Степень сжатия и бензин: Октановое число и степень сжатия. Плюс подробная таблица и видео

Янв 26 1976

Содержание

Степень сжатия и октановое число бензина ✔ Таблица бензина

Октановое число — что это такое

Октановое число — это способность топлива противостоять детонации называется октановым числом. Чем оно выше, тем выше эта самая стойкость. Поэтому бензины с низким числом применяются в двигателях с низкой степенью сжатия, а с высоким октановым числом в двигателях с высокой степенью сжатия.

Часто возникает вопрос: бензин с каким октановым числом (ОЧ) можно заливать в двигатель, учитывая наше качество бензина.

Все просто. Открываем лючок заправочной горловины Вашего автомобиля или инструкцию по эксплуатации авто и читаем какой там указан бензин, такой и можно заливать. В инструкции к авто посмотрите степень сжатия.

Таблица степени сжатия и октанового числа. ЗависимостьСтепень сжатия и октановое число в таблице

Степень сжатия и октановое число бензина атмосферного двигателя

1. Если степень сжатия 12 и выше — заливать не ниже АИ-98.
2. Если степень сжатия 10 и до 12 — заливать не ниже АИ-95.
Объем камеры сгорания с такой степенью сжатия сделан именно под это число.
92 как бы можно заливать, но не нужно, расход будет больше.
3. Если степень сжатия ниже 10 — заливать октановое число АИ-92 (кроме турбо).
Экзотические АИ-102 и АИ-109 — от 14 и от 16 соответственно.
Для турбодвигателей минимум АИ-95 и выше!

Не путайте степень сжатия с компрессией в цилиндрах двигателя.

Степень сжатия — это геометрическая безразмерная величина, вычисляется как отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания.

Компрессия — это физическая величина, давление в цилиндре в конце такта сжатия. Измеряется в атмосферах или кг/см2 при прокрутке стартером на хорошо заряженном аккумуляторе и выкрученными свечами для замера.

Оптимальная компрессия мотора очень приблизительно высчитывается умножением степени сжатия на 1.4 атмосферы.

Бензин с высоким октановым числом.

что это такое, таблица значений

Степень сжатия является одной из ключевых технических характеристик двигателя внутреннего сгорания, отражающих его КПД. Это свойство прямо связано с другим важным параметром бензинового топлива – октановым числом, демонстрирующим уровень стойкости жидкости к самовозгоранию.

Содержание:

Степень сжатия бензина: что это
Степень сжатия бензина: таблица

Степень сжатия бензина: что это?

В двигателях внутреннего сгорания степень сжатия является показателем отношения объема камеры сгорания, включающей в себя объем всех деталей двигателя в пространстве, в котором происходит возгорание и горение горючего, к суммарному объему цилиндра, т.е. камере сгорания совместно с объемом цилиндра. Сокращенно это определение выглядит так:

СЖ = отношение V (цилиндр + камера сгорания) / V камеры сгорания

Являясь математической величиной с размерностью в единицу, фактически степень сжатия демонстрирует объем, который занимает бензин в пространстве во время попадания в цилиндр по отношению к объему, достаточного для того, чтобы произошло возгорание топлива. Вычисляется СЖ в момент, когда поршень достигает «мертвой» точки.

Чем выше показатель, тем производительнее работает двигатель, выходя на паспортные значения эффективности, при этом расходуя минимум топлива. Однако учитывая, что смесь в камере сгорания находится под давлением, возникает опасность самовоспламенения горючего. Поэтому рост степени сжатия неизбежно приводит к необходимости повышения октанового числа используемого топливного продукта.

В зависимости от типа горючего, СЖ колеблется в пределах от 7 до 18, достигая максимума 14 у бензина и 18 у дизеля. Напомним, за плавное и своевременное возгорание дизельного топлива отвечает цетановое число.

Степень сжатия бензина: таблица

Простой пример: степень сжатия 14 обозначает, что отношение объема цилиндра совместно с камерой сгорания по отношению к камере сгорания равно 14:1. Попадая в цилиндр, топливно-воздушное вещество сжимается в 14 раз.

Распределить бензин по степени сжатия нагляднее в табличной форме.

Таблица 1

Фактическая степень сжатия	Допустимое октановое число по моторному/исследовательскому методу	Марка бензина
7	72 по моторному	А-72
7,5	76 по моторному	А-76
8	76 по моторному / 80 по исследовательскому	АИ-80
9	91 по исследовательскому	АИ-91
9,2	92 (здесь и ниже – по исследовательскому)	АИ-92
9,3	93	АИ-93
9,5	95	АИ-95
9,6	96	АИ-96
10	98	АИ-98

При степени сжатия 12 и выше оптимально использование бензина АИ-98. Типичный карбюратор имеет степень сжатия 10-11, совместимую с современными бензинами АИ-95 и АИ-98. Степень сжатия 14 и больше, характерная для спорткаров и гоночным болидов, требует увеличения октанового числа свыше 100 пунктов.

Чтобы не ошибиться при выборе, необходимо обратиться к паспортным сведениям конкретной модели автомобиля и выбирать бензин в соответствии с рекомендациями.

Несоответствие октанового числа номинальной степени сжатия вызывает чрезмерный расход горючего и быстрый выход из строя отдельных элементов кривошипно-шатунного узла. Если ОЧ меньше рекомендуемого, это способствует преждевременному износу мотора, что может проявляться постоянными стуками во время езды. Бессмысленно и заливать бензин с высоким ОЧ, если этого не требуется – возникает риск перегрева из-за попадания в рабочую камеру излишек топлива, повреждаются клапаны и форсунки, свечи зажигания покрываются сажей, а бензин и технические жидкости расходуются ударными темпами.

#Бензин

Статьи по теме

10 лучших заправок по качеству бензина в 2022 году (Лукойл, Газпромнефть, Роснефть, Татнефть, Шелл)#Топливо#Бензин 14683 просмотра

Бензин Тебойл (Teboil): что это, бензин АИ 95, 98, 100, заправки, сеть АЗС, отзывы#Бензин#АЗС 12617 просмотров

Сколько литров бензина в тонне? Как перевести литры в тонны бензина: формула перевода, коэффициент перевода, зависимость от температуры#Бензин 9354 просмотра

Плотность бензина: АИ 92, АИ 95, таблица плотностей, измерение#Бензин 5974 просмотра

Отравление парами бензина: симптомы, признаки, первая помощь, лечение#Бензин 5133 просмотра

Какой бензин лучше Лукойл или: Газпром, Роснефть, Газпромнефть, Башнефть, Татнефть#Бензин#Топливо 4821 просмотр

Степень сжатия и октановое число бензина.

Таблица

Автомобильное топливо — легкокипящая углеводородная фракция (33–205°C) прямой нефтеперегонки. Ключевые параметры бензина — степень сжатия и октановое число. Современные автомобильные бензины маркируются обозначениями «АИ» и цифровыми индексами 80–98. В зависимости от конкретного типа двигателя используется бензин определённой марки. Разберём основные характеристики автомобильного жидкого топлива подробнее.

Степень сжатия — устойчивость к самовоспламенению

Физическое отношение суммарного объёма цилиндра в момент нахождения поршня в мёртвой точке к рабочему объёму камеры внутреннего сгорания характеризуется степенью сжатия (СЖ). Показатель описывается безразмерной величиной. Для бензиновых приводов она составляет 8–12, для дизельных — 14–18. Увеличение параметра повышает мощность, КПД мотора, а также снижает расход топлива. Однако высокие значения СЖ повышают риск самовоспламенения горючей смеси при высоком давлении. По этой причине бензин с большим показателем СЖ также должен обладать высокой детонационной стойкостью — октановым числом (ОЧ).

Что будет если залить низкий октан?

Простой пример — вам рекомендуется заливать 95-й, а вы льете 92-й – что будет? Вообще это не рекомендуется, потому как низкое октановое число (ОЧ), может вызвать детонацию двигателя, а это ОЧЕНЬ разрушительный процесс, который может быстро погубить ваш силовой агрегат.

НО! Так было с аналоговыми моторами, с механическим топливным насосом (карбюраторного типа), где всем управляла механика. Там впрыск, да и зажигание, не могло изменяться автоматически.

СЕЙЧАС, современные агрегаты можно назвать «цифровыми», у них подача топлива, зажигание может изменяться автоматически, в зависимости от топлива которое в него залито. Контролируется это через кучу датчиков (детонации, кислорода – он же «лямбда-зонд» и т.д.) и уже ЭБУ решает что делать. Таким образом, смесь либо «обедняется», либо «обогащается» и мотор работает всегда как нужно.

Октановое число — детонационная стойкость

Преждевременное сгорание бензина сопровождается характерным стуком, вызванным детонационными волнами внутри цилиндра. Подобный эффект обусловлен низким сопротивлением жидкого горючего к самовоспламенению в момент компрессии. Детонационная стойкость характеризуется октановым числом, а в качестве эталона выбрана смесь из н-гептана и изооктана. Товарные марки бензина имеют показатель ОЧ в районе 70–98, что соответствует процентному содержанию изооктана в смеси. Для повышения этого параметра в смесь вводят специальные октан-корректирующие присадки — сложные эфиры, спирты и реже этилаты тяжёлых металлов. Существует взаимосвязь между степенью сжатия и маркой бензина:

В случае СЖ меньше 10 используют АИ-92.
При СЖ 10–12 необходим АИ-95.
Если СЖ равен 12–14 — АИ-98.
При СЖ равном 14 понадобится АИ-98.

