Что такое степень сжатия | Авто & Мото

Степень сжатия двигателя

Работа двигателей внутреннего сгорания характеризуется рядом величин. Одна из них – степень сжатия двигателя. Важно не путать ее с компрессией – значением максимального давления в цилиндре мотора.

Что такое степень сжатия

Данная степень – это соотношение объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания. Иначе можно сказать, что значение компрессии – отношение объема свободного места над поршнем, когда тот находится в нижней мертвой точке, к аналогичному объему при нахождении поршня в верхней точке.

Выше упоминалось, что компрессия и степень сжатия – не синонимы. Различие касается и обозначений, если компрессию измеряют в атмосферах, степень сжатия записывается как некоторое отношение, например, 11:1, 10:1, и так далее. Поэтому нельзя точно сказать, в чем измеряют степень сжатия в двигателе – это «безразмерный» параметр, зависящий от других характеристик ДВС.

Условно степень сжатия можно описать также как разницу между давлением в камере при подаче смеси (или дизтоплива в случае с дизельными двигателями) и при воспламенении порции горючего. Данный показатель зависит от модели и типа двигателя и обусловлен его конструкцией. Степень сжатия может быть:

Расчет сжатия

Рассмотрим, как узнать степень сжатия двигателя.

Она вычисляется по формуле:

Здесь Vр означает рабочий объем отдельного цилиндра, а Vс – значение объема камеры сгорания. Формула показывает важность значения объема камеры: если его, например, снизить, то параметр сжатия станет больше. То же произойдет и в случае увеличения объема цилиндра.

Чтобы узнать рабочий объем, нужно знать диаметр цилиндра и ход поршня. Вычисляется показатель по формуле:

Здесь D – диаметр, а S – ход поршня.

Поскольку камера сгорания имеет сложную форму, ее объем обычно измеряется методом заливания в нее жидкости. Узнав, сколько воды поместилось в камеру, можно определить и ее объем. Для определения удобно использовать именно воду из-за удельного веса в 1 грамм на куб. см – сколько залилось грамм, столько и «кубиков» в цилиндре.

Читайте также…  Стартер крутится, но двигатель не заводится. Причины

Альтернативный способ, как определить степень сжатия двигателя – обратиться к документации на него.

На что влияет степень сжатия

Важно понимать, на что влияет степень сжатия двигателя: от нее прямо зависит компрессия и мощность. Если сделать сжатие больше, силовой агрегат получит больший КПД, поскольку уменьшится удельный расход горючего.

Степень сжатия бензинового двигателя определяет, горючее с каким октановым числом он будет потреблять. Если топливо низкооктановое, это приведет к неприятному явлению детонации, а слишком высокое октановое число вызовет нехватку мощности – двигатель с малой компрессией просто не сможет обеспечивать нужное сжатие.

Таблица основных соотношений степеней сжатия и рекомендуемых топлив для бензиновых ДВС:

Еще больше она у дизелей. Поскольку в дизельных ДВС развиваются высокие давления, данный параметр у них также будет выше. Оптимальная степень сжатия дизельного двигателя находится в пределах от 18:1 до 22:1, в зависимости от агрегата.

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

На практике такая необходимость возникает нечасто. Менять сжатие может понадобиться:

• при желании форсировать двигатель;
• если нужно приспособить силовой агрегат под работу на нестандартном для него бензине, с отличающимся от рекомендованного октановым числом. Так поступали, например, советские автовладельцы, поскольку комплектов для переоборудования машины на газ в продаже не встречалось, но желание сэкономить на бензине имелось;
• после неудачного ремонта, чтобы устранить последствия некорректного вмешательства. Это может быть тепловая деформация ГБЦ, после которой нужна фрезеровка. После того, как повысили степень сжатия двигателя снятием слоя металла, работа на изначально предназначенном для него бензине становится невозможной.

Иногда меняют степень сжатия при конвертации автомобилей для езды на метановом топливе. У метана октановое число – 120, что требует повышать сжатие для ряда бензиновых автомобилей, и понижать – для дизелей (СЖ находится в пределах 12-14).

Читайте также…  “Супротек” присадка для “МКПП”- Когда и как применять

Перевод дизеля на метан влияет на мощность и ведет к некоторой потере таковой, что можно компенсировать турбонаддувом.

Турбированный двигатель требует дополнительного снижения степени сжатия.

