Что такое степень сжатия как ее определить


Что такое степень сжатия двигателя и чем она отличается от компрессии

Силовые агрегаты современных легковых автомобилей представляют собой сложные технические конструкции, и их работа определяется множеством различных параметров. Начинающим автолюбителям бывает очень непросто разобраться с тем, что же именно под каждым из них подразумевается. К примеру, о том, что такое степень сжатия двигателя в действительности не знают даже опытные автолюбители. Вернее, они считают, что им эти известно, но на самом деле очень часто путают этот параметр с компрессией. 

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.

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. 

Читайте также: Какая компрессия должна быть в двигателе.

Как рассчитывают степень сжатия двигателя

Поскольку очень желательно, чтобы двигатель внутреннего сгорания, установленный на автомобиле, имел максимально возможную степень сжатия, то необходимо уметь ее определять. Важно это еще и для того, чтобы при регулировке силового агрегата, направленной на его форсирование, избежать опасности детонации, которая может просто разрушить мотор.

Стандартная формула, по которой рассчитывается степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, имеет следующий вид:

  • CR=(V+C)/C,
  • где CR — степень сжатия двигателя, V — рабочий объем цилиндра, C — объем камеры сгорания.

Для того чтобы определить значение этой величины для одного цилиндра, нужно сначала разделить общий рабочий объем силового агрегата на их количество. Таким образом определяется значение параметра V из приведенной выше формулы. Определить объем камеры сгорания (то есть значение величины С) несколько сложнее, но вполне возможно. Для этого опытные автомобилисты и механики, специализирующиеся на ремонте и наладке двигателей внутреннего сгорания, используют бюретку, которая проградуирована в кубических сантиметрах. Наиболее простой способ заключается в том, чтобы залить в камеру сгорания жидкость (например, бензин), а после этого измерить с помощью бюретки ее объем. Полученные данные нужно подставить в формулу расчета.

На практике значение степени сжатия двигателя обычно определяется в следующих случаях:

  • При форсировании силового агрегата;
  • При его приспособлении для функционирования с топливом другого октанового числа;
  • После проведения такого ремонта ДВС, когда требуется корректировка степени сжатия.

Как изменить степень сжатия двигателя

У современных двигателей внутреннего сгорания меняют степень сжатия как в сторону увеличения, так и в строну уменьшения. Если ее необходимо увеличить, то растачивают цилиндры и устанавливают поршни большего диаметра. Еще один достаточно распространенный способ — это уменьшение объема камер сгорания. Для этого там, где головка цилиндров сопрягается с блоком, удаляется слой металла. Эту операцию производят на строгальном или фрезерном станке.

Если по тем или иным причинам нужно снизить степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, то проще всего для этого между блоком цилиндров и головкой установить дополнительную прокладку из дюралюминия. Еще один, более сложный способ состоит в том, что на токарном станке с днища поршня удаляется слой металла. 

Видео на тему

Похожие публикации

Что такое такое степень сжатия двигателя и на что она влияет

Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 7 мин. Просмотров 145

От величины сжатия зависит термический КПД двигателя. Но с ростом степени повышается и риск детонации, поэтому при форсировке и капитальном ремонте следует уделить время расчетам. Давайте рассмотрим, как увеличить степень сжатия двигателя, взаимосвязь компрессии и степени, и чем примечателен двигатель цикла Миллера-Аткинсона.

Как связаны степень сжатия и компрессия двигателя?

Степень сжатия в цилиндрах мотора – величина абсолютная и рассчитывается математически. На практике это соотношение отображает коэффициент сжатия поступившей в цилиндр топливной смеси на такте впуска. Понятие компрессии означает пиковое давление в камере сгорания в конце такта сжатия и может быть измерено практически. Компрессия хоть и является производной от степени сжатия, но зависит от многих факторов:

  • герметичность цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) и клапанного механизма;
  • мощность стартера, состояние АКБ и качество контактов, влияющее на количество оборотов стартера.

Форсирование двигателя путем увеличения степени сжатия

Чем выше степень, тем горячее воздух в конце такта сжатия и тем выше КПД двигателя. Но повышение одного параметра не гарантирует линейное возрастание второго. Наибольший прирост мощности ощущается при повышении степени до 10-11 единиц.

К примеру, увеличив степень сжатия стандартного ВАЗовского мотора с 9.8 до 11, мы в теории получаем прирост термического КПД на 4%. Тест на стенде при этом покажет куда более скромное значение – 2,5%. Повысив степень сжатия того же мотора еще на единицу, мы получим фактическую прибавку в 4.5%. Моментная характеристика возрастет главным образом на низких и средних оборотах. Дальнейшее увеличение степени сжатия без перехода на высокооктановое спортивное топливо и вовсе не даст результат.

Причина такого явления —  в детонации, которая возникает в случае слишком высокого пикового давления в камере сгорания. При контакте с разогретым воздухом в таком случае смесь самовоспламеняется еще до момента подачи искры. При этом фронт пламени распространяется со скоростью более 2000 м/с, тогда как значение при нормальном сгорании не превышает 250-300 м/с.

Ударная волна такой силы оказывает разрушительное давление на цилиндры, стенки камеры сгорания, поршни. Также значительно повышается температура выхлопных газов, что приводит к прогоранию днища поршня, клапанов.

Поэтому тюнинг со сжатием следует проводить после точного математического расчета и с прицелом на октановое число бензина.

Основные методы увеличения

  1. Уменьшение толщины ГБЦ, БЦ. С привалочной плоскости головки и блока методом фрезеровки либо шлифовки снимается слой металла и уменьшается объем камеры сгорания.
  2. Установка поршней с выпуклостями. Цель, как и в предыдущем методе – уменьшение объема камеры сгорания.
  3. Увеличение хода поршня за счет установки другого коленчатого вала, шатунов.

Как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия?

До недавнего времени показатель степени закладывался инженерами на этапе разработки и был фиксированным вне зависимости от режима работы двигателя. Нормальное значение для современных бензиновых моторов варьируется от 8 до 14 единиц, традиционно высокая степень сжатия у дизельных моторов – 18-23.

Ужесточение экологических норм заставляет гениев инженерной мысли искать новые пути увеличения термического КПД. Одно из таких решений – двигатель с изменяемой степенью сжатия. Было разработано несколько вариантов динамического изменения степени:

  • дополнительная секция в полости ГБЦ. Открытие секции позволяет увеличить объем камеры сгорания, уменьшая тем самым степень. Система не получила распространения из-за избыточного усложнения конструкции ГБЦ;
  • поршни с изменяемой высотой. Конструкция получилась слишком громоздкой, появились проблемы с перекосом поршней и уплотнением ЦПГ;
  • регулировка высоты подъема коленчатого вала. Изменение степени сжатия осуществляется за счет специальных эксцентриковых муфт, которые регулируют высоту опорных подшипников коленвала. Технология долгое время тестировалась концерном VAG, но так и не вошла в серию;
  • регулировка высоты поднятия ГБЦ. Специальный механизм с электроприводом и шарнирное соединение частей блока двигателя позволяли регулировать степень от 8 до 14 единиц. Разрабатывалась технология инженерами SAAB, но из-за ненадежности резинового кожуха, герметизирующего подвижные части блока, и излишней сложности конструкции также не пошла в серию;

  • шатун с изменяемой длиной. Высота шатуна регулировалась специальным реечным механизмом с помощью давления масла. Как и в предыдущих случаях, разработка французских инженерах не была внедрена в массовое производство;

  • траверсный механизм сочленения шатуна с коленчатым валом. За счет изменения угла поворота траверсы уменьшается либо увеличивается ход поршня. Разработка инженеров Infiniti используется на двухлитровом моторе VC-T, который сейчас устанавливается на кроссовер QX50. Двигатель развивает максимальную мощность в 268 л.с. и пиковый крутящий момент 380 Нм.

Цикл Миллера-Аткинсона

Большую известность цикл Миллера-Аткинсона получил благодаря рекламным брошюрам компании Mazda. Маркетологи гордо заявляют, что инженерам удалось поднять степень сжатия двигателей модели Skyactive до 14 единиц. На самом деле речь идет о геометрической степени сжатия, а не о фактической.

Трюк заключается в том, что во время поднятия поршня на такте сжатия выпускные клапаны еще долгое время открытые, из-за чего часть свежего воздушного заряда выталкивается в выхлопной тракт. Поэтому фактическая степень близка к стандартным для бензиновых моторов 12 единицам. Увеличение термического КПД при этом достигается за счет более эффективного использования энергии расширяющихся газов на такте рабочего хода. За счет большего хода (увеличен диаметр кривошипа) газы дольше давят на поршень. Поэтому при сгорании одной и той же доли топлива, в сравнении с обычным циклом Отто, на коленчатый вал передается больший крутящий момент. Технология позволяет в режимах малых и средних нагрузок значительно уменьшить расход топлива и количество вредных выбросов.

Математический расчет

Степень сжатия двигателя внутреннего сгорания равняется объему камеры сгорания к рабочему объему цилиндра и рассчитывается по формуле (V + C)/C = CR, где

  • V — объем цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ). Для расчета необходимо сумму объемов всех цилиндров (указывается в технической характеристике ДВС) разделить на количество котлов;
  • С — объем камеры сгорания, когда поршень в верхней мертвой точке (ВМТ). Включает в себя объем полости ГБЦ, прокладки ГБЦ и выемок в цилиндре. Если поршень имеет выпуклость, ее объем отнимается от общего объема камеры сгорания.

Вычислить степень сжатия математически довольно непросто из-за сложной геометрической формы камеры сгорания. Поэтому на практике применяются 2 основные методы вычисления.

Видео:Как измерить степень сжатия правильно.

Практический расчет методом проливки

Суть измерения заключается в поочередном заполнении жидкостью площади над поршнем, когда тот находится в верхней мертвой точке, и стенок камеры сгорания ГБЦ. Для измерения нам необходим кусок оргстекла, в котором будут пропилены отверстия для вкручивания болтов ГБЦ и отверстие для заливки жидкости. Между оргстеклом и блоком необходимо установить уже использованную (обжатую) прокладку. Стенки цилиндров для увеличения гидроплотности необходимо смазать густой консистентной смазкой (литиевой либо обычным солидолом).

Притянув оргстекло болтами, заполните образовавшейся объем жидкостью. Объем поместившейся воды будет соответствовать объему надпоршневого пространства. Аналогичный тест проводится и с головкой блока. При этом клапана должны быть притерты, между седлами и тарелками нанесена консистентная смазка. Сумма объема залитых жидкостей и будет объемом камеры сгорания.

Чтобы рассчитать степень сжатия на онлайн-калькуляторе, также будет необходимо измерить величину хода поршня и диаметр цилиндра. Все эти значения помогут вычислить объем двигателя, который изменяется при каждой фрезеровке плоскостей БЦ, ГБЦ, установке поршней иной геометрической формы, расточки цилиндров либо установке других шатунов, коленчатого вала.

Можно ли рассчитать степень, измерив компрессию?


