Ступінь стиснення являє собою розрахункову величину, яка демонструвала б зміна обсягу до і після стиснення. А компресія - це величина, яка вимірюється реально. У процесі стиснення відбувається зміна не тільки обсягу і тиску, а й температури, тому в справному двигуні компресія зазвичай трохи вище. На неї впливає і можлива негерметичність клапанів, прокладок, кілець та ін. Керівництво до двигуна зазвичай містить вказівку мінімального значення компресії, при якому дозволяється їздити.
Основне поняття
Важливо знати, яка ступінь стиснення для мотора є оптимальною. Це складне питання, адже розробники двигунів з запалюванням від іскри націлені на те, щоб збільшити цей показник. А якщо двигун працює на займання від стиснення, то цей параметр найправильніше знизити. Саме ступінь стиснення являє собою характеристику двигунів внутрішнього згоряння, яка викликає найбільше число помилкових думок.
Найпоширенішим помилкою є те, що від ступеня стиснення багато що залежить. Однак тут все просто - цей показник є відображенням ставлення обсягу циліндра до аналогічного параметру камери згоряння, а якщо по-іншому, то він дорівнює частці від ділення обсягу простору над поршнем до об`єму камери згоряння. Виходить, що ступінь стиснення в геометричному плані є відображенням того, у скільки разів здійснюється зменшення обсягу паливоповітряної суміші в циліндрах двигуна в процесі руху поршня від нижньої до верхньої мертвої точки. Звичайно, в житті все рідко аналогічно вираженого в теорії.
Як все працює?
Ступінь стиснення двигуна на зорі автомобілізму була невисокою - 4-5, щоб не сталася детонація в результаті роботи на бензині з малим октановим числом. Наприклад, при циліндрі на 400 кубиків обсяг камери згоряння становитиме 100 мл. Виходить, що для такого двигуна ступінь стиснення буде дорівнює: е = (400 + 100): 100 = 5. Якщо зменшити обсяг паливної камери до 40 кубічних сантиметрів, то станеться зростання ступеня стиснення: е = (400 + 40): 40 = 11 .
Який буде результат? Збільшення термічного ККД двигуна майже на 30%. За умови, що мотор на 2,4 літра з 6 циліндрами зі ступенем стиснення 5 досягає потужності 100 кінських сил, то при значенні ступеня стиснення 11 вона стане дорівнює майже 130 л. с. При цьому паливо витрачається в тому ж обсязі. Виходить, що в розрахунку на одну кінську силу на годину можна говорити про скорочення витрати палива на 22,7%.
Цей результат є вражаючим, а кошти для його досягнення неймовірно прості. Це не містика. Чим більше ступінь стиснення двигуна, тим нижче температура газів, які після відпрацювання йдуть на вихлоп.
ази теплотехніки
Двигуни автомобілів є різновидом теплових агрегатів, що підкоряються законам термодинаміки. Фізик Саді Карно в першій половині дев`ятнадцятого століття запропонував перші основи теорії теплових машин. Відповідно до його теорією, ККД такого мотора тим вище, чим більша різниця є між температурою газів до кінця горіння суміші палива з повітрям і показником температури на випуску. На цю різницю найбільше впливає ступінь розширення робочих газів всередині циліндрів. Тут є важливий момент, відповідно до його теорією, важливіше для термічного ККД є не ступінь стиснення, а ступінь розширення. Чим сильніше відбувається розширення гарячих газів на робочому ходу, тим нижчою стає їх температура, що цілком природно. У моторах зі звичайною конструкцією ступінь стиснення повністю відповідає ступеню розширення. Саме тому багато хто не розділяє ці терміни. А ступінь стиснення і компресія в сукупності викликають детонацію. Чим сильніше відбувається стиснення паливоповітряної суміші в циліндрах двигуна, тим вищими є температура і тиск в момент утворення іскри, тим вища ймовірність появи ударних хвиль в камері детонації і згоряння. Саме вона зменшує ступінь стиснення, але тут ні при чому ступінь розширення газів при роботі.
Пятітактний цикл
Існує пятітактний цикл, який призначений для розведення ступеня стиснення і ступеня розширення. Наприклад, ступінь стиснення ВАЗ 2112 починає працювати тільки при 75 градусах вище нижньої метрової точки, і тут є певний такт витіснення суміші. Тепер тактів 5: уприскування, зворотне витіснення, стиснення, робочий хід і випуск. Виникає питання, пов`язане з необхідністю ганяти суміш в обох напрямках. Наприклад, назад буде витіснене 20% суміші, а 80% стискається, як годиться. Навіть за таких умов реальний ступінь стиснення і компресія становлять 10,6.
практичне значення
Якщо конструкція має реальний показник, що дорівнює 10,6, а розширення робочих газів - 13, то це цілком нормально. У цьому випадку за фактом термічний ККД двигуна в 1,0518 рази перевищує той, що є за ступенем стиснення. Це мало, проте конструктори двигунів роками намагаються змінити ситуацію так, щоб домогтися цих 5% економії пального. У пасажирських автомобілів двигуни працюють на базі 5-тактного циклу.
Це рішення здається блискучим, але є і недолік. Геометричний показник ступеня розширення робочих газів 13, а для реального ступеня стиснення - 10,5. Процес витіснення суміші назад робить з 1,5 літрового двигуна по потужності і моменту 1,2 літровий. Підсумком цього є збільшення термічного ККД за рахунок втрати літражу. «На низах» двигун з запізнілим закриттям впускних клапанів не тягне. Пятітактний цикл доречно використовувати на автомобілях з гібридними агрегатами, де тяговий електричний мотор при найнижчих оборотах бере навантаження на себе. Далі в роботу включається ДВС. І тут не так важливо, який ступінь стиснення у мотора, найважливіше ступінь розширення газів при роботі.
висновок
Через наддуву ступінь стиску потрібно знижувати. У процесі подачі паливоповітряної суміші при надлишку тиску виходить, що в циліндрах має місце підвищена реальна компресія. Тому потрібно відступати. Саме тому виникає необхідність в зниженні термічного ККД і підвищенні витрати палива, якщо не використовується пальне спеціального призначення.
