Степень сжатия под газ: На голубом газу — журнал За рулем
Дизельный двигатель на газу – Dexpens
Как бензиновый, так и дизельный двигатель могут быть переоборудованы для работы с ГБО (и метан, и пропан-бутан). Грузовая или легковая машина – разницы нет. Однако при этом серьезным изменениям подвергается штатная система питания дизеля. Об этом и пойдет речь.Работа двигателя начинается с зажигания. Однако газ не воспламенятся от сжатия, поскольку температура его самовозгорания намного выше (около 700 градусов против 320-380 градусов у дизтоплива). Соответственно, использование только одного типа топлива даже теоретически невозможно, ввиду недостаточной температуры сжатого воздуха в цилиндрах. Есть два выхода, чтобы приспособить дизельный двигатель к работе на газе.
1. Газовый двигательЭтот способ более прост, но и более радикален. Производятся существенные изменения мотора: демонтируется топливная аппаратура, вместо которой устанавливается система зажигания. Вместо форсунок устанавливаются свечи зажигания.
Производится монтаж ГБО, и при помощи дозатора газ подается во впускной коллектор. Степень сжатия, необходимая для дизтоплива, слишком высока для метана (его октановое число – 120). Если эксплуатировать двигатель только с этими изменениями, то детонация сделает свое дело и гибель мотора будет мучительной, хотя и недолгой. Для нормальной работы двигателя необходимо уменьшить степень сжатия до 12-14. Это достигается выборкой «лишнего» металла в камерах сгорания головки блока или на днищах поршней. Однако этого может оказаться недостаточно, и тогда под ГБЦ устанавливаются прокладки необходимой толщины. Изменения существенны, и на выходе получается не дизель, а так называемый «газовый» двигатель. По характеристикам он будет практически идентичен «поджатому» под газ (до такой же степени сжатия 12-14) бензиновому мотору, и существенным улучшением можно признать повышение ресурса двигателя, экологичность и экономичность. Такое исполнение позволяет использовать только один вид топлива. В Европе этот способ практикуется довольно давно.
2. ГазодизельБолее простым вариантом является приспособление обычного дизеля для работы на смеси солярки и метана. Речь идет о той же проблеме – как поджечь метан. При изменении в сторону газодизельного двигателя это достигается следующим образом: в конце такта сжатия в цилиндры подается некоторое количество солярки, которая и поджигает газо-воздушную смесь, поступившую на такте впуска. Запальная порция для всех автомобильных двигателей (так называемых, быстроходных дизелей) составит 15-30 процентов, в зависимости от типа двигателя, его состояния, от самого ГБО.
Существенный плюс такого двигателя – возможность использовать как газ в качестве основного топлива, так и работать на одной солярке. Если газ закончился, движение продолжается, переход на дизтопливо можно заметить только по изменившемуся звуку работы двигателя (который начинает работать громче).
К слову об экологическом значении такой модификации: при работе в режиме «80 процентов газа и 20 процентов солярки» полностью исчезает характерный «дизельный» черный дым.
В выхлопе увеличивается содержание углеводородов – СН, но за счет несгоревшего метана. Главный яд, идущий на выхлоп в обычном дизеле, – 3,4-бензпирен (сильнейший канцероген) практически отсутствует. Так же, как и у всех газифицированных двигателей, возрастают ресурс (из-за уменьшения отложений на деталях цилиндро-поршневой группы) и срок службы масла.
Любой дизельный мотор может быть модифицирован таким образом. Помимо собственно установки ГБО, производится доводка топливной системы – установка насоса высокого давления для подачи небольших (запальных) порций дизтоплива.
Из истории вопроса.Грузовики с газодизельными двигателями когда-то производились в СССР серийно. Так, с 1987 г. Камский автозавод выпускал модели “53208”, “53217”, “53218” и “53219” с атмосферными двигателями КамАЗ-7409.10. Параллельно велись работы по доводке турбодизеля КамАЗ-7403 для работы на бинарном топливе. Но грянули перестройка и распад СССР, и работы в этом направлении были прекращены.
