Уменьшение и увеличение степени сжатия двигателя автомобиля

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.

Когда нужно увеличивать степень сжатия

Эксперты журнала ЗаРулем решили проверить, как на двигатель повлияет повышение степени сжатия. В эксперименте принимал участие двигатель ВАЗ-2111, который имеет степень сжатия — 9,8. После чего прошлифовали нижнюю плоскость головки цилиндров сначала на 2 мм, а затем на 4 мм. Установили на стендовый мотор и сняли моментные характеристики. Результаты испытаний представлены в таблице:

Проводимые доработки	Степень сжатия	Расход бензина
В теории	На практике
Нижняя плоскость ГБЦ без изменений	9,8 (штатная)	—	—
Нижняя плоскость ГБЦ — 2 мм	11 (+1,2)	+4%	2,5%
Нижняя плоскость ГБЦ — 4 мм	12,6 (+2,8)	+9%	4,5%

Прибавка мощности в обоих случаях составила всего 2–3%, причем, только в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта. Дело в том, что с увеличением степени сжатия резко растет давление в цилиндре. Этот рост провоцирует детонацию, ее ловит соответствующий датчик — и сдвигает угол опережения зажигания назад. Следовательно, мощность падает. А потому и теоретический эффект существенно уменьшается.

Чтобы получить заметный прирост мощности рекомендуется подходить к вопросу тюнинга атмосферного двигателя комплексно. Кстати, если Вы решили установить турбину, тогда степень сжатия нужно, наоборот, уменьшить. А Вам приходилось менять степень сжатия? Какой эффект получили в итоге?

Стоит ли менять степень сжатия для тюнинга двигателя?

Источник

Изменение высоты поршня

На первый взгляд изменение высоты поршня кажется наиболее привлекательным методом воздействия на степень сжатия. Действительно, в отличие от других этот способ требует минимальных изменений в архитектуре базового двигателя. Конструкция поршня с изменяющейся высотой была предложена в 1952 году Британским научно-исследовательским институтом двигателей. Поршень состоит из двух частей – «тела» с юбкой и подвижной головки, выполненной в виде стакана. Контактная поверхность между телом и головкой уплотнена, во внутреннюю полость между ними по каналам в шатуне подается моторное масло. Изменение его количества приводит к вариации высоты поршня. С увеличением высоты надпоршневой зазор сокращается, степень сжатия растет, и наоборот. Подача масла регулируется с помощью системы клапанов.

Вслед за британцами в этом же направлении работали двигателисты концернов Ford и Mercedes-Benz и предложили свои варианты «телескопических» поршней. Они отличались несколько иной схемой подачи масла и организацией уплотнения подвижной головки. Поршни использовали в конструкции двигателей, выпускаемых небольшими сериями. Диапазон изменения степени сжатия у разных двигателей был различным. Например, на автомобилях М-В S-класса он составлял 11–14, за счет этого эффективный КПД двигателей возрастал на 5%.

Наиболее заметного успеха в этом направлении достигла американская корпорация Continental. На протяжении ряда лет она выпускала дизель специального назначения AVCR-1100 с регулируемой высотой поршней. Степень сжатия в нем изменялась в пределах от 10 до 22. Увеличение высоты поршня от минимума до максимума происходило за 60–65 циклов или примерно за 3 с, потому что… а вот почему, вы узнаете в декабрьском номере.

Продолжение следует

Сергей Самохин

Как измеряют компрессию

Для получения достоверных результатов, при замере компрессии необходимо придерживаться нижеследующих правил:

прогрейте мотор до 70-90 градусов;
перекройте подачу горючего: отсоедините провод питания бензонасоса или отсоедините топливный шланг (чтобы в цилиндры не попадало много горючего);
извлеките все свечи, чтобы уменьшить сопротивление вращению;
убедитесь, что стартер в рабочем состоянии, а аккумулятор заряжен (рекомендуется применять пускозарядное устройство – тогда вал будет гарантировано вращаться с одинаковой скоростью при измерении компрессии в разных цилиндрах).

Методы замера компрессии на горячем двигателе

Существует пара основных способов измерения давления в цилиндрах ДВС: с открытым или закрытым дросселем. Здесь имеется в виду проведение процедуры с выжатой педалью акселератора или при отсутствии на нее воздействия. Каждый из этих методов позволяет получить свои результаты, помогающие более точно определить причину отсутствия компрессии.

