Повышение степени сжатия: Сколько лошадей дает увеличение степени сжатия

Содержание

Сколько лошадей дает увеличение степени сжатия

СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ

Объем камеры сгорания влияет на конечную степень сжатия двигателя.

Камера сгорания, это объем образуемый головкой блока и поршнем в момент нахождения поршня в верхней мертвой точке. Степень сжатия, это отношение объемов цилиндров от максимального до минимального. Максимальный объем камеры сгорания получается, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Минимальный при нахождении поршня в верхней мертвой точке цилиндра.

Объем цилиндра без учета камеры сгорания можно узнать, поделив паспортный рабочий объем двигателя на количество цилиндров.

Объем камеры сгорания состоит из суммы 3 объемов:

1 Объем камеры сгорания на головке блока
2 Объем, образуемый толщиной прокладки головки блока
3 Объем вогнутого пространства в днище поршня.
Справедливости ради стоит сказать, что существует масса вариантов когда поршни выпуклые и при вычислениях они не добавляют, а наоборот уменьшают пространство камеры сгорания. И это нужно учитывать при расчетах.

Степень сжатия и компрессия, это не одно и тоже и различается тем, что степень сжатия это геометрическая величина, а компрессия динамическая. Так как двигатель при вращении обладает некоторыми насосными свойствами, плюс воздух при сжатии нагревается, то величина компрессии будет отличаться от степени сжатия в большую сторону. Компрессия обычно больше в 1.4 раза чем степень сжатия.

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности двигателя, так как чем больше сжать топливовоздушную смесь, тем больше она сможет расшириться относительно сжатого объема при сгорании. Тем самым можно получить больше мощности с того же объема сгоревшего топлива. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне. Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня? Дело все в характеристиках бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования аномальных, нежелательных процессов горения (детонация и др). Октановое число как раз и является основным показателем величины детонационной стойкости топлива и чем это число выше, тем большую степень сжатия можно использовать в двигателе, без образования детонации.

То есть проще говоря, если мы значительно повысим степень сжатия то мощность у нас повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом, а оно стоит дороже. Но с другой стороны, двигатель теперь работает более эффективно и на той мощности на которой вы ездили раньше, он будет потреблять меньше топлива и разность в цене как бы нивелируется! Но правда все же такова, что вы не будете ездить на малой мощности. Иначе зачем нужно было все это затевать?

Степень сжатия можно повысить двумя самыми эффективными способами:

1 установка более тонкой прокладки головки блока, либо спиливание нижней части головки блока. При таком варианте, клапана приближаются к поршню и необходимо делать или увеличивать выборки под них. Изменяются фазы работы ГРМ так как высота цепи или ремня, ответственная за синхронизацию распредвала изменяется на величину, уменьшения высоты позиционирования головки блока. При верхневальном двигателе (распределительный вал находится в головке блока). Настроить работу распределительного вала можно с помощью резрезной шестерни, либо шестерни с несколькими позициями под шпонку. При нижневальном, когда распредвал стоит внизу (в блоке цилиндров) и связь с клапанами происходит посредством толкателей также изменяется кинематика клапанного механизма без гидроусилителей, а с гидроусилителями может не хватить их хода и придется ставить меньшие по длине толкатели. При использовании метода на V образном двигателе при спиливании головок изменится расстояние между посадочными отверстиями впускного коллектора, что потребует его подгонки.

2 Растачивание цилиндров под больший по диаметру поршень. Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение возросшего цилиндра к прежней камере сгорания покажет большую величину степени сжатия. Метод кроме замены поршней и расточки цилиндра не требует больше каких либо переделок и более предпочтителен для увеличения степени сжатия.

Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9 чем с 13 до 14.

Примеры прибавок в процентах:

с 8 до 9 = 2.0 % прибавка мощности
с 9 до 10 = 1.7 % прибавка мощности
с 10 до 11 = 1.5 % прибавка мощности
с 11 до 12 = 1.3 % прибавка мощности

с 12 до 13 = 1.2 % прибавка мощности
с 13 до 14 = 1.1 % прибавка мощности
с 14 до 15 = 1.0 % прибавка мощности
с 15 до 16 = 0.9 % прибавка мощности
с 16 до 17 = 0.8 % прибавка мощности
Промежуточные результаты суммируются, например поднятие степени сжатия с 8 до 14 даст прибавку 8.7 %

Примеры перехода на более высокооктановое топливо при повышении (СС)

менее 8 — 76 бензин
от 8 до 9 — 80 бензин
от 9 до 10.5 — 92 бензин
от 10 до 12.5 — 95 бензин
от 12 до 14.5 — 98 бензин
от 13.5 до 16 — 102 бензин
от 15.5 до 18 — 109 бензин
Минимальное октановое число топлива применяемое в каждом конкретном двигателе зависит не только от степени сжатия но и в некоторой степени от конструкции формы камеры сгорания, алгоритма работы клапанного механизма, системы зажигания итд. Поэтому более совершенные двигатели могут работать с большими величинами степени сжатия без повышения качества топлива.

