что такое объем камеры сгорания

Конструктивные параметры двигателей

Любой двигатель характеризуется следующими конструктивно заданными параметрами, практически неизменными в процессе эксплуатации автомобиля.

Объем камеры сгорания — объем полости цилиндра и углубления в головке над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке — крайнем положении на наибольшем удалении от коленвала.

Рабочий объем цилиндра — пространство, которое освобождает поршень при движении от верхней до нижней мертвой точки.
Последняя является крайним положением поршня на наименьшем удалении от коленвала.

Полный объем цилиндра — равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.

Рабочий объем двигателя (литраж) складывается из рабочих объемов всех цилиндров.

Степень сжатия — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Этот параметр показывает, во сколько раз уменьшается полный объем при перемещении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. Для бензиновых двигателей определяет октановое число применяемого топлива.

Показателями двигателя называют величины, характеризующие его работу. Помимо конструктивных параметров, они зависят от особенностей и настроек систем питания и зажигания, степени износа деталей и пр.

Давление в конце такта сжатия (компрессия) является показателем технического состояния (изношенности) цилиндро-поршневой группы и клапанов.

Крутящий момент на коленчатом валу двигателя определяет силу тяги на колесах: чем он больше, тем лучше динамика разгона автомобиля. Равен произведению силы на плечо (рис. 3) и измеряется в Н·м (Ньютон на метр), ранее в кгс.м (килограмм-сила на метр).

Мощность двигателя — величина, показывающая, какую работу он совершает в единицу времени, измеряется в кВт (ранее в лошадиных силах). Одна лошадиная сила (л.с.) приблизительно равняется 0,74 кВт. Мощность равна произведению крутящего момента на угловую скорость коленвала (число оборотов в минуту, умноженное на определенный коэффициент).

Двигатели большей мощности производители получают увеличением:

* рабочего объема, что, в свою очередь, приводит к росту габаритов двигателя и ограничению допустимых максимальных оборотов из-за значительных сил инерции увеличившихся деталей;

* оборотов коленчатого вала, число которых ограничено инерционными силами и увеличением износа деталей. Высокооборотный двигатель одинаковой мощности (при прочих равных условиях — конструкции двигателя, технологии изготовления, применяемых материалах и т.д.) с низкооборотным обладает меньшим сроком службы, так как в среднем для одного и того же пробега его коленчатый вал будет совершать больше оборотов;

* давления в цилиндре путем повышения степени сжатия либо наддувом воздуха посредством турбо- или механических нагнетателей. Для применения наддува степень сжатия вынужденно уменьшают для предотвращения детонации (у бензиновых двигателей) и снижения жесткости работы (повышенные нагрузки в цилиндро-поршневой группе дизеля, сопровождаемые чрезмерным шумом) (у дизелей). Наддув позволяет, например, сохранить мощность при меньшем рабочем объеме.

Номинальная мощность — гарантируемая производителем мощность при полной подаче топлива на определенных оборотах. Именно она, а не максимальная мощность, указывается в технической документации на двигатель.

Удельный расход топлива — это количество топлива, расходуемого двигателем на 1 кВт развиваемой мощности за один час. Является показателем совершенства конструкции двигателя: чем расход ниже, тем более эффективно используется энергия сгорающего в цилиндрах топлива.

При одних и тех же конструктивных параметрах у разных двигателей такие показатели, как мощность, крутящий момент и удельный расход топлива, могут отличаться. Это связано с такими особенностями, как количество клапанов на цилиндр, фазы газораспределения и т. п. Поэтому для оценки работы двигателя на разных оборотах используют характеристики — зависимость его показателей от режимов работы. Характеристики определяются опытным путем на специальных стендах, так как теоретически они рассчитываются лишь приблизительно.

Как правило, в технической документации к автомобилю приводятся внешние скоростные характеристики двигателя (рис. 4), определяющие зависимость мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от числа оборотов коленвала при полной подаче топлива. Они дают представление о максимальных показателях двигателя.

Показатели двигателя (упрощенно) изменяются по следующим причинам. С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.

