величина, измерение, повышение мощности Определить степень сжатия

После того как мы определились со степенью сжатия перед нами стоит вопрос как правильно добиться нужной нам степени сжатия. Для начала нужно рассчитать на сколько необходимо увеличить камеру сгорания. Это не сложно. Формула для вычисления степени сжатия имеет следующий вид:
Ɛ=(VP+VB)/VB
Где Ɛ— степень сжатия
VP — рабочий объём
VB — объём камеры сгорания

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

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

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

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

Степень сжатия в турбо двигателе

Одной из самых важных и пожалуй самой сложной задачей при проектировании турбодвигателя является принятие решения о степени сжатия. Этот параметр влияет на большое количество факторов в общей характеристике автомобиля. Мощность, экономичность, приёмистость, детонационная стойкость (параметр от которого сильно зависит эксплуатационная надёжность двигателя в целом), все эти факторы в значительной степени определяются степенью сжатия. Также это влияет на расход топлива и состав отработавших газов. В теории, степень сжатия для турбо-мотора рассчитать не составляет большого труда.

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

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

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

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

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

Читатели журнала Биргалеев из г. Салавата и Филичев из г. Удомля Калининской обл. спрашивают, что такое степень сжатия, как ее замерить на двухтактном моторе, какова величина степени сжатия современных двигателей и как рассчитать, насколько нужно подрезать головку блока для повышения мощности мотора? Аналогичные вопросы задают и другие читатели.

Эффективная мощность реального двигателя кроме других параметров определяется величиной термического КПД η t , который находится в прямой зависимости от степени сжатия ε. Как видно из графика, с повышением ε растет и η t , а следовательно, и мощность на валу двигателя.

Степень сжатия
(ее называют также геометрической) — это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

где ε — степень сжатия; V a — полный объем цилиндра, см 3 ; V h — рабочий объем цилиндра, см 3 ; V c — объем камеры сгорания, см 3 .

В литературе по ДВС для двухтактных двигателей кроме геометрической степени сжатия (или просто степени сжатия), определяемой по вышеприведенной формуле, введено понятие действительной (фактической, истинной) степени сжатия ε д
. При ее определении учитывается, что сжатие не начинается до тех пор; пока поршень не перекроет выпускное окно. Следовательно, действительная степень сжатия всегда меньше геометрической.

Действительная степень сжатия определяется по формуле:

или

где А — высота выпускного окна, см; D — диаметр цилиндра, см; S — ход поршня, см.

Пример расчета:

D = 50 мм = 5 см; S = 44 мм = 4,4 см; ε = 6,0; V c = 17,2 см 3 ; А = 23 мм = 2,3 см.

или

Необходимо отметить, что для четырехтактных двигателей при определении действительной степени сжатия можно было бы считать потерянным объем, описываемый поршнем за время, в течение которого открыт выпускной клапан при рабочем ходе плюс объем, описываемый поршнем при закрытом впускном клапане при сжатии. Однако для упрощения оценки и расчетов как двухтактных, так и четырехтактных двигателей принято рассматривать геометрическую степень сжатия, т. е. отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

При пользовании технической литературой по двухтактным ДВС (книги, журналы, каталоги и проспекты) необходимо учитывать, что в Японии принято приводить действительную степень сжатия, а в Европе — геометрическую.

Отечественные серийные двигатели имеют, как правило, низкую степень сжатия (ε = 6,0÷7,0 для двухтактных и 6,0÷6,5 для четырехтактных). Это объясняется тем, что большинство подвесных моторов создавалось много лет назад и рассчитано на использование бензинов с низким октановым числом.

Современные двухтактные двигатели имеют ε = 7,0÷12,0 (меньшие значения ε у двигателей с объемом одного цилиндра 350 см 3 , а большие — с объемом около 50 см 3).

Для современных четырехтактных двигателей ε = 8,0÷10,5 (при цилиндровом объеме 600÷50 см 3 соответственно). Применение высокой степени сжатия требует топлива с октановым числом, равным 88-98 единицам.

Степень сжатия повышают для увеличения мощности и уменьшения расхода топлива. Однако увеличивать ее можно только до определенного предела, который ограничивается появлением детонации
— чрезвычайно быстрого, в виде взрыва, сгорания рабочей смеси со скоростью распространения пламени 2000÷2500 м/с (при нормальном сгорании эта скорость составляет всего 20÷40 м/с). Детонация сопровождается резким (ударным) повышением давления, передающимся на все детали кривошипно-шатунного механизма, перегревом поршня и клапанов, потерей мощности и появлением черного дыма из выхлопной системы. Сильная детонация приводит к разрушению поршня.

Чем выше степень сжатия и ниже октановое число применяемого бензина, тем более вероятна детонация при прочих равных условиях. Детонации подвержены высокооборотные двигатели с большим диаметром цилиндров, с большим коэффициентом избытка воздуха а в рабочей смеси (наиболее склонна к детонации смесь при α = 0,85÷0,95; увеличение остаточных газов снижает склонность к детонации). Детонация возможна при большом давлении смеси в начале сжатия, поэтому при использовании наддува степень сжатия обычно снижают. На антидетонационные свойства двигателя влияют форма камеры сгорания и расположение свечи зажигания — чем меньше путь пламени от электродов свечи до самой удаленной точки камеры сгорания, тем меньше склонность двигателя к детонации. Поэтому для форсировки путем повышения степени сжатия наиболее подходят двигатели с полусферической камерой сгорания и со свечой, расположенной в ее центре.

У двухтактного двигателя сжатие рабочей смеси происходит не только в надпоршневом пространстве, но и в картере при движении поршня от ВМТ к НМТ. Обычно давление в картере не превышает 1,5 кгс/см 2 . Оно зависит от степени сжатия в картере ε к
, т. е. от отношения полного объема картера V к при нахождении поршня в ВМТ к объему картера при положении поршня в НМТ.

где V h — рабочий объем цилиндра, см 3 .

Величина εк обычно находится в пределах 1,29÷1,40 (меньшее значение относится к гоночным двигателям, а большее — к серийным, коммерческим).

При работе с конкретным двигателем рабочий объем определяют расчетным способом по формуле:

Объем камеры сгорания, ввиду ее сложной формы, быстрее и точнее определяется следующим способом. Поршень устанавливается в ВМТ. Из мензурки (или другой емкости с делениями) в цилиндр заливается через свечное отверстие (до середины его высоты) моторное масло, слегка разведенное бензином. Количество вылитого масла и будет равно объему камеры сгорания.

Степень сжатия двухтактного двигателя с полусферической камерой сгорания можно повысить до 8,5÷9,0, но при этом придется применять топливо с октановым числом 93 и выше. При форсировке методом повышения сжатия неизбежно возрастают среднее эффективное давление в цилиндрах и соответственно силы, действующие на все детали цилиндро-поршневой группы и кривошипно-шатунного механизма. Возрастает частота вращения коленвала. Эти причины неизбежно вызывают уменьшение моторесурса и снижение надежности двигателя.

Пример расчета для определения величины подрезки головки блока. Имеется двигатель с параметрами D = 5 см; S = 4,4 см; V c = 17,2 см 3 ; ε = 6,5 (первоначальная степень сжатия). Требуется увеличить ее до ε t = 8,5.

Рабочий объем цилиндра.

Характеризуется рядом величин. Одна из них – степень сжатия двигателя. Важно не путать ее с компрессией – значением максимального давления в цилиндре мотора.

Что такое степень сжатия

Данная степень – это соотношение объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания. Иначе можно сказать, что значение компрессии – отношение объема свободного места над поршнем, когда тот находится в нижней мертвой точке, к аналогичному объему при нахождении поршня в верхней точке.

Выше упоминалось, что компрессия и степень сжатия – не синонимы. Различие касается и обозначений, если компрессию измеряют в атмосферах, степень сжатия записывается как некоторое отношение, например, 11:1, 10:1, и так далее. Поэтому нельзя точно сказать, в чем измеряют степень сжатия в двигателе – это «безразмерный» параметр, зависящий от других характеристик ДВС.

Условно степень сжатия можно описать также как разницу между давлением в камере при подаче смеси (или дизтоплива в случае с дизельными двигателями) и при воспламенении порции горючего. Данный показатель зависит от модели и типа двигателя и обусловлен его конструкцией. Степень сжатия может быть:

• высокой;
• низкой.

Расчет сжатия

Рассмотрим, как узнать степень сжатия двигателя.

Она вычисляется по формуле:

Здесь Vр означает рабочий объем отдельного цилиндра, а Vс – значение объема камеры сгорания. Формула показывает важность значения объема камеры: если его, например, снизить, то параметр сжатия станет больше. То же произойдет и в случае увеличения объема цилиндра.

Чтобы узнать рабочий объем, нужно знать диаметр цилиндра и ход поршня. Вычисляется показатель по формуле:

Здесь D – диаметр, а S – ход поршня.

Иллюстрация:

Поскольку камера сгорания имеет сложную форму, ее объем обычно измеряется методом заливания в нее жидкости. Узнав, сколько воды поместилось в камеру, можно определить и ее объем. Для определения удобно использовать именно воду из-за удельного веса в 1 грамм на куб. см – сколько залилось грамм, столько и «кубиков» в цилиндре.

Альтернативный способ, как определить степень сжатия двигателя – обратиться к документации на него.

На что влияет степень сжатия

Важно понимать, на что влияет степень сжатия двигателя: от нее прямо зависит компрессия и мощность. Если сделать сжатие больше, силовой агрегат получит больший КПД, поскольку уменьшится удельный расход горючего.

Степень сжатия бензинового двигателя определяет, горючее с каким октановым числом он будет потреблять. Если топливо низкооктановое, это приведет к неприятному явлению детонации, а слишком высокое октановое число вызовет нехватку мощности – двигатель с малой компрессией просто не сможет обеспечивать нужное сжатие.

Таблица основных соотношений степеней сжатия и рекомендуемых топлив для бензиновых ДВС:

Интересно: бензиновые турбированные двигатели функционируют на горючем с большим октановым числом, чем аналогичные ДВС без наддува, поэтому их степень сжатия выше.

Еще больше она у дизелей. Поскольку в дизельных ДВС развиваются высокие давления, данный параметр у них также будет выше. Оптимальная степень сжатия дизельного двигателя находится в пределах от 18:1 до 22:1, в зависимости от агрегата.

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

На практике такая необходимость возникает нечасто. Менять сжатие может понадобиться:

• при желании форсировать двигатель;
• если нужно приспособить силовой агрегат под работу на нестандартном для него бензине, с отличающимся от рекомендованного октановым числом. Так поступали, например, советские автовладельцы, поскольку комплектов для переоборудования машины на газ в продаже не встречалось, но желание сэкономить на бензине имелось;
• после неудачного ремонта, чтобы устранить последствия некорректного вмешательства. Это может быть тепловая деформация ГБЦ, после которой нужна фрезеровка. После того, как повысили степень сжатия двигателя снятием слоя металла, работа на изначально предназначенном для него бензине становится невозможной.

Иногда меняют степень сжатия при конвертации автомобилей для езды на метановом топливе. У метана октановое число – 120, что требует повышать сжатие для ряда бензиновых автомобилей, и понижать – для дизелей (СЖ находится в пределах 12-14).

Перевод дизеля на метан влияет на мощность и ведет к некоторой потере таковой, что можно компенсировать турбонаддувом. Турбированный двигатель требует дополнительного снижения степени сжатия. Может потребоваться доработка электрики и датчиков, замена форсунок дизельного мотора на свечи зажигания, новый комплект цилиндро-поршневой группы.

