Степень сжатия двигателя (связь с компрессией, как рассчитать и увеличить коэффициент)

Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 7 мин. Просмотров 783

Содержание

1. Как связаны степень сжатия и компрессия двигателя?
2. Форсирование двигателя путем увеличения степени сжатия
3. Основные методы увеличения
4. Как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия?
5. Цикл Миллера-Аткинсона
6. Математический расчет
7. Видео:Как измерить степень сжатия правильно.
8. Практический расчет методом проливки
9. Можно ли рассчитать степень, измерив компрессию?

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.

Печать

	Реставратор для пластика и кожи 5 минут и салон авто как новый.   Посмотрите фото до и после		1490 р.
	Набор для ремонта стекла Ремонт стекла авто своими руками. Спасает от трещин и сколов.		1690 р.
	Зеркало видеорегистратор Vehicle Blackbox DVR видеорегистратор + зеркало заднего вида + камера заднего вида + датчик движения + технология Dual cam + G-Sensor…		1990 р.
	Зеркало — бортовой компьютер 12в1 — видеорегистратор, GPS-навигатор, камера, интернет, радар, FM, G-sensor…		1990 р.
	Авточехлы из экокожи Салон будет как новый! Легко чистятся, не трутся, не рвутся.		3990 р.

Степень сжатия и компрессия – что это?

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.

• Что такое степень сжатия?
• Компрессия: что это?

Что такое степень сжатия?

Степень сжатия — геометрическая величина, который не имеет единицы измерения. Определить ее можно параметрами самого двигателя, так как этот параметр равен отношению полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Изменить степень сжатия можно только посредством вмешательства в конструкцию двигателя.

Этот параметр поменяется, если, например, изменить толщину прокладки ГБЦ, разными способами форсирования или дефорсирования мотора, которые поменяют саму геометрию мотора. Степень сжатия напрямую зависит от стойкости к детонации того горючего, которое используется для заправки этой машины. Данный параметр можно найти в инструкции по использованию машины, в разделе ТТХ.

Компрессия: что это?

Компрессия – это давление газов в цилиндрах двигателя в конце такта сжатия во время вращения вала стартером при отключенном зажигания. Именно во время вращения стартером нужно измерять компрессию, так как во время работы мотора давление меняется. Этот параметр является физической величиной, а для ее измерения используют специальный прибор – компрессометр.

В теории компрессия и степень сжатия равны между собой, а вот на практике ситуация иная: степень сжатия почти всегда меньше, чем компрессия.

На это есть свои причины. Эти величины будут равны между собой, если газ в цилиндрах сжимается бесконечно долго, изометрически. В этом случае энергия, которая выделяется в процессе сжатия газа, полностью поглощалась бы поршнем, стенками цилиндров, головкой блока и другими частями мотора, благодаря чему не менялся бы тепловой баланс. Газ, который сжимается, отдает тепло и не давит на манометр с большей силой, нежели расчетная.

На практике же все абсолютно по-другому. В реальной жизни процесс сжатия газа происходит на фоне роста температуры, то есть процесс адиабатный. Если говорить простыми словами, то все тепло, которое выделяет сжатый газ, просто не успевает поглотиться стенками цилиндров, а за счет остатка и в цилиндре создается повышенное давление.

В старых моторах компрессия будет ниже, чем у новых. Это происходит за счет герметичности: новый мотор более герметичен, нежели старый, поэтому и замки колец и остальные места цилиндров не будут пропускать достаточно большое количество тепла, чтобы компрессия существенно упала.

Если двигатель работает исправно, то зачастую компрессия больше расчетной степени сжатия в 1,2 – 1,3 раза. В теории давление газа меняется обратно пропорционально изменению объема газа в степени 1,4.

Но подобный расчет справедлив только тогда, когда нет утечек воздуха, а тепло не передается окружающими стенками. За счет того, что все это есть в реальной жизни, то и подобное соотношение справедливо (1,2 – 1,3 раза). Существует эмпирическая формула, которая связывает степень сжатия и компрессия: Е = (P+3,9)/1.55, где Р – это измеренное давление, а Е – это степень сжатия.