Измерения при открытой заслонке

При такой ситуации в цилиндры подается много воздуха, и среднее давление будет в пределах 11-13 кг/кв. см (справедливо для бензина АИ95). В этом случае измерения утечки воздушной массы сопоставимы с его количеством, поступающим в цилиндр двигателя внутреннего сгорания. Т. е. если давление будет ниже нормы, то это значит, что утечки происходят «альтернативным методом». Это может быть неплотное прилегание клапана к посадочному месту, изъян профиля кулачка распредвала (в двигателях с гидротолкателями) или его износ, а также отсутствие герметичности прокладки ГБЦ либо сквозная трещина в камере сгорания.

Как проверить компрессию в двигателе с закрытой заслонкой

Здесь уже картина иная. В цилиндры поступает мало воздуха, благодаря чему давление в цилиндрах вырастает, что увеличивает утечки. Но их объем все равно будет меньше количества подаваемого воздуха. Компрессия должна составлять 12-14 кгс/кв. см. Данным методом можно определить наиболее грубые дефекты:

закоксовывание колец (либо их залегание);
прогар клапана (одного или нескольких) либо поршней (возможна поломка последних);
износ стенок цилиндра.

Измерения с добавкой масла в цилиндры

Оба вышеизложенных способа не позволяют брать в расчет нарастание давления при вращении коленвала. Например, если оно при первых тактах невысокое – 4-5 кг/кв. см, а затем резко увеличивается, то это может свидетельствовать об износе или поломке поршневых колец. Однако есть смысл провести дополнительное тестирование. Как проверить компрессию с учетом нарастания давления? Для этого плесните в цилиндр немного (4-5 мл) моторного масла. Это повысит компрессию, поднимет давление при первом такте и не даст газам прорваться через кольца в картер. Если измеряемые параметры не изменились, то можно с большой долей вероятности утверждать, что пробита прокладка ГБЦ или прогорел поршень. При изменении давления в большую сторону можно говорить о залегании, деформации или закоксовывании колец.

Проверка компрессии на холодном двигателе

Этот способ обычно применяется в случае затрудненного пуска. Давление в цилиндрах холодного мотора иногда бывает в 2 раза (6-7 кг/кв. см) меньше нормального при серьезных выработках деталей цилиндро-поршневой группы. После запуска и последующего прогрева силового агрегата компрессия поднимается на 3-5 единиц. Если это не так, нужен капитальный ремонт двигателя. Т. е. очевидно, что комплексная проверка (на «холодную» и «горячую») эффективнее.

Проверка компрессии сжатым воздухом

Данный метод позволяет точнее понять причину уменьшения давления в проблемном цилиндре. Подгоните поршень под ВМТ на такте сжатия (все свечи нужно извлечь и заодно удалить пробку с маслозаливной горловины). Далее понадобится компрессор, с помощью которого нужно подать в «подозреваемый» цилиндр воздух под давлением от 2-х до 3-х атмосфер. Если из отверстия под свечу, находящегося рядом, идет воздух, значит, повреждена прокладка ГБЦ. Шипение из-под самой нижней прокладки карбюратора свидетельствует о неплотном прилегании (или прогаре) впускного клапана. Воздушный поток из горловины говорит о нарушении целостности корпуса поршня либо его прогаре. А если шипение идет из трубы глушителя, значит, неисправен выпускной клапан. Последняя неприятность – наиболее распространенная.

Ниже приведена таблица нормальной компрессии у наиболее популярных автомобилей:

Причины низкого давления сжатия

поврежден клапан;
повреждена пружина клапана;
изношено седло клапана;
изношено поршневое кольцо;
изношен цилиндр двигателя;
головка блока цилиндров повреждена;
поврежден прокладка ГБЦ.

В исправной камере сгорания максимальная разница давлений сжатия на отдельных цилиндрах составляет до 1 бара (0,1 МПа). Давление сжатия составляет от 1,0 до 1,2 МПа для бензиновых двигателей и от 3,0 до 3,5 МПа для дизельных двигателей.

Для предотвращения преждевременного самовоспламенения топлива степень сжатия для двигателей с принудительным зажиганием не должна превышать 10:1. Двигатели, оснащенные датчиком детонационного сгорания, электронным блоком управления и другими устройствами, могут достигать степени сжатия до 14:1.

