Что характеризует степень сжатия в двигателе

Степень сжатия

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

mbox = frac < tfrac <4>b^2 s + V_c > , где: b; = диаметр цилиндра; s; = ход поршня; V_c; = объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.

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

Степень сжатия, обозначаемая греческой буквой ε, есть величина безразмерная. Связанная с ней величина — компрессия — зависит от степени сжатия, от природы сжимаемого газа и от условий сжатия. При адиабатическом процессе сжатия воздуха зависимость эта выглядит так: P=P*ε γ , где

γ=1,4 — показатель адиабаты для двухатомных газов (в том числе воздуха), P — начальное давление, как правило, принимается равным 1.

Из-за неадиабатичности сжатия в двигателе внутреннего сгорания (теплообмен со стенками, утечки части газа через неплотности, присутствия в нем бензина) сжатие газа считают политропным с показателем политропы n=1,2.

При ε=10 компрессия в лучшем случае должна быть 10 1,2 =15,8

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

Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10:1, компрессия — 15,8 атм.).

Для чего измеряют компрессию?

Все известно и понятно, но все же, нужно подумать и над таким вопросом, для чего вообще измерять компрессию? Да, в первую очередь для диагностики двигателя и его состояния. Но на самом деле, измерив компрессию можно сделать и другие выводы:

1. Как вариант, это определение технического состояния ЦПГ (цилиндропоршневая группа) и, конечно же, состояния клапанов. Однако, можно сказать, что это практически бесполезно, потому что на это самое состояние влияет огромное количество факторов:
   Сопротивление на выпуске и сопротивление воздушному потоку на выпуске
2. Фазы газораспределения, их соотношения.
3. Скорость вращения коленвала.
4. Изменение утечек воздуха в цилиндропоршневой группе.
5. Просто измерение компрессии для получения результатов работы двигателя в реальных условиях. Все или некоторые вышеперечисленные условия будут проявляться в той или иной степени при низкой компрессии.
6. Чем выше компрессия, тем ниже температура, при которой двигатель сможет без особых проблем завестись. При низких температурах газ уменьшается в объеме, соответственно компрессия становиться еще ниже. Поэтому стоит лишний раз убедиться, что с компрессией все в порядке. Лучше, если она будет в средних значениях, так как при высокой компрессии есть риск повредить двигатель, а при низкой просто нереально будет завести двигатель зимой.

Расчет коэффициента сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания. Vр намного больше чем Vс. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S.

Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см3. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см.

Ну собственной такой вопрос. ))))
Суть проблемы вот в чем. Имеется двигатель ЯМЗ 238 (МАЗ), померили компрессию. Показывает 22 очка. Говорят, что мало, надо больше 30 для нормальной работы.
По мануалу глянули, там степень сжатия 16,5. В бензиновом двигателе коэфициент я знаю, а вот в дизельном нет.
Кто-нибудь знает такое соотношение?
Заранее спасибо!

А в бензиновом какой коэффициент? Всегда думал что компрессия и степень сжатия одно и тоже )

Если считаешь, что этот коэффициент одинаков для всех дизелей, то возьми данные от любого, которого знаешь и установи зависимость.

Степень сжатия это отношение объема от поршня до ГБЦ, когда поршень находится в низшей точке, к тому же объему при поршне в высшей точке. Величина постоянная, заложеная, чисто, конструктивно.

Да вот я и не знаю, одинаков он или нет. Мне хотя бы примерное значение. На бензиновых, примерно одинаков +-

Давайте разберемся. Вот что говорит наука.

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

, где:
= диаметр цилиндра;
= ход поршня;
= объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.
Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.

Детонация в двигателе — изохорный (взрывной) процесс горения топливо-воздушной смеси без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

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

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.

Тестирование расхода бензина Лада Веста

Многие энтузиасты, блогеры, обозреватели делали тесты и сравнивали экономичность Весты на различных топливах. Результаты их не всегда сходятся. По комментариям самих исследований понятно, что эксперименты часто изобилуют погрешностями.