  Главная

АЗЛК Team: Повышение степени сжатия


Термический КПД двигателя ηt в значительной степени зависит от величины степени сжатия ε. Чем выше степень сжатия, тем меньше топлива используется для получения той же самой мощности, поэтому повышение степени сжатия — один из основных методов увеличения мощности двигателя. Термический КПД двигателя при увеличении степени сжатия увеличивается сначала быстро, а после значений степени сжатия 12-13 — несколько медленнее.

Увеличение степени сжатия ограничивается появлением детонации вследствие роста температуры рабочей смеси в конце хода сжатия, в результате чего двигатель перегревается, наполнение цилиндров бензовоздушной смесью ухудшается, износ основных деталей двигателя повышается в 2-3 раза. Сильная детонация может привести к прогоранию днища поршня. Практически предельное значение степени сжатия ограничивается октановым числом применяемого моторного топлива. Наиболее рациональным является форсировка двигателя до степени сжатия 9,8 — 10, что подтверждается опытом участия в спортивных соревнованиях в нашей стране и за рубежом. Указанные значения также типичны для двигателей, использующих распределительные валы с относительно коротким периодом впуска, подобные валам многих форсированных двигателей. При увеличении продолжительности такта впуска посредством установки распределительного вала с более длительным периодом впуска прирост мощности от степени сжатия становится еще более значительным.

Прирост мощности при увеличении степени сжатия можно определить по приведенной ниже таблице, показывающей приращение мощности двигателя от исходной величины при изменении степени сжатия. Для этого находят в таблице столбец с исходной степенью сжатия и колонку с новой предполагаемой степенью сжатия. Прочитанное значение в элементе таблицы покажет увеличение мощности в процентах.

исходная степень сжатия

8

9

10

11

12

13

14

новая степень сжатия

14

8.7

6.7

5.0

3.5

2.2

1.0

0

13

7.6

5.6

3.9

2.4

1.2

0

12

6.5

4.5

2.8

1.3

0

11

5.2

3.2

1.5

0

10

3.7

1.7

0

9

2

0

8

0

Данные таблицы базируются на механических степенях сжатия, определенных путем математических расчетов из фиксированного объема, а не на динамических степенях сжатия, которые будут увеличиваться при увеличении эффективности впуска. При улучшении наполнения цилиндра динамическая степень сжатия увеличивается подобно увеличению объема цилиндра, т.к. в цилиндр будет поступать больше воздуха и топлива.

Практически увеличение степени сжатия не всегда приводит к увеличению мощности. Если статическая (подсчитанная) степень сжатия уже находится около предела детонации для используемого топлива, ее дальнейшее увеличение может ухудшить мощность и/или надежность двигателя. Это особенно справедливо, когда достигнут коэффициент наполнения цилиндра больше 1. К тому же, когда коэффициент наполнения цилиндра больше 1, поступившая смесь находится под небольшим положительным давлением, однако, она может заполнить только пространство в цилиндре плюс пространство в камере сгорания. Однако если мы увеличиваем степень сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания или путем увеличения выпуклости поршня, то общее количество бензовоздушной смеси, которую может принять цилиндр, уменьшится на эту величину, и, как следствие, при увеличении степени сжатия ухудшается наполнение цилиндров. Чем лучше наполнение цилиндров (полученное турбиной, насосом, полировкой каналов, изменением фаз газораспределения и т.д.), тем меньше будет требуемая степень сжатия.

Замеренное компрессометром давление в цилиндре в конце такта сжатия может быть пересчитано в степень сжатия по формуле: ε= (Pc+3.9)/1.55, где Pc — давление, замеренное компрессометром, кг/с м² . Разница значения компрессии в разных цилиндрах не должна превышать 0.5 — 1 кг/с м² .

Практически степень сжатия двигателя зависит от объема камеры сгорания, размера и формы поршня и его хода. Так, для двигателей УЗАМ 3313 и 3318, имеющих одинаковый диаметр цилиндра и ход поршня и одинаковую головку блока цилиндров, за счет изменения формы поршня степень сжатия изменяется с 7.6 в двигателе УЗАМ-3313 до 9.2 в двигателе УЗАМ-3318, что приводит к увеличению максимальной мощности с 85 до 90 л.с., а максимального крутящего момента с 135 н/м до 145 н/м.