Для стандартного карбюраторного двигателя СЖ равен приблизительно 11,1. В таком случае оптимальный показатель ОЧ равен 95. Однако в некоторых гоночных типах авто используются метанол. СЖ в подобном примере достигает 15, а ОЧ варьируется от 109 до 140.

Что будет если залить высокий октан?

ТО есть вам рекомендовано 92-й, а вы залили 95-й или 98-й? Многие пишут, что может прогореть прокладка головки блока! Так ли это на самом деле?

Опять не верно. ДА на карбюраторном моторе (с механической регулировкой) так бы и случилось, например раньше если залить вместо 76-го бензина 92-й, тогда реально прогорала прокладка и клапана.

НО сейчас, опять же все выправит электроника (изменится зажигание) и ничего страшного не произойдет. Будет небольшой прирост мощности в районе погрешности 2 – 3% и все.

НО не всегда имеет смысл лить 100-й бензин, в мотор который рассчитан на 92-й. Просто вы не почувствуете разницу, можно залить 98-й эффект будет такой же. А вот в цене за литр топлива разница ощутима.

Использование низкооктанового бензина

В автомобильной инструкции указан тип двигателя и рекомендуемое горючее. Использование горючей смеси с низким ОЧ приводит к преждевременному выгоранию горючего и иногда разрушению конструкционных элементов мотора.

Важно также понимать, какая система подачи топлива применяется. Для механического (карбюраторного) типа соблюдение требований по ОЧ и СЖ обязательно. В случае автоматической, или инжекторной системы топливно-воздушная смесь корректируется электроникой. Бензиновая смесь насыщается либо обедняется до необходимых значений ОЧ, а двигатель работает нормально.

Как определить, какой бензин нужен вашему авто?

Современные цены на топливо достаточно велики, поэтому нередко встает вопрос — какой же бензин лучше залить 92 или 95? По логике вещей, стоит заливать тот вид бензина, который рекомендует производитель машины, но на практике все обстоит несколько по-другому. Это вопрос можно рассматривать с двух позиций. Первая — это точное следование регламенту, а вторая — то, что есть в реальности. Октановое число. Октановое число является признаком, определяющим устойчивость бензина к детонации, то есть возможность противостояния самостоятельному воспламенению при сжатии в камере сгорания.

Наибольшее октановое число в нашей стране имеет 85 бензин. С целью приведения его к нужным показателям, его производители применяют нужные присадки. Существует всего три разновидности присадок для бензина. Первая из них имеет в качестве основы металлосодержащие составы, что приводит к получению этилированного бензина. Но она была запрещена к использованию еще в 80-х годах, по причине слишком большого количества выбрасываемого свинца в атмосферу, слишком вредного для окружающей среды. Положительной стороной такого типа топлива становилось улучшенное горение.

В качестве основы для второй присадки использовались ферроцен, никель, марганец, а также метилаланин. Отрицательной стороной подобной присадки являлся налет, оставляемый на поршнях, свечах зажигания и катализаторе.

Третья разновидность присадок получила очень широкое распространение в нашей стране, и основывается на эфире и спиртах. Положительным качеством такого типа топлива становится пониженный уровень загрязнения окружающей нас атмосферы, кроме того, они не будут оседать внутри мотора. Но есть у них и минус — низкое октановое число. Для поднятия, например, 85 бензина, производимого в нашей стране, до уровня , потребуется немалое количество этих присадок.

Соотношение степеней сжатия. Современные производители топлива в погоне за увеличением мощности и снижением потребления топлива увеличивают также и степень сжатия. Чем больше увеличивается степень сжатия, тем меньше становится потребление топлива и увеличивается мощность. Но до бесконечности такой показатель увеличиваться не может, поскольку порог детонации будет минимальным, и она будет наблюдаться даже на 95 бензине, что может привести к поломке мотора. Поэтому, если степень сжатия на вашем автомобиле равна 10 атмосферам, то в него может быть залит и 92 бензин. При степени сжатия в 12 атмосфер, заливаться должен бензин не ниже 95-го. Если же степень сжатия превышает отметку в 12 атм, то заливаемый бензин должен быть не ниже 98-го. Примером может послужить автомобиль Ford Focus II, у двухлитрового двигателя которого имеется степень сжатия в 10,8 атм, то есть бензин нужно заливать 95-й.

Здесь может возникать вопрос, а можно ли как-то определить, что во время приобретения 95 бензина заливается именно он, а не, например, 92? К сожалению, этого сделать невозможно, но производители машин побеспокоились об этом, и на современных машинах устанавливается датчик детонации.

Он прикручивается к блоку двигателя, а задачей его становится улавливание всех колебаний и лишних звуков, и передачей всех найденных сигналов ЭБУ. Его работа состоит в выполнении коррекции топлива при появлении детонации мотора во время работы на низких и средних оборотах. Если же обороты мотора уходят ближе к красной зоне, датчик детонации попросту не успеет откорректировать обороты на топливе с низким октановым числом.

Итог. Если в обыкновенный гражданский автомобиль залить вместо 95 бензина 92-й, ничего страшного не произойдет, поскольку эксплуатация его проходит на малых и средних оборотах. А вот при необходимости выезда за город, где обороты будут намного выше, заливать лучше бензин с высоким октановым числом.

Таблица зависимости степени сжатия и октанового числа

Детонационная стойкость автомобильного горючего имеет прямую взаимосвязь со степенью сжатия, которая представлена в таблице ниже.

ОЧ	СЖ
72	6,8–7,0
76	7,2–7,5
80	8,0–9,0
91	9,0
92	9,1–9,2
93	9,3
95	10,5–12
98	12–14
100	Более 14

Можно ли заливать 95 (98) бензин вместо 92.

Что будет с клапанами, разбираем последствия

Не так давно я писал статью на тему – какой бензин лить 95 или 92, в двигатель своего железного коня. Статья получилась достаточно популярной, особенно на канале «ЮТУБ». Читатели начали задавать много вопросов, и самый, пожалуй, популярный – можно ли вместо 92 бензина по паспорту авто, заливать 95 или 98? Не прогорят ли клапана, не оплавятся ли поршни? И вообще, какие будут последствия. Вопрос действительно интересный, поэтому будет как статья, так и видео версия, в общем интересно, так что читаем смотрим …

Что же в самом начале предлагаю вспомнить опять об октановом числе бензина. Почему да потому что нам нужно понимать для чего оно вообще нужно.

Октановое число – это показатель, который характеризует детонационную стойкость топлива. ТО есть если сказать простыми словами – чем выше октановое число, тем выше стойкость к детонации или самовоспламенению.

Собственно это мы уже разбирали в предыдущей статье, можете перейти по ссылке в начале. Но что из этого следует? Какова будет выгода, от использования 95 (98) бензина на машине рассчитанной на 95?

Возможна ли экономия?

Рассматривая степень сжатия и октановое число, стоит отметить тот факт, что при использовании топлива с более высоким ОЧ, расход двигателя немного снижается. Но добиться существенной экономии все же не получится – говорят водители. Разница лишь в пределах погрешности – не более четырех процентов. При этом стоит понимать, что цена высокооктанового бензина всегда выше, а потому экономия сводится на нет.

Компрессия в цилиндрах двигателя – норма и алгоритм измерения

Первые признаки износа мотора – затрудненный запуск «на холодную» и увеличенный расход масла (свыше 150 мл на 1 тыс. км пробега). При появлении подобных симптомов выполняется проверка компрессии в цилиндрах двигателя, помогающая точнее определить техническое состояние цилиндропоршневой и клапанной группы. Чтобы провести такую диагностику, необязательно ехать в автосервис: достаточно обзавестись специальным манометром и понимать, какой должна быть компрессия в исправном силовом агрегате.

Обсуждаем степень сжатия и совместимость с насосным газом

Если вы называете себя редуктором, то, скорее всего, вы цените лошадиные силы. Один из способов увеличить мощность двигателя без наддува — начать с высокой степени сжатия. В этой статье мы коснемся нескольких моментов, связанных со сжатием, и того, как вы можете заставить это сжатие работать в ваших интересах.

Компрессия — одна из немногих областей двигателя, где теория «чем больше, тем лучше» действительно верна. Стандартной рекомендацией для уличных двигателей, работающих на насосном газе, всегда было 9 баллов.Степень сжатия от 0,0:1 до, возможно, 9,5:1. Это сделано для того, чтобы двигатель мог безопасно работать на насосном газе, который для большей части страны ограничен октановым числом 91. Хотя 9:1 — безопасное число, максимальное сжатие — отличный способ увеличить мощность, а также улучшить расход топлива, приемистость и управляемость. Общепринятой оценкой является улучшение на три-четыре процента на полную точку сжатия. Это означает, что простое изменение статической степени сжатия с 9:1 на 10:1 на маленьком блоке мощностью 400 л.с. будет стоить целых 16 лошадиных сил.

Графически так выглядит детонация на следе давления. Зазубренные края представляют собой неконтролируемые и экстремальные скачки давления, которые имеют тенденцию вызывать дребезжание поршня в цилиндре и вызывать повреждение двигателя.