Форсирование двигателя

Чтобы снимать больше мощности или получить возможность ездить на более дешевых сортах топлива, ДВС можно форсировать путем изменения объема камеры сгорания.

Для получения дополнительной мощности двигатель следует форсировать, увеличивая степень сжатия.

Важно: заметный прирост по мощности будет лишь на том двигателе, который штатно работает с более низкой степенью сжатия. Так, например, если ДВС с показателем 9:1 тюнингован до 10:1, он выдаст больше дополнительных «лошадей», чем двигатель со стоковым параметром 12:1, форсированный до 13:1.

Возможные следующие методы, как увеличить степень сжатия двигателя:

• установка тонкой прокладки ГБЦ и доработка головки блока;
• расточка цилиндров.

Под доработкой ГБЦ подразумевают фрезеровку ее нижней части, соприкасающейся с самим блоком. ГБЦ становится короче, благодаря чему уменьшается объем камеры сгорания и растет степень сжатия. То же происходит и при монтаже более тонкой прокладки.

Важно: эти манипуляции могут также потребовать установки новых поршней с увеличенными клапанными выемками, поскольку в ряде случаев возникает риск встречи поршня и клапанов. В обязательном порядке настраиваются заново фазы газораспределения.

Расточка БЦ также ведет к установке новых поршней под соответствующий диаметр. В результате растет рабочий объем и становится больше степень сжатия.

Дефорсирование под низкооктановое топливо

Такая операция проводится, когда вопрос мощности вторичен, а основная задача – приспособить двигатель под другое горючее. Это делается путем снижения степени сжимания, что позволяет двигателю работать на малооктановом бензине без детонации. Кроме того, налицо и определенная финансовая экономия на стоимости горючего.

Интересно: подобное решение нередко используется для карбюраторных двигателей старых машин. Для современных инжекторных ДВС с электронным управлением дефорсирование крайне не рекомендуется.

Основной способ, как уменьшить степень сжатия двигателя – сделать прокладку ГБЦ более толстой. Для этого берут две стандартные прокладки, между которыми делают алюминиевую прокладку-вставку. В результате растет объем камеры сгорания и высота ГБЦ.

Некоторые интересные факты

Метанольные двигатели гоночных машин имеют сжатие более 15:1. Для сравнения, стандартных карбюраторный двигатель, потребляющий неэтилированный бензин, имеет сжатие максимум 1.1:1.

Из серийных образцов моторов на бензине со сжатием 14:1 на рынке присутствуют образцы от Mazda (серия Skyactiv-G), ставящиеся, например, на CX-5. Но их фактическая СЖ находится в пределах 12, поскольку в данных моторах задействован так называемый «цикл Аткинсона», когда смесь сжимается в 12 раз после позднего закрытия клапанов. Эффективность таких двигателей измеряется не по сжатию, а по степени расширения.

В середине XX века в мировом двигателестроении, особенно в США, наблюдалась тенденция к увеличению степени сжатия. Так, к 70-м основная масса образцов американского автопрома имела СЖ от 11 до 13:1. Но штатная работа таких ДВС требовала использования высокооктанового бензина, который в то время умели получать только процессом этилирования – добавлением тетраэтилсвинца, высокотоксичного компонента. Когда в 1970-х годах появились новые экологические стандарты, этилирование стали запрещать, и это привело к обратной тенденции – снижению СЖ в серийных образцах двигателей.

Современные двигатели имеют систему автоматической регуляции угла зажигания, которая позволяет ДВС работать на «неродном» топливе – например, 92 вместо 95, и наоборот. Система управления УОЗ помогает избежать детонации и других неприятных явлений. Если же ее нет, то, например, залив высокооктановый бензин двигатель, не рассчитанный на такое горючее, можно потерять в мощности и даже залить свечи, поскольку зажигание будет поздним. Ситуацию можно поправить ручным выставлением УОЗ по инструкции к конкретной модели автомобиля.

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

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

Компрессия — важный момент при диагностике двигателя авто

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

Степень сжатия, что это

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

Степень сжатия и компрессия, чем определяется их зависимость

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

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

Таблица компрессии у бензиновых автомобилей в норме

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

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

Компрессия в бензиновых моторах некоторых других моделей транспорта разных производителей:

Как рассчитать компрессию автомобиля

Чтобы определить компрессию, воспользуйтесь следующей формулой:

Компрессия = коэффициент X x на степень сжатия

Показатель степени сжатия можно найти в технических документах двигателя, при этом каждая модель автомобиля имеет свою степень сжатия. Что касается коэффициента X, то он тоже отдельно определен для каждой группы моторов, к примеру, четырехтактные бензиновые силовые агрегаты с искровой системой зажигания имеют коэффициент 1. 2-1.3.

Какая компрессия у дизельных двигателей

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

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

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

Таблица компрессии дизельных автомобилей в норме

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

Значение компрессии дизельных моторов некоторых моделей автомобилей:

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

Как сделать замер компрессии двигателя правильно:

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

условия для замера компрессии

Замеры, как правило, проводятся в таких условиях:

1. Исправный стартер.
2. Заряженный аккумулятор.
3. Отсоединенный топливный шланг.
4. От катушек отключенные низковольтные провода.
5. Во всех цилиндрах вывернутые свечи.
6. Снятый воздушный фильтр.
7. Открытая дроссельная заслонка.
8. Разогретый до требуемой температуры силовой агрегат.

замер компрессии при помощи компрессометра и свечного ключа

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

Почему полученные данные могут отличаться от паспортных данных

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

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

Причины снижения компрессии

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

Что грозит автомобилю при работе со сниженной компрессией

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

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

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

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

Как повысить компрессию

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

Советы профи: присадка для компрессии двигателя, пользоваться или нет

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

Степень сжатия двигателя (CR — compression ratio) определяется как отношение внутреннего объема цилиндра над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке, к внутреннему объему цилиндра над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке. При ремонте двигателя по стандартной технологии повторной сборки выполняются следующие операции механической обработки:

1. Цилиндры растачиваются под больший диаметр и в двигатель ставятся ремонтные поршни увеличенного размера. Растачивание цилиндров приводит к увеличению рабочего объема и степени сжатия, поскольку объем цилиндра при этом увеличивается а объем камеры сгорания остается неизменным, в результате чего количество сжимаемой топливно-воздушной смеси возрастает.
2. Опорные поверхности блока цилиндров заново шлифуются. Эта операции механической обработки называется шлифовка плиты блока цилиндров и приводит к росту степени сжатия, поскольку после нее головка блока цилиндров опускается ниже к днищам поршней.
3. Повторно шлифуется нижняя плоскость головки(ок) блока цилиндров, что также приводит к росту степени сжатия. Вот с такими казалось бы простыми вы и сможете измерить степень сжатия.

Чтобы сохранить степень сжатия двигателя на уровне паспортного значения, установленного для серийного двигателя, на большинстве ремонтных предприятий используют ремонтные поршни, которые короче стандартных на величину в пределах от 0,015 дюйма до 0,020 дюйма. Вот так измеряется степень сжатия двигателя в авто.

Для вычисления точного значения степени сжатия необходимо точно измерить диаметр цилиндра, ход поршня и объем камеры сгорания.

Какую степень сжатия имеет, например, восьми-цилиндровый V-образный двигатель автомобиля Chevrolet объемом 350 куб. дюймов, после того, как в его конструкцию было внесено единственное изменение — вместо головок блока цилиндров с объемом камеры сгорания 74 см были установлены новые, с объемом камеры сгорания 62 см?

• диаметр цилиндра равен 4,000 дюйма, ход поршня равен 3,480 дюйма, число цилиндров равно 8,
• объем камеры сгорания до замены головок CV = = 74 см3 = 4,52 куб. дюйма,
• объем камеры сгорания после замены головок CV = = 62 см3 = 3,78 куб. дюйма.
• GV = диаметр цилиндра х диаметр цилиндра х 0,7854 х х толщина сжатой прокладки = 4,000 дюйма х х 4,000 дюйма х 0,7854 х 0,020 дюйма = 0,87 куб. дюйма.

Чтобы не усложнять расчет, а просто показать, какое влияние оказывает изменение объема камеры его сгорания, полагаем, что поршни имеют плоские днища и зазор от днища поршня, находящегося в ВМТ, до плиты блока цилиндров равен нулю.

Достаточно было всего лишь измениться объему камеры сгорания — с 74 см3 до 62 см3, как степень сжатия возросла с 9,1:1 до 10,4:1. Поскольку для современного бензина степень сжатия 10,4:1, как правило, не рекомендуется, такая модернизация допустима только для гоночных двигателей, которые будут работать на дорогом горючем или горючем с использованием специальных присадок. Надеемся мы вам помогли разобраться и вы теперь знаете как определяется степень сжатия двигателя в вашем автомобиле.

Объем камеры сгорания — Энциклопедия по машиностроению XXL

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия двигателя е. Применительно к идеальному циклу (см. рис. 6.2)  [c.58]

Степень сжатия представляет собой отношение полного объема цилиндра Va К объему камеры сгорания Vg. Разность между полным объемом и объемом камеры сгорания дает так называемый рабочий объем цилиндра У/,.  [c.154]

Важной характеристикой ДВС является отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания, называемое степенью сжатия г  [c.170]

Так как один цикл четырехтактного двигателя осуществляется за два оборота коленчатого вала, то объем камеры сгорания двигателя  [c.22]

Если известны степень сжатия е двигателя и объем камеры сгорания, то рабочий объем F цилиндра может быть определен по формуле  [c.161]

Задача 5.2. Определить эффективную мощность и удельный эффективный расход топлива восьмицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее индикаторное давление j, = 7,5 10 Па, степень сжатия =16,5, объем камеры сгорания F =12 10 м , угловая скорость вращения коленчатого вала ш = 220 рад/с, механический кпд м = 0,8 и расход топлива Б= 1,02 10- кг/с.  [c.163]

Задача 5.3. Определить удельный эффективный расход топлива шестицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее эффективное давление р =7,2 10 Па, полный объем цилиндра Г =7,9 10 » м , объем камеры сгорания f = 6,9 10 м , частота вращения коленчатого вала и = 37 об/с и расход топлива 5=3,8 10″ кг/с.  [c.164]

Задача 5.4. Определить индикаторную мощность и среднее индикаторное давление четырехцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если эффективная мощность jV =100 кВт, угловая скорость вращения коленчатого вала ш = 157 рад/с, степень сжатия Е= 15, объем камеры сгорания F = 2,5 Ю м и механический кпд tj = 0,84.  [c.164]

Задача 5.18. Определить среднюю скорость поршня и степень сжатия четырехцилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, если эффективная мощность Д, = 51,5 кВт, среднее эффективное давление 1 =6,45 10 Па, ход поршня 5=0,092 м, частота вращения коленчатого вала и = 4000 об/мин и объем камеры сгорания V =l lO м .  [c.167]

Задача 5.22. Определить расход топлива четырехцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее индикаторное давление />, = 6,8 10 Па, частота вращения коленчатого вала п = 25 об/с, степень сжатия =15, объем камеры сгорания F = 2,5 10 м , механический кпд rj = 0,84 и удельный эффективный расход топлива Ьс = 0,180 кг/(кВт ч).  [c.167]

Задача 5.25. Определить литровую мощность шестицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее эффективное давление 10 Па, частота вращения коленчатого вала и = 35 об/с, степень сжатия е= 14,5 и объем камеры сгорания Г, = 22 Ю-» м  [c.168]

Задача 5.29. Определить индикаторный и механический кпд четырехцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее индикаторное давление />, = 6,8 10 Па, низшая теплота сгорания топлива 6 =41 800 кДж/кг, угловая скорость вращения коленчатого вала ш=157 рад/с, степень сжатия е=15, объем камеры сгорания F = 2,5 lO м , расход топлива 5=6 10 кг/с и эф( ктивный кпд /е = 0,4.  [c.169]

