заметно больше; реальный коэффициент наполнения оказывается выше. Крутящий момент, мощность. Так и говорят: «компрессорный» эффект спиртового горючего.

Мощность, термический к.п.д. – все удовольствия сразу. Кроме того, этиловый (питьевой!) спирт еще и экологичен; что еще пожелать? Правда, расход спиртового топлива в литрах оказывается гораздо выше, чем бензина, поскольку теплотворная способность метанола и этанола невысока. Как водка и «сушняк»; равнять литр на литр тут бессмысленно. А вот в энергетическом эквиваленте спирт заметно эффективнее бензина – благодаря высокой степени сжатия (расширения). Так что в перспективе – спиртовое топливо, чистое или в смеси с бензином. Скажем, E85: на 85% этанол и на 15% бензин. И лет через 25 нефть потеряет свое значение в мире…

Истина в мере

В перспективе, а пока повысить степень сжатия ВАЗовского 16-клапанника с 10,5 до 11,5 – на 92-м бензине от местной АЗС – ой как непросто. Скажем, 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 2-искровое зажигание – с 2 свечами на цилиндр; кое-что дает. А также поставить выпускные клапаны с внутренним (натриевым) охлаждением; раскаленные тарелки провоцируют детонацию. Очистить поверхность камеры сгорания от нагара – и отполировать ее.

Влияет конфигурация камеры сгорания – и скорость вихревого движения топливовоздушной смеси. Есть много способов борьбы с детонацией – хороших и разных.

А до какого уровня есть смысл поднимать e двигателя Отто? Тут вот что: термический к.п.д. нарастает с повышением степени сжатия (расширения!), но не линейно. То есть, рост к.п.д. замедляется: если 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. Только оставьте окончательное решение за инженерами-конструкторами; они знают лучше.

Что такое коэффициент сжатия?

Сжатие — это не самая простая вещь для понимания на первый взгляд. Запутаться в элементах управления и в том, как они влияют на звук, — но вы определенно не одиноки. Если вы изо всех сил пытаетесь понять, как установить коэффициент сжатия вашего компрессора, мы более подробно рассмотрим, что это такое и как это работает!

Что делает коэффициент компрессора?

Проще говоря, настройка отношения компрессора определяет, насколько агрессивно он подавляет звук.Компрессор работает по принципу коэффициента усиления, который измеряется уровнем входного сигнала к выходному. Мы углубимся в эту концепцию чуть позже, но общая идея для реального применения такова:

Более высокие коэффициенты означают большее сжатие. Большее сжатие означает более жесткий контроль динамики исполнения, уменьшая разницу в громкости между самыми громкими и самыми тихими частями материала. При более высоких соотношениях вы на самом деле услышите больше компрессии — это может быть искаженный или общий звук искусственного типа.

Более низкие коэффициенты означают меньшее сжатие. Меньшее сжатие означает более слабо контролируемую динамику исполнения. Это звучит более прозрачно, потому что лучше сохраняются естественные различия громкости исполнения. В зависимости от того, как вы установите другие параметры, вы можете вообще не слышать работу компрессора.

Математика соотношения компрессора

Коэффициент усиления — это просто отношение между входным и выходным уровнями. Большинство компрессоров имеют настройки соотношения 2:1, 4:1 и 8:1, а некоторые доходят до 20:1.

При соотношении сторон 2:1 на каждые 2 дБ входного сигнала выдается 1 дБ. Таким образом, при 10 дБ входного сигнала при соотношении 2:1 выходной сигнал составляет 5 дБ. Принцип одинаков для всех соотношений: при соотношении 4:1 на каждые 4 дБ входного уровня выходит 1 дБ.

Разделив уровень входного сигнала на первое число коэффициента компрессора, вы определите, сколько сигнала выводится.

Вы можете быстро увидеть, как соотношение 8:1 или выше значительно уменьшит громкость входного сигнала. Компрессор берет каждые 8 дБ сигнала и уменьшает его до 1 дБ.Это приводит к более агрессивному и слышимому сжатию, чем низкое соотношение 2:1.

Итак, как установить коэффициент сжатия компрессора? Помните, что соотношение не является единственным регулятором компрессора — каждый параметр работает вместе для достижения конечного результата. Вы также должны понимать пороговое значение , атаку, освобождение и усиление макияжа .

Порог

Компрессор не начинает компрессию, пока входной сигнал не превысит пороговое значение. Например, если мы установим порог компрессора на -18 дБ, ничто ниже -18 дБ не будет запускать компрессор.Любой звук громче -18 дБ сообщит компрессору, что нужно начать применять снижение усиления.

Threshold указывает компрессору, когда включаться, а коэффициент определяет степень снижения усиления.

Вообще говоря, мы используем компрессию, чтобы поймать самые громкие пики в нашем динамическом материале. Таким образом, установка порога, который улавливает и уменьшает эти пики, чтобы сделать уровень нашего трека более стабильным, — лучший способ начать. Будьте внимательны с порогом; если оно слишком высокое, компрессор вообще ничего не сделает.

Атака

Параметр атаки определяет, сколько времени требуется компрессору для применения снижения усиления после того, как входной сигнал преодолеет пороговое значение. Если мы установим время атаки на 5 мс, потребуется 5 мс для применения снижения усиления после того, как входной сигнал преодолеет наш порог -18 дБ.

Установка времени атаки будет варьироваться от инструмента к инструменту и даже от песни к песне в зависимости от темпа и множества других факторов. В большинстве случаев медленная атака работает хорошо; думаю где-то между 20 и 40 мс.Медленная атака означает, что вся нота будет сжата после прохождения порога, а не только начальный переходный процесс. Если вы хотите раздавить быстрые переходные процессы, скажем, на малом барабане быстро выбранной гитары, быстрые атаки сделают свое дело.

Выпуск

Release — еще одна настройка времени, определяющая, как быстро компрессор выключается после того, как сигнал упадет ниже порогового значения. Опять же, это очень важный параметр, который в конечном итоге определяет, как будет звучать сжатие.

Если отпустить слишком быстро, звук начнет звучать неестественно.Если он слишком медленный, компрессор никогда не выключается. Как правило, рекомендуется регулировать время восстановления до тех пор, пока оно не будет соответствовать звуковому карману. Хорошей отправной точкой является где-то около 60 мс. Куда вы пойдете дальше, будет зависеть от общего ритмического ощущения и темпа самой песни.

Усиление макияжа

Поскольку компрессоры активно уменьшают громкость в соответствии с соотношением/порогом, общий уровень трека будет ниже, чем до применения сжатия. Простое решение для добавления обратно некоторого усиления, которое было уменьшено с помощью регулятора «максимумного усиления» или «выхода» компрессора.

Общее эмпирическое правило состоит в том, чтобы увеличивать усиление грима до тех пор, пока выходной уровень не сравняется с входным уровнем. Или вы можете увеличить усиление грима еще больше, чтобы получить более общий уровень дорожки.

Хорошая отправная точка для общего сжатия

Работая с одним компрессором, вам нужно для начала понять некоторые основные настройки. Идея состоит не в том, чтобы раздавить инструмент, а в том, чтобы поэкспериментировать с уменьшением усиления для достижения желаемого динамического контроля.

По словам Бобби Оусински, известного инженера, автора и педагога, соотношение компрессора 4:1 , средняя/быстрая атака и средний релиз — отличное место для начала . Затем вы захотите отрегулировать порог примерно на 4–6 дБ снижения усиления и посмотреть, как обстоят дела. Оттуда вы можете приспособиться к вкусу, будучи уверенными, что начали с прочной основы.

Что такое степень сжатия? определение и значение

Опубликовано 16 августа 2019 г. Автор: Мел Хоторн

Термин «коэффициент сжатия» относится к дроби, проценту или коэффициенту, который выражает разницу между размером файла до его сжатия и после завершения процесса сжатия.Это соотношение зависит от множества различных факторов — в основном от состояния исходного файла и алгоритма, используемого для сжатия файла. Чем выше степень сжатия, тем больше ресурсов требуется для сжатия рассматриваемых данных… или их распаковки.

Technipages объясняет коэффициент сжатия

Эти коэффициенты обычно либо выражаются с использованием качественных показателей, либо в формате 1:10. Как это бывает, коэффициенты сжатия ниже 1:10 считаются приемлемыми или хорошими, а коэффициенты выше 1:10, например 1:12, вместо этого считаются отличными.Другим важным фактором, когда речь заходит о степени сжатия, является то, является ли алгоритм сжатия с потерями или без потерь. Первый допускает потерю частей сжимаемых данных — это не оказывает заметного влияния на качество рассматриваемого файла, если только процесс сжатия не повторяется сотни или тысячи раз.

Другой вариант — сжатие без потерь сохраняет все данные без потери качества, но ценой более низкой степени сжатия. Более высокие степени сжатия возможны только при сжатии с потерями, что не всегда возможно — другими словами, пользователи должны выбирать, хотят ли они установить приоритет скорости сжатия или любой ценой избежать потери данных.Даже более низкие коэффициенты сжатия позволяют уменьшить размер файла — другими словами, даже коэффициент сжатия 1:8 без потерь приведет к уменьшению размера файла после завершения процесса сжатия.

Обычное использование коэффициента сжатия

Коэффициенты сжатия обычно описываются словами, например, удовлетворительный, хороший и превосходный.
Чем лучше степень сжатия, тем лучше будет сжатие файла.
Хотя более высокая степень сжатия означает, что результирующий файл меньше, его восстановление и распаковка также требуют больше ресурсов компьютера.

Распространенные случаи неправильного использования степени сжатия

Хорошая степень сжатия означает, что файлы сжимаются быстрее, чем можно достичь при более низкой степени сжатия.