Для бензиновых турбо-двигателей степень сжатия составляет 8,5:1, поскольку часть сжатия рабочего тела осуществляется в турбонагнетателе.

Таблица основных степеней сжатия и рекомендуемых видов топлива для бензиновых ДВС:

Степень сжатия	Бензин
До 10	92
10,5-12	95
от 12	98

Таким образом, чем выше степень сжатия тем с большим октановым числом нужно использовать топливо. В основном его повышение приведет к росту КПД двигателя и уменьшению расхода топлива.

Оптимальная степень сжатия дизельного двигателя находится в пределах от 18:1 до 22:1 в зависимости от агрегата. В таких двигателях впрыскиваемое топливо воспламеняется за счет тепла сжатого воздуха. И потому степень сжатия у дизельных двигателей должна быть выше, чем у бензиновых. Степень сжатия дизельного двигателя ограничена нагрузкой от давления в цилиндре двигателя.

Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?

В наше время инженеры нашли альтернативный способ повысить давление в камере сгорания – это установка турбо-нагнетателя. Установка данного устройства приводит к увеличению давления в камере внутреннего сгорания, при этом объемы самой камеры изменять не нужно. Появление подобных устройств привело к существенному увеличению мощности, вплоть до 50 % от изначальных цифр. Достоинством нагнетателей является возможность их установки своими руками, хотя лучше всего поручить эту задачу специалистам.

Принцип работы нагнетателей всех типов сводится к одному простому действию, которое понятно даже детям. Мы знаем, что мотор автомобиля работает благодаря постоянному сгоранию топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Производители устанавливают оптимальное соотношение поступающих в цилиндры топлива и воздуха – последний попадает в камеру сгорания благодаря созданию разреженной атмосферы на такте впуска. Нагнетатели же позволяют в тот же объем камеры сгорания подать на впуске больше горючего и воздуха. Соответственно, увеличивается количество энергии при сгорании, растет мощность агрегата.

Быстрее прогорают поршни, изнашиваются клапаны, выходит из строя система охлаждения. Причем если турбонаддув можно установить своими руками, то ликвидировать последствия этого эксперимента далеко не всегда возможно даже в хорошей автомастерской. В особо неудачных случаях модернизации авто его «сердце» может попросту взорваться. Вряд ли нужно объяснять, что страховая компания откажется выплачивать вам какие-либо компенсации по этому прецеденту, возложив всю ответственность исключительно на вас.

В дизельных двигателях отсутствует дроссельная заслонка, в результате этого появилась возможность лучше и эффективней наполнять цилиндры независимо от оборотов. На очень многих современных автомобилях устанавливают такое устройство, как интеркулер. Он позволяет увеличить массу наполнения в цилиндрах на 20 %, что и поднимает мощность двигателя.

Увеличенное давление степени сжатия дизельного двигателя не всегда носит положительный характер и не всегда поднимает его мощность. Рабочая степень сжатия может находиться уже возле своего предела детонации для данного типа топлива, и дальнейшие её увеличение способно снизить мощность и время работы двигателя. В современных автомобилях давление в камере сгорания постоянно находится под управлением и контролем электроники, которая быстро реагирует на изменения работы в двигателе. Прежде, чем выполнить какие-либо операции по увеличению параметров современного «железного коня», обязательно проконсультируйтесь со специалистами.

Источник

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.

Как рассчитывают степень сжатия двигателя

Поскольку очень желательно, чтобы двигатель внутреннего сгорания, установленный на автомобиле, имел максимально возможную степень сжатия, то необходимо уметь ее определять

Важно это еще и для того, чтобы при регулировке силового агрегата, направленной на его форсирование, избежать опасности детонации, которая может просто разрушить мотор

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

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

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

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

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

Увеличили степень сжатия на родном ДВС Нивы: как теперь едет и какой расход

Степень сжатия у двигателя Нивы 9.3 единицы. Такая степень сжатия отлично подходит для его эксплуатации на бензине АИ-92. Чтобы рассчитать степень сжатия, берется рабочий объем цилиндра (поршень в самом нижнем положении) + объём камеры сгорания (который складывается из объёма, создаваемого прокладкой, объема в днище поршня и объема камеры в ГБЦ). Поделив сумму объемов на объем камеры сгорания получаем степень сжатия. Однако это геометрическая степень сжатия, она может отличаться от реальной и связано это с наполнением.

