8 (495) 988-61-60

Без выходных
Пн-Вск с 9-00 до 21-00

Расчет степени сжатия


Расчет Динамической степени сжатия (DCR) — DRIVE2

Введение
Как всегда, для рассмотрения какого-либо вопроса, вспомним уже известную нам информацию по теме степени сжатия. Преобладающее количество людей, конечно, скажут, что степень сжатия – это безразмерная величина, отображающая отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания. Также известно, что для современного атмосферного бензинового двигателя она равняется примерно 9-11, для турбированных моторов 7-8. Но каков ее физический смысл? Какое влияние она оказывает на процессы, происходящие в двигателе, рассмотрим этот вопрос более детально.

Теоретическое пояснение
Итак, рассмотрим, что же такое с физической точки зрения Степень сжатия, в классическом ее понимании. Как мы уже знаем, это отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, т.е. другими словами, мы понимаем под этим, что объем воздуха поступившее в цилиндр на такте впуска равняется объему цилиндра… Но так ли это на самом деле?
Нам известно, например, что для двигателей с 2-мя клапанами на цилиндр Эффективное наполнение (volumetric efficiency) составляет для гражданских двигателей 75-80%, для 16-ти клапанных этот показатель немного выше – 80-85%. Таким образом, получается, что в двигатель, в лучшем случае, попадет воздуха около 85% от объема цилиндра. А также, забегая немного вперед, надо отметить, что произойдет это в режиме максимального наполнения. Как мы видим, реальная степень сжатия уже будет отличаться.
Также, мы должны понимать, что степень сжатия будет равняться расчетной, если уменьшение объема (сжатие) ТВС будет происходить в замкнутом пространстве от Объема V1 к V2. Грубо говоря, сжатие начнется при положении поршня в НМТ и закончится тогда, когда поршень достигнет ВМТ. Но опять же по факту, в реальном двигателе этого не происходит, потому что впускной клапан закрывается с определенным запаздыванием после НМТ, и по сути само сжатие ТВС начинается с запаздыванием относительно НМТ.
Что же мы видим? Получается, что объем воздуха в реальном двигателе, участвующий в сжатии и физический объем, намного меньше, соответственно и степень сжатия, рассчитанная нами ранее, является не корректной, или скажем так, мало информативной. Ведь помимо физического объем цилиндра, разные конструкции двигателей имеют абсолютно разные и другие геометрические параметры, начиная от диаметра цилиндра, хода поршня и заканчивая различными распределительными вала, а также различными системами изменения фаз газораспределения.
Таким образом, является целесообразным ввести некую величину, которая позволит нам учитывать все параметры, влияющие на реальную степень сжатия – назовем эту величину Динамическая степень сжатия (DCR).

Понятие DCR
Динамическая степень сжатия (DCR) – величина, которая позволяет нам учитывать различные аспекты конструкции ДВС влияющие в процессе работы на конечное давление в конце такта сжатия, именно конечное давление и будет являться бенефициаром нашего расчета. Также, нам необходимо систематизировать полученные данные по соответствию значения DCR — конкретному октановому числу топлива.

DCR и октановое число топлива


Итак, какие параметры оказывают влияние на конечно давление в цилиндре? Основными параметрами будут являться диаметр поршня, ход поршня, длина шатуна и угол закрытия ВК после НМТ, также необходимо будет учитывать и физические размеры камеры сгорания, прокладки ГБЦ и объема выемки (или вытеснителя) в поршне.

Обзор конструкций
Для лучшего осмысления, физического смысла DCR, рассмотри конструкции некоторых моделей двигателей, на примере, посмотрим, какие значения DCR они имеют, а также чем это обусловлено. Для простоты, сравним всем известные двигатели семейства ВАЗ и проследим их эволюцию в разрезе введенного нами параметра.
Итак, первый двигатель, который мы рассмотрим — это ВАЗ 2106, основные параметры, такие как диаметр цилиндра, ход поршня и остальные можно легко найти в интернете, я уже произвел все необходимые расчеты, и для простоты, буду указывать уже сокращенные данные. Этот двигатель имеет геометрическую степень сжатия – 8,5 и угол закрытия ВК равным 55°, на основе всех данных, значение DCR для этого двигателя будет равно 7,5. Сравним со значением из таблицы, получаем, что для данного типа двигателя допустимо применение 92 бензина, причем с небольшим запасом. В принципе, для того времени, когда разрабатывался этот двигатель октановое число топливо применялось со значение 91, а системы управления двигателем не позволяли достаточно точно производить настройку, поэтому некий запас конечно был необходим.
Теперь рассмотри другой двигатель из этого семейства – ВАЗ 21213. Этот двигатель имеет больший объем по отношению к двигателю 2106, а также он устанавливался на автомобиль, которому предъявлялись повышенные требования к проходимости, соответственно двигатель должен был бесперебойно работать при продолжительных нагрузках, при этом не иметь детонации. Так как объем цилиндра увеличился, а конструкция ГБЦ осталась практически без изменения – это неминуемо привело к тому, что этот двигатель имеет геометрическую степень сжатия равную 9,3. Получается, что значение степени сжатия увеличилось почти на единицу по отношению к предыдущему двигателю, но применяемое топливо осталось на прежнем уровне, и нагрузки на низких оборотах не уменьшились, а даже возросли, так в чем же дело? По логике вещей нужно было бы использовать топливо с большим октановым числом и иметь более точные настройки системы зажигания и топливоподачи. Конечно, еще одним вариантом могло бы быть изменение конструкции ГБЦ (увеличение камеры сгорания), но это не рентабельно, в масштабах массового производства, практически идентичного мотора изготавливать отдельные узлы. Поэтому, конструкторы пошли другим путем, а именно, они изменили параметры распределительного вала, и даже только той части, которая касается впускного кулачка – они сделали угол закрытие ВК равным 73° в отличии от 55° на 2106, что на 18° позже. Таким образом, значение DCR составило 7,45 – что является нормальным для применения 92 бензина.
На примере этих моторов, мы наглядно убедились в том, что значение геометрической степени сжатия по факту ни дает нам практически, ни какой информации, о тех процессах, которые реально происходят в двигателе.
Также интересно проследить развитие двигателей семейства переднеприводных машин ВАЗ. Например, в силу опять же не достаточно современных систем управления, двигатель 21083, имея, казалось бы для того времени довольно высокую геометрическую степень сжатия – 9,8 имеет DCR равным 7,4 — что также вписывается в концепцию применения 92 бензина. В дальнейшем на двигателе 2110 стала устанавливаться электронная система управления двигателем, что привело к ряду изменений и в конструкцию самого двигателя – стал применяться распредвал с более ранним закрытием ВК 51,5° против 80° нежели на предыдущей модели, что в свою очередь при геометрической степени сжатия равной также 9,8 позволило поднять DCR до значения 8,8 – что также позволяло использовать 92 бензин, но при этом процессы горения происходили более качественно. И, в конце концов, на автомобиле Лада-Гранта установлен двигатель 21116 с геометрической степенью сжатия – 10,5, а значение DCR составляет 9,4, что стало возможно благодаря применению электронной дроссельной заслонки и применению бензина с октановым числом не ниже 95.

Расчет DCR
Давайте рассмотрим, как же рассчитать значение DCR для конкретного двигателя. Для этого нам необходимо иметь набор измеренных данных, таких как:
1. Диаметр поршня
2. Ход коленвала
3. Длина шатуна
4. Объем камеры сгорания
5. Объем выемки (или вытеснителя) в поршне
6. Толщину и диаметр прокладки ГБЦ
7. Величину недохода поршня в ВМТ до поверхности блока
8. Угол закрытия впускного клапана после НМТ
Используя эти величины, мы сможем с достаточно высокой точностью посчитать необходимую нами величину. Для этого нам нужно найти отношения объема при положении поршня в ВМТ и объема при положении поршня в момент закрытия ВК. Используя тригонометрические формулы – теоремы синусов и косинусов, мы довольно легко это сделаем. Рекомендую производить подобные такие расчеты, используя программу Excel, так как в ней есть возможность один раз ввести формулы и в дальнейшем уже просто подставлять свои данные. Собственно, я так и сделал, и выкладываю уже полностью готовый калькулятор расчета DCR.
cloud.mail.ru/public/G3Br/Zst7DELth
Также, в этом калькуляторе можно рассчитать значение DCR для двигателей, используемых надув. Здесь при расчете используется следующий коэффициент:
DCRтурбо=SQRT(Pизб+1)*DCR, где
SQRT – корень квадратный, Pизб – избыточное давление, бар.
К сожалению, проверить справедливость именно этой зависимости пока я не могу, в силу того, что еще не построил двигателя с надувом, поэтому просто использовал известную формулу, с той лишь разницей, что в ней используется коэффициент DCR.