Качество СЛР с тремя различными соотношениями вентиляции: компрессии

Текущие руководства по базовой сердечно-легочной реанимации (СЛР) для взрослых рекомендуют соотношение вентиляции и компрессии 2:15, хотя оптимальное соотношение неизвестно.Это исследование было разработано для сравнения газового состава артериальной и смешанной венозной крови, мозгового кровообращения и доставки кислорода при соотношениях вентиляции:компрессии 2:15, 2:50 и 5:50 в модели базовой СЛР. Фибрилляцию желудочков (ФЖ) индуцировали у 12 анестезированных свиней, и у 9 из них были получены удовлетворительные записи. За 3-минутным интервалом без вмешательства последовала СЛР с паузами в компрессиях для вентиляции 17% кислорода и 4% углекислого газа в рандомизированном перекрестном дизайне, где каждый метод использовался в течение 5 минут.Легочный газообмен был явно выше при соотношении вентиляция:компрессия 2:15. В то время как насыщение артериальной крови кислородом оставалось выше 80% во время СЛР в течение 2:15, оно упало ниже 40% во время части цикла вентиляция: компрессия для двух других соотношений. С другой стороны, соотношение 2:50 дает на 30% больше сжатий грудной клетки в минуту, чем любой из двух других методов. Это привело к тому, что средний кровоток в сонных артериях был значительно выше при соотношении 2:50, чем при соотношении 5:50, в то время как соотношение 2:15 существенно не отличалось ни от того, ни от другого.Среднее значение цереброкортикальной микроциркуляции составляло примерно 37% от уровня до ФЖ только во время циклов компрессии без существенных различий между методами. Доставка кислорода в мозг была выше при соотношении 2:15, чем при соотношении 5:50 или 2:50. Параллельно центральная венозная оксигенация, которая указывает на оксигенацию тканей, была выше при соотношении 2:15, чем при соотношении 5:50 и 2:50. Поскольку компрессии проводились с помощью механического устройства с паузами всего 2-3 секунды на вентиляцию, данные нельзя экстраполировать на неспециалистов, которые имеют большие различия в качестве СЛР.Тем не менее, может показаться разумным предположить, что базовая СЛР профессионалами должна продолжаться с соотношением 2:15 в настоящее время, если можно показать, что подобные короткие паузы для вентиляции могут быть достигнуты в клинической практике.

Сжатый воздух по сравнению с атмосферным воздухом

Свободный воздух — это воздух при окружающих условиях в определенном месте, где указаны

температура окружающей среды
влажность
атмосферное давление

Степень сжатия

Степень сжатия основана на законе идеального газа и представляет собой соотношение между Абсолютное давление нагнетания и Абсолютное давление всасывания .

CR = P _D / P _S / P _S / P _S / P _S (1)

Откуда

Cr = Коэффициент сжатия

P _D = разрядное абсолютное давление (бар ABS, PSIA)

p _s = абсолютное давление всасывания (бар абс., фунт/кв. дюйм абс.)

Степень сжатия атмосферного воздуха по отношению к сжатому воздуху указана на диаграмме ниже.

Соотношение компрессии — Давление

(PSI)

- 1 psi = 6,9 KPA = 0,069 бар
- 1 NCFM = 0,5 NL / S
Преобразование сжатого потока объема воздуха
Поток объема сжатого воздуха может быть преобразован в потомок объема свободного воздуха, используя уравнение
Q _F = CR Q _C (2)
, где
Q _F = расход свободного воздуха (м ³ /с, куб. фут/мин)
q _C = расход сжатого воздуха (м ³ /с, куб.
Объемный расход сжатого воздуха 10 куб. футов в минуту (фактический) при 100 фунтов на кв. герическое давление.
Q _{F Q _{F = 8 (10 ACFM)} = 8 (10 ACFM)}

= 80 SCFM (стандарт CFM)

Соотношение компрессии — Давление (бар)
Пример — Преобразование свободного потока объема воздуха в объем сжатого воздуха Расход
Объемный расход свободного воздуха 1 м ³ /с сжимается до 10 бар (избыточное давление) и должен быть разделен на коэффициент сжатия примерно 11 для оценки объема сжатого воздуха.
Q _C = (1 м ³ / S ) / 11
) / 11