Компрессия напрямую зависит не только от понятия степени сжатия двигателя, но и от природы сжимаемого газа и условий в камере сгорания. На практике зависимость этих параметров выливается в формулу Р = Ро*Ɛƴ, где

  • Ро – начальное давление в цилиндре, принимаемое за 1;
  • Ƴ – адиабатический показатель для воздуха. В двигателе внутреннего сгорания при сжатии часть тепла отдается стенкам цилиндра, камеры сгорания; происходит утечка части газа через неплотности, а воздух перемешан с частичками топлива, поэтому процесс считается недиабетическим. Показатель политропы при этом равняется не эталонным 1.4, а приближенным к фактическим 1.2.

Все это значит, что, измерив компрессию, мы можем вычислить показатель степени сжатия двигателя. К примеру, при компрессии 15,8 степень сжатия будет близка к 10 единицам. Чтобы уменьшить погрешность, нужно соблюсти все правила измерения компрессии:

  1. Свечи должны быть выкручены.
  2. Дроссель открыт на 100%.
  3. Отключена подача топлива.
  4. АКБ должна быть полностью заряжена. При этом емкости должно хватать на измерения компрессии во всех котлах.
  5. Стартер должен быть исправен, а на проводах его питания отсутствует значительное падение напряжение из-за окислов.

Компрессия и степень сжатия двигателя


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:

Компрессия и степень сжатия двигателя. Что это такое?

Начинающие автолюбители, которые только недавно обзавелись машиной, очень часто пытаются разобраться в том, что находится внутри, то есть под капотом. Особый интерес у человека вызывает двигатель, так как строение у этого агрегата очень сложное, а разбираться в этом нужно, дабы сэкономить деньги в случае поломки.

Ведь если хорошо разбираться во всем этом, то можно и самостоятельно починить свою машину, не обращаясь в сервисный центр. Неопытные автомобилисты часто путают понятия «компрессия» и «степень сжатия», хотя они не оказывают влияние один на другой. Стоит сказать, что компрессия меняется в период эксплуатации машины, а степень сжатия – величина безразмерная и относительная.

Степень сжатия

Степень сжатия — расчетная величина, показывает соотношение объемов до сжатия и после.

Силовые агрегаты современных легковых автомобилей представляют собой сложные технические конструкции, и их работа определяется множеством различных параметров. Начинающим автолюбителям бывает очень непросто разобраться с тем, что же именно под каждым из них подразумевается. К примеру, о том, что такое степень сжатия двигателя в действительности не знают даже опытные автолюбители. Вернее, они считают, что им эти известно, но на самом деле очень часто путают этот параметр с компрессией. 

Что такое степень сжатия и чем она отличается от компрессии

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.

На что влияет степень сжатия двигателя

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.

Как рассчитывают степень сжатия двигателя

Поскольку очень желательно, чтобы двигатель внутреннего сгорания, установленный на автомобиле, имел максимально возможную степень сжатия, то необходимо уметь ее определять. Важно это еще и для того, чтобы при регулировке силового агрегата, направленной на его форсирование, избежать опасности детонации, которая может просто разрушить мотор.

Стандартная формула, по которой рассчитывается степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, имеет следующий вид:

  • CR=(V+C)/C,
  • где CR — степень сжатия двигателя, V — рабочий объем цилиндра, C — объем камеры сгорания.

Для того чтобы определить значение этой величины для одного цилиндра, нужно сначала разделить общий рабочий объем силового агрегата на их количество. Таким образом определяется значение параметра V из приведенной выше формулы. Определить объем камеры сгорания (то есть значение величины С) несколько сложнее, но вполне возможно. Для этого опытные автомобилисты и механики, специализирующиеся на ремонте и наладке двигателей внутреннего сгорания, используют бюретку, которая проградуирована в кубических сантиметрах. Наиболее простой способ заключается в том, чтобы залить в камеру сгорания жидкость (например, бензин), а после этого измерить с помощью бюретки ее объем. Полученные данные нужно подставить в формулу расчета.

На практике значение степени сжатия двигателя обычно определяется в следующих случаях:

  • При форсировании силового агрегата;
  • При его приспособлении для функционирования с топливом другого октанового числа;
  • После проведения такого ремонта ДВС, когда требуется корректировка степени сжатия.

Как изменить степень сжатия двигателя

У современных двигателей внутреннего сгорания меняют степень сжатия как в сторону увеличения, так и в строну уменьшения. Если ее необходимо увеличить, то растачивают цилиндры и устанавливают поршни большего диаметра. Еще один достаточно распространенный способ — это уменьшение объема камер сгорания. Для этого там, где головка цилиндров сопрягается с блоком, удаляется слой металла. Эту операцию производят на строгальном или фрезерном станке.

Если по тем или иным причинам нужно снизить степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, то проще всего для этого между блоком цилиндров и головкой установить дополнительную прокладку из дюралюминия. Еще один, более сложный способ состоит в том, что на токарном станке с днища поршня удаляется слой металла. 

На форсированном моторе

Степень сжатия. В зависимости от конечной задачи, степень сжатия может серьезно варьироваться, достигая величин в 11 - 11.5 . Все это направлено на снятие максимальной мощности с мотора конкретного объема. Чем выше степень сжатия - тем выше удельная мощность. Правда при этом неизбежно снизится ресурс и резко возрастает риск проблем с мотором при заправке некачественным топливом. Одна заправка сомнительным топливом может быстро кончить "зажатый" мотор. Так что при форсировании мотор сэкономить на качестве бензина не удастся.Поэтому, при тюнинге двигателя степень сжатия увеличивается не очень значительно, обычно что бы перейти на марку бензина, следующую за уже используемой по октановому числу. В принципе, косвенно, о величине степени сжатия можно судить по марке используемого бензина - на АИ-80 можно ездить при степени сжатия равной 9.0 , на АИ-92 - до 10.0 (при условии, что бензин соответствует заявленным характеристикам ).Поднятие степени сжатия - сложный процесс, требующий точных расчетов и очень высокой квалификации моториста. Поэтому самостоятельно этим заниматься крайне не рекомендуется.

Как уже было сказано выше компрессия это давление в цилиндре. Именно поэтому компрессия зависит от степени сжатия (величина давления в меньшем объеме всегда будет больше, т.е. при увеличении степень сжатия компрессия растет). По величине компрессии можно предварительно судить о состоянии двигателя. При этом важно правильно провести процедуру замера компрессии. Для этого необходимо: двигатель прогрет, АКБ полностью заряжена, дроссель открыт, воздушный фильтр снят, все свечи выкручены. В таком режиме полностью заряженная АКБ позволит стартеру раскрутить двигатель до 200 об/мин. Компрессия во всех цилиндрах должна быть ровной. При снижении уровня компрессии необходимо выяснить причину падения. Это могут быть поршневые кольца или проблемы в клапанном механизме, выяснить это можно так. В проблемные цилиндры с помощью шприца вводят 15-20 гр. моторного масла. Процедуру замера повторяют. Если показания манометра выросли - причина падения в поршне.

Вот что на самом деле означает 'степень сжатия', и почему это имеет значение

Почему для двигателей так важна степень сжатия, и на что она влияет.

Вот что на самом деле означает 'степень сжатия', и почему это имеет значение 

Вы наверняка слышали термин «степень сжатия» в двигателях внутреннего сгорания. Но вы когда-нибудь задумывались, что он означает? Итак, пришло время точно объяснить, что же такое коэффициент сжатия (степень) в двигателях автомобиля и почему сегодня все автопроизводители одержимы этим показателем, как будто этот параметр представляет собой Святой Грааль для будущих продаж автоновинок. 

 

Сразу хотим отметить, что разобраться в том, что такое степень сжатия двигателя, не так просто, как кажется на первый взгляд. Вы наверняка заметили в различных рекламных проспектах и каталогах, а также в описании на сайтах автопроизводителей, что автобренды пытаются привлечь наше внимание такой характеристикой, как степень сжатия двигателей. Особенно стараются нам рассказать о степени сжатия менеджеры автосалонов. Мы обычно делаем вид, что понимаем, о чем идет речь, пропуская мимо ушей эту информацию. И причина такого поведения в том, что многие автолюбители просто не представляют, что такое степень сжатия двигателей, равно как и на что она влияет. Но тем не менее мы считаем, что все автолюбители должны знать, что же это за показатель двигателей внутреннего сгорания, о котором недавно вспомнили многие автопроизводители. 

 

Мы знаем, что высокое сжатие двигателя – это хорошо, а низкое – плохо. Мы также знаем, что новый мотор Mazda Skyactiv-X имеет высокую степень сжатия. Не отстает от Mazda и Toyota со своими моторами «Dynamic Force», которые имеют высокую степень сжатия. Эти компании рекламируют новые двигатели с большим коэффициентом сжатия, заявляя, что они не только стали мощнее, но и получили большую экономичность. Но при чем здесь высокая степень сжатия и увеличение мощности с уменьшением расхода топлива? Сейчас объясним.

 

Двигатель Toyota «Dynamic Force»

 

Мы живем в эпоху, когда инженеры не могут просто дать двигателю больше энергии за счет укрупнения, как, например, это было раньше, когда автопроизводители на многие свои автоновинки устанавливали моторы с увеличенным объемом. К тому же это приводило к неминуемому увеличению расхода топлива и росту уровня вредных выбросов в выхлопе автомобиля. Сегодня в связи с дороговизной топлива по всему миру и сложной экологической обстановкой подобный способ увеличения мощности мотора не подходит. Особенно если учитывать жесткие экологические нормы, предъявляемые автопроизводителям рядом развитых западных стран. 

В итоге автопроизводители стали улучшать эффективность нынешних моторов за счет применения турбин и увеличения степени сжатия современных двигателей. 

 

Как определяется степень сжатия, и что это такое?

Степень сжатия – это показатель, при котором устанавливается, какой максимальный объем цилиндра двигателя может быть сжат в минимальный объем цилиндра. Этот показатель степени сжатия определяется как соотношение. 

Например, обычно степень сжатия записывают вот таким образом: 9:1 (коэффициент сжатия двигателя «девять к одному»).  

Вот что на самом деле означает 'степень сжатия', и почему это имеет значение 

Теперь представьте цилиндр двигателя. Внутри цилиндра двигателя, как вы знаете, перемещается поршень: вверх и вниз. Когда поршень находится в самой нижней точке цилиндра двигателя, это называется «нижней мертвой точкой». Именно в этом положении поршня сверху него находится наибольший объем цилиндра. Когда поршень находится в самой высокой точке внутри цилиндра двигателя, это положение поршня называется «верхней мертвой точкой». В этом положении объем цилиндра находится в наименьшем значении. Вот сравнение этих двух объемов цилиндров над поршнями двигателя и образует соотношение степени сжатия. Обратите внимание, что когда поршень находится в верхней мертвой точке, все-таки над ним есть объемное пространство, где и происходит сжатие топливно-воздушной смеси.

 

Для тех, кто любит больше смотреть, чем читать, внизу мы публикуем GIF-картинку, на которой демонстрируется, как работает четырехтактный двигатель. Обратите внимание, как поршень движется вверх во время такта сжатия топливной смести (топливо + кислород), которая подается клапанами головки блока двигателя. Напомним, что воздух и топливо, поступаемые в цилиндр двигателя, сжимаются поршнем, чтобы затем воспламенить эту смесь с помощью свечи зажигания (в бензиновых моторах) или за счет сильного сжатия (в дизельных моторах). 

