Калькулятор расчета рабочего объёма двигателя внутреннего сгорания. Степень сжатия двс Как вычислить степень сжатия двигателя

Одним из важнейших факторов, определяющих работу ДВС (двигателя внутреннего сгорания), являются степень сжатия и компрессия. От их размера зависит, насколько эффективно работает мотор, и каков у него износ. Попробуем разобраться, что такое компрессия, в чём её измеряют, чем от неё отличается степень сжатия – и как можно изменить эти параметры.

Что такое степень сжатия двигателя, работающего на бензине, или в дизеле?

Проще всего начать со степени сжатия, поскольку этот параметр всегда задан конструктивно. Понять смысл этого термина легко, если вспомнить конструкцию ДВС. В рабочем цилиндре движется поршень – и движение это происходит в определённых пределах, ограниченных двумя мёртвыми точками – верхней (ВМТ) и нижней (НМТ). При этом постоянно изменяется объём поршня, находящийся между поверхностью поршня и головкой цилиндра.

Чтобы определить степень сжатия двигателя, необходимо измерить:

Свободный объём цилиндра, когда поршень опущен в НМТ.
Такой же объём, когда поршень в ВМТ, где, собственно и происходит зажигание.

Степень сжатия поршневого двигателя будет определяться, как разность между двумя этими объёмами. Она устанавливается конструкцией двигателя и не может быть изменена без замены блока цилиндров.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Вопрос о том, как определить степень сжатия двигателя, решается очень просто: по сути, достаточно измерить ход цилиндра между мёртвыми точками. Учитывать площадь поршня при этом обычно не надо: в сечении рабочий цилиндр ДВС одинаков, и меняется только высота того пространства, в котором находится топливная или газовая смесь. Однако такие данные будут лишь приблизительными, поскольку не учитывается объём камеры сгорания. Для точного расчёта лучше использовать калькулятор степени сжатия, который приводится на многих ресурсах автомобильной тематики.

Кроме того, во многих случаях расчет степени сжатия не требуется: производители нередко указывают этот параметр в документах на автомобиль. Например, степень сжатия дизельного двигателя обычно выше, чем у работающего на бензине – и в сопроводительных документах указывают: «Степень сжатия 18:1». Это означает, что во время работы двигателя топливная смесь сжимается в 18 раз.

Что такое компрессия двигателя в цилиндрах?

А вот теперь нужно упомянуть отдельно компрессию. Дело в том, что степень сжатия – величина конструктивная. На практике то, что таблица степени сжатия указывает какое-то число для двигателя, не означает, что в конкретном экземпляре ДВС сжатие смеси происходит именно во столько раз.

Компрессия – это величина, которая показывает, насколько действительно сжимается топливная смесь в тот момент, когда происходит её воспламенение. Разница компрессии и степени сжатия как раз и состоит в том, что:

Степень – это математическая величина, отношение двух цифр, компрессия же – физический параметр, измеряемый в атмосферах, килограммах на квадратный сантиметр, барах или паскалях.
Степень задаётся конструктивно, а компрессия меняется в зависимости от особенностей работы ДВС. Её нельзя вычислить заранее, её можно только измерить напрямую.

Какая должна быть максимальная компрессия с учётом октанового числа топлива?

Тот факт, что компрессия измеряется с помощью приборов, не означает, что не существует никаких норм на этот счёт. Каждый производитель двигателей рассчитывает их на определённую величину сжатия, которому должна подвергаться топливная смесь во время работы ДВС.

Обычно для расчётов используется формула:

К = СС х X

Где К – это компрессия, СС – размер степени сжатия, а X – конкретный коэффициент, зависящий от устройства ДВС. К примеру, для бензиновых моторов с искровым зажиганием он равен обычно 1,2 – 1,3. Но при этом нужно учитывать ещё и особенности конкретной модели.

Соответственно в норме для современных бензиновых ДВС компрессия должна составлять где-то от 10,5 до 16 кг/кв. см. При этом действует правило: чем выше степень сжатия (и, соответственно, компрессия) – тем большим быть должно октановое число у топлива. Старые модели ДВС, где СС составляет лишь 7 – 8 единиц, могут работать на А-76, но новые моторы в основном рассчитаны на «девяносто пятый» или даже «девяносто восьмой» бензин.

Это правило не применяется в отношении дизелей. Дело в том, что их принцип работы другой: не воспламенение смеси от искры, а самовозгорание в предварительно сжатом в цилиндре воздухе. Поэтому там действуют другие коэффициенты, и в норме для дизеля СС должна составлять от 20 до 32 кг/кв. см. В том же случае, если двигатель рассчитан на эксплуатацию в экстремальном холоде, значение этого параметра может достигать и 40 кг/кв. см.

Норма компрессии по таблице для двухтактного ДВС

Несколько сложнее ситуация с двухтактными двигателями. В большинстве своём они имеют очень узкое применение там, где компактность и лёгкость важнее экономичности: на судах, в самолётах, лодках, скутерах, мотоциклах или мопедов.