Возможности для применения
Применение для расчета показателя DCR позволяет нам с большей долей вероятности рассчитать и привести в соответствие значение степени сжатия и давление в конце такта сжатия, а по сути, подобрать необходимый вид топлива, способный противостоять самовоспламенению и появлению детонации. Поэтому, соответствие рассчитанных значений и октанового числа топлива, приведенные в таблице выше, относятся только к показателю DCR. Также, этот показатель позволяет нам подобрать необходимые геометрические параметры двигателя при использовании, например, нестандартного распредвала. Несомненно, нам необходимо учитывать и остальные не менее важные параметры при расчетах и настройке двигателя, которые я попробую раскрыть в следующих статьях, но, по крайней мере, теперь мы уже имеем отправную точку при проектировании более эффективного ДВС.
Также советую прочитать статью, посвященную выбору распределительных валов, написанную ранее.
www.drive2.ru/b/1347843/ www.drive2.ru/b/1357886/

Надеюсь, информация будет полезной.

Расчет степени сжатия — Лада 21099, 1.5 л., 1997 года на DRIVE2

Расчет степени сжатия необходим при изменении объема в камере сгорания ГБЦ. В моем случае гбц фрезерована, изменена камера сгорания в гбц и плюс приоровская прокладка. И раз уже пилю гбц то почему бы ни найти еще пару лошадок повысив степень сжатия. Для начала нужно узнать степень в стоковой конфигурации, недоход поршня до верхней плоскости блока цилиндров, объем выборок (циковок) в поршне, чистый объем в гбц. Погуглил, характеристики двигателя ВАЗ 21083, и чуть-ли не у каждого сайта свои особенные данные по этому двигателю. Поэтому приходилось пересчитывать ст. сж. и проверять данные.
В итоге:
Объем выборок (лужи) в поршне = 11,8 см^3: объем лужи поршня 21083

Полный размер

ч/з шприц 20 мл

Недоход поршня в блоке ВАЗ 21083 = 0,4 мм:

Толщина прокладки ВАЗ 21083 в обжатом состоянии = 1,05 мм: толщина прокладки 21083

Толщина прокладки ПРИОРА в обжатом состоянии = 0,45 мм: толщина прокладки ПРИОРА

Расчеты ст. сж.:

Полный размер

Полный размер

Расчет ст. сж. для стока с приоровской прокладкой:

Полный размер

Степень сжатия повысил до 10, это крайний предел для 92 бензина, и чистый объем в гбц мне нужно сделать = 25 см^3.

Графики зависимости ст. сж. от октанового числа:

Расчет ст. сж. для гбц в 25 см^3 и приоро прокладки:

Полный размер

Объем гбц замерял шприцем с отработкой, необходимо было получить 25 кубиков. На фото 1 и 4 камеру нужно еще немного подточить:

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

На приоровской прокладке желательно рассверлить каналы охлаждающей жидкости до 6 мм, и подточить отверстия под болты крепления гбц, поскольку они под М10.

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Рассверленная

Расчет степени сжатия - автосервис

Степень сжатия  в двигателе автомобиля

Расчет степени сжатия и объема мотора

Расчет двигателя

Расчет степени сжатия и объема мотора

Степень сжатия в двигателе автомобиля - отношение объёма поршневого пространства цилиндра при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объем цилиндра) к объёму над поршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания.

 

где:

b = диаметр цилиндра;

s = ход поршня;

Vc = объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.

 

Увеличение степени сжатия в двигателе автомобиля требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых двигателей внутреннего сгорания) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.

 

Степень сжатия в двигателе автомобиля, обозначаемая греческой буквой E, есть величина безразмерная. Связанная с ней величина компрессия зависит от степени сжатия, от природы сжимаемого газа и от условий сжатия. При адиабатическом процессе сжатия воздуха зависимость эта выглядит так: P=P?*?^?, где

?=1,4 - показатель адиабаты для двухатомных газов (в том числе воздуха),

P? - начальное давление, как правило, принимается равное одному.

 

Из-за неадиабатичности сжатия в двигателе внутреннего сгорания (теплообмен со стенками, утечки части газа через неплотности, присутствия в нем бензина) сжатие газа считают политропным с показателем политропы n=1.2.

 

При ?=10 компрессия в лучшем случае должна быть 10^1.2=15.8

 

Детонация в двигателе - изохорный само ускоряющийся процесс перехода горения топливовоздушной смеси в детонационный взрыв без совершения работы с переходом энергии сгорания топлива в температуру и давление газов. Фронт пламени распространяется со скоростью взрыва, то есть превышает скорость распространения звука в данной среде и приводит к сильным ударным нагрузкам на детали цилиндра - поршневой и кривошипно-шатунной групп и вызывает тем самым усиленный износ этих деталей. Высокая температура газов приводит к прогоранию днища поршней и обгоранию клапанов.

 

Понятие степени сжатия не следует путать с понятием компрессия, которое обозначает (при определённой конструктивно обусловленной степени сжатия) максимальное давление, создаваемое в цилиндре при движении поршня от нижней мёртвой точки (НМТ) до верхней мёртвой точки (ВМТ) (например: степень сжатия - 10:1, компрессия - 14 атм.).

 

О спортивных автомобилях

 

Двигатели гоночных или спортивных автомобилей, снабженными тюнингованными и спортивными автозапчастями, работающих на метаноле имеют степень сжатия, превышающую 15:1, в то время как в обычном карбюраторном двигателе внутреннего сгорания степень сжатия для неэтилированного бензина как правило, не превышает 11.1:1.

 

В пятидесятые - шестидесятые годы одной из тенденций двигателестроения, особенно в Соединенных Штатах Америки, было повышение степени сжатия, которая к началу семидесятых на американских двигателях нередко достигала 11-13:1. Однако это требовало соответствующего бензина с высоким октановым числом, что в те годы могло быть получено лишь добавлением ядовитого тетраэтилсвинца. Введение в начале семидесятых годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

В наше время для улучшения двигателя и автомобиля в целом используются тюнингованые автозапчасти и естественно они должны устанавливаться на профессиональных автосервисах.

Формулы и полезности — DRIVE2

Расчёт СЖ, R\S, объёма
__________________________________________
На собранном и обкатанном двигателе истинная величина степени сжатия проверяется компрессометром на прогретом двигателе с вывернутыми свечами при 200-250 об/мин, т. е. при оборотах, даваемых стартером при полностью заряженном аккумуляторе. Замеренное компрессометром значение давления конца такта сжатия в каждом цилиндре легко пересчитывается в степень сжатия по эмпирической формуле:

e = (Pc + 3,9)/1.55

где:
е — степень сжатия;
Рс — давление, замеренное компрессометром, кгс/с.м2.

Замеренная по давлению Рс степень сжатия должна соответствовать расчетной, и разница в замерах в каждом цилиндре не должна превышать 0,5-1 кгс/см2.
_________________________________________
Рабочий объем двигателя определяется по формуле:

Vh = 0,785 D2 Si (см3)

где:
D -диаметр цилиндра, см;
S -ход поршня, см;
i -число цилиндров.
__________________________________________
Сообщаю всем, кому это может быть интересно. Для двигателя 2106 при расточке до 82 мм получаются следующие теоретические степени сжатия в зависимости от применяемых поршней:
Нивовские 21213- 7.87;
Зубильные 21083- 7.89;
16-клапанные 2112- 8.93.
Эти СЖ рассчитаны для стандартной ГБЦ и блока, т.е. не пиленных и не фрезерованных. Ход поршня 80 мм.
__________________________________________
для классического двига какая СЖ является оптимальной под 92й бенз, а какая под 95й?