На примере 8-ми клапанного двигателя Нивы: открывается впускной клапан, поршень уходит вниз, рабочий объём цилиндра начинает заполняться топливно-воздушной смесью, не факт, что за время открытия клапана (с родным распредвалом точно не факт) смесь успеет заполнить весь рабочий объём.

Принято считать, что КПД современных бензиновых ДВС около 30%. Однако еще в 1997 году, во время испытаний серийного электромобиля от GM EV1, было подсчитано, что на 100 км пути он потратил электроэнергии, количество которой содержится в 1 литре бензина. Такое вполне возможно, если предположить, что КПД бензинового ДВС около 7%.

В общем-то вернёмся к Ниве и её двигателю объемом 1.7 литра. В определённый момент на автомобиле товарища подошло время делать капитальный ремонт, который было решено совместить с небольшой доработкой. Собственно, доработка заключается в увеличении степени сжатия, а как следствие в увеличении КПД двигателя.

По неофициальным данным – увеличение степени сжатия в диапазоне от 8 до 10 позволяет получить прибавку КПД до 10%, а вот с 10 до 14 уже на 7%, с 14 до 17 уже +1%.

Чтобы увеличить степень сжатия, было решено пойти про протоптанной многими дороге – фрезеровать поверхность ГБЦ (сняли 1.7 мм), заменить родную прокладку на более тонкую (еще -0.7 мм), 0.5 мм сняли с блока. Чтобы выставить распредвал по меткам была куплена разрезная шестерня, а также доработан натяжитель цепи (наварен небольшой удлинитель).

По предварительным расчётам, с учётом расточки цилиндров в ремонтный размер, геометрическая степень сжатия должна выйти около 11.5 единиц.

Двигатель инжекторный с ЭБУ Январь 5.1, ранее владелец его уже настраивал онлайн, но большого эффекта это не дало. После переделки двигателя, вновь отправились на прошивку в реальном времени. Мастер перенастроил углы опережения зажигания, немного изменил настройки по смеси, так как увеличение степени сжатия позволяет ездить на более бедной смеси без потерь в тяге и с более поздними углами зажигания.

Что по бензину? После сборки, на 92 была ощутимая детонация, чтобы не угробить двигатель во время поездки до электрика решили залить 98, на нем проблем не было. После прошивки под новые характеристики получилось сделать так, что можно ездить и на 92, но на 95 ощутимо экономичнее и тяга очень приятная.

Источник

Онлайн расчеты :: SS20 Sport Club

Исходные данные

Диаметр обода Ширина колеса Обороты двигателя Главная пара

3.53.73.94.14.34.54.74.95.1

Первая передача

2.92 (5-й ряд)2.92 (6-й ряд) 2.92 (7-й ряд)3.42 (8-й ряд)3.42 (10-й ряд)3.63 (станд.)3.63 (11-й ряд)3.16 (12-й ряд)3.17 (15-й ряд)3.17 (18-й ряд)3.17 (20-й ряд)3.17 (102-й ряд)2.92 (103-й ряд)2.92 (104-й ряд)2.92 (200-й ряд)3.0 (026-й ряд)3.0 (711-й ряд)2.67 (745-й ряд)2.67 (74-й ряд)

Вторая передача

1.81 (5-й ряд)1.81 (6-й ряд)2.05 (7-й ряд)2.05 (8-й ряд)2.05 (10-й ряд)2.22 (11-й ряд)1.95 (станд.)1.95 (12-й ряд)1.81 (15-й ряд)2.11 (18-й ряд)1.9 (20-й ряд)1.95 (102-й ряд)1.95 (103-й ряд)1.95 (104-й ряд)2.22 (200-й ряд)2.53 (026-й ряд) 2.53 (711-й ряд) 1.93 (745-й ряд)1.93 (74-й ряд)

Третья передача

1.28 (5-й ряд)1.28 (6-й ряд)1.56 (7-й ряд)1.36 (станд.)1.36 (8-й ряд)1.36 (10-й ряд)1.54 (11-й ряд)1.36 (12-й ряд)1.28 (15-й ряд)1.48 (18-й ряд)1.26 (20-й ряд)1.36 (102-й ряд)1.36 (103-й ряд)1.36 (104-й ряд)1.76 (200-й ряд)2.06 (026-й ряд)2.06 (711-й ряд)2.06 (45-й ряд)1.56 (74-й ряд)

