Зависимость компрессии от степени сжатия
Степень сжатия и компрессия двигателя
Современный автомобилист, если он хочет разбираться в своей машине, должен знать массу терминов и определений. При отсутствии технического образования, либо при недостаточных знаниях в теме автомобилестроения и физике в целом, водитель может путать такие определения, как степень сжатия и компрессия. Эти понятия, в целом, довольно близки друг к другу, но не тождественны, как думают многие водители. В рамках данной статьи рассмотрим, в чем разница между степенью сжатия и компрессией двигателя. Разобравшись в этих понятиях, станет гораздо проще анализировать работу мотора.
Степень сжатия
Пожалуй, начнем с самого сложного. Как мы все с вами знаем внутри блока цилиндров, ходят поршни. У каждого поршня есть «мертвые точки», это верхняя – когда топливо сжато до предела и ждет воспламенения, и нижняя – когда поршень уходит вниз, а пространство либо заполняется новой топливной смесью, либо расширившимися (воспламененными) газами.
Верхняя мертвая точка. Когда поршень находится в «верхней точке», над поршнем остается определенный объем (или пространство) именно в нем находится сжатая воздушно-топливная смесь, это и есть «камера сгорания» — для условного обозначения этот объем мы назовем «V1»
Нижняя мертвая точка. Здесь поршень находится в «нижней мертвой точке», и к объему камеры сгорания, добавляется объем цилиндра, точнее, объем находящийся над поршнем. В итоге у нас получаются как бы два объема – Vц (цилиндра) и V2 (общий = цилиндра + камера сгорания).
Теперь все просто — важные для нас параметры, это V1 и V2 (стоит отметить, что измеряются они в литрах). Для того чтобы получить степень сжатия нужно:
Степень сжатия = V2 / V1
Таким простым методом мы рассчитываем, во сколько сжимается воздушно-топливная смесь, при движении из нижней мертвой точки в верхнюю.
Зачастую производитель уже указывает эти характеристики в описании или инструкции, и мы можем видеть степень сжатия 9,5 – 10 – 10,5 – 11 – 12 – 14 и т.д. Это нам говорит о том — что топливная смесь, которая «всосалась» при движении поршня из «верхней мертвой точки» в «нижнюю», на такте впуска, сожмется в 9,5 – 14 раз, от первоначального объема и после подожжется свечой зажигания.
Думаю, теперь путать не будете, разжевано все досконально, теперь переходим к компрессии двигателя.
Отличие степени сжатия от компрессии
Степень сжатия двигателя не является компрессией. Они полностью различаются, хотя многие их путают. Коэффициент, о котором идёт речь в статье, не раскрывает значение оптимального давления ТВС перед возгоранием. Измеряется ССД лишь относительно, в соотношении к единице объёма камеры.
Под компрессией принято понимать предельное значение сжатия, образуемого в камере сгорания, на конечном этапе давления горючей смеси. Данная величина априори не может быть относительной, поэтому её измеряют в абсолютных значениях — атм, кг/см2, бар.
Степень сжатия и компрессия неразрывно связаны, но не идентичны. Показатель компрессии зависит не только от сжатия. На него оказывает влияние температура ДВС, наличие зазоров в приводных клапанах, состав топлива и многое другое.
Ну собственной такой вопрос. ))))
Суть проблемы вот в чем. Имеется двигатель ЯМЗ 238 (МАЗ), померили компрессию. Показывает 22 очка. Говорят, что мало, надо больше 30 для нормальной работы.
По мануалу глянули, там степень сжатия 16,5. В бензиновом двигателе коэфициент я знаю, а вот в дизельном нет.
Кто-нибудь знает такое соотношение?
Заранее спасибо!
А в бензиновом какой коэффициент? Всегда думал что компрессия и степень сжатия одно и тоже )
Если считаешь, что этот коэффициент одинаков для всех дизелей, то возьми данные от любого, которого знаешь и установи зависимость.
Степень сжатия это отношение объема от поршня до ГБЦ, когда поршень находится в низшей точке, к тому же объему при поршне в высшей точке. Величина постоянная, заложеная, чисто, конструктивно.