Быстрый рост крутящего момента двигателя указывает на хорошую динамику разгона автомобиля благодаря интенсивному увеличению силы тяги на колесах. Чем дольше величина момента находится в районе своего максимума и не снижается, тем лучше. Такой двигатель более приспособлен к изменению дорожных условий и реже придется переключать передачи.

Мощность растет вместе с крутящим моментом и даже, когда он начинает снижаться, продолжает увеличиваться благодаря повышению оборотов. После достижения максимума мощность начинает снижаться по той же причине, по которой уменьшается крутящий момент. Обороты несколько выше максимальной мощности ограничивают регулирующими устройствами, так как в этом режиме значительная часть топлива расходуется не на совершение полезной работы, а на преодоление сил инерции и трения в двигателе. Максимальная мощность определяет максимальную скорость автомобиля. В этом режиме автомобиль не разгоняется и двигатель работает только на преодоление сил сопротивления движению — сопротивления воздуха, сопротивления качению и т. п.

Величина удельного расхода топлива также меняется в зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике (см. рис. 4). Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя. Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется автомобиль при движении в городе.
Пунктирной линией на графике показаны более оптимальные характеристики двигателя.

Источник

Замер объема камеры сгорания поршней. Расчет степени сжатия.

Ох уж этот d15 3-stage. Воротили япошки так что информации по нему не найти вообще.
Ни объема камеры сгорания, ни объем в поршнях. только общие сведения есть.
Как поступил я:
Замерил примерный объем камеры сгорания при помощи пластилина.

Вот она наша камера сгорания.

А вот и пластилин которым будем делать замеры

Варварским способом залепляем все это добро серой массой

Аккуратно срезаем Чтобы получилась плоскость

Стаканчик с водой, в идеале бы конечно бы нормальный мерную мензурку или чтото типо того, но в гараже был только стаканчик. Других прозрачных емкостей я не нашел.
На стакашке сделали отметку по уровню воды.

И заталкали в него наш пластилин из камеры сгорания.

Разницу откачал шприцем. Получилось 20+12.5 куб\см и того

32.5куб\см
Это примерный объем плюс минус пару кубов, ведь стакашка то у нас не точная)

Тоже проделал с поршнем.

Только пластилин затолкал в шприц и получил ровно 4куб\см.

8.6:1 — это примерно. Маловато как то вышло чес слово. Двигатель здоровски расжат))
Итог: Люди прежде чем делать кап ремонт убедитесь что все будет окей ) Ну а мне надо повышать СЖ.)

Источник

Физика камеры сгорания. Часть 1

Хотелось бы раз и навсегда разобраться в вопросе: что же происходит в камере сгорания?

1. Сложившееся определение:

Камера сгорания — объём, образованный совокупностью деталей двигателя или печи (в последнем случае камера сгорания называется топкой) в котором происходит сжигание горючей смеси или твёрдого топлива. Конструкция камеры сгорания определяется условиями работы и назначением механизма/печи в целом; как правило используются жаропрочные материалы.
Камера сгорания — устройство, предназначенное для организации процесса горения ТВС.

2. Сложившаяся геометрия камеры сгорания:

Камера сгорания в ДВС напрямую связана с рабочим объемом и степенью сжатия. Обычно, именно они определяют объем камеры сгорания.

Определение степени сжатия:

e = (Раб.объем + Объем К.С.) / Объем К.С.

Объем К.С. = Раб.объем / (e — 1)

Итого, говоря простым языком, это тот объем, который возможно заполнить газом в цилиндре, когда поршень в ВМТ.

3. Моё представление о геометрии камеры сгорания:

Не хочу осуждать или обвинять тех, кто заложил это понятие, но я вижу для себя понятие камеры сгорания, как динамическую систему, и создавшееся понятие — это только её часть в определенный момент времени — в ВМТ поршня в такте сжатия.

Мне проще понимать понятие «камеры сгорания», как та область, где происходит сгорание топливно-воздушной смеси. А так как процесс сгорания продолжается гораздо дольше положения поршня в ВМТ, то следует пересмотреть стандартное понятие.