Зачастую определить степень сжатия с помощью автомобильных приборов здесь вообще невозможно: конструкция двухтактников иногда предусматривает наличие декомпрессора – и тогда измерение показывает всё, что угодно, кроме реальных результатов. Кроме того, в документах на такие моторы часто данные не указываются. Наконец, надо учитывать, что в камеру двухтактника поступает не чистое топливо, а в смеси с маслом, которое в сгорании не участвует.

Тем не менее, опыт показывает, что нормой для двухтактных двигателей мотоциклов следует считать показания от 9 до 13. Если же показания опустились ниже 7 – следует срочно задуматься о ремонте. Возможно, мотор ещё поработает – но такая маленькая степень сжатия и компрессия заставляют насторожиться.

Почему пропала нормальная компрессия?

Непосредственное измерение компрессии на двигателе может показать, что реальная величина значительно отличается от той, которая указана в документах или должна быть согласно расчётам. Тому есть несколько причин.

Высокие температуры в работающем двигателе (где, вообще-то, в каждом цикле происходит взрыв бензиново-воздушной смеси!) заставляют расширяться все детали – в том числе и поршень. Чтобы в результате мотор не заклинил на первых же минутах работы, конструкторы предусматривают определённые зазоры между поршнем и стенками цилиндра. Но в эти зазоры во время такта сжатия ускользает и бесполезно теряется часть смеси. Именно поэтому даже в совершенно новом холодном ДВС давление несколько ниже, чем можно было бы ожидать исходя из того, какая степень сжатия в цилиндре предусмотрена разработчиками. Разница исчезает, когда двигатель прогревается, а зазоры из-за теплового расширения уменьшаются.
Износилась поршневая группа. Например, возникли задиры на поверхностях, через которые теряется часть смеси.
Неправильно стоят поршневые кольца – они не прилегают к поверхностям так, как это положено.
Нарушено прилегание клапанов.
Неверная регулировка ГРМ. В этом случае клапана открываются или закрываются не вовремя – и давление теряется.
Возникла трещина в ГБЦ.

Возможны так же иные причины. В любом случае, снижение компрессии на горячем ДВС означает, что с мотором что-то серьёзно не так, и он нуждается как минимум в регулировании, как максимум – в замене.

Как проверить компрессию на горячем и холодном двигателе: способ измерения, используемый прибор

Поскольку компрессия зависит от множества факторов, её необходимо измерять для каждого конкретного двигателя.

Есть два способа произвести замер – с помощью специального прибора (компрессометра) и без него.

Замер компрессометром

В том случае, если в наличии есть компрессометр, алгоритм измерения выглядит следующим образом:

Машина заводится, двигатель прогревается до рабочей температуры.
Удаляются свечи. Это обязательное условие. Без него погрешность будет слишком велика.
В отверстие вставляется наконечник компрессометра (нужно заранее озаботиться тем, чтобы он подходил по диаметру и резьбе).
Включается стартер. Двигатель крутится, пока стрелка прибора не прекратит двигаться вверх. Нужно заранее позаботиться о том, чтобы аккумулятор был заряжен полностью.
Считываются данные.
Процедура повторяется на следующем цилиндре.

Такой способ годится лишь для горячего двигателя – но зато он наиболее точен. На холодном же моторе компрессометр покажет позавчерашнюю погоду в Занзибаре, а не реальные данные.

Бесприборное измерение

Это очень неточный способ, к тому же годящийся лишь для опытных водителей и автомехаников. Тем не менее, если под рукой нет компрессометра, можно воспользоваться им.

В этом случае действовать нужно так:

Вывертываются все свечи, кроме находящейся в первом цилиндре.
Коленвал проворачивается, пока в первом цилинре не произойдёт сжатие (определить это можно с помощью меток).
Вворачивается свеча во второй цилиндр, коленвал снова проворачивается.
Цикл повторяется, пока не закончатся цилиндры.

В этом случае нельзя узнать точные данные – но можно определить, в каком из цилиндров упала компрессия. Там, где она слишком низка, усилие, прилагаемое для проворота коленвала, будет ниже.

Этот метод требует опыта и хорошего мышечного чувства. Однако его достоинство в том, что он может использоваться даже на холодном двигателе.

Изменяемая компрессия: как при ремонте провести увеличение давления в двигателе с помощью присадки или другим способом?

В том случае, если компрессия недостаточная, её можно попытаться увеличить. Первый по распространённости способ – это использование специальных присадок к маслу. По заявлениям производителей, специальный состав восстанавливает структуру металла, заполняет пустоты и тем самым обеспечивает нормальную работу двигателя. Насколько реальны эти обещания – вопрос спорный. Специалисты по ремонту двигателей не дают тут однозначного ответа: одни считают, что присадки реально работают, другие объявляют их бесполезной тратой денег.