= 0,091
= 0,091 м ³ / S
Все о соотношении сжатия двигателя: Работа, Типы и больше
Степень сжатия – это отношение объема цилиндра, измеренного до сжатия поршня, к объему после его полного сжатия. Степень сжатия может оказывать влияние на механическую энергию и расход топлива двигателя.Давайте обсудим степень сжатия двигателя более подробно и выясним, как она влияет на производительность и экономичность вашего автомобиля.
Что такое степень сжатия?
В двигателях внутреннего сгорания топливо воспламеняется в закрытом цилиндре с прикрепленным к одному концу поршнем. Степень сжатия — это в основном отношение объема цилиндра, когда поршень полностью сжат или расслаблен. Чтобы измерить степень сжатия, объем сжатия до поршня делится на объем после сжатия. Если значение степени сжатия равно пяти, это означает, что смесь воздуха и топлива сжимается до одной пятой своей первоначальной длины.Значение коэффициента зависит от объема цилиндра. Однако никогда не следует использовать цилиндр на полную мощность, так как это может вызвать детонацию двигателя.
Принцип работы
Степень сжатия в дизельных и бензиновых двигателях работает примерно одинаково. Единственная разница, которая может повлиять на это, это вязкость топлива.
Бензиновые двигатели имеют более низкую степень сжатия по сравнению с дизельными двигателями. Воздух и топливо смешиваются в соотношении от 10:1 до 14:1 внутри камеры сгорания двигателя.В качестве источника воспламенения используется искра, мгновенно и полностью сжигающая однородную смесь. Другие технологии, такие как непрямой впрыск, непосредственный впрыск, непосредственный впрыск с общей топливной рампой и воспламенение от сжатия, также могут использоваться для искрообразования.
Коэффициент статического и динамического сжатия
По степени сжатия двигатели бывают двух типов: статусные и динамические. Статическая степень сжатия (SCR) — это объем цилиндра, когда поршень находится на полном ходу. Принимая во внимание, что динамическая степень сжатия (DCR) — это объем цилиндра, измеренный, когда поршень находится в самом низком положении коленчатого вала.
Основное различие между статусом и коэффициентом динамического сжатия является существенным. Статическая степень сжатия рассчитывается путем деления объема цилиндра на количество потребляемого топлива. Тогда как динамическая степень сжатия получается путем расчета размеров двигателя. Более того, SCR способна изменять свои значения во время сгорания, чего не может динамическое соотношение. Поэтому значение SCR всегда выше, чем DCR.
Более высокая степень сжатия и двигатель
Степень сжатия оказывает прямое и существенное влияние на двигатели внутреннего сгорания.Первое влияние оказывается на термодинамический цикл, поскольку степень сжатия отвечает за повышение температуры и давления внутри цилиндра.
Головка цилиндра мощного двигателя, развивающего более высокую мощность
Кроме того, повышенное давление и температура заставят огонь внутри камеры быстрее достичь поршня, не позволяя теплу уйти. Следовательно, более высокая степень сжатия способна создать большую мощность при использовании меньшего количества топлива. Он также сжигает все топливо, оставшееся в периферийной камере сгорания, что еще больше повышает эффективность использования топлива.
Последняя разработка в области степени сжатия
Последняя разработка в области степени сжатия — это двигатели с переменной степенью сжатия. Старые бензиновые и дизельные двигатели могут работать с оптимальной степенью сжатия, на которую они рассчитаны. Однако двигатель с переменной степенью сжатия может изменять степень сжатия во время движения. Первый вариаторный двигатель был представлен в 2019 году.
Современные автомобильные двигатели с усовершенствованными цилиндрами
Все дело было в степени сжатия двигателя.Если вы заинтересованы в вождении автомобиля с двигателем с переменной степенью сжатия, просмотрите эти подержанные автомобили, выставленные на продажу в ОАЭ.
Следите за новостями в ведущем автомобильном блоге ОАЭ, чтобы узнать больше о степени сжатия.
Выбор правильной компрессии Слуховые аппараты Francis Kuk
Цели обучения
После этого курса участники смогут:
Перечислить типы людей, на которых особенно сильно влияют временные сигналы.
Перечислите преимущества использования быстродействующей и медленнодействующей компрессии.
Перечислите особенности компрессора с регулируемой скоростью.
Введение
Концепция сжатия не претерпела существенных изменений за последние годы, но акцент на понимании сжатия значительно сместился. Если мы поймем различные параметры, связанные с компрессором, мы сможем лучше выбрать правильную технологию для наших пациентов.
Понимание компрессии
Мы можем рассматривать компрессию с трех разных точек зрения, подобно тому, как мы смотрим на звук. Когда мы говорим о звуке, есть аспект частоты, аспект интенсивности, а также аспект времени. Таким же образом мы можем думать о сжатии с теми же тремя параметрами.
Аспект частоты относится к количеству каналов в сжатии; пропускная способность системы. Интенсивность относится к тому, какой параметр усиления мы настраиваем; параметр усиления тихих звуков, громких звуков и т. д.Временной аспект сжатия относится к временным константам или времени атаки и восстановления системы. Взаимодействие всех трех этих параметров приводит к окончательному сигналу, который слышит пациент.
В последние несколько лет мы были больше сосредоточены на области частот и интенсивности сжатия. Еще 20 лет назад, когда мы начали говорить о сжатии, основное внимание уделялось тому, как определить степень сжатия. Как мы масштабируем громкость, чтобы дать пациентам идеальный коэффициент компрессии в слуховом аппарате?
На рисунке 1 мы видим, что человек с нормальным слухом начал бы оценивать звук в 30 дБ как очень тихий, а по мере увеличения интенсивности человек оценивал бы этот звук как более громкий.
Рисунок 1 . Определение степени сжатия, нормальный слух.
Точно так же слабослышащему человеку, возможно, потребуется, чтобы звук был 65 дБ, чтобы быть очень мягким, и он увеличивается с увеличением интенсивности. Разница в уровне усиления. Разница во входном уровне между людьми с нарушениями слуха и людьми с нормальным слухом для достижения определенного уровня звука (например, тихого, нормального или громкого) затем используется для расчета коэффициента сжатия (рис. 2).Мы можем видеть, что громкость, выходной уровень для человека с нарушениями слуха, чтобы достичь определенного уровня звука, отображается в зависимости от уровня громкости или уровня интенсивности, который может слышать человек с нормальным слухом. Когда мы наносим тихий звук, нормальный звук и громкий звук, мы можем вычислить степень сжатия. В данном случае речь идет о статической степени сжатия 1,8.
Рис. 2. Определение коэффициента сжатия для слабослышащих.
Сжатие является динамическим
В наши дни мы понимаем, что сжатие — это не статическая концепция.Другими словами, когда мы говорим, что слуховой аппарат имеет систему сжатия, коэффициент сжатия для этого слухового аппарата не является постоянным числом. Действительно, на коэффициент компрессии в компрессионном слуховом аппарате может влиять количество каналов в самой системе, степень вентиляции, используемая компрессионной системой, порог компрессии, а также временные константы. Все эти факторы могут взаимодействовать таким образом, что коэффициент сжатия, который человек использует в реальной жизни, или то, что мы называем эффективным коэффициентом сжатия, может сильно отличаться от того, что указано в спецификации.Важно понимать, что сжатие — это динамическая система, а это означает, что то, что испытывает человек, может не совпадать с тем, что вы видите в спецификации.
Временная форма сигнала
За последние 10–15 лет проводится все больше и больше исследований важности временных сигналов и того, как они влияют на наше понимание речи. Если вы посмотрите на форму волны в верхней части рисунка 3, вы увидите сигнал с очень четко выраженными пиками и впадинами. Сигнал в нижней части рисунка 3 представляет собой тот же сжатый сигнал, и он не показывает ту же временную картину.
Рисунок 3 . На этой волновой форме показана важность временных нюансов для познания; верхнее изображение представляет собой несжатую форму волны с определенными пиками и впадинами; нижнее изображение представляет собой ту же сжатую форму волны, которая не показывает ту же временную картину.
Популяции, чувствительные к временной волне
За последние два десятилетия мы обнаружили, что есть некоторые категории пациентов, которые особенно чувствительны к временной волне.К первой группе относятся люди с низкими когнитивными способностями, например, с плохой рабочей памятью. Другая категория включает людей, которым трудно понять речь, когда в разговоре мало контекстуальных сигналов. Если вы не можете угадать, что вы слышите, то временная форма волны становится очень важной. Точно так же пожилые люди особенно зависят от временной формы волны для получения дополнительной информации (которую можно отнести к той же категории, что и низкие когнитивные способности).Четвертая категория пациентов, которые также особенно зависят от временной формы волны, — это люди с более тяжелой потерей слуха. Эти люди, возможно, из-за своей плохой слуховой чувствительности, не могут получить спектральные сигналы из самого сигнала, поэтому они больше полагаются на временные сигналы внутри сигнала, которые могут помочь им понять. Эти четыре категории пациентов в большей степени зависят от огибающей сигнала, а также от тонких структур во временном сигнале (рис. 4).
Рисунок 4 . Люди, чувствительные к сигналам временной волны и тонкой структуры.
Факторы, влияющие на временную форму волны
Какие факторы могут повлиять на временную форму волны, огибающую, а также признаки тонкой структуры? Одним из них является время выпуска слухового аппарата; скорость времени восстановления может повлиять на временную форму сигнала. Второй важный момент — это количество каналов в слуховом аппарате.В общем, чем больше количество каналов, тем более неблагоприятное влияние они оказывают на временную форму волны. Вы сильнее размазываете сигнал, если внутри самой системы больше каналов, и мы поговорим об этом позже. Третьим важным аспектом является эффективная степень сжатия, на которую также влияет вентиляция слухового аппарата.
Влияние времени освобождения на временные сигналы
За последние 20 лет было проведено много исследований важности времени освобождения.Одно исследование было проведено в середине 1990-х годов Арлин Нойман и ее коллегами из Городского университета Нью-Йорка (1995; 1998). Их результаты показывают, что как люди с нормальным слухом, так и люди с нарушениями слуха предпочитают более длительное время высвобождения. Чем дольше время выпуска, тем выше предпочтение, тем лучше качество звука. Эти результаты были воспроизведены в исследовании Мартина Хэнсона (2002), который в то время работал в Widex. Он обнаружил, что чем дольше время релиза, тем больше людям нравится качество звука. Эти два исследования продемонстрировали, что независимо от того, есть ли у вас нормальный слух или нарушение слуха, более длительное время восстановления намного лучше влияет на качество звука, чем более короткое время восстановления.
За последние несколько лет было проведено больше исследований, демонстрирующих преимущества более длительного времени высвобождения. Например, в 2009 году Дэвис-Венн и его коллеги показали, что быстродействующее сжатие улучшает слышимость тихих звуков, но ухудшает разговорную и громкую речь для людей с тяжелыми потерями. Кокс и Сюй (2010) также определили, что пожилые люди предпочитают более длительное время освобождения, вероятно, из-за отсутствия контекстуальных сигналов, а также из-за их более низкого когнитивного уровня. Точно так же Соуза и Сироу (2014) показали, что пожилые люди или люди с более тяжелыми потерями лучше справляются с более медленным / более длительным временем восстановления, тогда как люди с лучшими когнитивными способностями лучше справляются с более быстрой системой сжатия.Что касается качества звука, то чем больше время восстановления, тем лучше; с точки зрения слышимости более короткое или быстрое время восстановления может быть лучше.
Постоянные времени
Давайте посмотрим, как определяются времена атаки и восстановления и что они на самом деле означают. На рис. 5 показан сигнал чистого тона. Постоянные времени сообщаются на основе одного синусоидального сигнала. Сигнал на рисунке 5 изменяется от 50 дБ до 80 дБ в течение периода, а затем снижается до исходного уровня.Когда он применяется к линейному слуховому аппарату, который обеспечивает усиление 30 дБ; мы знаем, что все входы увеличиваются на 30 дБ. Если мы применим тот же сигнал к системе сжатия, после его усиления он возрастет до 100 дБ, то есть усиление составит 50 дБ.
Рисунок 5 . Как измеряются временные константы (время атаки и восстановления).
Это усиление в 50 дБ привело бы к выходному уровню звука 80 дБ в 130 дБ; но из-за сжатия он снижает усиление до стабильного состояния примерно 120 дБ.Часть усиленного звука вначале достигает 130 дБ, но быстро падает до установившегося уровня 120 дБ; это то, что мы называем перерегулированием или временем атаки. Это время, необходимое для достижения устойчивого состояния усиления.
Когда слуховой аппарат находится в стабильном состоянии и уровень входного сигнала снижается, выходной сигнал слухового аппарата также уменьшается. Поскольку для работы всего требуется некоторое время, входной уровень, даже если он составляет 50 дБ, по-прежнему несет в себе усиление компрессора или состояние пониженного усиления.Время, которое требуется слуховому аппарату, чтобы перейти из состояния пониженного усиления (обозначено как недолет на рис. 5) обратно в состояние линейного усиления или в состояние более высокого усиления, является временем срабатывания компрессионного слухового аппарата. .
Чтобы проиллюстрировать время атаки и высвобождения, мне нравится аналогия с движением по автостраде со скоростью 100 миль в час и наблюдением дорожной патрульной машины в зеркале заднего вида. Конечно, наш инстинкт — притормозить и немедленно затормозить, чтобы соблюдать ограничение скорости.Время, которое требуется вам, чтобы разогнаться со 100 миль в час до 75 миль в час, мы называем временем атаки системы. Это то, сколько времени вам потребуется, чтобы добраться до уменьшенного усиления. Обычно это должно быть короткое время, потому что вы не хотите получать билет. С другой стороны, когда офицер уходит, вы можете сказать: «Ну, я люблю острые ощущения. Я снова буду ехать со скоростью 100 миль в час». Время, которое требуется вам, чтобы отпустить тормоз и нажать на педаль акселератора, чтобы снова разогнаться с 75 миль в час до 100 миль в час, — это время высвобождения системы.От этого зависит, как быстро вы вернетесь.