Предотвращение детонации

Самым большим ограничивающим фактором при попытке увеличить степень сжатия является угроза детонации. Это определяется как неконтролируемое сгорание, которое происходит после зажигания свечи зажигания. Думайте о процессе горения не как о взрыве, а скорее как о пожаре, горящем на большом поле сухой травы.

В двигателе свеча зажигания зажигает огонь в одном углу верхней части поршня, который является нашей травянистой прерией. Однако есть одно большое отличие. Когда происходит сгорание, давление в цилиндре продолжает расти — вместе с температурой. В какой-то момент, если октановое число топлива окажется недостаточным, отходящие газы загорятся сами по себе в виде самопроизвольного мини-взрыва в той части камеры, где скопились отходящие газы. Это создает скачок давления, который вызывает вибрацию поршня в отверстии. Это то, что вызывает этот слишком распространенный скрежет или стук.

Детонация — это плохо, и ее нельзя допускать, поскольку она может привести к поломке деталей, повреждению камер сгорания и прокладок головок. Самое простое и легкое средство — добавить октановое число в топливо, и в конце статьи мы дадим несколько советов, которые доступны по цене и очень хорошо работают. Но с точки зрения механики, есть также несколько шагов, которые производитель двигателя может сделать, чтобы увеличить компрессию, а также свести к минимуму вероятность детонации.

Статическая или динамическая

Когда мы говорим о сжатии, его следует точнее определить как статическую степень сжатия. Это буквально отношение объема цилиндра с поршнем в нижней части к объему с поршнем в верхней части его хода. Если мы вычислим объем 6,0-литрового двигателя LS с поршневым двигателем с диаметром цилиндра 4,030 дюйма и ходом поршня 4,00 дюйма, получится объем 51 кубический дюйм (ки) или 836 кубических сантиметров (см). Если мы затем подтолкнем поршень к верхней точке его хода, в нашем конкретном случае мы сожмем тот же самый объем почти точно в десять раз, создав объем всего 5,1 ci или 83,6 cc для степени сжатия 10,0:1. Это статическая степень сжатия.

Вот пример того, что детонация может сделать с поршнем. Эти стрелки указывают на разорванные контактные площадки, вызванные сильной детонацией. Это мгновенно уничтожит уплотнение цилиндра, и вы очень быстро поймете, что двигатель поврежден.

Хотя это хороший способ сравнения двигателей, реальность такова, что двигатели фактически работают с гораздо более низким передаточным числом, потому что впускной клапан все еще открыт, когда поршень движется вверх от нижней мертвой точки (НМТ). Фактическую или динамическую степень сжатия можно рассчитать, только зная, где находится поршень, когда впускной клапан закрывается. United Engine and Machine (UEM) предлагает калькулятор динамической степени сжатия, который вводит статическую степень сжатия, ход и длину шатуна, а также степень закрытия впуска при подъеме толкателя 0,050 дюйма плюс 15 градусов. Если ваша кулачковая карта предлагает закрытие впуска на 0,006 дюйма (рекламируемая продолжительность), вы можете использовать это число (возможно, добавив один градус к указанному числу), и вы будете очень близки.

Плотная закалка достигается за счет минимизации зазора между поршнем и головкой до менее 0,045 дюйма для двигателей с клиновидной головкой диаметром 4,00 дюйма. Таким образом, для двигателя с 0,003-дюймовым расстоянием между поршнем и декой добавление 0,041-дюймовой прокладки даст зазор между поршнем и головкой 0,044 дюйма. Узкая зона охлаждения улучшает движение смеси и фактически повышает эффективность сгорания. Избегайте больших зазоров между поршнем и головкой более 0,050 дюйма.

Для того же двигателя Stroker LS мы установили статическое сжатие 10:1, длину штока 6,125 дюйма, ход поршня 4,00 дюйма и степень закрытия впуска 0,050 дюйма, составляющую 47 градусов плюс 15 градусов. Это равно 62 градусам. С этими входными данными калькулятор UEM предложил 8,19динамическое сжатие 8 или 8,2:1. Общепринятая консервативная оценка составляет от 8,0 до, возможно, 8,5: 1 динамической степени сжатия для бензина с октановым числом 91. Это, как правило, верно для старых традиционных двигателей с менее эффективными камерами сгорания. Но для более поздних моделей двигателей с лучшими камерами это может быть улучшено до 9,0: 1 динамического.

Двумя наиболее эффективными переменными в этом расчете являются статическая степень сжатия и точка закрытия впуска. Чтобы продвинуть это дальше, если мы добавим 8 градусов к точке закрытия впускного клапана (70 градусов), это снизит динамическую компрессию с 8,2: 1 до 7,7: 1. Чтобы воскресить динамическое сжатие, потребуется повысить степень статического сжатия до 10,67: 1. Это показывает сильное влияние фаз газораспределения на динамическую компрессию.

Чтобы еще больше подчеркнуть эту концепцию, наихудшей комбинацией будет большой кулачок с очень поздней точкой закрытия впуска, используемый в двигателе с низкой статической степенью сжатия. В качестве примера представьте себе малый блок 350 со статической степенью сжатия 8,2: 1, заявленной продолжительностью 300 градусов и закрытием впуска 58 градусов при 0,050 дюйма плюс 15 градусов равны точке закрытия 73 градуса ABDC. Эта комбинация снижает динамическое сжатие до жалких 6,1:1. Это показывает, как динамическая степень сжатия может помочь определить относительную силу или слабость комбинации двигателей перед сборкой двигателя. 9Двигатели 0003

LS являются хорошим примером современной камерной конструкции. Это камера в нашем 6,0-литровом двигателе с головками Trick Flow Specialties объемом 225 куб.

Но помимо коэффициента статического и динамического сжатия существует множество других факторов. Конструкция камеры, безусловно, является решающим фактором. Двигатели последних моделей имеют гораздо меньшие по размеру и более совершенные камеры, которые улучшают процесс сгорания. Преимущество лучшей камеры заключается в том, что она уменьшает время зажигания, необходимое для получения наилучшей мощности. Возможно, 30 лет назад не было ничего необычного в том, что небольшой блок с большим кулачком и куполообразными поршнями требовал от 38 до 42 градусов полного угла опережения зажигания для оптимизации мощности. Сравните это с современными двигателями, такими как GM LS, со статическим сжатием 10,5:1 и хорошим кулачком, которому для достижения наилучшей мощности требуется всего 30 градусов синхронизации. Уменьшение требований к времени является важным показателем того, что пространство для сгорания намного более эффективно.

Время имеет ключевое значение

Конечно, слишком большой угол опережения зажигания может вызвать другие проблемы. Для современных двигателей трехмерная временная карта, основанная как на нагрузке, так и на частоте вращения, будет иметь большое значение для контроля детонации. Все двигатели могут извлечь выгоду из этого более ограниченного управления зажиганием. Например, мы потратили некоторое время на настройку Chevy с большим блоком 468ci нашего друга Эрика Розендаля после установки корпуса дроссельной заслонки Sniper EFI.

Всего за четыре простых ввода этот бесплатный калькулятор United Engine & Machine может определить динамическую степень сжатия двигателя. Как видно из этих входных данных, движок статического сжатия 10,0:1 вычисляет динамическое сжатие 8,2:1, что хорошо, но несколько консервативно.

После точной настройки соотношения воздух-топливо мы заменили распределитель HEI и канистру вакуумного продвижения на распределитель Sniper и использовали программное обеспечение для управления синхронизацией. Мы смогли добавить больше времени в крейсерском режиме, но убрать время в двух критических точках частичной нагрузки, которые вызывали детонацию при использовании вакуумного опережения. Раньше это требовало от нас отключения вакуумного продвижения, потому что мы не могли его настроить. Но с конечным цифровым управлением кривой синхронизации мы смогли добавить больше синхронизации там, где этого требовал двигатель, а также уберечь двигатель от детонации в других точках. Это было невозможно с простым дистрибьютором.

Эти же методы могут позволить интеллектуальному тюнеру увеличить динамическую компрессию, сводя к минимуму проблемы детонации с бензином с октановым числом 91. Еще одна область, заслуживающая упоминания, заключается в том, что температура воздуха на входе оказывает большое влияние на чувствительность к детонации. Эту информацию мы узнали от ныне вышедшего на пенсию инженера по топливу Rockett Racing Brand Тима Вуса. Он рассказал нам, что несколько лет назад OE провели серьезное испытание, в ходе которого оценивалась взаимосвязь между температурой воздуха на входе и детонацией. Они обнаружили, что повышение температуры воздуха на входе на 25 градусов, скажем, с 70 до 95 градусов, потребовал повышения октанового числа на один пункт (например, с 90 до 91) для предотвращения детонации. Иными словами, если вы сможете снизить температуру воздуха на впуске на 25 градусов, это уменьшит октановое число двигателя на одно полное октановое число – например, с 91 до 90.

Детка, на улице холодно

Этот эффект можно смягчить. другими атмосферными условиями. Например, высокий уровень влажности имеет тенденцию немного снижать октановую чувствительность, поскольку дополнительная вода в воздухе попадает в камеру сгорания. Это может изменить склонность к детонации. И наоборот, увеличение атмосферного давления приведет к увеличению давления в цилиндре. Это добавляет мощности, но также приводит к увеличению пределов существующего октанового числа топлива. Идеальной ситуацией для максимальной мощности был бы холодный воздух на входе со средней влажностью и высоким атмосферным давлением. Это увеличивает мощность, но также может привести к скачку давления в цилиндре и, возможно, к небольшой детонации.

