Как понизить степень сжатия

6 августа 2019 0 Автор

Что в первую очередь делают при диагностике двигателя? Правильно, измеряют компрессию в цилиндрах. Многие считают, что ее величина определяет здоровье мотора. Так ли это, выясняют в ходе очередной аналитической экспертизы авторы.

Компрессия — это вульгаризм. Правильно — давление конца такта сжатия. Это давление, которое создается в цилиндре при выключенном зажигании (или без подачи топлива — для дизеля) при положении поршня в верхней мертвой точке. Так вот, многие диагносты по величине замеренной компрессии (прости, наука, за жаргон!) дают заключение: «жив пациент» или «в морг», то есть на капитальный ремонт.

По мнению многих продвинутых автомобилистов, компрессия для мотора чуть ли не всё! Но так ли это?

Компрессия и степень сжатия — одно и то же: сказка первая

Нет, не так! Компрессия — это давление в цилиндре, степень сжатия — безразмерный параметр, описывающий геометрические параметры цилиндра: это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия (камера сжатия — это объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ (еще он называется объемом конца сжатия — это то же самое). Называть ее камерой сгорания некорректно, поскольку сгорание топлива происходит во всем объеме цилиндра.) Компрессия от степени сжатия зависит, а степень сжатия от компрессии — нет! Компрессия зависит еще от кучи параметров: давления начала сжатия, регулировки фаз газораспределения, температуры, при которой проводится замер, протечек из камеры сгорания. А протечки определяются изношенностью колец и цилиндров.

«Компрессия» — то максимальное давление, которое мы измеряем в цилиндре при выключенном зажигании.

1 no copyright

Поднял компрессию — увеличил мощность: сказка вторая

Не совсем так. Компрессию можно поднять двумя способами — увеличить степень сжатия или уменьшить протечки из камеры сгорания. Посмотрим, что будет в каждом случае: в нашем распоряжении стенд.

Для начала уменьшим объем камеры сжатия. Проще всего для этого прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров. У базового мотора «одиннадцатого» ВАЗа рабочий объем цилиндра чуть больше 370 кубиков. При штатной степени сжатия 9,8 объем камеры сжатия составит 42,6 см³. Можно посчитать, что, сняв 2 мм с посадочной поверхности головки блока цилиндров, мы уменьшаем объем камеры сжатия на 5,1 см³. Новая степень сжатия составит 11 единиц, то есть на 1,2 выше, чем у базового мотора. А теперь, просто из интереса, уберем еще 2 мм. Степень сжатия возрастает уже до 12,6. В учебнике находим нужную формулу и получаем: термический КПД цикла поршневого двигателя теоретически должен вырасти в первом случае минимум на 4%, во втором — на 9%. Здорово!

А теперь ставим эти головки на стендовый мотор и снимаем моментные характеристики. Снижение расхода топлива существенно меньше, чем обещала теория, — на 2,5% в первом случае и на 4,5% во втором. Причем эффект более выражен в зоне малых нагрузок. Прибавка мощности еще меньше: от силы 2–3%, причем в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта.

Все ясно: 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. Зато растут температуры на выпуске, — стало быть, риск пожечь клапаны и поршни с таким мотором значительно выше.

Способ второй — уменьшаем протечки. Пойдем от обратного: сравним, что станет с моментной характеристикой, если заменить кольца такими, чтобы зазоры в них стали больше, скажем, раза в два.

Сделали. Для нового мотора — всё нормально, для всех цилиндров компрессия 13,2. 13,4 бар. Для испорченного кольцами с большими зазорами — 10,8. 11,1. А что показали замеры мощности? В зоне малых оборотов мощность испорченного мотора чуть-чуть упала, но когда перешли 2500 об/мин, кривые момента практически слились. Всё потому, что протечки из камеры сгорания в картер, которые должны бы снизить мощность, заметны только на малых оборотах, а на высоких их масса за один цикл резко падает, ведь с уменьшением времени цикла при увеличении частоты вращения коленчатого вала уменьшается и время на протечку.

Компрессия резко выросла, а мощность — нет. Вместе с компрессией проснулась детонация, и угол опережения зажигания пришлось сдвигать назад. А он влияет на мощность сильнее.

2 no copyright

Нет компрессии — сразу на капиталку: сказка третья

Обычно механик, обнаруживший низкую компрессию, тут же заявляет: «Двигатель изношен, требуется капиталка». Так ли все однозначно?