Может потребоваться доработка электрики и датчиков, замена форсунок дизельного мотора на свечи зажигания, новый комплект цилиндро-поршневой группы.

Форсирование двигателя

Чтобы снимать больше мощности или получить возможность ездить на более дешевых сортах топлива, ДВС можно форсировать путем изменения объема камеры сгорания.

Для получения дополнительной мощности двигатель следует форсировать, увеличивая степень сжатия.

Возможные следующие методы, как увеличить степень сжатия двигателя:

• установка тонкой прокладки ГБЦ и доработка головки блока;
• расточка цилиндров.

Под доработкой ГБЦ подразумевают фрезеровку ее нижней части, соприкасающейся с самим блоком. ГБЦ становится короче, благодаря чему уменьшается объем камеры сгорания и растет степень сжатия. То же происходит и при монтаже более тонкой прокладки.

Расточка БЦ также ведет к установке новых поршней под соответствующий диаметр. В результате растет рабочий объем и становится больше степень сжатия.

Дефорсирование под низкооктановое топливо

Такая операция проводится, когда вопрос мощности вторичен, а основная задача – приспособить двигатель под другое горючее. Это делается путем снижения степени сжимания, что позволяет двигателю работать на малооктановом бензине без детонации. Кроме того, налицо и определенная финансовая экономия на стоимости горючего.

Основной способ, как уменьшить степень сжатия двигателя — сделать прокладку ГБЦ более толстой. Для этого берут две стандартные прокладки, между которыми делают алюминиевую прокладку-вставку. В результате растет объем камеры сгорания и высота ГБЦ.

Читайте также…  Дистанционный запуск двигателя- Автозапуск двигателя

Некоторые интересные факты

Метанольные двигатели гоночных машин имеют сжатие более 15:1. Для сравнения, стандартных карбюраторный двигатель, потребляющий неэтилированный бензин, имеет сжатие максимум 1.1:1.

Из серийных образцов моторов на бензине со сжатием 14:1 на рынке присутствуют образцы от Mazda (серия Skyactiv-G), ставящиеся, например, на CX-5.

Но их фактическая СЖ находится в пределах 12, поскольку в данных моторах задействован так называемый «цикл Аткинсона», когда смесь сжимается в 12 раз после позднего закрытия клапанов.

Эффективность таких двигателей измеряется не по сжатию, а по степени расширения.

В середине XX века в мировом двигателестроении, особенно в США, наблюдалась тенденция к увеличению степени сжатия. Так, к 70-м основная масса образцов американского автопрома имела СЖ от 11 до 13:1.

Но штатная работа таких ДВС требовала использования высокооктанового бензина, который в то время умели получать только процессом этилирования – добавлением тетраэтилсвинца, высокотоксичного компонента.

Когда в 1970-х годах появились новые экологические стандарты, этилирование стали запрещать, и это привело к обратной тенденции – снижению СЖ в серийных образцах двигателей.

Современные двигатели имеют систему автоматической регуляции угла зажигания, которая позволяет ДВС работать на «неродном» топливе – например, 92 вместо 95, и наоборот. Система управления УОЗ помогает избежать детонации и других неприятных явлений.

Если же ее нет, то, например, залив высокооктановый бензин двигатель, не рассчитанный на такое горючее, можно потерять в мощности и даже залить свечи, поскольку зажигание будет поздним.

Ситуацию можно поправить ручным выставлением УОЗ по инструкции к конкретной модели автомобиля.

Что такое степень сжатия

Скажете ли вы на память, какая степень сжатия у двигателя вашего авто? Допустим, 9,8; не слишком ли много? А может, наоборот, – мало?

Непростой вопрос, ведь конструкторы моторов с искровым зажиганием [Мы обычно говорим бензиновый, хотя знаем, что автомобильные двигатели прекрасно работают и на газе.

А также на спирте – метиловом или этиловом… Так что лучше выражаться: с искровым зажиганием. Или Отто (по имени создателя такой конструкции Николауса Отто) – в отличие от Дизеля. Хоть и странновато звучит, но точнее.

] всячески стремятся повысить степень сжатия. А создатели двигателей с воспламенением от сжатия наоборот – стараются ее понизить…

Своеобразная характеристика д.в.с., вокруг которой бытует немало недоразумений. Причем одна из ключевых – от степени сжатия зависит многое. Хотя, на первый взгляд, нет ничего проще: отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Или иначе: частное от деления объема надпоршневого пространства в н.м.т. на него же – в.м.т. То есть, геометрическая степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь (воздух в цилиндрах дизеля) при движении поршня от н.м.т. к в.м.т.

