Как увеличить степень сжатия и что это дает
| Двигатели ВАЗ имеют различную степень сжатия. Например, на Ниве 4×4 степень сжатия мотора ВАЗ 21213 около 9,4. Большую степень сжатия (11) имеет более современный двигатель ВАЗ 21127, который ставится на Гранту, Калину и Приору. Разбираемся, что такое степень сжатия, зачем ее пытаются увеличить и стоит ли это делать. |
Что такое степень сжатия и как ее определить
Степень сжатия (обозначается греческой буквой ε) — это отношение полного объема цилиндра Vn к объему камеры сгорания Vc. Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем смеси или воздуха, находящихся в цилиндре, при перемещении поршня от НМТ к ВМТ. В бензиновых двигателях степень сжатия находится в пределах 6-12, дизельных – 12-23. Чтобы рассчитать степень сжатия рекомендуется использовать специальные онлайн калькуляторы.Не стоит путать ее с компрессией. Компрессия зависит от степени сжатия (обычно она больше в 1,4 раза), а степень сжатия от компрессии — нет.
На что влияет степень сжатия
Повышение степени сжатия в общем случае увеличивает мощность двигателя, повышает его КПД и способствует снижению расхода топлива.С другой стороны, увеличение степени сжатия способствует появлению детонации. Чтобы этого избежать, необходимо использовать бензин с более высоким октановым числом. Кроме этого при поднятии степени сжатия повышается токсичность отработавших газов и нагрузка на детали кривошипно-шатунного механизма.
Таблице примерного увеличения мощности двигателя при повышении степени сжатия:
| Увеличение степени сжатия | Прибавка мощности ДВС |
|---|---|
| с 8 до 9 | 2,0% |
| с 9 до 10 | 1,7% |
| с 10 до 11 | 1,5% |
| с 11 до 12 | 1,3% |
| с 12 до 13 | 1,2% |
| с 13 до 14 | 1,1% |
| с 14 до 15 | 1,0% |
| с 15 до 16 | 0,9% |
| с 16 до 17 | 0,8% |
Таблица: степень сжатия и октановое число бензина. Примерная зависимость.
| Степень сжатия | Бензин |
|---|---|
| от 9 до 10.5 | АИ 92 |
| от 10 до 12.5 | АИ 95 |
| от 12 до 14.5 | АИ 98 |
Как повысить степень сжатия
Самый простой способ поднять степень сжатия — это уменьшить объем камеры сжатия. Для этого следует прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров (уменьшив ее высоту).Более эффективный способ — заменить поршни и расточить под них цилиндры. Этот метод повышает степень сжатия и увеличивает рабочий объем двигателя.
Также на степень сжатия влияет установка тюнинг распредвала, который позволяет улучшить геометрические показатели степени сжатия за счет запаздывания закрытия впускных клапанов.
Когда нужно увеличивать степень сжатия
Эксперты журнала ЗаРулем решили проверить, как на двигатель повлияет повышение степени сжатия. В эксперименте принимал участие двигатель ВАЗ-2111, который имеет степень сжатия — 9,8. После чего прошлифовали нижнюю плоскость головки цилиндров сначала на 2 мм, а затем на 4 мм. Установили на стендовый мотор и сняли моментные характеристики. Результаты испытаний представлены в таблице:| Проводимые доработки | Степень сжатия | Расход бензина | |
|---|---|---|---|
| В теории | На практике | ||
| Нижняя плоскость ГБЦ без изменений | 9,8 (штатная) | — | — |
| Нижняя плоскость ГБЦ — 2 мм | 11 (+1,2) | +4% | 2,5% |
| Нижняя плоскость ГБЦ — 4 мм | 12,6 (+2,8) | +9% | 4,5% |
Но стоит учитывать, что после поднятия степени сжатия следовало бы использовать бензин с более высоким октановым числом. Тогда результаты были бы немного лучше.
Чтобы получить заметный прирост мощности рекомендуется подходить к вопросу тюнинга атмосферного двигателя комплексно. Кстати, если Вы решили установить турбину, тогда степень сжатия нужно, наоборот, уменьшить. А Вам приходилось менять степень сжатия? Какой эффект получили в итоге?
|
Стоит ли менять степень сжатия для тюнинга двигателя? |
Приходилось ли вам менять степень сжатия двигателя? |
Сколько лошадей дает увеличение степени сжатия
СТЕПЕНЬ СЖАТИЯОбъем камеры сгорания влияет на конечную степень сжатия двигателя.
Камера сгорания, это объем образуемый головкой блока и поршнем в момент нахождения поршня в верхней мертвой точке. Степень сжатия, это отношение объемов цилиндров от максимального до минимального. Максимальный объем камеры сгорания получается, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Минимальный при нахождении поршня в верхней мертвой точке цилиндра.