Нет, конечно! На спор можем назвать двадцать возможных причин снижения компрессии. Тут и проблемы с механизмом газораспределения, и механические или термические повреждения деталей двигателя, и закоксованность поршневых колец. И только одна из них будет связана с катастрофическим износом мотора. Важно уметь различать эти причины, понимать степень их опасности и знать методы борьбы с ними. Но это — тема отдельной статьи.

Читайте также:  Смазка уплотнителей дверей автомобиля

Чем выше компрессия, тем лучше: сказка четвертая

Частенько от апологетов разных присадок приходится слышать, как подпрыгнула компрессия после очередной обработки мотора. Рост до 15 бар, до 17 бар! Но надо иметь в виду, что в нормальном состоянии, даже восстановив зазоры до состояния нового двигателя, компрессию выше штатной не получить.

Откуда же цифры? Обычно на разобранном двигателе видно, что камера сгорания после обработки заросла непонятно чем и, как следствие, уменьшился объем камеры сжатия. Но эти отложения нарушают теплоотвод от камеры сгорания. Отсюда детонация, калильное зажигание и прочее. Так что небывалому росту компрессии не радоваться надо, а наоборот.

Изменение удельного расхода топлива при фиксированных оборотах (2500 об/мин) в двух вариантах двигателя — базовом и с кольцами, в которых увеличены зазоры. Компрессия упала, но по расходу это заметно только при малых нагрузках.

3 no copyright

И совсем не сказка.

Так на что же влияет компрессия? На многое! Главное — на пусковые свойства мотора, особенно при низких температурах.

В первую очередь это касается дизельных двигателей, где от давления и температуры конца сжатия зависит, воспламенится топливо в цилиндре или нет. Но и бензиновые двигатели в холодном состоянии тоже чувствительны к изменению компрессии: она влияет на испаряемость топлива, которое при холодном пуске только теоретически должно испаряться по пути в цилиндр. А реально — попадает туда в виде негорючих жидких капель.

Сниженная компрессия повышает давление картерных газов. В этом случае через систему вентиляции на впуск двигателя летит больший объем паров масла. Плохо это: и токсичность растет, и темп загрязнения камеры сгорания резко увеличивается.

Неравномерная по цилиндрам компрессия вызывает вибрации двигателя, особенно ощутимые на холостом ходу и при малых оборотах. А это, в свою очередь, вредит и трансмиссии, и подвеске мотора. Да и самому водителю.

Словом, роль компрессии как диагностического признака, во многом характеризующего состояние двигателя, очень велика. И наши «сказки» никоим образом не призывают махнуть на нее рукой — наоборот! Но стремление к безудержному ее повышению в поисках дополнительных «лошадок» — дело в целом бесперспективное.

Сообщение 28 мар 2008, Пт 10:39

Вообщем сабж. Верно-ли утверждение, что чем больше степень сжатия тем больше мощьность?

Планирую получить около 11,5-12:1 против стоковых 9:1 будут-ли изменения в динамике?

Что нужно усилить?

Мотор Атмо на базе блока D15, ГБЦ от D16Z6.

Сообщение 28 мар 2008, Пт 10:42

Панк писал(а): Вообщем сабж. Верно-ли утверждение, что чем больше степень сжатия тем больше мощьность?

Планирую получить около 11,5-12:1 против стоковых 9:1 будут-ли изменения в динамике?

Что нужно усилить?

Мотор Атмо на базе блока D15, ГБЦ от D16Z6.

Сообщение 28 мар 2008, Пт 10:44

Сообщение 28 мар 2008, Пт 11:46

Сообщение 28 мар 2008, Пт 12:42

Сообщение 28 мар 2008, Пт 18:13

Мои мысли на этот счет такие.