для АИ-92: 9…9.8 (при узкофазных валах) и 8…9.5 (для широкофазных валов)
для АИ-95: 9.5…11 (при узкофазных валах) и 9…10 (для широкофазных валов)
__________________________________________
Степень сжатия (далее СЖ)
Из статьи Сергея (Samael)
т.к его определение мне показалось самое доступное для среднего человека.
Степень сжатия есть величина, показывающая отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания. Эта величина определяет термическую эффективность
двигателя, т.к. чем больше будет сжата смесь перед воспламенением, тем больше полезной работы она совершит в последствии. Это отчасти объясняет столь высокую
топливную эффективность дизельных двигателей, отличающихся от бензиновых очень большой СЖ. Объём камеры сгорания (далее КС) складывается из объёма КС в головке блока цилиндров, объёма, образуемого прокладкой ГБЦ и недоходом поршня, и объёма выборки в поршне. В некоторых случаях двигатель не имеет недохода поршня или поршень частично выходит за пределы блока, вымещая объём от прокладки, поршень может быть без выборки (т.е. быть плоским) или иметь вытеснитель, входяший в область ГБЦ. Некоторые спортивные моторы собираются и вовсе без прокладки ГБЦ, хотя это довольно редкое решение. Всё это зависит от конкретного двигателя и условий его применения. Таким образом, повышая СЖ, мы увеличиваем мощность и топливную эффективность двигателя. Однако чрезмерный рост СЖ сдерживается некоторыми факторами:
— так называемый "закон уменьшения", суть которого в том, что с каждым очередным увеличением СЖ, мы будем получать всё меньшую прибавку мощности.
Таким образом для бензинового двигателя увеличение СЖ выше 12:1 практически бессмысленно;
— параллельно со СЖ растут и нагрузки на поршневую, т.к. растёт максимальное давление в цилиндре, развиваемое при сгорании топлива. Так, стандартные литые поршни отечественных моторов ВАЗ с трудом выдерживают СЖ выше 11:1, которая может привести к деформации перегородок между компрессионными кольцами и нарушению их работы.
— с ростом СЖ заметно увеличивается риск возникновения разрушительной детонации, т.к. топливо неподходящего октаного числа склонно самовоспламеняться от слишком высокого сжатия. Если рассметривать двигатели с более широкими фазами открытия клапанов, то положительный эффект от роста СЖ может быть ещё выше. Чтобы понять природу этого явления, необходимо объяснить термин "динамическая степень сжатия". Динамическая СЖ — это отношение фактически попавшего в цилиндр объёма топливо-воздушной смеси к объёму камеры сгорания. Поскольку коэффициент наполнения большинства атмосферных двигателей не превышает 100%, динамическая СЖ так же не превышает статической СЖ. На низких и средних оборотах при установленных широкофазных распредвалах, а также в режимах неполностью открытой дроссельной заслонки динамическая СЖ значительно ниже статической. Повышение СЖ, приводящее к пропорциональному росту динамической СЖ, позволяет добиться заметной прибавки мощности и улучшения экономичности двигателя в этих "неудобных" режимах работы. Однако это может привести к другой проблеме — риску появления детонации в режимах максимального коэффициента наполнения цилиндра.
Для его исключения нужно повысить антидетонационные свойства камеры сгорания, повысить октановое число топлива, изменить состав топливо-воздушной смеси.
Между тем, повышение СЖ может быть необходимо и для других целей. С ростом оборотов длительность цикла сгорания топливо-воздушной смеси уменьшается и в определённый момент она может перестать успевать сгорать полностью, что неизбежно приведёт к потери мощности. Для ускорения процесса сгорания необходимо опять же повысить СЖ. Это можно наглядно наблюдать на двигателях со спиртовым топливом. Теплотворная способность спирта почти вдвое меньше бензина, т.е. его необходимо расходовать вдвое больше. Кроме того спирт горит изначально медленнее бензина. Поэтому для нормальной работы спиртовому топливу требуется СЖ от 13:1 до 16:1, при которых процессы сгорания значительно ускоряются, благо октановое число спирто-бензоловых смесей позволяет им нормально работать при таких значениях СЖ. По этой же причине многие высокооборотистые форсированные бензиновые двигатели также требуют повышения СЖ.
Мои выводы:

21083 1.5 СЖ 9.89 машина одыкватно работает на АИ92, при объёме 1.5 имеет больший момент и мощность а самое главное меньший расход бензина.
Можно канечно сослаться на вес, аэродинамику и консруктивные особености двигателя и автомабиля в целом, но всё равно результат есть и он ощутим!
Двигатели:
2101 СЖ 8.6
21011 СЖ 8.8
2103 СЖ 8.6
2106 СЖ 8.8
21213 Сж 8.8
2130 Сж 9

СЖ 8-10 АИ92, СЖ 9-11 АИ95 для карбюраторных двигателей, для инжекторных можно задрать СЖ и повыше.

Так что нам мешает задрать СЖ для термической эффективности?

Глубина Фрезерования ГБЦ в (мм) Итоговая СЖ, только для ДВС 1.6 ГБЦ 2101-011 !
На других объёмах значения могут расходиться!

ГФ I 0,2 I 0,5 I 0,8 I 1,0 I 1,2 I 1,5 I 1,8 I 2,0 I 2,5 I 2,9
СЖI 9,0 I 9,2 I 9,4 I 9,5 I 9,8 I 9,9 I 10,2 I 10,4 I 11,0I 11,5

E= (Vр+Vкс)/Vкс E-степень сжатия

Vр=D2*H*0.785

Vр-Рабочий объём цилиндра
D-диаметр цилиндра в (см)
h-ход поршня (см)
vкс-сумма Камер сгорания(в ГБЦ, прокладке, Блоке и поршне)

Глубина фрезерования тоже выщитывается

К=DV/(0.065*D2) K-величина глубины фрезерования в (мм)

D-ширина КС в (см)
0.065-коэффициент элипсности КС(как-то так, для КС 01,011)
DV-разность между Vис (искомой КС) и Vр(реальной КС) в(см3)

DV=Vис-Vр

Vp-для КС ГБЦ 01,011 — 33.2см3
Vиc- можно определить по програме, www.kartuning.ru/raschkpp/index.php?idi=115, подставляя свои значения и уменьшая КС для расчётной СЖ.

Вообщем AleksMaster рекоммендует
Фрезеровать ГБЦ 01,011 для СЖ9.5 АИ92
2101 -1.1мм
21011 -0.8мм
2103 -1мм
2106 -1мм
2106 с поршнями 2105 -1.4мм
_________________________________________
Зависимость степени сжатия двигателя ВАЗ-21011 от глубины фрезерования головки блока
Глубина фрезерования, мм/Степень сжатия
0,2/9,0
0,5/9,2
0,8/9,4
1,0/9,5
1,2/9,8
1,5/9,9
1,8/10,2
2,0/10,4
2,5/11,0
2,9/11,5

когда будешь фрезеровать учти что р. вал у тебя будет отставать. поэтому покупай разрезную шестерню.
Глубина фрезерования, мм/Угол отставания распределительного вала, град
0,5/0,53
0.8/0,83
1,0/1,1
1,2/1,3
1,4/1,6
1,6/1,7
2,0/2,1
3,0/3,2
4,0/4,3
5,0/5,4

мм/сж у 2106
0,2 8,8
0,5 9,0
0,8 9,2
1,0 9,3
1.2 9,4
1,5 9,6
1.8 9,8
2,0 10,0

__________________________________________
Чтобы быть уверенным, возьми лист миллиметровки и обведи на нем КС, далее посчитай площадь полученной фигуры (по клеточкам достаточно легко), пролей камеру, чтобы узнать ее точный объем, затем посчитай какая она должна быть для получения необходимой СЖ, найди разность объемов и подели ее на площадь КС! Получишь цифру, на сколько нужно фрезернуть ГБЦ! Только смотри внимательнее с единицами измерения! Для каждой ГБЦ лучше считать заново, надежнее будет! Если вы конечно хотите получить точную СЖ, а не 10+-0,5)))