Куда надёжнее восстанавливает рабочий объем (а через него – и сжатие) переборка мотора. В этом случае могут использоваться следующие методы:

удаление нагара в цилиндре;
регулирование клапанов;
фрезеровка ГБЦ с целью уменьшить объём рабочей камеры;
замена цилиндров или колец на них;
использование турбокомпрессора, нагнетающего воздух под большим давлением. Однако здесь требуется точный расчет объема двигателя и мощности нового узла;
увеличение СС. На заводе степень не ставится на максимум, потому что иначе велик риск детонации и разрушения узлов ДВС. Но регулировка и настройка позволяет повысить сжатие в двигателе;
использование накладок на поршень. Крайне опасный метод, поскольку требует полной перенастройки двигателя. Но при правильном использовании позволяет добиться положительных результатов.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Любые операции, касающиеся СС или компрессии, требуют опыта. Автовладельцам с небольшим стажем лучше всего обратиться к специалистам.

Рабочий объем цилиндра представляет собой объем находящийся между крайними позициями движения поршня.

Формула расчета цилиндра известна еще со школьной программы – объем равен произведению площади основания на высоту. И для того чтобы вычислить объем двигателя автомобиля либо мотоцикла также нужно воспользоваться этими множителями. Рабочий объём любого цилиндра двигателя рассчитывается так:

h - длина хода поршня мм в цилиндре от ВМТ до НМТ (Верхняя и Нижняя мёртвая точки)

r - радиус поршня мм

п - 3,14 не именное число.

Как узнать объем двигателя

Для расчета рабочего объема двигателя вам будет нужно посчитать объем одного цилиндра и затем умножить на их количество у ДВС. И того получается:

Vдвиг = число Пи умножено на квадрат радиуса (диаметр поршня) умноженное на высоту хода и умноженное на кол-во цилиндров.

Поскольку, как правило, параметры поршня везде указываются в миллиметрах, а объем двигателя измеряется в см. куб., то для перевода единиц измерения, результат придется разделить еще на 1000.

Заметьте, что полный объем и рабочий, отличаются, так как поршень имеет выпуклости и выточки под клапана и в него также входить объем камеры сгорания. Поэтому не стоит путать эти два понятия. И чтобы рассчитать реальный (полный) объем цилиндра, нужно суммировать объем камеры и рабочий объем.

Определить объем двигателя можно обычным калькулятором, зная параметры цилиндра и поршня, но посчитать рабочий объем в см³ нашим, в режиме онлайн, будет намного проще и быстрее, тем более, если вам расчеты нужны, дабы узнать мощность двигателя, поскольку эти показатели напрямую зависят друг от друга.

Объем двигателя внутреннего сгорания очень часто также могут называть литражом, поскольку измеряется как в кубических сантиметрах (более точное значение), так и литрах (округленное), 1000 см³ равняется 1 л.

Расчет объема ДВС калькулятором

Чтобы посчитать объем интересующего вас двигателя нужно внести 3 цифры в соответствующие поля, - результат появится автоматически. Все три значения можно посмотреть в паспортных данных автомобиля или тех. характеристиках конкретной детали либо же определить, какой объем поршневой поможет штангенциркуль.

Таким образом, если к примеру у вас получилось что объем равен 1598 см³, то в литрах он будет обозначен как 1,6 л, а если вышло число 2429 см³, то 2,4 литра.

Длинноходный и короткоходный поршень

Также замете, что при одинаковом количестве цилиндров и рабочем объеме двигатели могут иметь разный диаметр цилиндров, ход поршней и мощность таких моторов так же будет разной. Движок с короткоходными поршнями очень прожорлив и имеет малый КПД, но достигает большой мощности на высоких оборотах. А длинноходные стоят там, где нужна тяга и экономичность.

Следовательно, на вопрос «как узнать объем двигателя по лошадиным силам» можно дать твердый ответ – никак. Ведь лошадиные силы хоть и имеют связь с объемом двигателя, но вычислить его по ним не получится, поскольку формула их взаимоотношения еще включает много разных показателей. Так что определить кубические сантиметры двигателя можно исключительно по параметрам поршневой.

Зачем нужно проверять объем двигателя

Чаще всего узнают объем двигателя когда хотят увеличить степень сжатия, то есть если хотят расточить цилиндры с целью тюнинга. Поскольку чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно, двигатель будет более мощным. Технология изменения объема в большую сторону, дабы нарастить степень сжатия, очень выгодна - ведь порция топливной смеси такая же, а полезной работы больше. Но всему есть свой предел и чрезмерное её увеличение грозит самовоспламенением, вследствие чего происходит детонация, которая не только уменьшает мощность, но и грозит разрушением мотора.

Компрессия в цилиндрах двигателя является одним из важнейших факторов его работы. Она обозначает максимальную величину давления во время холостого прокручивания мотора. Отдельно взятые модели силовых агрегатов предполагают различные показатели уровня компрессии. Об этом далее в статье.