Скорость выпуска сильно варьируется. Если, например, моя жена беременна, и я везу ее в больницу; очевидно, мне нужно очень короткое время освобождения, чтобы мы могли добраться до больницы как можно быстрее. В процессе этого представьте, что я очень быстро нажимаю на педаль газа, вызывая мгновенный толчок, ощущение внезапного изменения. С другой стороны, если я еду в воскресенье в неторопливую поездку, наслаждаясь пейзажем, мне может понадобиться более длительное время выпуска.В этом случае время освобождения может быть больше. Не существует фиксированных критериев того, каким должно быть время выпуска (должно ли оно быть быстрым или долгим), потому что у каждого есть своя собственная история. Каждый из них имеет свои преимущества и ограничения.
Быстродействующая компрессия
Преимущества
Интенсивность речи варьируется в широком диапазоне, от 0 дБ до 130 дБ. Обоснование использования быстродействующей системы основано на процессе нормализации громкости.Мы знаем, что у слабослышащих людей снижен динамический диапазон. Например, если у кого-то потеря слуха 50 дБ, его динамический диапазон может уменьшиться со 100 дБ до 50 дБ.
Обоснование состоит в том, что если система компрессии может включать и выключать компрессию очень быстро, то мы можем захватить этот полный диапазон 130 дБ в сокращенный динамический диапазон человека с нарушениями слуха, например, 50 дБ. Если у вас есть система, предназначенная для захвата большого диапазона звуков в уменьшенном динамическом диапазоне, вы можете подумать, что лучше иметь систему, которая работает как можно быстрее.
Пример – короткое время атаки и восстановления / система быстрой компрессии
Давайте рассмотрим пример того, что происходит с сигналом в слуховом аппарате с системой быстрой компрессии (рис. 6 и 7). На рисунке 6 у нас есть статическая кривая ввода/вывода слухового аппарата, выделенная черным цветом, а динамическая кривая ввода/вывода системы – красным. Эта система имеет очень короткое время атаки и восстановления.
Рисунок 6 . Статическая (черная) и динамическая (красная) кривая ввода/вывода для системы с коротким (быстрым) временем атаки и восстановления.
На рис. 7 слева показан неусиленный сигнал. Неусиленный сигнал начинается с 40 дБ, поднимается до 80 дБ, некоторое время затихает, а затем достигает 60 дБ. Разница между пиками составляет 20 дБ. На рис. 7 справа показан тот же сигнал, усиленный слуховым аппаратом с усилением 30 дБ и коэффициентом сжатия 2:1.
Рис. 7. Слева: сигнал без усиления. Справа: тот же сигнал, усиленный в соответствии с кривой входа/выхода на рисунке 6, с использованием слухового аппарата с усилением 30 дБ и коэффициентом сжатия 2:1 с быстрым временем атаки и восстановления.Разница между пиками в усиленном сигнале уменьшается по сравнению с неусиленным сигналом.
Выходной сигнал усиленного сигнала увеличивается с 70 дБ (сигнал 40 дБ + усиление 30 дБ) до 110 дБ (сигнал 80 дБ + усиление 30 дБ), а затем очень быстро снижается до 95 дБ из-за сжатия. Затем, когда вход меньше (из-за тишины в сигнале), выход падает до 55 дБ, но быстро восстанавливается до 70 дБ. Затем он доходит до 90 дБ, падает до 85 дБ и т. д. В этой быстродействующей системе (т.например, быстрое время восстановления), вы можете видеть, что разница между пиками в 20 дБ в неусиленном сигнале сейчас уменьшается примерно до 10 дБ. Это важно признать.
Второе, что вы увидите, это то, что уровень шума 40 дБ в исходном сигнале очень быстро восстанавливается до 70 дБ в усиленном сигнале. Одним очень важным преимуществом быстродействующей системы является то, что из-за быстрого восстановления усиления слышимость тихих звуков намного лучше, чем в системе с более медленным восстановлением.Следовательно, слышимость тихих звуков является преимуществом быстродействующей системы сжатия.
Недостатки использования только быстродействующей компрессии
Одним из недостатков быстродействующей системы является то, что она уменьшает временные сигналы, как я упоминал ранее. То есть разница между пиками в 20 дБ, которую мы видели в исходном сигнале, теперь уменьшается всего до 10 дБ. Это более проблематично для людей с когнитивными проблемами и тяжелыми потерями, потому что они гораздо больше полагаются на временные сигналы, чем люди без таких проблем.Это особенно заметно, когда у вас есть система с высокой степенью сжатия (обычно более 3:1). Это одна из причин, по которой большинство слуховых аппаратов на современном рынке имеют коэффициент сжатия менее 3:1, а многие — около 2:1. Это в первую очередь потому, что они не хотят преувеличивать размытие временной формы волны. Это происходит даже в большей степени в многоканальном компрессионном слуховом аппарате, потому что каждый из этих каналов будет действовать независимо. Вы можете себе представить, если вы дадите намного больше усиления за гораздо более короткий период времени каждому из этих каналов независимо, размытие станет более серьезной проблемой.Вот почему заявление о слуховом аппарате с 6000 каналами не может быть правдой. На самом деле у вас не может быть так много каналов, работающих независимо, особенно с быстродействующей системой, потому что это смазало бы временную форму волны, сделав ее еще более плоской.
Другим недостатком является то, что окружающий шум становится более ощутимым во время пауз, например, когда слуховой аппарат восстанавливается с уровня 55 дБ до уровня 70 дБ. С быстродействующей системой, когда есть какие-либо паузы, например, когда вы прекращаете говорить, пользователь услышит много шипящих звуков в слуховом аппарате, усиливая шум в помещении.На умеренно шумном фоне, где отношение сигнал/шум не отрицательное, а с очень небольшим положительным отношением сигнал/шум, вы можете себе представить, что шум будет усиливаться больше, чем речь, уменьшая отношение сигнал/шум. -коэффициент шума в этих средах. Кроме того, люди сообщают о худшем понимании речи в шуме при использовании быстродействующих систем в большей степени, чем при использовании медленнодействующих систем. Все это более распространено в компрессорах с большим количеством каналов и более высокой степенью сжатия.
Кроме того, с помощью быстродействующей системы вы испытываете уменьшение интерауральных сигналов, которые важны для пространственного слуха, локализации и создания трехмерного восприятия звука.Эти сигналы дает разница внутриушных уровней (ILD) между двумя слуховыми аппаратами. Давайте посмотрим на пример на рисунке 8, где звук мощностью 70 дБ исходит с правой стороны.
Рисунок 8 . Гипотетические различия внутриушного уровня между быстрой и медленной компрессией.
Если звук 70 дБ справа, из-за тени головы звук 55 дБ слева. При межушной разнице уровней в 15 дБ мы можем определить, что звук исходит справа.Теперь давайте рассмотрим сценарий, если оба слуховых аппарата имеют быстродействующую систему компрессии. Быстродействующая система даст вам выигрыш как можно быстрее. Конечно, в системе сжатия мы знаем, что более низкий входной уровень означает более высокое усиление. В этом конкретном случае, когда вход справа составляет 70 дБ, скажем, мы даем ему усиление 10 дБ, а выход составляет 80 дБ. С левой стороны, поскольку вход составляет 55 дБ, мы даем ему усиление 15 дБ, и теперь выход составляет 70 дБ. Мы видим, что разница внутриушных уровней между левым и правым ухом уменьшилась с 15 дБ до 10 дБ, что означает, что у нас нет такой же разницы ILD.Это, конечно, не может быть оптимальным для слушателя с точки зрения знания происхождения звука. У него не будет такого же пространственного восприятия, как без слухового аппарата, или с линейным слуховым аппаратом, или, в данном случае, с системой замедленного действия. Мы можем позволить вам сохранить эту разницу внутриушных уровней, давая меньшее усиление стороне с более низким уровнем входного сигнала. Это то, что можно сделать.
Компрессия медленного действия
Преимущества
Зачем людям использовать компрессию медленного действия? Если звуки окружающей среды имеют разницу уровней до 130 дБ, не будет ли это слишком много для человека с потерей слуха, скажем, 50 дБ? На самом деле, если мы посмотрим на любую звуковую среду в любой момент времени, уровень изменения звука обычно составляет менее 30 дБ.Пирсон и др. сообщил эти данные три десятилетия назад.
Они измерили изменение уровня звукового давления в различных средах, в том числе: внутри дома, вне дома, в школе, в самолете, в поезде, а также когда человек говорит с разным уровнем голосового усилия (небрежно, нормально, на повышенных тонах, громко, крича) ). Они обнаружили, что в этих ситуациях уровень звукового давления варьировался, но в любой момент времени и при любом уровне вокальных усилий изменение уровня интенсивности обычно составляло менее 30–40 дБ.Это означает, что если человек имеет динамический диапазон от 30 до 40 дБ, он может слышать звуки, возникающие в определенный момент времени или когда кто-то говорит с определенным усилием голоса. Другими словами, нам на самом деле не нужна компрессия, пока усиление слухового аппарата достаточно велико, чтобы ввести этот диапазон звука в динамический диапазон пациента, и при условии, что динамический диапазон пациента составляет 30 или 40 дБ. .
В 1998 г. Pascoe показал, что при увеличении порога MCL немного увеличивается, а UCL не увеличивается так сильно, как порог.Если мы посмотрим на разницу между порогом и UCL как на отражение динамического диапазона, мы обнаружим, что люди с потерей слуха до 80 дБ обычно имеют динамический диапазон 30 дБ или более. Это означает, что если у кого-то нет серьезной степени потери слуха, нет особой необходимости компрессировать его, потому что мы можем просто взять диапазон звуков и переместить его в динамический диапазон слабослышащего человека.
Вы можете спросить: «Что, если человек перейдет из тихой среды в громкую?» Действительно, именно тогда вам нужно какое-то сжатие, но оно не должно происходить очень быстро.Вы не переходите из одной среды в другую мгновенно. Это обоснование медленно действующей компрессионной системы. Изменение усиления есть, но оно происходит в более длительном промежутке времени, чтобы мы могли сохранить динамику конкретной ситуации.
Пример — система с длительным временем восстановления и медленной компрессией
Рисунок 9 состоит из той же статической входной/выходной кривой (Рисунок 9 — вверху слева) и того же неусиленного сигнала от 40 до 80 дБ (Рисунок 9 — вверху справа). ), как мы использовали в предыдущем примере.Усиленный сигнал на рис. 9 (внизу слева) исходит от более медленно действующей системы. Вы можете видеть, что результат изменяется с 70 до 105 и с 65 до 85 или около того. Разница между пиками в 20 дБ несколько сохраняется из-за длительного времени восстановления. Действительно, красная кривая на входной/выходной кривой показывает эффективную входную/выходную кривую , что означает, что слуховой аппарат делает в ухе человека с длительным временем атаки и восстановления. Статическая входная/выходная кривая (черная линия), которую вы видите, на самом деле не соответствует тому, что испытал бы пациент, в зависимости от времени восстановления и времени атаки слухового аппарата.
Рисунок 9 . Следствие длительного времени выпуска. Вверху слева – статическая (черная) и эффективная (красная) кривые ввода/вывода для системы с длинным (медленным) временем атаки и восстановления; Вверху справа – неусиленный сигнал; Слева внизу — усиленный сигнал с длинной атакой и длительным временем восстановления; Внизу справа — усиленный сигнал с короткой атакой и коротким временем восстановления.
Вы можете увидеть разницу между медленнодействующей системой на нижней левой кривой на рис. 9 и быстродействующей системой на нижней правой кривой на рис. 9.В системе с медленным действием разность уровней между пиками составляет 20 дБ, тогда как в системе с быстрым действием разница уровней уменьшается до 10 дБ. В медленнодействующей системе после паузы между речью требуется больше времени, чтобы вернуться к уровню 70 дБ, тогда как в более быстрой системе очень быстро возвращается от 55 дБ до уровня 70 дБ. По сути, когда у вас гораздо большее время восстановления, вы линеаризуете выходной сигнал компрессионного слухового аппарата.
Вот аналогия со счастливыми смайликами (рис. 10).У нас есть линейный слуховой аппарат (обозначен серой линией) и слуховой аппарат с быстродействующей компрессией (красная линия). В линейном слуховом аппарате усиление звука от тихого к громкому, по сути, дает нам то же представление изображения по оси Y, что и исходное изображение по оси X.
Рисунок 10 . Аналогия сжатия с использованием эмодзи.
Когда мы используем короткое время атаки и восстановления на слуховом аппарате, таком как система сжатия, выделенная красным, мы видим, что более тихий звук усиливается до более высокого уровня.Более громкий звук усиливается до не такого громкого уровня, как в линейной системе. Если мы нанесем это на ось Y, мы все еще увидим изображение счастливого лица, но оно выглядит так, как будто оно было сжато по сравнению с исходным изображением на оси X.
Когда мы изменяем пиковое соотношение звуков, мы изменяем надсегментные признаки сигнала. Это придает вам другой смысл. Используя более длительное время высвобождения, вы можете увидеть, что эта линейная зависимость между различными частями сохраняется, и это является преимуществом медленно действующей системы.По сути, он действует как линейный слуховой аппарат в любой момент времени, но со временем слуховой аппарат имеет компрессию, изменяющую усиление в соответствии с потребностями окружающей среды.
Преимущества использования медленного сжатия
Преимущества использования медленного сжатия: тонкие структуры)
Сохранение отношения сигнал/шум в умеренно шумных местах (Neuman et al., 1998)
Сохранение естественной межушной разницы уровней для пространственного слуха
Более высокая естественность и лучшее качество звука (например, Neuman et al, 1995, 1998; Hansen 2002).
Лучшая разборчивость речи у людей с потерями более чем умеренными (Souza et al, 2005; Davies-Venn et al, 2009)