_________________________________________
www.drive2.ru/users/wer66…/288230376152072642/#post — роспуск пружин клапанов.
_______________
Ну что же) Спасибо Юре за наш маленький академический срач он мотивирует… Итак к клапанным пружинам.
На графике представлены зависисмоти подъема, ускорения для кулачков профиля Курц. Обратите внимание что график ускорения отнюдь не линеен. В разное время в разные интервалы времени величина ускорения может отличаться. Это влечет за собой появления ВИБРАЦИЙ в пружине. специально написал вибраций большими буквами ибо это не точный термин но максимально досупный для понимания… Это частно моментый случай взятый в единицу времени. Давайте обратим внимание на профили спортивный распределительных валов. Ну для примера возьмем не симметричный вал Шрик производста ИПК Колобок. Кто знаком с его профилем отметит что скорость открытия сделана максимальной так же присутствует выстой на вершине шириной более 3 градусов, при этом закрытие более пологое. Сам профиль открытия закрытия задает не равномерный цикл работы на пружину( по нагрузкам) Давайте прибавим сюдя зазор в клапанном механизме… кстати а каков зазор на классике? 0.15… 0.17 все верно. Ровным счетом верно и 0.30. Отвлекусь Дима Болт с зазором менее 0.20 не гоняет никогда. Задвайте ему вопрос как крутится его СТАНДАРТНЫЙ двигатель. Вернемся к теме… таким образом мы получаем в ГРМ спортивного двигателя уйму факторов и нагрузок приводяшим к разным нагрузкам цикла пружины. Для пружины опасны не статические нагрузки (что вы и промеряете у пружины в засухаренном состоянии) а РАЗНОСТЬ между максимальным и минимальным напряжением цикла. Поймите что разность эта будет и такая что хватит всем. Поверьте я долго задавался вопросом я лично не знаю ни одного профиля спортивных распредвалов расчитынных по безотрывной системе… По этому именно по этому я столь настойчиво советовал Юрию купить безмен на 100 кг. Ибо первоосновным будет для нас приведение к общему значению нагрузок у пружин на МАКСИМАЛЬНОМ ходе. Ибо в момент закрытия у нас и скорости и ускорения меняю знаки… Я не физик. Я обсолютно верно замечено преподаватель гуманитарных дисциплин. нарузка скачкообразна… будет разной сила в пружинах на полном ходе будет вам эффект подвисания… точнее вибрации клапана о седло и пружины. На многих злых валах применении клапана Т образного ( переточки) это бред… могу гарантировать что ОАО САМАРА ЛАДА отдел Агрегатного ремонта на машины ( а сколько они спорта понаделали со счета собъетесь) Тешки принципиально не ставят… вибрации ведут к отрыву тарелки. Давно давно во времена дядьки Сграта я выкладывал фотку авиационного ДЕМПФЕРИРУЮЩЕГо седла. Там оторванный клапан это не слезы по убитому мотору, это слезы по погибщим людям… Сюда же давайте добавим тройный пружины которые практикует сер Гай Крофт… смысл тройной пружины жесткость? Вовсе нет. напряжение в обычной пружину и так может достигать 10 000 КГ/см2 третья пружина это гаситель резонансный демпфер. Так вот озадачиваясь всем выше сказанным может чет упустил. Ребята давайте промерять пружины на максимальном ходе клапана, давайте заниматься селективным подбором пружинок там есть уникумы и по 110 кг… давайте всегда оставлять недоход до смыкания 1.5-1.8 мм… давайте делать нормальные зазоры… давайте развиваться…давайте покупать безмены ибо классические пружины дадут вам значения за 60 кг. И если мне не верите давайте читать Холдермана расписано до миллиметра. От себя лично… я не вылизываю до безумия мотор я не н

Honda Civic Hatchback 200 Японских пони › Бортжурнал › Замер объема камеры сгорания поршней. Расчет степени сжатия.

Ох уж этот d15 3-stage. Воротили япошки так что информации по нему не найти вообще.
Ни объема камеры сгорания, ни объем в поршнях. только общие сведения есть.
Как поступил я:
Замерил примерный объем камеры сгорания при помощи пластилина.


Вот она наша камера сгорания.

А вот и пластилин которым будем делать замеры

Варварским способом залепляем все это добро серой массой

Аккуратно срезаем Чтобы получилась плоскость

Стаканчик с водой, в идеале бы конечно бы нормальный мерную мензурку или чтото типо того, но в гараже был только стаканчик. Других прозрачных емкостей я не нашел.
На стакашке сделали отметку по уровню воды.

И заталкали в него наш пластилин из камеры сгорания.

Разницу откачал шприцем. Получилось 20+12.5 куб\см и того ~32.5куб\см
Это примерный объем плюс минус пару кубов, ведь стакашка то у нас не точная)

Тоже проделал с поршнем.




Только пластилин затолкал в шприц и получил ровно 4куб\см.

Ползем на en.wikipedia.org/wiki/Hon…_engine#D15B_3-Stage_VTEC за информацией.
А затем на www.zealautowerks.com/dseries.html чтобы рассчитать Степень сжатия (далее СЖ)
И начинаем заполнять
Block Crank Параметры блока
75 Bore (mm) — Диаметр поршня
84.5 Stroke (mm) — Ход поршня
207 Deck Height (mm) — Высота блока
Pistons Поршня
-4 Dome (cc) — Это у нас объем в поршне может быть как положительный так и отрицательный, у нас он отрицательный на -4 кубика которые мы и измерили
27 Comp Height (mm) — Компрессионная высота поршня, то есть от середины пальца до плоскости поршня.
Connecting Rod шатуны
137 — Rod Length (mm) — высота шатуна — У нас они 137 мм.
Headgasket Thickness Прокладка
0,048 Thickness (in) — толщин прокладки ГБЦ указывается в Дюймах
0,000 Bore diff (mm) * — Разница отверстий между прокладкой и блоком.
Head
32.2 — Combustion Chamber Volume (cc) — Это наш объем камеры сгорания, у меня получилось при замерах 32.5 но это примерные цифры. Из википедии Комперессия должка быть 9.3:1 Поэтому я подогнал это значение под 32.2 тогда все выходит верно.
Таким образом я измерил стоковый 3-stage у друга.
Теперь перейдем к моему двигателю.
У меня был ремонт на 0.5 поршня другого объема который я толком не знаю т.к. не догадался их примерить но чтото около 8 куб\см. забил в калькулятор и получил СЖ ~8.6:1 — это примерно. Маловато как то вышло чес слово. Двигатель здоровски расжат))
Итог: Люди прежде чем делать кап ремонт убедитесь что все будет окей ) Ну а мне надо повышать СЖ.)

Динамическая степень сжатия — DRIVE2

Многие из Вас слышали такое понятие, как степень сжатия – это отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания. Да, все так и есть, это справедливое утверждение, но только при статическом, неизменном во времени, объеме цилиндра, но слышали ли Вы о таком понятии, как – Динамическая степень сжатия (Dynamic Compression Ratio — DCR)?
Давайте рассмотрим, что это такое. Когда мы рассматривали характеристики распредвалов – я упомянул, что такой показатель, как угол закрытия впускного клапана, оказывается существенное влияние на работу всего механизма ГРМ, а также оказывает непосредственное влияние на давление в конце такта сжатия. Таким образом, при более раннем открытии – давление увеличивается, и, наоборот, при позднем уменьшается. С чем это связано? А с тем, что в зависимости от оборотов двигателя у нас меняется фактический объем цилиндра из-за разного наполнения ТВС, а меняется он от настройки работы механизма газораспределения. Допустим, мы поворачиваем распредвал в опережение, тем самым уменьшаем значение LSA (угол развала кулачков), уменьшаем угол закрытия впускного клапана (клапан закрывается раньше), увеличивается наполнение на средних оборотах относительно базовых значений и увеличивается время на сжатие – как итог имеем большее значение давления в конце такта сжатия. Также на давление оказывают влияние такие параметры, как ход поршня и длина шатуна, но об этом немного позже. Почему нам важно это учитывать?
Также мы рассматривали, что при использовании распредвала с большим значением LSA и более поздним закрытием впускного клапана, нам необходимо увеличивать степень сжатия (статическую степень сжатия – Static Compression Ratio – SCR). Теперь нам становится более понятно, почему это необходимо делать – так, если этого не сделать, то эффективность сжатия ТВС станет заметно ниже и как итог, нам придется увеличить УОЗ, а это повлечет за собой увеличение противодавления и уменьшит мощность – увеличение степени сжатия необходимый шаг при такой доработке. А вот если мы поставим распредвал с меньшим значением LSA, то нам еще больше придется обратить внимание на этот параметр, так как если мы увеличим степень сжатия до тех же значений – это неминуемо приведет к чрезмерному давлению, а это в свою очередь увеличит риск возникновения детонации, а также к переходу на другие виды топлива.
Ниже приведу таблицу для значений степени сжатия и возможности применения топлива с тем, или иным октановым числом.