Представим движение поршня в вертикальной плоскости двигателя в виде формулы:

S (t) = R [(1-cos wt) + R/4L (1 — cos 2wt)],

где R — радиус кривошипа, L — длина шатуна, w — частота вращения КВ. В данном случае Sмин — это положение поршня в ВМТ, Sмакс — положение поршня в НМТ.

Раб.объем — это произведение квадрата радиуса диаметра поршня на его полный ход. Объем увеличивается при движении поршня вниз, а уменьшается при движении поршня вверх. Поэтому запишем закон изменения объема:

F(t) = Vр x [(1-cos wt) + R/4L (1 — cos 2wt)]/ 2 + Vр / (e — 1)

Эта функция описывает изменение объема камеры сгорания во времени. Уточню, что стандартное понятие К.С. — это значение данной функции при t = 0, т.е. в ВМТ.

4. Временные критерии существования камеры сгорания.

Предположу, что камера сгорания — явление непостоянное, основываясь на том, что камера сгорания превращается в «камеру сжатия», «камеру впуска», «камеру выпуска» и так далее (Возможно, далее мы рассмотрим и эти понятия). Как определить критерии её существования?

Очевидно, что правильнее определить его так — это то время, когда происходит сгорание. Но вот тут-то и начинаешь запинаться. Насколько мне понятны процессы, происходящие в ДВС, сгорание как таковое не заканчивается при окончании рабочего хода. Более того, такие понятия, как детонация и дизилинг вообще смещают точки начала и конца существования камеры сгорания! Но давайте обратимся к теории четырехтактного ДВС и остановимся на идеальной тепловой машине, у которой сгорание начинается с воспламенения от искры и заканчивается открытием выпускного клапана. Т.е. так ДОЛЖНА работать задумка инженеров, но, к сожалению, не всегда это так.

tначала = t зажигания
tконца = t начала открытия вып клапана

Следовательно, если представить время четырех тактов работы ДВС как период, равный T, при этом КВ совершает два оборота, то время существование камеры сгорания будет равно:
tначала = T x (1/2 — УОЗ/360), где УОЗ — угол опережения зажигания в градусах
tконца = T x (3/4 — уф/360), где уф — фаза открытия выпускного клапана в градусах.

Подробнее о фазах распредвалов можно прочесть, к примеру, здесь:stroy-technics.ru/article/fazy-gazoraspredeleniya

Т.е. формула К.С., описанная выше, с учетом временных интервалов имеет следующий вид:

F(t) = Vр x [(1-cos wt) + R/4L (1 — cos 2wt)]/ 2 + Vр / (e — 1) для t = [ T (t) x (1/2 — УОЗ/360); T (t) x (3/4 — уф/36) )

Если мы рассмотрим двигатель, не имеющим корректировки УОЗ и уф, то так оно и есть, но тогда мы как раз столкнёмся с явлениями детонации и неполным сгоранием смеси при разных частотах обращения КВ. На самом деле, даже при корректировках этих значений на конкретном дискретном цикле, выражение записано правильно (не определены лишь сами значения УОЗ и уф). При этом мы учитываем, как писалось выше, идеальную машину, в которой происходит полное сгорание смеси при данных УОЗ и уф. При этом важно помнить, что состав смеси так же влияет на эти процессы, но об этом будем рассуждать позже.

Что ещё мы упустили при описании камеры сгорания? В нашей формуле частота постоянна — и это огромное упущение! Ведь именно в момент существования камеры сгорания происходит ускорение частоты вращения коленчатого вала и его замедление, если мы меняем количество топливо-воздушной смеси (ТВС). Исключение составляет лишь движение с постоянной скоростью или работа ДВС на холостом ходу, хотя даже в этом случае, как мне кажется, небольшое увеличение частоты происходить должно для компенсации потерь в остальных режимах, хотя эти флуктуации и гасятся маховиком, выполняя функцию «конденсатора» инерции.

Т.е. ещё одним параметром, зависящим от времени, является частота вращения КВ. Кроме того, период вращения КВ — есть обратная функция частоты, поэтому перепишем выражение:

F(t) = Vр x [(1-cos w(t) t) + R/4L (1 — cos 2w(t) t)]/ 2 + Vр / (e — 1) для t = [ T (t) x (1/2 — УОЗ/360); T (t) x (3/4 — уф/36) )

5. Частота вращения коленчатого вала.