В настоящее время тенденция цен на дизтопливо, метан и пропан-бутан такова, что выгоду установки ГБО сложно отрицать. Конечно, в первую очередь это интересно для владельцев автомобилей с большим суточным пробегом: у них ГБО окупится быстрее. Однако перспектива дальнейшего удорожания солярки и бензина приводит и владельцев легковых автомобилей к мысли о переходе на газ. Учитывая рост сети АГЗС, аргументов «против» становится все меньше. А наличие опытных специалистов, работающих на установке ГБО не один год, и предоставляющих гарантию на установленное оборудование, дает уверенность в надежности.
Газовый двигатель – Основные средства
О достоинствах газомоторного топлива, в частности метана, сказано немало, но напомним о них еще раз.
Это экологичный выхлоп, удовлетворяющий текущие и даже будущие законодательные требования к токсичности. В рамках культа глобального потепления это важное преимущество, поскольку нормы Euro 5, Euro 6 и все последующие будут насаждаться в обязательном порядке и проблему с выхлопом так или иначе придется решать.
К 2020 г. в Евросоюзе новым транспортным средствам будет разрешено производить в среднем не более 95 г СО2 на километр. К 2025 г. этот допустимый предел могут еще опустить. Двигатели на метане способны удовлетворить эти нормы токсичности, и не только благодаря меньшему выбросу СО2. Показатели выбросов твердых частиц в газовых двигателях также ниже, чем у бензиновых или дизельных аналогов.
Далее, газомоторное топливо не смывает масло со стенок цилиндра, что замедляет их износ. Как утверждают пропагандисты газомоторного топлива, ресурс двигателя волшебным образом вырастает в разы. При этом они скромно умалчивают о теплонапряженности работающего на газе двигателя.
И главное преимущество газомоторного топлива – это цена. Цена и только цена покрывает все недостатки газа как моторного топлива. Если мы говорим о метане, то это неразвитая сеть АГНКС, которая буквально привязывает газовый автомобиль к заправке. Количество заправок сжиженным природным газом ничтожно, этот вид газомоторного топлива сегодня представляет собой нишевой, узкоспециальный продукт.
Далее, газобаллонное оборудование занимает часть полезной грузоподъемности и полезного пространства, ГБО хлопотно и накладно в обслуживании.
Технический прогресс породил такой вид двигателя, как газодизель, живущий в двух мирах: дизельном и газовом. Но как универсальное средство газодизель не реализует в полном объеме возможности ни того, ни другого мира. Нельзя оптимизировать ни процесс сгорания, ни показатели КПД, ни образование выбросов для двух видов топлива на одном двигателе. Для оптимизации газовоздушного цикла нужно специализированное средство – газовый двигатель.
Сегодня все газовые двигатели используют внешнее образование газовоздушной смеси и воспламенение от свечи зажигания, как в карбюраторном бензиновом двигателе. Альтернативные варианты – в стадии разработки. Газовоздушная смесь образуется во впускном коллекторе путем инжекции газа. Чем ближе к цилиндру происходит этот процесс, тем быстрее реакция двигателя. В идеале газ должен впрыскиваться прямо в камеру сгорания, о чем речь пойдет ниже.
Сложность управления не единственный недостаток внешнего смесеобразования.
Автопроизводители рекомендуют использовать в газовых двигателях специальные моторные масла, отличающиеся водостойкостью, пониженной сульфатной зольностью и одновременно высоким значением щелочного числа, но не возбраняются и всесезонные масла для дизельных двигателей классов SAE 15W-40 и 10W-40, которые на практике применяются в девяти случаях из десяти.
Турбокомпрессор позволяет снизить степень сжатия до 10–12 в зависимости от размерности двигателя и давления во впускном тракте, а коэффициент избытка воздуха увеличить до 1,4–1,5. При этом КПД достигает 37%, но одновременно значительно возрастает теплонапряженность двигателя. Для сравнения: КПД турбированного дизельного двигателя достигает 50%.