Время познания и освобождения установили связь между обработкой данных слуховым аппаратом (в частности, временными константами компрессионного слухового аппарата) и познанием.Существует множество исследований, демонстрирующих, что люди с более низкой рабочей памятью работают лучше, когда у них длинные постоянные времени по сравнению с короткими постоянными времени (рис. 11). И наоборот, люди с более высокой рабочей памятью, как правило, лучше справляются с более короткими постоянными времени, чем с более длинными. Другие исследования показали, что когда вы улучшаете или усиливаете височную оболочку, это улучшает разборчивость речи, особенно у людей со слуховым расстройством спектра невропатии.
Рисунок 11 .Исследования познания и времени высвобождения.
Ради экономии времени мы не будем останавливаться на каждом из этих исследований. Однако я обобщил результаты, используя матрицу 2 x 2 (рис. 12). Если мы посмотрим на все эти исследования, то сможем сделать следующие выводы относительно влияния быстродействующей и медленнодействующей компрессии на людей с хорошей рабочей памятью и плохой рабочей памятью.
Рисунок 12 . Сводка между скоростью сжатия и рабочей памятью (WM).
С помощью быстрой компрессии мы, возможно, исказили временную форму волны, но мы дали людям лучшую слышимость. На людей с хорошей оперативной памятью искажение не влияет. Это может звучать не так ясно и естественно, но они могут понять, и их это не беспокоит. Люди с хорошей рабочей памятью неплохо справляются с быстрым сжатием. С другой стороны, для тех же людей, если мы даем им медленное сжатие, искажения временной формы волны не происходит.Однако, особенно когда вы тестируете на мягком уровне, потеря слышимости сигналов может быть для них губительной, поэтому они не так хорошо работают с медленным сжатием по сравнению с быстрым сжатием.
У людей с плохой оперативной памятью быстродействующая система искажает временные ориентиры; но поскольку эти люди очень зависят от временных сигналов, это влияет на их производительность. Это дает им звуковые сигналы, но, возможно, улучшения звуковых сигналов недостаточно, чтобы компенсировать искажения от быстродействующей системы.Вот почему они могут не так хорошо работать с быстродействующей системой. Тогда как для той же группы людей, когда мы используем медленнодействующую систему, звуковые сигналы теряются, но, поскольку сигнал меньше искажается, и они больше зависят от временных сигналов, они справляются лучше, чем при быстродействующем сжатии.
По сути, мы рассматриваем два взаимодействующих фактора: временные сигналы и звуковые сигналы. Временные признаки в сигнале (огибающая формы волны и тонкая структура) сохраняются системой медленного действия.Сигналы слышимости лучше с быстродействующей системой. Насколько хорошо человек может понимать речь, зависит от взаимодействия между временной формой волны и звуковыми сигналами.
Вопрос, который мы должны задать: если мы сохраним слышимость, будет ли медленно действующая система хуже для человека с хорошей рабочей памятью? Данные, которые мы видели у Луннера и Сундуолл-Торена (2007), показывают, что медленно действующая система может быть не такой уж плохой. Они изучили показатели распознавания слов у людей с хорошим когнитивным мышлением и у людей с более плохим когнитивным мышлением в четырех разных сценариях: медленное и немодулированное, медленное и модулированное, быстрое и немодулированное и быстрое и модулированное.
Как и следовало ожидать, при улучшении отношения сигнал-шум производительность обеих групп повышается. В медленной и немодулированной ситуации люди с хорошей рабочей памятью и высокими когнитивными способностями справляются лучше, чем две другие группы (плохая рабочая память и промежуточная рабочая память). То же самое верно, будь то быстрый и модулированный шум или быстрый и немодулированный шум. В быстрой и модулированной ситуации люди с промежуточной рабочей памятью и плохой рабочей памятью справляются намного хуже, чем люди с хорошей рабочей памятью.
Если мы посмотрим на производительность людей с хорошей рабочей памятью, будут ли они работать хуже с медленно действующей системой сжатия? При соотношении сигнал/шум 0 дБ люди с хорошей оперативной памятью распознавали слова на уровне 90%, независимо от того, быстро или медленно обрабатывал звук их слуховой аппарат, был ли он модулированным или немодулированным. Это приводит нас к следующему выводу: люди с плохой рабочей памятью больше подвержены влиянию временной формы волны. Кроме того, люди с хорошей рабочей памятью лучше работают с быстродействующей системой, но использование медленнодействующей компрессии не оказывает негативного влияния на них до тех пор, пока слышимость сохраняется.
Значение для разработки слуховых аппаратов и аудиологии
Коленным рефлексом может быть предположение, что людям с хорошей рабочей памятью следует применять быстродействующую компрессию, а людям с плохой рабочей памятью — медленнодействующую компрессию. памяти, потому что им нужна временная форма волны. В какой-то степени это верно, но если вы посмотрите на данные, вы также увидите, что люди с хорошей рабочей памятью не подвержены влиянию медленного сжатия, если мы даем им одинаковое количество слышимости.
Мы также должны принять во внимание некоторые другие важные факторы. Все исследования, о которых сообщалось, проводились с одной формой сжатия, что означает, что они проводились с одним компрессором, использующим в основном быстрое или медленное сжатие. Сегодня в слуховых аппаратах мы не используем только одну форму компрессии. Выводы исследования верны, но они не всегда точно применимы к реализациям сжатия, используемым в современных слуховых аппаратах.
Далее нам нужно рассмотреть, какие жертвы придутся на каждый тип сжатия.Когда мы даем быстродействующее сжатие исключительно людям с хорошей рабочей памятью, они получают более низкое качество звука, даже если они могут понимать речь, потому что они могут терпеть искаженную временную форму волны. Если мы даем людям с плохой рабочей памятью только медленное сжатие, то мы ставим под угрозу слышимые сигналы. Хотя временная форма волны будет сохранена, они упустят слышимые сигналы.
Возможно, третья и практическая вещь, о которой нам нужно подумать, это вопрос о том, как мы классифицируем людей на хорошую и плохую рабочую память? Как специалисты по слухопротезированию, это не входит в нашу компетенцию и не входит в сферу нашей деятельности.Кроме того, не существует формальных тестов, которые могли бы точно определить, хорошая или плохая рабочая память у человека. Наконец, администрирование этих тестов требует времени и усилий.
Адаптивное сжатие
Если учесть все вышеперечисленные факторы, то, пожалуй, лучшим решением для всех людей, независимо от их классификации памяти, будет наличие компрессора, который может сохранять временную форму сигнала и в то же время дайте людям слышимые сигналы, которые им нужны.Это то, что мы делали в течение последних 20 лет с помощью адаптивного сжатия. В слуховых аппаратах Widex в основном используется медленно действующая компрессия. Однако, когда происходит резкое изменение интенсивности звука, мы вызываем Стабилизатор Звука, который изменяет время срабатывания слухового аппарата, чтобы он мог справиться с внезапными изменениями. Когда звук меняется от громкого к тихому или от мягкого к громкому, он может адаптироваться к внезапным изменениям, чтобы обеспечить слышимость в этот конкретный момент, а также временную форму волны в другие моменты времени.
Как показано на рисунке 13, вы видите громкий звук, за которым следует тихий звук. Без SoundStabilizer форма волны относительно меньше. С SoundStabilizer он изменяет время восстановления, чтобы оно было намного быстрее, поэтому он немного усиливается. Это то, что мы можем сделать с одним компрессором, используя адаптивное управление временем восстановления на слуховом аппарате.
Рисунок 13 . Адаптивное сжатие через SoundStabilizer.
Желательные усовершенствования односкоростных компрессоров
Что мы можем сделать с компрессионным слуховым аппаратом, чтобы сделать его еще лучше? В системе, использующей в основном быстродействующее сжатие, нам необходимо сохранять формы сигналов на всех входных уровнях.Быстрое сжатие особенно хорошо для более тихих звуков, поэтому ограничение здесь заключается в том, что мы делаем с разговорными и более громкими звуками, чтобы сохранить форму волны? С другой стороны, если у вас есть система, использующая в основном медленную компрессию, что бы вы сделали, чтобы сохранить слышимость более тихих звуков или переход от низкого усиления к высокому?
Идеальным решением является наличие двух компрессоров. Все это время мы использовали один компрессор и адаптивно меняли скорость.Теперь, с развитием технологий, мы можем использовать два отдельных компрессора: один работает как медленнодействующий компрессор (первичный), а другой быстродействующий компрессор работает параллельно, чтобы мы могли сохранить временную форму волны, а также звуковые сигналы системы. . На рис. 14 схематично показана такая система.
Рисунок 14 . Компрессор с регулируемой скоростью. Общее входное усиление равно усилению медленнодействующего компрессора (SAC) плюс усиление быстродействующего компрессора (FAC).
С одним конкретным каналом вы можете видеть, что сигнал разделяется так, что он поступает на медленный компрессор (SAC), который определяет общее усиление слухового аппарата. Другая ветвь того же сигнала идет к быстродействующему компрессору (FAC), чтобы он мог работать с кратковременными флуктуациями сигнала. Выходной сигнал более быстрого и медленного компрессора суммируется, чтобы получить выходной сигнал на этом конкретном канале. Это принцип компрессора с переменной скоростью: два компрессора работают одновременно в каждом из разных каналов, а выход определяет, что выдает слуховой аппарат.
Слух без усилий
Это конструктивное обоснование компрессора с регулируемой скоростью Widex UNIQUE, который мы называем Слух без усилий . То есть мы используем компрессор для того, чтобы вне зависимости от вашего когнитивного фона, хорошей или плохой рабочей памяти, вы могли реализовать свой потенциал, а сигнал был для вас максимально чистым и слышимым. Мы используем два компрессора, работающих так, как я только что продемонстрировал. В данном случае важно то, как работают эти два компрессора.Алгоритм работы компрессора определяет, насколько хорошо будет работать этот двойной компрессор.
На рис. 15 показан сигнал, меняющийся от очень тихого до очень громкого, и усиление, полученное в результате односкоростной системы медленного сжатия. В системе с медленным сжатием коэффициент усиления относительно высок, когда уровень речи низкий, а затем, когда уровень речи выше, коэффициент усиления уменьшается. Вы не увидите больших колебаний с медленным компрессором.
Рисунок 15 .Односкоростное медленное сжатие.