Свой тест провёл и журнал «За рулем». Испытания проходили на седане с агрегатом 1.6 л. АМТ, и универсале SW-Cross 1.8 с механикой. Эксперты постарались сократить погрешности. Тесты производились практически одновременно, в близких дорожных условиях. Заправлялись на станции Лукойл из одних и тех же пистолетов топливом марки Экто АИ-92; АИ-95; АИ-100 по очереди.

Исследования привели к следующим результатам.

Результаты тестирования и выводы

По подсчетам исследователей езда на 92-м бензине сэкономит за 20 тыс. км. водителю машины с мотором 1.6 л. 2780 руб. Для двигателя с 1.8 экономия на АИ-92 составит 5620 руб.

В одной позиции бензин АИ-100 показал лучшую динамику, хотя и этот результат кажется спорным. Дело в том, обе машины испытали на специальном стенде, с помощью которого определяли мощность. Топовый сотый не позволил двигателям дотянуть до заводских характеристик порядка 9-10 л. с.

Динамика разгона обеспечивается мощностью и крутящим моментом, так что возможно, в эксперимент вкралась ошибка. Тем более, что и по опубликованным внешним скоростным характеристикам двигателей АИ-100 проигрывает по мощности и крутящему моменту во всём диапазоне оборотов коленчатого вала.

VC-TURBO – ПЕРВЫЙ В МИРЕ СЕРИЙНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ИЗМЕНЯЕМОЙ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ

20 декабря, Москва – новый VC-Turbo от INFINITI — это первый в мире серийный двигатель внутреннего сгорания с изменяемой степенью сжатия. Уникальная технология изменения степени сжатия представляет настоящий прорыв в моторостроении — 2-литровый VC-Turbo постоянно меняет характеристики, настраивая степень сжатия на оптимальную мощностную отдачу и максимальную топливную эффективность. По тяговым характеристикам этот 2-литровый бензиновый турбомотор вполне сравним с передовыми турбодизельными двигателями того же рабочего объема.

Изменяемая степень сжатия

Двигатель VC-Turbo постоянно и совершенно незаметно для водителя изменяет степень сжатия с помощью системы рычагов, которые поднимают или опускают верхнюю мертвую точку (ВМТ) поршней, тем самым позволяя добиться наилучших характеристик мощности и экономичности.

Переменная степень сжатия

Высокая степень сжатия в принципе делает работу двигателя более эффективной, однако в определенных режимах появляется риск взрывного сгорания (детонации). С другой стороны, низкая степень сжатия позволяет избежать детонации и развивать высокую мощность и крутящий момент.

VC-Turbo развивает 268 л.с. (200 кВт)

Уникальное сочетание динамики и экономичности превращает VC-Turbo в реальную альтернативу современным турбодизелям, опровергая мнение, что только гибридные и дизельные силовые агрегаты могут обеспечить высокие показатели крутящего момента и экономичность. VC-Turbo развивает 268 л.с. (200 кВт) при 5600 об/мин и 380 Нм при 4400 об/мин, что является лучшим сочетанием мощности и тяги среди четырехцилиндровых двигателей. Удельная мощность VC-Turbo выше, чем у многих турбомоторов конкурентов и вплотную приближается к показателям некоторых бензиновых V6. Однопоточный турбонагнетатель гарантирует моментальный отклик двигателя на увеличение подачи топлива.

прорыв в моторостроении

«Технология изменяемой степени сжатия — это настоящий прорыв в моторостроении. Новый INFINITI QX50, оснащенный двигателем VC-Turbo — первый серийный автомобиль в истории, изменяющий характеристики прямо по ходу движения, устанавливая тем самым новые стандарты в возможностях ДВС. Отличающийся невероятно высокой плавностью работы и отсутствием вибраций, VC-Turbo в равной степени обеспечивает нашим клиентам высокий уровень мощности, экономичности и экологичности».

Кристиан Менье, Вице-президент компании INFINITI