Наверное, многие слышали: «…под этот распредвал нужно степень сжатия поднять, иначе не поедет…» или просто многие советуют «…фрезеруй 2—3мм с ГБЦ и экономичность лучше станет и машина поедет…» — да, иногда это справедливо, но как Вы убедились далеко не всегда, поэтому лучше знать это наперед, чем потом удивляться противоположному эффекту.

Расчет Динамической степени сжатия (DCR)

Как я уже написал выше — на величину DCR самое большое влияние оказывает параметр угла закрытия впускного клапана после НМТ. Также есть и другие, менее значимые, но для более точной настройки также возьмем их в расчет. Укажу, для справки, лишь тенденцию:
-раннее закрытие ВК – больше DCR
-позднее закрытие ВК – меньше DCR
-длиннее шатун (Rod) – меньше DCR
-больше ход поршня (Stroke) – больше DCR

Для конечного расчета DCR, где учитываются все парметры, я использовал уже готовый калькулятор, который можно найти в интернете или скачать, как я, приложение в AppStore – довольно удобно. Кому интересно приложение называется – Engine2LBox, делает оно только то, что рассчитывает DCR. Указал не ради рекламы, просто, что нашел, то и скачал.
Почему я указываю английские названия терминов – намного проще будет в дальнейшем разбираться в иностранных продуктах и программах, т.к. на русском я ничего подобного не видел, не говоря о том, что кто-то об этом говорит, единственный кого я знаю – Barik-CZ, за что ему огромная благодарность!

Итак, приведу несколько примеров расчета (двигатель 2110 1.6л, ГБЦ фрезерована на 2мм):

Хочу обратить внимание на то, что угол после ВМТ указан в градусах при подъеме 0,05 inch (1,27мм), таким образом он является немного меньше того угла, который указывает наш производитель. Это важно, так как погрешность существенная. К сожалению, мы можем узнать этот угол, только самостоятельно измерив его, в документации иностранных же валов, этот параметр указан.
В данном случае, это расчетные данные, так например, проанализировав несколько десятков иностранных валов, получается, что угол при подъеме 0.05inch (1.27мм) составляет в среднем 90%. Да, конечно, эти данные получаются приближенные, но получается гораздо точнее, чем, если указывать номинальный угол.

При использовании распредвала с более поздним закрытием впускного клапана (ВК) мы получаем более низкую степень сжатия, поэтому нам необходимо повысить ее за счет геометрических параметров, чтобы оставить ее на надлежащем уровне и обеспечить хорошее сгорание ТВС. Соответственно уменьшить эффективный УОЗ, а вместе с тем противодавление и получить неплохую прибавку в крутящем моменте и мощности.
Также, при использовании распредвалов с меньшим значением LSA=102-104, которым характерно более раннее закрытие ВК возникает необходимость перехода на более высокооктановое (гоночное) топливо, так как довольно серьезно возрастает наполнение в пиковом диапазоне, что ведет естественно к увеличению давления в конце такта сжатия.
Надеюсь информация будет полезной.

ответ на вопрос " Как расчитать степень сжатия" — Лада 2101, 1.8 л., 1982 года на DRIVE2

Всем привет! вот вам кое что о степени и ее повышении или снижении…

СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ — отношение полного объёма цилиндра двигателя внутреннего сгорания к объёму камеры сгорания.

Эффективность

Термическая эффективность и, следовательно, эффективность, с которой топливо используется для совершения полезной работы, непосредственно связана со степенью сжатия. Чем выше степень сжатия, тем меньше топлива будет использовано для получения той же самой мощности. Типичные значения степеней сжатия от 18:1 до 22:1, используемые в дизельных двигателях, частично объясняют, почему они так эффективно работают. Вдобавок к этому, для полной реализации преимуществ этой высокой степени сжатия, на дизельном двигателе никогда не используется дроссельная заслонка. Другими словами, он всасывает как можно больше воздуха, практически так же, как и бензиновый двигатель при широко открытой дроссельной заслонке. Вместо ограничения количества воздуха, поступающего в двигатель, с помощью дроссельной заслонки мощность двигателя регулируется с помощью изменения количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр. Это значит, что даже при низких уровнях мощности (когда в камеру сгорания впрыскивается очень малое количество топлива), дизельный двигатель сжимает воздух в цилиндре очень сильно; при этом выделяется столько тепла, что его достаточно для воспламенения даже очень обеднённой смеси. Однако когда дросселируется двигатель с искровым зажиганием (бензиновый двигатель), то количество воздуха, втягиваемого в цилиндры, уменьшается, и так как это эффективная степень сжатия, то в результате топливная эффективность при частично закрытой дроссельной заслонке тоже уменьшается.

Высокая степень сжатия увеличивает мощность. Приведённые данные предполагают, что увеличение степени сжатия не создаёт проблем в других областях, таких как детонация т. д. Вы заметите, что закон уменьшения приводит к довольно простому выводу: когда степень сжатия идёт вверх, то при каждом увеличении прирост мощности будет всё меньше. К примеру, увеличение компрессии от 8,0:1 до 9,0:1 приводит к большему увеличению мощности, чем увеличение сжатия с 11,0:1 до 12,0:1 (2% роста мощности против 1,3%).

Указанные значения являются типичными для двигателей, использующих распределительные валы с относительно коротким периодом впуска, подобные валам во многих форсированных двигателях. Когда продолжительность такта впуска увеличивается (путём установки распределительного вала с более длительным периодом впуска), прирост мощности от увеличения степени сжатия становится даже больше. Это происходит оттого, что данные базируются на механических степенях сжатия (т.е. определённых путём математических расчётов из фиксированного объёма), а не на динамических степенях сжатия, которые продолжают увеличиваться, когда эффективность впуска увеличивается. Когда система впуска модифицируется для улучшения наполнения, то динамическая степень сжатия увеличивается очень похожим образом, как и при увеличении размера поршня, т. к. в цилиндр поступает дополнительное количество воздуха и топлива. Эффективность впуска может продолжать увеличиваться даже до точки «упаковки« цилиндра (объёмная эффективность выше 100%), как это предполагается некоторыми комбинациями впускного и выпускного коллекторов. Максимальное давление внутри камеры сгорания перед воспламенением изменяется, когда изменяется плотность подаваемой смеси. Когда система впуска работает с низкой эффективностью, т. е. когда дроссельные заслонки закрыты или впускная система забита, то цилиндр наполняется лишь частично и динамическое давление сжатия низкое. Когда система впуска работает с высокой объёмной эффективностью (значение более 100% достигается на многих гоночных двигателях), динамическая степень сжатия может создавать давления, которые превышают давления, ожидаемые от механической (рассчитанной) степени сжатия. В таких случаях увеличение механической степени сжатия может ввести двигатель в режим детонации и уменьшить мощность и надёжность двигателя.

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

Другой эффект от увеличения степени сжатия довольно незначителен и неизвестен некоторым создателям двигателей. Когда VE превышает 100%, поступившая смесь находится под небольшим положительным давлением, однако, она может заполнить только пространство в цилиндре плюс пространство в камере сгорания. К примеру, если объём цилиндра и камеры составляет вместе 416,2 см3, то это фиксированное пространство будет в основном определять, сколько топливовоздушной смеси может попасть в цилиндр. Если мы решаем увеличить степень сжатия путём уменьшения объёма камеры сгорания или путём увеличения размера выпуклости поршня (это наиболее распространённые методы), то это пространство будет не более названной величины. Да, цилиндр сохраняет постоянный рабочий объём — рабочий объём двигателя не изменялся. Но изменили общий объём цилиндра и камеры сгорания. Это означает, что пространство для поступающей рабочей смеси уменьшается. Таким образом, при увеличении степени сжатия мы почти незаметно уменьшили объёмную эффективность двигателя.

Пример

Воспользуемся воображаемым примером для уяснения деталей.