Наиболее просто увеличить степень сжатия двигателя можно фрезеровкой головки блока цилиндров, что позволяет уменьшить объем камеры сгорания. При этом необходимо следить за тем, чтобы при открывании клапана он не ударял по днищу поршня во всем диапазоне частот вращения двигателя (т.к. пружины клапанов имеют определенную инерцию), и при необходимости выполнить в поршне проточки под клапаны.В двигателях с чугунным блоком цилиндров возможна также фрезеровка поверхности блока цилиндров, сопрягаемой с головкой блока, самостоятельно или вместе с фрезеровкой поверхности головки блока цилиндров.

Ниже в таблице показана зависимость степени сжатия двигателя УЗАМ-412 от глубины фрезерования головки блока цилиндров:

Глубина фрезерования, мм

0

0,5

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

Степень сжатия

8,8

9,25

9,64

9,83

10,09

10,48

10,81

11,62

12,85

Зависимость степени сжатия двигателя ВАЗ-2106 от глубины фрезерования головки блока цилиндров представлена в таблице:

Фрезерование головки, мм

0,2

0,5

0,8

1,0

1.2

1,5

1.8

2,0

0,2

0,8

1.3

1,8

Фрезерование блока, мм

0,2

0,5

0,9

1,2

1,5

1,8

1,8

1,8

1,8

Степень сжатия

8,8

8,9

9,0

9,1

9,2

9,3

9,4

9,5

9,6

9,8

9,8

10,0

10,0

10,5

11,0

11,5

12,0

При фрезеровании головки блока цилиндров происходит смещение установочного угла механизма газораспределения, что необходимо учитывать при его установке. Чем на большую величину произведена фрезеровка головки блока цилиндров, тем на большую величину распределительный вал будет отставать.

Приведем зависимость отставания положения распределительного вала от глубины фрезеровки головки блока цилиндров:

Глубина фрезерования, мм

0,5

0.8

1,0

1,2

1,4

1,6

2,0

3,0

4,0

5,0

Угол отставания распределительного вала, град

0,53

0,83

1,1

1,3

1,6

1,7

2,1

3,2

4,3

5,4

Дата публикации: 2007-09-04


Что такое такое степень сжатия двигателя и на что она влияет

Автор Павел Александрович Белоусов На чтение 7 мин. Просмотров 56

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.

схема ДВС в разрезе

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.

диаграмма степени сжатия

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;

2

  • 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;

3

  • 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.

4

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?

схема сжатия топлива
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.

Уменьшение и увеличение степени сжатия двигателя автомобиля

Кто-то хочет больше мощности и задумывается над увеличением степени сжатия. Другие, желают дефорсировать мотор и уменьшают её. Поговорим про уменьшение и увеличение степени сжатия, зачем это делают.

Увеличение степени сжатия
Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности. Тем самым можно получить больше отдачи с того же объема двигателя. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне. Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня? Дело в характеристиках бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования детонации. Если мы значительно повысим степень сжатия, то мощность повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом. С другой стороны, двигатель теперь работает более эффективно и на той мощности на которой вы ездили раньше, он будет потреблять меньше топлива и разность в цене будет несущественна.
Как увеличить степень сжатия? 2 способа
1. Установка более тонкой прокладки двигателя. При таком варианте, клапана могут столкнуться с поршнями и нужно все тщательно рассчитывать. Как вариант, это установка новых поршней с более глубокими выемки под клапана. Также изменятся фазы газораспределения и нужно будет их заново настраивать.

2. Растачивание цилиндров. Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение объема возросшего цилиндра к прежнему объему камеры сгорания покажет большую величину степени сжатия.

Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9, чем с 13 до 14.

Уменьшение степени сжатия

Для чего производиться уменьшение степени сжатия мотора? Если при увеличении — мы добивались повышения мощности, то тут ситуация противоположная — уменьшение степени сжатия производиться с целью перевести автомобиль на более дешевый бензин.


Так, в старые времена поступали владельцы «Жигулей» и «Москвичей», когда переводили машины с дорогого 92-ого бензина на более дешевый и доступный 76-ой. Для этих целей используется аналогичный способ, только придется увеличить высоту прокладки под головку двигателя. Берем две обычные прокладки и между ними вставляем алюминиевую нужной толщины. Прокладки, если нужно, вырезались самостоятельно в гараже с помощью подручных средств. Если на современной иномарке уменьшить степень сжатия до 8, то ее динамика будет как у «копейки». Многие моторы можно заправлять 92-ым бензином вместо 95-ого и у многих даже детонации не случается. Но если машина на гарантии, я бы не стал этого делать, ради мнимой экономии. Ведь на 95-ом бензине расход топлива меньше, чем на 92-ом и при чуть высшей цене — общая стоимость на бензин выходит равной. Что было проверено на практике.