Компрессия среди автолюбителей считается диагностическим фактором, позволяющим оценить состояние поршневой группы и работоспособность двигателя автомобиля. Компрессией является наибольшее давление в цилиндре, которое создается поршнем в конце такта сжатия. Компрессия двигателя может измеряться в разных единицах, однако наибольшую популярность обрело измерение в атмосферах.

Компрессия — важный момент при диагностике двигателя авто

Высокая компрессия предохраняет картер от избыточного попадания газов, в результате чего газы направляются только на выполнение полезной работы. Это влечет за собой снижение расхода топлива и масла, следовательно, повышается мощность силового агрегата и его КПД. В условиях низкой компрессии мощность мотора падает, ухудшается динамика автомобиля и увеличивается расход горюче-смазочных материалов.

Степень сжатия, что это

Не очень опытные автовладельцы порой путают понятие «степень сжатия» с понятием «компрессия», однако в действительности это разные вещи. Степень сжатия — это отношение объема цилиндра силового агрегата к объему камеры сгорания.

Степень сжатия и компрессия, чем определяется их зависимость

В отличие от компрессии, степень сжатия — это неизменная величина, которая указана производителем в технической документации. Она не измеряется в единицах, поэтому нет смысла сопоставлять ее с компрессией. Также данный параметр напрямую воздействует на мощность мотора. Чем он больше, тем давление над поршнем выше, и, следовательно, выше крутящий момент.

Компрессия же под влиянием времени меняет свое значение в результате постепенного износа комплектующих поршневой группы и, вследствие этого, снижения давления в цилиндре. Стоит отметить, что от степени сжатия напрямую зависит компрессия в двигателе, эта связь значений отображена в рассчитанных параметрах для каждого типа силового агрегата.

Таблица компрессии у бензиновых автомобилей в норме

Показатели компрессии в автомобилях ВАЗ при условии, что все системы и агрегаты исправны:

ВАЗ 2106-2107 — компрессия 11 кг/см2.
ВАЗ 2109 — компрессия 11 кг/см2.
ВАЗ 2110 — компрессия 12 кг/см2.
ВАЗ 2112 — компрессия 12.6 кг/см2.

Компрессия в бензиновых моторах некоторых других моделей транспорта разных производителей:

Как рассчитать компрессию автомобиля

Чтобы определить компрессию, воспользуйтесь следующей формулой:

Компрессия = коэффициент X x на степень сжатия

Показатель степени сжатия можно найти в технических документах двигателя, при этом каждая модель автомобиля имеет свою степень сжатия. Что касается коэффициента X, то он тоже отдельно определен для каждой группы моторов, к примеру, четырехтактные бензиновые силовые агрегаты с искровой системой зажигания имеют коэффициент 1.2-1.3.

Какая компрессия у дизельных двигателей

Показатель компрессии в дизельных двигателях существенно выше, нежели в бензиновых, поскольку зажигание топливной смеси в дизельных агрегатах происходит не от искры, а от сжатия под сильным давлением. До температуры воспламенения топливо нагревается при давлении около 35 кг/см2. Естественно, окончательный показатель давления, которого достаточно для воспламенения солярки, также зависит от определенных условий вроде состояния самого мотора или температуры окружающей среды. Однако, можно сделать вывод, что в процессе снижения компрессии в результате износа поршней автомобиль с дизелем становится все труднее завести.

Эксперты определили значение компрессии дизельного мотора, достаточное для его пуска в условиях различной внешней температуры:

40 — силовой агрегат заводится при температурах до -35 градусов.
36 — транспортное средство заведется при температурах до -30 градусов.
32 — заводится после длительной стоянки при температурах до -25 градусов.
28 — топливо воспламенится после длительной стоянки при -15 градусов.
25 — мотор без проблем заводится после длительной стоянки в теплой среде при -15 градусов.
22-23 — не остывший силовой агрегат заводится сразу, длительная стоянка возможна только в гараже при плюсовых температурах.
менее 18 — даже разогретый двигатель при любых условиях не заведется.

Таблица компрессии дизельных автомобилей в норме

Приведенные ниже значения будут достоверными при запуске исправных моторов, в транспорте, где все системы работают. При наличии неисправностей данные показатели способны не соответствовать действительности.

Значение компрессии дизельных моторов некоторых моделей автомобилей:

Камаз ЕВРО-0 — компрессия 29-35 кг/см2.
Камаз ЕВРО-1 — компрессия 29-35 кг/см2.
Камаз ЕВРО-2 — компрессия 29-35 кг/см2.
Камаз ЕВРО-3 — компрессия 32-37 кг/см2.
Камаз ЕВРО-4 — компрессия 32-39 кг/см2.
ЯМЗ 236 — компрессия 33-38 кг/см2.
ЯМЗ 236 Турбо — компрессия 33-38 кг/см2.
ЯМЗ 238 — компрессия 33-38 кг/см2.
ЯМЗ 238 Турбо — компрессия 33-38 кг/см2.
ЯМЗ 240 — компрессия 33-38 кг/см2.
ЯМЗ 240 Турбо — компрессия 33-38 кг/см2.
Д240-245(МТЗ80-82) — компрессия 24-32 кг/см2.
MAN F90/2000 — компрессия 30-38 кг/см2.