Свечи зажигания с удлиненным наконечником обеспечивают искру ближе к центру патронника и помогают минимизировать детонацию.

Также важно усилить прямую связь между точкой закрытия впуска и статической степенью сжатия как действительно критическими факторами, относящимися к динамическому давлению в цилиндре. Например, мы исследовали несколько гидравлических роликовых кулачков производительности COMP Cams, которые мы использовали на протяжении многих лет, и большинство из этих кулачков регистрируют закрытие впуска при подъеме толкателя 0,006 дюйма (рекламируемая продолжительность) при угле от 62 до 72 градусов. АБДК. Это может оказать некоторую помощь в определении полезного распределительного вала, учитывая, что меньшее число (например, 62 градуса) повысит динамическое сжатие, а большее число (позднее закрытие) уменьшит его.

Одним из быстрых способов повысить октановое число может быть добавление небольшого количества E85 для создания смеси этанола с концентрацией этанола от 20 до 30 процентов (от E20 до E30). Смешивание этанола в смесях до этих уровней повысит октановое число R + M / 2 примерно на два полных числа, что приведет к повышению октанового числа 91 до 93. Конечно, это также потребует перенастройки системы подачи топлива.

Трудно делать какие-либо общие заявления относительно комбинаций, но мы можем поделиться парой примеров динамической степени сжатия. Например, большой блок Chevy объемом 468 куб. отзывчивый крысиный мотор, который отлично работает на 91 октан премиум. Калькулятор UEM обеспечивает коэффициент динамического сжатия 8,2:1. Как упоминалось ранее, двигатель действительно гремел в некоторых местах, что заставило нас немного замедлить синхронизацию. Это наводит нас на мысль, что динамика 8,2:1 довольно близка к максимальной степени сжатия, которую мы можем запустить в этом двигателе с топливом с октановым числом 91.

Head Of The Charge

Некоторые могут быть обеспокоены железными головками, так как энтузиасты опасаются, что железные головки более склонны к детонации, чем алюминиевые. На самом деле мы провели динамометрический тест несколько лет назад, используя небольшой блок Chevy, чтобы проверить эту теорию. Результаты показали, что алюминиевые головки имеют большую мощность, чем железные версии с тем же размером и формой камеры. Единственный тест вряд ли является окончательным, но было бы справедливо сказать, что старые железные головки с плохой конструкцией патронника будут менее эффективными и будут способствовать чувствительности к детонации.

Вот еще один пример взрыва. Эта головка оторвалась от небольшого блока 434ci, который испытал умеренную детонацию в течение длительного периода времени. Этот двигатель работал на насосном газе с октановым числом 91 с мягким гидравлическим роликовым кулачком и статической степенью сжатия 11,0: 1. Небольшие кратеры образовались в результате взрыва.

Мы также использовали 6,0-литровый двигатель LS на динамометрическом стенде с управлением Holley HP EFI с компрессией 10,5: 1, хорошей парой алюминиевых головок Trick Flow Specialties 225 куб. См, ходом 3,62 дюйма, шатунами 6,10 дюйма. , и кулачок с закрытием впуска 62 градуса ABDC. Этот пакет обеспечивает впечатляющее динамическое сжатие 8,54:1. Двигатель также выдавал более 550 л.с. на динамометрическом стенде 9.1-октановый насосный газ. У нас не было возможности запустить этот двигатель на улице, так как это наш тестовый двигатель на муле, но, судя по всему, он будет более чем доволен этой комбинацией на насосном газе с октановым числом 91.

Несомненно, существуют возможности для увеличения статической степени сжатия до 10,5:1 включительно в сочетании с современной камерой сгорания, синхронизацией распредвала и правильной настройкой двигателя. Конечно, производители оригинального оборудования движутся в этом направлении: новые двигатели GM LT1 с непосредственным впрыском теперь имеют статическую степень сжатия 11,5:1. Эти двигатели также извлекают выгоду из датчиков детонации и миллионов долларов исследований и разработок. Но есть признаки того, что при правильном сочетании деталей и фаз газораспределения дни установки на 9Статическая степень сжатия 0:1 на двигателе без наддува быстро выходит из моды.

Почему дизельные двигатели более эффективны, чем бензиновые

Тепловой КПД, степень сжатия и плотность топлива являются основными факторами, определяющими топливную экономичность — также известную как экономия топлива — двигателя. Если он установлен в автомобиле, пикапе, грузовике, лодке, корабле, тяжелом оборудовании и т. д., даже больше, переменные вступают в игру в отношении топливной экономичности двигателя. Что касается топливной экономичности двигателя, используемого для передвижения, транспорта и мобильности, важную роль играют такие факторы, как вес транспортного средства, рельеф местности и динамика воздушного потока. Но хотя эти переменные и играют роль в определении эффективности использования топлива, они ни в коем случае не являются самыми влиятельными факторами.

Три переменные, в наибольшей степени влияющие на топливную экономичность двигателя, это плотность топлива, эффективность сгорания и термический КПД. Из трех наиболее важных переменных, определяющих экономию топлива, тепловой КПД является наиболее влиятельным.

Никакая другая переменная не играет большей роли в определении экономии топлива, чем тепловой КПД. Причина в том, что тепловой КПД является побочным продуктом всех других переменных, связанных со сгоранием, включая плотность топлива, плотность энергии топлива, степень сжатия двигателя и соотношение смеси воздуха и топлива, подаваемой в двигатель.

Термическая эффективность, для всех практических целей, — это «газовых» пробега.

Что такое тепловой КПД

Как простое, так и строгое определение теплового КПД — два самых простых для понимания объяснения в физике. Тепловой КПД — это процент энергии — топлива, — который производит работу. Dictionary.com поясняет: «Определение теплового КПД, отношение производительности тепловой машины к подводимой теплоте, выраженное в одних и тех же единицах энергии». Тепловой КПД — это часть энергии, которую двигатель производит во время сгорания, которая толкает автомобиль по дороге, вращает гребной винт на лодке, поднимает стрелу и ковш экскаватора-погрузчика и т. д.

Применительно к двигателям внутреннего сгорания термический КПД является мерой того, какой процент тепла (тепло является синонимом энергии/топлива), поступающего в двигатель, этот же двигатель может преобразовать в работу. Тепловая энергия является мерой процента тепла в галлоне топлива, который двигатель может использовать для толкания транспортного средства по дороге или выполнения какой-либо другой механической задачи, такой как подъем ковша или стрелы, процент энергии в топливе, который двигатель не тратится.

Другой взгляд на тепловую энергию

Тепловая энергия также может рассматриваться как количество энергии, используемой двигателем, по сравнению с количеством энергии, которое он тратит впустую, сколько энергии в галлоне газа идет на движение и сколько тепла выбрасывается выхлопными газами. или потеряны для окружающей среды, окружающей двигатель.

Чтобы понять основы теплового КПД двигателя, необходимо понять основы двигателей внутреннего сгорания.

Тепловая эффективность дизельных и бензиновых двигателей

Двигатели внутреннего сгорания также называют «тепловыми двигателями». Двигатели внутреннего сгорания преобразуют энергию — энергию топлива — в тепло, а тепло производит работу. Но лишь небольшая часть тепла/энергии/топлива превращается в работу, гораздо меньше половины.

В транспортных средствах и машинах используются два типа двигателей внутреннего сгорания: двигатели с искровым зажиганием и двигатели с воспламенением от сжатия. Дизельные и биодизельные двигатели представляют собой двигатели с компрессионным двигателем, а двигатели, работающие на бензине, этаноле и пропане, представляют собой двигатели с искровым зажиганием.

Механика двигателя с искровым зажиганием

Двигатели с искровым зажиганием воспламеняют топливно-воздушную смесь небольшим электрическим зарядом. Когда поршень начинает опускаться после такта выпуска — такта, при котором поршень выталкивает выхлопные газы предыдущего цикла выпуска из цилиндра, — форсунки заполняют цилиндр воздушно-топливной смесью. С нижней точки своего хода поршень начинает подниматься, сжимая топливовоздушную смесь. В верхней части цикла поршня возникает искра и воспламеняет смесь.

Механика двигателя сжатия

В отличие от двигателей с искровым зажиганием, которые добавляют воздушно-топливную смесь в нижней части поршневого цикла, в двигателе сжатия в цилиндре в нижней части поршневого цикла находится только воздух. Поршень поднимается и сжимает воздух — повышая температуру внутри цилиндра — и в верхней части хода поршня форсунки впрыскивают дизельное топливо в горячий сжатый воздух. Температура воздуха настолько высока, что дизель воспламеняется.

В то время как двигатели с компрессионным и искровым зажиганием удивительно неэффективны, дизельные двигатели значительно более эффективны, чем бензиновые двигатели.

Тепловые двигатели, особенно бензиновые, этаноловые и газовые, чрезвычайно неэффективны. Даже самые термически эффективные бензиновые двигатели теряют около 70% энергии, которую они производят. По данным GreenCarReports.com, хотя и немного лучше, даже самые термически эффективные дизельные двигатели по-прежнему теряют от 50 до 60 процентов. «Эффективность, с которой они это делают, измеряется с точки зрения «термического КПД», и большинство бензиновых двигателей внутреннего сгорания в среднем имеют тепловой КПД около 20 процентов. Дизель, как правило, выше — в некоторых случаях приближается к 40 процентам».