Задача 5.30. Определить индикаторный кпд шестицилиндрового двухтактного дизельного двигателя, ес ш среднее эффективное давление р = 6,3>в 10 Па, низшая теплота сгорания топлива 2 = 42 ООО кДж/кг, степень сжатия е=16, объем камеры сгорания F =7,8 10 м , частота вращения коленчатого вала и = 2100 об/мин, расход топлива 5= 1,03 10 кг/с и мощность механических потерь JV = 29,8 кВт.  [c.169]

Задача 5.32. Определить расход топлива для восьмицилиндрового четырехтактного карбюраторного двигателя, если среднее эффективное давление р = 110 Па, полный объем цилиндра Кд = 7,910 м , объем камеры сгорания F =7,010 м , частота вращения коленчатого вала и = 53 об/с, низшая теплота сгорания топлива Q = 46 ООО кДж/кг и эффективный кпд f . = 0,28.  [c.170]

Задача 5.33. Определить расход топлива для шестицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее индикаторное давление , = 9 10 Па, полный объем цилиндра = 7,9 -10 м , объем камеры сгорания F = 6,9 10 м , частота вращения коленчатого вала и = 2220 об/мин, низшая теплота сгорания топлива 6S=42 800 кДж/кг, эффективный кпд г] = 0,35 и механический кпд fj = 0,84.  [c.170]

Задача 5.37. Определить расход воздуха, проходящего через восьмицилиндровый четырехтактный карбюраторный двигатель, если полный объем цилиндра двигателя = 7,9 10 м , объем камеры сгорания К = 7,0 10 м , частота вращения коленчатого вала /2 = 53 об/с, коэффициент наполнения цилиндров rjy=0,%3 и плотность воздуха р,= 1,224 кг/м .  [c.171]

К две с внутренним смесеобразованием относятся дизельные двигатели. В таких двигателях на процессы смесеобразования, происходящие непосредственно-в цилиндре, отводится незначительное время — от 0,05 до 0,001 с это в 20—30 раз меньше времени внешнего смесеобразования в карбюраторных двигателях. Подача топлива-в цилиндр дизеля, последующее-распыливание и частичное распределение по объему камеры сгорания производится топливоподающей аппаратурой насосом и форсункой.  [c.204]

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания Уз называется степенью сжатия двигателя е,  [c. 155]

Виды сил, возбуждающих колебания. В двигателе внутреннего сгорания имеются две основные силы, возбуждающие колебания — сила, обусловленная сгоранием газовой смеси в цилиндре, и сила механического происхождения. Изменением первой силы, скажем, во времени можно воздействовать на уровень общего шума работающего двигателя. Однако такое изменение повлияет также на мощность двигателя, его выхлоп и экономичность, поэтому все изменения здесь можно осуществлять в определенных пределах. Механические силы порождаются работой поршней, и для их уменьшения можно варьировать различные параметры, такие, как масса поршня, объем камеры сгорания цилиндра двигателя и смещения поршня, а также меняя динамические взаимодействия поршня и цилиндра.  [c.372]

При исследовании процесса горения жидкого и газообразного топлива под давлением до 50 атм [12, 22, 23] было установлено, что зона горения топлива в этих условиях резко сокращается, приближаясь по протяженности к зоне горения топлива в слое, только с более высокими показателями прежде всего по тепловому напряжению, которое уже нельзя оценить как среднее, отнесенное ко всему объему камеры сгорания.  [c.13]

Мы в своих исследованиях по горению газо-воздушных смесей под давлением до 50 атм пришли к выводу, что горение такого рода смесей протекает не на поверхности пламени, а по всему объему камеры сгорания [11, 12]. К подобным же выводам мы пришли еще раньше при изучении процесса горения жидких топлив под давлением до 50 ати на основе данных о распределении концентрации газов в продуктах сгорания и температур в камере сгорания [10, 13, 22].  [c.61]

Подача топлива в камеру сгорания дизеля осуществляется рядом агрегатов, выполняющих в совокупности несколько функций, главными из которых являются 1) подача определенной дозы топлива за цикл работы двигателя (дозирование) 2) подача топлива в определенный момент фазы развития цикла по углу поворота коленчатого вала (фазирование) 3) обеспечение определенного закона подачи топлива по углу поворота коленчатого вала 4) распыливание топлива и распределение его по объему камеры сгорания.  [c.35]

Камерой сгорания называется пространство в цилиндре над поршнем при положении его в ВМТ. Полным объемом цилиндра называется сумма его рабочего объема и объема камеры сгорания. Степенью сжатия называется отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз уменьшается объем рабочей смеси, поступившей в цилиндр, при ее сжатии.  [c.17]

Рабочий о ъем цилиндра и объем камеры сгорания, вместе взятые, составляют полный объем цилиндра. В многоцилиндровых двигателях сумма рабочих объемов всех цилиндров выражается в литрах и называется л й г р а-ж о м двигателя  [c.10]

Важным показателем является с т е п е н ъ — с ж а т и я двигателя, определяемая отношением полного обТ ема цилиндра к объему камеры сгорания. С повышением степени сжатия двигателя повышается его экономичность и мощность.  [c.10]

Объем камеры сгорания  [c.10]

Для двигателя внутреннего сгорания подсистемами являются коленчатый вал, механизм газораспределения, поршневая группа, системы смазывания и охлаждения. Внутренние параметры — число цилиндров, объем камеры сгорания и др. Выходные параметры — мощность двигателя, КПД, расход топлива и др. Внешние параметры -характеристики топлива, температура воздуха, нагрузка на выходном валу.  [c.17]

При положении поршня в в. м. т. объем V , ограниченный поршнем и днищем цилиндра, называется объемом камеры сжатия, или объемом камеры сгорания. Отношение полного объема цилиндра Vа при его положении в н. м. т. к объему камеры сгорания Vf. называется степенью сжатия и обозначается через е. т. е.  [c.273]

Цетановые числа дизельных топлив лежат в пределах 35ч-60. Необходимым условием для лучшего сгорания топлива в двигателе дизеля является хорошее перемешивание распыленного топлива с воздухом смесь топлива и воздуха должна быть по возможности однородной. В дизеле процесс получения рабочей смеси сложнее, чем в карбюраторном двигателе, так как он происходит непосредственно в камере сгорания двигателя, а время, отводимое на процессы смесеобразования, значительно меньше. При плохом распределении топлива по объему камеры сгорания смесь по составу будет неоднородной. Неудовлетворительное распыление топлива ухудшает качество рабочей смеси. В дизеле, где смесь обычно неоднородна по составу и неравномерно распределена по камере сгорания, воздуха для сгорания требуется больше, чем это теоретически необходимо. Расход воздуха у дизелей составляет примерно 20 -f- 25 кг на I кг топлива, т. е. в 1,5-н 2 раза больше, чем в карбюраторных двигателях. Качество рабочей смеси зависит от способов смесеобразования, которые могут быть разделены на три группы.  [c.283]

Степенью сжатия называется отношение полного объема цилиндров к объему камеры сгорания  [c.6]

Отношение полного объема цилиндра Ка к объему камеры сгорания V с называется степенью сжатия, т.е. е = Уа Ус- Степень сжатия показывает,  [c.71]

Ус — объем камеры сгорания, Ип — рабочий объем, — полный объем, 5 — ход поршня / — коленчатый вал, 2 — цилиндр,3 — поршень,4 — головка цилиндров  [c. 75]

V = onst. Каким должен быть объем камеры сгорания, чтобы в результате подвода к рабочему телу теплового потока 10 кВт давление оказалось равным 6,4 МПа. Давление и температура в конце сжатия 4,2 МПа и 297 °С, рабочее тело  [c.21]

Задача 5.17. Определить эффективную мощность и механический кпд шестицилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если среднее эффективное давление j5 =7,2 10 Па, полный объем цилиндра = 7,9 10 м , объем камеры сгорания F =6,9 10 м , частота вращения коленчатого вала л = 37 об/с и моцщость механических потерь N = 14,4 кВт.  [c.166]

Задача 5.27. Определить частоту вращения коленчатого вала и удельный эффективный расход топлива четырехцилиндрового четырехтактного дизельного двигателя, если эффективная мощность Л»е=109кВт, среднее эффективное давление р,. = 5,6 10 Па, степень сжатия е=14, объем камеры сгорания Гс = 2,5 10 м и расход топлива 5 = 6,5 10 кг/с.  [c.168]

Задача 5. 39. Определить количество теплоты, введенное в шестицилиндровый четырехтактный дизельный двигатель, если среднее эффективное давление с=6,8 10 Па, степень сжатия е=16,5, объем камеры сгорания Кс=1210 м , угловая скорость вращения коленчатого вала а> = 220 рад/с, низшая теплота сгорания топлива QS=44 000 кДж/кг и уде.пьный эффективный расход топлива = 0,25 кг/(кВт ч).  [c.173]

Задача 5.53. Определить потери 1еплоты в процентах от неполного сгорания топлива в шестицилиндровом четырехтактном дизельном двигателе, если среднее эффективное давление р = = 7,2 10 Па, полный объем цилиндра V —=S10 м , объем камеры сгорания К = 7,9 10 м , частота вращения коленчатого вала = 37 об/с, низшая теплота сгорания топлива Ql = = 42 700 кДж/кг, удельный эффективный расход топлива he = 0,250 кг/(кВт ч) и количество теплоты, потерянное от неполного сгорания топлива, бнх = 6,8 кДж/с.  [c. 177]

Для простоты описания тепловых процессов, происходящих внутри цилиндра, рассмотрим идеальные циклы д. в. с. Цикл идеального двигателя с подводом тепла при v = onst изображен на рис. 62. При движении поршня от в. м. т. к н. м. т. открывается всасывающий клапан, через который в цилиндр поступает горючая смесь в количестве, соответствующем объему цилиндра v . Давление в процессе всасывания остается постоянным и равным pj> При обратном движении поршня всасывающий клапан закрывается и горючая смесь начинает сжиматься по адиабате 1—2 до давления 4—12 бар. В конце процесса сжатия горючая смесь будет занимать объем v , соответствующий объему камеры сгорания, давление в камере сгорания будет равным ра- При достижении поршнем в. м. т. смесь зажигается электрической искрой и мгновенно сгорает (изохора 2—3). В результате этого при не-  [c.153]

Определить объем камеры сгорания ГТУ, если при расходе 0.7 кг/с топлива с низшей теплотой сгорания 42 000 кДж/кг ее объемная теплояапряженность 36-10 Вт/м и к. п. д. 0,98.  [c.199]

Двигатель внутреннего сгорания



Двигатель внутреннего сгорания

3. Основные понятия и определения

Основными параметрами
двигателя счи­тают ход поршня, рабочий объем цилиндров, объем камеры сгорания,
полный объем цилиндра, степень сжатия, диаметр цилиндра и число цилиндров.

Верхняя мертвая точка
(ВМТ) — крайнее верхнее положение поршня. В этой точке поршень наиболее удален
от оси коленчатого вала.

Нижняя мертвая точка
(НМТ) — крайнее нижнее положение поршня. Поршень наиболее приближен к оси
коленчатого вала.

В мертвых точках поршень
меняет направление движения, и его скорость равна 0.

Ход поршня
(S) (рис. 2) — расстояние между мертвыми точками, проходимое поршнем в течение
одного такта рабочего цикла двигателя. Каждому ходу поршня соответствует поворот
коленчатого вала на 180° (пол-оборота).