Другое дело, производитель указывает ездить за более высокооктановом бензине из-за норм экологичности. Если в новую машину заправить более дешевый бензин может выйти из строя катализатор, т.к. 92-ый бензин имеет меньшую температуру горения. Плюс могут засориться форсунки. По поводу детонации. Делать переделку мотора, ради того, чтобы заправлять 92 вместо 95 бензина — глупо. Чтобы сознательно уменьшать степень сжатия нужны более веские причины, например так поступают при установке турбокомпрессора на двигатель, чтобы избавиться от детонации.

После вышеописанной процедуры уменьшиться степень сжатия за счет увеличения камеры сгорания двигателя и можно заливать дешевый бензин. Не рекомендуем делать эту операцию на современном авто, оборудованным большим количеством электроники, во избежании неприятностей.

Как увеличить компрессию двигателя на дешевом

Есть ли дешевый способ увеличить сжатие на моем маленьком блоке Chevy? У меня есть маленький блок 350 с железными головками. Я мало что знаю о двигателе, потому что он был в машине. Предыдущий владелец сказал, что он был восстановлен и у него есть кулачок, но он не мог вспомнить спецификации. Остальные части — впуск Edelbrock Performer, карбюратор Holley 600 кубических футов в минуту и ​​чугунные выпускные коллекторы. Двигатель отлично работает на дешевой 87-октановой тяге и совсем не гудит.Думаю, небольшое дополнительное сжатие не повредит, но я не могу позволить себе комплект алюминиевых головок. Что вы думаете? Спасибо

J.H.

Джефф Смит: Повышение степени сжатия — отличная идея по нескольким причинам. Если предположить, что добавленное сжатие не является чрезмерным, добавление сжатия — лучший способ повысить мощность, а также повысить эффективность. Не зря все двигатели LS последнего поколения и особенно новый двигатель Corvette LT1 с прямым впрыском бензина (GDI) имеют более высокую степень сжатия. LT1 разработан для работы на топливе премиум-класса, но поставляется с завода с истинной статической степенью сжатия 11: 1.

Сказав это, вы не можете выполнить такое сжатие на small block Chevy , используя старые железные головки 70-х годов. Мы не будем вдаваться в подробности того, почему, но достаточно сказать, что эти старые камеры сгорания не были предназначены для такого рода сжатия. Техника внутреннего сгорания прошла долгий путь к достижению этих более высоких степеней статического сжатия и по-прежнему работает на топливе с октановым числом 91-93.

Поскольку мы мало что знаем о вашем маленьком блоке 350, мы предположим, что в нем используется типичный плоский верх и четыре поршня для создания бровей. С прокладкой головки из состава , поршнем на 0,020 дюйма под палубой и камерой сгорания объемом 76 см3, а также с прокладкой головки из состава это обеспечивает статическое сжатие 8,5: 1. Это действительно неплохо. Стандартный двигатель Chevy с кузовом Chevy мощностью 290 л.с. и 350 л.с., который вы можете купить, не так уж хорош. В литературе Chevy говорится, что это двигатель сжатия 8: 1, и именно это мы обнаружили, когда пару лет назад измерили один из этих двигателей.В этом двигателе используется выгнутый поршень объемом 13 куб. См, который снижает степень сжатия.

Один из размеров, который нелегко изменить, — это расстояние от верхней части поршня до платформы. В моем уравнении степени сжатия я предположил, что поршень находится на 0,020 дюйма ниже поверхности деки блока, что является чрезмерным, но мы можем использовать это в своих интересах. Если поршни расположены ближе к платформе (например, на 0,005 дюйма ниже), это улучшает степень сжатия, но также ограничивает толщину прокладки головки, так как мы ограничены примерно до 0.040 дюймов для зазора между поршнем и головкой. При высоте отрицательной деки 0,020 дюйма это означает, что мы можем использовать более тонкую прокладку головки для улучшения сжатия.

Конечно, это означает удаление головок блока цилиндров , чтобы сделать это улучшение, и именно здесь многие ребята не хотят прилагать усилий. Вот как это работает. Предположим, что в вашем двигателе в настоящее время используется композитная прокладка головки блока цилиндров. Это качественные прокладки головки блока цилиндров, но обычно они имеют толщину 0,041 дюйма. Добавление высоты деки 0,020 дюйма к 0.041-дюймовая прокладка головки создает расстояние 0,061 дюйма между верхней частью поршня и плоской частью головки цилиндров. Это называется зоной закалки.