На рис. 16 показан тот же речевой сигнал, проходящий через односкоростной быстрый компрессор. Вы можете увидеть много колебаний в усилении. Быстрый компрессор постоянно применяет усиление к сигналу в каждый момент времени.
Рисунок 16 . Односкоростное быстрое сжатие.
На рис. 17 показан двойной компрессор с фиксированной скоростью. Красная линия — это усиление, которое обеспечивает быстрый компрессор, и вы можете видеть, что в этом конкретном случае усиление очень мало, но оно сильно меняется в зависимости от входного уровня.Оранжевая линия — усиление для медленного компрессора, которое намного выше, но уровень усиления не меняется. Сумма оранжевой и красной линий дает общее усиление слухового аппарата в этом двойном компрессоре с фиксированной скоростью.
Рисунок 17 . Фиксированная двухскоростная компрессия.
На рис. 18 показан компрессор с регулируемой скоростью. Вы можете видеть, что есть вариация усиления, но она намного меньше. Это следует за изменением быстрого компрессора.Это принцип работы компрессора с переменной скоростью.
Рисунок 18 . Сжатие с переменной скоростью.
Дополнительные меры по минимизации временного размытия
У нас есть компрессор с медленным усилением, компрессор с быстрым усилением, и мы складываем их вместе. Что мы можем сделать, чтобы минимизировать временное размытие сигнала? Во-первых, поскольку медленная компрессия сохраняет временную форму волны, мы используем ее в качестве основного компрессора, и она определяет общее усиление слухового аппарата.Мы используем быстродействующее сжатие только по мере необходимости в очень специфических ситуациях. Мы не используем его часто, потому что по-прежнему считаем, что временная форма волны важна, но мы добавляем слышимые сигналы в той мере, в какой это не повлияет на временную форму волны.
Одной из мер по минимизации временного размытия является использование управления модуляцией. Управление модуляцией измеряет характеристики модуляции входного сигнала. При очень низкой модуляции мы не обеспечим быстрое сжатие; если модуляция высокая, мы можем дать сигналу немного быстрой компрессии.Это уменьшает пик, но не уменьшает его так сильно, когда сигнал присутствует в тихой обстановке. В тихой ситуации мы даем вам некоторое быстродействующее сжатие, но когда шумно, мы не собираемся его вам давать, потому что отношение сигнал/шум уже плохое.
Из исследований ширины канала мы знаем, что чем больше у нас каналов, тем больше вероятность размытия сигнала. На рис. 19 показаны форманты конкретного сигнала. Синяя линия соответствует линейному слуховому аппарату; красная линия — двухканальная система, зеленая — десятиканальная.Вы можете видеть, что десятиканальная система уменьшает разницу между пиками, но двухканальная система сохраняет некоторые из них. Если мы сможем эффективно уменьшить количество каналов в слуховом аппарате, мы сможем уменьшить степень временного размытия сигнала.
Рисунок 19 . Спектральное размытие.
На рис. 20 показана огибающая линейного слухового аппарата как с узкой (15 каналов), так и с широкой полосой частот (3 канала). Медленнодействующая система (слева) достаточно хорошо сохраняет временную огибающую сигнала.С быстродействующей системой (справа) вы можете увидеть разницу между 3-канальной системой (голубая линия) и 15-канальной системой (зеленая линия). Опять же, если мы сможем эффективно уменьшить количество каналов, мы сможем лучше сохранить временную форму сигнала.
Рисунок 20 . Влияние полосы пропускания канала и времени восстановления на временную огибающую.
С помощью слухового аппарата Widex UNIQUE мы связываем близлежащие каналы. Например, вместо того, чтобы использовать вывод одного канала в качестве общего вывода, мы связываем вывод канала до него и канала после него; затем мы берем среднее значение всех трех каналов с быстродействующим компрессором, чтобы добавить его к медленнодействующему компрессору.Связывая соседние каналы, мы можем уменьшить степень временного размытия сигнала, сохраняя при этом форму волны.
Мы также рассматриваем влияние степени сжатия на временные сигналы. Более высокая степень сжатия означает, что между звуками меньше разница в интенсивности и, следовательно, больше временное размытие. Когда у нас высокая степень сжатия, разница между пиками меньше, чем когда у вас не такая высокая степень сжатия в системе.
Мы знаем, что люди с тяжелой потерей слуха зависят от временной формы сигнала.Для людей с тяжелой потерей слуха наша система не обеспечивает такой высокой степени сжатия, чтобы максимально сохранить временную форму волны. Это улучшает слышимость, но не так сильно искажает временную форму волны. Система сжатия с переменной скоростью дает вам это преимущество: она максимально сохраняет временную форму волны с минимальными искажениями. Он восстанавливает слышимость, которую позволяет быстродействующая система при изменении уровня звуков с тихого на громкий и с громкого на тихий.Мы провели исследование, в котором за громким звуком следовал тихий звук, и мы определили слышимость этого мягкого звука. Мы обнаружили, что наш компрессор с переменной скоростью превосходит даже нашу систему SoundStabilizer, которая уже использует адаптивную систему сжатия.
Преимущества компрессора с переменной скоростью по сравнению с компрессором с одной скоростью можно резюмировать следующим образом:
Более стабильная слышимость тихих звуков, особенно после громкого звука.
Больше комфорта при переходе от тихих звуков к громким.
Лучшее отношение сигнал/шум при высоких уровнях входного сигнала, сохранение временных структур (и лучшее понимание речи в шуме).
Лучшее сохранение временной формы сигнала на всех входных уровнях.
Оптимален для людей с хорошей и не очень хорошей рабочей памятью, а также для людей с тяжелыми нарушениями слуха.
Заключение
Скорость компрессионной системы имеет важное значение для успеха пользователя. Ни одна система не использует исключительно быструю или исключительно медленную систему сжатия.Это в первую очередь потому, что мы знаем, что быстрая система дает вам дополнительную слышимость, но создает временные искажения; медленная система сохраняет временные нюансы, но может привести к некоторой потере слышимости. Следовательно, при правильной реализации система сжатия с переменной скоростью имеет то преимущество, что дает вам преимущества обеих систем и ограничивает недостатки любой из них. Система сжатия с переменной скоростью, которая сохраняет временные структуры и звуковые сигналы, может быть желательна для всех людей, независимо от того, имеют ли они хорошую или плохую рабочую память.
Вопросы и ответы
Почему индивидуально действующие каналы производят временное размытие?
Временное смазывание происходит, когда каждый канал слухового аппарата работает независимо. Если у нас есть одноканальная система (например, от 100 Гц до 10 000 Гц), коэффициент усиления этой системы одинаков. Степень сжатия и все такое же. Если мы применим к нему усиление 15 дБ, это усиление 15 дБ будет одинаковым для 1000 Гц, 2000 Гц и 3000 Гц по всему сигналу.Если вы посмотрите на это таким образом, то все претерпит одинаковое количество изменений, поэтому форма волны или различия между пиками будут более сохранены.
Рассмотрим 4-канальную систему со следующими параметрами:
Канал 1, < 1000 Гц
Канал 2, 1000–2000 Гц
Канал 3, 2000–4000 Гц
03 90 90 Канал 4, > В системе такого типа вы можете применять различное усиление в различных каналах. Как правило, поскольку у большинства людей потеря слуха в большей степени связана с высокими частотами, мы даем им большее усиление в этой области.В этом примере предположим, что потеря слуха такова, что вы даете им усиление 30 дБ в канале 4, усиление 20 дБ в канале 3 и усиление 10 дБ в канале 1. Усиление 40 дБ, добавленное к высокой частоте, может дать вам выходной сигнал, который аналогичен усилению 30 дБ, добавленному к средней частоте, и аналогичен усилению 10 дБ, добавленному к низкой частоте. Когда у вас есть больше каналов, действующих независимо, каждый занимается своим делом без какой-либо связи с другими каналами. Затем различия между различными областями сигнала (разности между пиками) уменьшаются.
Если вы свяжете близлежащие каналы, то независимо от того, что делает средняя частота, все равно потребуется связь, например, с более низкой или более высокой частотой. Это один из способов уменьшить эффективное количество каналов. Связывание каналов или уменьшение количества каналов в слуховом аппарате — это способ сохранить временное размытие.
Есть ли предпочтение для увлеченных слушателей музыки, есть ли быстрая или медленная компрессия?
Независимо от того, имеют ли люди музыкальное образование или нет, люди предпочитают медленное сжатие музыки именно потому, что оно сохраняет временные различия между одной частотой и другой частотой.Люди с музыкальным образованием, как правило, предпочитают медленную компрессию, а не быструю компрессию, если слуховой аппарат должен использовать компрессию. Этим людям больше нравится одноканальная система, чем многоканальная, из-за разницы уровней, которую она сохраняет.
Что вы порекомендуете при глубокой потере слуха с динамическим диапазоном менее 20 дБ?
Как правило, для людей с глубокой потерей слуха желательно использовать максимально медленную компрессию или как можно более линейную компрессию слухового аппарата.С другой стороны, вы бы поняли, что это, очевидно, поставит под угрозу некоторые сигналы слышимости. Им будут нужны временные сигналы гораздо больше, чем спектральные, так что вы можете пожертвовать этим, но лучше всего подойдет компрессия с медленным действием. Widex Unique имеет гораздо более медленное сжатие, чем любой из наших слуховых аппаратов на сегодняшний день.
При программировании слуховых аппаратов, когда вы меняете слышимость и комфорт в настройках звукового класса, вы также меняете компрессор с переменной скоростью?
По крайней мере, в нашем программном обеспечении мы не изменяем компрессор с переменной скоростью, когда вы переключаетесь с комфортного на слышимый.Мы меняем функции шумоподавления, которые вы настраиваете, а также параметры усиления. Шумоподавление может быть более активным или менее активным, или в этом случае направленный микрофон может быть более активным и менее активным.
Ссылки
Кокс, Р. и Сюй, Дж. (2010). Короткое и длительное время восстановления сжатия: понимание речи, предпочтения в реальном мире и связь с когнитивными способностями. J Am Acad Audiol, 21 , 121–138.
Дэвис-Венн, Э., Соуза П., Бреннан М., Стекер Г.К. (2009). Влияние слышимости и многоканального сжатия широкого динамического диапазона на распознавание согласных для слушателей с тяжелой потерей слуха. Ear Hear, 30 (5), 494–504. doi: 10.1097/AUD.0b013e3181aec5bc
Хансен, М. (2002). Влияние постоянных времени многоканального сжатия на субъективно воспринимаемое качество звука и разборчивость речи. Ear Hear, 23 , 369–380.
Луннер, Т. и Сандеволл-Торен, Э.(2007). Взаимодействие между восприятием, компрессией и условиями прослушивания: влияние на качество речи в шуме в двухканальном слуховом аппарате. J Am Acad Audiol, 18 (7), 604-17.