Такт
— часть рабочего цикла двигателя, происходящего при движении поршня из одного
крайнего положения в другое.

Рабочий объем цилиндра
(V_h) — объем, освобождаемый порш­нем при его перемещении от ВМТ до
НМТ.

Объем камеры сгорания
(V_c) — объем пространства над порш­нем, находящимся в ВМТ.

Полный объем цилиндра
(V_a) — объем пространства над порш­нем, находящимся в НМТ:

V_a
=
V_h
+
V_c.

Рабочий
объем двигателя (литраж) — сум­ма
рабочих объемов всех цилиндров двигате­ля (л или см³).

Степень сжатия
ε — отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания:

ε
=
V_а
/
V_c
 =
(V_h
+
V_c) /
V_c.

Рисунок 2 —
Основные параметры двигате­лей

Степень сжатия
показывает, во сколько раз сжимается смесь в цилиндре двигателя при ходе поршня
из НМТ в ВМТ. При повышении степени сжатия увеличивается мощность двигателя и
его экономичность. Однако повышение степени сжатия ограничено качеством
применяемого топлива, оно также уве­личивает
нагрузки на детали двигателя.

Степень сжатия для
карбюраторных двигателей современных легковых автомобилей составляет 8 ÷ 10, а
для дизелей — 15 ÷ 22. При таких степенях сжатия в бензиновых двигателях не
происхо­дит самовоспламенения смеси, а в дизелях, наоборот, обеспечи­вается
самовоспламенение смеси.

Калькулятор для расчета рабочего объема цилиндров двигателя автомобиля

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

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

где,

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

r — радиус поршня мм

п — 3,14 не именное число.

Как узнать объем двигателя

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

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

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

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

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

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

Расчет объема ДВС калькулятором

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

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

Длинноходный и короткоходный поршень

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

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

Зачем нужно проверять объем двигателя

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

Часто задаваемые вопросы

• В чем измеряется объем двигателя?

  Объем двигателя измеряется в кубических сантиметрах (см3), но в документации часто пишется именно в литрах (л.). 1000 кубических сантиметров равны 1 литру. Единица самого точного измерения объема именно куб сантиметры, поскольку, когда объем двигателя автомобиля указывается в литрах, то производится округление до целого числа после запятой. Например, объем 2,4 л. равны 2429 см3.

• Какая формула рабочего объем цилиндра двигателя?

  Рабочий объем цилиндра двигателя равен произведению числа Пи (3.1415) на квадрат радиуса основания и на высоту хода в нем поршня. Сама формула объема цилиндра ДВС в куб. сантиметрах выглядит так: Vраб = π⋅r²⋅h/1000

• Как измерить объем двигателя автомобиля?

  Объем двигателя – это сумма рабочих объемов всех его цилиндров, соответственно, необходимо сначала узнать какой объем одного цилиндра, а затем умножить на их количество. Объем цилиндра вычисляют, умножив высоту на квадрат радиуса и число «Пи». Но, чтобы измерить именно рабочий объем цилиндра в двигателе, за высоту нужно брать длину хода поршня от НМТ до ВМТ, а радиус можно померить также линейкой, узнав сначала диаметр цилиндра. Такой метод измерения возможен только при снятой головке либо заведомо известных параметрах.

• Объем двигателя 1.8 л. в см3

  При конверсии метрической единица объема равной 1,8 литра, то в куб. см это будет 1800 см³, но если это касается именно объема двигателя, то он может варьироваться так как производитель, указывая объем 1.8, округляет значение от того что измеряется в см3. То есть это может быть, как 1799, так и 1761, и даже 1834. Следовательно, какой объем двигателя 1.8 в см³, можно узнать лишь из технической характеристики конкретного автомобиля.

Степень сжатия двигателя, формула, повышение, бензин

Всем известно, что в бензиновых поршневых двигателях внутреннего сгорания топливовоздушная смесь перед воспламенением сжимается. Аналогичный такт работы дизелей отличаются лишь тем, что сжимается воздух без топлива. Одной из важнейших характеристик обоих ДВС является степень сжатия. Она показывает, во сколько раз изменяется объем пространства над днищем поршня при прохождении его от нижней мертвой точки до верхней.

Иногда этот показатель путают с компрессией, несмотря на то что разница между ними огромна. Ведь упомянутые выше характеристики, хоть и связаны между собой, по сути, совершенно различны. На что указывает даже их размерность. Степень сжатия – это соотношение, например, 10:1 или просто 10 и не имеет единиц измерения. То есть измеряется в «разах». Компрессия же показывает максимальное давление смеси в цилиндре перед воспламенением и измеряется в кг/см². Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см². Сказать, что такое степень сжатия, можно и иначе. Это отношение объема над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания. Камерой сгорания называется пространство над поршнем, достигшим верхней мертвой точки.

Расчет коэффициента сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (V_р + V_с)/ V_с; где V_р – рабочий объем цилиндра, V_с – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания. V_р намного больше чем V_с. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: V_р = (π_*D²/4)_* S.

Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см³. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см.

Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора

Чем выше степень сжатия, тем больше компрессия ДВС и его мощность (при прочих равных условиях). Повышая степень сжатия, мы также способствуем увеличению КПД двигателя за счет снижения удельного расхода топлива. Степень сжатия ДВС, определяет октановое число используемого для работы мотора бензина. Так, низкооктановое топливо станет причиной детонации мотора с большим значением этого коэффициента. Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.

Исходные данные

Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

• 7,0–7,5 октановое число 72–76.
• 7,5–8,5 октановое число 76–85.
• 5,5–7 октановое число 66–72.
• 10:1 октановое число 92.
• От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
• От 12 до 14,5 октановое число 98.

Выравнивание плоскости сопряжения головки с блоком срезанием слоя металла приводит к уменьшению камеры сгорания мотора. От этого показатель сжатия увеличивается в среднем на 0,1 при уменьшении толщины головки на 0,25 мм. Имея в своем распоряжении эти данные, можно определить, не превысит ли он после ремонта головки блока допустимые пределы. И не следует ли принять меры для его снижения. Опыт показывает, что при удалении слоя менее 0,3 мм последствия можно не компенсировать.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

1. Форсирование двигателя.
2. Желание приспособить мотор для работы на бензине с другим октановым числом. Было время, когда газовое оборудование для авто не встречалось в продаже. Не было и газа на заправках. Поэтому советские автовладельцы часто переделывали двигатели для работы на более дешевом низкооктановом бензине.
3. Неудачный ремонт мотора, для ликвидации последствий которого требуется корректировка коэффициента сжатия. К примеру, фрезеровка головки блока после слишком сильной тепловой деформации. Когда выровнять сопрягаемую с блоком цилиндров поверхность удается ценой снятия слоя металла чрезмерно большой толщины. От этого значение коэффициента увеличивается столь сильно, что работа на бензине, для которого был рассчитан мотор, становится невозможной.

Как можно изменить показатель сжатия

Методы увеличения:

• Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
• Уменьшение объема камер сгорания. Выполняется за счет удаления слоя металла со стороны плоскости сопряжения головки с блоком. Эту операцию из-за мягкости алюминия лучше делать на фрезерном или на строгальном станке. Шлифовальный станок использовать не следует, так как его камень будет постоянно забиваться пластичным металлом.

Способы снижения:

• Снятие слоя металла с днища поршня (делается это обычно на токарном станке).
• Установка между головкой и блоком цилиндров дюралюминиевой проставки между двумя прокладками.

Взаимосвязь коэффициента сжатия и компрессии

Зная значение коэффициента сжатия, можно рассчитать какая компрессия должна быть в двигателе. Однако, обратная оценка не будет соответствовать действительности. Так как компрессия зависит еще и от изношенности деталей цилиндр-поршневой группы и газораспределительного механизма. Низкая компрессия двигателя часто говорит о значительном износе мотора и необходимости его ремонта, а не о малом коэффициенте сжатия.

Турбированные моторы

В цилиндры двигателя, имеющего турбонаддув, воздух нагнетается компрессором под давлением несколько больше атмосферного. Значит, для определения показателя сжатия такого мотора нужно значение, которое вы получите в результате расчета по формуле, умножить на коэффициент турбокомпрессора. Бензиновые двигатели с турбонаддувом работают на топливе с октановым числом выше, чем у бензина, который потребляют такие же моторы без турбин, именно потому, что их коэффициент ξ больше.

Двигатели внутреннего сгорания (ДВС)

В соответствии с правилами и спортивным кодексом для моделей используются двигатели внутреннего сгорания с рабочим объемом от 1,0 до 25,0 кубических сантиметров. Двигатели внутреннего сгорания по принципу работы подразделяются на два типа: четырехтактные и двухтактные. По способу воспламенения горючей смеси модельные двигатели подразделяются на калильные и компрессионные. В четырехтактном двигателе рабочий процесс в цилиндре совершается за четыре хода поршня и соответствует двум оборотам коленчатого вала. У двухтактных двигателей рабочий процесс совершается за два хода поршня — такта, что соответствует одному обороту коленчатого вала. Основным двигателем, применяемым в авиамодельном спорте, является двухтактный двигатель. Рабочий процесс двухтактного двигателя протекает следующим образом. При движении поршня вверх к верхней мёртвой точке (ВМТ) в кривошипной камере создается давление, благодаря которому рабочая смесь засасывается карбюратором в полость картера. При движении поршня вниз к нижней мёртвой точке (НМТ) смесь в картере сначала сжимается, а затем поступает по перепускным каналам в цилиндр. При следующем ходе поршня вверх, который происходит под действием сил инерции вращающихся масс, рабочая смесь в цилиндре сжимается, одновременно происходит всасывание в кривошипную камеру из картера новой порции рабочей смеси. При движении поршня вверх в положении, близком к (ВМТ), от сжатия рабочая смесь нагревается и воспламеняется от калильной свечи. Образовавшиеся при сгорании газы начинают давить на поршень. При движении последнего открывается выхлопное окно, и газы устремляются наружу. Перемещаясь далее вниз, поршень открывает впускное окно, и в результате разности давления в кривошипной камере и цилиндре горючая смесь поступает в цилиндр, происходит перепуск и продувка, затем сжатие, и цикл повторяется.

Схемы работы двух и четырёхтактного
двигателей внутреннего сгорания.

Большое влияние на мощность двигателя, число его оборотов, экономичность
и пусковые качества оказывает газораспределение: начало и конец процесса
всасывания, перепуска и выхлопа.
Всасыванием называется процесс заполнения  картера рабочей смесью (воздуха и
топлива). Протекает этот процесс так: поршень при своем движении вверх
создает разрежение в кривошипной камере. Через трубку,  называемую
всасывающим патрубком, воздух устремляется в кривошипную камеру.
Патрубок, по которому воздух из атмосферы поступает в кривошипную
камеру, имеет переменное сечение, вследствие чего скорость, а
следовательно, и давление по оси потока переменны. В самом малом сечении
патрубка, где максимальная скорость потока и минимальное статическое
давление, устанавливается жиклер. Под действием разности давления в
жиклере и патрубке топливо вытекает во всасывающий патрубок. Протекающий
воздух захватывает частицы топлива, распыляет их и уносит в полость
кривошипной камеры. Величина отверстия жик­лера, пропускающего горючее,
регулируется иглой. А впуск рабочей смеси в картер осуществляется
поршнем, валом  или золотником.

Перепуском называется процесс перемещения горючей смеси из
кривошипной камеры в цилиндр. Про­дувкой называется процесс заполнения
цилиндра свежей порцией горючей
смеси и вытеснения сгоревших газов

к выхлопному окну.

Выхлопом называется процесс выхода газов из цилиндра.