Теория.
Чем выше СЖ, тем выше КПД и выше отдаваемый момент. посему, при увеличении СЖ растет макс момент и что самое приятное — экономия топлива. к тому же, при повышении СЖ смесь горит быстрее (приближаясь к порогу детонации), что позволяет продуктивно крутить мотор до более высоких оборотов и снимать, соответственно, бОльшую мощность при прочих равных. но пирожки не бесплатные. увеличение СЖ заставляет переходить на более высокооктановый бензин, который по сути своей природы (технологии производства) по обыкновению является такми же как и низкооктановый, но в котором больше антидетонационных присадок, которые по идее не только снижают скорость горения но еще и паравозом снижают удельное тепловыделение (а это снижает КПД). тоись, если при повышении СЖ удалось остаться на той же марке бензина что и прежде, то это супер. но обычно приходится переходить октаном выше. далее. если мозги имеют в стоке датчик детонации, то работа на более высокой степени сжатия может распознаться стоковым мозгом как работа в режиме детонации и он запозднит зажигание согласно своим установкам, лишив нас всех преимуществ, которых мы пытаемся добиться. по этому данный момент тоже нужно предусмотреть. хотя на Д-моторе вроде как нет ДД, так что тебе с этим париться не нужно, главное, чтоп не звенело в реале. Еще. как уже сказали, температура газов в цилиндрах заметно повышается. это требует более тщательной настройки момента зажигания и фаз клапанов. отклонения УОЗ от оптимальных значений могут привести либо к сильной детонации, либо к значительному перегреву выдоха и прогаранию клапанов.

Из практики. я сейчас себе вал подкрутил шестеренкой чуток и базовый угол зажигалова пораньше сделал, но это все на глаз. Чуть позже, как полегче с деньгами станет, да и на лето переобуюсь, поставлю программируемое электронное зажигание вместо механического трамблера и на дороге поточнее отстроюсь по акселерометру. тогда точно смогу сказать, какие отличия и куда.

Опытные данные:
По данным замера на стенде у Димы момент вырос со 120Нм примерно до 130Нм. но это гросс и с неисправным трамблером.

Сообщение 28 мар 2008, Пт 18:24

Сообщение 28 мар 2008, Пт 22:48

Сообщение 29 мар 2008, Сб 0:50

да не будет 200 сил нихрена -это надо супер-пупер железяки ставить типа Висеко либо буст до 0,7 как минимум.

У меня в чом тема -Сейчас у меня есть все для свапа на ОБД1 и Втек, т.е. впуск, трамблер, форсунки, голова, мозг, шатуны и поршни горбатые.

Читайте также:  Можно ли смешивать декстрон 3 и 4

Но чтоб дунуть в рамках приличия надо ставить ковку шатуны и поршни. Колено я похоже 45 нашел. Но! смысл щас собирать турбо-низ мотора если улитки нет, кулеров нет, колектора и даунпайпа нет. Причом это лаванды такой нормальной стоит, а у меня по машине работ еще дофига -одна кузовня чего стоит.

Вот я и подумал, что на этот сезон я полюбасу хочу сделать атмо на стоковом выпуске, но зажать его немного. При этом к следующему уже поднакупить железяк и превратить в турбо.

Без машины никак не хочу оставаться поэтому долгострой не хотелось-бы.

Сообщение 29 мар 2008, Сб 0:59

Панк писал(а): да не будет 200 сил нихрена -это надо супер-пупер железяки ставить типа Висеко либо буст до 0,7 как минимум.

У меня в чом тема -Сейчас у меня есть все для свапа на ОБД1 и Втек, т.е. впуск, трамблер, форсунки, голова, мозг, шатуны и поршни горбатые.

Но чтоб дунуть в рамках приличия надо ставить ковку шатуны и поршни. Колено я похоже 45 нашел. Но! смысл щас собирать турбо-низ мотора если улитки нет, кулеров нет, колектора и даунпайпа нет. Причом это лаванды такой нормальной стоит, а у меня по машине работ еще дофига -одна кузовня чего стоит.

Вот я и подумал, что на этот сезон я полюбасу хочу сделать атмо на стоковом выпуске, но зажать его немного. При этом к следующему уже поднакупить железяк и превратить в турбо.

Без машины никак не хочу оставаться поэтому долгострой не хотелось-бы.

Сообщение 29 мар 2008, Сб 1:02

На восьмерке это не 76 бензин часом?

Сообщение 29 мар 2008, Сб 1:08

Сообщение 31 мар 2008, Пн 3:56

Сообщение 31 мар 2008, Пн 6:16

Сообщение 31 мар 2008, Пн 6:59

Сообщение 31 мар 2008, Пн 9:03

Вот так вот просто раз и КПД 1-2%. а 2.5% может быть. а 0.5%. и насколько при этом нужно СЖ увеличить. может на 0.5. или на 5.