Почему тепловые двигатели неэффективны

Существуют различные типы тепловых двигателей/двигателей внутреннего сгорания — дизельные, бензиновые, этаноловые, газовые, пропановые, биодизельные и т. д. Но в разной степени все двигатели внутреннего сгорания неэффективны. И причина неэффективности двигателей внутреннего сгорания универсальна. Просто не существует технологий двигателей, необходимых для преобразования 100 процентов тепла, выделяемого двигателем во время сгорания.

Очень большая часть тепла, образующегося при сгорании, уходит в выхлопную трубу. Конвекция и теплопроводность ответственны за оставшуюся часть потерянного тепла; тепловые двигатели производят то, что не становится механической энергией. Блок двигателя поглощает тепло, потому что охлаждающая жидкость в радиаторе охлаждает двигатель, поэтому он не перегревается и не заедает. Воздух снаружи двигателя также поглощает тепло, потому что он также отбирает тепло у блока цилиндров.

Справедливости ради стоит отметить, что не существует системы преобразования энергии, которая была бы на 100% эффективнее. Дровяные печи и электростанции, например, потребляют огромное количество энергии. Большая часть энергии просто поднимается из дымохода или дымовой трубы.

Тепловые двигатели, однако, особенно неэффективны.

Но существуют средства повышения теплового КПД двигателей внутреннего сгорания. Увеличение степени сжатия двигателя внутреннего сгорания является первым средством.

Что такое степень сжатия

Именно степень сжатия в большей степени, чем любая другая техническая характеристика двигателя, определяет тепловую эффективность — или, точнее, тепловую неэффективность . Степень сжатия — это разница в объеме цилиндра между временем, когда поршень находится в нижней части своего цикла, и временем, когда поршень находится в верхней части своего цикла.

Опять же, когда поршень находится в нижней части цикла, цилиндр заполнен воздухом в случае двигателя с компрессионным двигателем и наполнен воздушно-топливной смесью в случае двигателя с искровым зажиганием, и по мере движения поршня вверх, воздух или воздушно-топливная смесь начинает сжиматься, и чем больше воздух или воздушно-топливная смесь сжимается, тем больше повышается температура внутри цилиндра, и как только поршень достигает верхней точки своего цикла, воздушно-топливная смесь воспламеняется.

Чем больше нагревается воздух или воздушно-топливная смесь в результате сжатия перед сгоранием, тем выше тепловой КПД.

Как степень сжатия влияет на тепловой КПД

Чем выше степень сжатия до определенного момента, тем выше тепловой КПД двигателя. Тепловой КПД, по определению, представляет собой количество тепла или теплового потенциала, то есть топлива, которое двигатель преобразует в механическую энергию, работу. Термический КПД, с точки зрения непрофессионала, — это процент топлива, который двигатель использует, чтобы толкать автомобиль по дороге.

Формула тепловой эффективности проста. Формула теплового КПД представляет собой количество тепла, выделяемого двигателем, деленное на количество тепла — опять же, в виде топлива — вводимого в двигатель. Чем ближе две температуры, тем выше тепловой КПД двигателя. Если температура сжатого воздуха или воздушно-топливной смеси в цилиндре равна температуре сгорания топливовоздушной смеси, то тепловой КПД равен 100%.

Теоретически идеальным было бы сжатие воздуха или воздушно-топливной смеси до тех пор, пока выделяемое тепло не станет равным температуре сгорания воздушно-топливной смеси. Однако это невозможно.

Пределы степени сжатия

Увеличение степени сжатия в конструкции двигателя невозможно сверх определенной степени. Инженеры могут сделать степень сжатия дизельного двигателя намного выше, чем у бензинового двигателя. Причина в том, что в цилиндре дизельного двигателя воздух находится только при подъеме поршня. Дизель впрыскивается в цилиндр, как только поршень достигает верхней точки своего хода. После впрыска дизельное топливо самовоспламеняется, и давление, возникающее при сгорании дизельного топлива, толкает поршень обратно вниз, что приводит к вращению коленчатого вала.

Цилиндры бензиновых двигателей с искровым зажиганием, с другой стороны, заполняются воздушно-бензиновой смесью в нижней части цикла поршня. Таким образом, когда поршень начинает подниматься, тепло, выделяемое при сжатии воздуха, в определенный момент вызывает самовоспламенение бензина в воздушно-топливной смеси.

Самовоспламенение в бензиновом двигателе является катастрофическим событием. Самовоспламенение, также известное как предварительное зажигание , не следует путать с детонацией. Детонация — это когда карманы топливовоздушной смеси в цилиндре воспламеняются в разное время. Детонация вызывает звон, поэтому детонацию часто называют «стуком». Самовоспламенение полностью отличается от детонации. Детонация происходит при ходе поршня вниз. Самовоспламенение происходит при движении вверх. Отсутствует звук, связанный с самовоспламенением. Двигатель просто взрывается. Самовоспламенение разрушает головки поршней и штоки, разрушает кольца и уплотнения и даже может выбить свечи зажигания из двигателя.

Для предотвращения самовоспламенения в искровом двигателе — для предотвращения воспламенения бензина в воздушно-топливной смеси в результате тепла, выделяемого при сжатии поршнем смеси внутри цилиндра, — инженеры должны соблюдать степень сжатия между 8:1 и 12:1.

Но, поскольку дизельное топливо подается в цилиндр компрессионного двигателя в конце такта поршня — верхняя мертвая точка — в отличие от начала такта поршня, как топливо в искровом двигателе, степень сжатия дизельных двигателей может быть намного выше: от 14:1 до 25:1. Это означает, что температура внутри дизельного двигателя становится намного выше, чем у бензинового двигателя, что означает, что температура на входе и температура на выходе ближе. Следовательно, дизельные двигатели намного более термически эффективны, чем бензиновые двигатели.

Тепловой КПД, наряду с плотностью топлива, определяет топливную экономичность двигателя. Дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые двигатели, потому что они более термически эффективны и потому что дизельное топливо является более плотным топливом. Дизельные двигатели имеют более высокий тепловой КПД, чем бензиновые двигатели, потому что дизельные двигатели имеют более высокую степень сжатия. Дизельные двигатели могут иметь более высокую степень сжатия, поскольку двигатели сжатия впрыскивают топливо в цилиндр двигателя в конце рабочего цикла поршня.

Плотность топлива и топливная экономичность

Даже без более высокой степени сжатия, ведущей к более высокому тепловому КПД, дизельные двигатели все равно будут значительно более экономичными. Дизельные двигатели, естественно, более экономичны, потому что дизельное топливо имеет более высокую плотность, чем бензин. В то время как дизельное топливо и бензин имеют одинаковую плотность энергии — равную сумму энергии при измерении по весу, — у дизельного топлива больше энергии при измерении по объему. И жидкое ископаемое топливо продается в единицах измерения объема, галлонах или литрах.

«Теплотворная способность дизельного топлива составляет примерно 45,5 МДж/кг (мегаджоулей на килограмм), что немного ниже, чем у бензина, который составляет 45,8 МДж/кг. Однако дизельное топливо плотнее бензина и содержит примерно на 15% больше энергии по объему (примерно 36,9 МДж/л по сравнению с 33,7 МДж/л). Учитывая разницу в плотности энергии, общий КПД дизельного двигателя по-прежнему примерно на 20% выше, чем у бензинового двигателя, несмотря на то, что дизельный двигатель также тяжелее».

Только из-за плотности топлива дизельный двигатель будет проезжать пять (5) миль на каждые четыре (4) мили, которые проедет бензиновый двигатель сопоставимого размера.

Пробег на «газе» — и причина того, что дизельные двигатели более экономичны по топливу, чем бензиновые двигатели — является продуктом термического КПД, а тепловой КПД является продуктом степени сжатия. Тепловой КПД и степень сжатия в сочетании с плотностью топлива являются причиной того, что дизельный двигатель экономит топливо на 25-35 процентов лучше, чем бензиновый двигатель.

Понимание компрессии на бензонасосе уличного мотора

| Новости

Вы можете использовать компрессию 11:1 или даже 12:1 на своем уличном моторе, но для этого вам понадобится этот простой совет.

Четырехтактный (или четырехтактный) двигатель назван так потому, что в процессе производства мощности поршень проходит вверх и вниз по каналу цилиндра четыре раза. Этими тактами или событиями являются такты впуска, сжатия, мощности и выхлопа. Как вы можете предположить, эффективная работа всех компонентов важна для создания мощного двигателя. Но из четырех, такт сжатия имеет гораздо менее очевидное, но более далеко идущее влияние на оптимальные характеристики двигателя и его последующий успех в качестве производителя мощности.

Очевидно, основная идея такта сжатия состоит в максимально эффективном сжатии всасываемого заряда с минимальной утечкой. Нам нужно помнить об этом, когда мы будем двигаться дальше, потому что есть два основных фактора, связанных со степенью сжатия. Первый — это расчетное соотношение, которое мы будем называть геометрическим или статическим соотношением. Следующим, и не менее важным, фактором является то, насколько эффективно и в какой степени физические компоненты двигателя сжимают заряд в камере сгорания. По сути, то, что мы собираемся здесь рассмотреть, является мерой того, насколько эффективно наша теоретическая степень сжатия преобразуется в реальное давление в цилиндре предварительного сгорания. На это сильно влияют такие факторы, как кольцевое уплотнение и уплотнение клапана, а также события открытия/закрытия клапана.