Измеряют компрессию для того, чтобы оценить состояние двигателя и степень износа цилиндропоршневой группы. Чем меньше уровень компрессии, тем больше изношены клапаны и цилиндропоршневая группа. Если показатели слишком низкие (меньше 10 атм. в случае нетурбированного мотора, который работает на бензине), то можно говорить о том, что мотор находится в плачевном состоянии. Также об износе мотора может говорить и отличие в уровнях компрессии в разных цилиндрах больше, чем на 1 атм.

Самый плохой вариант – это наличие и первого, и второго «звоночков». В этом случае нужно обращаться к специалистам для проведения капитального ремонта «начинки» автомобиля.

Померять компрессию можно таким образом: двигатель нужно прогреть, потом выкрутить свечи, нажать на педаль газа, от чего стартер будет прокручивать двигатель, пока давление не станет стабильным.

Прогревать двигатель нужно для того, чтобы коленчатый вал вращался с достаточной частотой, а аккумуляторная батарея была разряженной. Чем выше будет частота вращения коленчатого вала, тем меньшим будет время контакта сжимаемых газов и стенок цилиндра, то есть компрессия будет выше. Именно поэтому и стартер, и АКБ должны быть исправными.

С помощью компрессии можно определить и то место, где мотор наиболее изношен. Это возможно за счет того, что давление газов падает из-за негерметичности клапанов и колец. Чтобы конкретизировать место утечки газа («виноваты» клапаны или кольца), нужно залить в цилиндр 10 – 30 г моторного масла, после чего нужно снова померять компрессию. За счет своей вязкой структуры, масло на определенное время герметизирует замки колец и щель между стенкой цилиндра и поршнем, то есть места, где «уходит» наибольшее количество газа.

Если показатели компрессометра не меняются, то неисправны клапаны, а если повысятся – то причиной всему изношенные кольца.

Как рассчитать степень сжатия, как у профессионала

| Практическое руководство — Двигатель и трансмиссия

Математика

По определению, степень сжатия (CR) — это общий рабочий объем цилиндра с поршнем в нижней мертвой точке (НМТ), разделенный на общий сжатый объем с поршень в верхней мертвой точке (ВМТ). Вскоре мы обсудим процедуры и формулы для определения объемов качания и сжатия. Но сначала давайте рассмотрим последствия незнания CR двигателя.

«Слишком слабое сжатие обычно приводит к неудовлетворительным ожиданиям по производительности. С другой стороны [слишком сильное сжатие] влечет за собой больший риск при настройке и потенциальный отказ компонентов, если не используется соответственно лучшее топливо», — говорит Алан Стивенсон из JE Pistons. «В приложениях с принудительной индукцией ошибиться на низкой стороне гораздо безопаснее, чем испытать удачу на высокой стороне. Окно настройки расширяется и обеспечивает большую безопасность в случае проблем с давлением или подачей топлива или даже с плохой партией газа. И, если мощности недостаточно, еще один или два фунта наддува легко компенсируют разницу».

Ряд санкционирующих органов ограничивает степень сжатия двигателя в зависимости от класса или области применения. Если CR рассчитан неправильно, то гонщик может быть оштрафован за мошенничество, если официальные лица обнаружат, что он слишком высок. С другой стороны, если CR ниже разрешенного максимума, то гонщик теряет лошадиные силы. Даже если нет правил для CR, гонщик может быть ограничен определенной маркой / октановым числом топлива. Знание CR обеспечит прочную основу для стратегии настройки.

Для тех, кто не занимается гонками, полезно знать и понимать данные, необходимые для расчета CR, особенно при создании двигателя с нуля. Например, при заказе поршней технические представители компании должны знать ряд факторов, чтобы обеспечить желаемую или, по крайней мере, безопасную степень сжатия. Если у вас есть бывший в употреблении блок и вы не знаете высоту деки, или вы купили комплект головок и не знаете объем камеры сгорания, то вероятность проблем, упомянутых Стивенсоном, вполне вероятна.

В старые времена вычисление CR означало получение логарифмической линейки (очень давно) или работу с набором формул на портативном калькуляторе. Сегодня найти онлайн-калькуляторы, которые быстро выдают результаты, можно всего одним щелчком мыши в Google. Но, как гласит старая поговорка, качество компьютера зависит от качества информации, которую он получает.