Объем цилиндра без учета камеры сгорания можно узнать, поделив паспортный рабочий объем двигателя на количество цилиндров.
Объем камеры сгорания состоит из суммы 3 объемов:
1 Объем камеры сгорания на головке блока
2 Объем, образуемый толщиной прокладки головки блока
3 Объем вогнутого пространства в днище поршня.
Справедливости ради стоит сказать, что существует масса вариантов когда поршни выпуклые и при вычислениях они
не добавляют, а наоборот уменьшают пространство камеры сгорания. И это нужно учитывать при расчетах.
Степень сжатия и компрессия, это не одно и тоже и различается тем, что степень сжатия это геометрическая величина, а компрессия динамическая. Так как двигатель при вращении обладает некоторыми насосными свойствами, плюс воздух при сжатии нагревается, то величина компрессии будет отличаться от степени сжатия в большую сторону. Компрессия обычно больше в 1.4 раза чем степень сжатия.
Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности двигателя, так как чем больше сжать топливовоздушную смесь, тем больше она сможет расшириться относительно сжатого объема при сгорании. Тем самым можно получить больше мощности с того же объема сгоревшего топлива. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне. Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня? Дело все в характеристиках бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования аномальных, нежелательных процессов горения (детонация и др). Октановое число как раз и является основным показателем величины детонационной стойкости топлива и чем это число выше, тем большую степень сжатия можно использовать в двигателе, без образования детонации.
То есть проще говоря, если мы значительно повысим степень сжатия то мощность у нас повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом, а оно стоит дороже. Но с другой стороны, двигатель теперь работает более эффективно и на той мощности на которой вы ездили раньше, он будет потреблять меньше топлива и разность в цене как бы нивелируется! Но правда все же такова, что вы не будете ездить на малой мощности. Иначе зачем нужно было все это затевать?
Степень сжатия можно повысить двумя самыми эффективными способами:
1 установка более тонкой прокладки головки блока, либо спиливание нижней части головки блока. При таком варианте, клапана приближаются к поршню и необходимо делать или увеличивать выборки под них. Изменяются фазы работы ГРМ так как высота цепи или ремня, ответственная за синхронизацию распредвала изменяется на величину, уменьшения высоты позиционирования головки блока. При верхневальном двигателе (распределительный вал находится в головке блока). Настроить работу распределительного вала можно с помощью резрезной шестерни, либо шестерни с несколькими позициями под шпонку. При нижневальном, когда распредвал стоит внизу (в блоке цилиндров) и связь с клапанами происходит посредством толкателей также изменяется кинематика клапанного механизма без гидроусилителей, а с гидроусилителями может не хватить их хода и придется ставить меньшие по длине толкатели. При использовании метода на V образном двигателе при спиливании головок изменится расстояние между посадочными отверстиями впускного коллектора, что потребует его подгонки.
2 Растачивание цилиндров под больший по диаметру поршень. Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение возросшего цилиндра к прежней камере сгорания покажет большую величину степени сжатия. Метод кроме замены поршней и расточки цилиндра не требует больше каких либо переделок и более предпочтителен для увеличения степени сжатия.
Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9 чем с 13 до 14.
Примеры прибавок в процентах:
с 8 до 9 = 2.0 % прибавка мощности
с 10 до 11 = 1.5 % прибавка мощности
с 11 до 12 = 1.3 % прибавка мощности
с 12 до 13 = 1.2 % прибавка мощности
с 13 до 14 = 1.1 % прибавка мощности
с 14 до 15 = 1.0 % прибавка мощности
с 15 до 16 = 0.9 % прибавка мощности
с 16 до 17 = 0.8 % прибавка мощности
Промежуточные результаты суммируются, например поднятие степени сжатия с 8 до 14 даст прибавку 8.7 %
Примеры перехода на более высокооктановое топливо при повышении (СС)
менее 8 — 76 бензин
от 8 до 9 — 80 бензин
от 9 до 10.5 — 92 бензин
от 10 до 12.5 — 95 бензин
от 12 до 14.5 — 98 бензин
от 13.5 до 16 — 102 бензин
от 15.5 до 18 — 109 бензин
Минимальное октановое число топлива применяемое в каждом конкретном двигателе зависит не только от степени
сжатия но и в некоторой степени от конструкции формы камеры сгорания, алгоритма работы клапанного механизма,
системы зажигания итд. Поэтому более совершенные двигатели могут работать с большими величинами степени
сжатия без повышения качества топлива.
Главная
zero-100.ru
Изменение степени сжатия и степень сжатия турбо двигателя.