Интересно, что многие энтузиасты склонны упускать из виду пространство сгорания как место для повышения мощности двигателя. Зона закалки — это та плоская часть поршня, которая соответствует плоской части камеры сгорания на головке цилиндров клинового типа.

Когда поршень достигает верхней мертвой точки (ВМТ), это создает очень плотный зазор между плоской частью поршня и плоской частью головки.Эта область называется пространством гашения или иногда называется сжатием, что действительно хорошо описывает ее назначение. Зона гашения предназначена для сжатия захваченного воздуха и топлива в этой зоне и вталкивания их в камеру сгорания, создавая турбулентность. Ключ к качественному сгоранию — это смешивание воздуха и топлива или его гомогенизация. Зона гашения способствует этому процессу, который имеет тенденцию стабилизировать скорость горения после зажигания свечи зажигания.

Чем точнее будет эта зона закалки или зазор между поршнем и головкой, тем лучше будет работать двигатель.Перемещение поршня ближе к поверхности деки также увеличивает степень статического сжатия. Также существует ограничение на зазор между поршнем и головкой. Как правило, для уличного двигателя с низкими оборотами вы можете быть уверены в размере 0,040 дюйма или чуть меньше. Гоночные двигатели с высокими оборотами и стальными стержнями будут соответствовать тому же зазору, но двигатели с алюминиевыми стержнями должны использовать больший зазор (возможно, около 0,050 дюйма), чтобы приспособиться к росту алюминиевых стержней.

На этой фотографии показана проверка зазора между поршнем и декой с помощью индикатора часового типа.Это важная информация для проектирования двигателя и точного расчета степени статического сжатия. Также очень важно знать зазор между поршнем и головкой.

Поскольку невозможно разобрать двигатель и убрать блок, есть альтернативная идея. Fel-Pro производит стальную прокладку для прокладочной головки из стали с очень тонким резиновым покрытием для 4,00-дюймового отверстия 350 толщиной всего 0,015 дюйма. При добавлении к высоте вашей колоды 0,020 дюйма получается 0.Зазор между поршнем и головкой 035 дюймов. Это немного жестко, но должно подойти для двигателя с умеренной уличной скоростью, который не поддерживает скорость вращения выше 6500 об / мин.

Хорошая новость заключается в том, что эта прокладка увеличивает степень статического сжатия до 8,97: 1 или, по сути, 9: 1, что составляет примерно пол-очка сжатия. Практическое правило для двигателя заключается в том, что полная точка сжатия составляет примерно 3-4 процента мощности двигателя. Предполагая, что ваш двигатель имеет мощность 300 лошадиных сил, полуточка сжатия, вероятно, будет стоить почти 2 процента, что составляет всего 6 лошадиных сил.Это звучит как большая работа для минимального улучшения, но я предполагаю, что крутящий момент на низких скоростях также улучшится, по крайней мере, так, если не, возможно, немного больше.

Вот фото небольшого блока на 290 лошадиных сил с выпуклыми поршнями. Если у вашего двигателя есть эти поршни, ожидайте, что сжатие будет около 8,0: 1, что как минимум в 1,5 раза ниже того, где оно должно быть. Самый простой способ улучшить компрессию — это установить 64-кубовые чугунные головки Vortec и 0.015 прокладка головки, которая доводит сжатие до 9,0: 1

Еще одна рекомендация — добавить в двигатель набор из заголовков средней длины . Это сделает больше для увеличения мощности, чем что-либо другое, что вы можете сделать. Добавление жаток на небольшой блок мощностью 290 лошадиных сил стоило 30 фут-фунтов. крутящего момента и 30 лошадиных сил к этому, в остальном, стоковому двигателю. Я бы посоветовал сделать и прокладку головки, и коллекторы , и тогда вам определенно нужно будет немного обогатить карбюратор, если он не был чрезмерно богат с самого начала — что также возможно.

Автор: Джефф Смит Джефф Смит страстно увлекался автомобилями с тех пор, как в возрасте 10 лет начал работать на заправочной станции своего деда. После окончания Университета штата Айова со степенью журналистики в 1978 году он объединил свои две страсти: автомобили и писательство. Смит начал писать для журнала Car Craft в 1979 году и стал редактором в 1984 году. В 1987 году он взял на себя роль редактора журнала Hot Rod, прежде чем вернуться к своей первой любви к написанию технических рассказов.С 2003 года Джефф занимал различные должности в Car Craft (включая редактора), написал книги о характеристиках автомобилей Small Block Chevy и даже собрал впечатляющую коллекцию Chevelle 1965 и 1966 годов. Теперь он является постоянным автором OnAllCylinders. ,

Преимущества высокого ускорения и высокой степени сжатия

Четырехцилиндровые двигатели мощностью в тысячу лошадиных сил сегодня являются реальностью в импортных гонках по дрэг-рейсингу. Эта реальность включает в себя передовые технологии принудительной индукции и управления двигателем, которые делают производство энергии простой частью сборки гоночного автомобиля. Современные двигатели работают с более высокими уровнями давления наддува и более высокими степенями сжатия, чем когда-либо прежде. Понимание того, как степень сжатия и давление наддува влияют на производительность, является ключом к максимальному увеличению производительности вашего уличного или гоночного автомобиля.