Повышенная теплонапряженность газового двигателя связана с невозможностью продувки камеры сгорания при перекрытии клапанов, когда в конце такта выпуска одновременно открыты выпускные и впускные клапаны. Поток свежего воздуха, особенно в наддувном двигателе, мог бы охлаждать поверхности камеры сгорания, снижая таким образом теплонапряженность двигателя, а также снижая нагрев свежего заряда, это увеличило бы коэффициент наполнения, но для газового двигателя перекрытие клапанов недопустимо. Из-за внешнего образования газовоздушной смеси воздух всегда подается в цилиндр вместе с метаном, и выпускные клапаны в это время должны быть закрыты во избежание попадания метана в выпускной тракт и взрыва.
Уменьшенная степень сжатия, повышенная теплонапряженность и особенности газовоздушного цикла требуют соответствующих изменений, в частности, в системе охлаждения, в конструкции распредвала и деталей ЦПГ, а также в применяемых для них материалах для сохранения работоспособности и ресурса. Таким образом, стоимость газового двигателя не так уж отличается от стоимости дизельного аналога, а то и выше. Плюс к этому стоимость газобаллонного оборудования.
Флагман отечественного автомобилестроения ПАО «КАМАЗ» серийно выпускает газовые 8-цилиндровые V-образные двигатели серий КамАЗ-820.60 и КамАЗ-820.70 размерностью 120х130 и рабочим объемом 11,762 л. Для газовых двигателей используют ЦПГ, обеспечивающую степень сжатия 12 (у дизельного КамАЗ-740 степень сжатия 17). В цилиндре газовоздушная смесь воспламеняется искровой свечой зажигания, установленной вместо форсунки.
Для большегрузных автомобилей с газовыми двигателями используют специальные свечи зажигания. Так, Federal-Mogul поставляет на рынок свечи с иридиевым центральным электродом и боковым электродом, выполненным из иридия или платины.
Конструкция, материалы и характеристики электродов и самих свечей учитывают температурный режим работы большегрузного автомобиля, характерный широким диапазоном нагрузок, и сравнительно высокую степень сжатия.
Двигатели КамАЗ-820 оборудуют системой распределенного впрыска метана во впускной трубопровод через форсунки с электромагнитным дозирующим устройством. Газ инжектируется во впускной тракт каждого цилиндра индивидуально, что позволяет корректировать состав газовоздушной смеси для каждого цилиндра с целью получения минимальных выбросов вредных веществ. Расход газа регулируется микропроцессорной системой в зависимости от давления перед инжектором, подача воздуха регулируется дроссельной заслонкой с приводом от электронной педали акселератора. Микропроцесорная система управляет углом опережения зажигания, обеспечивает защиту от воспламенения метана во впускном трубопроводе при сбое в системе зажигания или неисправности клапанов, а также защиту двигателя от аварийных режимов, поддерживает заданную скорость автомобиля, обеспечивает ограничение крутящего момента на ведущих колесах автомобиля и самодиагностику при включении системы.
«КАМАЗ» в значительной степени унифицировал детали газовых и дизельных двигателей, но далеко не все, и многие внешне схожие детали для дизеля – коленвал, распредвал, поршни с шатунами и кольцами, головки блока цилиндров, турбокомпрессор, водяной насос, масляный насос, впускной трубопровод, поддон картера, картер маховика – не подходят для газового двигателя.
В апреле 2015 г. «КАМАЗ» запустил корпус газовых автомобилей мощностью 8 тыс. единиц техники в год. Производство размещено в бывшем газодизельном корпусе автозавода. Технология сборки следующая: шасси собирают и устанавливают на него газовый двигатель на главном сборочном конвейере автомобильного завода. Потом шасси буксируют в корпус газовых автомобилей для монтажа газобаллонного оборудования и проведения всего цикла испытаний, а также для обкатки автотехники и шасси. При этом газовые двигатели КАМАЗ (в том числе модернизированные с компонентной базой «БОШ»), собираемые на моторном производстве, также проходят испытания и обкатку в полном объеме.
«Автодизель» (Ярославский моторный завод) в содружестве с компанией Westport разработал и выпускает линейку газовых двигателей на базе семейства 4- и 6-цилиндровых рядных двигателей ЯМЗ-530. Шестицилиндровый вариант может устанавливаться на автомобили нового поколения «Урал NEXT».