Возможно, вы много раз слышали термин «Коэффициент сжатия» (CR), но, возможно, не знаете точно, что определяет CR или как он рассчитывается. Если это так, вам нужно обратиться к ближайшей боковой панели.

Также может показаться, что мы идем по проторенному пути, но стоит бросить беглый взгляд на четыре такта, так как каждый из трех других тесно связан с тактом сжатия. Ознакомьтесь с четырехтактной последовательностью событий на боковой панели. Каждый из этих тактов должен эффективно достигать своей цели, чтобы двигатель мог производить высокую мощность. Начнем с такта впуска. Чем эффективнее заполняется цилиндр на такте впуска, тем больше оборотов может прокрутить двигатель, прежде чем он «выдохнется». Чем лучше наполнение впуска, тем выше давление, достигаемое в такте сжатия. Это, наряду с высокой степенью сжатия, которую выдержит топливо, означает значительно более высокое давление в рабочем такте.

Переходя к самому такту сжатия, мы обнаруживаем, что чем выше степень сжатия, тем выше результирующее давление сгорания. Мало того, заряд также сгорает быстрее, что требует меньшего продвижения для оптимального события горения. В дополнение к этому количество остаточного выхлопа, остающегося в камере в начале такта впуска, меньше. Это уменьшает нежелательное разбавление впуска выхлопными газами. Это наиболее очевидные факторы, повышающие мощность, но они никоим образом не являются самыми важными факторами влияния. Есть и другие, менее очевидные, но более важные последствия, с которыми мы разберемся позже, когда будем подробно рассматривать CR и коэффициенты сжатия. Далее идет рабочий ход. Каждый бит мощности, которую развивает двигатель, создается на этом такте. Мы должны убедиться, что все, что происходит до, во время и после инсульта, либо усиливает его, либо, по крайней мере, оказывает на него минимальное негативное влияние. Это означает не только герметизацию цилиндра в первую очередь, но и обеспечение того, чтобы он не протекал на протяжении всего рабочего такта и чтобы его герметизирующая способность не снижалась за счет высокого трения кольца о стенки цилиндра.

Последний из четырех штрихи это выхлоп. Здесь нам нужно убедиться, что опорожнение цилиндра происходит без чрезмерных насосных потерь. Любое давление, остающееся в цилиндре, пока поршень движется вверх по отверстию, является отрицательной силой. Что касается эффективности такта выпуска, то более высокий CR может, как мы увидим позже, привести к значительному снижению насосных потерь.

Упрощенная термодинамика Требуется минимум сообразительности, чтобы понять, что увеличение CR повысит давление в цилиндре, что приведет к тому, что выходной крутящий момент во всем диапазоне оборотов просто будет следовать этому примеру. Что менее очевидно, так это то, что увеличение выхода от более высокого CR происходит в основном за счет увеличения теплового КПД. Тепловой КПД — это мера того, насколько эффективно двигатель преобразует теплогенерирующий потенциал топлива при сгорании с соответствующим количеством воздуха в механическую энергию. Объяснить все это (начиная от сырого топлива и воздуха до выхода на маховик) гораздо сложнее, чем у нас есть место (или склонность) для рассмотрения, но это не имеет значения, поскольку здесь применима наиболее подходящая и относительно простая часть.

не является.

Чтобы лучше понять, как улучшается термический КПД, нам нужно рассмотреть, что по существу является обратной стороной медали по сравнению с CR. Это коэффициент расширения (ER), который описывает то, что происходит, когда поршень движется вниз по отверстию в такте рабочего хода, а не то, что происходит, когда он движется вверх во время такта сжатия.

Взгляните на график падения давления в цилиндре, а затем давайте пройдемся по характерной разнице (рассчитанной с учетом типичных тепловых потерь) между цилиндром с высокой степенью сжатия и цилиндром с низкой степенью сжатия. На мгновение представим, что и цилиндры 15:1, и цилиндры 2:1 начинают работу в ВМТ с давлением 1000 фунтов на квадратный дюйм. По мере того, как поршень каждого цилиндра движется вниз по каналу, падение давления происходит по совершенно другой линии. В цилиндре 15:1 давление падает намного быстрее, чем в цилиндре 2:1, из-за более быстрого изменения объема.

Чтобы первоначальный объем удвоился, ему нужно лишь немного пройти вниз по каналу ствола, тогда как цилиндр 2: 1 должен пройти до дна канала ствола, чтобы удвоить свой первоначальный объем. В нижней части такта давление в цилиндре 15:1 упало примерно до 25 фунтов на квадратный дюйм выше атмосферного, тогда как давление в цилиндре 2:1 по-прежнему составляет около 260 фунтов на квадратный дюйм. Проще говоря, цилиндр с высокой степенью сжатия, когда выпускной клапан открывается в НМТ, сбрасывает только 2,5 процента своего первоначального давления, тогда как цилиндр 2:1 сбрасывает 26 процентов!

До этого момента мы предполагали, что оба цилиндра начинаются с 1000 фунтов на квадратный дюйм. На самом деле, лучшее, что может создать цилиндр с передаточным отношением 2:1, составляет около 200 фунтов на квадратный дюйм. Это дает нижнюю кривую (голубая линия) на нашем графике. Цилиндры 2:1 и 15:1 потребляют примерно одинаковое количество топлива и воздуха. Но мы можем видеть, что цилиндр 15:1 имеет большую площадь под кривой на величину, равную площади, заштрихованной зеленым цветом. Добавление зеленой заштрихованной области под кривой означает примерно удвоение выходной мощности при том же количестве топлива и воздуха. Это означает, что при одинаковой теплотворной способности топлива мы удвоили тепловую эффективность и при этом извлекли вдвое больше энергии.

Из того, что мы рассмотрели до сих пор, вы можете понять, почему цилиндр с высокой степенью сжатия обеспечивает лучшую мощность и экономию топлива. Это происходит не только потому, что заряд сжимается сильнее и в результате увеличивается давление сгорания, но также и потому, что более высокая степень расширения позволяет извлекать больше энергии из исходного заряда высокого давления.

Простая теоретическая прибавка мощности. Приведенную рядом формулу (см. рис. 1) можно использовать для расчета теоретической прибавки мощности, наблюдаемой при повышении CR, а таблица избавит вас от необходимости вычислять эту прибавку. В этой формуле не учитываются неизбежные тепловые потери, поэтому для их учета значение «К» обычно уменьшают с 1,4 до 1,3. Используя это значение, мы обнаруживаем, что, не меняя ничего, кроме сжатия, вывод в значительной степени следует тенденции, диктуемой формулой, примерно до 15:1. С этого момента химические реакции, вызванные высокими температурами и создаваемыми давлениями, поглощают тепло и возвращают его обратно в цикл так поздно в событии расширения, что оно не служит никакой полезной цели. Из-за этого многие ученые учебники скажут вам, что попытки использовать CR после 14:1 — бесплодное занятие. Но это применимо только в том случае, если в двигатель не вносились другие изменения. Если, как мы сейчас увидим, воспользоваться побочными преимуществами сверхвысокой степени сжатия, ситуация полностью изменится.

Динамическое сжатие В реальном мире мы обычно обнаруживаем, что теоретическое увеличение обычно не наблюдается на практике из-за потерь, которые, чтобы упростить и без того сложную теорию, мы проигнорировали. Для высокопроизводительных двигателей часть того, что было упущено из виду в простом уравнении теплового КПД, работает, чтобы давать результаты намного лучше, чем предполагалось. Другими словами, все цифры на графике (рис. 2) находятся в нижней части. Например, слегка модифицированный малоблочный Chevy 9:1 350 развивает крутящий момент около 380 фунт-футов. Основываясь исключительно на нашей формуле теплового КПД, повышение степени сжатия до 12:1 должно увеличить этот показатель до 39.7 фунт-фут. На практике это число обычно превышается, и чем больше задействованный кулачок, тем больше выигрыш. Чтобы понять, как можно получить больше, давайте посмотрим, как камера влияет на ситуацию. При более низких оборотах мы обнаруживаем, что статическая CR никогда не реализуется, потому что наша формула теплового КПД предполагает, что впускной клапан закрывается точно в НМТ до начала такта сжатия. Этого не происходит в реальности.

При низких оборотах скорость порта и волны давления слишком слабы, чтобы вызвать какой-либо удар цилиндра. Соедините это с тем фактом, что даже короткий кулачок с отклонением от седла примерно на 250 градусов не закроет клапан примерно до 50 градусов после НМТ. На рис. 3 показана типичная степень движения поршня вверх по отверстию перед закрытием впуска для трех кулачков. Из-за замедленного закрытия впуска мы обнаруживаем, что в течение периода, когда поршень движется вверх по отверстию от НМТ до закрытия клапана, значительное количество нагнетаемого воздуха при низких оборотах выталкивается обратно во впускной коллектор. Это означает, что объемная эффективность (эффективность дыхания) и, следовательно, эффективный рабочий объем цилиндра значительно ниже 100 процентов. Другими словами, 100-кубовый цилиндр со статическим CR 10:1 может задерживать только 75 куб.см воздуха. Это означает, что динамическая CR, составляющая около 8,5:1, значительно ниже статической CR, равной 10:1. Чем больше камера, тем сильнее проявляется этот эффект.