Фазами газораспределения называют углы поворота коленчатого вала, со­ответствующие процессам:
всасывания, продувки и выхлопа. Фазы газораспределения обычно изображают
в виде круговой диаграммы. Круговая диаграмма дает представление
скольким градусам угла поворота вала двигателя соответствуют процессы
газораспределения. 

Основными
геометрическими характеристиками двигателя являются рабочий объем
V, диаметр цилиндра
D, ход поршня Н, их отношение и степень сжатия Е.
В двухтактном двигателе рабочий объем используется не полностью и
поэтому вводят понятие эффективного рабочего объёма и эффективного
рабочего хода. Эффективным рабочим объемом называется объём цилиндра от верхней кромки выхлопного окна до
нижней. А соответствующий эффективному рабочему объёму рабочий ход
называется эффективным рабочим ходом. При одном и том же рабочем объеме можно варьировать
диаметром цилиндра и ходом поршня в зависимости от того, какую внешнюю
характеристику двигателя хотим получить. Скоростные авиамодельные двигатели обычно делают с
коротким ходом поршня. Объясняется это тем, что скоростной двигатель для
получения максимальной мощности и высокого к.п.д. винта эксплуатируется
на высоких оборотах. Поэтому применение короткохода дает возможность
снизить среднюю скорость поршня и следовательно, снизить потери мощности
на трение в рабочей паре двигателя. Кроме того, уменьшается износ.
Трение и износ уменьшаются еще и потому,  что с изменением рабочего хода,
уменьшается боковая составляющая силы давления сгоревших газов,
прижимающая поршень к цилиндру. Но увлекаться уменьшени­ем хода поршня
нельзя, так как возрастают нагрузки на шатун и шейку коленчатого вала.
Фактором, ограничи­вающим уменьшение хода поршня, является крутящий у
момент двигателя, который в рабочем  диапазоне оборотов должен быть
равен потребному крутящему моменту вин­та, имеющего наибольший к.п.д. 

Необходимо четко представлять себе, что рабочим объёмом цилиндра называется объем,
заключенный между верхней (ВМТ) и нижней (НМТ) мертвыми точками поршня в цилиндре. Когда поршень
находится в верхней мертвой точке, весь объём, находящийся над поршнем, называется объемом камеры сгорания. Суммарный объем, получаемый
при сложении объема камеры сгорания с рабочим объемом, называется
полным объемом цилиндра. Рабочий объем можно определить по геометрической формуле объема цилиндра, а вот
объем камеры сгорания — только
замером.

Что такое степень сжатия двигателя

Одной из важных конструктивных характеристик поршневого двигателя внутреннего сгорания является степень сжатия. Этот параметр влияет на мощность мотора, на его КПД, а также расход горючего. Между тем мало кто имеет верное представление о том, что же подразумевается под степенью сжатия. Многие полагают, что это просто синоним компрессии. Хотя последняя связана со степенью сжатия, однако это совершенно разные вещи.

Что именуется степенью сжатия и в чем отличие от компрессии

Чтобы разобраться с терминологией, нужно представлять, как устроен цилиндр силового агрегата, и понимать принцип функционирования ДВС. Горючая смесь впрыскивается в цилиндры, затем ее сжимает поршень, движущийся от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней (ВМТ). Сжатая смесь в некоторый момент вблизи ВМТ воспламеняется и сгорает. Расширяющийся газ выполняет механическую работу, выталкивая поршень в обратную сторону — к НМТ. Соединенный с поршнем шатун воздействует на коленвал, заставляя его вращаться.

Пространство, ограниченное внутренними стенками цилиндра от НМТ до ВМТ, является рабочим объемом цилиндра. Математически формула рабочего объема одного цилиндра выглядит следующим образом:

Vₐ = πr²s

где r — радиус внутреннего сечения цилиндра;

s — расстояние от ВМТ до НМТ (длина рабочего хода поршня).

Когда поршень доходит до ВМТ, над ним остается еще некоторое пространство. Это и есть камера сгорания. Форма верхней части цилиндра бывает сложной и зависит от конкретной конструкции. Поэтому выразить объем Vₑ камеры сгорания какой-то одной формулой невозможно.

Очевидно, что общий объем цилиндра Vₒ равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания:

Vₒ = Vₐ+Vₑ

А степень сжатия — это отношение общего объема цилиндра к объему камеры сгорания:

ε = (Vₐ+Vₑ)/Vₑ

Эта величина безразмерная, и фактически она характеризует относительное изменение давления с момента впрыскивания смеси в цилиндр и до момента воспламенения.

Из формулы видно, что повысить степень сжатия возможно либо увеличением рабочего объема цилиндра, либо уменьшением объема камеры сгорания.

У различных моторов этот параметр может отличаться и определяться типом агрегата и особенностями его конструкции. Величина степени сжатия современных бензиновых ДВС находится в пределах от 8 до 12, в отдельных случаях может доходить до 13…14. У дизелей она несколько выше и достигает 14…18, это связано с особенностями процесса воспламенения дизельной смеси.

А что касается компрессии, то это максимальное давление, которое возникает в цилиндре по мере продвижения поршня от НМТ до ВМТ. Единицей измерения давления в международной системе СИ является паскаль (Па / Pa). Также широко используются такие единицы измерения, как бар (bar) и атмосфера (ат / at). Соотношение единиц таково:

1 ат = 0,98 бар;

1 бар = 100 000 Па

Кроме степени сжатия на компрессию влияют состав горючей смеси и техническое состояние мотора, особенно степень износа деталей цилиндро-поршневой группы.

Плюсы и минусы большой степени сжатия

С ростом степени сжатия повышается давление газов на поршень, а значит, в конечном счете растет мощность и повышается КПД двигателя. Более полноценное сгорание смеси приводит к улучшению экологических показателей и способствует более экономному расходованию горючего.

Однако возможности повышения степени сжатия ограничены риском возникновения детонации. В этом процессе воздушно-топливная смесь не сгорает, а взрывается. Полезная работа не совершается, зато поршни, цилиндры и детали кривошипно-шатунного механизма испытывают серьезные ударные воздействия, приводящие к их быстрому износу. Высокая температура при детонации способна вызвать прогорание клапанов и рабочей поверхности поршней. До определенного предела справиться с детонацией помогает бензин с более высоким октановым числом.

В дизельном моторе детонация тоже возможна, но там она вызывается неверной регулировкой впрыска, нагаром на внутренней поверхности цилиндров и другими причинами, не связанными с повышенной степенью сжатия.

Возможно ли повысить степень сжатия

Существует возможность форсировать имеющийся агрегат посредством увеличения рабочего объема цилиндров или степени сжатия. Но здесь важно не переусердствовать и тщательно всё просчитать, прежде чем сломя голову бросаться в бой. Ошибки могут привести к такой разбалансированности работы агрегата и детонациям, что не помогут ни высокооктановый бензин, ни регулировка угла опережения зажигания.

Едва ли есть смысл заниматься форсированием движка, изначально имеющего высокую степень сжатия. Затраты сил и денег будут достаточно велики, а прирост мощности скорее всего окажется незначительным.

Достичь желаемой цели можно двумя способами — расточкой цилиндров, что позволит сделать рабочий объем двигателя несколько больше, либо фрезеровкой нижней поверхности головки блока цилиндров (ГБЦ).

Расточка цилиндров

Наилучший момент для этого — проведение капитального ремонта двигателя, когда растачивать цилиндры придется в любом случае.

Прежде чем производить эту операцию, нужно подобрать поршни и кольца под новый размер. Вероятно, несложно будет найти детали под ремонтные размеры для данного двигателя, но это не даст ощутимого прироста рабочего объема и мощности движка, так как разница в размерах очень незначительна. Лучше поискать поршни и кольца большего диаметра для других агрегатов.

Не стоит пытаться растачивать цилиндры самостоятельно, поскольку для этого требуется не только умение, но и специальное оборудование.

Доработка ГБЦ

Фрезеровка нижней поверхности ГБЦ позволит уменьшить длину цилиндра. Короче станет именно камера сгорания, частично или полностью находящаяся в головке, а значит, возрастет степень сжатия.

Для прикидочных расчетов можно принять, что снятие слоя в четверть миллиметра повысит степень сжатия примерно на одну десятую. Тот же эффект даст установка более тонкой прокладки ГБЦ. Можно также совместить одно с другим.

Не забудьте, что доработка головки требует точного расчета. Это позволит избежать чрезмерной степени сжатия и неконтролируемой детонации.

Форсирование двигателя таким методом таит еще одну потенциальную проблему — укорочение цилиндра повышает риск того, что поршни будут встречаться с клапанами.

Кроме всего прочего, придется еще и заново регулировать фазы газораспределения.

Измерение объема камеры сгорания

Для вычисления степени сжатия нужно знать объем камеры сгорания. Сложная внутренняя форма не дает практической возможности математически рассчитать ее объем. Зато есть довольно простой способ его измерить. Для этого поршень нужно установить в верхнюю мертвую точку и с помощью шприца объемом примерно 20 см³ вливать масло или другую подходящую жидкость через отверстие для свечи зажигания до полного заполнения. Посчитайте, сколько кубиков вы влили. Это и будет объем камеры сгорания.

Рабочий объем одного цилиндра определяется путем деления объема двигателя на количество цилиндров. Зная обе величины, можно посчитать степень сжатия с помощью приведенной выше формулы.

Дефорсирование

Такая операция может понадобиться, например, для перехода на более дешевый бензин. Или необходимо сделать откат в случае неудачного форсирования движка. Тогда для возвращения на исходные позиции потребуется утолщенная прокладка ГБЦ или новая головка. Как вариант — использовать две обычные прокладки, между которыми можно поместить алюминиевую вставку. В итоге камера сгорания увеличится, а степень сжатия снизится.

Другой способ заключается в снятии слоя металла с рабочей поверхности поршней. Но такой метод будет проблематичным, если рабочая поверхность (днище) имеет выпуклую или вогнутую форму. Сложная форма днища поршня часто делается для оптимизации процесса сгорания смеси.

На старых карбюраторных моторах дефорсирование не вызывает проблем. Но электронное управление современных инжекторных двигателей после такой процедуры может ошибаться в регулировке угла опережения зажигания, и тогда при использовании низкооктанового бензина возможно возникновение детонации.

Головка блока цилиндров Объем камеры сгорания

В процессе сборки современного гоночного двигателя требуется множество проверок и инспекций для достижения желаемых уровней мощности, которые, как мы привыкли ожидать, являются обычным делом. Одна из этих проверок — проверка голов (кубические сантиметры). Это процесс, посредством которого мы физически измеряем объем камеры сгорания. Это важно сделать, потому что это обеспечивает согласованность между всеми цилиндрами.

Конструкция современного гоночного двигателя представляет собой объединение множества различных дисциплин: теории механики, машиностроения, металлургии, аэродинамики, анализа цепочки поставок, проверки и сборки.Многие дисциплины сливаются воедино, чтобы завершить процесс. Домашний производитель двигателей должен выполнять многие из этих задач без помощи каких-либо специалистов и может быть вынужден выполнять их все.

Строитель, скорее всего, в конечном итоге будет использовать внешних поставщиков для выполнения многих задач, которые в противном случае не могут быть выполнены из-за ограничений оборудования. Не у многих из нас есть возможности для выполнения основных работ с машинами или изготовления конкретных компонентов, поэтому мы вынуждены использовать внешние источники для многих наших нужд.В этом отношении мы вынуждены стать системными интеграторами.

Очевидно, есть еще много задач, которые может выполнить домашний строитель. Одна из этих задач — процесс сборки (термин процесс используется, потому что существует множество различных входных данных, которые участвуют в сборке двигателя). Процесс сборки выходит за рамки простого поддержания чистоты деталей и использования правильных значений крутящего момента для сборки различных компонентов, из которых состоит двигатель.