Как уже говорилось выше, идеальный вариант газового двигателя – это непосредственный впрыск газа в камеру сгорания, но до сих пор мощнейшее глобальное машиностроение не создало такой технологии. В Германии исследования ведет консорциум Direct4Gas, возглавляемый компанией Robert Bosch GmbH в партнерстве с Daimler AG и Штутгартским научно-исследовательским институтом автомобильной техники и двигателей (FKFS). Министерство экономики и энергетики Германии поддержало проект суммой в 3,8 млн евро, что на самом деле не так уж много. Проект будет работать с 2015-го до января 2017 г. На-гора должны выдать промышленный образец системы непосредственного впрыска метана и, что не менее важно, технологию ее производства.
По сравнению с нынешними системами, использующими многоточечный впрыск газа в коллектор, перспективная система непосредственного впрыска способна на 60% увеличить крутящий момент на низких оборотах, то есть ликвидировать слабое место газового двигателя. Непосредственный впрыск решает целый комплекс «детских» болезней газового двигателя, принесенных вместе с внешним смесеобразованием.
В проекте Direct4Gas разрабатывают систему непосредственного впрыска, способную быть надежной и герметичной и дозировать точное количество газа для впрыска. Модификации самого двигателя сведены к минимуму, чтобы промышленность могла использовать прежние компоненты. Команда проекта комплектует экспериментальные газовые двигатели недавно разработанным клапаном впрыска высокого давления. Систему предполагается тестировать в лаборатории и непосредственно на транспортных средствах. Исследователи также изучают образование топливно-воздушной смеси, процесс управления зажиганием и образование токсичных газов.
Итак, газовые двигатели – это молодое направление, еще не достигшее технологической зрелости. Зрелость наступит, когда Bosch со товарищи создадут технологию непосредственно впрыска метана в камеру сгорания.
Вот что на самом деле означает «коэффициент сжатия» и почему это важно
Вы уже слышали термин «степень сжатия», но задумывались ли вы когда-нибудь, что он означает? Что ж, пришло время объяснить, что такое степень сжатия и почему каждый автопроизводитель теперь одержим ею, как Святым Граалем.
Степень сжатия, надо признать, сложнее, чем кажется на первый взгляд. Не помогает и то, что это один из тех терминов, которые вы слышите на автомобильных встречах и в пресс-релизах без особых объяснений. Это одна из тех вещей, которые вы в основном делаете вид, что понимаете, пытаясь произвести впечатление на того артиста на воздушном шаре, которого вы встретили в цирке на прошлых выходных.
Мы знаем, что высокая степень сжатия — это хорошо, а низкая — плохо. Мы знаем, что новый двигатель Skyactiv-X «Святой Грааль» от Mazda имеет высокую степень сжатия, наряду с «дизельным убийцей» от Infiniti и серией «Dynamic Force» от Toyota, которые рекламируют большую мощность вместе с большей эффективностью.
Мы живем в эпоху, когда инженеры не могут просто увеличить мощность двигателя, сделав его больше. Изменение степени сжатия двигателя становится тем, как это делается.
(Кстати, если вы читаете это и фыркаете, потому что уже знаете, что такое степень сжатия, хорошо для вас! Не все знают.)
Определить степень сжатия очень просто
Степень сжатия — это именно то, на что это похоже, — степень, при которой максимальный объем цилиндра сжимается до минимального объема цилиндра. Это объем цилиндра, когда поршень полностью опущен вниз по сравнению с полным подъемом. Это написано и сказано как соотношение. Например, для двигателя со степенью сжатия 9:1 вы бы сказали, что это «девять к одному».
Теперь представьте цилиндр в своей голове. Поршень движется вверх и вниз внутри этого цилиндра. Когда поршень находится в нижней точке, это называется нижней мертвой точкой. Вот где объем цилиндра самый большой. Когда поршень находится в самой высокой точке внутри цилиндра, это называется верхней мертвой точкой, и именно здесь объем цилиндра наименьший. Сравнение этих двух томов — вот откуда исходит ваше соотношение.