Измерения, необходимые для определения CR:
• Диаметр отверстия цилиндра
• Длина хода коленчатого вала
• Диаметр отверстия под прокладку головки блока цилиндров
• Прокладка ГБЦ сжатая толщина
• Объем камеры сгорания
• Объем купола поршня
• Объем поршневого зазора

В Интернете есть несколько высокотехнологичных калькуляторов, которые запрашивают еще больше, например длину штока и расстояние от первого компрессионного кольца до верхней части поршня. Последнее поможет обеспечить объем над верхним кольцом, но это измерение обычно не оказывает существенного влияния на окончательный расчет и используется только в очень важных приложениях.

Онлайн-калькуляторы обычно предлагают выбор ввода всех измерений в дюймах или метрических единицах, за исключением объемов камеры сгорания и поршня, которые всегда вводятся в кубических сантиметрах или кубических сантиметрах.

Многие из сегодняшних поставщиков запасных частей предоставляют свои соответствующие измерения для готовых деталей, что составляет более половины успеха в быстром определении CR вашего двигателя с разумной точностью.

«Слишком много людей зацикливаются на десятых долях точки в CR, но не понимают эффектов гидродинамики, например, из-за правильного выбора кулачка и фазы», ​​— говорит Стивенсон. «Если все остальное хорошо согласовано, разница в 0,1 отношения незначительна для чего-либо, кроме профессиональных гонок с максимальными усилиями».

Он украшен?
Высота платформы — это единственное измерение, которое изготовитель двигателя должен сделать для точного расчета. Даже с новым блоком цилиндров, новыми шатунами и новыми поршнями может быть значительная разница, если сложить высоту деки и попытаться вычесть половину хода, длины шатуна и высоты сжатия. И если блок использовался, и вы не уверены в его истории, есть вероятность, что его поверхность могла быть фрезерована, что изменило бы высоту деки.

«Самое упускаемое из виду измерение — высота блока. Это имеет решающее значение для точности степени сжатия, поскольку разница в зазоре в 0,020 дюйма приводит к значительному изменению CR», — предупреждает Стивенсон.

Опять же, CR рассчитывается путем деления общего рабочего объема на общий сжатый объем. Вот что нужно для определения каждой из этих сумм:

Рабочий объем равен объему цилиндра + объему зазора + объему поршня + объему прокладки + объему камеры. Сжатый объем равен объему зазора + объем прокладки + объем поршня + объем камеры.

Все коэффициенты должны иметь одинаковое числовое значение. При ручном расчете это обычно указывается в кубических сантиметрах или кубических сантиметрах. Большинство онлайн-калькуляторов автоматически преобразуют стандартные измерения в метрические и рассчитывают такие значения, как объем зазора, если вы правильно ввели диаметр цилиндра и высоту зазора платформы. Онлайн-калькуляторы также могут рассчитать объем прокладки с правильной толщиной и диаметром отверстия, но многие производители прокладок предоставляют эту информацию в своих каталогах или на упаковке.

Определение объемов речи
Опять же, компании, занимающиеся послепродажным обслуживанием, обычно поставляют необходимое количество новых деталей. Производители поршней предоставляют объем купола/тарелки в + или — см3, а производители головок цилиндров предлагают свои продукты с различными объемами, чтобы помочь достичь желаемой степени сжатия. Однако никогда не помешает подтвердить своими собственными измерениями.

«По необходимости, двигатели [внутреннего сгорания] требуют довольно жесткого контроля размеров для надежной работы, поэтому отклонения размеров должны быть в пределах допустимых допусков. Контроль качества на уровне производства предотвращает выпуск несоответствующей продукции в эксплуатацию», — объясняет Стивенсон. «Конечно, ничто не может быть стопроцентным, поэтому тщательные измерения являются стандартной практикой для механических мастерских и производителей двигателей. Предполагать и не измерять почти гарантирует дорогой и беспорядочный результат».

У опытных моторостроителей есть соответствующие инструменты для выполнения всех необходимых измерений, такие как нутромер и циферблатный индикатор. Самые утомительные измерения — это объем поршня и объем камеры сгорания. Требуются бюретка, окрашенная жидкость и приспособления для конкретных задач, как указано на прилагаемых фотографиях.

Как рассчитать степень сжатия с нуля
В качестве примера, давайте рассчитаем CR для популярного приложения Chevy с большими блоками. Начиная с диаметра цилиндра 0,060 дюйма (4,310 дюйма) и хода поршня 4,250 дюйма, рабочий объем каждого цилиндра составляет 62,006 куб.6ci V-8.