Изменение степени сжатия и степень сжатия турбо двигателя.
После того как мы определились со степенью сжатия перед нами стоит вопрос как правильно добиться нужной нам степени сжатия. Для начала нужно рассчитать на сколько необходимо увеличить камеру сгорания. Это не сложно. Формула для вычисления степени сжатия имеет следующий вид:
Ɛ=(VP+VB)/VB
Где Ɛ— степень сжатия
VP — рабочий объём
VB — объём камеры сгорания
Преобразовав уравнение можно получить формулу для вычисления камеры сгорания при известной степени сжатия.
VB=VP1/Ɛ
Где VP1 — объём одного цилиндра
По этой формуле вычисляем объём имеющейся камеры сгорания и вычитаем из него объём желаемой (вычисленный по той же формуле), полученная разница и есть интересующее на значение на которое и нужно увеличить камеру сгорания.
Существуют разнообразнве способы увеличения камеры сгорания но далеко не все из них верные. Камера сгорания современного автомобиля спроектирована таким образом, что при достижении поршнем ВМТ топливо воздушная смесь вытесняется к центру камеры сгорания. Это пожалуй самая действенная разработка препятствующая детонации.
Самостоятельная доработка камеры в ГБЦ под силу далеко не многим. Это обусловлено тем, что вопервых вы можите нарушить спроектированную форму камеры, так же при доработке могут «вскрыться» стенки т.к. не известна их толщина. Так же не рекомендуется «расжимать мотор» толстыми прокладками т.к. Это нарушит процессы вытеснения в камере сгорания. Наиболее простым и правельным способом считается установка новых поршней в которых задан необходимый объём камеры. Для турбо-двигателя сферическая форма считается наиболее эффективной. Лучше использовать для этих целей специально разработанные и изготовленные поршни. Возможен вариант самостоятельной доработки стоковых поршней. Но сдесь нужно учесть что толщина дна поршня не должна быть меньше 6% от диаметра.
Степень сжатия в турбо двигателе
Одной из самых важных и пожалуй самой сложной задачей при проектировании турбодвигателя является принятие решения о степени сжатия. Этот параметр влияет на большое количество факторов в общей характеристике автомобиля. Мощность, экономичность, приёмистость, детонационная стойкость (параметр от которого сильно зависит эксплуатационная надёжность двигателя в целом), все эти факторы в значительной степени определяются степенью сжатия. Также это влияет на расход топлива и состав отработавших газов. В теории, степень сжатия для турбо-мотора рассчитать не составляет большого труда.
Сначала разберём понятие «Сжатие» или «Геометрическая степень сжатия». Оно представляет собой отношение полного объёма цилиндра (рабочий объём плюс пространство сжатия, остающееся над поршнем при положении в верхней мёртвой точки (ВМТ)), к чистому пространству сжатия. Формула имеет следующий вид: Ɛ=(VP+VB)/VB
Где Ɛ— степень сжатия
VP — рабочий объём
VB — объём камеры сгорания
Не нужно забывать о существенных расхождениях между геометрической и фактической степенью сжатия даже на атмосферных моторах. В турбодвигателях к этим же процессам добавляется и предварительно сжатая компрессором смесь. На сколько фактически от этого увеличиться степень сжатия, видно из следующей формулы:
Ɛeff=Egeom*k√(PL/PO)
Где Ɛeff — эффективное сжатие
Ɛgeom — геометрическая степень сжатия
Ɛ=(VP+VB)/VB, PL — Давление наддува (абсолютное значение),
PO — давление окружающей среды,
k — адиабатическая экспонента (числовое значение 1,4)
Эта упрощённая формула будет справедлива при условии, что температура в конце процесса сжатия для двигателей с наддувом и без наддува достигает одинакового значения. Иными словами, чем выше давление наддува, тем меньше возможное геометрическое сжатие. Итак, согласно нашей формуле для атмосферного двигателя со степенью сжатия 10:1 при давлении наддува 0.3 бара степень сжатия следует уменьшить до 8.3:1, при давлении 0.8 бара до 6.6:1. Но, слава богу, это теория. Все современные двигатели с турбонаддувом работают не с такими через мерно низкими значениями. Правильная степень сжатия для работы определяется сложными термодинамическими вычислениями и всесторонними испытаниями. Всё это из области высоких технологий и сложных расчётов, но много тюнинговых моторов собрано на основе некоторого опыта, как собственного, так и взятого за пример, от известных автомобильных производителей. Эти правила будут справедливы в большинстве случаев.