Если вы визуал, как и я, вам понравится этот GIF-файл, который я сделал, показывающий, как работает четырехтактный двигатель. Видите, как поршень движется вверх во время такта сжатия? Вот и весь воздух и топливо сжимаются в цилиндре. Если двигатель имеет высокую степень сжатия, это означает, что данный объем воздуха и топлива в цилиндре сжимается в гораздо меньшее пространство, чем двигатель с более низкой степенью сжатия.
А теперь пример с простой математикой, моей любимой.
Представьте, что у вас есть двигатель, в котором объем цилиндра и камеры сгорания составляет 10 см³, когда поршень находится в нижней мертвой точке.
После закрытия впускного клапана и подъема поршня вверх во время такта сжатия он выдавливает воздушно-топливную смесь в пространство одного кубического сантиметра. Этот двигатель имеет степень сжатия 10:1.
Вот оно! Это степень сжатия. Общий рабочий объем плюс сжатый объем (включая объем головки блока цилиндров и все, что выше, куда «заметает» поршень) на только сжатый том .
Почему это лучше, если это сложно
Но понимание того, что такое степень сжатия , менее важно, чем понимание , почему нам так важно, или почему высокое сжатие является таким стремлением.
Лучшее объяснение, которое я получил, дал мой коллега и инженер Дэвид Трейси, который затем обратился за помощью к другим инженерам и профессорам. Лучший ответ из них дал доктор Энди Рэндольф, технический директор ECR Engines. Он занимается исследованиями силовых агрегатов для NASCAR, и его объяснение предельно ясно:
С точки зрения непрофессионала, мощность двигателя вырабатывается, когда сгорание воздействует на поршень и толкает поршень вниз по цилиндру во время такта расширения.
Чем выше поршень находится в отверстии в момент начала сгорания, тем большее усилие будет приложено.
По мере увеличения степени сжатия поршень перемещается выше в отверстии в верхней мертвой точке, следовательно, возникает дополнительная сила для такта расширения (дополнительная сила для того же количества топлива означает более высокий КПД).
Теперь нам нужно больше узнать о почему в дополнение к как , а это значит, что нам придется углубиться в область термодинамики.
Суть всего этого в том, что более высокая степень сжатия означает, что двигатель получает больше работы при том же количестве топлива. Это хорошо для мощности, а также миль на галлон.
Чтобы объяснить, почему более высокая степень сжатия обеспечивает лучшую эффективность, мы не будем слишком глубоко погружаться в термодинамику, но, черт возьми, давайте просто окунемся в нее на цыпочках. Это здорово и хорошо для души.
Более высокая степень сжатия означает больше работы, но большее давление
На изображении выше показана диаграмма P-V, или диаграмма давление-объем для идеального типичного бензинового двигателя.
Он визуально показывает, что происходит в вашем двигателе, когда он сжигает бензин.
На приведенной выше диаграмме нижняя кривая 1-2 показывает такт сжатия.
Строка 2-3 показывает горение.
Верхняя кривая 3-4 показывает ход расширения.
А линия 4-1 показывает отвод тепла при открытии выпускного клапана.
Чтобы быть более техническим, на диаграмме кривая 1-2 показывает такт сжатия, при котором давление (ось Y) увеличивается, а объем (ось X) падает, когда поршень работает над газом, сжимая его. Линия 2-3 показывает теплоту, выделяющуюся при сгорании, быстром увеличении давления и температуры газа. Кривая 3-4 показывает увеличение объема и падение давления, когда газ воздействует на поршень во время такта расширения. Линия 4-1 показывает отвод тепла от газа в окружающую среду по мере того, как давление возвращается к атмосферному при открытии выпускного клапана. Наконец, плоская линия 1-5 внизу представляет такт выпуска и возврат поршня в верхнюю мертвую точку в конце.
Площадь в этих строках 1-2-3-4 показывает, какую работу выполняет двигатель. Более высокая степень сжатия означает, что две вертикальные линии на графике будут двигаться влево и вверх, оставляя больше области в пределах границ, чем при более низкой степени сжатия, и, таким образом, работа будет выполнена. Но, как вы можете видеть на этой диаграмме, вы столкнетесь с более высоким давлением. Другими словами, вы получите больше механической работы от вашего двигателя с высокой степенью сжатия. Вы получите больше давления в цилиндре и на поршне из-за подводимого тепла от сгорания.