Приведенный здесь пример покажет, насколько сильно отложенное впускное закрытие влияет на динамическую CR. Давайте возьмем три кулачка с разной продолжительностью, все они имеют угол центральной линии лепестка (LCA) 108 градусов и все синхронизированы с опережением на 4 градуса. Наряду с этим допустим, что наш статический CR составляет 12:1. С кулачком продолжительностью 250 градусов динамическая CR будет от среднего до низкого 11 с. Для кулачка продолжительностью около 275 градусов динамическая CR упадет примерно до середины 10 с. Из-за геометрии кривошипа поршень/шатун поршень имеет тенденцию двигаться гораздо медленнее вокруг НМТ. Это работает в нашу пользу для более коротких кулачков, но поршень быстро выходит из этого наилучшего положения, поэтому, как только мы превысим примерно 280 градусов, нам лучше иметь приличный динамический CR. Чтобы дать вам представление о том, в какой степени это происходит, мы обнаружили, что в нашем примере 300-градусный гоночный кулачок, используемый со статическим CR 12: 1, имеет динамическое CR всего около 8,3: 1. Этот фрагмент информации должен показать важность наличия достаточного CR для большой камеры. Если это не так, то, возможно, результаты динамометрического испытания на рис. 4 сработают. Вот некоторые тесты, которые я провел с 2-литровой серией кулачков Ford Pinto, которую я разработал для Kent Cams в Англии несколько лет назад. Я понимаю, что очень немногие из вас ездят на Pintos, но двухлитровая версия этого двигателя из-за своей геометрии реагирует примерно так же, как типичный малоблочный Chevy, так что результаты действительно применимы. Из этих результатов мы видим, что с 9: 1 CR, 260-градусный кулачок давал (серые кривые на рис. 4) неплохие результаты при низких оборотах и выше. Как и ожидалось, к моменту приближения к 5000 об/мин крутящий момент начал падать, а мощность достигла пика чуть меньше 140 л.с. Затем этот кулачок был заменен на 285-градусный кулачок. На том же CR 9: 1 (синие кривые на рис. 4) этот больший кулачок снизил крутящий момент на 38 фунт-футов при 1750 об / мин. Это составляет 32-процентное сокращение. Дополнительная продолжительность не начала окупаться до 3750 об/мин. С этого момента больший кулачок окупился, увеличив пиковый крутящий момент на 4 фунт-фута и почти на 26 л.с. В этот момент пластик был переточен, чтобы увеличить CR почти до 12:1. Результаты этого перемещения показаны зелеными кривыми на рис. 4. Как вы можете видеть, это увеличение сжатия компенсировало почти весь потерянный крутящий момент на низких скоростях. Вдобавок к этому комбинация большого кулачка и высокой степени сжатия дала увеличение мощности на 15 фунт-футов и 33 л.с. Прибавляя этот результат к 350-дюймовому двигателю, цифры больше похожи на дополнительные 40 с лишним фунт-футов и 95 л.с. Так реальны ли эти цифры? Конечно они. Я видел увеличение более чем на 100 л.с. по сравнению с 355-дюймовым малоблочным Chevy с увеличенной на 25 градусов продолжительностью распредвала, на 100 тысячных больше подъемной силы и на 2 пункта большей степенью сжатия.

Большой прирост, наблюдаемый при сочетании большей компрессии и кулачка, становится легче понять, когда мы вернемся к основам. Если вы проверите цифры на графике (рис. 3), вы увидите, что наибольший выигрыш от увеличения сжатия происходит при переходе от низкого уровня сжатия к более высокому. Переход с 8:1 на 10:1 дает теоретические 3,7 процента, в то время как повышение степени сжатия на те же два пункта с 11:1 до 13:1 дает только 2,5 процента. Это означает, что чем больше кулачок, тем больше он реагирует на увеличение CR, особенно в диапазоне низких оборотов.

Давление сжатия Примерно сейчас некоторые из вас будут задаваться вопросом, достаточно ли сжатия двигателя, который вы только что построили и установили, для выбранного вами кулачка. Предполагая, что ваш двигатель имеет хорошее уплотнение кольца и клапана, простой способ определить, так это или нет, — проверить давление сжатия в цилиндре. С пакетом колец и процедурой подготовки цилиндров, которые я использую, мои собственные двигатели почти всегда имеют близкую к нулю утечку, и мы рассмотрим, как этого добиться позже. Если цилиндры хорошо герметизируются, я ищу 19.0 фунтов на квадратный дюйм в качестве нижнего предела, предпочтительно 200 фунтов на квадратный дюйм в качестве цели при использовании топлива с октановым числом 93. Для каждого октанового числа ниже 93 давление сжатия должно быть примерно на 5 фунтов на квадратный дюйм меньше, чтобы избежать детонации при нормальных обстоятельствах.

Каким бы хорошим ни было испытание на сжатие, чтобы определить, оснащен ли используемый вами кулачок адекватными компрессионными шарнирами, в определенной степени зависит от того, насколько хорошо герметизируются кольца и клапаны. Лучший способ установить это — провести тест на утечку. Для этого потребуется тестер утечки и источник сжатого воздуха с давлением около 100-110 фунтов на квадратный дюйм. Вопрос о том, насколько приемлема утечка вниз, остается открытым. С кольцами и подготовкой канала ствола, которые я использую, я ожидаю не более 1 процента, и обычно вижу что-то близкое к нулю. Но среднестатистический уличный двигатель редко бывает таким хорошим, поэтому мы будем говорить о более практичных цифрах. Если ваши цилиндры показывают 7 процентов или меньше, то все в порядке. С таким цилиндром дайте манометру сделать 8 нажатий и используйте это как показание, чтобы определить совместимость вашего кулачка/компрессии. Если кольцевое уплотнение таково, что показывает 10-процентную утечку, то это предел для высокопроизводительного двигателя, и показания компрессии будут искусственно занижены. Если утечка составляет 15 процентов или более, то, возможно, вам следует рассматривать новые кольца как шаг, повышающий производительность, а не как восстановление.

Соотношения впускного и выпускного клапановКонтролирующие факторы, влияющие на наилучшее соотношение впускного и выпускного клапанов для максимальной производительности (и это предполагает, что используется все доступное пространство для клапанов), были широко обсуждаемой темой, которая для большинства часть, оставил читателя мало или совсем не мудрее. Часто рекламируемое правило 75 процентов обычно принимается без дальнейших вопросов. На самом деле значение далеко не фиксированное. Оптимальное отношение впуска к выпуску может варьироваться от 0,75: 1 (для двигателя с наддувом с низким CR) до 1: 0,6 (для безнаддувного двигателя с очень высокой степенью сжатия). Что здесь обычно не принимается во внимание, так это то, что CR по большей части является контролирующим фактором. Поскольку цилиндр с высокой степенью сжатия передает энергию кривошипу намного раньше в такте рабочего хода, мы можем извлечь выгоду из этого. Наиболее очевидным является то, что выпускной клапан можно открыть раньше и дольше держать открытым. Это может быть сделано для улучшения мощности на высоких оборотах без существенного влияния на мощность двигателя на низких оборотах. Правило здесь заключается в том, что чем выше степень сжатия, тем меньший выпускной клапан необходим для выполнения работы. Это, в свою очередь, оставляет больше места для большего потребления.

Когда мы вынуждены использовать более низкую степень сжатия, например, в случае двигателя с наддувом, выпускной клапан необходимо оставить на седле до конца рабочего такта, чтобы не сбрасывать без необходимости полезное давление в цилиндре. Поскольку он должен открываться позже, на выхлоп остается меньше времени, поэтому необходимо использовать клапан большего размера за счет впуска. Упомянутое ранее правило 75-процентного потока выхлопных газов работает для двигателей в диапазоне от 10 до 13: 1, но к тому времени, когда мы доберемся до 16: 1 и более, оптимальным будет поток выхлопных газов около 65 процентов от впуска.

Здесь показан типичный тестер сжатия. На прогретом двигателе немного приоткройте дроссельную заслонку и проверните двигатель. Продолжайте прокручивать коленчатый вал и проверьте, какое давление зарегистрировано на восьмом такте сжатия.

Если вы вынуждены придерживаться обычных головок, созданных по образцу головок в стиле OE, то Chevy с большими блоками могут быть чем-то вроде закона сами по себе. По сравнению с обычным двигателем с параллельными клапанами камера несколько меньше, чем у обычного. Chevy с большим блоком будет терпеть существенно поднятую корону, прежде чем компромисс начнет сводить на нет потенциальные выгоды. Главное — убедиться, что приподнятая часть коронки не слишком плотно прилегает к свече зажигания. Если достижение CR приводит к чрезмерно навязчивой коронке, существует альтернативное решение. Вместо того, чтобы пытаться уменьшить объем камеры сгорания, попробуйте увеличить объем цилиндра. Либо увеличение отверстия, либо ход поршня сделают это. Например, если вы стремились достичь, скажем, 10,5:1 с 454, для достижения этого потребуется максимальное фрезерование головки плюс вдавливание поршня примерно на полдюйма. Работа по фрезерованию головки будет означать много, возможно, дорогостоящей обработки коллектора для повторного выравнивания портов. Более простым и лишь минимально более дорогим способом была бы установка одной из 4,25-дюймовых шатунов Scat из литой стали. Это, в сочетании с 100-тысячным межрасточным отверстием, не только обеспечивает 505 дюймов, но также позволяет достичь передаточного отношения 10,5: 1 с очень приемлемой высотой короны около 150 тысячных. Такой же ход можно с пользой применить к мелким блокам. Использование недорогой рукоятки в Chevy 350 не только дает дополнительные кубы, но также позволяет достичь CR 10,5: 1 с поршнями с плоским верхом и обычными нефрезерованными головками объемом 68 куб.