Есть несколько важных факторов влияющих на расчёт степени сжатия и их нужно принимать во внимание при проектировании. Я перечислю наиболее важные. Конечно, это желаемый наддув, октановое число топлива, форма камеры сгорания, эффективность промежуточного охладителя, и, безусловно те мероприятия которые вы в состоянии провести по снижению температурной напряжённости в камере сгорания. Углом опережения зажигания (УОЗ) так же можно частично компенсировать возросшие нагрузки. Но это темы для отдельной разговора, и мы безусловно затронем их позже в следующих статьях.
clubturbo.ru
Компрессия в двигателе ВАЗ 2106: давление, степень сжатия
Учитывая то обстоятельство, что автомобилей модели ВАЗ 2106 было выпущено свыше 4-х млн штук, их остается еще достаточно много на наших дорогах. Соответственно, вопросы по ремонту легендарной «классики» до сих пор остаются актуальными. Например, вопрос о том, какую компрессию должен поддерживать исправный мотор «шестерки».
Вернуться к оглавлению
Понятие о компрессии, ее замеры
Среди технических данных, прописанных в руководстве по эксплуатации автомобиля, такой характеристики нет. Там есть несколько иное понятие — степень сжатия. Между этими двумя параметрами нет никакой прямой зависимости, их объединяет между собой только одно — в обоих случаях речь идет о давлении.
- Степень сжатия — это расчетная постоянная величина, она не имеет размерных единиц. Для двигателя ВАЗ 2106 и его модификаций она составляет 8.5. Эта цифра — результат деления полного рабочего объема цилиндра на объем камеры сгорания. Простыми словами, топливовоздушная смесь, поступившая в пространство цилиндра, сжимается движущимся вверх поршнем в 8.5 раз.
- Компрессия — это величина переменная, ее значение зависит от технического состояния, в котором находится мотор. Этот параметр показывает, какое давление возникает в каждом отдельно взятом цилиндре при вращении коленчатого вала с помощью стартера. Измеряют его манометром, который вкручивают вместо свечи зажигания, единица измерения — 1 кгс/см2 или 1 Bar, что почти одно и то же (1 кгс/см2 равен 0.98 Bar).
Компрессия измеряется для того, чтобы определить степень изношенности цилиндро-поршневой группы. Ее значения были получены опытным путем, на практике. Замер выполняется следующим образом: выкручиваются все 4 свечи зажигания, а на их место поочередно в каждый цилиндр вкручивается манометр с обратным клапаном и с помощью вращения стартером определяют максимальное давление, которое может накачать каждый поршень. В двигателе ВАЗ 2106 идеальный показатель — 13 кгс/см2, но это редкий случай, такое давление встречается на новых, только обкатанных двигателях.
Вернуться к оглавлению
Как пользоваться результатами измерений?
Если показатель измерений колеблется от 11 до 12.5 кгс/см2, то это нормальный рабочий двигатель ВАЗ 2106. При этом важно, чтобы компрессия во всех 4-х цилиндрах была одинаковой, разница более чем в 0.5 кгс/см2 говорит о неисправности в одном из них. Как правило, это подгоревший клапан, такая проблема случается при езде на некачественном топливе и высоких нагрузках.
Результаты замеров, показавшие давление от 10 до 11 кгс/см2, гласят о скором ремонте двигателя. Эти результаты могут быть не совсем точными, когда мотор сапунит. Так называют явление, при котором через шланг вентиляции картера из сапуна в карбюратор вместе с картерными газами начинает попадать моторное масло. Причина проста: из-за износа поршневых колец в пространстве картера появляется избыточное давление, которое выталкивает капли масла через сапун в карбюратор.
Смазка вместе с топливом попадает в камеру сгорания и после сжигания образует нагар на ее стенках и свече зажигания. Когда масла попадает очень много, то оно начинает заполнять зазор между изношенными кольцами и поверхностью цилиндра, показания компрессии тогда будут выше и опираться на них нельзя. То есть если сапунит двигатель, то подошло время заменить поршневые кольца.
Величина компрессии 9-10 кгс/см2 указывает на износ цилиндро-поршневой группы либо клапанов. В обоих случаях требуется разборка двигателя. Такой мотор обычно расходует масло и топливо, работает нестабильно, часть мощности потеряна. Тем не менее его можно продолжать эксплуатировать еще какое-то время, главное условие — компрессия во всех цилиндрах должна быть одинакова. Если в каком-то из них окончательно прогорит клапан, то давление в нем сильно упадет и цилиндр откажет вовсе.
Эта же участь ожидает агрегат, компрессия в котором ниже 9 кгс/см2. Такое давление свидетельствует о необходимости его капитального ремонта. В таких случаях с двигателя по возможности снимают все навесное оборудование, откручивают его от коробки передач и целиком снимают с опор, чтобы выполнять разборку и ремонт в более удобных условиях.