Мы можем построить дома двигатели, которые могут иметь выходную мощность, которая может превышать 2 л.с. на кубический дюйм.Тридцать лет назад профессиональные производители двигателей были бы вознесены до статуса богов, если бы смогли достичь такого уровня мощности. Технология стала доступной, и детали, обеспечивающие такой уровень производительности, доступны у множества различных поставщиков по всей стране и у многочисленных компаний, занимающихся доставкой по почте. Если у вас есть экономические ресурсы, вы можете получить практически любую часть вашего сердца.

Просмотреть все 5 фотографий

CC Объем важен Объем камеры сгорания является ключевым фактором при определении степени сжатия.И, как мы все знаем или должны знать, «сжатие — это рог изобилия для лошадиных сил». Это известная цитата Эла Нанли, пионера в создании двухтактных выхлопных систем. Это утверждение верно для всех двигателей внутреннего сгорания. Причина, по которой мы измеряем каждую камеру, заключается в том, что нам нужно убедиться, что все они одинаковы.

Почему важно различать, какие камеры больше или меньше? Если вы строите двигатель V-8 или любой многоцилиндровый двигатель, это как если бы вы строили отдельные двигатели, которые имеют общие компоненты, такие как коленчатый вал, распределительный вал, блок и так далее.Двигатели, которые вы строите, также имеют некоторые общие системы, такие как система смазки, система охлаждения, системы подачи топлива, впуска и выпуска. Если объемы камеры сгорания различаются от цилиндра к цилиндру, вырабатываемая ими энергия будет отличаться от цилиндра к цилиндру.

Это вызывает дисбаланс в работе, которую выполняет каждый, и это будет стоить вам лошадиных сил. Некоторые эксперименты предполагают, что производитель двигателя намеренно меняет степень сжатия от цилиндра к цилиндру.Это делается в попытке компенсировать разницу потоков от цилиндра к цилиндру и редко бывает оправданным. С появлением более совершенных методов переноса, переноса портов с ЧПУ и производства более совершенных головок цилиндров и впускных коллекторов этот процесс стал не таким распространенным, как раньше.

С самой простой точки зрения, некоторые цилиндры будут работать с большей нагрузкой, а некоторые, по сути, будут продолжать работать, если объемы другие. Если после измерения объема в камерах вы обнаружите неприемлемый уровень вариации, вы узнаете, измерив кубические единицы, над какими из них вам нужно работать, чтобы привести их в соответствие с другими.Но главный вопрос: почему важно знать, какие камеры сгорания бывают разные?

Насколько они должны быть близки Первый вопрос, который задаст большинство новых производителей двигателей, — насколько допустимы отклонения в объеме цилиндров? Простой ответ: все зависит от обстоятельств. Это зависит от того, насколько серьезно вы относитесь к развитию лошадиных сил. Я задал тот же вопрос Джо Монделло из Технического центра Монделло. Ответ был, мягко говоря, интересным.

Просмотреть все 5 фотографий

«Что касается того, насколько допустимы вариации от камеры к камере, то настоящего ответа нет.Но мы знаем, что подобраться так близко не всегда возможно. Есть практические проблемы. «Мне не нравится больше изменений, чем 1 куб. См на камеру», — говорит Монделло. «Для камеры объемом 42 куб. См. 1 куб. Если вы используете камеру объемом 66 куб. См, 1 куб. См составляет чуть более 1,5%. Так что мы не имеем дело с большим числом. Действительно имеет значение, что вы готовы принять в качестве стандарта.

«Если бы существовала взаимно однозначная корреляция с мощностью в лошадиных силах, и вас спросили, согласны ли вы с двигателем с пониженной мощностью на 2 процента по сравнению с вашим конкурентом, я готов поспорить, что 2 процента будут неприемлемыми.В современном мире мы видим, что все больше и больше двигателей работают с небольшими камерами и поршнями с плоским верхом. Так что объем в камерах становится все более критичным. При таком уровне критичности нам необходимо убедиться, что мы не отдаем никакого сжатия из-за того, что камера слишком велика по сравнению с остальными камерами ». Речь идет о переносе цилиндров и разработке двигателя.Он твердо уверен, что установка головок — это лишь одно из многих других важных измерений.В дополнение к проверке головок, Монделло очень четко дал понять, что следует проверять межцентровую длину шатуна, чтобы убедиться, что все стержни одинаковы.

В дополнение к этой проверке он также подчеркнул, что ход кривошипа необходимо проверять при каждом броске. Дополнительное внимание к деталям было предложено в связи с тем, что он заметил заметные различия в некоторых частях, доступных сегодня. Если вы не проверите эти критические размеры, вы действительно не узнаете, с чем имеете дело. Вы можете оставить питание на столе или, в худшем случае, у вас может произойти очень дорогостоящий сбой.

Еще одним важным размером является обеспечение того, чтобы верх блока был плоским и параллелен средней линии кривошипа. Если блок обработан неправильно, у вас будут не только неравномерные объемы в цилиндрах из-за разницы в высоте деки от цилиндра к цилиндру (в этот момент объем камеры становится спорным), у вас также могут быть проблемы с головкой. интерфейс к коллектору. Головки не будут располагаться параллельно центральной линии кривошипа, и это вызовет другие проблемы с интерфейсом.

Как измерить объем CC Мы установили, что определение объема в камерах имеет решающее значение. Как теперь измерить этот объем? Во-первых, вам понадобится специализированный инструмент. Не волнуйтесь, специализированный не всегда означает дорого, по крайней мере, в этом случае. Важно иметь возможность удерживать голову так, чтобы камеры были направлены вверх и были на одном уровне. Этот тип подставки для головы можно приобрести у любого количества поставщиков инструментов, которые обслуживают индустрию производительности и гонок.Powerhouse Products — это одна компания, которая продает несколько различных типов подголовников.

Затем нужно накрыть камеру сгорания, чтобы можно было заполнить камеру жидкостью. Крышка может быть такой же простой, как кусок оргстекла с небольшим отверстием в центре. Оргстекло должно быть достаточно большим, чтобы закрывать камеру и опираться на плоскую часть головы. Его можно приобрести в местном хозяйственном магазине или в одном из крупных центров по ремонту дома. Кусок размером 5×5 дюймов подойдет; чем толще, тем лучше.

Вам понадобится немного смазки, чтобы покрыть головку на стыке «оргстекло к головке», чтобы жидкость, которую вы будете использовать, не вытекла из камеры при ее заполнении. Также вам понадобится жидкость для заполнения камеры. Монделло предпочитает спирт с пищевыми красителями, чтобы жидкость в камере была видна во время заполнения камеры. Вы также можете использовать очень жидкое масло, такое как Marvel Mystery Oil. Жидкость должна быть жидкой и видимой.

Просмотреть все 5 фото

Следующее необходимое изделие — бюретка. Бюретка — это стеклянная или пластиковая трубка с градуированными отметками сбоку, обычно отмеченными в кубических сантиметрах, с петлёй на дне.Верх открыт, поэтому вы заполняете трубку жидкостью, которую планируете использовать для измерения объема. После того, как вы наполните бюретку до верха, используйте кран, чтобы медленно выпускать жидкость, пока уровень жидкости не опустится до нулевой отметки. Нулевая отметка будет очень близко к верху бюретки. После заполнения бюретки достаточно просто заполнить камеру и записать объем, который выходит из бюретки.

Необходимо проявлять особую осторожность, чтобы камера была заполнена полностью и не пролилась жидкость.После того, как камера заполнена, можно легко просмотреть бюретку и узнать, сколько жидкости потребовалось. В зависимости от размера бюретки может потребоваться повторное наполнение бюретки для заполнения камеры. В этом случае не забудьте записать, сколько жидкости вы залили в камеру. Хотя это несложная задача, ее можно избежать, используя бюретку большего объема.

После того, как вы заполнили все камеры и получили числа перед собой, примите некоторые решения в зависимости от результата.Если камеры слишком маленькие, вам придется увеличить размер камеры. Этого можно добиться, выполнив следующие действия: Простое измельчение материала из камеры. В этом процессе необходимо проявлять большую осторожность. Форма камеры может влиять и будет влиять на показатели расхода, поэтому необходимо соблюдать осторожность. Регулировка работы клапана для опускания клапана ниже в камеру. Еще раз, следует проявлять большую осторожность и не заходить слишком далеко. Использование различных клапанов, у которых может быть больше тарелки на лицевой стороне, или удаление материала на токарном станке с лицевой стороны клапана.

Просмотреть все 5 фото

Если все камеры слишком большие, возможности немного более ограничены. Как и при сверлении отверстия, всегда легче сделать отверстие больше, чем добавить материал, чтобы сделать отверстие меньше. Вы можете фрезеровать головку, чтобы уменьшить объем в камерах. Вы можете изменить клапаны, чтобы они имели меньшую форму тарелки на лице. Смена головки или головок также возможна.

Сегодня на рынке представлено множество различных головок. Выбор, который у нас есть сейчас, намного шире, чем тогда, когда единственным доступным для вас выбором был то, что было доступно OEM.Вы можете быть ограничены правилами движка класса, в котором вы участвуете, поэтому процесс выбора становится проще.

Как конструктор / производитель двигателей вы делаете выбор. Вы делаете окончательное определение окончательного размера камеры. У вас есть сила создавать власть. В сегодняшней гоночной среде мы должны обращать внимание и знать такие детали, чтобы улучшить нашу производительность. Чтобы знать, вы должны измерить. Целью всегда является улучшение, поэтому мы должны измерить объемы куб.CT

Технический центр Mondello — 888 / 666-3355www.mondello.com Powerhouse Products — 800 / 872-7223www.powerhouseproducts.com

Как рассчитать коэффициент сжатия и рабочий объем двигателя

При создании двигателя с нуля расчет Степень сжатия (CR) является необходимым шагом по любому количеству причин, начиная от соблюдения правил гонок и заканчивая началом настройки.

По определению, степень сжатия — это общий рабочий объем цилиндра с поршнем в нижней мертвой точке (НМТ), деленный на общий сжатый объем с поршнем в верхней мертвой точке (ВМТ).Вскоре мы обсудим процедуры и формулы для определения рабочего объема и объема сжатия; но сначала давайте рассмотрим последствия незнания CR двигателя. На степень сжатия существенно влияет объем зазора деки, расстояние между головкой поршня в ВМТ и высотой поверхности деки. Сначала установите поршень в ВМТ, затем обнулите циферблатный индикатор на поверхности деки блока цилиндров. Переместите индикатор в плоскость деки поршня, чтобы узнать, насколько далеко поршень находится ниже или выше деки блока.В этом примере это 0,005 дюйма. напишите номер на поршне в качестве проверки для облегчения сравнения.

«Слишком слабое сжатие обычно приводит к неудовлетворенным ожиданиям производительности. На стороне высокого давления [слишком сильное сжатие] возникает больший риск при настройке и потенциальный отказ компонентов, если не используется должным образом лучшее топливо », — говорит Алан Стивенсон из JE Pistons. «В приложениях с принудительной индукцией (FI) ошибиться на низкой стороне намного безопаснее, чем испытать удачу на высокой стороне. Окно настройки расширяется и обеспечивает большую безопасность в случае возникновения проблем с давлением или подачей топлива, или даже в случае плохой партии газа.А если мощности недостаточно, еще один-два фунта наддува легко восполнит разницу ».

На объем зазора деки влияют высота деки блока, ход коленчатого вала, длина штока и высота сжатия поршней. Обратите внимание на то, как отверстие под палец находится дальше от головки поршня слева. Поршень с меньшей высотой сжатия справа позволяет использовать более длинные штоки, больший ход или меньшую высоту деки. Производитель поршня предоставит вам высоту сжатия для ваших расчетов.