Давай поговорим об устранении зазоров. Охлаждающий зазор — это расстояние от поверхности поршня до поверхности головки блока цилиндров в ВМТ. Свободные (широкие) зазоры для гашения могут фактически способствовать детонации. Худшее, что может быть у большинства клиновидных V-8 обычного типа, составляет от 100 до 125 тысячных. Уменьшение этого зазора (за счет фрезерования блока или более высокого поршня) может существенно предотвратить детонацию. То, насколько плотным может быть охлаждение, зависит от того, насколько гибкими являются узел блока и нижнего конца, а также от того, какое тепловое расширение должно быть допущено. С хорошими стальными тягами и кривошипом чистый зазор обычно можно довести до 30 тысячных. С типичной прокладкой FelPro толщиной около 40 тысячных это означает, что поршни выходят из блока на 10 тысячных.

Если гашение так хорошо подавляет детонацию и позволяет использовать более высокие CR для большей мощности и увеличения пробега, почему завод не делает его герметичным с самого начала? В двух словах ответ — выбросы. Жесткая закалка на слишком большой площади (например, в типичном малоблочном Chevy или Ford до 1997 года) приводит к увеличению выбросов несгоревших углеводородов. Однако гашение является ключевым элементом быстрого горения, и это само по себе может привести к успешному использованию более высокого CR, как мы видим в двигателях семейства LS1/6. Для современных двигателей тенденция заключалась в использовании более открытой камеры с меньшей площадью гашения, но чтобы сделать действие гашения более активным, затягивая его по мере необходимости. Хотя высокая степень сжатия способствует увеличению расхода топлива, она может привести к резкому увеличению содержания оксидов азота, что является основной причиной смога. Компенсирует это тот факт, что, поскольку камера быстрого сгорания требует меньшего опережения воспламенения, величина давления и температуры в цилиндре, создаваемых для достижения определенной мощности, меньше, поэтому в этом отношении оксиды азота снижаются. В целом, оптимизация зазора и площади закалки (в процентах от диаметра отверстия) является чем-то вроде акта жесткой проволоки, выполняемого на уровне оригинального оборудования, и вы можете спросить, должны ли мы беспокоиться об этом для наших уличных машин? Ответ — нет. » Некоторые катализаторы с высоким расходом и хорошо откалиброванная система подачи топлива будут адекватно контролировать выбросы.

Сдерживание давления Высокая степень сжатия предъявляет повышенные требования к герметизации цилиндров. Чем выше давление, тем больше внимания необходимо уделять деталям. Первая часть уравнения для герметизации цилиндра заключается в том, чтобы убедиться, что ваша механическая мастерская правильно оттачивает блок. Это должно включать использование плиты настила для имитации деформации, вызванной напряжениями затяжки головных болтов. Затем убедитесь, что ваш механический цех осведомлен о типе используемого материала поршневых колец, чтобы они могли применить соответствующую отделку. Затем хорошенько протрите отверстия новой накладкой Scotch Brite и большим количеством очистителя двигателя Gunk. После этого протрите (жесткой щеткой) отверстия сильным жидким моющим средством и промойте горячей водой. После того, как вы убедитесь, что они чистые и на них нет песка, промойте блок из шланга и распылите на обработанные поверхности WD-40, чтобы предотвратить ржавчину.

Теперь, когда отверстия готовы, давайте посмотрим на кольца, которые будут на них ездить. С современными маслами износ колец вряд ли станет такой проблемой, как раньше. В этом случае используйте самые тонкие кольца. Многие поршни V-8 старого типа все еще производятся в широких масштабах. Большинство этих поршней по-прежнему имеют компрессионные кольца размером 5/64 дюйма. Нет веской причины для использования этих более широких колец. Вам следует выбрать кольца шириной 1/16 дюйма или даже 43 тысячных. Имейте в виду, что чем шире зазоры колец, тем больше потеря давления в цилиндре и, следовательно, мощность. Добавьте к этому увеличение прорыва газов в картер. Это быстрее загрязняет масло и требует более частой замены масла. Если вы собираетесь втыкать обычные кольца, то зазор в них должен быть минимальным, рекомендованным производителем. Если вы можете себе это позволить, выбирайте кольца Total Seal, так как они действительно обеспечивают почти 100-процентную герметичность и, что не менее важно, сохраняют ее в течение значительно более длительного периода времени, чем даже самые лучшие кольца обычного типа.

Возможно, вы слышали термин «газовый порт», но не совсем понимаете, что он означает. Это метод поддержки верхнего кольца давлением в камере сгорания, чтобы кольцо более плотно прижималось к каналу ствола. Существует два типа газовых портов: те, которые проходят через головку поршня, и те, которые расположены радиально, пересекая верхнюю поверхность верхней кольцевой канавки. Газовые порты радиального типа обычны для двигателей для гонок на длинные дистанции. Текущая тенденция заключается в использовании радиальных газовых портов, поскольку они кажутся столь же эффективными, но не слишком ускоряют износ колец и каналов в ВМТ. С хорошей гоночной смесью или уличной синтетикой износ канала ствола в ВМТ на самом деле не проблема. Я только что завершил испытание на выносливость протяженностью 1000 миль с новым гоночным маслом Joe Gibbs Racing, и кольца поршней JE с газовыми отверстиями в двигателе Cup Car изнашивались менее чем на три десятых тысячных от поверхности. Такой износ привел к тому, что кольцевой зазор увеличился лишь примерно на 1 тысячную. Анализ масла через 100 и 1000 миль показал, что большая часть износа приходится на первые 100 миль. Это указывает на то, что комбинация кольца и масла может прослужить до 10 000 гоночных миль.

КОЭФФИЦИЕНТ СЖАТИЯ ОПРЕДЕЛЕНИЕ CR представляет собой отношение объема над поршнем в НМТ (слева) к объему в ВМТ (справа). Формула CR: (V+C)/C. В этой формуле V — это рабочий объем цилиндра (т. Е. Рабочий объем цилиндра в кубических сантиметрах или кубических сантиметрах), а C — общий объем камеры сгорания (в кубических сантиметрах), когда поршень находится в ВМТ.

Пример может выглядеть следующим образом: скажем, объем над поршнем в НМТ составляет 110 куб. см, где 100 куб. см — рабочий объем (V) из-за движения поршня, а 10 куб. см — общий объем сгорания (С), остающийся в ВМТ. Когда содержимое цилиндра в НМТ выдавливается в 10 см3, оставшиеся в ВМТ, заряд занимает 1/11 объема, поэтому CR составляет 11:1. Чтобы узнать, какие общие кубические сантиметры камеры сгорания необходимы для CR, вы должны вычесть 1 из этого отношения и разделить результат на рабочий объем цилиндра.

Головки CCЗдесь показаны основные элементы головок CC (и поршни, если у них есть тарелка). Это включает в себя бюретку на 100 куб. см и подставку для ее удержания. Также требуется пластина из плексигласа, которая для большинства отечественных головок V-8 потребует некоторых вырезов для бровей, чтобы очистить клапаны. У COMP Cams есть недорогой комплект со всеми необходимыми деталями. Чтобы жидкость для измерения была легко видна, используйте жидкость для омывания ветрового стекла. Спирт в нем сводит к минимуму ржавчину и помогает снизить поверхностное натяжение.

ФУНКЦИЯ ЧЕТЫРЕХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯСлева направо показаны такты впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска четырехтактного или четырехтактного двигателя. При такте впуска свежий воздух/топливо проходит через открытый впускной клапан, когда поршень движется вниз по каналу. Около нижней мертвой точки (НМТ) впуск закрывается, и движение поршня вверх по отверстию начинает такт сжатия. В какой-то момент, непосредственно перед тем, как поршень достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) такта сжатия, загорится свеча зажигания. В этот момент происходит небольшая задержка в воспламенении, прежде чем оно действительно начнется (отсюда воспламенение немного раньше ВМТ). По мере того, как поршень проходит ВМТ, при сгорании происходит сжигание заряда, а выделяющееся тепло вызывает быстрое повышение давления в содержимом цилиндра. Это давление толкает поршень вниз по отверстию во время рабочего такта. Когда поршень приближается к концу рабочего хода, выпускной клапан начинает открываться. Первоначально газы, все еще находящиеся под относительно высоким давлением, выходят через постепенно открывающийся выпускной клапан. К тому времени, когда поршень начинает двигаться вверх по отверстию, выпускной клапан уже находится далеко от своего седла. После этой начальной «продувки» цилиндра движение поршня вверх по каналу выталкивает оставшийся израсходованный заряд через выпускной клапан.