Частота вращения коленчатого, равно как и период, являются основополагающими для работы ДВС. Они зависят от состава, количества и времени впуска топливо-воздушной смеси, от УОЗ, от начала и окончания фаз выпуска, от разряжения или давления в выпускной системе, от момента перекрытия клапанов, от массы и балансировки маховика, от длины шатуна, диаметра поршня, от их масс и состава материалов и, конечно же, нагрузки на двигатель. Возможно, далее я отчаюсь на попытку осознания полного выражения для частоты, но в данный момент меня интересует физика камеры сгорания, поэтому запомним выражение для камеры сгорания, а далее рассмотрим только процессы для К.С., т.е. мы будем иметь начальную частоту и понимать, как она меняется во время существования К.С.

Источник

Физика камеры сгорания. Часть 2

Как упоминалось выше, в данном рассмотрении физических процессов ДВС камера сгорания — это изменяемая во времени функция, которая существует весь процесс сгорания топливно-воздушной смеси.

Продолжим изучение процессов.

6. Топливовоздушная смесь.

Камера сгорания — это камера, где происходит сгорание — это очевидно. В нашем случае гореть будет топливовоздушная смесь ТВС.

За годы выпуска ДВС и тонны сожжённого топлива инженеры пришли к выводу, что более полно происходит сгорание ТВС в соотношении 14,7:1 (Воздух:топливо) (подробнее: mik-romanchuk.narod.ru/stex/) На самом деле, мне до конца не понятно, почему именно 14,7? На сколько я помню из химии, воздух — это не только кислород, там ещё много всякой всячины, а для горения нам нужен только он. Очевидно, что взяли среднее значение 23,10% содержания в водухе кислорода (см. Вики: ru.wikipedia.org/wiki/%D0…B%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4), а уже из него получилось стехиометрическое соотношение 14,7 к 1. Отсюда, кстати, и беда наших бедных автомобилей современности, которые задыхаются в пробках, засасывая углекислый и угарный газ впереди стоящей машины, которые резко меняют характер поведения при езде по горным дорогам, а уж как должны начинать детонировать на свежем воздухе в окружении зелёных насаждений! Но, последнее время появилось спасение — корректирующий элемент обратной связи ДВС — лямбда-зонд, а порой и не один.

Для того, чтобы не вводить в заблуждение соотношением, ничего не имеющим к горению, пересчитаем это соотношение как 3,4:1 кислородотопливной смеси КТС (топливокислородной не хочу называть, дабы не путать — 3,4 — кислород, 1 — топливо, а не наоборот).

Это соотношение в дальнейшем возьмем за эталонное, т.е. все процессы будем рассматривать с учетом того, что соотношение 3,4:1 соблюдается системой управления ДВС, и как — в данном случае нас не колышет.

Степень сжатия (e) — это соотношение геометрических характеристик (объема), но сжатие газов в ДВС политропно (близко к адиабатическому процессу), и изменение давления происходит не пропорционально изменению объема. Поэтому качественной характеристикой является именно компрессия.
С учетом потерь на различные процессы в ДВС компрессия выражается как произведение начального давления и степени сжатия в степени 1,3 (1,3 — это показатель политропы минус 1):

Аналогичным образом, кстати, меняется температура:
Tс = To x e^1.3

8. Октановое число (ОЧ).

Самое из абстрактных понятий, которое я встречал в теории ДВС — это ОЧ. Все, что нам о нём известно, что оно определяет детонационную стойкость топлива, и что имеется прямая связь между степенью сжатия мотора. Но что же такое детонационная стойкость?

Говоря простым языком, детонационная стойкость — это способность ТВС противостоять самовоспламенению. А, ну тогда всё понятно… На самом деле, никому и ничего не понятно. Как говорится, а сколько это в попугаях?