Ряд санкционирующих органов ограничивают степень сжатия двигателя в зависимости от класса или области применения. Если CR рассчитывается неправильно, гонщик может быть оштрафован за мошенничество, если судьи обнаружат, что он слишком высок. С другой стороны, если CR ниже допустимого максимума, гонщик теряет мощность. Даже если нет правил для CR, гонщик может быть ограничен определенным видом топлива. Знание CR обеспечит прочную основу для стратегии настройки.

Для измерения объема камеры сгорания необходимы бюретка и специальные приспособления. Как и при измерении объема купола поршня, ключом является герметизация камеры прозрачной пластиной и измерение количества жидкости, необходимой для заполнения камеры.

Для тех, кто не занимается гонками, неплохо знать и понимать данные, необходимые для расчета CR, особенно при создании двигателя с нуля. Например, при заказе поршней техническим представителям компании необходимо знать ряд факторов, чтобы обеспечить желаемую или, по крайней мере, безопасную степень сжатия.Если у вас есть использованный блок, и вы не знаете высоту платформы, или вы приобрели набор головок и не знаете объем камеры сгорания, то вероятность возникновения проблем, упомянутых Стивенсоном, вполне вероятна.

Чтобы рассчитать объем купола: сначала поместите поршень на измеренное расстояние в цилиндр, убедившись, что купол находится ниже деки. В этом примере поршень находится на 0,150 дюйма в отверстии. Рассчитайте выставленный объем цилиндра. Объем = (π) x (квадрат радиуса отверстия) x (открытая высота цилиндра). В этом примере диаметр отверстия (4,600 дюйма) и выступающего цилиндра 1,5 дюйма равен 40,9 куб. Используя бюретку и прозрачную пластину настила, заполните цилиндр жидкостью и отметьте, сколько было необходимо. Здесь было около 35,8 куб. Вычтите количество использованной жидкости из рассчитанного объема цилиндра. Разница в объеме купола.

Делаем математику

В старые времена вычисление CR означало использование логарифмической линейки (очень давно) или работу с набором формул на портативном калькуляторе.Сегодня поиск онлайн-калькуляторов, которые быстро выдадут результаты, находится на расстоянии одного клика Google. Но, как гласит старая пословица, компьютер хорош настолько, насколько хорош качество информации, которую он получает.

Измерения, необходимые для определения CR:

• Диаметр цилиндра
• Длина хода коленчатого вала
• Диаметр отверстия прокладки головки
• Толщина сжатой прокладки головки
• Объем камеры сгорания
• Объем купола поршня
• Объем зазора деки поршня

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

Большинство прокладок, таких как этот блок JE Pro Seal, предоставляют значения объема прокладки и толщины в сжатом состоянии, чтобы помочь вычислить CR.

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

Многие из сегодняшних поставщиков послепродажного обслуживания предоставляют свои соответствующие размеры для стандартных деталей, что является более чем половиной успеха в быстром определении CR вашего двигателя с разумной точностью.

«Слишком много людей зацикливаются на десятых долях балла в CR, но не могут понять эффекты гидродинамики, например, из-за правильного выбора кулачка и фазировки», — говорит Стивенсон. «Если все остальное хорошо согласовано, разница в 0,1 коэффициента будет незначительной для всего, что не относится к профессиональным гонкам с максимальными усилиями.”

Это декорировано?

Высота палубы — это то измерение, которое производитель двигателя должен произвести для точного расчета. Даже с новым блоком цилиндров, новыми шатунами и новыми поршнями может быть значительная разница, если сложить высоту платформы и попытаться вычесть половину хода, длины штока и высоты сжатия. И если блок используется, а вы не уверены в его истории, есть вероятность, что поверхность его могла быть фрезерована, что изменило бы высоту настила.

Для расчета CC головки блока цилиндров используйте кусок прозрачного акрила с отверстием. Слегка наклоните голову так, чтобы отверстие оказалось в самой высокой точке. С помощью бюретки измерьте, сколько жидкости нужно для заполнения камеры сгорания.

«Самый упускаемый из виду размер — высота блока. Это критически важно для точности степени сжатия, поскольку разница в зазоре деки в 0,020 дюйма приводит к значительному изменению CR », — предупреждает Стивенсон.

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

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

Все коэффициенты должны иметь одно и то же числовое значение. При ручном вычислении это обычно кубические сантиметры или CC. Большинство онлайн-калькуляторов автоматически конвертируют стандартные измерения в метрические и вычисляют такие значения, как зазор, если вы правильно ввели диаметр цилиндра и зазор по высоте платформы.Онлайн-калькуляторы также могут вычислить объем прокладки с правильной толщиной и отверстием, но многие производители прокладок предоставляют эту информацию в своих каталогах или на упаковке.

Используйте циферблатный индикатор для определения верхней мертвой точки. Магнитное основание делает эту работу быстрой и точной.

Определение объемов говорящих

Опять же, производственные компании послепродажного обслуживания обычно поставляют необходимое количество новых деталей. Производители поршней будут указывать объем купола / тарелки в + или — CC, а производители головок цилиндров предлагают свои продукты с разными объемами, чтобы помочь достичь желаемой степени сжатия.Однако никогда не помешает подтвердить собственными измерениями.

«По необходимости, двигатели внутреннего сгорания требуют достаточно жесткого контроля размеров для надежной работы, поэтому отклонения в размерах должны находиться в пределах допустимых допусков. Контроль качества на уровне производства предотвращает выпуск несоответствующей продукции в эксплуатацию », — поясняет Стивенсон. «Конечно, ничто не может быть стопроцентным, поэтому тщательные измерения являются стандартной практикой для механических цехов и производителей двигателей. Предполагать, а не измерять, почти гарантирует дорогостоящий и неприятный результат.”

Опытные производители двигателей имеют все необходимые инструменты для выполнения всех необходимых измерений, такие как измеритель внутреннего диаметра и индикатор часового типа. Самые утомительные измерения — это объем поршня и объем камеры сгорания. Требуются бюретка, цветная жидкость и приспособления для решения конкретных задач, как указано на прилагаемых фотографиях.

Варианты обработки могут повлиять на зазор деки поршня. По этой причине важно проверить каждый поршень и записать измеренный зазор на заводной головке.

Пример большого блока Chevy

В качестве примера давайте вычислим CR для популярного приложения Chevy с большими блоками. Начиная с внутреннего диаметра 0,060 дюйма (4,130 дюйма) и хода 4,250 дюйма, рабочий объем каждого цилиндра составляет 62,006 куб. См, что соответствует 496 куб. Дюйм V8.

Завершают вращающийся узел штоки и поршни диаметром 6,385 дюйма с высотой сжатия 1,270 дюйма и куполом объемом 18 см3. Мы используем закаленный блок, который требует небольшой отделки поверхности, поэтому итоговая высота настила равна 9.780. Выбранные головки цилиндров имеют камеры сгорания объемом 118 куб. См, а прокладка головки цилиндров имеет внутренний диаметр 4,375 и толщину в сжатом состоянии 0,040. Производитель заявляет, что объем прокладки составляет 9,854 куб. См.

При такой высоте деки и вращающемся узле зазор деки составляет 0,000. Вставив все эти числа в онлайн-калькулятор, мы получим 10,25: 1. Если бы у двигателя был новый блок со стандартной высотой деки 9,800 дюйма, CR упал бы до 9,86: 1, потому что был бы зазор деки 0,020 дюйма.

Если рассчитать вручную, вот как формула будет работать с моделью настила с поверхностью:

• Объем цилиндра = 1016.094cc [(отверстие ÷ 2) ² x 3,1416 x ход x 16,387]
• Зазорный объем = 0,000cc [(отверстие ÷ 2) ² x 3,1416 x высота платформы x 16,387]
• Объем прокладки = 9,9854cc [от производитель, но формула (диаметр отверстия ÷ 2) ² x 3,1416 x толщина прокладки x 16,387]
• Объем камеры = 118 куб. см [Значение от производителя, но может быть определено и / или подтверждено путем измерения]
• Объем поршня = -18 куб. от производителя, но может быть определено и / или подтверждено путем измерения.Выражается как отрицательный объем, потому что форма поршня имеет куполообразную форму. Если бы поршень был выпуклым или плоским верхом с предохранительными клапанами, это было бы положительно.]

С этими числами мы складываем рабочий объем как 1016,094 + 0,000 + 9,985 + 118 — 18 = 1126,079. Сжатый объем 0,000 + 9,985 + 118 — 18 = 109,985. Разделив развернутый объем на сжатый, мы получим 10,24: 1. Небольшая разница между ручным вычислением и онлайн-калькулятором, вероятно, объясняется тем, что последний использует больше десятичных знаков в уравнении.

После расчета CR у производителя двигателя есть несколько вариантов его изменения без использования других деталей или дополнительной обработки. Более толстая прокладка немного снизит сжатие, а более тонкая прокладка немного повысит сжатие. В противном случае придется заказывать другие поршни или головку блока цилиндров придется фрезеровать для уменьшения объема камеры сгорания и увеличения CR.

Изменение толщины прокладки головки может помочь точно настроить степень сжатия.

Статическое сжатие в сравнении с динамическим

В заключение, эти расчеты будут вычислять статическую степень сжатия двигателя. Также следует учитывать степень сжатия динамический , которая имеет отношение к фазе газораспределения. Двигатель с высоким CR потеряет часть этого давления сжатия, если впускной клапан останется открытым t после того, как поршень начнет такт сжатия. Это называется точкой закрытия впускного клапана.

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

Как измерить объем камеры сгорания

Очень важно знать, как происходит сгорание объем камеры при сборке двигателя, чтобы вы могли знать свою точную степень сжатия или заказать поршень с правильным объемом купола, чтобы получить желаемую степень сжатия.Заказ поршней с полкой с некоторой предполагаемой степенью сжатия не часто дает вам заявленную степень сжатия, которую производитель поршня заявляет. Обычно объем камеры сгорания одного и того же двигателя в семействе двигателей довольно сильно варьируется, и ваш полочный поршень, который рекламируется как 10: 1, может дать фактическую степень сжатия от 9: 1 до 11: 1 в зависимости от того, что наклеить части, которые у вас есть.

Чтобы узнать истинную степень сжатия, вам необходимо знать:

1. Объем цилиндра [(диаметр ÷ 2) ² x 3.1416 x ход x 16,387]
2. Свободный объем [(отверстие ÷ 2) ² x 3,1416 x высота платформы x 16,387]
3. Объем прокладки (отверстие ÷ 2) ² x 3,1416 x толщина прокладки x 16,387]
4. Объем камеры, значение, полученное производителем, подтвержденное измерением
5. Объем купола поршня, зависит от производителя поршня или указанного вами, если поршень изготовлен по индивидуальному заказу

Итак, чтобы получить степень сжатия, вы складываете рабочий объем, который составляет 1-5 , 5 может быть добавлено, если поршень имеет купол, ноль, если верхняя часть плоская, или вычитается, если поршень имеет тарелку.Затем вы вычисляете сжатый объем, который складывается из 2-5, и делите развернутый объем на сжатый объем, чтобы получить степень сжатия.

Таким образом, вы можете контролировать положительный или отрицательный объем поршня, если вы указываете индивидуальный поршень, чтобы вы могли установить точную степень сжатия. При использовании полочного поршня вы можете узнать объем купола у вашего поршня. Таким образом, большая переменная, которую вам нужно измерить, чтобы точно узнать коэффициент сжатия, — это объем камеры сгорания.Вот простой способ сделать это без специального оборудования.