Параллельно проверяют состояние резиновых частей этих опор, возможно, потребуется замена подушек. Многие автолюбители выполняют разборку двигателя прямо на автомобиле, такой вариант тоже имеет право на жизнь, в особенности если надо заменить только поршневые кольца.
expertvaz.ru
| Двигатели ВАЗ имеют различную степень сжатия. Например, на Ниве 4×4 степень сжатия мотора ВАЗ 21213 около 9,4. Большую степень сжатия (11) имеет более современный двигатель ВАЗ 21127, который ставится на Гранту, Калину и Приору. Разбираемся, что такое степень сжатия, зачем ее пытаются увеличить и стоит ли это делать. |
| Увеличение степени сжатия | Прибавка мощности ДВС |
|---|---|
| с 8 до 9 | 2,0% |
| с 9 до 10 | 1,7% |
| с 10 до 11 | 1,5% |
| с 11 до 12 | 1,3% |
| с 12 до 13 | 1,2% |
| с 13 до 14 | 1,1% |
| с 14 до 15 | 1,0% |
| с 15 до 16 | 0,9% |
| с 16 до 17 | 0,8% |
Промежуточные результаты суммируются, например поднятие степени сжатия с 8 до 14 даст прибавку 8.7%.
Таблица: степень сжатия и октановое число бензина. Примерная зависимость.
| Степень сжатия | Бензин |
|---|---|
| от 9 до 10.5 | АИ 92 |
| от 10 до 12.5 | АИ 95 |
| от 12 до 14.5 | АИ 98 |
portalvaz.ru
Степень сжатия двигателя — подробное пояснение характеристики
Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется
степенью сжатия — Е.
Всё коротко и ясно. Но вот достаточно ли? Конструкция силовой установки — это только способ или система, которая тепловую энергию сгоревшего топлива превращает в механическую энергию вращающихся частей двигателя. Понятия «сжатие”, «расширение», «рабочее тело» обязывают ещё рассматривать физико-химические процессы, происходящие в цилиндрах двигателя. А эти процессы невозможны без температуры, которая, в свою очередь, задаётся степенью сжатия. Эффективность использования расширяющихся газов зависит от степени расширения. И вот, при рассмотрении этих процессов в самом общем виде можно и нужно кое-что уяснить. Всё по порядку.
Степень сжатия является одной из характеристик двигателя. Она показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси или воздуха при перемещении поршня из НМТ в ВМТ. По этой характеристике можно определить вид топлива, применяемый в двигателе; устаревшая модель двигателя или совершенная; это дизельный двигатель с раздельными камерами сгорания или дизельный двигатель с непосредственным впрыском.
Повышение степени сжатия позволяет увеличить мощность двигателя и улучшить его экономичность. Возможность увеличения степени сжатия определяется главным образом свойствами топлив, токсичностью отработанных газов и нагрузкой на детали двигателя; для бензиновых автомобильных двигателей Е= 6,5 -14, а для дизеля Е = 15-24.
В дизельных двигателях с увеличением степени сжатия Е повышаются температура и давление воздуха в момент начала впрыска. В результате этого задержки воспламенения уменьшаются, снижается скорость нарастания давления, и работа двигателя становится более мягкой. Однако при больших Е (вследствие более высоких давлений в цилиндре) необходимо увеличивать массу деталей кривошипно-шатунного механизма для повышения прочности. Это приводит к возрастанию механических потерь. Нужно помнить о том, что в результате сгорания топливовоздушной смеси объём цилиндра заполняется смесью азота, углекислого газа и водяных паров, и что при высокой температуре (свыше 2000°С) в камере сгорания происходит диссоциация воды на водород и кислород, а углекислого газа — на окись углерода и кислород. На это затрачивается значительное количество теплоты — рост температуры рабочего тела тормозится.
Увеличение степени сжатия в бензиновых двигателях ограничено в связи с возможностью возникновения детонации. Детонационное сгорание, продолжающееся некоторое время, может привести к повреждению двигателя.
Степень сжатия — характеристика двигателя, заданная конструктором. Проверять её нет необходимости, и только при ремонте двигателя нужно строго выполнять технические условия сборки конкретного двигателя.
Является ли степень сжатия величиной постоянной? Или степень сжатия — величина переменная?
Если допустить, что степень сжатия — величина постоянная, то мы получим две другие постоянные величины — температуру и давление. Но такого произойти не может. Нельзя рассматривать работу двигателя, принимая во внимание только его конструкцию.
Для того чтобы появились температура и давление, нужно что-то сжимать (степень сжатия). Это что-то -воздух или топливовоздушная смесь (рабочее тело).