Более высокая степень сжатия также означает большую тепловую эффективность
Также важно отметить, что тепловложение и потери тепла во время цикла вашего двигателя связаны с эффективностью как функцией степени сжатия. Все это работает на двух идеях. Во-первых, любая тепловая энергия, поступающая в систему, должна быть преобразована либо в механическую работу, либо в отработанное тепло.
Во-вторых, тепловой КПД — это просто выходная мощность, деленная на подводимое тепло. Таким образом, вы можете вывести соотношение между тепловой эффективностью и степенью сжатия, как показано на веб-странице MIT и показано выше. Уравнение выглядит следующим образом (nu — тепловой КПД, r — степень сжатия, а gamma — свойство жидкости) :
Когда вы увеличиваете степень сжатия двигателя определенного рабочего объема, вы эффективно сдвигаете P-V диаграмму вверх. и влево, и увеличить тепловложение (Qh на диаграмме) в большей степени, чем теплоотдачу (Ql). Иными словами, вы превращаете большую часть своей входной энергии в работу. Вот Джейсон Фенске из Инженерное объяснение , разбивающее эту взаимосвязь между степенью сжатия, теплопередачей и эффективностью:
В любом случае, суть в том, что термодинамика диктует, что тепловая эффективность увеличивается с увеличением степени сжатия, как вы можете видеть на графике и уравнении выше.
А это означает больше лошадиных сил, лучшую экономию топлива, более тяжелые кошельки и более широкие улыбки. Покатайтесь на любом вялом, хрипящем, поглощающем бензин старом американском V8 с низкой степенью сжатия, и вы поймете, о чем я.
Степень сжатия также делает такие двигатели, как двигатель Mazda Skyactiv-G, такими эффективными. Первая из серии новых двигателей с высокой и переменной степенью сжатия от Mazda, Nissan/Infiniti и Toyota, Mazda имеет на данный момент самую высокую степень сжатия в бизнесе, 14:1, поэтому она может работать с большим расходом топлива. показатели экономичности и мощности даже без турбокомпрессора.
Почему более высокая степень сжатия означает, что вам нужно более высокое октановое число
Почему все просто не используют высокие степени сжатия? Что ж, высокая степень сжатия — вот почему многим мощным двигателям требуется топливо премиум-класса или высокооктановый бензин. Октановое число, как это How Stuff Works указывается в статье, измерение способности бензина сопротивляться детонации.
По сравнению с бензином с высоким октановым числом, бензин с низким октановым числом более склонен к самовоспламенению из-за высоких температур и давлений наддувочного воздуха. По сути, вам нужен газ, который воспламеняется, когда вы этого хотите, а не тот, который воспламеняется, когда вы этого не хотите. Такое неконтролируемое сгорание называется детонацией. Стучать плохо; это снижает крутящий момент и может привести к непоправимому повреждению вашего двигателя.
Высокая степень сжатия увеличивает риск детонации, поэтому двигатели с очень высокой степенью сжатия используют высокооктановый гоночный бензин или (сейчас чаще) E85. Газы имеют тенденцию нагреваться при сжатии, поэтому повышенная тепловая плотность может привести к преждевременному воспламенению топлива до того, как оно воспламенится от свечи зажигания. Повторюсь: это плохо.
Mazda пришлось проделать большую работу над конструкцией поршня и выхлопной системы, чтобы уменьшить стук в двигателе 14:1, работающем на насосном газе.
Поршни в двигателе Skyactiv-X, например, имеют полость посередине, чтобы Mazda могла выстрелить богатым топливом вокруг свечи зажигания в бедной смеси, и, да, есть причина, по которой это было не так. ‘не легкая технология для разработки.
Что еще интересно, так это то, что вы не можете просто сделать двигатель с такой высокой степенью сжатия, как вы хотите. Я связался с Джоном Хойенгой, владельцем магазина выхлопных газов и ралли Nameless Performance, чтобы поговорить о рисках и преимуществах высокой степени сжатия.