Как сделать замер компрессии двигателя правильно:

На показатель компрессии оказывает воздействие техническое состояние силового агрегата и условия, при которых осуществляются замеры, поэтому измерять компрессию всегда следует одним и тем же методом и в одинаковом режиме.

условия для замера компрессии

Замеры, как правило, проводятся в таких условиях:

Исправный стартер.
Заряженный аккумулятор.
Отсоединенный топливный шланг.
От катушек отключенные низковольтные провода.
Во всех цилиндрах вывернутые свечи.
Снятый воздушный фильтр.
Открытая дроссельная заслонка.
Разогретый до требуемой температуры силовой агрегат.

замер компрессии при помощи компрессометра и свечного ключа

Сама процедура измерения компрессии осуществляется с помощью свечного ключа и компрессометра. Компрессометр следует вставить в отверстие от выкрученной свечи в одно время с запуском силового агрегата на холостом ходу и удерживать, пока не перестанут расти показания на шкале. Подобные манипуляции необходимо проводить со всеми цилиндрами мотора.

Почему полученные данные могут отличаться от паспортных данных

Полученная при измерении компрессии информация, как правило, отличается от цифр, заявленных изготовителем автомобиля в технических документах. Расхождение в значениях обусловлено износом поршневой группы, возникающем при регулярной эксплуатации автомобиля. С увеличением износа элементов компрессия в цилиндрах силового агрегата уменьшается.

Несомненно, при небольших отклонениях от заявленных изготовителем цифр, автовладелец может продолжать пользоваться транспортным средством, без ремонта поршневой группы. Допустимым считается расхождение до десяти процентов. При увеличении разрыва показателей комплектующие мотора считаются сильно изношенными.

Причины снижения компрессии

Появление нагара вследствие износа маслосъемных колпачков.
Дефект кулачка распредвала.
Прогар либо деформация клапана.
Прогар поршня.
Трещина в перемычке поршня.
Поршневые кольца сели в канавки поршня — наиболее распространенная причина снижения компрессии.

Что грозит автомобилю при работе со сниженной компрессией

Как правило, при перечисленных причинах снижение компрессии происходит только в одном цилиндре, поэтому капитальный ремонт мотора не требуется. В данном случае достаточно почистить камеру сгорания от нагара и заменить детали.

Если компрессия снизилась во всех цилиндрах одновременно, вероятнее всего, нарушилась герметичность камеры сгорания, что может привести к капитальному ремонту мотора. Если герметичность камеры сгорания нарушена, понадобится регулировка зазоров, а также газораспределительного механизма.

В дизельных силовых агрегатах причиной снижения компрессии зачастую является износ зеркала цилиндров. Признак снижения компрессии в дизельных двигателях — появление из выхлопной трубы синего дыма в результате неполного сгорания солярки в условиях недостаточно высокой температуры.

Порой неисправности сторонних элементов способны повлечь за собой уменьшение давления в цилиндрах, к примеру, плохое распыление топлива в результате неисправности форсунки.

Как повысить компрессию

Чтобы устранить проблему низкой компрессии силового агрегата, следует заменить либо отремонтировать испорченные детали и агрегаты, после чего мощность двигателя снова возрастет.

Советы профи: присадка для компрессии двигателя, пользоваться или нет

Несомненно, специальные присадки способны увеличить компрессию силового агрегата, поскольку имеют массу положительных комплексных свойств. Однако, нужно понимать, что не стоит ожидать от присадок существенного эффекта, если двигатель сильно изношен. Кстати, среди автовладельцев встречается ряд отрицательных отзывов после применения. В любом случае, выбор за вами.

Преобразовав уравнение можно получить формулу для вычисления камеры сгорания при известной степени сжатия.
VB=VP1/Ɛ
Где VP1 - объём одного цилиндра

По этой формуле вычисляем объём имеющейся камеры сгорания и вычитаем из него объём желаемой (вычисленный по той же формуле), полученная разница и есть интересующее на значение на которое и нужно увеличить камеру сгорания.

Существуют разнообразнве способы увеличения камеры сгорания но далеко не все из них верные. Камера сгорания современного автомобиля спроектирована таким образом, что при достижении поршнем ВМТ топливо воздушная смесь вытесняется к центру камеры сгорания. Это пожалуй самая действенная разработка препятствующая детонации.