Что нам нужно от данного параметра? Нам нужно чётко понимать, при каком давлении или же давлении-температуре происходит детонация, а до какого нет. Это очень важно, так как от этого в построении моторов зависит и степень сжатия, и таблица УОЗ. А в нашем случае это нужно для понимания начальных условий К.С.

К сожалению, я не нашел такой информации, поэтому будем собирать истину по кускам. Наиболее популярны в сети графики зависимости ОЧ от степени сжатия, как этот:

Кроме этого нашел интересную статью «За рулем» (gaz21.ru/articles/engine/…bor-stepeni-szhatija.html), где приводится нетипичная формула для ОЧ, так как помимо степени сжатия учитывается диаметр поршня:

О.ч. = 78 + 0,25хD — 6000/(e^3)

Т.е. к примеру мотор БМВ М30В34 со степенью сжатия 10 и диаметром поршня 92 должен использовать АИ95, а вот его собрат М30В28 со степенью сжатия 9,3 и диаметром поршня 86 или же М30В34 со степенью сжатия 9 (модели Е34) — уже 92.

Возможно, это действительно имеет смысл, но так как другой формулы у нас нет, будем помнить её.

Зажигание — начало всех начал! Сколько моторов в своей жизни я отстроил, сколько трамблеров покрутил! Сколько трамблеров перебрал! Без зажигания не было бы сгорания в бензиновом двигателе. Плохо отстроенное зажигание — это плохая динамика, нестабильные обороты, большой расход, плохой запуск, работы после выключения зажигания, выстрелы в глушители, плевки в карбюраторы или разрушение элементов двигателя, как прогар поршня, прокладки ГБЦ или клапанов. А сколько насмотрелись профессионалы на СТО! Самым незабываемым знакомством с зажиганием у меня было практически в детстве на ИЖ ЮПИТЕР-3 (Кто в теме, тот поймет мои мученья).

Зажигание имеет два основных параметра: зазор электрода свечи и момент зажигания (УОЗ).

Первый определяется свойствами системы зажигания: напряжением катушки/катушек (правильнее, с точки зрения физики, — напряжением вторичной обмотки трансформатора), контактное или безконтактное и пр. Скажу сразу, что не все свечи, которые из «коробочки» имеют правильный зазор, а это немаловажно, так как именно этот параметр определяет энергию, передаваемую ТВС. Если зазор меньше, то дуга будет меньше необходимого, а значит контакт искры будет с меньшим количеством ТВС, что сделает процесс воспламенения «вялым», если больше — могут возникнуть пропуски зажигания, так как приложенного напряжения будет недостаточно для пробоя среды ТВС под давлением.

Угол опережения зажигания — это безусловный лидер интереса чип-тюнеров, автолюбителей и, конечно же, автопроизводителей. УОЗ определяет, на сколько качественно сгорит смесь, отсюда и динамика и минимальный расход при правильной его настройке. Зачем вообще нужен этот угол? Когда рисуют четыре такта, у многих непросвященных возникает ощущение, что искра воспламеняется в ВМТ конца такта сжатия. Но, к сожалению, ТВС воспламеняется не мгновенно, а по принципу цепной реакции, т.е. та часть, что воспламенилась от искры, увеличивает температуру и давление, что приводит к воспламенению остальной части ТВС. По некоторым данным скорость распространения фронта пламени волны составляет 20-30 м/с. Казалось бы скорость бешеная, ветер такой скорости мы называем штормом! Но на самом деле ДВС на холостом ходу совершает около 15 оборотов в секунду!

Суть правильности УОЗ состоит в том, чтобы волна не создавала сопротивления вращению (т.е. эффект давления на поршень не должен проявляться до ВМТ) и чтобы своевременно создать длительное воздействие на поршень для рабочего хода. Слишком раннее зажигание — сопротивление вращению, слишком позднее — худшее и медленное сгорание смеси, вплоть до горения в выхлопной трубе (выстрелы в глушитель).