Завершают вращающийся узел 6,385-дюймовые шатуны и поршни с 1,270-дюймовой высотой сжатия и 18-кубовым куполом. Мы используем выдержанный блок, который требует небольшой обработки поверхности, поэтому окончательная высота деки составляет 9,780 дюйма. Выбранные головки цилиндров имеют камеры сгорания объемом 118 куб. см, а прокладка головки цилиндров имеет диаметр отверстия 4,375 и толщину в сжатом состоянии 0,040 дюйма. Производитель говорит, что объем прокладки составляет 9,854 куб.см.

При такой высоте деки и вращающемся узле зазор деки составляет 0,000 дюйма. Подставив все эти числа в онлайн-калькулятор, мы получим 10,2:1. Если бы двигатель имел новый блок со стандартным 9Высота деки 0,800 дюйма, CR упадет до 9,86: 1, потому что клиренс деки будет 0,020 дюйма.

При ручном расчете формула будет работать с моделью палубы с надводным покрытием следующим образом: ÷ 2)2 x 3,1416 x высота платформы x 16,387]

Объем прокладки = 9,854 см3 [от производителя, но формула (отверстие ÷ 2)2 x 3,1416 x толщина прокладки x 16,387]

Объем камеры = 118 см3 [значение производителя, но может быть определено и/или подтверждено путем измерения]

Объем поршня = -18 см3 [значение указано производителем, но может быть определено и/или подтверждено измерением. Выражается как отрицательный объем, поскольку поршень имеет куполообразную форму. Если бы поршень был выпуклым или плоским с клапанным сбросом, это было бы выражено как положительное значение.]

С этими числами мы сложим рабочий объем как 1 016,094 + 0,000 + 9,854 + 118 – 18 = 1 125,948. Сжатый объем равен 0,000 + 9,854 + 118 – 18 = 109,854. Разделив рабочий объем на сжатый, мы получим 10,25:1.

Статическая и динамическая компрессия
И наконец, эти расчеты будут вычислять статическую степень сжатия двигателя. Также необходимо учитывать динамическую степень сжатия , которая имеет отношение к синхронизации распределительного вала. Двигатель с высоким CR потеряет часть этого давления сжатия, если впускной клапан останется открытым после того, как поршень начнет такт сжатия. Это называется точкой закрытия впускного клапана.

«Физика диктует формулу, используемую для расчета CR, и ни одна из констант, вводимых в эту формулу, не меняется с RPM», — объясняет Стивенсон. «Единственным исключением является изменение зазора палубы из-за растяжения штока, особенно с алюминиевыми штоками, и отклонения компонентов, таких как изгиб кривошипа».

Вычисление степени сжатия не является сложной задачей, но для этого требуется несколько специализированных приспособлений. На степень сжатия существенно влияет объем зазора деки, расстояние между днищем поршня в ВМТ и высота поверхности деки. Сначала установите поршень в ВМТ, затем обнулите циферблатный индикатор на поверхности деки блока цилиндров. Переместите индикатор к плоскости платформы поршня, чтобы определить, насколько поршень находится ниже или выше платформы блока. В этом примере это 0,005 дюйма. Напишите номер на поршне во время проверки для удобства сравнения. Объем зазора в деке будет зависеть от высоты деки блока, хода коленчатого вала, длины штока и высоты сжатия поршней. Обратите внимание, что отверстие поршневого пальца находится дальше от головки поршня слева. Поршень с более короткой высотой сжатия справа позволяет использовать более длинные штоки, более длинный ход или более короткую высоту деки. Производитель поршня предоставит высоту сжатия для ваших расчетов. Чтобы рассчитать объем купола: сначала поместите поршень на измеренное расстояние в цилиндр, убедившись, что купол находится ниже платформы. В этом примере поршень находится в отверстии на 0,150 дюйма. Рассчитайте открытый объем цилиндра. Объем = (π) x (квадрат радиуса отверстия) x (высота открытого цилиндра). В этом примере отверстие (4600 дюймов) и открытый цилиндр 1,5 дюйма равны 40,9куб.см. Используя бюретку и прозрачную тарелку, заполните цилиндр жидкостью и отметьте, сколько ее нужно. Здесь было около 35,8 куб.см. Вычтите количество использованной жидкости из рассчитанного объема цилиндра. Разница заключается в объеме купола. Большинство прокладок, таких как этот блок JE Pro Seal, предоставляют значения объема прокладки и толщины в сжатом состоянии, чтобы помочь вычислить CR. Это. Слегка наклоните голову, чтобы отверстие оказалось в самой высокой точке. Используйте бюретку и измерьте, сколько жидкости требуется для заполнения камеры сгорания. Используйте циферблатный индикатор для определения верхней мертвой точки. Магнитное основание делает эту работу быстрой и точной. Изменения в обработке могут повлиять на зазор платформы поршня. По этой причине важно проверять каждый поршень и записывать измеренный зазор на головке. Изменение толщины прокладки головки блока цилиндров может помочь в точной настройке степени сжатия. Даже небольшое изменение толщины может изменить степень сжатия на удивительную величину.