Если двигатель имеет высокую степень сжатия, это означает, что заданный объем воздуха и топлива в цилиндре сжимается в гораздо меньшем пространстве, чем в двигателях с небольшой степенью сжатия. 

 

 

А теперь математический пример соотношения степени сжатия в ДВС. 

Предположим, что у нас есть двигатель, объем цилиндра и камер сгорания которого в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке составляет 10 куб. см. После того как впускной клапан головки блока двигателя закрывается и поршень поднимается вверх, начав такт сжатия, он сжимает воздух и топливную смесь в пространство 1 куб. см. Этот двигатель имеет коэффициент сжатия (степень) 10:1. 

 

Также часто производители любят вычислять итоговую степень сжатия, деля большее значение объема цилиндра над поршнем на меньший объем цилиндра. В итоге во многих технических характеристиках автомобилей вместо соотношения производители указывают результат деления этих значений. 

Таким образом вычисляется, во сколько раз сжимается топливно-воздушная смесь при движении из нижней мертвой точки поршня в верхнюю мертвую точку. Разделив большее значение на меньшее, мы и получим итоговое значение степени сжатия без соотношения большего объема к меньшему.

 

Почему производители стараются увеличить степень сжатия?

Но не все так просто со степенью сжатия. Одно дело – понимать, что такое степень сжатия. И это не менее важно по сравнению с пониманием, почему так важна высокая степень сжатия для современных двигателей. К сожалению, объяснить простыми словами, почему высокая степень сжатия в двигателях современных автомобилей – это отличное решение на ближайшие годы, не получится. Тем не менее мы попытаемся.

 

Вы знаете, что мощность двигателя появляется в тот момент, когда сгорание топливной смеси оказывает силу на поршень внутри цилиндра двигателя. Эта сила толкает поршень вниз по цилиндру. И чем выше поршень находится в цилиндре в момент сжигания топливно-воздушной смеси, тем больше сил будет приложено на поршень. 

Как мы уже сказали, чем больше степень сжатия, тем выше находится поршень в верхней мертвой точке. В итоге это позволяет вырабатывать больше мощности в момент сгорания топлива. Также помимо увеличения мощности для вырабатывания силы, толкающей поршень вниз по цилиндру двигателя, необходимо меньше топлива, что в конечном итоге влияет на топливную эффективность мотора. Это простое объяснение. Но оно неполное, поскольку при увеличении степени сжатия двигателей возникает ряд проблем, для решения которых необходимо в идеале знать термодинамику.

 

Итак, мы знаем, что высокая степень сжатия означает, что двигатель получает больше силы и мощности из того же количества топлива по сравнению с мотором с меньшим коэффициентом сжатия. Как мы выяснили, это хорошо для динамики автомобиля, а также для достижения хороших показателей его экономичности.

 

Вот что на самом деле означает 'степень сжатия', и почему это имеет значение 

Чтобы объяснить вам точнее, почему более высокая степень сжатия дает больше экономии топлива, мы не будем погружаться слишком глубоко в науку о термодинамике. Тем не менее без нее нам также не объяснить вам в деталях, почему моторы с большой степенью сжатия более экономичные. Да, это нелегко понять. Но все же этот раздел термодинамики очень и очень интересен.

 

Более высокое сжатие в двигателе означает больше мощности, но больше давления

 

На приведенном выше рисунке показана диаграмма PV давления – объема для идеального типичного бензинового двигателя. Этот график наглядно демонстрирует, что происходит в двигателе, когда он сжигает воздушно-топливную смесь (в нашем примере бензин + кислород). 

На приведенном выше графике кривая 1-2 показывает ход сжатия. 

Линия 2-3 показывает сгорание топлива. 

Верхняя кривая 3-4 показывает ход расширения.

И линия 4-1 показывает отвод тепла, когда открывается выпускной клапан в головке блока цилиндров двигателя. 

 

Если описать все более техническим языком, то эту диаграмму следует понимать так:

 

На диаграмме кривая 1-2 показывает ход сжатия, при котором давление (ось Y) возрастает, а объем (ось Х) падает, когда поршень сжимает воздушно-топливную смесь внутри цилиндра, приближаясь к верхней мертвой точке. 

Линия 2-3 показывает тепло, выделяемое во время горения топливной смеси. Эта линия показывает, как быстро увеличивается давление и температура сгораемого топлива. 

Кривая 3-4 показывает увеличение объема цилиндра двигателя и падение давления, когда газ, полученный в процессе сгорания топливной смеси, оказывает силу на поршень, который начинает свое движение вниз по цилиндру двигателя (такт расширения). 

 

Линия 4-1 показывает отвод тепла от газов, образованных в процессе сгорания топлива. Когда давление внутри цилиндра возвращается к давлению окружающей среды, открывается выпускной клапан. 

Наконец, линия 1-5 демонстрирует нам ход выхлопа (выхлопной цикл мотора), в процессе которого поршень снова движется внутри цилиндра вверх (к верхней мертвой точке), чтобы снова сжать топливно-воздушную смесь для повторения цикла. 

 

Область в пределах линий 1-2-3-4 показывает нам, сколько работы было проделано двигателем в рамках одного лишь только цикла. Более высокая степень сжатия двигателя означает, что две вертикальные линии на графике выше будут двигаться влево и вверх, оставляя больший диапазон хода поршня, что влияет на получение большей мощности по сравнению с двигателем, имеющим низкий коэффициент сжатия. То есть двигатель с высокой степенью сжатия сделает больше работы за один цикл, чем мотор с небольшой степенью сжатия. 

И все дело в том, что в двигателях с высокой степенью сжатия в процессе сгорания топлива образуется больше давления, которое с большей силой двигает поршень вниз по цилиндру. Правда, в этом случае внутри двигателя выделяется больше тепла. 

 

Более высокое сжатие в двигателе также означает более высокую тепловую эффективность

Вот что на самом деле означает 'степень сжатия', и почему это имеет значение 

Важно отметить, что образование тепла и потеря тепла в течение цикла работы двигателя напрямую связаны с его эффективностью (речь идет о коэффициенте полезного действия – КПД). Причем на КПД главное влияние оказывает степень сжатия двигателя. Все дело в двух идеях. Во-первых, любая тепловая энергия, поступающая в систему, должна быть преобразована в механическую или отработанную. Во-вторых, тепловая эффективность – это просто результат работы двигателя (мощность и сила), разделенный на теплопередачу.

Таким образом, с помощью уравнения можно вычислять взаимосвязь между тепловым КПД и степенью сжатия. 

Вот как выглядит уравнение этой взаимосвязи (nтепловой КПД, rстепень сжатия, а γ (гамма)свойство жидкости):

 

Вот что на самом деле означает 'степень сжатия', и почему это имеет значение

 

Теперь вернемся к нашей диаграмме выше. Когда вы обеспечиваете больший ход поршня между верхней и нижней мертвой точкой, вы увеличиваете степень сжатия. За счет этого вы смещаете на диаграмме PV вверх и влево и увеличиваете температуру (Qh на графике выше). Причем увеличение температуры будет больше, чем потери тепла (Ql). 

Иными словами, вы добываете в процессе сгорания топливной смеси больше энергии за один цикл работы двигателя. Кстати, вот один интересный ролик видеоблогера Джейсона Фенске, который рассказывает более простыми словами о взаимосвязи между степенью сжатия, теплопередачей и эффективностью (экономичностью двигателя):

 

 Для тех, кто не знает английский, включите субтитры и их машинный перевод на русский язык.

 

Так что, как вы, наверное, уже поняли, тепловая эффективность двигателя возрастает по мере увеличения степени сжатия двигателя. Таковы законы физики, а именно законы термодинамики. Особенно это становится ясно из уравнения, приведенного выше. 

Соответственно, чем выше степень сжатия мотора, тем больше он выдает лошадиных сил и меньше потребляет топлива. Для нас это означает более тяжелый кошелек за счет сэкономленных денег на заправке и больше адреналина при разгоне.

 

Чтобы это понять, вам нужно взять на прокат какой-нибудь старый американский неэффективный автомобиль с бензиновым V8 атмосферным двигателем, который имеет низкую степень сжатия. Поездив на таком автомобиле несколько дней, вы поймете, что автомобиль «жрет», как слон, но взамен не выдает хорошую мощность, которую сегодня показывают современные четырехцилиндровые и даже трехцилиндровые моторы. 

 

Вот что на самом деле означает 'степень сжатия', и почему это имеет значениеНапример, знаменитый двигатель Skyactiv-G от Mazda является очень эффективным в плане не только мощности, но и хорошей экономичности. Во многом это благодаря большой степени сжатия. Также ряд и других производителей стали выпускать современные моторы с высоким коэффициентом сжатия. Так, сегодня компании Mazda, Nissan / Infiniti и Toyota и другие начали выпускать двигатели с очень высокой степенью сжатия – 14:1. 

Вы не поверите, но двигатели с такой степенью сжатия еще недавно казались фантастикой. Кстати, благодаря такой степени сжатия автопроизводителям нет необходимости оснащать двигатели турбинами, для того чтобы добиться соответствия современным стандартам экономичности, экологическим нормам, а также требованиям к мощности. 

 

Почему более высокая степень сжатия означает, что автомобиль должен заправляться топливом с высоким октановым числом

 

Но почему большинство автопроизводителей сегодня не перешли на выпуск двигателей с высокой степенью сжатия, если такие силовые агрегаты позволяют без турбокомпрессоров добиваться таких выдающихся результатов эффективности силовых агрегатов? Все дело в законах физики.

Многие двигатели с высоким коэффициентом сжатия нуждаются в премиальном топливе или в высокооктановом бензине. 

Тем, кто не знает или не помнит, что такое октан бензина и как он помогает избежать детонации в двигателе, советуем почитать наши следующие материалы:

 

Какой бензин лучше?

 

Почему премиум бензин является пустой тратой денег для большинства автомобилей

 

Сколько энергии в различных видах топлива

 

Топливо с низким октановым числом по сравнению с топливом с высоким октаном, скорее всего, будет самопроизвольно воспламеняться из-за более высоких температур и давления воздуха в двигателях с высокой степенью сжатия. Мы знаем, что воспламенение топливно-воздушной смеси должно происходить, когда это действительно нужно, а не наоборот. Такое неконтролируемое воспламенение топлива называется детонацией. Это очень вредно для любых двигателей внутреннего сгорания. Дело в том, что излишняя детонация уменьшает крутящий момент и может нанести непоправимый урон двигателю автомобиля. 

 

Высокая степень сжатия увеличивает риск сильной детонации двигателя. Вот почему моторы с большим коэффициентом сжатия, как правило, работают на высококачественном или высокооктановом бензине. 

Главная причина риска самовоспламенения топливно-воздушной смеси в двигателях с высокой степенью сжатия – это превышение допустимого давления, которое приводит к резкому нагреву топливной смеси. В итоге это вызывает преждевременное сжигание топлива еще до того, как свеча зажигания с помощью искры зажжет его. Повторяем, преждевременное воспламенение топлива – это очень плохо для любого двигателя. 