Идеально выбранный УОЗ позволяет достигать максимума давления чуть позже ВМТ, что позволяет ещё длительное время сохранять это давление во время расширения камеры сгорания при рабочем ходе. Именно это понимание необходимо иметь, когда говорим об УОЗ. Встречал где-то забавное заявление о неэффективности работы систем зажигания из-за того, что максимальная мощность достигается в ВМТ или около того, хотя стоило бы позже, когда угол шатун-кривошип равен 90 градусам. Оно-то, конечно, стоило бы, но сразу же после прохода ВМТ начинается увеличение объема, что приводит к охлаждению ТВС и снижению давления, так что пик нужно не получить при этом угле, а сохранить максимальное давление на поршень к этому моменту. Я согласен, что Отто поленился в своё время и не довел до ума механизм, и у меня есть свои взгляды на эти вещи, но зажигание именно в этой реализации ДВС может работать так и никак иначе.

К сожалению, нельзя просто привести формулу для определения оптимального УОЗ. Можно строить таблицу для конкретного мотора. Связано это со многими факторами: во-первых, угол на одних и тех же оборотах при разных нагрузках тоже должен быть разный, во-вторых, даже с идеальными каналами ГБЦ, отлично рассчитанной продувкой при перекрытии клапанов закрытый или полуоткрытый дроссель — это источник сопротивления, а значит не все выхлопные газы покидают камеру сгорания, в-третьих, температура, состав смеси, фазы распредвалов — все это нужно учитывать. Возможно, кто-то и отчаивался выдать миру формулу УОЗ, но, к сожалению, я такого не встречал. В дальнейшим я попробую применить математику для вычисления необходимого значения УОЗ, но, боюсь, это будет в рассмотрении конкретного случая с известными параметрами.

Следует заметить, что заводские значения УОЗ обычно приводятся, как средние для серийного производства, поэтому индивидуальная настройка мотора позволяет получить прибавку. Но только индивидуальная, а не чипы по интернету.

Источник

Что такое геометрические параметры двигателя: объем и степень сжатия

Многим водителям известны такие понятия, как степень сжатия двигателя, компрессия и объем, но даже опытные автовладельцы порой смутно понимают значение геометрических показателей мотора и на что они влияют. Зачастую их просто путают между собой. В статье рассмотрим каждый показатель в отдельности и попробуем внести ясность.

Объем двигателя

Прежде чем говорить о компрессии и степени сжатия, разберемся с понятием объема. У цилиндра существует 3 вида объемов:

В полный объем входит рабочий объем и объем камеры сгорания. Каждый мотор имеет определенное количество цилиндров. Чтобы узнать общий объем двигателя, нужно сложить параметры каждого цилиндра.

Для расчета рабочего объема одного цилиндра, нужно умножить площадь сечения цилиндра на длину рабочего хода поршня. Длина хода поршня определятся расстоянием от нижней мертвой точки (НМТ) до верхней мертвой точки (ВМТ), т.е. от максимально нижнего до максимально верхнего положения поршня.

По формуле это выглядит так: Vраб. = πr 2 h, где π = 3,14, r – радиус, h – длина рабочего хода поршня.

Например, если объем одного цилиндра составил 499 кубических сантиметров, а цилиндров четыре, то нужно умножить 499 на 4 и получим 1996 кубических сантиметров. Далее, округляем до 2000 и делим на 1000, чтобы получить значение в литрах. Таким образом, рабочий объем двигателя составит 2 литра.

Объем двигателя – это параметр ДВС, который определяет его мощность.

В большинстве стран стоимость автомобильного налога зависит от рабочего объема двигателя. Чем он больше, тем дороже обходится налог. Например, объем мотора японского автомобиля “Kei Car” всего 0,66 кубических сантиметров. Владельцы этих машин вообще не платят дорожный налог.

Рабочий объем любого двигателя измеряется в кубических сантиметрах или литрах. Исходя из объема, автомобили делятся на категории:

Чем больше объем, тем больше топливно-воздушной смеси помещается в каждой камере сгорания. Этот показатель напрямую влияет на расход топлива, но вместе с тем увеличивается мощность автомобиля.

Что такое степень сжатия

Движение поршня происходит в результате давления газов, которые образуются при сгорании топливно-воздушной смеси. Перед воспламенением смесь сжимается поршнем в цилиндре. Оставшийся объем в цилиндре после полного сжатия топлива (объем над поршнем в ВМТ) называется камерой сгорания.