Вам необходимы впускной и выпускной клапаны для одного цилиндра, чтобы начать определение объема камеры сгорания.

Нанесите слой смазки на посадочные поверхности клапана. Вы также можете установить свечу зажигания в цилиндр, который вы будете измерять.

Связанные

Объем камеры сгорания — Chevy High Performance Magazine

Помимо большого распредвала, кубических дюймов и большого количества топлива, компрессия — это элемент, который позволяет формировать мощность.Это огромное давление, оказываемое на топливо и воздух, что, в свою очередь, приводит к опусканию поршня. Однако в двигателестроении перед определением степени защемления поршня необходимо определить объем его камеры сгорания (измеренный в кубических сантиметрах). По большей части, измерение объема камеры сгорания на головке блока цилиндров несложно и включает заполнение камеры жидкостью (спирт с пищевым красителем) и учет использованного количества. Кроме того, его методы могут быть перенесены и использованы для определения объемов впускных или выпускных отверстий.

2/12

В то время как производители головок цилиндров рекламируют объем своих камер сгорания, некоторые отливки головок цилиндров могут иметь небольшие различия в размере камеры. Потратив время на измерение каждой камеры, вы убедитесь, что ваш двигатель в полной мере использует комбинацию, которую вы создали. Более того, определение кубических сантиметров камер сгорания будет определять конструкцию поршня (плоский, куполообразный или тарельчатый) и поможет определить правильную степень сжатия, в то время как объем камеры также скажет, нужно ли фрезеровать головку блока цилиндров, чтобы соответствовать вашим спецификациям.

Чтобы справиться с задачей этого месяца, мы направились в квартал Quarter Mile Performance в Чатсуорт, штат Калифорния, где начали с разборки нашего испытуемого — пары небольших головок блока цилиндров AFR 225.

Шаг за шагом

10. Отсчитывая от отметки 0 мл, мы узнали, что эти головки цилиндров имели камеру сгорания объемом 58 см3.После этого мы повторили процесс для каждой камеры и были вознаграждены одинаковыми числами.

Как рассчитать объемный КПД двигателя внутреннего сгорания — x-engineer.org

Для теплового двигателя процесс сгорания зависит от соотношения воздух-топливо внутри цилиндра. Чем больше воздуха мы можем попасть в камеру сгорания, тем больше топлива мы можем сжечь, тем выше выходной крутящий момент и мощность двигателя.

Поскольку воздух имеет массу, он инерционен. Кроме того, впускной коллектор, клапаны и дроссельная заслонка ограничивают поток воздуха в цилиндры. По объему мы измеряем способность двигателя заполнить доступный геометрический объем двигателя воздухом. Его можно рассматривать как соотношение между объемом воздуха, втягиваемого в цилиндр (реальным), и геометрическим объемом цилиндра (теоретическим).

Большинство двигателей внутреннего сгорания, используемых в настоящее время на дорожных транспортных средствах, имеют фиксированный объемный объем (рабочий объем), определяемый геометрией цилиндра и кривошипно-шатунного механизма.Строго говоря, общий объем двигателя V _t [m ³ ] вычисляется функцией общего количества цилиндров n _c [-] и объема одного цилиндра V _cyl [m ³ ] .

\ [V_t = n_c \ cdot V_ {cyl} \ tag {1} \]

Общий объем цилиндра — это сумма смещенного (стреловидного) объема V _d [m ³ ] и зазор В _c [м ³ ] .

\ [V_ {cyl} = V_d + V_c \ tag {2} \]

Объем зазора очень мал по сравнению с объемом вытеснения (например, соотношение 1:12), поэтому им можно пренебречь при расчете объемной эффективности двигатель.

Изображение: Основные параметры геометрии поршня и цилиндра двигателей внутреннего сгорания

где:

IV — впускной клапан
EV — выпускной клапан
ВМТ — верхняя мертвая точка
НМТ — нижняя мертвая точка
B — отверстие цилиндра
S — поршень ход
r — длина шатуна
a — радиус кривошипа (смещение)
x — расстояние между осью кривошипа и осью поршневого пальца
θ — угол поворота кривошипа
Vd — смещенный (стреловидный) объем
Vc — зазорный объем

объемный КПД η _v [-] определяется как соотношение между фактическим (измеренным) объемом всасываемого воздуха V _a [м ³ ] , втянутого в цилиндр / двигатель, и теоретическим объемом двигатель / цилиндр V _d [m ³ ] во время впускного цикла двигателя.

\ [\ eta_v = \ frac {V_a} {V_d} \ tag {3} \]

Объемный КПД можно рассматривать также как КПД двигателя внутреннего сгорания по заполнению цилиндров всасываемым воздухом. Чем выше объемный КПД, тем больше объем всасываемого воздуха в двигатель.

В двигателях с непрямым впрыском топлива (в основном бензиновых) всасываемый воздух смешивается с топливом. Поскольку количество топлива относительно невелико (соотношение 1: 14,7) по сравнению с количеством воздуха, мы можем пренебречь массой топлива для расчета объемного КПД.

Фактический объем всасываемого воздуха можно рассчитать как функцию массы воздуха м _a [кг] и плотности воздуха ρ _a [кг / м ³ ] :

\ [V_a = \ frac {m_a } {\ rho_a} \ tag {4} \]

Замена (4) в (3) дает объемный КПД, равный:

\ [\ eta_v = \ frac {m_a} {\ rho_a \ cdot V_d} \ tag {5 } \]

Обычно на динамометрическом стенде двигателя массовый расход всасываемого воздуха измеряется [кг / с] вместо массы воздуха [кг] . Следовательно, нам нужно использовать массовый расход воздуха для расчета объемного КПД.

\ [\ dot {m} _a = \ frac {m_a \ cdot N_e} {n_r} \ tag {6} \]

где:

N _e [rot / s] — частота вращения двигателя
n _r [-] — количество оборотов коленчатого вала за полный цикл двигателя (для 4-тактного двигателя n _r = 2 )

Из уравнения (6) мы можем записать массу всасываемого воздуха как:

\ [m_a = \ frac {\ dot {m} _a \ cdot n_r} {N_e} \ tag {7} \]

Замена (7) в (5) дает объемный КПД, равный:

\ [\ bbox [# FFFF9D] {\ eta_v = \ frac {\ dot {m} _a \ cdot n_r} {\ rho_a \ cdot V_d \ cdot N_e}} \ tag {8} \]

Объемная эффективность максимальна 1.00 (или 100%). При этом значении двигатель способен всасывать весь теоретический объем воздуха, доступного в двигатель. Есть особые случаи, когда двигатель специально разработан для одной рабочей точки, для которой объемный КПД может быть немного выше 100%.

Если давление всасываемого воздуха p _a [Па] и температура T _a [K] измеряются во впускном коллекторе, плотность воздуха на впуске может быть рассчитана как:

\ [\ rho_a = \ frac {p_a} {R_a \ cdot T_a} \ tag {9} \]

где:

ρ _a [кг / м ³ ] — плотность всасываемого воздуха
p _a [Па] — давление всасываемого воздуха
T _a [K] — температура всасываемого воздуха
R _a [Дж / кгK] — газовая постоянная для сухого воздуха (равная 286.{-3} \ cdot \ frac {1000} {60}} = 0.7091081 = 70.91 \ text {%} \]

Объем двигателя был преобразован с л на м ³ , а частота вращения двигателя — с об / мин. От до об / с .

Изображение: Функция объемного КПД давления всасываемого воздуха и частоты вращения двигателя

Объемный КПД двигателя внутреннего сгорания зависит от нескольких факторов, таких как:

• геометрия впускного коллектора
• давление всасываемого воздуха
• всасываемый воздух температура
• массовый расход всасываемого воздуха (который зависит от частоты вращения двигателя)

Обычно двигатели рассчитаны на максимальный объемный КПД при средних / высоких оборотах двигателя и нагрузке.

Вы также можете проверить свои результаты с помощью калькулятора ниже.

Калькулятор объемного КПД

По любым вопросам или наблюдениям относительно этого руководства, пожалуйста, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Полезные калькуляторы двигателя — Wiseco Piston Inc.

Понимание и расчет коэффициентов сжатия

ВОССТАНОВЛЕНИЕ АВТОМОБИЛЯ КАК

Тот факт, что ваш двигатель был изготовлен с определенной степенью сжатия, не означает, что его истинная степень «в собранном виде» близка к этой спецификации.Это очень важно, поскольку угол опережения зажигания, подача топлива и общая производительность напрямую связаны со степенью сжатия двигателя.

Многие компоненты двигателя должны быть настроены и оптимизированы для степени сжатия, поэтому точное знание этого числа становится критически важным измерением, особенно в ситуациях, когда были заменены различные головки, клапаны, распределительные валы и другие внутренние детали.

Так как это делается? На самом деле это довольно просто, но сначала нам нужно определить некоторые термины:

Диаметр цилиндра: Диаметр каждого цилиндра в дюймах.

Ход поршня: Длина хода штока / поршня. Примечание: для этого значения можно использовать спецификацию производителя, но если используется другой коленчатый вал с нестандартным «ходом» или используются другие штоки и поршни, ход необходимо измерить.

Объем камеры сгорания: Это общий объем в кубических сантиметрах каждой камеры сгорания (углубление на поверхности головки, в котором находятся клапаны и свеча зажигания). Чтобы получить объем, установите уровень головы и переверните скамейка с установленными клапанами и заглушками.Заполните каждую камеру спиртом или уайт-спиритом из мерной емкости или шприца до тех пор, пока камера не будет заполнена, а поверхностное натяжение не даст жидкости вытекать. Запишите точное количество для каждой камеры сгорания и сложите итоги, переведя любое измерение в кубические сантиметры. Примечание: 1 кубический сантиметр = 0,061 кубического дюйма. Чтобы преобразовать унции в кубические сантиметры, разделите число кубических сантиметров на 29,57

.

Высота деки Объем: Это площадь отверстия между верхней частью поршня и верхней поверхностью блока, когда поршень находится в самой верхней точке своего хода.Формула для расчета этого значения: отверстие x канал x 0,7854 x измеренная высота деки.

Объем прокладки головки: Прокладка головки занимает место и, следовательно, является частью общего объема цилиндра. Для расчета объема прокладки головки используйте формулу: диаметр отверстия x диаметр отверстия x 0,7854 x толщина сжатой прокладки.

Рабочий объем: Рабочий объем — это рабочий объем одного цилиндра, рассчитанный по формуле: диаметр цилиндра x диаметр цилиндра x ход поршня x.7854

Постоянный объем: Постоянный объем — это объем, в который рабочий объем сжимается при каждом такте сжатия. Это значение включает объем камеры сгорания, объем прокладки головки и объем по высоте палубы.

После того, как все эти значения будут измерены и рассчитаны, мы сможем точно рассчитать степень сжатия этого конкретного двигателя. Формула для вычисления степени сжатия:

Конечно, бывают ситуации, когда все не так просто.Эта формула применима только к поршням с плоским верхом, но не к поршням с куполообразной или выпуклой поверхностью. Даже поршни с плоским верхом имеют небольшие прорези для клапанного зазора, называемые «предохранительным клапаном».

Но не беспокойтесь. Для куполообразных поршней производители указывают значения, согласно которым эти поршни уменьшают объем камеры сгорания, поэтому просто сделайте арифметику. Для тарельчатых поршней или предохранительных клапанов используйте метод шприца для измерения дополнительных объемов и добавления к объему камеры сгорания.

data-matched-content-ui-type = «image_card_stacked»
data-matched-content-rows-num = «3»
data-matched-content-columns-num = «1»
data-ad-format = «autorelaxed»>

.