Представим себе двигатель со степенью сжатия 2,0:1 и, просто ради аргумента скажем, что общий объём (нерабочий объём) одного цилиндра, когда поршень находится в НМТ (нижней мертвой точке), составляет 3.278 см3. Это объём, создаваемый поршнем при одном такте плюс объём камеры сгорания над поршнем, находящимся в положении ВМП (верхней мертвой точке). Так как степень сжатия составляет 2,0:1, то объём над поршнем, vk.com/autobap находящимся в ВМТ должен составлять половину от общего объёма цилиндра или 1.639 см3, (т. е. 1.639 см3 «выбранного« объёма плюс 1.639 см3 камеры сгорания равны 3.278 см3 общего объёма цилиндра). Даже при 3.278 см3 во всём цилиндре двигатель может втянуть только 1.639 см3 свежей рабочей смеси, т. к. имеется давление в коллекторе у впускного канала (в случае с VE, равной 100%) и только вытесненный объём поршня может работать для втягивания воздуха и топлива. Остальные 1.639 см3 будут заполнены выхлопными газами от последнего цикла сгорания.

Добавим теперь к воображаемому двигателю нагнетатель (компрессор) и отрегулируем давление так, что он будет подавать 3.278 см3 топливовоздушной смеси в цилиндр вместо исходных 1.639 см3, которые двигатель мог «вдохнуть« в прежнем состоянии. С нашим нагнетателем в цилиндре будет находиться 3.278, см3 свежей смеси в конце [Четырёхтактный двигатель|такта впуска]] и не будет остаточных выхлопных газов. Это существенно улучшит мощность. Но что произойдет, если в безрассудных поисках дополнительной мощности увеличить степень сжатия до 3,0:1, уменьшив объём камеры сгорания над поршнем в ВМТ со1.639 см3 до 1.092 см3? Когда поршень находится в конце такта впуска, общий объём цилиндра будет теперь только 2.731 см3. Если не изменять давление наддува, то оно может «вдавить« только 2.731 см3 топливовоздушной смеси в цилиндр. Это уменьшит объём смеси на 547 см3 или примерно на 17%. Двигатель втягивает менее воспламененную смесь, объёмная эффективность уменьшается (на 17%) и мощность снижается. Справедливо то, что 2.731 см3 подаваемой смеси сгорает с более высокой эффективностью благодаря увеличению степени сжатия, но улучшение степени сжатия покрывает только 5% из. 17% потерь мощности.

Обобщение

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

Верхние пределы степени сжатия и фазы газораспределения распределительного вала достаточно хорошо определены для гоночных двигателей, «обычные» форсированные двигатели для повседневного использования, как правило, работают при более низких уровнях мощности и в основном при частично открытой дроссельной заслонке. Эта статья опубликована в паблике Auto. Если вы видите ее в другом сообществе, значит ленивые администраторы нагло берут материал у нас и даже не читают его. Увеличение степени сжатия может иногда обеспечить заметный прирост мощности, но это же самое увеличение степени сжатия может дать даже большее улучшение топливной экономичности. При увеличении степени сжатия от 8,0:1 до 10,0:1, мощность при полностью открытой дроссельной заслонке может увеличиться на 3 или 4%. Но экономия топлива при частично закрытой дроссельной заслонке может увеличиться более чем на 15%. В этом нет ничего удивительного, если вы помните, что динамическая степень сжатия при частично открытой дроссельной заслонке заметно ниже, чем статическая степень сжатия. Увеличение статической степени сжатия добавляет эффективности в нужном месте: при частично открытой дроссельной заслонке.
По материалам Интернет-изданий

Расчет степени сжатия двигателя

Геометрическая степень сжатия (СЖ) – это отношение полного объема пространства над поршнем, когда он находится в НМТ (нижней мертвой точке) к объему камеры сгорания. Полный объем камеры сгорания (КС) складывается из: объема КС в головке блока цилиндров, объема КС в поршне, объема отверстия под цилиндр в прокладке ГБЦ (в ее сжатом состоянии), объема, образующегося из-за недохода поршня до плоскости блока цилиндров в ВМТ. Если у поршня имеется вытеснитель, его объем в расчеты входит со знаком минус (аналогично, если поршень имеет выход из блока в ВМТ, что допустимо в некоторых случаях).

Не путайте степень сжатия с компрессией.

Не путайте геометрическую степень сжатия с динамической.

Введение
Как всегда, для рассмотрения какого-либо вопроса, вспомним уже известную нам информацию по теме степени сжатия. Преобладающее количество людей, конечно, скажут, что степень сжатия – это безразмерная величина, отображающая отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания. Также известно, что для современного атмосферного бензинового двигателя она равняется примерно 9-11, для турбированных моторов 7-8. Но каков ее физический смысл? Какое влияние она оказывает на процессы, происходящие в двигателе, рассмотрим этот вопрос более детально.

Теоретическое пояснение
Итак, рассмотрим, что же такое с физической точки зрения Степень сжатия, в классическом ее понимании. Как мы уже знаем, это отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, т.е. другими словами, мы понимаем под этим, что объем воздуха поступившее в цилиндр на такте впуска равняется объему цилиндра… Но так ли это на самом деле?
Нам известно, например, что для двигателей с 2-мя клапанами на цилиндр Эффективное наполнение (volumetric efficiency) составляет для гражданских двигателей 75-80%, для 16-ти клапанных этот показатель немного выше – 80-85%. Таким образом, получается, что в двигатель, в лучшем случае, попадет воздуха около 85% от объема цилиндра. А также, забегая немного вперед, надо отметить, что произойдет это в режиме максимального наполнения. Как мы видим, реальная степень сжатия уже будет отличаться.
Также, мы должны понимать, что степень сжатия будет равняться расчетной, если уменьшение объема (сжатие) ТВС будет происходить в замкнутом пространстве от Объема V1 к V2. Грубо говоря, сжатие начнется при положении поршня в НМТ и закончится тогда, когда поршень достигнет ВМТ. Но опять же по факту, в реальном двигателе этого не происходит, потому что впускной клапан закрывается с определенным запаздыванием после НМТ, и по сути само сжатие ТВС начинается с запаздыванием относительно НМТ.
Что же мы видим? Получается, что объем воздуха в реальном двигателе, участвующий в сжатии и физический объем, намного меньше, соответственно и степень сжатия, рассчитанная нами ранее, является не корректной, или скажем так, мало информативной. Ведь помимо физического объем цилиндра, разные конструкции двигателей имеют абсолютно разные и другие геометрические параметры, начиная от диаметра цилиндра, хода поршня и заканчивая различными распределительными вала, а также различными системами изменения фаз газораспределения.
Таким образом, является целесообразным ввести некую величину, которая позволит нам учитывать все параметры, влияющие на реальную степень сжатия – назовем эту величину Динамическая степень сжатия (DCR).

Понятие DCR
Динамическая степень сжатия (DCR) – величина, которая позволяет нам учитывать различные аспекты конструкции ДВС влияющие в процессе работы на конечное давление в конце такта сжатия, именно конечное давление и будет являться бенефициаром нашего расчета. Также, нам необходимо систематизировать полученные данные по соответствию значения DCR — конкретному октановому числу топлива.