Степень сжатия – это отношение объема камеры сгорания к полному объему цилиндра. Она рассчитывается по формуле: ξ = (Vр + Vс) : Vс, где Vр – это рабочий объем, Vс – объем камеры сгорания.

Например, полный объем цилиндра равен 500 кубических сантиметров, а объем камеры сгорания 50 кубических сантиметров. Сжатие в 10 раз. Значит, степень сжатия будет равна 10:1.

Степень сжатия является соотношением и относительной величиной.

Процесс сжатия в дизельных двигателях

Как правило, в дизельных двигателях степень сжатия значительно выше. Если в бензиновых двигателях она в среднем составляет 10:1 – 12:1, то у дизелей значение может достигать от 15:1 до 22:1. Рабочий процесс в дизельном моторе происходит следующим образом: вначале в цилиндр попадает чистый воздух, который за счет большой степени сжатия разогревается до 700-900°С. Дизтопливо впрыскивается под высоким давлением в камеру сгорания при подходе поршня к ВМТ. А так как воздух уже сильно разогрет, после смешивания с ним происходит воспламенение топлива. Возгорание под давлением (без необходимости применения сложной системы зажигания) является главным преимуществом дизельного двигателя. Но, с другой стороны, повышаются требования к герметичности. Также необходим насос высокого давления, который является одним из слабых мест такого типа силовых агрегатов.

Кратко о компрессии

Если со степенью сжатия все понятно, то перейдем к термину компрессия. Под этим понятием понимается максимальный уровень давления, который возникает в камере сгорания в момент перед сгоранием топлива. Если степень сжатия это условная величина, то компрессия является абсолютной величиной и измеряется в атмосферах, килограммах на кубический сантиметр (кг/см 2 ).

Компрессия — это давление в цилиндре, степень сжатия — безразмерный параметр, описывающий геометрические характеристики цилиндра.

Между этими двумя понятиями есть тесная связь, но на компрессию влияет не только уровень сжатия, но также герметичность компрессионных колец и клапанов, температура двигателя, температура горения топлива и многое другое. Более подробно о компрессии можно почитать в отдельной статье на нашем сайте.

На что влияет степень сжатия двигателя

Она оказывает влияние на количество работы, производимой двигателем. Чем выше степень сжатия, тем больше энергии выделяется при сжигании топливно-воздушной смеси. Соответственно, это отражается на мощности силового агрегата. В конце прошлого века автопроизводители добивались увеличения мощности именно путем повышения степени сжатия.

Этот метод имеет определенные ограничения. Дело в том, что нельзя сжимать смесь до бесконечности. Есть определенный предел и если этот предел превысить, то происходит самопроизвольное воспламенение смеси (детонация). Но это правило относится только к бензиновым двигателям.

Степень сжатия и октановое число бензина

Известно, что каждому бензиновому двигателю соответствует определенное октановое число топлива.

Октановое число бензина определяет его детонационную стойкость.

Чем выше степень сжатия и компрессия, тем большим октановым числом должно обладать топливо. Например, низкооктановое топливо вызовет детонацию в двигателе с высоким уровнем сжатия, т.к. воспламенится раньше времени. Если же компрессия и сжатие невысокое, а используется высокооктановое топливо, то двигатель не сможет достичь полной мощности, т.к. топливо с большим октановым числом обычно горит с меньшей температурой и медленнее. Из-за скорости горения ниже расчетной может получиться так, что на фазе выпуска через клапан вместо отработанных газов будет выпущена еще горящая смесь. Следовательно, детали двигателя будут перегреваться, особенно клапаны и возможен их прогар.

Рассмотрим двигатели с разной степенью сжатия и рекомендуемым октановым числом топлива:

Как видно, степень сжатия является важным параметром двигателя. От нее во многом зависит мощность двигателя. Со степенью сжатия также напрямую связано октановое число топлива и другие параметры. Каждому автолюбителю имеет смысл разбираться в этом понятии и иметь представление о его значении.

Источник