Нойман, А.С., Бакке, М.Х., Маккерси, К., Хеллман, С., и Левитт, Х. (1995). Влияние времени срабатывания в компрессионных слуховых аппаратах: оценка качества методом парного сравнения. J Acoust Soc Am, 98 (6), 3182-7.
Нойман, А.С., Бакке, М.Х., Маккерси, К., Хеллман, С., и Левитт, Х.(1998). Влияние степени сжатия и времени восстановления на категориальный рейтинг качества звука. J Acoust Soc Am, 103 , 2273–2281.
Паско Д.П. (1988). Клиническое управление слуховым динамическим диапазоном и его отношение к формулам усиления слухового аппарата. В Дж.Х. Jensen (Ed.), Настройка слуховых аппаратов: теоретические и практические взгляды (стр. 129-152). 13-й симпозиум Данавокс. Копенгаген, Дания: Stougarrd Jensen.
Соуза П. и Сироу Л.(2014). Связь рабочей памяти с параметрами компрессии в клинически пригодных слуховых аппаратах. (2014). Am J Audiol, 23 (4), 394-401. doi: 10.1044/2014_AJA-14-0006
Дополнительные ссылки включены в раздаточный материал курса.
Ссылка
Кук Ф. (2016, сентябрь). Выбор правильного сжатия. AudiologyOnline , статья 18120. Получено с сайта www.audiologyonline.com
Эффективное высокое сжатие сигналов ЭКГ при низком уровне искажений
Здесь представлены четыре численных теста с различными целями.За исключением сравнения в Тесте II, все остальные тесты используют полную базу данных MIT-BIH Arrhythmia ²⁵, которая содержит 48 записей ЭКГ. Каждая из этих записей состоит из N = 650000 11-битных отсчетов с частотой 360 Гц. Алгоритмы реализованы с помощью MATLAB на ноутбуке Core i7 3520 M, 4 ГБ оперативной памяти.
Поскольку производительность сжатия с потерями должна рассматриваться в связи с качеством восстановленных сигналов, мы вводим меры для оценки результатов предлагаемой процедуры.{{\rm{r}}}\Vert }{\Vert {\bf{f}}-\overline{{\bf{f}}}\Vert}\times 100 \% ,$$
(4)
где $\overline{{\bf{f}}}$ указывает среднее значение f .
При фиксации значения PRD производительность сжатия оценивается коэффициентом сжатия (CR), который определяется выражением
$${\rm{C}}{\rm{R}}=\frac{{\rm{ S}}{\rm{i}}{\rm{z}}{\rm{e}}\,{\rm{o}}{\rm{f}}\,{\rm{t}}{ \rm{h}}{\rm{e}}\,{\rm{u}}{\rm{n}}{\rm{c}}{\rm{o}}{\rm{m}} {\ rm {p}} {\ rm {r}} {\ rm {e}} {\ rm {s}} {\ rm {s}} {\ rm {e}} {\ rm {d}} \ , {\ rm {f}} {\ rm {i}} {\ rm {l}} {\ rm {e}}} {{\ rm {S}} {\ rm {i}} {\ rm {z }}{\rm{e}}\,{\rm{o}}{\rm{f}}\,{\rm{t}}{\rm{h}}{\rm{e}}\, {\rm{c}}{\rm{o}}{\rm{m}}{\rm{p}}{\rm{r}}{\rm{e}}{\rm{s}}{ \rm{s}}{\rm{e}}{\rm{d}}\,{\rm{f}}{\rm{i}}{\rm{l}}{\rm{e}} }.$$
(5)
Показатель качества (QS), отражающий компромисс между производительностью сжатия и качеством реконструкции, представляет собой соотношение:
$${\rm{QS}}=\frac{{\rm{CR}}}{{\rm {PRD}}}.$$
(6)
Поскольку PRD является глобальной величиной, для обнаружения возможных локальных изменений визуального качества восстановленного сигнала мы определяем локальное PRD следующим образом. Каждый сигнал разделен на Q сегментов f _q , q = 1 …, Q из L отсчетов.{2}}.$$
(9)
Среднее значение prd по всем записям в базе данных представляет собой двойное среднее $\overline{\overline{{\rm{prd}}}}$.
При сравнении двух подходов к базе данных мы воспроизводим одно и то же среднее значение PRD. Количественная оценка относительного выигрыша в CR одного конкретного подхода, скажем, подхода 1, по отношению к другому, скажем, подходу 2, определяется величиной:
$${\rm{Gain}}=\frac{{{\ rm{CR}}}_{1}-{{\rm{CR}}}_{2}}{{{\rm{CR}}}_{2}}\times 100 \% .$$
Прирост в QS имеет эквивалентное определение.
Численный тест I
Тесты начинаем с реализации предложенного подхода с использованием вейвлет-преобразований, соответствующих разным семействам вейвлетов на разных уровнях декомпозиции. Сравнение различных вейвлет-преобразований осуществляется с помощью подхода (б), так как в этом варианте каждое значение PRD однозначно определяется параметром квантования Δ. Таким образом, разница в CR обусловлена только конкретным базисом вейвлета и сопутствующим уровнем декомпозиции.В таблице 1 показано среднее значение CR (обозначенное как CR _b) и соответствующее стандартное отклонение (стандартное отклонение) по отношению ко всему набору данных и для трех различных значений PRD. Для каждого PRD-значения CR _b получается с помощью следующего вейвлет-базиса: db5 (Добеши), coif4 (Койфлеты), sym4 (Симлеты) и cdf97 (Коэн-Добеши-Фово). Каждая основа раскладывается на три разных уровня (lv).
Таблица 1. Сравнение CR для трех значений PRD при реализации предлагаемого подхода с использованием разных вейвлетов на уровнях декомпозиции 3, 4 и 5.
Как видно из таблицы 1, в целом наилучшая CR достигается с биортогональным базисом cdb97 при lv = 4. Далее все результаты приводятся с использованием этого базиса для уровня разложения lv = 4. CR для каждой записи в базе данных для среднего значения PRD 0,53.
В таблице 2 показаны результаты, полученные с помощью подхода (а), где CR и QS, полученные этим методом, обозначены как CR _a и QS _a соответственно. Значения PRD для каждой из записей, перечисленных в первом столбце таблицы 2, приведены в четвертых столбцах этих таблиц.Во втором и третьем столбцах показаны значения $\overline{{\rm{prd}}}$ и соответствующие стандартные значения для каждой записи. CR приведен в пятой колонке, а соответствующий QS в шестой колонке таблицы. Среднее значение CR, полученное методом (b) для того же среднего значения PRD = 0,53, составляет CR _b = 22,16.
Таблица 2 Результаты компрессии с подходом a), cdf97 DWT, lv = 4, Δ = 35 и PRD ₀ = 0,4217, для 48 записей в базе данных MIT-BIH по аритмиям, перечисленных в первом столбце слева и правые части таблицы.
В таблице 3 показаны варианты CR _и с разными значениями параметра PRD ₀ в методе (а).
Таблица 3 Сравнение достижения CR PRD = 0,53 с методом а) предлагаемого подхода для различных значений параметра PRD ₀ .
Численный тест II
Здесь сравниваются результаты, полученные с помощью метода разделения множества в алгоритме иерархических троек (SPHIT), предложенного в ²⁶ .Таким образом, для этого теста мы используем набор данных, описанный в этой публикации. Он состоит из 10-минутных сегментов из записей 100, 101, 102, 103, 107, 108, 109, 111, 115, 117, 118 и 111. Как указано в сноске ²⁶ на стр. 853, данный значения PRD соответствуют вычитанию базовой линии, равной 1024. Это вызвало путаницу в литературе, так как часто значения PRD в таблицах III ²⁶ несправедливо воспроизводятся для сравнения со значениями PRD, полученными без вычитания 1024 базовая линия.Значения PRD с вычитанием этого базового уровня и без него, которые обозначены как PRD _B и PRD соответственно, приведены в таблице 4. Как видно из этой таблицы, для одного и того же приближения существует огромная разница между двумя показателями. Достоверное сравнение результатов в ²⁶ должно либо включать цифры во второй строке Таблицы 4, либо, как это сделано в ²⁶, следует указать тот факт, что базовая строка 1024 была вычтена.
Таблица 4 Сравнение с результатами Таблицы III для ²⁶ .
Цифры в 3-й строке Таблицы 4 соответствуют CR в ²⁶ . В 4-й строке показаны CR, полученные методом (b) предлагаемого подхода без энтропийного кодирования, а в 5-й строке — результаты добавления шага кодирования Хаффмана перед сохранением сжатых данных в формате HDF5. Последние две строки показывают параметры квантования Δ, которые дают требуемые значения PRD _B и PRD.
Численный тест III
Этот численный тест предназначен для сравнения наших результатов с недавно опубликованными контрольными показателями в полной базе данных MIT-BIH Arrhythmia для среднего значения PRD в ярости [0.23, 1.71]. Насколько нам известно, самые высокие CR, зарегистрированные до сих пор для среднего значения PRD в диапазоне [0,8, 1,30), относятся к ¹², а в диапазоне (1,30, 1,71] — к ¹⁴. Для PRD < 0,8 сравнение осуществляется с результатами в ¹¹, как показано в Таблице 7. В Таблице 5 сравниваются наши результаты с результатами в Таблице III для ¹² и в Таблице 6 с Таблицей 1 для ¹⁴. В обоих случаях мы воспроизводим одинаковое среднее значение PRD, различия заключаются в значениях CR и QS.Все коэффициенты усиления, указанные в таблице 5, относятся к результатам в ¹², а те, что приведены в таблицах 6 и 7, относятся к результатам в ¹⁴ и ¹¹ соответственно.
Таблица 5 Сравнение средней производительности предлагаемого метода и метода ¹² при одном и том же среднем значении PRD. Таблица 6 Сравнение средней производительности предлагаемого метода и метода ¹⁴ при одном и том же среднем значении PRD. Таблица 7 Сравнение средней производительности сжатия предлагаемого метода и метода ¹¹ для одного и того же среднего значения PRD.
Как уже отмечалось и подробно обсуждалось в ²⁷ , при сравнении результатов из разных публикаций необходимо убедиться, что сравнение действительно проводится в идентичной базе данных без какой-либо разницы в исходных данных. Из информации, приведенной в документах, дающих результаты, с которыми мы сравниваем (соотношение между значениями PRD и PRDN), мы можем быть уверены, что работаем с той же базой данных ²⁵, которая описана в ²⁸.
Параметры для воспроизведения требуемого PRD методами (a) и (b) приведены в последних 3-х строках таблиц 5–7. Предыдущие 3 строки в каждой таблице дают в секундах среднее время сжатия ( t ^c) и восстановления ( t ^r) записи. Как можно заметить, времена сжатия подходов (а) и (б) очень похожи. Указанные времена были получены как среднее значение 10 независимых запусков. Обратите внимание, что CR в этих таблицах не включает дополнительный шаг энтропийного кодирования.
На рисунке 1 представлен график зависимости CR от PRD для подходов, сравниваемых в этом разделе.
Рисунок 1
CR по сравнению с PRD, соответствующий предлагаемому методу захода на посадку (b) (синяя линия) и подходам в ¹² (зеленая линия), ¹⁴ (желтая линия) и ¹¹ красная линия.
Численный тест IV
Наконец, мы хотели бы выделить следующие две особенности предлагаемого алгоритма сжатия.
(1)
Одной из отличительных особенностей является важность сохранения выходных данных алгоритма непосредственно в сжатом формате HDF5.Чтобы подчеркнуть это, мы сравниваем размер файла, сохраненного таким образом, с размером файла, полученного путем применения обычно используемого процесса энтропийного кодирования, кодирования Хаффмана, перед сохранением данных в формате HDF5. Реализация кодирования Хаффмана реализуется, как показано в таблице 4, с помощью стандартных функций MATLAB Huff06, доступных по номеру ²⁹. В Таблице 8 CR _a и CR _b указывают, как и прежде, CR, полученный, когда выходные данные методов (a) и (b) напрямую сохраняются в формате HDF5.{{\rm{Huff}}}\) — соответствующие значения, когда шаг кодирования Хаффмана применяется перед сохранением данных в формате HFD5.
(2)
Другой отличительной особенностью метода является значимость предлагаемого шага «Организация и хранение». Чтобы проиллюстрировать это, мы сравним результаты, полученные методом (b), с результатами, полученными с использованием обычного алгоритма Run-Length (RL) ³⁰ вместо сохранения индексов ненулевых коэффициентов, как это предлагается в этой работе.
No related posts.

