Поняття «ступінь стиснення» відноситься до поршневих двигунів, у яких є камера згоряння. Під цим терміном розуміють відношення об'єму простору над поршнем в момент, коли він знаходиться в нижній мертвій точці до обсягу надпоршневого простору у верхній мертвій точці.
Іншими словами, це виражена математично різниця в тиску всередині камери згоряння на момент подачі горючої суміші в циліндр, і на момент її займання.
Навколо цього терміна дуже багато непорозумінь і міфів. Щоб зрозуміти, що істина, і що брехня, варто розібратися, чому у різних двигунів цей параметр відрізняється, і які переваги дає низька або висока ступінь стиснення.
Переваги високого ступеня стиснення
Двигун внутрішнього згоряння працює за рахунок запалення суміші повітря і парів палива. При запаленні суміш розширюється і штовхає поршень, який обертає колінвал. При більшому ступені стиснення інтенсивність тиску на поршень збільшується, і зак один такт двигун робить більше корисної роботи.
Відсутність детонації в дизельних двигунах пояснюється просто: в камері згоряння спочатку стискається чисте повітря, а паливо впорскується пізніше.
При цьому мається на увазі, що кількість бензину в паливо-повітряної суміші залишається незмінним, і за рахунок більшої кількості повітря воно згоряє з більш високим ККД.
На сучасному етапі конструювання легкових автомобілів застосування двигунів з низьким ступенем стиснення практично припинилося. Незважаючи на те, що в них допустимо використовувати низькооктановий і недорогий бензин А-80, їх популярність дорівнює нулю.
Справа в тому, що сучасні споживачі прагнуть купувати автомобілі з великою кількістю «коней під капотом», а з двигунів, розрахованих на низькооктановий бензин (наприклад, двигуна УАЗ 469, (який, правда, зі зміненою ступенем стиснення і поруч модернізацій встановлюється в УАЗ Hunter ), зняти велику потужність неможливо по конструктивним причин.
Чи можна змінити ступінь стиснення?
Збільшити ступінь стиснення можна, зменшивши обсяг камери згоряння, але при модернізації вже наявного двигуна інженерам доводиться постійно шукати компроміс між ефективністю і безпекою. Справа в тому, що, збільшення ступеня стиснення веде до зниження детонаційного порога.
Якщо збільшити ступінь стиснення занадто сильно, можна зіткнутися з тим, що наявними засобами запобігти виникненню детонації не вийде. Іншими словами, часом розробити (або поставити від іншого, більш потужного автомобіля) новий двигун легше, ніж модернізувати старий.
Для сучасних двигунів характерна висока мірою важливо стиснення. У переважній більшості випадків в них використовується бензин з октановим числом не нижче 95 або навіть 98.
Один з варіантів зміни ступеня стиснення, доступний приватним тюнерам - фрезерування головки блоку циліндрів. Після «укорочення» ГБЦ обсяг камери згоряння зменшується.
Ступінь стиснення в цьому випадку збільшиться. Є і зворотна сторона такої маніпуляції (до речі, офіційно її називають форсуванням) зменшиться загальний обсяг горючої суміші, що згоряє в циліндрі за один цикл.
Ступінь стиснення або компресія?
Ступінь стиснення часто плутають з поняттям «компресія». Це не одне і те ж. Компресією називають максимальний тиск в циліндрі при русі поршня від нижньої мертвої точки до верхньої.
Компресія вимірюється в атмосферах, а ступінь стиснення має вигляд математичного відносини, наприклад, 10: 1 (десять до одного).
Передчасне займання і детонація
Суміш, що надходить в камеру згоряння, повинна не вибухати, а горіти, причому, рівномірно, і протягом усього відрізка часу, поки поршень рухається вниз.
При цьому умови енергія витрачається максимально ефективно, а деталі поршневої групи зношуються рівномірно і не перегріваються. Складність полягає в тому, що швидкість горіння суміші зазвичай набагато швидше швидкості руху поршня.
У зв'язку з цим і виникає основна проблема, що встає на шляху тих, хто поставив собі за мету збільшити ступінь стиснення. При збільшенні тиску суміш мимовільно займається.