Фотографии Mike Magda

Трендовые страницы

• Мы только что купили Ford F-150 Lightning

• Украинская армия Adapts Ford F-150. Последний модельный год HR в США

• Утечка подтверждает 2024 Chevy Corvette E-Ray AWD Hybrid

• Двигатель Hemi LS: да, это реально, и он надирает задницу!

Популярные страницы

• Мы только что купили Ford F-150 Lightning

• Украинская армия адаптирует Ford F-150 Raptor для запуска ракет Утечка подтверждает, что 2024 Chevy Corvette E-Ray AWD Hybrid

• Двигатель Hemi LS: да, это реально, и он надирает задницу!

Теория степени сжатия и ее расчет в Powersports

Если вы покупаете поршни для мотоцикла, квадроцикла или UTV, вы, скорее всего, увидите варианты с разной степенью сжатия. При проектировании поршней для различных степеней сжатия учитывается множество факторов. Здесь мы рассмотрим, как рассчитывается степень сжатия, и как она может повлиять на ваш двигатель и требования к гоночному топливу.

Формула проста — сжатие дает силу, и иногда теория «чем больше, тем лучше» имеет некоторые основания. Но прежде чем мы начнем вслепую увеличивать степень сжатия, лучше узнать больше о том, как этого добиться. Степень сжатия для любого двигателя или отдельного цилиндра определяется как отношение между рабочим объемом цилиндра с поршнем в нижней мертвой точке (НМТ) и объемом с поршнем в верхней мертвой точке (ВМТ). Если, например, отношение объема НМТ в 13 раз больше объема в ВМТ, то степень сжатия равна 13:1.

Степень сжатия представляет собой отношение рабочего объема цилиндра с поршнем в нижней мертвой точке к рабочему объему цилиндра с поршнем в верхней мертвой точке.

Степень сжатия играет важную роль в создании мощности, поскольку именно это сжатие воздушно-топливной смеси улучшает процесс сгорания и создает мощность. Конечно, более высокая степень сжатия также предъявляет более высокие требования к октановому числу топлива, поэтому важно помнить об этом. В качестве примера мы будем использовать одноцилиндровые двигатели для внедорожных мотоциклов. Степень сжатия двигателя серийного мотоцикла для бездорожья с годами увеличилась до текущих диапазонов от 12,5: 1 до 13,5: 1, но при этом все еще способна сжигать насос премиум-класса 9.Бензин с октановым числом 1/93. Это достигается за счет улучшенной конструкции камеры сгорания, а также улучшенного контроля соотношения воздух-топливо за счет электронного впрыска топлива (EFI).

Как рассчитывается степень сжатия?

Было бы неплохо просмотреть, как рассчитывается сжатие. Это вопрос разбиения на ряд небольших областей, для которых необходимо рассчитать их отдельные объемы. Затем эти меньшие тома можно сложить вместе, чтобы создать общий охватываемый том. Например, площадь верхней части поршня в ВМТ должна учитывать отдельные объемы камеры, верхней части поршня (конструкция головки), прокладки головки и высоты поршня над или под декой. цилиндр.

Нажмите здесь, чтобы прочитать о том, как рассчитать сжатие и рабочий объем для автомобильных двигателей.

Объем цилиндра

Вычисление объема цилиндра по формуле Пи x квадрат радиуса x ход поршня дает вам только объем цилиндра. Здесь изображен один цилиндр мотоцикла 250F.

