Что такое полный объем цилиндра и степень сжатия двигателя

Что такое полный объем цилиндра и степень сжатия двигателя

• ДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
• ДОСТАВКА
• НОВОСТИ
• СТАТЬИ
• РЕМОНТ ОБОРУДОВАНИЯ
• РАСПРОДАЖА
• ЦЕНЫ
• КОНТАКТЫ

«Степень сжатия и компрессия»

Степень сжатия — величина определяемая геометрическими параметрами двигателя:
1. Объем камеры сгорания — Объем образующийся над поршнем, когда он находится в ВМТ
2. Полный объем цилиндра — Это объем камеры сгорания, когда поршень
находится в НМТ, он равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.
Степень сжатия = полный объем цилиндра/объем камеры сгорания.
Для движков классики составляет 8.5.
Изменяется при помощи изменения объема камеры сгорания (например прокладкой).
Повышение степени сжатия в карбюраторном двигателе ограничено стойкостью топлива к детонации.
Под компрессией понимают давление в конце такта сжатия. Эта величина и измеряется манометром (компрессиометром).
Как соотносятся степень сжатия и компресия?
Немного теории. Компрессия обычно больше, чем степень сжатия (12 у нового приработанного 2103 двигателя), поскольку сжатие происходит практически адиабатически, и, соответственно, сопровождается изменением (увеличением) температуры смеси. Эта величина была бы равна степени сжатия, если бы сжатие происходило изотермически в герметически замкнутом объеме.
В случае адиабатическиго сжатия максимальное возможное давление в конце такта сжатия («компрессия») оценивается согласно уравнению Пуассона
PVx=const
показатель степени для идеального двухатомного газа составляет x=cp/cv =7/5. Таким образом, для
«классического» движка со степенью сжатия 8.5 максимальное давление составляет примерно 20
атм. Кстати, очень похожая цифра (16-17 атм) получается у двигателя с идеально притертыми
клапанами при измерении компрессии «с маслом», когда кольца (и замки колец) герметизированы
залитым в цилиндр моторным маслом. Недостающие 3-4 атм получаются, например, за счет того,
что начальное давление меньше 1 атм. При измерении компрессии без масла давление составляет 12 атм, за счет вытекания горючей смеси из цилиндра при сжатии через замки колец и в зазор между кольцами и цилиндром, который имеется в силу конструктивных особенностей (например сетка Хона). Поэтому обычно говорят, что «компрессия у исправного двигателя в 1.2 -1.3 раза больше степени сжатия».
Измеряется компрессия следующим образом. На прогретом двигателе выкручиваются все свечи,
обычно одна из свечей устанавливается с центральным электродом на массу, нажимается «газ в пол» и двигатель прокручивается стартером, пока значение на установленном в свечном отверстии
компрессиометре не стабилизируется.
Следует отметить, что «бытовые» компрессиометры, особенно с резиновым наконечником могут иметь значительную погрешность, и, в случае получения низких значений, желательно проверить
результаты измерений другим компрессиометром. Кроме того, стартер должен обеспечивать
достаточную частоту вращения коленчатого вала, для чего двигатель должен быть прогретым, а
аккумуляторная батарея нормально заряжена.
По компрессии можно судить о степени износа цилидро-поршневой группы. Согласно
«Руководству по ремонту . » для наших движков, признаком необходимости капремонта является
компрессия ниже 10 атм или отличие компрессии в различных цилиндрах более 1 атм.
Для того, чтобы определить, в чем проблема, в негреметичности колец или клапанов, компрессию
измеряют повторно, залив в цилиндр 10-30 г моторного масла. Если компрессия останется такой же — то проблема в клапанах, если повысится — то в кольцах.
Желаю всем хорошей компрессии и исправных компрессиометров.

Меняем степень сжатия в кроссовере Infiniti QX50

Комплектаций будет девять. Цены ― в диапазоне 2,79–3,96 млн рублей. Доплата за любой цвет, кроме белого или чёрного, ― 60–80 тысяч. Силовой агрегат только один ― необычный бензиновый турбомотор 2.0 в компании с вариатором и полным приводом.

Прежний Infiniti QX50 остался в тени внимания российского рынка: продажи в лучшем случае превышали тысячу автомобилей в год. Mercedes GLK/ GLC, BMW X3 и Audi Q5 ― каждый из соразмерных конкурентов продаётся в два, а то и в несколько раз лучше. Главной причиной неуспеха QX50 в российском офисе считают курьёзный для кроссовера клиренс в 165 мм, и я готов согласиться. Под пластиковым пыльником силового агрегата машины нового поколения рулетка показывает уже 190 мм. Не рекорд, но прогресс налицо.