Нагрузка двигателя регулируется путём дросселирования воздуха, что является непременным условием сохранения примерно постоянного состава топливовоздушной смеси в бензиновом двигателе. В дизельном двигателе нагрузка регулируется изменением количества топлива, подаваемого в камеру сгорания.
Другими словами, мы управляем мощностью двигателя путём изменения количества рабочего тела в его цилиндрах.
На современных автомобилях применяются электронные системы управления, способные быстро и точно рассчитать состав и количество рабочего тела, своевременно и в нужном количестве подать его в цилиндры двигателя с учётом многих факторов, влияющих на работу силовой установки в целом.
Вспомним некоторые режимы работы двигателя — холостой ход, частичная нагрузка и максимальная нагрузка. Для каждого из этих режимов работы двигателя необходимо определённое количество рабочего тела в соответствии с положением педали подачи топлива.
Для режима холостого хода необходимо минимальное количество рабочего тела, для режима максимальной нагрузки — максимальное.
Если заполнить максимальным количеством рабочего тела объём между поршнем, находящимся в НМТ, и головкой блока (максимальная нагрузка), а затем переместить поршень в ВМТ, то рабочее тело сожмётся до какой-то плотности. После проведённых расчётов мы получим реальную степень сжатия рабочего тела. Эта реальная степень сжатия не может быть выше (для атмосферных двигателей) степени сжатия, предусмотренной при конструировании конкретного двигателя.
Это обусловлено рядом факторов, влияющих на количество свежего заряда, поступившего в цилиндр двигателя, — гидравлического сопротивления впускной системы, наличие в цилиндре остаточных газов, подогревом заряда от стенок впускной системы и пр.
Если частично заполнить рабочим телом тот же объём между поршнем, находящимся в НМТ, и головкой блока (холостой ход), а затем переместить поршень в ВМТ, то рабочее тело сожмётся до меньшей плотности. После проведённых расчётов мы получим реальную степень сжатия рабочего тела для режима холостого хода. Проводя подобные расчёты для каждого положения педали подачи топлива, мы можем рассчитать реальную степень сжатия в цилиндрах в каждый из моментов работы двигателя.
Верхний предел степени сжатия ограничен конструктивными особенностями двигателя (прочностью), свойствами топлива и т.д.
Нижний предел степени сжатия ограничен способностью топлива к воспламенению. На изменение реальной степени сжатия, в основном, влияет «насосная» характеристика цилиндров (исправная цилиндропоршневая группа -больше рабочего тела, неисправная — меньше).
Реальную степень сжатия рассчитывать не надо. Достаточно иметь возможность проверить компрессию в цилиндрах двигателя, сравнить результаты измерения с техническими данными производителя конкретного двигателя. Также необходимо проверить герметичность (производитель указывает допустимые нормы потерь — некоторые называют это проверкой на «утечки») камеры сгорания цилиндра. Если полученные данные соответствуют характеристикам, указанным производителем этого двигателя, то с реальной степенью сжатия все в порядке.
Чем выше давление (компрессия) в цилиндрах двигателя и лучше герметичность камеры сгорания -тем выше реальная степень сжатия, температура рабочего тела, и тем лучше условия для воспламенения топлива.
Любая электронная система управления двигателем учитывает изменение реальной степени сжатия и реагирует на её изменение путём своевременной коррекции состава топливовоздушной смеси и изменением времени подвода тепла.
Для двигателей с различными системами наддува количество рабочего тела в его цилиндрах будет большим, и реальная степень сжатия, соответственно, выше. Большими являются при этом температурные и механические нагрузки. Двигатели с системами наддува отличаются от атмосферных двигателей большей мощностью и конструктивно.
На рисунке 1 (а) показано поле реальных степеней сжатия, полученное путём измерения давлений конца сжатия в бензиновом двигателе с геометрической степенью сжатия Е = 8,5. Верхняя граничная кривая показывает реальную степень сжатия при полностью открытой дроссельной заслонке в зависимости от частоты вращения двигателя п. Ниже этой кривой показано всё поле реальных степеней сжатия при различных открытиях дроссельной заслонки.
На рисунке 1(6) показано поле реальных степеней сжатия двигателя с геометрической степенью сжатия Е = 12,5
Реальная степень сжатия зависит от технического состояния цилиндров двигателя, а также устройств, призванных изменять в этих цилиндрах количество рабочего тела (различные системы наддува).
С геометрической степенью сжатия всё понятно. С реальной степенью сжатия, я надеюсь, тоже всё будет в порядке. Во всяком случае, я старался.