Да вот я и не знаю, одинаков он или нет. Мне хотя бы примерное значение. На бензиновых, примерно одинаков +-
Давайте разберемся. Вот что говорит наука.
Степень сжатия — отношение объёма надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) к объёму надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания.
, где:
= диаметр цилиндра;
= ход поршня;
= объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.
Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.
Детонация в двигателе — изохорный (взрывной) процесс горения топливо-воздушной смеси без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.
Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10:1, компрессия — 14 атм.).
Причины изменения компрессии
Следует сказать, что проблемы с компрессией свидетельствуют о серьезных поломках двигателя, и, с большой долей вероятности, автовладельцу придется выполнять дорогостоящий капитальный ремонт автомобиля.
В том случае, если отмечается нарастание компрессии по мере увеличения тактов двигателя, это может говорить об износе стенок цилиндра, поршневых канавок и проблемах с кольцами.
Если же, наоборот, компрессия двигателя не увеличивается и не достигает необходимых показателей, то в результате седла клапанов не обеспечивают должную герметизацию камеры сгорания и из нее выходит воздух. В данном случае необходим ремонт головки блока цилиндров.
В том случае, если измерения компрессии проводились при полностью открытой заслонке, и при этом отмечается недостаточный уровень данной характеристики, это говорит о прогаре поршней и клапанов, деформации клапанов и задирах на цилиндрах двигателя.
Последнее в особенности распространено на современных моторах, поэтому дополнительно при подозрении на задиры производят осмотр мотора специальными устройствами, которые позволяют визуально определять состояние каждого цилиндра на предмет выявления таких проблем. У таких моторов с задирами отмечается уменьшенная компрессия двигателя.
Степень сжатия
Степенью сжатия двигателя называют отношению полного объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания.
Какая должна быть компрессия исправного двигателя?
На бензиновых двигателях степень сжатия имеет широкий диапазон и может достигать от 8 до 12 единиц. Что касается дизельных двигателей, то у них степень сжатия намного выше и может достигать от 14 до 18 единиц, что объясняется конструктивными особенностями дизельных двигателей. Вы все поймете, если подробно изучите рабочий цикл дизельного двигателя.
Степень сжатия бензиновых двигателей на прямую влияет на мощность двигателя. Так почему же ее не увеличить, спросите вы? Да потому, что при увеличении степени сжатия бензинового двигателя резко снижается ресурс двигателя, могут возникнуть проблемы с работой двигателя, особенно при заправке некачественным бензином. А сегодня, не редкость встретить некачественный бензин на заправках. Наверное уже каждый водитель слышал, как обманывают на АЗС.
Подробнее о том что такое степень сжатия, на что влияет степень сжатия и как можно увеличить или уменьшить степень сжатия.
Подробнее о компрессии двигателя
Компрессией двигателя называют максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия, соответственно компрессия это давление в цилиндре двигателя и имеет зависимость от степени сжатия. Если объем меньше, величина давления больше, если степень сжатия больше, то и компрессия больше. Показатель компрессии двигателя может говорить о состоянии двигателя в целом. Вот почему при выборе и покупке автомобиля покупатели проверяют его на сто, где специалисты проводят качественную диагностику двигателя, в которую входит процедура замера компрессии. Стоимость замера компрессии на сто как правило не большая. Да и при наличии прибора для замера компрессии, сделать правильный замер компрессии своими руками не составит никакого труда.
Причины низкой компрессии двигателя
Если после замера компрессии вы обнаружили низкие показатели, следует искать основные причины низкой компрессии: износ поршневых колец, неисправность клапанного механизма.
Как определить почему упала компрессия в двигателе?
В цилиндры с низкой компрессией шприцом введите около 20 грамм моторного масла и опять проведите замер компрессии. Если компрессия подросла, значит проблема низкой компрессии именно в поршневых кольцах. А если показания компрессии не изменились значит проблемы в клапанном механизме. Не редко бывают случаи, когда при низкой компрессии требуется проводить капитальный ремонт двигателя.
Степень сжатия на практике – как это происходит?
Сгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия, так как в этом нет необходимости, также и низкооктановое топливо практически исчезло с рынка. Все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия.
Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем, и объем двигателя не меняется.
Увеличение степени сжатия
Степень сжатия и компрессия, это не одно и тоже и различается тем, что степень сжатия это геометрическая величина, а компрессия динамическая. Так как двигатель при вращении обладает некоторыми насосными свойствами, плюс воздух при сжатии нагревается, то величина компрессии будет отличаться от степени сжатия в большую сторону. Компрессия обычно больше в 1.4 раза чем степень сжатия.
Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности двигателя, так как чем больше сжать топливовоздушную смесь, тем больше она сможет расшириться относительно сжатого объема при сгорании. Тем самым можно получить больше мощности с того же объема сгоревшего топлива. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне. Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня? Дело все в характеристиках бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования аномальных, нежелательных процессов горения (детонация и др). Октановое число как раз и является основным показателем величины детонационной стойкости топлива и чем это число выше, тем большую степень сжатия можно использовать в двигателе, без образования детонации.
То есть проще говоря, если мы значительно повысим степень сжатия то мощность у нас повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом, а оно стоит дороже. Но с другой стороны, двигатель теперь работает более эффективно и на той мощности на которой вы ездили раньше, он будет потреблять меньше топлива и разность в цене как бы нивелируется! Но правда все же такова, что вы не будете ездить на малой мощности. Иначе зачем нужно было все это затевать? Степень сжатия можно повысить двумя самыми эффективными способами: 1 установка более тонкой прокладки головки блока, либо спиливание нижней части головки блока. При таком варианте, клапана приближаются к поршню и необходимо делать или увеличивать выборки под них. Изменяются фазы работы ГРМ так как высота цепи или ремня, ответственная за синхронизацию распредвала изменяется на величину, уменьшения высоты позиционирования головки блока. При верхневальном двигателе (распределительный вал находится в головке блока). Настроить работу распределительного вала можно с помощью резрезной шестерни, либо шестерни с несколькими позициями под шпонку. При нижневальном, когда распредвал стоит внизу (в блоке цилиндров) и связь с клапанами происходит посредством толкателей также изменяется кинематика клапанного механизма без гидроусилителей, а с гидроусилителями может не хватить их хода и придется ставить меньшие по длине толкатели. При использовании метода на V образном двигателе при спиливании головок изменится расстояние между посадочными отверстиями впускного коллектора, что потребует его подгонки. 2 Растачивание цилиндров под больший по диаметру поршень. Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение возросшего цилиндра к прежней камере сгорания покажет большую величину степени сжатия. Метод кроме замены поршней и расточки цилиндра не требует больше каких либо переделок и более предпочтителен для увеличения степени сжатия. Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9 чем с 13 до 14. Примеры прибавок в процентах: с 8 до 9 = 2.0 % прибавка мощности с 9 до 10 = 1.7 % прибавка мощности с 10 до 11 = 1.5 % прибавка мощности с 11 до 12 = 1.3 % прибавка мощности с 12 до 13 = 1.2 % прибавка мощности с 13 до 14 = 1.1 % прибавка мощности с 14 до 15 = 1.0 % прибавка мощности с 15 до 16 = 0.9 % прибавка мощности с 16 до 17 = 0.8 % прибавка мощности Промежуточные результаты суммируются, например поднятие степени сжатия с 8 до 14 даст прибавку 8.7 % Примеры перехода на более высокооктановое топливо при повышении (СС) менее 8 — 76 бензин от 8 до 9 — 80 бензин от 9 до 10.5 — 92 бензин от 10 до 12.5 — 95 бензин от 12 до 14.5 — 98 бензин от 13.5 до 16 — 102 бензин от 15.5 до 18 — 109 бензин Минимальное октановое число топлива применяемое в каждом конкретном двигателе зависит не только от степени сжатия но и в некоторой степени от конструкции формы камеры сгорания, алгоритма работы клапанного механизма, системы зажигания итд. Поэтому более совершенные двигатели могут работать с большими величинами степени сжатия без повышения качества топлива.
Маринер-50 2Т. Компрессия, кольца. менять не менять?