Самостоятельная доработка камеры в ГБЦ под силу далеко не многим. Это обусловлено тем, что вопервых вы можите нарушить спроектированную форму камеры, так же при доработке могут «вскрыться» стенки т.к. не известна их толщина. Так же не рекомендуется «расжимать мотор» толстыми прокладками т.к. Это нарушит процессы вытеснения в камере сгорания. Наиболее простым и правельным способом считается установка новых поршней в которых задан необходимый объём камеры. Для турбо-двигателя сферическая форма считается наиболее эффективной. Лучше использовать для этих целей специально разработанные и изготовленные поршни. Возможен вариант самостоятельной доработки стоковых поршней. Но сдесь нужно учесть что толщина дна поршня не должна быть меньше 6% от диаметра.

Степень сжатия в турбо двигателе

Сначала разберём понятие «Сжатие» или «Геометрическая степень сжатия». Оно представляет собой отношение полного объёма цилиндра (рабочий объём плюс пространство сжатия, остающееся над поршнем при положении в верхней мёртвой точки (ВМТ)), к чистому пространству сжатия. Формула имеет следующий вид: Ɛ=(VP+VB)/VB

Где Ɛ— степень сжатия
VP - рабочий объём
VB - объём камеры сгорания

Не нужно забывать о существенных расхождениях между геометрической и фактической степенью сжатия даже на атмосферных моторах. В турбодвигателях к этим же процессам добавляется и предварительно сжатая компрессором смесь. На сколько фактически от этого увеличиться степень сжатия, видно из следующей формулы:
Ɛeff=Egeom*k√(PL/PO)
Где Ɛeff - эффективное сжатие
Ɛgeom - геометрическая степень сжатия
Ɛ=(VP+VB)/VB, PL - Давление наддува (абсолютное значение),
PO - давление окружающей среды,
k - адиабатическая экспонента (числовое значение 1,4)

Эта упрощённая формула будет справедлива при условии, что температура в конце процесса сжатия для двигателей с наддувом и без наддува достигает одинакового значения. Иными словами, чем выше давление наддува, тем меньше возможное геометрическое сжатие. Итак, согласно нашей формуле для атмосферного двигателя со степенью сжатия 10:1 при давлении наддува 0.3 бара степень сжатия следует уменьшить до 8.3:1, при давлении 0.8 бара до 6.6:1. Но, слава богу, это теория. Все современные двигатели с турбонаддувом работают не с такими через мерно низкими значениями. Правильная степень сжатия для работы определяется сложными термодинамическими вычислениями и всесторонними испытаниями. Всё это из области высоких технологий и сложных расчётов, но много тюнинговых моторов собрано на основе некоторого опыта, как собственного, так и взятого за пример, от известных автомобильных производителей. Эти правила будут справедливы в большинстве случаев.

Есть несколько важных факторов влияющих на расчёт степени сжатия и их нужно принимать во внимание при проектировании. Я перечислю наиболее важные. Конечно, это желаемый наддув, октановое число топлива, форма камеры сгорания, эффективность промежуточного охладителя, и, безусловно те мероприятия которые вы в состоянии провести по снижению температурной напряжённости в камере сгорания. Углом опережения зажигания (УОЗ) так же можно частично компенсировать возросшие нагрузки. Но это темы для отдельной разговора, и мы безусловно затронем их позже в следующих статьях.

В любом отрегулированном двигателе одним из параметров, который без всякого сомнения следует изменить и обычно в сторону повышения, является степень сжатия. Поскольку повышение степени сжатия увеличивает отдаваемую эффективную мощность двигателя, поэтому желательно иметь степень сжатия как можно более высокой в определенных пределах. Верхний предел всегда определяется в зависимости от точки, в которой возникает детонация .

Поскольку детонация может очень быстро разрушить двигатель, поэтому будет лучше, если мы будем точно знать, какая степень сжатия есть или будет, чтобы можно было выдерживать разумное соотношение. Степень сжатия определяется c помощью следующей формулы (V + C)/C = CR , где V это рабочий объем цилиндра, а С это объем камеры сгорания.