На самом деле увеличение дорожного просвета ― следствие смены парадигмы. На протяжении десяти лет у компактных Infiniti была базово-заднеприводная платформа с продольно установленным силовым агрегатом, унаследовавшая гены ещё от легендарного Скайлайна. В минусе клиренс ― но в плюсе был акцент на драйверских ощущениях. Теперь компоновка как у QX60: мотор стоит поперечно, а задние колёса получают тягу лишь во вторую очередь. Однако изюминка QX50 с заводским кодом P71A всё же не новая платформа ― а необычный двигатель внутреннего сгорания.

Новый QX50 войдёт в историю как первый в мире автомобиль с переменной степенью сжатия двигателя. Ещё один звоночек поборникам электромобилизации: крупные концерны не останавливают масштабные работы над совершенствованием ДВС. В теории «переменный мотор» должен совмещать эффективность турбонаддува высокого давления (на больших нагрузках степень сжатия для противодействия детонации падает до 8,0:1) и «зажатого» мотора на частичных нагрузках (14,0:1). Наблюдать за переменами помогает борткомпьютер, где отображаются давление наддува и ― условно ― степень сжатия.

Трогается QX50 резво, но это заслуга хорошо настроенного вариатора с гидротрансформатором ― порой отклики на первое движение педали газа кажутся даже слишком резкими. Как только продавливаешь акселератор больше, чем процентов на десять, стрелка индикатора прилипает к «мощностному» концу шкалы степени сжатия, названной на экране «коэффициентом компрессии». И только при медленном барражировании есть шанс увидеть колебания индикатора у отметки «Эко». Ни по звуку, ни какими-либо другими изменениями в ощущениях догадаться о смене степени сжатия невозможно.

Особой экономичности не замечено: при спокойной езде на экране трип-компьютера значатся около 11 л/100 км, а стоит зажечь ― расход мигом растёт до 14–15 литров. Зато динамика зажигательна — сложно поверить, что под капотом всего два литра! При любом положении дросселя хороши настройки вариатора, имитирующего ступенчатость ― прежний гидромеханический «автомат» был строптивее. А включить «передачу» подрулевым лепестком хочется из любопытства ― чтобы убедиться, что на самом деле до 2200–2500 об/мин мотор почти не тянет, да и раскручивается агрегат со сложным «железом» неохотно: ускорение ослабевает уже к 5500 об/мин.

Зато нет и тени моторной вибрации: активная электромеханическая опора двигателя помогает с успехом проходить все резонансные частоты. Об ушедшем моторе V6 горюешь только из-за безликого и довольно громкого стрёкота на разгоне. Infiniti вообще вышел не самым тихим: на просёлке песок активно барабанит по аркам, а одинарные боковые стёкла не дают полной изоляции от наружных шумов и звука ветра в больших «лопухах» зеркал, взятых от машины прошлого поколения. В которые ещё и мало что видно. Вкупе с толстыми стойками, неубирающимися подголовниками на крайних задних сиденьях и большим недоходом левого дворника Infiniti расстраивает обзорностью.

Вторая по важности технологическая новинка ― опционное рулевое управление второго поколения DAS 2.0. Система, лишённая в штатных режимах механической связи с колёсами, понравилась почти без оговорок. От упора до упора ― около двух с половиной оборотов. Руль точен и лёгок, особенно если включить через медиасистему облегчённый парковочный режим. Главный кайф ― в остроте и линейности реакций при углах поворота баранки до 90º. Их можно ещё ускорить, выбрав спортрежим с тремя настройками темпа откликов.

Об утрате скайлайновского наследства по ходу теста жалеть не приходится. Никакого негатива новая компоновка не вызывает. В штатных режимах QX50 с адаптивным рулевым управляется живее машины прежнего поколения. Только в пределе искренности обратной связи не хватает ― но на рынке полно электроусилителей, настроенных хуже. Крены есть, однако они умеренны. А для каждодневной езды такой Infiniti подходит лучше: колеи машина не замечает в принципе, на рулевую колонку приходит минимум вибраций от дороги.