Обзор конструкций
Для лучшего осмысления, физического смысла DCR, рассмотри конструкции некоторых моделей двигателей, на примере, посмотрим, какие значения DCR они имеют, а также чем это обусловлено. Для простоты, сравним всем известные двигатели семейства ВАЗ и проследим их эволюцию в разрезе введенного нами параметра.
Итак, первый двигатель, который мы рассмотрим — это ВАЗ 2106, основные параметры, такие как диаметр цилиндра, ход поршня и остальные можно легко найти в интернете, я уже произвел все необходимые расчеты, и для простоты, буду указывать уже сокращенные данные. Этот двигатель имеет геометрическую степень сжатия – 8,5 и угол закрытия ВК равным 55°, на основе всех данных, значение DCR для этого двигателя будет равно 7,5. Сравним со значением из таблицы, получаем, что для данного типа двигателя допустимо применение 92 бензина, причем с небольшим запасом. В принципе, для того времени, когда разрабатывался этот двигатель октановое число топливо применялось со значение 91, а системы управления двигателем не позволяли достаточно точно производить настройку, поэтому некий запас конечно был необходим.
Теперь рассмотри другой двигатель из этого семейства – ВАЗ 21213. Этот двигатель имеет больший объем по отношению к двигателю 2106, а также он устанавливался на автомобиль, которому предъявлялись повышенные требования к проходимости, соответственно двигатель должен был бесперебойно работать при продолжительных нагрузках, при этом не иметь детонации. Так как объем цилиндра увеличился, а конструкция ГБЦ осталась практически без изменения – это неминуемо привело к тому, что этот двигатель имеет геометрическую степень сжатия равную 9,3. Получается, что значение степени сжатия увеличилось почти на единицу по отношению к предыдущему двигателю, но применяемое топливо осталось на прежнем уровне, и нагрузки на низких оборотах не уменьшились, а даже возросли, так в чем же дело? По логике вещей нужно было бы использовать топливо с большим октановым числом и иметь более точные настройки системы зажигания и топливоподачи. Конечно, еще одним вариантом могло бы быть изменение конструкции ГБЦ (увеличение камеры сгорания), но это не рентабельно, в масштабах массового производства, практически идентичного мотора изготавливать отдельные узлы. Поэтому, конструкторы пошли другим путем, а именно, они изменили параметры распределительного вала, и даже только той части, которая касается впускного кулачка – они сделали угол закрытие ВК равным 73° в отличии от 55° на 2106, что на 18° позже. Таким образом, значение DCR составило 7,45 – что является нормальным для применения 92 бензина.
На примере этих моторов, мы наглядно убедились в том, что значение геометрической степени сжатия по факту ни дает нам практически, ни какой информации, о тех процессах, которые реально происходят в двигателе.
Также интересно проследить развитие двигателей семейства переднеприводных машин ВАЗ. Например, в силу опять же не достаточно современных систем управления, двигатель 21083, имея, казалось бы для того времени довольно высокую геометрическую степень сжатия – 9,8 имеет DCR равным 7,4 — что также вписывается в концепцию применения 92 бензина. В дальнейшем на двигателе 2110 стала устанавливаться электронная система управления двигателем, что привело к ряду изменений и в конструкцию самого двигателя – стал применяться распредвал с более ранним закрытием ВК 51,5° против 80° нежели на предыдущей модели, что в свою очередь при геометрической степени сжатия равной также 9,8 позволило поднять DCR до значения 8,8 – что также позволяло использовать 92 бензин, но при этом процессы горения происходили более качественно. И, в конце концов, на автомобиле Лада-Гранта установлен двигатель 21116 с геометрической степенью сжатия – 10,5, а значение DCR составляет 9,4, что стало возможно благодаря применению электронной дроссельной заслонки и применению бензина с октановым числом не ниже 95.

Одним из главнейших технических показателей автомобильного мотора является коэффициент сжатия. Он показывает соотношение разницы между объёмом свободного участка над цилиндровым поршнем и под ним в крайних его положениях.

Что такое степень сжатия двигателя

Условно величину сжатия представляют и как соотношение давлений в устройстве при подаче горючего и взрыве смеси. Конкретно эта степень обусловлена конструкцией автомобильного двигателя, и может быть высокой или низкой.

Перед непосредственным процессом воспламенения горючей смеси, поршни сжимают топливо до определённого объёма. Инженеры способны варьировать этот показатель, рассчитывая его ещё на стадии проектирования. Узнав количественное соотношение данной величины к объёму камеры сгорания, можно делать различные выводы.

На бензиновых силовых установках показатель сжатия достигает максимум 12 единиц. Чем выше здесь степень сжатия двигателя или ССД, тем больше удельная мощность мотора. Однако при сильном увеличении данного показателя снижается ресурс агрегата, особенно при заправке низкосортным бензином. На дизельных моторах, ввиду их технических отличий, она может варьироваться от 14 до 18 единиц.

В бензиновые двигатели с увеличенной до 12 единиц степенью сжатия нельзя лить ничего, кроме АИ-98 Премиум. Очевидно, что это существенно удорожает расходы на топливо.

На что она влияет

ССД непосредственно определяет объём работы, произведённой ДВС. Чем изначально выше рассчитана степень сжатия, тем продуктивнее будет воспламенение. Пропорционально увеличится и отдача мотора. Вспомним, как разработчики в 90-е годы старались повышать этот показатель, полностью не модернизируя двигатель. Таким способом они конкурировали между собой, делая агрегаты мощнее, и не затрачивая при этом много средств. Но что самое интересное — моторы в этом случае не потребляли больше горючего, а даже становились экономнее.

Однако всему есть предел, и как было сказано выше, чересчур высокий коэффициент приводит к снижению ресурса ДВС. Почему это происходит? Дело в том, что при значительном сжатии топливная смесь начинает самопроизвольно детонировать, взрываться. Особенно это затрагивает агрегаты на бензине, поэтому здесь данный коэффициент имеет строгое ограничение.

Помните, что применение низкооктанового топлива становится причиной детонации на агрегатах с повышенной ССД. И наоборот, высокооктановое горючее может не позволять двигателю полностью раскрываться, если будет использовано в агрегатах с низким коэффициентом сжатия. По этой причине оба параметра должны соответствовать. Подробнее в таблице ниже.

Отличие степени сжатия от компрессии

Степень сжатия двигателя не является компрессией. Они полностью различаются, хотя многие их путают. Коэффициент, о котором идёт речь в статье, не раскрывает значение оптимального давления ТВС перед возгоранием. Измеряется ССД лишь относительно, в соотношении к единице объёма камеры.

Под компрессией принято понимать предельное значение сжатия, образуемого в камере сгорания, на конечном этапе давления горючей смеси. Данная величина априори не может быть относительной, поэтому её измеряют в абсолютных значениях — атм, кг/см2, бар.

Степень сжатия и компрессия неразрывно связаны, но не идентичны. Показатель компрессии зависит не только от сжатия. На него оказывает влияние температура ДВС, наличие зазоров в приводных клапанах, состав топлива и многое другое.

Расчет коэффициента сжатия

Ввиду того, что желательно увеличивать степень сжатия до определённого значения, необходимо уметь рассчитывать этот показатель. К тому же это даст возможность избежать детонационных моментов, разрушающих силовой агрегат изнутри в процессе форсирования.

Таким образом, необходимость в измерении этого показателя требуется в таких случаях, как:

  • форсировка мотора;
  • подгонка под топливо с другим АИ или для метанового топлива с октановым числом 120;
  • послеремонтная корректировка.

Турбированные моторы

На турбомоторах расчёт коэффициента сжатия отличается. Это объясняется наличием наддува воздуха. Поэтому в этом случае величину, полученную в ходе вычислений, умножают на показатель турбокомпрессора.

Кроме того, при вычислении степени сжатия турбированных моторов учитывается не только давление наддува, но и показатель эффективного сжатия, климатические изменения и многое другое. В данном случае процесс значительно усложняется по сравнению с измерениями на атмосферном двигателе.

Пример подсчета

Вот как выглядит общепринятая расчётная формула для автомобильного ДВС: «ССД = (РО+ОКС)/ОКС». Степень сжатия здесь отмечена как «ССД», рабочий объём цилиндра — «РО», а объём камеры сгорания — «ОКС».

Для расчёта «РО» нужно в первую очередь разложить единый объём двигателя или литраж на количество используемых цилиндров. К примеру, литраж мотора «четвёрки» — 1997 см3. Для определения ёмкости одного цилиндра, надо 1997 разделить на 4. Получится около 499 см3.

Для вычисления параметра «ОКС» специалисты пользуются проградуированной в см3 трубкой или пипеткой. Под камерой подразумевается место, где непосредственно происходит возгорание горючего. Камеру заправляют, а затем измеряют объём с помощью жидкостной бюретки. Если нет градуированной трубочки, можно жидкость выкачать с помощью шприца, а затем измерить в мерной посуде или на весах. В этом случае желательно для расчёта использовать не бензин или солярку, а чистую воду, так как её удельный вес более соотносим к объёму в см3.

Внимание! Для точного измерения «ОКС» дополнительно приплюсовывается объём толщины прокладки ГБЦ, учитывается форма днища поршней и другие особенности. Поэтому расчёт этой величины рекомендуется доверить специалистам.

Как увеличить степень сжатия двигателя

Если необходимо увеличить данный показатель, используют несколько способов:

  • расточка блока и установка поршней с большим диаметром;
  • уменьшение объёма камеры сгорания путём удаления слоя металла в месте соединения ГБЦ.

Нельзя забывать, что в некоторых случаях потребуется инсталляция модернизированных поршней. Это делается, чтобы исключить такое нежелательное последствие, как встреча поршней с клапанами. В частности, на элементах увеличивают выемки клапанов. Также в обязательном порядке корректируются заново фазы газораспределения.