К тому же, мощности увеличение СЖ практически не прибавляет. ибо мощность — это сохранение высокого момента на как можно высоких оборотах. и она, мощность, зависит только от наполняемости цилиндров на этих самых высоких оборотах (еще от правильности и надежности воспламенения смеси). от увеличения СЖ в первую очередь идет выигрыш по моменту и топливной эффективности, тоись как раз и есть КПД. а вспоминая слова "пуляет момент, а мощность это то, насколько долго он пуляет" приходим к выводу — СЖ пуляет, а насколько долго она будет пулять, определяет голова и вдох/выдох. ибо на низких оборотах момент зависит в основном только от объема и СЖ, качество головы, вдоха/выдоха на момент практически никакого влияния не оказывают, ибо на низких и средних оборотах хорушую наполняемость можно обеспечить даже на совершенно бездарной голове и вдохе/выдохе. а вот с ростом оборотов как раз и будет уже проявляться весь талант инженера, проектировавшего голову с валами и порты вдоха/выдоха. нет таланта — нет мощности и СЖ никакая не поможет. а внизу наоборот, если нет СЖ, то никакая волшебная голова и валы тебе моменту не добавят, хотя убавить его они могут запросто, но мы такой вариант рассматривать не будем в силу очевидности.

Причем тут мой трамблер и мое зажигание если мы говорим про СЖ. а количество смеси это еще не все. если одно и то же количество смеси сжать до степени 8 и поджечь, получим одно количество момента. если это же количество момента сжать до 14 и поджечь, получим другое количество момента. но в обоих случаях смесь нужно будет поджигать с разным опережением, ибо скорость горения смеси в обоих случаях будет разная. а если поджечь невовремя, то никакой прибавки момента во втором случае мы не получим, а может и наоборот даже, в минус уйдем. надеюсь, этот момент для тебя понятен и объяснений не требует.

А вообще, если никому не интересны мои "измышления", могу их впредь держать при себе. я себе мотор уже построил, с момента переделок он пробежал уже не одну десятку тысяч, жив-здоров и много кого делает из однокласников и даже выше литражом, хотя пробег у него уже "за 300", при всем при том имея отличные показатели экономичности. а вы уж сами свои моторы стройте, мешать вам больше не буду.

Увеличение степени сжатия не всегда приводят к увеличению мощности. Если статическая (подсчитанная) степень сжатия уже находится около предела детонации для используемого топлива, то дальнейшее увеличение статической степени сжатия может ухудшить мощность и/или надежное 11. двигателя. Как ранее упоминалось, это особенно справедливо, когда специальный распределительный вал и системы впуска и выпуска добиваются объемной эффективности (VE) величиной более 100%. Когда (VE) увеличивается, то динамическая степень сжатия также увеличивается, гак как цилиндр "упаковывается" смесью так как если бы работал невидимый нагнеатель.

Другой эффект от увеличения степени сжатия довольно незначителен и неизвестен некоторым создателям двигателей. Когда VE превышает 100%, поступившая смесь находится под небольшим положительным давлением, однако, она может заполнить только пространство в цилиндре плюс пространство в камере сгорания. К примеру, если объем цилиндра и камеры составляет вместе 416,2 см 3 , то это фиксированное пространство будет в основном определять, сколько топливовоздушной смеси может попасть в цилиндр. Если мы решаем увеличим, степень сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания или путем увеличения размера выпуклости поршня (это наиболее распространенные методы), то это пространство будет не более названной величины. Да, цилиндр сохраняет постоянный рабочий объем — рабочий объем двигателя не изменялся. Но изменили общин объем цилиндра и камеры сгорания. Это означает, что пространство для поступающей рабочей смеси уменьшается. Таким образом, при увеличении степени сжатия мы почти незаметно уменьшили объемную эффективность двигателя. Пример: типичный двигатель "Шевроле" Grand National 350 может использовать степень сжатия 12,5:1. Он также может иметь VE около 115%; таким образом,

Читайте также:  Утепление радиатора лада ларгус своими руками

при оборотах динамическая степень сжатия будет заметно выше 12,5:1. Если увеличить статическую степень сжатия до 13,5:1 путем уменьшения объема камеры сгорания, то в объем цилиндра/камеры сгорания поступит меньше рабочей смеси, VE уменьшится и мощность, скорее всего, снизится.