Майкл Феррара // Фото сотрудников DSPORT


Основы 4-тактного двигателя

Не вдаваясь в подробные объяснения динамики двигателя внутреннего сгорания, двигатель вашего автомобиля — это машина, предназначенная для преобразования энергии. Используя четырехтактный цикл, стратегию смешивания топлива и воздуха и искру для зажигания, первая задача двигателя внутреннего сгорания — преобразовать химическую энергию, хранящуюся в топливе, в тепловую энергию (тепло) посредством процесса, называемого сгоранием.Вторая задача двигателя — преобразовать эту тепловую энергию в кинетическую энергию в виде лошадиных сил на маховике. Насколько хорошо двигатель может преобразовывать тепло (тепловую энергию) в мощность (кинетическую энергию), количественно определяется термическим КПД двигателя. Тепловой КПД двигателя во многом зависит от статической степени сжатия двигателя. БАЛАНС ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ В ОТНОШЕНИИ СЖАТИЯ ЯВЛЯЕТСЯ ЗАДАЧЕЙ ДВИГАТЕЛЯ И ТЮНЕРА В течение многих лет

Степень сжатия

Как видно из названия, степень сжатия двигателя показывает, насколько сжато топливовоздушный заряд во время такта сжатия четырехтактного процесса.Степень сжатия 10: 1 означает, что топливно-воздушная смесь сжимается от полного объема цилиндра до объема, который составляет примерно одну десятую размера цилиндра. Итак, как степень сжатия двигателя влияет на производительность? При прочих равных условиях двигатель с более высокой степенью сжатия будет обеспечивать более высокий тепловой КПД. Это означает, что двигатель может превращать больше тепла, выделяемого в процессе сгорания, в лошадиные силы, а не терять тепло. В общих чертах, более высокий тепловой КПД приводит к дополнительной мощности и большей экономии топлива.Power Change from compression-ratio change

Какую дополнительную мощность можно ожидать при более высокой степени сжатия? Эмпирическое правило старой школы состоит в том, что каждая дополнительная точка, на которую повышается степень сжатия, обеспечивает дополнительные 4 процента мощности. Фактически, более точные прогнозы можно найти в прилагаемой диаграмме DSPORT. Эти значения были получены с использованием уравнения термодинамики для определения теплового КПД двигателя с циклом Отто.

Просматривая это уравнение, мы находим увеличение степени сжатия с 8.От 0: 1 до 11,0: 1 мощность должна увеличиться на 9,2%. Точно так же уменьшение степени сжатия с 11: 1 до 7,0: 1 должно привести к снижению мощности на 12,3 процента.

Вы не поверите, но двигатели с высокой степенью сжатия конца 60-х годов со степенью сжатия до 12,5: 1 имели более высокий тепловой КПД, чем многие современные двигатели. Для двигателя того же размера более старый двигатель был бы более экономичным, если бы в нем были современные технологии топлива, головки блока цилиндров и зажигания в сочетании с высокооктановым газом 60-х годов.

Давление наддува

Turbo overlay При работе с безнаддувными двигателями высокая степень сжатия является ключом к серьезным уровням мощности. При работе с приложениями с принудительной индукцией хорошо известно, что увеличение давления наддува на турбокомпрессоре надлежащего размера увеличит выработку мощности (по крайней мере, до точки, когда мощность турбонагнетателя или топливной системы будет превышена). Конечно, большим недостатком более высоких давлений наддува является то, что также увеличивается вероятность обнаружения детонации, повреждающей двигатель.

Баланс между наддувом и степенью сжатия на протяжении многих лет был проблемой для производителей двигателей и тюнеров. Взяв копию одного из руководств по принудительной индукции по технологии 60-х годов, вы подчеркнете их решение. Чем выше давление наддува, тем ниже степень сжатия двигателя. Для «серьезных» гонок с принудительной индукцией степень сжатия 7,0: 1 не была редкостью.