 

Вот что на самом деле означает 'степень сжатия', и почему это имеет значениеДля того чтобы снизить риск преждевременного воспламенения топлива, компания Mazda много работала над поршневыми и выпускными конструкциями бензиновых двигателей с высокой степенью сжатия (соотношение степени сжатия в цилиндрах двигателя 14:1). Например, мотор Skyactiv-X оснастили специальными поршнями, имеющими полость посередине, которая позволила предотвращать всплеск богатого кислородом топлива вокруг области воспламенения топливной смеси от свечи зажигания.

 

 

Именно проблема самовоспламенения топлива в двигателях с высокой степенью сжатия и препятствует сегодня массовому распространению данного типа моторов во всей автопромышленности. Подробнее об двигателе Mazda можно почитать здесь

 

Существуют ли ограничения по увеличению степени сжатия в двигателях

 

Интересно, почему автопроизводители не стараются сделать степень сжатия своих двигателей еще больше? Почему сегодня коэффициент сжатия 14:1 уже считается много? Неужели нельзя сделать двигатель с еще большим коэффициентом сжатия? Ведь в таком случае автомобили получили бы еще больше мощности и одновременно стали бы еще экономичней.

 

Например, почему бы не сделать двигатель со степенью сжатия 60:1? Но на самом деле это невозможно в сегодняшнем мире. 

Такую степень сжатия не выдержит ни один металл внутри двигателя. Да дело даже не в металле. Даже если бы у нас был такой крепкий дешевый металл, способный выдержать степень сжатия 60:1, все равно бы мы не смогли построить подобный рабочий мотор. Просто такая степень сжатия привела бы к чрезмерно высокой температуре внутри двигателя. В итоге мотор стал бы настолько горячим, что это вызвало бы его самоуничтожение (двигатель взорвался бы от высоких температур). 

 

Также, в принципе, нас не должна так сильно заботить высокая степень сжатия в современных автомобилях, если речь идет, конечно, не о спортивных мощных автомобилях, где каждая лишняя лошадиная сила на вес золота. Сегодня в рамках массового рынка нас больше волнует не мощность, а экономичность обычных повседневных автомобилей. Особенно во времена немалой стоимости топлива, где вопрос экономии топлива напрямую влияет на наши кошельки. Также сегодня более остро стоит вопрос экологии. А мы знаем, что чем менее экономичен автомобиль, тем меньше он загрязняет окружающую среду выхлопными газами. Так что, в принципе, увеличение степени сжатия в современных двигателях необходимо в первую очередь для улучшения экологической обстановки на всей планете. Но для того чтобы этого добиться, нет смысла существенно увеличивать в современных моторах степень сжатия. 

 

Вот мы и подошли к концу темы о степени сжатия двигателей внутреннего сгорания. Надеемся, что теперь вы не просто знаете, что такое степень сжатия силовых агрегатов, но и понимаете, какую важную роль она играет в современных двигателях. 

Что такое компрессия и степень сжатия

При диагностике автомобиля перед покупкой опытные автовладельцы практически всегда советуют новичкам проверить компрессию. А еще существует степень сжатия – казалось бы, схожий термин, ведь компрессия – это и есть сжатие. На самом деле это совершенно разные вещи. Давайте разберемся, что есть что, а заодно поймем, что и как нужно проверять при покупке машины.

Что такое степень сжатия?

Начнем со степени сжатия. Как мы помним, поршень в цилиндре при работе двигателя движется вверх-вниз, имея две так называемых мертвых точки, верхнюю и нижнюю. Так вот, степень сжатия – это отношение между двумя объемами: полным объемом цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке, и объемом камеры сжатия, когда поршень находится в верхней мертвой точке. То есть степень сжатия – это математическое отношение, которое показывает, во сколько раз топливовоздушная смесь (или воздух, если речь о дизеле) сжимается в цилиндре при работе мотора.

Степень сжатия – одна из базовых характеристик любого двигателя, и закладывается она на стадии проектирования. У бензиновых моторов она ниже, чем у дизельных: в среднем от 8:1 до 12:1 у первых и от 14:1 до 23:1 у вторых. Дело в том, что работа дизельного мотора предполагает самостоятельное воспламенение топливовоздушной смеси от сжатия, а в бензиновом моторе смесь в каждом такте поджигается свечой зажигания. Однако в целом по мере развития технологий двигателестроения степень сжатия в моторах росла. Причина проста: повышение степени сжатия позволяет увеличить КПД мотора, получая больше мощности при том же рабочем объеме и расходе топлива. Собственно, с ростом степени сжатия связано и применение более высокооктановых бензинов.

Таким образом, степень сжатия – это конструктивная характеристика двигателя, и она не меняется по мере его износа и старения. Степень сжатия не нужно «проверять» при покупке, а знать ее нужно в основном для того, чтобы знать, какой бензин лучше заливать в бак купленной машины.

Что такое компрессия?

Если степень сжатия – параметр математический и неизменный, то компрессия – характеристика изменяемая. Компрессия – это давление, создаваемое в цилиндре в конце такта сжатия, когда поршень идет от нижней мертвой точки к верхней, сжимая воздух или топливовоздушную смесь. Давление в цилиндре в момент, когда поршень достиг верхней мертвой точки – это и есть компрессия. Можно подумать, что компрессия фактически должна быть равна степени сжатия – ведь она тоже показывает разницу давления в цилиндре при двух положениях поршня – верхнем и нижнем. Однако на самом деле компрессия оказывается значительно выше. Ведь воздух при резком сжатии нагревается, что означает увеличение давления. А еще он нагревается от горячих стенок цилиндра, ведь рабочая температура двигателя гораздо выше температуры окружающей среды. Таким образом, компрессия, конечно, зависит от степени сжатия, но не равна ей. И именно компрессию замеряют при диагностике двигателя, чтобы оценить его техническое состояние.

Как замеряют компрессию?

Замер компрессии проводится с учетом перечисленных выше условий: на полностью прогретом двигателе и при полностью открытой дроссельной заслонке, отвечающей за подачу воздуха в цилиндр. Разумеется, горение топлива для замера компрессии не нужно, в цилиндре сжимается только воздух. Так что подачу топлива отключают, а свечу зажигания (или накаливания, если речь идет о дизеле) выкручивают, а на ее место вкручивают шлаг компрессометра. Компрессометр – это прибор для измерения компрессии. Он фактически представляет собой манометр, подключаемый трубкой к цилиндру и оснащенный обратным клапаном, чтобы не сбрасывать измеренное давление.

Зачем измерять компрессию?

Замер компрессии позволяет оценить исправность и техническое состояние двигателя. Во-первых, после замера можно сравнить соответствие полученного результата заводским параметрам – то есть оценить компрессию в имеющемся двигателе по сравнению с новым. Во-вторых, низкий показатель компрессии означает наличие проблем с мотором, ведь он сигнализирует о том, что воздух «утекает» из камеры сгорания, а при работе мотора из нее будут прорываться раскаленные газы. Причин может быть довольно много: поршневые кольца, повреждения седел клапанов и самих клапанов, негерметичность прокладки ГБЦ и даже трещина в самом поршне. Ну а в-третьих, важна не только сама величина компрессии, но и ее равномерность во всех цилиндрах двигателя. Если компрессия в одном или нескольких цилиндрах ниже, чем в других, это говорит о неравномерном износе и наличии проблем.

Таким образом, замер компрессии – одна из простых, но эффективных методик оценки исправности и общего технического состояния двигателя. Он позволяет быстро отсеять заведомо «мертвые» моторы, имеющие проблемы с цилиндропоршевой группой, клапанами и так далее. Поэтому замер компрессии можно и нужно проводить при диагностике практически любого автомобиля перед покупкой.

Что такое степень компрессора?

Сжатие - это не самая простая вещь для понимания сначала. Обращать внимание на элементы управления и то, как они влияют на звук, сбивает с толку, но вы определенно не одиноки. Если вы изо всех сил пытаетесь понять, как установить коэффициент компрессора, мы более подробно рассмотрим, что это такое и как оно работает!

Что делает компрессор?

Проще говоря, установка соотношения на компрессоре определяет, насколько агрессивно он подавляет звук.Компрессор работает по принципу коэффициента усиления, который измеряется уровнем на входе и выходе. Мы углубимся в эту концепцию позже, но общая идея для реального приложения такова:

Чем выше коэффициент, тем сильнее сжатие. Большее сжатие означает более строго контролируемую динамику исполнения, уменьшая разницу в громкости между самыми громкими и самыми тихими частями материала. С более высоким коэффициентом сжатия вы действительно услышите больше компрессии - это может быть искаженный или вообще искусственный звук.

Более низкие коэффициенты означают меньшее сжатие. Меньшая компрессия означает более слабо контролируемую динамику исполнения. Он звучит более прозрачно, потому что лучше сохраняется естественная разница в громкости исполнения. В зависимости от того, как вы устанавливаете другие параметры, вы можете вообще не слышать работу компрессора.

Математический коэффициент компрессора

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

При 2: 1 на каждые 2 дБ входного сигнала выводится 1 дБ. Таким образом, при входном сигнале 10 дБ при соотношении 2: 1 на выходе получается 5 дБ. Принцип один и тот же для всех соотношений: при 4: 1 на каждые 4 дБ входного уровня выходит 1 дБ.

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

Вы можете быстро увидеть, как соотношение 8: 1 или выше резко снижает громкость входного сигнала. Компрессор принимает каждые 8 ​​дБ сигнала и снижает его до 1 дБ.Это приводит к более агрессивной и слышимой компрессии, чем при низком соотношении 2: 1.

Итак, как установить коэффициент компрессора? Помните, что соотношение - не единственный элемент управления компрессором - каждый параметр работает вместе для достижения конечного результата. Вы также должны понимать порог , атаку, выпуск и усиление макияжа .

Порог

Компрессор не начинает сжатие, пока входной сигнал не превысит пороговое значение. Например, если мы установим порог компрессора на -18 дБ, ничего ниже -18 дБ не запустит компрессор.Любой звук громче -18 дБ скажет компрессору начать снижение усиления.

Пороговое значение сообщает компрессору, когда включать, а коэффициент определяет, насколько уменьшить усиление.

Как правило, мы используем сжатие, чтобы поймать самые громкие пики в нашем динамическом материале. Итак, установка порога, который улавливает и уменьшает эти пики, чтобы сделать наш уровень трека более последовательным, - лучший способ начать. Будьте внимательны с порогом; если он слишком высок, компрессор вообще ничего не сделает.

Атака

Параметр атаки контролирует, сколько времени требуется компрессору для применения уменьшения усиления после того, как входной сигнал превысит порог. Если мы установим время атаки на 5 мс, потребуется 5 мс для применения снижения усиления после того, как входной сигнал превысит 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 более медленное время атаки работает хорошо; думаю где-то между 20 и 40 мс.Медленная атака означает, что после прохождения порога будет сжиматься вся нота, а не только начальный переходный процесс. Если вы хотите сокрушить быстрые переходные процессы, например, на малом барабане быстро подобранной гитары, быстрые атаки помогут.

Выпуск

Release - это еще одна временная установка, отличная от

.