На этом можно было бы и заканчивать, но есть ещё кое-что. На это «кое-что» мы иногда не обращаем внимание. Точнее, мы знаем об особенностях газообмена, но забываем о них, когда речь идёт об определении «степень сжатия».
Рис. 2. Индикаторная диаграмма четырёхтактного дизельного двигателя без наддува в координатах Р — V: а) — цикл; б) — процесс газообмена
Если внимательно посмотреть на индикаторную диаграмму (рис. 2) четырёхтактного дизельного двигателя без наддува (да и бензинового тоже), то мы увидим, что при впуске впускной клапан закрывается после того, как поршень уже начал движение от НМТ к ВМТ и даже прошёл какое-то расстояние (точка 2). То есть процесс сжатия начался несколько позже. Нечто подобное происходит и в такте расширения — выпускной клапан открывается раньше, чем поршень дошел до НМТ (точка 4).
То есть фактически степени сжатия и расширения отличаются от заданных по характеристике параметров (отношение объёмов двух геометрических фигур). И у нас есть основание назвать такие степени сжатия и расширения фактическими. А степени сжатия и расширения, соответствующие характеристике рассматриваемого двигателя — геометрическими.
Поршневой двигатель с простым кривошипношатунным механизмом имеет равные между собой геометрические степень сжатия и степень расширения.
На протяжении длительного времени (практически с момента появления двигателя внутреннего сгорания) создатели двигателей стремились максимально использовать давление расширяющихся газов. С этой целью создавались сложные системы кривошипов, способные повысить степень расширения. Но такие двигатели имели низкий механический КПД и были неработоспособны при высоких частотах вращения.
Различных степеней сжатия и расширения можно частично добиться регулированием моментов открытия и закрытия клапанов.
Для диагностов очень важно, на мой взгляд, понимание того, что сказано выше. Проблема диагностирования и ремонта двигателей с изменяемыми фазами газораспределения не рассматривалась нами на Слётах диагностов. Это говорит о том, что существующую проблему пока ещё не решали. А может быть это только моя проблема?
Мне кажется, в самый раз сейчас вспомнить пятитактный цикл Аткинсона/Мил-лера. Представьте себе двигатель, у которого геометрическая степень сжатия — 13 (для двигателя ОТТО это достаточно высокая степень сжатия), объём — 1.51, впускной клапан которого закрывается не 36 градусов после НМТ по углу поворота коленчатого вала, а 81 градус. Естественно, часть рабочего тела будет вытеснена во впускной коллектор. Вот вам и пятый цикл — вытеснение. Если допустить, что вытеснено 20% рабочего тела, то фактическая степень сжатия этого двигателя будет 10,6. Рабочий объём такого двигателя, если брать во внимание только фактическую степень сжатия, будет близок к двигателю объёмом 1.21. А фактическая степень расширения будет соответствовать нашему двигателю объёмом 1.51. Расход топлива, экологические показатели, мощность, крутящий момент… Интересно? Мне тоже интересно. Но это не тема сегодняшнего разговора.
Я взял этот пример из Интернета и не ручаюсь за точность всех данных, но он наглядно показывает суть цикла.
По циклу Аткинсона/Миллера на сегодняшний день работают двигатели TOYOTA Prius, 1,51 1NZ-FXE, 2,26l FORD Escap Hibrid.
Таким образом, необходимо различать:
А. Степень сжатия как одна из технических характеристик двигателя (геометрическая), она неизменна.
B. Степень сжатия фактическая — также является технической характеристикой двигателя, характеризуется фазами газораспределения, она неизменна.
В двигателях с регулируемыми фазами газораспределения степени сжатия и расширения также являются характеристикой двигателя, и их следует считать фактическими.
C. Степень сжатия реальная, меняющаяся в зависимости от:
— количества поступившего в цилиндры двигателя рабочего тела;
— частоты вращения коленчатого вала;
— технического состояния цилиндропоршневой группы двигателя и т.д.
Владимир Белоносов
АвтоМастер
lada-niva.ru
ВАЗ 2108 | Степень сжатия
Степень сжатия
С конца такта сжатия возникает высокое давление сжатия, которое при сгорании топливовоздушной смеси резко продолжает увеличиваться. Для поршней и поршневых колец, гильз цилиндров, клапанов, седел клапанов, прокладок стержней клапанов, а также прокладок головки блока цилиндров это означает воздействие высокой термической и механической нагрузки. Чаще всего такими симптомами, как неудовлетворительная работа при холодном пуске или неверный ход двигателя, увеличенный расход масла и топлива, белый или синий выхлопной шлейф дыма, повышенная температура воды, ухудшившиеся параметры отработанного газа или снижение мощности заявляют о себе со временем подкрадывающиеся дефекты двигателя.