Це явище називається передчасним займанням. Більш того, загоряння суміші відбувається, коли поршень ще тільки завершує фазу стиснення. У цьому випадку енергія палива, що згорає створює додатковий опір і витрачається на виконання марної дії.
Друга проблема: виділення надмірної кількості енергії. Простіше кажучи - вибух. Явище це в теорії двигунобудування називається детонацією і має вкрай негативні наслідки.
Таким чином, збільшення ступеня стиснення може зіграти з власником двигуна злий жарт. Щоб уникнути неприємних наслідків, варто ознайомитися з таким поняттям, як октанове число.
Що таке октанове число і на що воно впливає?
Бензин, який використовується для роботи ДВС, відрізняється стійкістю до детонації і самозаймання. Для позначення рівня цієї стійкості вводиться поняття «октанове число».
Детонація виникає тільки в камері згоряння двигуна внутрішнього згоряння. Спалювання дизельного палива вимагає більшому ступені стиснення, і запалюється воно «само собою» розігріваючись під впливом тиску і стикаючись з розжареними металевими деталями.
Здавалося б, всі умови для виникнення створені, але завдяки деяким особливостям дизельного двигуна він повністю захищений від цього шкідливого явища.
Важливий факт - октанове число бензину не впливає на кількість енергії, яке виділяє паливо при згорянні. Іншими словами, думати, що заливаючи в двигун бензин з більш високим октановим числом, ви підвищуєте його потужність, помилково.
Все дуже просто: при високому значенні ступеня стиснення необхідно використовувати паливо з великим октановим числом.
Наслідки використання палива з невідповідним октановим числом
Варто звернути увагу, що при невідповідності використовуваного палива вимогам заводу-виготовлювача, можуть виникнути такі проблеми:
- При використанні палива з великим октановим числом можливо прогорание випускних клапанів. Відбувається це тому, що бензин з великим октановим числом горить з меншою температурою і повільніше. Відповідно, при його використанні, на фазі випуску замість відпрацьованих газів через випускні клапана вилітає палаюча суміш.
- При використанні палива з високим октановим числом на свічках можливе утворення нагару. Причини все ті ж: швидкість горіння може не збігатися з циклами ходу поршня.
- При використанні палива з низьким октановим числом блок керування двигуном (або октан-коректор розподільника) не зможе встановити кут випередження запалювання, що виключає детонацію.
Альтернативний спосіб зміни ступеня стиснення
У сучасній практиці розробки двигунів активно застосовується альтернативний спосіб динамічного зміни ступеня стиснення - установка турбонагнетателя.
Він допомагає збільшити тиск в камері згоряння, не змінюючи при цьому її фізичного обсягу. Принцип роботи нагнітача полягає в тому, що в камеру згоряння під тиском надходить більше повітря за одиницю часу.
В результаті ступінь стиснення змінюється постійно, реагуючи на збільшення і зменшення навантаження на двигун. Цей процес відбувається під контролем електроніки, яка оперативно змінює умови займання паливо-повітряної суміші.
В результаті всіх перерахованих вище негативних факторів, пов'язаних зі зміною тиску в камері згоряння, вдається уникнути.
В Об'єднаних Арабських Еміратах крайней популярністю користуються гонки на дизельних позашляховиках. Для збільшення ступеня стиснення і потужності використовуються турбіни максимальної продуктивності
Шанувальники тюнінгу сприйняли застосування турбонагнітачів як більш гнучкий і керований спосіб збільшення потужності двигуна.
Можна сказати, що придбання турбо-кита (набору деталей, призначених для установки турбонаддува на конкретний двигун), набагато більш поширена в порівнянні з форсуванням. Нагнітачі різних типів успішно використовуються і при необхідності збільшити ефективність роботи дизельного двигуна.
Схожі записи автомобільної тематики:
- Принцип роботи дизельного двигуна
- Порядок роботи циліндрів двигуна різних авто
- Робота двотактного двигуна: пристрій і принцип дії
- Принцип роботи гібридного двигуна
- Карбюраторний двигун: принцип роботи, пристрій і регулювання