танкист
капитан 1-го ранга
танкист
капитан 1-го ранга
А теперь о степени сжатия и компрессии.
и так начнём о понятии степень сжатия:
Степень сжатия — отношение объёма надпоршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объем цилиндра) к объёму надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания.
CR=(число пи/4*B^2*S+Vc)/Vc, где:
B= диаметр цилиндра;
s= ход поршня;
Vc= объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.
Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.
Степень сжатия, обозначаемая греческой буквой ε, есть величина безразмерная. Связанная с ней величина компрессия зависит от степени сжатия, от природы сжимаемого газа и от условий сжатия. При адиабатическом процессе сжатия воздуха зависимость эта выглядит так: P=Pο*ε^γ, где
γ=1,4 — показатель адиабаты для двухатомных газов (в том числе воздуха),
Pο — начальное давление, как правило, принимается равным 1.
Из-за неадиабатичности сжатия в двигателе внутреннего сгорания (теплообмен со стенками, утечки части газа через неплотности, присутствия в нем бензина)сжатие газа считают политропным с показателем политропы n=1,2.
При ε=10 компрессия в лучшем случае должна быть 10^1,2=15,8
Детонация в двигателе — изохорный самоускоряющийся процесс перехода горения топливо-воздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндро-поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.
Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия — 10:1, компрессия — 14 атм.).
Двигатели гоночных автомобилей, работающих на метаноле, имеют степень сжатия, превышающую 15:1; в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 11,1:1.
В 1950-60-е года одной из тенденций двигателестроения, особенно в Северной Америке, было повышение степени сжатия, которая к началу 1970-х на американских двигателях нередко достигала 11-13:1. Однако, это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале 1970-х годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.
Теперь о понятии Компрессия:
Компрессия (от лат. compressio — сжатие) — сжатие газа под действием внешних сил для уменьшения его объема, повышения давления и температуры. Компрессия осуществляется в частности при работе двигателя внутреннего сгорания.
Сжатие топливовоздушной смеси в цилиндре позволяет повысить полезную энергию, высвобождающуюся при ее сгорании.
Большинство автомобилей на сегодняшний день оснащается 4-тактными двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Впуск — сжатие — рабочий ход — выпуск, как , просили запомнить еще на теоретических занятиях в автошколе. Но вот вопрос, где же спряталась эта компрессия? Говоря отстраненно — в камере сгорания, между днищем поршня, компрессионным кольцом и стенками самой камеры. А когда она там появляется? Именно в момент такта сжатия, когда поршень в цилиндре почти доходит до верхней мертвой точки (ВМТ), и остается всего несколько мгновений до воспламенения смеси.
Сама по себе она служит лишь показателем состояния цилиндропоршневой группы двигателя и некоторых других узлов, если оставить в стороне тему форсирования (или дефорсирования) двигателя.
Вся за компрессию лежит на поршне, компрессионных кольцах, впускных и выпускных клапанах, прокладке головки блока двигателя и некоторых других устройствах, наличие или отсутствие которых обусловлено типом силового агрегата. Давление в камере сгорания достигает 8 — 30 атмосфер (в зависимости от типа ДВС — бензиновый или дизельный), и все детали должны выдерживать такую нагрузку, причем не единожды, а многократно.
При движении поршня, когда над донышком создаётся повышенное давление, сжимаемые или сгоревшие газы попадают в зазор кольца и канавки поршня и прижимают кольца к поверхности цилиндра. Таким образом, кольца прижимаются к цилиндру не только силой собственной упругости, но и давлением газов.
Думаю кто математику и физику в школе не прогуливал подсчитает без проблем что и как.
Детонационная стойкость автомобильного горючего имеет прямую взаимосвязь со степенью сжатия, которая представлена в таблице ниже.
| ОЧ | СЖ |
| 72 | 6,8–7,0 |
| 76 | 7,2–7,5 |
| 80 | 8,0–9,0 |
| 91 | 9,0 |
| 92 | 9,1–9,2 |
| 93 | 9,3 |
| 95 | 10,5–12 |
| 98 | 12–14 |
| 100 | Более 14 |