Как определить степень сжатия

Если вы создаете новый двигатель и вам нужна метрика, или вам интересно узнать, насколько эффективно ваш автомобиль расходует топливо, вы должны уметь рассчитать степень сжатия двигателя. Есть несколько уравнений, необходимых для расчета степени сжатия, если вы делаете это вручную. Сначала они могут показаться сложными, но на самом деле это всего лишь базовая геометрия.

Степень сжатия двигателя измеряет две вещи: соотношение объема газа в цилиндре, когда поршень находится в верхней точке хода (верхняя мертвая точка, или ВМТ), по сравнению с объемом газа, когда поршень находится в верхней мертвой точке. нижняя часть хода (нижняя мертвая точка или BDC).Проще говоря, степень сжатия - это измерение от сжатого газа до несжатого газа или насколько плотно смесь воздуха и газа помещается в камеру сгорания до того, как она воспламенится свечой зажигания. Чем плотнее прилегает эта смесь, тем лучше она горит и тем больше энергии преобразуется в мощность для двигателя.

Есть два метода, которые вы можете использовать для расчета степени сжатия двигателя. Первая - это версия с ручным управлением, которая требует от вас максимально точных вычислений, а вторая - и, вероятно, самая распространенная - требует манометра, установленного в пустое гнездо свечи зажигания.

Метод 1 из 2: вручную измерить степень сжатия

Этот метод требует очень точных измерений, поэтому важно иметь очень точные инструменты, чистый двигатель и дважды или трижды проверять свою работу. Этот метод идеален для тех, кто строит двигатель и имеет инструменты под рукой, или для тех, у кого двигатель уже разобран. Разборка двигателя для использования этого метода займет очень много времени. Если у вас собран двигатель, прокрутите вниз и используйте метод 2 из 2.

Необходимые материалы

  • Калибр
  • Калькулятор
  • Обезжириватель и чистые тряпки (при необходимости)
  • Инструкция производителя (или автомобильная инструкция)
  • Микрометр
  • Блокнот, ручка и бумага
  • Линейка или рулетка (с точностью до миллиметра)

Шаг 1: Очистите двигатель Тщательно очистите цилиндры и поршни двигателя обезжиривателем и чистой тряпкой.

Шаг 2: Найдите размер отверстия .Циферблатный калибр используется для измерения диаметра отверстия или, в данном случае, цилиндра. Сначала определите приблизительный диаметр цилиндра и откалибруйте индикатор внутреннего диаметра с помощью микрометра. Вставьте калибр в цилиндр, несколько раз измерьте диаметр отверстия в разных местах цилиндра и запишите результаты измерений. Сложите свои измерения и разделите на то, сколько вы взяли (обычно трех или четырех достаточно), чтобы получить средний диаметр. Разделите это измерение на 2, чтобы получить средний радиус отверстия.

Шаг 3: Рассчитайте размер цилиндра . Используя точную линейку или рулетку, измерьте высоту цилиндра. Измерьте расстояние от самого низа до самого верха, убедившись, что ваша линейка выровнена. Это число вычисляет ход или площадь, которую поршень перемещает при однократном перемещении вверх или вниз по цилиндру. Для расчета объема цилиндра используйте эту формулу: V = π r 2 h

Шаг 4: Определите объем камеры сгорания .Найдите объем камеры сгорания в руководстве по эксплуатации вашего автомобиля. Объем камеры сгорания измеряется в кубических сантиметрах (CCs) и определяет, сколько вещества необходимо для заполнения отверстия камеры сгорания. Если вы собираете двигатель, обратитесь к руководству производителя. В противном случае обратитесь к руководству по эксплуатации автомобиля.

Шаг 5: Найдите высоту сжатия поршня . В мануале найдите высоту сжатия поршня. Это измерение представляет собой расстояние между центральной линией отверстия под палец и верхом поршня.

Шаг 6: Измерьте объем поршня . Снова в руководстве найдите объем купола или тарелки поршня, также измеренный в кубических сантиметрах. Поршень с положительным значением CC всегда называют «куполом», который выступает над высотой сжатия поршня, в то время как «тарелка» - это отрицательное значение, которое учитывает карманы клапана. Обычно поршень имеет как купол, так и тарелку, а окончательный объем представляет собой сумму обеих характеристик (купол минус тарелка).

Шаг 7: Найдите зазор между поршнем и декой .Рассчитайте зазор между поршнем и декой с помощью следующего расчета: (Диаметр цилиндра [измерение из шага 2] + Диаметр цилиндра × 0,7854 [константа, преобразующая все в кубические дюймы] × расстояние между поршнем и декой в ​​верхней мертвой точке [ВМТ]).

Шаг 8: Определите объем прокладки . Измерьте толщину прокладки головки и диаметр отверстия, чтобы определить объем прокладки. Сделайте это почти так же, как и зазор деки (шаг 7): (Диаметр отверстия [измерение из шага 8] + отверстие × 0,7854 × толщина прокладки).

Шаг 9: Рассчитайте степень сжатия . Рассчитайте степень сжатия, решив это уравнение:

Если вы получите число, скажем, 8,75, степень сжатия будет 8,75: 1.

  • Совет : Если вы не хотите рассчитывать числа самостоятельно, в Интернете есть несколько калькуляторов степени сжатия, которые помогут решить эту проблему; кликните сюда.

Метод 2 из 2: используйте манометр

Этот метод идеален для тех, у кого двигатель собран, и кто хочет проверить степень сжатия автомобиля через гнезда свечей зажигания.Вам понадобится помощь друга.

Необходимые материалы

  • Манометр
  • Ключ для свечей зажигания
  • Рабочие перчатки

Шаг 1. Прогрейте двигатель . Дайте двигателю поработать, пока он не прогреется до нормальной температуры. Вы не хотите пробовать это, когда двигатель холодный, потому что вы не получите точных показаний.

Шаг 2: Снимите свечи зажигания . Полностью выключите зажигание и отсоедините одну из свечей зажигания от кабеля, соединяющего ее с распределителем.Откручиваем свечу зажигания.

  • Совет Если ваши свечи зажигания грязные, вы можете использовать это как возможность их почистить.

Шаг 3: Вставьте манометр . Вставьте патрубок манометра в отверстие, где крепилась свеча зажигания. Важно, чтобы сопло было полностью вставлено в камеру.

Шаг 4: Проверить цилиндр . Пока вы держите манометр, попросите друга запустить двигатель и разогнать автомобиль примерно на пять секунд, чтобы вы могли получить правильные показания.Заглушите двигатель, выньте сопло манометра и установите свечу зажигания с надлежащим крутящим моментом, указанным в руководстве. Повторяйте эти шаги, пока не протестируете каждый цилиндр.

Шаг 5: Проведите проверку давления . В каждом цилиндре должно быть одинаковое давление, и они должны совпадать с номером в руководстве.

Шаг 6: Рассчитайте отношение PSI к степени сжатия . Рассчитайте отношение PSI к степени сжатия. Например, если у вас показание манометра около 15, а ваша степень сжатия должна быть 10: 1, тогда ваш PSI должен быть 150 или 15 × 10/1.

.

Что такое степень сжатия? (с изображениями)

Степень сжатия относится к объему или количеству топливовоздушной смеси, которое камера сгорания в двигателе внутреннего сгорания может удерживать, когда она пуста и имеет самый большой размер по сравнению с объемом, который она удерживает, когда смесь сжимается до минимально возможного размера. Это соотношение применяется как к двигателям внутреннего сгорания, которые используются в современных автомобилях, так и к редко используемым двигателям внешнего сгорания. Как дизельные, так и газовые двигатели имеют степень сжатия, хотя конструкция дизельного двигателя способствует более высокой степени сжатия.Двигатели с более высокой степенью сжатия обычно считаются лучшими, поскольку они создают большую мощность, сохраняя при этом эффективность.

Дизельные двигатели более эффективны, чем бензиновые, отчасти потому, что они используют высокую степень сжатия для воспламенения топлива.

Чтобы рассчитать степень сжатия двигателя, инженер сначала вычислит объем, который цилиндр двигателя может удерживать, когда поршень находится в нижней части цилиндра.За один ход двигателя поршень движется снизу вверх и сжимает топливовоздушную смесь. После определения объема цилиндра, когда поршень опущен и, следовательно, еще не сжат, инженеру необходимо будет вычислить объем, когда поршень поднят и топливовоздушная смесь сжата. Например, такое соотношение, как 13: 1, означает, что двигатель удерживает в 13 раз больший объем, когда поршень опущен, чем когда он сжат. Количество топливовоздушной смеси не меняется, а просто вдавливается в значительно меньшее пространство, чтобы создать большой взрыв.

Степень сжатия применяется к обоим двигателям внутреннего сгорания, например, к двигателям современных автомобилей.

Дизельные двигатели используют сжатие для создания температуры, при которой дизельное топливо воспламеняет топливно-воздушную смесь, которая создает необходимую мощность для движения автомобиля вперед.Высокая степень сжатия в газовых двигателях часто вызывает проблему, известную как детонация. С другой стороны, дизельные двигатели для нормальной работы рассчитаны на высокую степень сжатия. Передаточное число 13: 1 считается высоким для газового двигателя, в то время как дизельный двигатель может варьироваться от 14: 1 до 23: 1 в зависимости от типа.

Высокая степень сжатия приводит к увеличению мощности за счет сжатия воздуха и топлива даже сильнее, чем в среднем, и, таким образом, вызывает более сильный взрыв.Плотная упаковка топливовоздушной смеси способствует лучшему смешиванию воздуха и топлива, а при взрыве большая часть смеси испаряется. Повышенное испарение является признаком более высокого теплового КПД, что означает, что двигатель работает лучше, не используя слишком много дополнительной энергии для получения этой мощности.

Недостатком более высокой степени сжатия в газовом двигателе является возможность детонации или звона в двигателе.Это происходит, когда происходит более сильный взрыв, чем требуется, и поршень слишком быстро перемещается вверх или вниз. В результате возникает громкий стук, и, если его не устранить, продолжительный стук двигателя может привести к необратимому повреждению двигателя. Автомобили, использующие бензин с более высоким октановым числом или датчиком детонации, могут использовать более высокую степень сжатия, но все же не могут соответствовать высокой степени дизельного двигателя.

.

Что такое сжатие в уличном бензиновом двигателе с насосом

Четырехтактный (или четырехтактный) двигатель называется так потому, что в процессе выработки мощности поршень четыре раза проходит вверх и вниз по отверстию. Эти ходы или события представляют собой ход впуска, сжатия, мощности и выхлопа. Как вы можете предположить, эффективное функционирование всех важно для создания двигателя большой мощности. Но из четырех такт сжатия имеет гораздо менее очевидные, но более далеко идущие последствия для оптимальных характеристик двигателя и его последующего успеха в качестве производителя энергии.

Очевидно, что основная идея такта сжатия состоит в том, чтобы сжать всасываемый заряд с максимальной эффективностью и с минимальной утечкой. Мы должны помнить об этом по мере продвижения, потому что есть два основных фактора, связанных со степенью сжатия. Первый - это расчетное соотношение, которое мы будем называть геометрическим или статическим соотношением. Следующим и не менее важным фактором является то, насколько эффективно и в какой степени физические компоненты двигателя сжимают заряд в пространстве сгорания.По сути, то, что мы собираемся здесь рассмотреть, является мерой того, насколько эффективно наша теоретическая степень сжатия переводится в реальное давление в цилиндре перед сгоранием. На это сильно влияют такие факторы, как кольцо и уплотнение клапана, а также события открытия / закрытия клапана.