Если со временем появляются подозрения, что ваш Mondeo стал менее темпераментным, чем в первые дни, то потери мощности, можно объяснить вышеуказанными причинами. Глобальное представление можно получать в том случае, если каждые 60 000 километров проверять степень сжатия. Это касается не только карбюраторных, но и дизельных двигателей.
|
Номинальные значения степени сжатия
Значения степени сжатия для вашего Mondeo различаются, в зависимости от степени сжатия в каждом цилиндре, незначительно. Наши номинальные параметры относятся к двигателям при их надлежащем механическом состоянии. Естественно, при интерпретации степени сжатия оно менее зависит от абсолютных предельных значений, чем от соразмерных значений во всех цилиндрах. Отклонения до максимум 2 бар еще можно встретить. Кроме того, следует учитывать и ошибки специалиста. На первом этапе он проверяет ваш двигатель с помощью прибора для проверки на герметичность.
Вполне нормально – старые двигатели создают меньшую степень сжатия
В старых двигателях степень сжатия неизбежно снижена. Этот факт не должен стать основанием для беспокойства, так как оно менее зависит от абсолютного предельного значения, чем от возможно соразмерного значения во всех цилиндрах. Как только измеренное значение достигнет, необходимо в духовном плане настроиться на обширный ремонт или замену двигателя, если разность с цилиндром составляет более чем 3 бар, то на основе практического опыта это может быть следствием следующих причин:
- износ поршней и поршневых колец,
- застрявшие, изношенные поршневые кольца – вызвано остатками сгорания топлива в кольцевых канавках,
- овальные рабочие поверхности цилиндров – часто это является следствием легкого зажатия поршня или застрявших поршневых колец,
- остатки горения или пересохшего масла на стержнях клапанов или поверхностях седел клапанов,
- забитые клапаны,
- сгоревшие клапаны – вызвано наличием малого клапанного зазора или тепловыми перегрузками.
Заданные значения степени сжатия
|
Двигатель |
Нормальное значение |
Граница износа |
Duratec-HE |
12 – 14 |
9 |
Duratec-VE* |
10 – 13/11 – 14* |
8/10* |
DuraTorg-DI 66/85 кВт |
10 – 14 |
10 |
| *ST 220 | ||
Опытные любители-техники могут, конечно, измерить степень сжатия самостоятельно. Для этого им нужен помощник, который проворачивает двигатель с помощью стартера, и компрессометр. Впрочем, в хорошо оснащенной мастерской автолюбителя такой компрессометр относится к базовому оснащению. Вначале вывинтите все свечи зажигания (в дизельном двигателе форсунки) из головки блока цилиндров и убедитесь в том, что клапаны имеют свой зазор. Во время проверки ваш помощник должен нажимать на педаль газа и сцепления, в то время как вы отжимаете цилиндр за цилиндром. Поскольку дизельные двигатели всегда всасывают один и тот же объем воздуха (внутреннее образование смеси), то в дизельных Mondeo помощник может положить влево педаль газа. Целесообразно начинать с первого цилиндра и далее идти по ряду цилиндров. Считайте обороты коленчатого вала до достижения максимального давления и возьмите это значение в качестве масштаба мерила для других цилиндров. Чем быстрее создается давление сжатия, тем крепче цилиндр. Согласно практике, в здоровом двигателе максимальное давление создается за примерно 6–8 оборотов.
База для надежных данных измерений – сильный стартер, заряженный аккумулятор
Это уже стало почти прописной истиной, однако мы все-таки остановимся на этом месте более конкретно: базой для надежных результатов измерений являются стартер с мощной тяговой силой и заряженная аккумуляторная батарея. Ибо если коленчатый вал только устало вращается, то во впускном трубопроводе газовый столб создается неохотно – и измерение в этом случае не имеет смысла. Если вы установили наличие больших отклонений, то продолжайте проведение теста на потерю давления дальше. Обращение с этим прибором, естественно, предполагает наличие некоторого практического опыта – поэтому наш совет: поручите проведение теста на потери давления специалистам.
Как напасть на след ошибок
- При малой степени сжатия накапайте посредством ручной масленки немного моторного масла в отверстия свечей зажигания (отверстие форсунки в дизельных двигателях) и повторите измерение. Это лучше уплотняет пространство между поршнем и стенкой цилиндра.
- Если значение все-таки не изменяется, исходите из того, что давление понижается в клапанах, седлах клапанов, направляющих клапанов, в головке блока цилиндров или прокладке блока цилиндров.
- Если были получены более хорошие результаты измерения давления, то это означает, что износ в поршневых кольцах или рабочей поверхности цилиндра.
automn.ru