Этот Infiniti и не подстёгивает ехать быстро. Спортивного духа нет ни в дизайне, ни в обшитом кожей интерьере, ни в креслах, лишённых боковой поддержки, ― хотя их профиль просто великолепен. Плавность хода поначалу кажется хорошей: QX50 благородно покачивается на длинных волнах, приемлемо проходит средние неровности, даже несмотря на 20-дюймовые покрышки Run Flat. Однако кочки покрупнее или «лежаки» неожиданно приводят к встряхиванию пассажиров ― налицо типичная неоднозначность поведения амплитудозависимых амортизаторов.

Семейных приверженцев комфорта Infiniti вообще не ждёт. Кнопок бесконтактного доступа на задних ручках нет, а достаточный запас пространства над головой и перед коленями высокого пассажира заднего дивана нивелируется почти полным отсутствием места для ступней: под опущенное переднее кресло они не пролезают. То есть преимущества новой компоновки можно оценить только с приподнятыми сиденьями ― странно это. Подогрева сидений сзади нет, как и полного обогрева лобового стекла, но есть дистанционный запуск двигателя с брелока. К багажнику вопросов нет, однако полное исчезновение запаски и даже места под неё ― явно не то, что просили российские клиенты вместе с нормальным клиренсом.

Не появилось и внедорожных акцентов. Заблокировать муфту привода задних колёс невозможно, режимов для езды вне дорог не предусмотрено. При езде задним ходом электроника не дает раскручивать двигатель выше 3000 об/мин, и тяги на реверсе на треть меньше. Ещё разочаровывает медиасистема с двумя разномастными экранами, допотопной графикой навигации и качеством телефонной связи на тройку. Водительские ассистенты несовременны: активный круиз-контроль выключается после остановки, а системы автоматического ведения по полосе нет вообще.

Но большую часть недостатков нивелирует цена: за сопоставимые деньги любой автомобиль немецкой тройки будет менее мощным. Едет QX50 вполне нормально, а что касается рулёжки топовых версий с DAS 2.0 ― так даже интересно. Звёзд с неба не хватает, но приспособлен к реальной жизни лучше низкой и откровенно тесной машины прежнего поколения. Ну а инновационному двигателю с переменной степенью сжатия предстоит самый серьёзный экзамен ― на эксплуатационную надёжность.

Паспортные данные

Техника

История

Первым компактным кроссовером марки Infiniti стала модель EX35, поступившая в продажу в конце 2007 года. В её основе ― платформа Nissan FM (Front Midship) с продольно расположенным силовым агрегатом, максимально сдвинутым в пределы колёсной базы для лучшей развесовки. Передняя подвеска — на двойных поперечных рычагах, сзади — многорычажная конструкция.

«Тележка» несла в себе хромосомы культовой модели Nissan Skyline, на которой была обкатана ещё в конце восьмидесятых. Полноприводная трансмиссия ATTESA E-TS была оснащена многодисковой муфтой в приводе передних колёс и в обычных режимах движения передавала весь момент на заднюю ось. Драйверская идеология платформы обернулась небольшим дорожным просветом ― в зависимости от версии, от 15 до 16,5 см.

Код QX50 впервые появился в каталогах в 2013 году, однако это было всего лишь переименование семейства EX. Цифры в индексе больше не означали рабочий объём двигателя, а лишь указывали на место в модельном ряду. Внутреннее заводское обозначение осталось прежним ― J50. Последняя модернизация пришлась на 2015 год, когда QX50 получил увеличенную на 80 мм колёсную базу. Длина подросла на 115 мм.

Степень сжатия

Степень сжатия — отношение объёма надпоршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объем цилиндра) к объёму надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания.

, где: = диаметр цилиндра; = ход поршня; = 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 требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) 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, обозначаемая греческой буквой ε, 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=Pο*ε^γ, где

γ=1,4 — показатель адиабаты для двухатомных газов (в том числе воздуха), Pο — начальное давление, как правило, принимается равным 1.

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 ε=10 компрессия в лучшем случае должна быть 10^1,2=15,8

Детонация в двигателе — изохорный самоускоряющийся процесс перехода горения топливо-воздушной 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 цилиндро-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.).

Интересные факты

Двигатели гоночных автомобилей, работающих на метаноле, имеют степень сжатия, превышающую 15:1 [источник?] ; в то время как в обычном карбюраторном ДВС степень сжатия для неэтилированного бензина как правило не превышает 11,1:1.

В 1950-60-е года одной из тенденций двигателестроения, особенно в Южной Америке, было повышение степени сжатия, которая к началу 1970-х 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 1970-х годов экологических стандартов в большинстве стран привело к остановке роста и даже снижению степени сжатия на серийных двигателях.