К счастью, плохие конструкции коллектора и системы подачи топлива, а также низкоэффективные «нагнетатели» не встречаются на слишком многих современных популярных транспортных средствах.Сегодня средний высокопроизводительный уличный или полосовой четырехцилиндровый гоночный двигатель с турбонаддувом имеет степень сжатия 9,5: 1, а в некоторых даже рабочие степени сжатия достигают 11,5: 1 или более на спирте или E85. Современные технологии позволяют нашему гоночному поколению получить лучшее из обоих миров. Высокое давление наддува с высокой степенью сжатия.

Топливо и детонация

Октан и детонация

Октановое число указывает на вероятность возникновения «детонации» в топливе.«Стук» — слышимый звук, издаваемый при условии, — также называется детонацией. Стук отрицательно сказывается на производительности и надежности, и его следует избегать. Детонация возникает, когда топливно-воздушная смесь в цилиндре не подвергается идеальному сгоранию (процесс сгорания). Идеальное горение позволяет смеси равномерно гореть от свечи зажигания до тех пор, пока не образуется вся воздушно-топливная смесь. В лабораторных условиях идеальное горение будет происходить со скоростью около 100 футов в секунду в вакууме.В условиях турбулентности камеры сгорания двигателя хорошие скорости пламени могут достигать 250 футов в секунду. Во время детонации или детонации вместо ожога будет наблюдаться сильный взрыв со скоростью 2000 футов в секунду. Скорость горения имеет решающее значение для повышения давления в цилиндре. ПИКОВОЕ ДАВЛЕНИЕ В ЦИЛИНДРЕ СТАНОВИТСЯ ПОРАЖЕНИЕМ СООТВЕТСТВИЯ СЖАТИЯ, ОБЪЕМНОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ, ПОВЫШЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ И ПОДДЕРЖКИ ДАВЛЕНИЯ

Сгорание топливовоздушной смеси приводит к увеличению давления. В идеале давление в цилиндре повышается в оптимальное время, достигая пикового давления где-то между 17-20 градусами после верхней мертвой точки.Это позволяет давлению в цилиндре производить максимальную мощность на кривошипе. Когда происходит детонация, цикл давления в цилиндре не происходит должным образом. Фактически, когда происходит детонация, исходный фронт пламени и волна давления от желаемого фронта искрового зажигания встречаются с нежелательным фронтом самовоспламенения. Когда эти две волны давления встречаются, колебания давления производят «стук». Когда происходит детонация, мощность снижается, в то время как шатунные подшипники, шатуны, прокладки головки и поршни могут получить небольшое повреждение или катастрофический отказ в зависимости от серьезности детонации.Повышенные температуры обычно возникают в результате детонации, и это может привести к проблемам с преждевременным воспламенением, которые приводят к воспламенению топливовоздушной смеси еще до возгорания искры.

Детонация или детонация — это не то же самое, что преждевременное зажигание. Предварительное воспламенение происходит, когда топливовоздушная смесь воспламеняется до возгорания свечи зажигания. Иногда повышенная температура или горячая точка в цилиндре могут вызвать преждевременное возгорание. Хотя детонация и преждевременное зажигание вызывают нежелательные ожоги топливовоздушной смеси, разница между ними проста.Детонация или детонация происходит после начала горения топливовоздушной смеси, предварительное воспламенение происходит раньше. Оба они создают нежелательные волны давления, которые влияют на производительность и могут привести к повреждению двигателя.

Turbocharged engine

Потребность в более высоком октане

Если в вашем двигателе возникает детонация, вам необходимо использовать топливо с более высоким октановым числом или уменьшить угол опережения зажигания. Потребность в топливе с более высоким октановым числом обычно возникает при повышении пикового давления в цилиндрах. Пиковое давление в цилиндрах имеет тенденцию к увеличению по мере увеличения степени сжатия, объемного КПД, опережения зажигания и давления наддува.

Общие правила просты. Безнаддувным двигателям потребуется топливо с более высоким октановым числом, поскольку либо увеличивается степень сжатия, либо опережает опережение зажигания. Двигатели с принудительной индукцией работают так же, но при увеличении давления наддува им также потребуется более высокое октановое число.

Возможно, вы слышали следующее: «Не используйте топливо с слишком высоким октановым числом, иначе вы потеряете мощность». Это полуправда. Использование топлива со слишком высоким октановым числом не приведет к потере мощности вашего двигателя. Однако слишком низкая скорость горения топлива может привести к потере мощности вашего двигателя.В общем, популярные компоненты, используемые для повышения октанового числа топлива, также замедляют скорость горения. Конечно, это всего лишь обобщение, и это не относится ко всем видам топлива.