Четвертая передача

0.94 (станд.)0.97 (5-й ряд)1.06 (6-й ряд)1.31 (7-й ряд)0.97 (8-й ряд)0.97 (10-й ряд)1.17 (11-й ряд)1.03 (12-й ряд)0.94 (15-й ряд)1.13 (18-й ряд)0.94 (20-й ряд)0.94 (102-й ряд)0.94 (103-й ряд)1.03 (104-й ряд)1.39 (200-й ряд)1.74 (026-й ряд)1.74 (711-й ряд)1.37 (745-й ряд)1.37 (74-й ряд)

Пятая передача

0.78 (станд.)0.78 (5-й ряд)0.94 (6-й ряд)1.13 (7-й ряд)0.78 (8-й ряд)0.78 (10-й ряд)0.89 (11-й ряд)0.78 (12-й ряд)0.73 (15-й ряд)0.89 (18-й ряд)0.73 (20-й ряд)0.73 (102-й ряд)0.69 (103-й ряд)0.73 (104-й ряд)1.17 (200-й ряд)1.48 (026-й ряд)1.48 (711-й ряд)1.2 (745-й ряд)0.79 (74-й ряд)

Шестая передача

нет0.69 (станд.)0.94 (7-й ряд)0.78 (18-й ряд)0.94 (200-й ряд)

Рассчитать

ss20club.ru

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.

Зачем используется ПСС

Опытным автомобилистам наверняка знакомо понятие степени сжатия в двигателе. Но стоит уточнить, что это отношение объёма над рабочим поршнем двигателя, который опускается до своей нижней мёртвой точки, к объёму, когда этот поршень достигает уже верхней мёртвой точки.

Для бензиновых силовых установок стандартный показатель степени сжатия составляет от 8 до 14 единиц, а в случае с дизельными ДВС он увеличен до 18-23. Для каждого двигателя значение степени сжатия выступает как фиксированная величина, которую закладывают ещё на этапе создания и разработки мотора. В зависимости от того, какая степень сжатия характерна для того или иного силового агрегата, к двигателю будут предъявляться соответствующие требования по октановому или цетановому числу используемого топлива для бензиновых и дизельных двигателей соответственно. Дополнительно разработчики учитывают фактор наличия или отсутствия в моторе системы турбонаддува. То есть турбированный движок или просто атмосферный.

Если говорить простым языком, то степень сжатия определяет силу сжимания смеси топливо и воздуха в цилиндрах силового агрегата

И тут важно понимать, что при сильном сжатии топливовоздушная смесь способна лучше воспламеняться и полностью выгорать. Увеличивая этот параметр, коэффициент полезного действия ДВС будет расти, улучшится отдача движка, снизится расход топлива

Но у такого эффекта есть и обратная сторона. Она связана с возможным эффектом детонации. При нормальных условиях топливовоздушная смесь, сжимающаяся в цилиндрах, при воспламенении должна не взрываться, а именно гореть. Параллельно процесс воспламенения должен начинать и заканчиваться строго в определённые моменты времени.

Топливо обладает особой характеристикой, которая называется детонационной устойчивостью. То есть это способность горючего сопротивляться эффекту детонации. Если степень сжатия чрезмерно повысить, бензин или дизель может сдетонировать, то есть взорваться, что происходит в условиях определённых режимов работы ДВС.

Результатом детонации становятся неконтролируемые процессы, при которых топливо в цилиндрах будет сгорать путём взрывов. Это приводит к ускоренному износу компонентов двигателя, создают ударных волн, существенному увеличению температуры ДВС со всеми вытекающими последствиями. В связи с этим создавать для мотора условия, при которых степень сжатия постоянно будет высокой, нельзя.

Единственным объективно эффективным решением сложившейся ситуации становится гибкое изменение параметров в зависимости от конкретного режима работы силовой установки. То есть изменение степени сжатия в тех или иных условиях. Это даёт реальную возможность повысить эффективность мотора, улучшить качество сжигания топливовоздушной смеси, повысить показатели экономичности и добиться лучшей эффективности. А поскольку повышение параметров сжатия происходит кратковременно и только в заданных режимах работы двигателя, никаких разрушительных последствий не наблюдается.

Преимущества моторов с изменяемой степенью сжатия выглядят очевидными. Но на практике создать подобный мотор было крайне сложно. Некоторым автокомпаниям в итоге это удалось. В их числе стоит отметить таких производителей как Infiniti, Peugeot, Saab, Volkswagen и пр.