Определить рабочий объем или емкость одного цилиндра можно просто. Для этого вам нужно просто разделить рабочий объем (литраж) двигателя на число цилиндров, например, если литраж четырехцилиндрового двигателя 1100 куб. см, то емкость или рабочий объем одного цилиндра будет равняться 1100/4 = 275 куб. см. Найти значение объема камеры сгорания несколько сложнее. Для определения объема мы должны физически его измерить и для этого нам нужно иметь пипетку или бюретку, градуированные в куб. см. Объем камеры сгорания это полный объем, который остается над поршнем, когда он находится в ВМТ. Он включает в себя объем полости в головке плюс объем, равный толщине прокладки, плюс объем между верхней частью поршня и верхней частью блока цилиндров в ВМТ и плюс объем выемки в днище поршня при использовании поршней с вогнутыми днищами или минус объем выпуклости на днище поршня при использовании поршней с выпуклыми днищами. После того как это будет сделано, вы можете добавить объем, равный толщине прокладки. Если прокладка имеет круглое отверстие, то этот объем проще всего можно определить с помощью следующей формулы: Vcc = [(p D2 * L)/4] / 1,000 , где V = объем, p = 3,142, D = диам. отверстия в прокладке в мм, L = толщина прокладки в зажатом состоянии в мм. Если отверстие в прокладке некруглое, как это имеет место во многих случаях, то мы можем измерить нужный объем, воспользовавшись бюреткой. Для этого обжатую прокладку приклейте к листу стекла с помощью герметика, предназначенного для прокладок головок цилиндров, затем поместите стекло на горизонтальную поверхность и заполните отверстие в прокладке жидкостью с помощью бюретки. Старайтесь это делать так, чтобы жидкость не выливалась из отверстия или покрывала полностью всю поверхность прокладки, поскольку в этом случае замеры будут неправильными. Заливать жидкость следует до тех пор, пока ее уровень не дойдет до края прокладки. Если все отверстия круглые, то можно легко рассчитать объем между верхней поверхностью поршня и верхней частью блока. Это можно сделать с помощью указанной выше формулы, но при этом D будет равняться диам. отверстия цилиндра в мм, а L расстоянию от верхнего днища поршня до верхней части блока опять в мм. На каких-то стадиях бывает необходимо определить, сколько нужно снять металла с торцевой поверхности головки цилиндров, чтобы получить требуемую степень сжатия. Для этого сначала нужно рассчитать требующийся полный объем камеры сгорания. Из полученного значения вы вычитаете объем, равный толщине прокладки, объем в блоке над поршнем, когда он находится в ВМТ и, если используется поршень с вогнутым днищем, объем выемки. Оставшееся значение теперь представляет собой объем, который должна иметь полость в головке для получения нужной нам степени сжатия. Чтобы было более понятно, рассмотрим следующий пример. Предположим, что нам нужно иметь степень сжатия 10/1, а литраж двигателя равен 1000 см3 и он имеет четыре цилиндра. СR = (V = C)/C , где V - рабочий объем одного цилиндра, а С - полный объем камеры сгорания. Поскольку мы знаем, что V (рабочий объем цилиндра) = 1000 см3 /4 = 250 см3 и знаем требуемую степень сжатия, поэтому преобразуем уравнение, чтобы получить полный объем камеры сгорания С . В результате вы получите следующее уравнение: С = V/(CR-1) . Подставим в него указанные значения С = 250/(10 – 1) = 27,7 см3 . Таким образом полный объем камеры сгорания равен 27,7 см3. Из этого значения вы вычитаете все составляющие объема камеры сгорания, которые не находятся в головке. Предположим, что поршень имеет вогнутое днище, объем полости в днище равен 6 см3 и что оставшийся объем над поршнем, когда он находится в ВМТ, до торцевой поверхности головки равен 1,5 см3. Кроме того объем, равный толщине прокладки, равен 3,5 см3. Сумма всех этих объемов, которые не входят в объем полости в головке равна 11 см3. Для получения нужной нам степени сжатия 10/1 мы должны иметь объем полости в головке (27,7 – 11) = 16,7 см3. Чтобы определить, сколько металла нужно снять с торцевой поверхности головки, поместите ее на горизонтальную поверхность, или точнее поместите головку таким образом, чтобы торцевая ее поверхность была горизонтальной. После того как вы это сделаете, заполните камеру количеством жидкости, равным требующемуся окончательному объему. В этом примере этот объем равен 16,7 см3. Затем измерьте расстояние от торцевой поверхности головки до поверхности жидкости и оно будет определять то количество металла, которое нужно будет удалить. Имеется одна небольшая проблема при измерении расстояния от торца головки до уровня жидкости. Как только наконечник глубиномера приближается к поверхности жидкости, она за счет капиллярного действия поднимается к наконечнику. Это капиллярное действия имеет место при использовании парафина в качестве жидкой среды для измерения объема, когда наконечник глубиномера находится на расстоянии от 0,008 до 0,012 дюйма от поверхности жидкости и поэтому нужно делать допуск на это явление. Из-за небольших неточностей, имеющих место при шлифовании и фасонной обработке камеры сгорания, рекомендуем проверять объем каждой камеры точно также, как и других. Если все объемы не будут одинаковыми, то следует удалить металл с головок камер, имеющих меньший объем, чтобы их объемы стали такими же, как у камеры большим объемом. Главной причиной необходимости балансировки камер является то, что она обеспечивает более плавную работу двигателя, особенно на малых оборотах, и позволяет несколько уменьшить вибрации, возникающие за счет одинаковых пусковых импульсов. Вторая причина заключается в том, что если мы используем максимально возможную степень сжатия и при проверке находим камеру с самым большим объемом, чтобы определить количество удаляемого металла, то степени сжатия у других камер могут быть выше этого предельного значения. В результате возникнет детонация, которая может быстро привести к разрушению двигателя. При удалении металла из камер лучше всего снимать металл в верхней части камер или со стенок около свечи. Точность балансировки камер составляет порядка 0,2 см3. Попытки получить меньшие значения не могут быть реализованы на практике, поскольку при таких крайних значениях возможности измерений с помощью используемых измерительных инструментов ограничены из-за их погрешностей. Помимо этого ошибка, равная 0,2 см3, даже для двигателей малого литража, составляет малый процент полного объема камеры в головке.