Компрессия или степень сжатия? | AMC Russia

разница, принцип работы, сходство и различия

Степень сжатия

Что такое степень сжатия и чем она отличается от компрессии

Расчет степени сжатия

Так степень сжатия и компрессия это одно и тоже?

Похожие новости

Компрессия

Что такое компрессия двигателя

Похожие записи

Дефекты гильзы в блоке цилиндров автомобильного двигателя

Обкатка двигателя после замены поршневых колец

Объяснение теории и практики

Старые и новые двигатели

Способы изменения степени сжатия

Итоги сравнения

Как происходит воздействие?

На что влияет степень сжатия двигателя

Степень сжатия и октановое число бензина. Степень сжатия двигателя, компрессия и октановое число Степень сжатия октановое число таблица

Преимущества высокой степени сжатия

Можно ли изменить степень сжатия?

Степень сжатия или компрессия?

Преждевременное воспламенение и детонация

Что такое октановое число и на что оно влияет?

Последствия использования топлива с несоответствующим октановым числом

Альтернативный способ изменения степени сжатия

Октановое число. Что это?

Чем опасна детонация?

Зависимость степени сжатия от октанового числа

Что произойдет, если в баке оказался бензин с низким октановым числом?

Можно ли самостоятельно высчитать октановое число?

Степень сжатия — устойчивость к самовоспламенению

Октановое число — детонационная стойкость

Использование низкооктанового бензина

Высокое октановое число топлива

Таблица зависимости степени сжатия и октанового числа

Заключение

Что такое степень сжатия

Расчет сжатия

На что влияет степень сжатия

Изменение коэффициента сжатия

Форсирование двигателя

Дефорсирование под низкооктановое топливо

Некоторые интересные факты

Как рассчитать и изменить степень сжатия двигателя

Что такое степень сжатия двигателя

Как правильно проверить компрессию в двигателе

На что она влияет

Отличие степени сжатия от компрессии

Дефорсирование под низкооктановое топливо

Расчет коэффициента сжатия

Октановое число и высокая компрессия

Турбированные моторы

Пример подсчета

Как увеличить степень сжатия двигателя

Какая должна быть компрессия

Норма и минимум

Признаки плохой компрессии

Допустимая разница компрессии в цилиндрах

Дефорсирование ДВС: для чего нужно и как осуществить

Что такое степень сжатия? — Автомобильный журнал «Турбо»

Вперед и выше

Азы теплотехники

Пятитактный цикл

На спирту

Истина в мере

Что такое коэффициент сжатия?

Что делает коэффициент компрессора?

Математика соотношения компрессора

Порог

Атака

Выпуск

Усиление макияжа

Хорошая отправная точка для общего сжатия

Что такое степень сжатия? определение и значение

Technipages объясняет коэффициент сжатия

Обычное использование коэффициента сжатия

Распространенные случаи неправильного использования степени сжатия

Качество СЛР с тремя различными соотношениями вентиляции: компрессии

Сжатый воздух по сравнению с атмосферным воздухом