Возможно, вы слышали термин «коэффициент сжатия» (CR) много раз, но, возможно, не знаете, что именно определяет CR или как он рассчитывается. Если это так, вам нужно обратиться к соседней боковой панели.

Также может показаться, что мы идем здесь по проторенной дорожке, но стоит быстро взглянуть на четыре хода, поскольку каждый из трех других тесно связан с тактом сжатия.Посмотрите на четырехтактную последовательность событий на боковой панели. Каждый из этих ходов должен эффективно выполнять свою задачу, чтобы двигатель мог производить высокую мощность. Начнем с такта впуска. Чем эффективнее цилиндр наполняется на такте впуска, тем больше оборотов может вращать двигатель, прежде чем он «выдохнется». Чем лучше впускное наполнение, тем выше достигается давление на такте сжатия. Это, наряду с такой высокой степенью сжатия, которую выдерживает топливо, означает значительно более высокое давление на рабочем такте.

Переходя к самому такту сжатия, мы обнаруживаем, что чем выше степень сжатия, тем выше результирующее давление сгорания. Кроме того, заряд также сгорает быстрее, поэтому для оптимального сгорания требуется меньше времени. В дополнение к этому количество остаточного выхлопа, остающегося в камере в начале такта впуска, меньше. Это уменьшает нежелательное разбавление впуска выхлопными газами. Это наиболее очевидные факторы увеличения мощности, но они ни в коем случае не являются наиболее влиятельными.Есть и другие менее очевидные, но более важные последствия, с которыми мы поговорим позже, когда мы подробно рассмотрим CR и коэффициенты сжатия. Далее идет рабочий ход. Каждый бит мощности, который развивает двигатель, создается на этом такте. Нам нужно убедиться, что все, что происходит до, во время и после этого инсульта, либо усиливает его, либо, по крайней мере, оказывает на него минимальное негативное влияние. Это означает, в первую очередь, не только герметизацию цилиндра, но также обеспечение того, чтобы он не протекал на протяжении рабочего хода и чтобы его герметизирующая способность не происходила за счет высокого трения кольца о стенку цилиндра.Последний из четырех тактов - выхлоп. Здесь необходимо убедиться, что опорожнение баллона происходит без чрезмерных потерь при перекачке. Любое давление, остающееся в цилиндре, пока поршень движется вверх по отверстию, является отрицательной мощностью. Что касается эффективности такта выпуска, более высокий CR может, как мы увидим позже, привести к значительному снижению насосных потерь.

Термодинамика упрощена Чтобы понять, что увеличение CR приведет к увеличению давления в цилиндре, требуется самое малое количество умственных способностей, что приводит к тому, что выходной крутящий момент во всем диапазоне оборотов просто следует этому примеру.Что менее очевидно, так это то, что увеличение выхода из более высокого CR происходит в основном за счет увеличения теплового КПД. Тепловой КПД - это мера того, насколько эффективно двигатель преобразует тепловыделяющий потенциал топлива при его сжигании с соответствующим количеством воздуха в механическую энергию. Объяснить все это (начиная с неочищенного топлива и воздуха до выхода на маховик) гораздо сложнее, чем у нас есть пространство (или наклон), с которым нужно иметь дело, но это не имеет значения, поскольку здесь применяется наиболее подходящая и относительно простая часть. не является.

Чтобы более четко оценить, как повышается термический КПД, нам нужно рассмотреть, что по сути является противоположной стороной медали для CR. Это коэффициент расширения (ER), который описывает то, что происходит, когда поршень движется вниз по каналу во время рабочего хода, а не то, что происходит, когда он движется вверх во время такта сжатия.

Взгляните на диаграмму спада давления в цилиндре, а затем давайте рассмотрим характеристическую разницу (вычисленную с учетом типичных тепловых потерь) между цилиндром высокого сжатия и цилиндром низкого сжатия.На мгновение представим, что цилиндры 15: 1 и 2: 1 начинаются в ВМТ с давлением 1000 фунтов на квадратный дюйм. По мере того, как поршень каждого цилиндра движется вниз по каналу, падение давления идет по совершенно другой линии. Цилиндр 15: 1 понижает давление намного быстрее, чем его аналог 2: 1, из-за более быстрого изменения объема. Ему нужно только немного спуститься вниз по каналу, чтобы первоначальный объем увеличился вдвое, тогда как цилиндр 2: 1 должен пройти до дна канала, чтобы удвоить свой первоначальный объем.В нижней части хода цилиндр 15: 1 опустился примерно на 25 фунтов на квадратный дюйм выше атмосферного, тогда как в цилиндре 2: 1 все еще находится давление примерно 260 фунтов на квадратный дюйм. Проще говоря, цилиндр с высокой степенью сжатия, когда выпускной клапан открывается при НМТ, сбрасывает только 2,5 процента своего исходного давления, тогда как цилиндр 2: 1 сбрасывает 26 процентов!

До этого момента мы предполагали, что оба цилиндра начинаются с 1000 фунтов на квадратный дюйм. На самом деле, лучшее, что может создать цилиндр с соотношением 2: 1, составляет около 200 фунтов на квадратный дюйм.Это дает нижнюю кривую (голубая линия) на нашем графике. Цилиндры 2: 1 и 15: 1 потребляют примерно одинаковое количество топлива и воздуха. Но мы можем видеть, что цилиндр 15: 1 имеет большую площадь под кривой на величину, равную площади, заштрихованной зеленым. Добавление зеленой заштрихованной области под кривой дает примерно удвоение выходной мощности при том же количестве топлива и воздуха. Это означает, что с той же теплотворной способностью топлива мы удвоили тепловой КПД и, таким образом, получили вдвое больше энергии.

Из того, что мы рассмотрели до сих пор, вы можете понять, почему цилиндр с высокой степенью сжатия обеспечивает лучшую мощность и экономию топлива. Причина не только в том, что заряд сжимается сильнее и результирующее давление сгорания увеличивается, но также потому, что более высокая степень расширения позволяет извлечь больше энергии из исходного заряда высокого давления.

Просмотреть все 30 фотографий

Простое теоретическое усиление мощности Приведенная ниже формула (см. Рис. 1) может использоваться для расчета теоретического прироста мощности, наблюдаемого при повышении CR, и диаграмма избавит вас от усилий по вычислению этого прироста.Эта формула не учитывает неизбежные тепловые потери, поэтому, чтобы учесть это, значение «K» обычно снижают с 1,4 до 1,3. Используя это значение, мы обнаруживаем, что, не меняя ничего, кроме сжатия, выходной сигнал в значительной степени следует тенденции, продиктованной формулой, примерно до 15: 1. С этого момента химические реакции, вызванные генерируемыми высокими температурами и давлениями, поглощают тепло и возвращают его обратно в цикл только на столь позднем этапе расширения, что не служат никакой полезной цели.Из-за этого многие учебники скажут вам, что попытка использовать CR после 14: 1 - бесплодное занятие. Но это применимо только в том случае, если в двигатель не вносятся другие изменения. Если, как мы сейчас увидим, воспользоваться преимуществами сверхвысокой компрессии, ситуация изменится полностью.

Динамическое сжатие В реальном мире мы обычно обнаруживаем, что теоретический рост обычно не наблюдается на практике из-за потерь, которые мы проигнорировали для упрощения и без того сложной теории.Для высокопроизводительных двигателей часть того, что упускается из виду в простом уравнении теплового КПД, дает результаты намного лучше, чем предполагалось. Другими словами, все цифры на графике (рис. 2) находятся на нижней стороне. Например, слегка модифицированный малоблочный Chevy 9: 1 350 будет развивать крутящий момент около 380 фунт-фут. Основываясь исключительно на нашей формуле термического КПД, повышение степени сжатия до 12: 1 должно увеличить этот показатель до 397 фунт-футов. На практике это число обычно превышается, и чем больше задействованный кулачок, тем больше выигрыш.Чтобы понять, как можно большего, давайте посмотрим, как кулачок влияет на ситуацию. При более низких оборотах мы обнаруживаем, что статический CR никогда не реализуется, потому что наша формула теплового КПД предполагает, что впускной клапан закрывается точно при НМТ до начала такта сжатия. На самом деле этого не происходит.

При низких оборотах скорость порта и волны давления слишком слабы, чтобы вызвать какой-либо удар цилиндра. Добавьте к этому тот факт, что даже короткий кулачок примерно на 250 градусов по времени вне седла не закроет клапан примерно до 50 градусов после НМТ.На рис. 3 показана типичная степень движения поршня назад по каналу перед закрытием впускного отверстия для трех кулачков. Из-за задержки закрытия впуска мы обнаруживаем, что в течение периода, когда поршень перемещается вверх по каналу от НМТ до закрытия клапана, значительное количество всасываемого воздуха при низких оборотах возвращается во впускной коллектор. Это означает, что объемный КПД (эффективность дыхания) и, следовательно, эффективный рабочий объем цилиндра намного ниже 100 процентов. Другими словами, цилиндр объемом 100 см3 со статическим CR 10: 1 может удерживать только 75 см3 воздуха.Это означает, что динамический CR, составляющий примерно 8,5: 1, упал значительно ниже статического CR 10: 1. Чем больше кулачок, тем сильнее проявляется этот эффект.

Пример здесь покажет, насколько сильно влияет задержка закрытия впуска на динамический CR. Давайте возьмем три кулачка разной продолжительности, все из которых имеют угол осевой линии лепестка (LCA) 108 градусов и все синхронизированы на 4 градуса вперед. Вместе с тем, допустим, наш статический CR составляет 12: 1. С кулачком продолжительности 250 градусов динамический CR будет в пределах от средних до низких 11 с.Для кулачка длительностью около 275 градусов динамический CR упадет примерно до середины 10 секунд. Из-за геометрии кривошипа поршень / шатун поршень имеет тенденцию двигаться намного медленнее вокруг НМТ. Это работает в нашу пользу для более коротких кулачков, но поршень быстро выходит из этого оптимального положения, поэтому, как только мы преодолеем 280 градусов, нам лучше иметь приличный динамический CR. Чтобы дать вам представление о том, в какой степени это происходит, мы находим, что в нашем примере кулачок для гонок на 300 градусов, используемый со статическим CR 12: 1, имеет динамический CR всего около 8.3: 1. Этот фрагмент информации должен показать важность наличия достаточного CR для большой камеры. В противном случае, возможно, результаты динамометрического теста на рис. 4 верны. Это некоторые тесты, которые я провел с 2-литровыми кулачками Ford Pinto, которые я разработал для Kent Cams в Англии несколько лет назад. Я понимаю, что очень немногие из вас водят Pintos, но двухлитровая версия этого двигателя из-за своей геометрии реагирует примерно так же, как типичный малоблочный Chevy, поэтому результаты применимы напрямую. Из этих результатов мы видим, что с CR 9: 1 получился кулачок с углом обзора 260 градусов (серые кривые на рис.4) неплохие результаты от низких оборотов на высоких оборотах. Как и ожидалось, крутящий момент начал падать к моменту приближения к 5000 об / мин, а мощность достигла почти 140 л.с. Затем этот кулачок был заменен на 285-градусный кулачок. На том же CR 9: 1 (синие кривые на рис. 4) этот больший кулачок снизил крутящий момент на 38 фунт-фут при 1750 об / мин. Это сокращение на 32 процента. Дополнительная продолжительность окупалась только после 3750 об / мин. С этого момента больший кулачок окупился, увеличив максимальный крутящий момент на 4 фунт-фут и почти на 26 л.с.На этом этапе головка была фрезерована, чтобы довести CR почти до 12: 1. Результаты этого перемещения показаны зелеными кривыми на рис. 4. Как вы можете видеть, это увеличение сжатия компенсировало почти весь потерянный крутящий момент на низкой скорости. Вдобавок ко всему, комбинация большой кулачок / высокая степень сжатия дала увеличение на 15 фунт-футов и 33 л.с. Увеличивая этот результат до 350-дюймового двигателя, цифры больше похожи на дополнительные 40 фунт-фут и 95 л.с. Так реалистичны ли эти цифры? Конечно, есть. Я видел увеличение мощности более чем на 100 л.с. по сравнению с 355-дюймовым малоблочным Chevy с увеличенной на 25 градусов продолжительностью кулачка, на 100 тысячных больше подъемной силой и на 2 пункта большей степенью сжатия.