Первым шагом является определение объема цилиндра на основе диаметра цилиндра и хода поршня. Если вы помните из школьной геометрии, объем цилиндра = Pi x радиус в квадрате x высота (в данном случае — ход). С диаметром цилиндра 77 мм и ходом поршня 53,6 мм получается цилиндр объемом 249 литров.куб.см. Это только сам цилиндр.

Далее нам нужно узнать объем камеры сгорания. Проще всего измерить это мерным цилиндром или бюреткой. Большинство бюреток имеют градуировку в миллилитрах, а один миллилитр равен одному кубическому сантиметру (см), так что пусть вас это не смущает. Объем камеры напрямую влияет на степень сжатия, поэтому его измерение важно для точности. Квадратная крышка из плексигласа, покрытая смазкой, с небольшим отверстием, просверленным в ней, чтобы вы могли заполнить камеру медицинским спиртом, смешанным с небольшим количеством пищевого красителя, хорошо работает в качестве измерительной жидкости.

В приведенном ниже примере мы используем автомобильную головку блока цилиндров, но тот же процесс можно выполнить для одно- или многоцилиндровых двигателей мотоциклов.

Герметизация плексигласовой крышки камеры сгорания смазкой позволит заполнить камеру сгорания медицинским спиртом. Вы можете использовать электронный измерительный инструмент (показан здесь), чтобы найти объем жидкости, или вы можете рассчитать вручную с помощью мерного цилиндра (показан ниже). Убедитесь, что камера сгорания заполнена полностью, без пузырьков воздуха, чтобы обеспечить точное измерение.

Объем поршня

Также необходимо измерить объем поршня. Это важно, так как поршень редко бывает идеально плоским. Если бы это было так, объем поршня был бы по существу равен 0, то есть тому, что не добавляется и не вычитается из степени сжатия. Однако большинство днищ поршней содержат некоторую комбинацию клапанных клапанов, тарелки или куполообразной конфигурации, которые составляют заданный объем. Предположим, что этот поршень имеет небольшой купол, но также включает разгрузку поршневого клапана. Общий объем купола поршня необходимо рассчитать для достижения точной степени сжатия. Ваш производитель поршней должен иметь этот объем в наличии, когда он вам понадобится. JE Pistons записывает эту информацию для каждой конструкции поршня.

Имейте в виду, что даже, казалось бы, небольшие изменения могут иметь прямое влияние на сжатие. Например, увеличение диаметра отверстия даже всего на 2 мм — например, с 96 до 98 мм — без каких-либо других изменений в поршне увеличит степень сжатия с 13,58:1 до 14,05:1 просто потому, что площадь поршня теперь больше.

Объем купола также учитывает так называемый объем щели или крошечный объем, находящийся между верхней кромкой поршня над кольцевой площадкой и стенкой цилиндра. Это измерение наиболее важно выполнить, если поршень был модифицирован для добавления дополнительного зазора клапана или если были выполнены другие модификации верхней части поршня.

Этот объем очень минимален, но JE учитывает это при расчете сжатия, чтобы гарантировать сохранение высокой точности.

Объем щели измеряет небольшое пространство между верхом, внешним краем поршня (над верхним кольцом) и цилиндром. Вы можете увидеть это небольшое пространство на фото выше.

Прокладка головки блока цилиндров

Толщина прокладки головки блока цилиндров также влияет на сжатие, так как это также создает объем, который необходимо учитывать при расчете. Толстая прокладка головки существенно увеличивает объем камеры, а более тонкая прокладка уменьшает его. Расчет объема такой же, как у цилиндра, только очень короткий. Чаще всего внутренний диаметр прокладки имеет круглую форму, поэтому вычислить объем довольно просто: объем = Пи х радиус в квадрате х высота.

Высота платформы

Необходимо также учитывать высоту платформы. Если поршень в ВМТ недотягивает до поверхности цилиндра, то этот объем добавляется к объему камеры сгорания, уменьшая степень сжатия. Если верхняя часть поршня превышает верхнюю часть цилиндра на заданную величину, этот объем необходимо вычесть из объема камеры сгорания, что увеличит степень сжатия. Это положение поршня также напрямую влияет на зазор между поршнем и головкой, поэтому внимательно следите за ним, чтобы не выходить за пределы спецификации.

Высота платформы относится к положению поршня по отношению к верхней части цилиндра (палубе) в ВМТ. В изображенном здесь поршне/цилиндре купол поршня находится над декой, когда поршень находится в ВМТ, поэтому этот объем купола поршня необходимо вычесть из объема камеры сгорания. Вот как поршни с высокой степенью сжатия, такие как этот, достигают более высокой степени сжатия.