Интересно, что лучше всех раскрыли потенциал степени сжатия ДВС японские производители. В то время как европейские автокомпании пошли путём усовершенствования гибридных моторов, японцам удалось увеличить ССД до 14 единиц и на бензиновых силовых агрегатах, применив изменяемую величину. Но как это возможно без детонационных моментов? Всё оказалось просто. Оказывается, нужно охладить камеру, где происходит возгорание. Тогда можно будет без опасения сжимать смесь. И вовсе не обязательно для этого использовать прохладный воздух: достаточно модернизировать систему выпуска.

Приём, давно известный ещё по гоночным движкам. Выпускные каналы меняются согласно схеме 4-2-1. Порции выхлопных газов здесь не мешаются, поочерёдно вылетают в трубу. Благодаря такой чёткой системе выхлопа, улучшается продувка цилиндров, где остаётся меньше горячих газов.

Секрет японской формулы, согласно которой можно без опаски сжимать горючую смесь, имеет строго математическое соотношение. Так, если процент выхлопа снизить в 2 раза, ССД можно поднимать на 3 единицы, но не больше. Если же при этом ещё и охлаждать воздух, поступающий в цилиндры, можно приплюсовать ещё одну единицу.

Однако для реализации данного метода нужно будет еще модернизировать газообмен, раскошелившись на фазовращатели обоих распредвалов. Вдобавок потребуется доработать некоторые моменты. К примеру, изменить длину поршневого хода посредством компьютерного вмешательства.

Применяется система изменяемого коэффициента на многих японских движках, например, для Inflniti. Способность автоматически менять этот показатель сжатия в зависимости от нагрузки позволяет значительно повышать КПД мотора, особенно турбированного. Каждая порция смеси сгорает при оптимальном на данный момент работы сжатии. Так, если нагрузки на мотор незначительные и смесь обеднённая, включается максимальное сжатие. И наоборот, в нагруженном режиме задействуется минимальная степень, так как бензина впрыскивается много и возможна детонация.

Таким образом, передовая система изменения ССД позволяет вдвое уменьшать литраж мотора, сохраняя при этом мощность и динамические характеристики.

Курс на увеличение степени сжатия двигателя наблюдался и в середине 20 века в США. Основная масса американских двигателей, выпущенных в 70-е годы, находилась в пределах 11-13 единиц. Но работали они только на очень качественном, высокооктановом топливе, получаемом путём этилирования. После того как этилирование запретили, в серийных образцах ДВС наблюдалось снижение показателя сжатия.

Важно знать, что прирост мощности будет наиболее заметен на двигателях, штатно работающих на низкой степени сжатия. Например, моторы с показателем 8 единиц, доведённые до 10, выдадут больше мощности, чем агрегаты со стоковым параметром 11 единиц, форсированные до 12.

Дефорсирование ДВС: для чего нужно и как осуществить

Иногда бывает необходимо уменьшить показатель сжатия. В этом случае устанавливается дополнительная металлическая прокладка ГБЦ. Можно использовать две прокладки вместо одной, тем самым утолщая промежуток — объём камеры растёт за счёт высоты головки блока. Более сложный способ подразумевает укорочение поршня — удаление верхнего слоя на токарном станке.

Дефорсирование двигателя, как правило, процедура вынужденная. В том числе это делается для снижения налоговых выплат или в целях увеличения ресурса агрегата. Как известно, моторы с низкой степенью сжатия дольше работают, меньше подвержены износу. Однако любой такой процесс усложняется законом, чтобы недобросовестные владельцы искусственно не занижали технические данные.

Что касается снижения показателя сжатия на турбированных моторах, то здесь потребуется модернизация системы электрики с датчиками, всей поршневой группы и форсунок, если это дизельный агрегат.

В отдельных случаях дефорсированию предпочитают свап, когда менее мощный контрактный мотор устанавливают вместо штатного.

ГБЦ замер и расчет объема камеры сгорания и степени сжатия — DRIVE2

Камера делается под цилиндр двигателя диаметром 84мм.
Итак пришло время подвести итоги запила камеры сгорания и просчитать ее объем перед шлифовкой ГБЦ.

Высота блока цилиндров на классический автомобиль ВАЗ:
Головка цилиндров 21011-1005011-10 двигателя, отливается из алюминиевого сплава и является общей для всех цилиндров. Высота головки — 112,5 мм, камера сгорания размером 79х51 мм и объемом 33,2 см куб. Внутри камеры имеется фрезерованная ступенька высотой 2 мм .
Головка цилиндров 21213-1003015 (для двигателя объемом — 1,7 л.) конструктивно похожа на головку 21011, но имеет ряд отличий. Высота головки 21213 составляет 111,0 мм, что ниже головки 21011 и 2130 (112.5 мм) на 1,8 мм. Размер камеры сгорания — 81х52 мм, объем 30 см куб.
Головка цилиндров 2130 -1003011-00 конструктивно не отличается от головки 21011, но имеет увеличенную камеру сгорания.
Камера сгорания выполнена с размером 81х53 мм и объемом 34,3 см куб. Высота 112,5 мм. В отверстии камеры просматриваются две фрезерованные ступеньки высотой около 1 мм.

Высчитываем площадь камеры сгорания после доработки. На листе в 5 мм клетку обводим контур камеры сгорания и считаем квадраты и плюсуем половинки. Получилось 38 см квадратных. Теперь заполняем камеру сгорания водой из шприца и смотрим сколько кубиков залили. У меня получилось ПРИМЕРНО во всех камерах по 40 кубиков каждая. Все камеры одинаковые :)) Я хочу спилить с плоскости ГБЦ 1.5 мм. Это равняется 5.7 см куб.
400 — 5.7 = 34.3 (см. рисунок с расчетами)
и высота ГБЦ получится 112,5-1,5 = 111
то есть спилив 1,5 мм я получу объем примерно 35 см куб.
Теперь можно просчитать степень сжатия. Я пользовался этим калькулятором
www.kartuning.ru/calculat…the-degree-of-compression
У меня получилась сжатие 10.5

Полный размер

Полный размер

Расчет степени сжатия. Теория ч.1 — Лада 21099, 1.5 л., 1999 года на DRIVE2

Это необходимая процедура как при ремонте, так и при доработки двигателя, расчет степени сжатия даст нам возможность понять, какой бензин заливать в свой бак. Во многом причина детонации нормального двигателя всего лишь из за того что октановое число топлива не соответствует степени сжатия.Формула универсальная но я разберу на примере двигателя ваз 21083 с обьемом 1.5 литра.
Как при тюнинге, так и при ремонте(после любых процедур с плоскостью блока под гбц, или привалочной плоскостью на гбц) нам нужно будет:
-"пролить"(измерить обьем шприцем) выборки на поршне, если он не стандарт( стандартное значение часто можно найти в интернете) —
— узнать какой коленвал установлен в блоке( ход поршня в миллиметрах)
— узнать диаметр цилиндра ( возможно стоят увеличенные в диаметре поршня если был ремонт, тогда нужно определить их размер по маркировке на поршнях)
— узнать "недоход" поршня (( расстояние от верхней плоскости блока(под гбц) до самого поршня когда он находится в Верхней Мертвой Точке))
— измерить(именно измерить а не узнать, т.к ремонты возможно были до вас) обьем Камеры Сгорания "КС" в гбц. Одна камера на один поршень. Нужно "пролить" любую из камер.Важно делать это после шлифовки/фрезеровки гбц, так как обьем естественно уменьшится.
— узнать/измерить обьем прокладки ГБЦ(можно так же пролить между двух стекол, или же вместе с КС ГБЦ тогда разница с обьемом одной только камеры и будет обьемом вашей прокладки.)

Далее воспользуемся калькулятором расчета СЖ ( их полно в сети интернет, и это проще чем самому подставлять числа в формулы, в пример приведу 1 из многих)
www.kartuning.ru/calculat…the-degree-of-compression
И небольшая шпаргалка для пп семейства ваз:
Стандартная СЖ для ваз 21083 1.5 около 9.8 (под 92-93 бензин)
Стандартный обьем КС ваз 21083 около 27 см.куб.
Обьем приоро(стальной) прокладки 2.3-2.5 куб.см Толщина 0.4 мм
Обьем стандартной прокладки 12-12.5 куб.см толщина 1.3 мм
Теперь вы знаете как точно подсчитать СЖ для своего двигателя.

Цена вопроса: 1 000 ₽ Пробег: 2 км

Изменение степени сжатия и степень сжатия турбо двигателя.

Изменение степени сжатия и степень сжатия турбо двигателя.

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.


Смотрите также