Большой рост, наблюдаемый при сочетании большего сжатия и кулачка, легче понять, когда мы вернемся к основам. Если вы посмотрите на числа на диаграмме (рис. 3), вы увидите, что наибольший выигрыш от увеличения сжатия происходит при переходе от низкого уровня сжатия к более высокому. Переход с 8: 1 до 10: 1 дает теоретические 3,7 процента, тогда как повышение степени сжатия на те же два пункта с 11: 1 до 13: 1 дает только 2,5 процента. Это означает, что чем больше размер кулачка, тем он более чувствителен к увеличению CR, особенно в нижнем диапазоне оборотов.

Давление сжатия Сейчас некоторые из вас задаются вопросом, имеет ли двигатель, который вы только что построили и установили, достаточное сжатие для выбранного вами кулачка. Предполагая, что ваш двигатель имеет хорошее кольцо и уплотнение клапана, простой способ определить, так ли это, - проверить давление сжатия в цилиндре. С помощью пакета колец и процедуры подготовки отверстия, которые я использую, мои собственные двигатели почти всегда имеют почти нулевые утечки, и мы рассмотрим, как этого добиться позже. Если цилиндры герметичны, я ищу 190 фунтов на квадратный дюйм в качестве нижнего предела с предпочтительно 200 фунтов на квадратный дюйм в качестве цели при использовании топлива с октановым числом 93.Для каждого октанового числа менее 93 давление сжатия должно быть примерно на 5 фунтов на квадратный дюйм меньше, чтобы избежать детонации при нормальных обстоятельствах.

Каким бы хорошим ни был тест на сжатие, чтобы определить, снабжен ли используемый вами кулачок соответствующими компрессионными петлями, в определенной степени, в зависимости от того, насколько хорошо уплотняются кольца и клапаны. Лучший способ установить это - провести тест на утечку. Для этого потребуется прибор для проверки герметичности и источник сжатого воздуха под давлением около 100-110 фунтов на квадратный дюйм. Вопрос о том, насколько допустима утечка, открыт для обсуждения.С кольцами и подготовкой отверстий, которые я использую, я ожидаю не более 1 процента, и обычно я вижу что-то близкое к нулю. Но средний уличный двигатель редко бывает настолько хорош, поэтому мы поговорим о более практичных цифрах. Если ваши баллоны проверяются на 7 процентов или меньше, тогда все в порядке. С таким цилиндром, позвольте манометру компрессии пройти 8 насосов и использовать это как показание, чтобы определить вашу совместимость кулачка / сжатия. Если кольцевое уплотнение таково, что показывает 10-процентную утечку, то это граница для высокопроизводительного двигателя, и показания сжатия будут искусственно заниженными.Если утечка составляет 15 процентов или более, то, возможно, вам следует рассмотреть новые кольца как средство повышения производительности, а также как восстановление.

Соотношение впускных и выпускных клапанов Управляющие факторы, влияющие на наилучшее соотношение впускных и выпускных клапанов для максимальной производительности (и это предполагает, что используется все доступное пространство для клапанов), были предметом многочисленных споров, который в большинстве случаев часть, не оставила читателя поумневшим. Часто разрекламированное правило 75 процентов обычно принимается без лишних вопросов.На самом деле значение далеко не фиксированное. Оптимальное соотношение впуска и выпуска может составлять от 0,75: 1 (для двигателя с наддувом с низким CR) до 1: 0,6 (для безнаддувного двигателя с очень высокой степенью сжатия). Здесь обычно не принимают во внимание то, что CR по большей части является контролирующим фактором. Поскольку цилиндр с высокой степенью сжатия передает энергию на кривошип намного раньше во время рабочего такта, мы можем воспользоваться некоторыми преимуществами. Наиболее очевидным является то, что выпускной клапан можно открыть раньше и дольше держать открытым.Это может быть сделано для улучшения выходной мощности на высоких оборотах без значительного влияния на выходную мощность двигателя на низких оборотах. Правило здесь состоит в том, что чем выше степень сжатия, тем меньше требуется выпускной клапан для выполнения работы. Это, в свою очередь, оставляет больше места для большего потребления.

Когда мы вынуждены использовать более низкую степень сжатия, например, в случае двигателя с наддувом, тогда выпускной клапан необходимо оставить на седле до конца рабочего такта, чтобы не сбрасывать излишне полезное давление в цилиндре.Поскольку он должен открываться позже, остается меньше времени для продувки выхлопных газов, поэтому необходимо использовать клапан большего размера за счет впуска. Это правило 75% выхлопных газов, упомянутое ранее, работает для двигателей в диапазоне от 10 до 13: 1, но к тому времени, когда мы дойдем до 16: 1 с плюсом, оптимальным будет выход выхлопных газов на 65 процентов от впускного.

Просмотреть все 30 фотографий Здесь показан типичный тестер сжатия. При прогретом двигателе немного откройте дроссельную заслонку и проверните двигатель. Продолжайте проворачивать и проверять, какое давление зарегистрировано на восьмом такте сжатия.

Если вы вынуждены придерживаться обычных головок, сделанных по образцу пластин оригинального образца, тогда Chevys с большим блоком могут быть чем-то вроде закона сами по себе. По сравнению с обычным двигателем с параллельными клапанами камера несколько меньше обычного. Chevy с большим блоком продаж потерпит значительное повышение кроны до того, как компромисс начнёт сводить на нет потенциальную прибыль. Главное - убедиться, что приподнятая часть короны не слишком плотно закрывает свечу зажигания. Если достижение CR приводит к чрезмерно навязчивой головке, есть альтернативное решение.Вместо того, чтобы пытаться уменьшить емкость камеры сгорания, попробуйте увеличить емкость цилиндра. Это сделает либо увеличение диаметра отверстия, либо увеличение хода. Например, если вы хотели достичь, скажем, 10,5: 1 с 454, для этого потребуется максимальная работа по фрезерованию головки плюс проникновение поршня, приближающееся к полдюйма. Работа по фрезерованию головки потребует много, возможно, дорогостоящей обработки коллектора для повторного выравнивания портов. Более простым и минимально более дорогостоящим способом было бы установить одну из стальных литых Scat 4.Строкеры 25 дюймов. Это в сочетании со 100-тысячным внутренним диаметром не только даст 505 дюймов, но также позволит достичь соотношения 10,5: 1 с очень приемлемой высотой коронки около 150 тысячных. То же самое можно применить и к маленьким блокам. Использование недорогого строкера в 350 Chevy не только дает дополнительные кубики, но также позволяет достичь CR 10,5: 1 с поршнями с плоским верхом и обычными немолотыми головками 68cc.

Просмотреть все 30 фото

Давайте немного поговорим о закалке.Охлаждающий зазор - это расстояние между декой поршня и торцом головки блока цилиндров в ВМТ. Свободные (широкие) зазоры для гашения могут фактически способствовать детонации. Худшее, что нужно иметь для большинства традиционных V-образных восьмицилиндровых двигателей с клиновидной головкой, составляет от 100 до 125 тысячных. Уменьшение этого зазора (за счет фрезерования блока или более высокого поршня) может существенно предотвратить детонацию. То, насколько плотно можно произвести закалку, зависит от того, насколько гибкими являются блок и нижний конец в сборе и какое тепловое расширение необходимо учитывать.С хорошими стальными стержнями и кривошипом чистый зазор обычно можно уменьшить до 30 тысячных. С типичной прокладкой FelPro толщиной около 40 тысячных это будет означать, что поршни выйдут из блока на 10 тысячных.

Если гашение так хорошо подавляет детонацию и позволяет использовать более высокие CR для большей мощности и увеличения пробега, почему завод не делает его жестким с самого начала? Вкратце ответ - выбросы. Сильное охлаждение на слишком большой площади (например, наблюдаемое в типичных небольших моделях Chevy или Ford до 1997 года) приводит к увеличению несгоревших выбросов углеводородов.Однако закалка является ключевым элементом быстрого горения, и это само по себе может привести к успешному использованию более высокого CR, как мы видим в двигателях семейства LS1 / 6. Для современных двигателей тенденция заключалась в использовании более открытой камеры с меньшей площадью закалки, но чтобы сделать закалочное действие более активным путем ее затягивания по мере необходимости. Хотя высокая степень сжатия увеличивает расход топлива, она может привести к резкому увеличению содержания оксидов азота, что является основной причиной смога. Это компенсируется тем фактом, что, поскольку камера быстрого горения требует меньшего опережения зажигания, величина давления и температуры в цилиндре, генерируемых для развития определенной мощности, меньше, поэтому в этом отношении снижается содержание оксидов азота.В целом, оптимизация зазора закалки и площади закалки (в процентах от диаметра отверстия) - это что-то вроде натянутой проволоки, выполняемой на уровне оригинального оборудования, и вы можете спросить, стоит ли нам беспокоиться об этом для наших уличных машин? Ответ - нет." Некоторые котлы с высоким расходом и хорошо откалиброванная система подачи топлива будут контролировать выбросы.

Посмотреть все 30 фото

Сдерживание давления Высокая степень сжатия предъявляет повышенные требования к герметичности цилиндров. Чем выше давление, тем больше внимания нужно уделять деталям.Первая часть уравнения для герметизации цилиндра - убедиться, что ваша механическая мастерская оттачивает блок правильно. Это должно включать использование плиты настила для имитации деформации, вызванной напряжениями затяжки болтов головки. Затем убедитесь, что ваша механическая мастерская знает тип используемого материала поршневых колец, чтобы они могли нанести соответствующую отделку. Затем хорошенько протрите отверстия новой подушечкой Scotch Brite и большим количеством очистителя двигателя Gunk. После этого протрите (жесткой щеткой) отверстия сильным жидким моющим средством и промойте их горячей водой.Убедившись, что они чистые и без песка, опустите блок из шланга и нанесите на обработанные поверхности WD-40, чтобы предотвратить ржавчину.