Увеличили степень сжатия на родном ДВС Нивы: как теперь едет и какой расход

Источник

Последствия использования топлива с несоответствующим октановым числом

Стоит обратить внимание, что при несоответствии используемого топлива требованиям завода-изготовителя, могут возникнуть следующие проблемы:

— При использовании топлива с большим октановым числом возможно прогорание выпускных клапанов. Происходит это потому, что бензин с большим октановым числом горит с меньшей температурой и медленнее. Соответственно, при его использовании, на фазе выпуска вместо отработанных газов через выпускные клапана вылетает горящая смесь.

— При использовании топлива с высоким октановым числом на свечах возможно образование нагара. Причины все те же: скорость горения может не совпадать с циклами хода поршня.

— При использовании топлива с низким октановым числом блок управления двигателем (или октан-корректор распределителя) не сможет установить угол опережения зажигания, исключающий детонацию.

Просто было на бумаге…

Идея создания ДВС с изменяемой степенью сжатия овладела умами моторостроителей не вчера. Можно сказать, что в последнее время она лишь переживает свое второе рождение. Первое случилось еще на заре XX века, так что идея изменения неизменного ненамного моложе самих двигателей внутреннего сгорания. Примерно к середине прошлого столетия уже были разработаны и запатентованы (в виде схем или конструкций) практически все известные на сегодня способы, позволяющие варьировать степень сжатия в ДВС. Некоторые из предложенных решений в силу разных причин так и остались на бумаге, некоторые были воплощены в железе. Часть из созданных VCR-двигателей была доведена до уровня экспериментальной отработки, и лишь единицы выпускались мелкими сериями и устанавливались на автомобили. Существуют и такие «воплощения», которые уже почти сто лет применяются и будут применяться в ДВС, но не для транспортных целей. Подробнее об этом будет рассказано далее. Вначале посмотрим, в каких направлениях развивалась идея изменения неизменного.

Принципиально определить эти направления несложно. Для этого нужно припомнить, что геометрическая степень сжатия – это отношение максимального и минимального объема цилиндра, когда поршень находится в НМТ и ВМТ соответственно (см. шпаргалку 1). Из приведенного выражения для ε видно, что воздействовать на степень сжатия можно путем изменения объема камеры сжатия (Vc), рабочего объема двигателя (Vh) или обоих параметров одновременно. Причем при постоянном рабочем объеме варьировать степень сжатия можно только за счет объема камеры сжатия. Анализ конструктивной схемы традиционного ДВС с кривошипно-шатунным механизмом (КШМ) дает основные способы воздействия на высоту камеры сжатия (hc):

изменение остова двигателя (расстояния от оси вращения коленвала до свода камеры сжатия);
изменение высоты поршня;
изменение длины шатуна;
изменение радиуса кривошипа.

Важно отметить, что в последнем случае – при изменении радиуса кривошипа – вместе со степенью сжатия будет меняться и рабочий объем двигателя (величина хода поршня). Возможность одновременного воздействия на оба геометрических параметра ДВС весьма заманчива

Особенно если они будут подчиняться обратной зависимости – с увеличением степени сжатия рабочий объем будет уменьшаться, и наоборот. Это позволит, например, уменьшить литраж двигателя на режимах пуска и частичных нагрузок и при этом работать с высоким индикаторным и механическим КПД за счет большой ε и сокращения насосных потерь. С повышением нагрузки и ростом давления наддува двигатель будет «разжиматься» и одновременно «увеличиваться» в размерах. Так можно будет получить и высокую номинальную мощность, и максимальную топливную экономичность в каждой точке нагрузочной характеристики мотора.

Уменьшать или увеличивать объем камеры сжатия можно не только путем изменения ее высоты. Учтем прочие способы воздействия на величину Vc отдельным, пятым пунктом. Получившийся перечень также не будет полным без еще одного, шестого пункта. Дело в том, что приведенные выше соображения касались двигателей, в которых поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленвала с помощью КШМ. В технике известно множество других преобразующих механизмов, в том числе и таких, которые позволяют управлять движением поршней и воздействовать на степень сжатия и рабочий объем. Их использование в конструкции VCR-двигателей также может быть весьма перспективным.

За почти вековой период, прошедший с момента зарождения идеи, инженеры-изобретатели не оставили без внимания ни одно из указанных направлений. Отметим некоторые из достигнутых ими результатов.