Когда все эти размеры определены, мы можем выполнить простую математику, разделив объем цилиндра с поршнем в нижней части своего хода на объем цилиндра с поршнем в верхней части своего хода. Мы включили всю математическую формулу здесь внизу этой страницы, но она слишком длинная и сложная, и на самом деле нет причин повторять все это, если вы действительно не любите расчеты от руки! Более простой вариант — использовать один из множества бесплатных онлайн-калькуляторов коэффициента сжатия.

Использование программы расчета степени сжатия сэкономит много времени и избавит от ненужных хлопот при расчетах вручную. Эти цифры приведены только для примера.

Нам нравится версия, предлагаемая Performance Trends (Performancetrends.com), поскольку она проста в использовании и ее можно загрузить бесплатно. Входные данные для этой программы могут даже быть изменены с английского на метрические, если вы предпочитаете, и входные данные настолько просты, что вы можете попробовать десятки различных комбинаций, чтобы удовлетворить свое любопытство.

Важно отметить, что, хотя сжатие играет важную роль в создании мощности, добавление сжатия не является чисто линейным предложением. Общепринятым показателем увеличения сжатия является то, что одна полная точка сжатия может добавить от 3 до 4 процентов мощности. Итак, если двигатель развивает мощность 50 лошадиных сил, а мы добавим полную точку сжатия (например, с 11 до 12:1), это потенциально может увеличить мощность до 51,5 лошадиных сил. Однако при текущих коэффициентах сжатия гоночных двигателей уже на уровне 13:1 добавление полной точки сжатия не обязательно может добавить целых три процента, поскольку закон убывающей отдачи играет роль при коэффициентах, близких к 14:1 или выше. Положительный прирост все равно будет, но он, скорее всего, не будет таким большим, как прирост, например, от 9:1 до 10:1.

Здесь изображены 3 поршня JE с разной степенью сжатия для одного и того же двигателя YXZ1000. CR включают 9,5: 1 (уменьшенное сжатие для турбо-приложений), 11,5: 1 (стандартное сжатие) и 12,5: 1 (высокое сжатие). Обратите внимание, что самая высокая степень сжатия имеет самые высокие куполообразные элементы, занимающие большую часть объема камеры сгорания. Поршень 9,5:1 наоборот. Другим примером могут быть эти поршни CRF450R JE 2017-18 годов. Стандартное сжатие, поршень 13,5: 1 (справа) имеет очень плоский купол, не занимающий лишнего объема в камере сгорания. Поршень 14,5: 1 (слева) имеет более высокий купол, чтобы уменьшить объем камеры сгорания, когда поршень находится в ВМТ.

Щелкните здесь, чтобы узнать больше о наших поршнях серии Pro.

Должен ли я использовать гоночный газ?

Поскольку большинство новых мотоциклетных двигателей в настоящее время имеют статическую степень сжатия 13:1, эти двигатели работают с очень точно настроенными комбинациями, позволяющими им работать на насосном газе с октановым числом от 91 до 93. Один вопрос, который часто задают, заключается в том, принесет ли гоночный бензин пользу. Есть несколько факторов, влияющих на гоночный бензин, которые выходят далеко за рамки простого увеличения октанового числа. Многие гонщики считают, что увеличение октанового числа также добавит мощности. Хотя это может быть правдой, ответы могут быть трудными для расшифровки.

Октановое число само по себе не является функцией топлива, которая увеличивает мощность. Октан добавляют в топливо для предотвращения детонации. Если двигатель страдает от детонации или детонации из-за использования бензина более низкого качества, добавление октана восстановит эту мощность. И наоборот, добавление топлива с более высоким октановым числом в двигатель, который не страдает от проблем с детонацией, не приведет к увеличению мощности. Более распространенная ситуация заключается в том, что добавление октана сверх требований двигателя обычно приводит к менее эффективному процессу сгорания, который не увеличивает мощность. В определенных ситуациях использование слишком большого октана может привести к небольшой потере мощности! Вот где теория «чем больше, тем лучше» не проходит проверку.

Как и любая другая система гоночного двигателя, правильное сочетание компонентов и топлива может привести к повышению мощности.