Альтернативные виды топлива: метанол и этанол

Метанол уже несколько лет используется в качестве альтернативного гоночного топлива для гоночного бензина. Одним из преимуществ метанола является то, что он может работать в очень богатой смеси без значительного падения мощности. Это может позволить тюнеру использовать топливо в качестве охлаждающего инструмента при настройке.Однако метанол содержит только половину энергии, содержащейся в бензине
. К счастью, при том же количестве воздуха можно сжечь примерно в два раза больше массы метанола по сравнению с бензином. В зависимости от того, кого вы спросите, на метаноле можно получить от 0 до 10 процентов больше энергии, чем на гоночном бензине.

Прирост мощности требует значительных компромиссов. Во-первых, метанол очень агрессивен. Вся топливная система должна быть совместима с метанолом, и даже в этом случае вы, вероятно, столкнетесь с проблемами коррозии.Лучше всего промыть систему метанолом по завершении гонки. Метанол также требует вдвое большей емкости топлива и емкости хранения бензина. Ваш топливный элемент или бензобак нужно будет либо увеличить вдвое, либо вы сможете проехать только половину. Форсунки и топливные насосы также должны иметь вдвое большую пропускную способность, чем бензиновая установка.

Этанол или смеси этанола, такие как E85, сейчас как никогда популярны для уличных и гоночных автомобилей. Этанол — это тот же тип алкоголя, который содержится в алкогольных напитках.Чтобы избежать юридических проблем, производители смешивают 98-процентный этанол с двухпроцентным бензином для производства E98 или 85-процентный этанол с 15-процентным бензином для производства E85. Преимущество этанола в том, что он не вызывает коррозии, которую вы обнаруживаете с метанолом. Однако у него более низкое энергосодержание, чем у метанола. Команда Venom Racing стала первыми импортными дрэг-гонщиками, которые начали ездить на 6-х автомобилях на этаноле в качестве топлива.

Dished vs Domed pistons Дизельные поршни (передние) чаще всего используются в двигателях с более низкой степенью сжатия, тогда как выпуклые поршни (задние) имеют тенденцию появляться в двигателях с более высокой степенью сжатия.

Степень сжатия 17: 1 и давление наддува 45 psi

Нет. Не пытайтесь построить гоночный двигатель со степенью сжатия 17: 1 с давлением наддува до 45 фунтов на квадратный дюйм. Как всегда говорил покойный Джин Хамрич из Centerforce Clutches: «На каждое действие будет реакция. И если последствия реакции будут хуже, чем польза от действия, вы попадете в ловушку ». Итак, какова реакция на действие повышения степени сжатия при применении принудительной индукции? Сочетание слишком сильного наддува или слишком большого сжатия увеличивает вероятность детонации.

Итак, с какой степенью сжатия вы должны работать при определенном давлении наддува? Это зависит в первую очередь от трех факторов. Качество топлива, эффективность промежуточного охладителя и состояние настройки (насколько хорошо настроены топливная кривая и кривые зажигания) двигателя. Двигатели на метаноле или E98 / E85 допускают более высокую степень сжатия, чем гоночный бензин. Более совершенные системы промежуточного охлаждения также позволят повысить степень сжатия. Некоторые тюнеры могут оптимизировать двигатель, несмотря на то, что у них более узкое окно настройки, чем у приложений с более высоким сжатием / высоким ускорением.В конце концов, разработка двигателя — единственный способ получить ответ на вопрос об идеальной степени сжатия и давлении наддува. Percent change in efficiency & power from change in compression ratio

Оглядываясь назад почти 50 лет назад, Chevrolet безраздельно властвовал, когда его сверхвысокопроизводительный небольшой блок объемом 283 кубических дюйма генерировал беспрецедентные 283 лошадиные силы — одну лошадиную силу на кубический дюйм. Поршни с высокой степенью сжатия, распредвал с твердым подъемником и пара четырехкамерных карбюраторов сделали невозможное возможным. Сегодня высокопроизводительные двигатели с регулируемым распределением фаз от Honda и Toyota производят почти вдвое больше, а мощность приближается к 2.0 лошадиных сил на кубический дюйм. Двойные верхние распредвалы, четыре клапана на цилиндр, управление фазами газораспределения с компьютерным управлением, усовершенствования в конструкции головки блока цилиндров и электронный впрыск топлива являются залогом достижений в области выходной мощности без наддува.

Технологии постоянно развиваются, и новые правила заменяют старые правила, когда дело касается производительности. Однако взаимосвязь между степенью сжатия, давлением наддува, детонацией и октановым числом топлива останется неизменной. Понимание этой взаимосвязи позволяет тюнерам настроить двигатель на максимальную производительность при заданном качестве топлива.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о