Изменение степени сжатия

После того как мы определились со степенью сжатия перед нами стоит вопрос как правильно добиться нужной нам степени сжатия. Для начала нужно рассчитать на сколько необходимо увеличить камеру сгорания. Это не сложно. Формула для вычисления степени сжатия имеет следующий вид: e=(VP+VB)/VB Где e - степень сжатия VP - рабочий объём VB - объём камеры сгорания Преобразовав уравнение можно получить формулу для вычисления камеры сгорания при известной степени сжатия. VB=VP1/e Где VP1 - объём одного цилиндра По этой формуле вычисляем объём имеющейся камеры сгорания и вычитаем из него объём желаемой (вычисленный по той же формуле), полученная разница и есть интересующее на значение на которое и нужно увеличить камеру сгорания. Существуют разнообразнве способы увеличения камеры сгорания но далеко не все из них верные. Камера сгорания современного автомобиля спроектирована таким образом, что при достижении поршнем ВМТ топливо воздушная смесь вытесняется к центру камеры сгорания. Это пожалуй самая действенная разработка препятствующая детонации. Самостоятельная доработка камеры в ГБЦ под силу далеко не многим. Это обусловлено тем, что вопервых вы можите нарушить спроектированную форму камеры, так же при доработке могут «вскрыться» стенки т.к. не известна их толщина. Так же не рекомендуется «расжимать мотор» толстыми прокладками т.к. Это нарушит процессы вытеснения в камере сгорания. Наиболее простым и правельным способом считается установка новых поршней в которых задан необходимый объём камеры. Для турбо-двигателя сферическая форма считается наиболее эффективной. Лучше использовать для этих целей специально разработанные и изготовленные поршни. Возможен вариант самостоятельной доработки стоковых поршней. Но сдесь нужно учесть что толщина дна поршня не должна быть меньше 6% от диаметра.

Степень сжатия в турбо двигателе

Одной из самых важных и пожалуй самой сложной задачей при проектировании турбодвигателя является принятие решения о степени сжатия. Этот параметр влияет на большое количество факторов в общей характеристике автомобиля. Мощность, экономичность, приёмистость, детонационная стойкость (параметр от которого сильно зависит эксплуатационная надёжность двигателя в целом), все эти факторы в значительной степени определяются степенью сжатия. Также это влияет на расход топлива и состав отработавших газов. В теории, степень сжатия для турбо-мотора рассчитать не составляет большого труда. Сначала разберём понятие «Сжатие» или «Геометрическая степень сжатия». Оно представляет собой отношение полного объёма цилиндра (рабочий объём плюс пространство сжатия, остающееся над поршнем при положении в верхней мёртвой точки (ВМТ)), к чистому пространству сжатия. Формула имеет следующий вид: E=(VP+VB)/VB Где E - степень сжатия VP - рабочий объём VB - объём камеры сгорания Не нужно забывать о существенных расхождениях между геометрической и фактической степенью сжатия даже на атмосферных моторах. В турбодвигателях к этим же процессам добавляется и предварительно сжатая компрессором смесь. На сколько фактически от этого увеличиться степень сжатия, видно из следующей формулы: E eff=Egeom*k√(PL/PO) Где e eff - эффективное сжатие E geom - геометрическая степень сжатия E=(VP+VB)/VB, PL - Давление наддува (абсолютное значение), PO - давление окружающей среды, k - адиабатическая экспонента (числовое значение 1,4) Эта упрощённая формула будет справедлива при условии, что температура в конце процесса сжатия для двигателей с наддувом и без наддува достигает одинакового значения. Иными словами, чем выше давление наддува, тем меньше возможное геометрическое сжатие. Итак, согласно нашей формуле для атмосферного двигателя со степенью сжатия 10:1 при давлении наддува 0.3 бара степень сжатия следует уменьшить до 8.3:1, при давлении 0.8 бара до 6.6:1. Но, слава богу, это теория. Все современные двигатели с турбонаддувом работают не с такими через мерно низкими значениями. Правильная степень сжатия для работы определяется сложными термодинамическими вычислениями и всесторонними испытаниями. Всё это из области высоких технологий и сложных расчётов, но много тюнинговых моторов собрано на основе некоторого опыта, как собственного, так и взятого за пример, от известных автомобильных производителей. Эти правила будут справедливы в большинстве случаев.