Теперь, когда отверстия готовы, давайте посмотрим на кольца, которые будут на них ездить. С современными маслами износ колец уже не является проблемой, которая была раньше. В этом случае используйте самые тонкие практичные кольца. Многие поршни V-8 старого образца все еще производятся в широких масштабах. Большинство этих поршней по-прежнему имеют компрессионные кольца диаметром 5/64 дюйма. Нет веских причин использовать эти более широкие кольца.Кольца шириной 1/16 дюйма или даже 43 тысячных - это то, что вам нужно. Имейте в виду, что чем шире кольцевые зазоры, тем больше потеря давления в цилиндре и, следовательно, мощности. Добавьте к этому увеличение прорыва в картер. Это быстрее загрязняет масло и требует более частой замены масла. Если вы собираетесь использовать обычные кольца, то зазоры между ними должны быть минимальными, рекомендованными производителем. Если вы можете себе это позволить, выбирайте кольца Total Seal, поскольку они действительно обеспечивают почти 100-процентную герметизирующую способность и, что не менее важно, сохраняют ее в течение значительно более длительного периода, чем даже лучшие кольца обычного типа.

Просмотреть все 30 фотографий

Возможно, вы слышали термин «перенос газа», но не совсем понимаете, что он означает. Это метод поддержки верхнего кольца давлением камеры сгорания, чтобы кольцо более плотно прижималось к каналу. Есть два типа газовых каналов: те, которые проходят вниз через головку поршня, и те, которые расположены радиально, пересекая верхнюю поверхность канавки верхнего кольца. Газовые порты радиального типа обычно используются для двигателей для гонок на большие дистанции. Текущая тенденция заключается в использовании радиальных газовых каналов, поскольку они кажутся столь же эффективными, но не чрезмерно ускоряют износ колец и отверстий в ВМТ.С хорошей гоночной смесью или уличной синтетикой износ цилиндра в ВМТ не является проблемой. Я только что завершил испытание на выносливость на 1000 миль с новым гоночным маслом Joe Gibbs Racing, и кольца поршней JE с газовыми портами в моем двигателе Cup Car изношены менее чем на три десятых тысячной доли от поверхности. Такой износ привел к тому, что зазор между кольцами увеличился всего на одну тысячную. Анализ масла на пробегах 100 и 1000 миль показал, что большая часть износа пришлась на первые 100 миль. Это означает, что комбинация кольца и масла может быть пригодна для пробега до 10 000 миль.

Посмотреть все 30 фотографий

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СЖАТИЯ CR - это отношение объема над поршнем в НМТ (слева) по сравнению с объемом в ВМТ (справа). Формула CR: (V + C) / C. В этой формуле V - это рабочий объем цилиндра (т. Е. Рабочий объем цилиндра в кубических сантиметрах или куб. См), а C - общий объем камеры сгорания (в куб. См), когда поршень находится в ВМТ.

Пример может выглядеть так: скажем, объем над поршнем в НМТ составляет 110 куб. См, причем 100 куб. См - это рабочий объем (V) из-за движения поршня, а 10 куб.Когда содержимое цилиндра в НМТ сжимается в 10 куб. См, оставшихся в ВМТ, заряд занимает 1/11 часть пространства, поэтому CR составляет 11: 1. Чтобы узнать, какие общие кубические сантиметры камеры сгорания требуются для CR, вы хотите вычесть 1 из этого отношения и разделить результат на рабочий объем цилиндра.

Просмотреть все 30 фото

Головки CC'ing Здесь можно увидеть самое необходимое для кубических головок (и поршней, если у них есть тарелка). Сюда входит бюретка объемом 100 куб. См и подставка для нее.Также требуется пластина из оргстекла, которая для большинства отечественных головок V-8 потребует некоторых вырезов для бровей, чтобы очистить клапаны. У COMP Cams есть недорогой комплект со всеми необходимыми деталями. Для получения легко видимой измерительной жидкости используйте жидкость для омывателя лобового стекла. Содержащийся в нем спирт уменьшает ржавчину и помогает снизить поверхностное натяжение.

ФУНКЦИЯ ЧЕТЫРЕХТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Слева направо показаны такты впуска, сжатия, мощности и выпуска четырехтактного или четырехтактного двигателя. На такте всасывания свежий воздух / топливный заряд проходит через открытый впускной клапан, когда поршень движется вниз по каналу.Примерно в нижней мертвой точке (НМТ) впуск закрывается, и движение поршня вверх по отверстию запускает такт сжатия. В какой-то момент непосредственно перед тем, как поршень достигнет вершины такта сжатия в верхней мертвой точке (ВМТ), свеча зажигания загорится. В этот момент происходит небольшая задержка сгорания, прежде чем оно действительно начнется (отсюда и сгорание незадолго до ВМТ). Когда поршень проходит через верхнюю мертвую точку, в результате сгорания происходит сгорание заряда, и выделяемое тепло вызывает быстрое повышение давления в содержимом цилиндра.Это давление толкает поршень вниз по отверстию во время рабочего хода. Когда поршень приближается к концу рабочего хода, выпускной клапан начинает открываться. Сначала газы, все еще находящиеся под относительно высоким давлением, выходят наружу через постепенно открывающийся выпускной клапан. К тому времени, как поршень начинает двигаться вверх по отверстию, выпускной клапан уже далеко отходит от своего седла. После этого начального "продувки" цилиндра движение поршня вверх по каналу выталкивает оставшийся отработанный заряд через выпускной клапан.В верхней части такта выпуска впускное отверстие начинает открываться, и вся последовательность событий начинается снова.

Показать все 30 фотоПоказать все 30 фото.

Что такое сжатие?

Если мы когда-нибудь потратим время на то, чтобы взглянуть на форму волны нашей аудиозаписи, мы заметим, что она состоит из нескольких пиков и впадин разного размера - вот почему ему дано такое название. Независимо от того, записали ли мы нежный вокал на микрофон RØDE или громкие, громкие барабаны, всегда будет естественный диапазон громкости, от самого тихого записанного звука до самого громкого. Это известно как динамический диапазон.

«

»

Компрессия дает нам больше контроля над динамическим диапазоном наших треков, что может облегчить микширование вместе с другими частями.

Динамический диапазон - это то, что делает записанный звук естественным и реалистичным. Если нам удастся записать точную копию исходного источника звука, это, конечно, очень хорошо и похвально. Однако иногда мы можем пожелать, чтобы наш трек был немного более последовательным, с меньшим количеством изменений громкости. Например, многодорожечный сеанс гораздо труднее микшировать, когда каждый из этих треков имеет колеблющуюся громкость. Кроме того, за презентацией будет гораздо труднее следить, возможно, до такой степени, что она отвлечет внимание, если громкость голоса говорящего периодически меняется.

The Great Compression

Чтобы решить эту проблему и помочь нам добиться более согласованной по громкости записи звука, необходимо применить форму динамической обработки, известную как «сжатие». Проще говоря, сжатие уменьшает динамический диапазон звуковой дорожки, понижая уровень громкости самых громких частей, ближе к более мягким сегментам дорожки. Это приведет к тому, что дорожка будет иметь меньшее количество вариаций громкости, от микрофона до конечного продукта.

На этом этапе мы можем увеличить общую громкость только что сжатого трека, что создаст впечатление, что более мягкие части записи были увеличены по громкости - соответствуя более громким частям.

Компрессия дает нам больший контроль над динамическим диапазоном наших треков, что может облегчить микширование вместе с другими произведениями. Кроме того, это дает нам больше общей согласованности в записи.

Как работает сжатие?

Теперь, когда мы знаем, что делает сжатие, давайте посмотрим, как оно работает. Например, как компрессор «знает», когда тихие звуки начинаются, а громкие заканчиваются (и наоборот)? Возможно, мы хотим сжимать не весь трек, а только его отдельные части.Как этого добиться? Читай дальше что бы узнать!

Следующие параметры обычно присутствуют на большинстве аудиокомпрессоров, что дает полный контроль над тем, что мы сжимаем и насколько мы сжимаем:

Порог

Порог устанавливает уровень децибел (дБ), при котором компрессор срабатывает и начинает сокращать динамический диапазон. Для иллюстрации: если бы мы установили порог на -15 дБ, компрессор не включился бы, пока аудиосигнал не достигнет и не превысит это число.Как только этот уровень будет превышен, сигнал будет сжат на определенную величину.

Соотношение

Когда мы говорим о «соотношении», мы имеем в виду, насколько мы хотим, чтобы звук был сжат выше порогового уровня. Чем выше коэффициент, тем сильнее будет сжатие. Давайте посмотрим на несколько соотношений ядер:

  • Наименьшее возможное соотношение - 1: 1, что означает, что никакого сжатия не применяется.
  • Соотношение 2: 1 означает, что на каждые 2 дБ сигнал превышает пороговое значение, компрессор будет выдавать всего 1 дБ на выходе.
  • Соотношение 4: 1 означает то же самое, только в более высоких терминах. Следовательно, на каждые 4 дБ, когда сигнал превышает пороговое значение, компрессор будет давать выходной сигнал 1 дБ.

Атака

«Атака» относится к количеству времени, которое требуется компрессору, чтобы отреагировать на аудиосигнал и перейти к максимальному коэффициенту после превышения порога. Атака обычно измеряется в миллисекундах (мс).

Если мы установим быструю атаку, мы гарантируем, что любые всплески или переходные процессы сигнала будут полностью сжаты в одно мгновение.Более медленная атака пропустит эти всплески и переходные процессы, но последующий звук будет сжат.

«

»

Мы можем использовать сжатие как корректирующий или творческий прием.

Release

«Release» - это время, которое требуется компрессору для остановки после того, как аудиосигнал упал ниже порогового значения. Мы не должны стремиться к быстрому выпуску, так как это может звучать совершенно неестественно - звуковой сигнал может очень быстро пропадать.Поэтому более медленное, постепенное уменьшение, возможно, будет более приятным для слуха.

Дополнительное усиление

После сжатия аудиосигнала общая громкость дорожки будет ниже. Для повышения общего уровня трека, чтобы он естественным образом сидел в миксе, применяется усиление макияжа. В конечном итоге запись будет иметь меньший динамический диапазон и более стабильную громкость.

Теперь, когда мы изучили базовое понимание общих правил сжатия, мы можем применить их к нашим записям как два разных инструмента.Мы можем использовать компрессию для коррекции (например, для уменьшения колебаний громкости) или для творчества (чтобы сблизить все уровни ударной установки, возможно).

Как и в случае с большинством аудиозаписей, нет правильных или неправильных методов, есть только рекомендации. Почему бы не поэкспериментировать со своими настройками, проявить творческий подход и использовать метод проб и ошибок, чтобы найти звук, который лучше всего подходит для вас и вашего проекта?

.

c - Какое может быть наименьшее возможное значение коэффициента сжатия данных для любого реального набора данных

Переполнение стека
  1. Около
  2. Продукты
  3. Для команд
  1. Переполнение стека Общественные вопросы и ответы
.

Смотрите также