Джон строит раллийный автомобиль Nissan 240SX, в который он заменяет четырехцилиндровый двигатель SR20VE, который в настоящее время развивает мощность около 250 лошадиных сил на колесах всего из 2,0 литров. Удивительно, но без турбо. Все, что Джон должен поблагодарить, это очень высокая степень сжатия 14,5: 1. «При сжатии выполняется больше работы, — объяснил он, — поэтому тем больше мощности [двигатель] будет производить без наддува».
При этом, поскольку это гоночный двигатель, он заправляет его гоночным бензином или чрезвычайно высокооктановым двигателем E85.
Джон сказал, что все, что имеет степень сжатия выше 14,5: 1, подвергается риску самовоспламенения и может выбить шток или прокрутить подшипник. Это то, что небрежно называют «взрывом».
Есть предел тому, как высоко вы можете подняться
Я спросил, не поэтому ли мы видим, что люди не ездят с двигателями, которые имеют значительно более высокую степень сжатия, чем все, что мы видим сегодня. Неприлично высокие соотношения, вроде 60:1. Джон рассмеялся. Он объяснил, что металл просто не может выдерживать такие высокие уровни нагрузки, а такая степень сжатия может разогреть все до такой степени, что любой современный двигатель взорвется.
Конечно, не все из нас строят гоночные автомобили с гоночными двигателями, поэтому нам не о чем беспокоиться об изменении степени сжатия. Но мы случайные автовладельцы и энтузиасты квазидвигателей, так что это было объяснением того, что означает степень сжатия и почему это важно. Вам больше не нужно притворяться, теперь вы знаете, что это такое.
А теперь иди и найди этого акробата и скажи ему, что ты чувствуешь!
Знаете ли вы?: Степень сжатия | Автомобильные новости
Что такое степень сжатия?
У каждого двигателя своя степень сжатия. Топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндре, создавая воспламенение, сила которого зависит от степени сжатия: объем цилиндра, когда поршень находится в нижней части своего хода, против объема цилиндра, когда поршень в верхней части его хода. Между прочим, вы должны знать, что рабочий объем двигателя относится к суммарной мощности всех поршней во время полного цикла.
Зажигание происходит, когда поршень находится в верхней части своего хода, то есть в верхней части цилиндра (также известного как головка цилиндра), который образует камеру сгорания. Оставшийся объем топливовоздушной смеси внутри камеры сгорания позволяет пропорционально определить степень сжатия.
Степень сжатия обычно составляет от 8:1 до 10:1.
Более высокая степень сжатия, скажем, от 12:1 до 14:1, означает более высокую эффективность сгорания.
| Фото: Sébastien D’Amour |
Преимущества
Более высокая степень сжатия и эффективность сгорания означают большую мощность при меньшем расходе топлива и меньшем количестве выхлопных газов. С другой стороны, более сильные воспламенения усиливают нагрев, трение и износ, что усложняет работу внутренних компонентов двигателя. Автопроизводителям приходится находить правильный компромисс.
Возьмем, к примеру, технологию Mazda SKYACTIV. Инженеры переработали внутренние компоненты, чтобы увеличить ход поршня, чтобы обеспечить более высокую степень сжатия. При этом водителям, которые хотят воспользоваться этим преимуществом, абсолютно необходимо использовать бензин премиум-класса (бензин с более высоким октановым числом).
Форсированные двигатели и дизельные двигатели
Безнаддувные двигатели могут иметь более высокую степень сжатия, чем форсированные двигатели (с наддувом или с турбонаддувом). Например, в двигателе с турбонаддувом воздух, поступающий в камеру сгорания, уже находится под давлением, поэтому степень сжатия должна быть немного ниже, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на компоненты. Двигатели с наддувом обычно имеют степень сжатия от 8:1 до 8,5:1.
Однако, когда речь идет о дизельных двигателях, отсутствие свечей зажигания требует более высокой степени сжатия – примерно с 14:1 до 22:1. Они используют горячий воздух для испарения, а затем поджигают топливо.
Марки топлива
Чем большее сжатие и нагрев может выдержать топливо перед воспламенением, тем выше его октановое число (87, 91, 94 и т. д.) и выше сорт топлива (обычный, премиум и т. д.).
Как я уже сказал; более высокая степень сжатия означает больше тепла внутри двигателя.
Добавить комментарий