Воспользуемся воображаемым примером для уяснения деталей. Представим себе двигатель со степенью сжатия 2,0:1 и, просто ради аргумента скажем, что общий объем (нерабочий объем) одного цилиндра, когда поршень находится в НМТ (нижней мертвой точке), составляет 3278 см 3 . Это объем, создаваемый поршнем при одном такте плюс объем камеры сгорания над поршнем, находящимся в положении ВМП (верхней мертвой точке). Так как степень сжатия составляет 2,0:1, го объем над поршнем, находящимся в ВМТ должен составлять половину от общего объема цилиндра или 1639 см3, (т. е. 1639 см 3 "выбранного" объема плюс 1639 см 3 камеры сгорания равны 3278 см 3 общего объема цилиндра). Даже при 3278 см 3 во всем цилиндре двигатель может втянуть только 1639 см 3 свежей рабочей смеси, т. к. имеется давление в коллекторе у впускного канала (в случае с VE, равной 100%) и только вытесненным объем поршня может работать для втягивания воздуха и топлива. Остальные 1639 см 3 будут заполнены выхлопными газами от последнего цикла сгорания.

Добавим теперь к воображаемому двигателю нагнетатель (компрессор) и отрегулируем давление так, что он будет подавать 3278 см 3 топливовоздушной смеси в цилиндр вместо исходных 1639 см 3 , которые двигатель мог "вдохнуть" в прежнем состоянии. С нашим нагнетателем в цилиндре будет находиться 3278 см 3 свежей смеси в конце такта впуска и не будет остаточных выхлопных газов. Это существенно улучшит мощность. Но что произойдет, если в безрассудных поисках дополнительной мощности увеличить степень сжатия до 3,0:1, уменьшив объем камеры сгорания над поршнем в ВМТ со 1639 см 3 до 1092 см 3 ? Когда поршень находится в конце такта впуска, общин объем цилиндра будет теперь только 2731 см 3 . Если не изменять давление наддува, то оно может "вдавить" только 2731 см 3 топливовоздушной смеси в цилиндр. Это уменьшит объем смеси на 547 см 3 или примерно на 17%. Двигатель втягивает менее воспламененную смесь, объемная эффективность уменьшается (на 17%) и мощность снижается. Справедливо то, что 2731 см 3 подаваемой смеси сгорает с более высокой эффективностью благодаря увеличению степени сжатия, но улучшение степени сжатия покрывает только 5% из 17% потерь мощности.

Многие из вас могут теперь реализовать важные преимущества, получая максимально возможную VE (объемную эффективность). Чем выше VE, которую вы сможете получить, тем ниже будет требуемая степень сжатия; а чем ниже степень сжатия, тем меньше выступ поршня, тем легче фронту пламени распространяться в объеме камеры сгорания. Эти соотношения являются некоторыми из тех методов, которые используют профессионалы

для увеличения мощности двигателей.

Если на воображаемый двигатель объемом 1639 см 3 со степенью сжатии 2,0:1,

который втягивает 1639 см 3 топливовоздучпюй смеси (в верху) установить наддув, то он теперь будет заполняться 3278 см 3 смеси (в середине). Если степень сжатия увеличивается до 3,0:1 путем уменьшения объема камеры сгорания, то в двигатель будет поступать только 2731 см 3 топливовоздушной смеси. Результатом будет уменьшение мощности (внизу), т. к. объемная эффективность уменьшилась на 17% 1 — 1639 см 3 ; 2 — 1092 см 3 .

Степень сжатия и топливо

Хотя верхние пределы степени сжатия и фазы газораспределения распределительного вала достаточно хорошо определены для гоночных двигателей, "обычные" форсированные двигатели для повседневного использования как правило работают при более низких уровнях мощности и в основном при частично открытой дроссельной заслонке. Увеличение степени сжатия может иногда обеспечить заметный прирост мощности, но это же самое увеличение степени сжатия может дать даже большее улучшение топливной экономичности. При увеличении степени сжатия от 8,0:1 до 10,0:1 мощность при полностью открытой дроссельной заслонке может увеличиться на 3 или 4%. Но экономия топлива при частично закрытой дроссельной заслонке может увеличиться более чем на 15%. В этом нет ничего удивительного, если вы помните, что динамическая степень сжатия при частично открытой дроссельной заслонке заметно ниже, чем статическая степень сжатия. Увеличение статической степени сжатия добавляет эффективности в нужном месте: при частично открытой дроссельной заслонке.

Лучшим путем увеличения степени сжатия является увеличение диаметра отверстия цилиндра путем расточки блока цилиндров или выбором блока с отверстиями большего диаметра. Эта модернизация может увеличить степень сжатия, путем давления рабочего объема, уменьшая необходимость использования поршней с большими "куполами " или уменьшения объема камер

Более высокая степень сжатия, конечно, требует использования