Nissan разработала ДВС с изменяемой степенью сжатия

Степень сжатия газообразной горючей смеси в цилиндре изменяется от 8:1 до 14:1

Двигатель VC-T. Изображение: Nissan

Японский автопроизводитель Nissan Motor представил новый тип бензинового двигателя внутреннего сгорания, который по некоторым параметрам превосходит продвинутые современные дизельные двигатели.

Новый двигатель Variable Compression-Turbo (VC-T) способен при необходимости изменять степень сжатия газообразной горючей смеси, то есть изменять шаг хода поршней в цилиндрах ДВС. Этот параметр обычно является фиксированным. Судя по всему, VC-T станет первым в мире ДВС с изменяемой степенью сжатия смеси.

Степень сжатия — отношение объёма надпоршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мёртвой точке (полный объём цилиндра) к объёму надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке, то есть к объёму камеры сгорания.

Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность и увеличивает КПД двигателя, то есть способствует снижению расхода топлива.

В обычных бензиновых двигателях степень сжатия обычно составляет от 8:1 до 10:1, а в спортивных машинах и гоночных болидах может достигать 12:1 или больше. При повышении степени сжатия двигатель нуждается в топливе с бóльшим октановым числом.

Двигатель VC-T. Изображение: Nissan

На иллюстрации показана разница в шаге поршней на разной степени сжатия: 14:1 (слева) и 8:1 (справа). В частности, демонстрируется механизм изменения степени сжатия от 14:1 к 8:1. Он происходит таким образом.

1. В случае необходимости изменить степень сжатия активируется модуль Harmonic Drive и сдвигает рычаг актуатора.
2. Рычаг актуатора поворачивает приводной вал (Control Shaft на схеме).
3. Когда приводной вал поворачивается, он изменяет угол наклона многорычажной подвески (Multi-link на схеме)
4. Многорычажная подвеска определяет высоту, на которую каждый поршень способен подняться в своём цилиндре. Таким образом, изменяется степень сжатия. Нижняя мёртвая точка поршня, судя по всему, остаётся прежней.

Конструкция запатентована Nissan (патент США № 6,505,582 от 14 июня 2003 года).

Изменение степени сжатия в ДВС можно в каком-то смысле сравнить с изменением угла атаки в винтах регулируемого шага — концепции, которая много десятилетий применяется в воздушных и гребных винтах. Изменяемый шаг винта позволяет поддерживать эффективность движителя близкой к оптимальной вне зависимости от скорости движения носителя в потоке.

Технология изменения степени сжатия ДВС даёт возможность сохранить мощность двигателя при соблюдении строгих нормативов к экономичности двигателя. Вероятно, это вообще самый реальный способ соблюсти эти нормативы. «Все сейчас работают над изменяемой степень сжатия и другими технологиями, чтобы значительно улучшить экономичность бензиновых двигателей, — говорит Джеймс Чао (James Chao), управляющий директор по Азиатско-Тихоокеанскому региону и консультант IHS, — По крайней мере последние двадцать лет или около того». Стоит упомянуть, что в 2000 году компания Saab показывала прототип такого двигателя Saab Variable Compression (SVC) для Saab 9-5, за который удостоилась ряда наград на технических выставках. Затем шведскую фирму купил концерн General Motors и прекратил работу над прототипом.

Двигатель Saab Variable Compression (SVC). Фото: Reedhawk

Двигатель VC-T обещают вывести на рынок в 2017 году с автомобилями марки Infiniti QX50. Официальная презентация назначена на 29 сентября на Парижском автосалоне. Этот двухлитровый четырёхцилиндровый двигатель будет обладать примерно такой же мощностью и крутящим моментом, что и 3,5-литровый двигатель V6, место которого займёт, но обеспечит экономию топлива 27%, по сравнению с ним.

Инженеры Nissan говорят также, что VC-T будет дешевле, чем современные продвинутые дизельные двигатели с турбонаддувом, и будет полностью соответствовать современным нормам на выбросы оксида азота и других выхлопных газов — такие правила действуют в Евросоюзе и некоторых других странах.

После Infiniti новыми двигателями планируется оснащать другие автомобили Nissan и, возможно, партнёрской компании Renault.

Двигатель VC-T. Изображение: Nissan

Можно предположить, что усложнённая конструкция ДВС в первое время вряд ли будет отличаться надёжностью. Есть смысл выждать несколько лет, прежде чем покупать автомобиль с двигателем VC-T, если только вы не хотите участвовать в тестировании экспериментальной технологии.