Геометрическая; а в жизни, естественно, получается не всегда так, как в геометрии.

Вперед и выше

На заре автомобилизма степень сжатия двигателей Отто (а собственно, других 100 лет назад и не знали) делали невысокой – 4-5. Чтобы при работе на низкооктановом бензине (гнали как умели) не возникала детонация [Кто не слышал детонационные звуки в цилиндрах? Как говорится, «пальцы стучат».

При слишком высокой (по качеству горючего) степени сжатия, горение топливовоздушной смеси после ее воспламенения от искры нарушается. Оно приобретает взрывной характер, в камере сгорания возникают ударные волны, от которых мотору не поздоровится.]. Скажем, при рабочем объеме цилиндра в 400 «кубиков» объем камеры сгорания – 100 миллилитров.

То есть, геометрическая степень сжатия у нашего двигателя

Если же объем камеры сгорания уменьшить – при прочих равных – до 40 см3 (технически несложно), то степень сжатия повысится до

Замечательно – и что? А то, что термический к.п.д. двигателя увеличится почти в 1,3 раза. И если 6-цилиндровый 2,4-литровый мотор развивает со степенью сжатия 5 мощность в 100 л.с., то со степенью сжатия 11 она повысится до без малого 130. Причем при неизменном расходе горючего! Иными словами, расход топлива в расчете на 1 л.с. в час сокращается на 22,7%.

Поразительный результат – самыми простыми средствами. Не слишком ли хорошо, чтобы быть правдой? Никакой мистики: чем выше степень сжатия, тем ниже температура отработанных газов, идущих на выхлоп. При e = 11 мы попросту заметно меньше обогреваем атмосферу, чем при степени 5; вот и все.

Азы теплотехники

Автомобильные двигатели – разновидность тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики. Еще в 1-й половине XIX в. замечательный французский физик и инженер Сади Карно заложил основы теории тепловых машин – в том числе и д.в.с. Так вот, по Карно, к.п.д.

двигателя внутреннего сгорания тем выше, чем больше разница между температурой газов (рабочего тела) к концу горения топливовоздушной смеси – и их температурой на выпуске.

А разница температур зависит от e – вернее, от степени расширения рабочих газов в цилиндрах.

Да, тут есть нюанс: по Карно, для термического к.п.д. важна не степень сжатия, а именно степень расширения. Чем сильнее расширяются горячие газы на рабочем ходу, тем ниже падает их температура – естественно. Просто в обычных конструкциях д.в.с. степень расширения геометрически совпадает со степенью сжатия; вот мы и привыкли говорить.

Тем более что детонация зависит как раз от e – то есть от компрессии. Чем сильнее сжимается топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя Отто [Именно Отто, дизели детонации не знают. Почему – отдельный разговор.

], чем выше давление и температура к моменту искрообразования, тем вероятнее возникновение ударных волн в камере сгорания.

Взрывное горение, детонация. Она-то и ограничивает степень сжатия, но степень расширения рабочих газов здесь ни при чем. Вот если каким-то образом отделить одну степень от другой – чтобы при умеренной компрессии добиться сильного расширения рабочих газов…

Пятитактный цикл

Pourquoi бы и не pas; ведь уже полвека с лишним известен так называемый 5-тактный цикл Atkinson’а/Miller’а. Он как раз и разводит степень сжатия и степень расширения по разные стороны.

Представьте, что у вашего 1,5-литрового 16-клапанника ВАЗ-2112 впуск заканчивается не на 36° после н.м.т. (по углу поворота коленчатого вала), а очень поздно – на 81°. То есть, при 3 тыс. оборотов поршень на своем ходе к в.м.т.

вытесняет часть топливовоздушной смеси через открытые клапаны обратно во впускной коллектор (не беспокойтесь, она там не пропадет). Иными словами, такт сжатия начинается только где-то на 75° после н.м.т.

, а до того имеет место своеобразный такт обратного вытеснения смеси.

Тактов теперь не 4, а 5: впуск, обратное вытеснение, сжатие, рабочий ход, выпуск.

На первый взгляд, идиотская схема: зачем гонять смесь туда-обратно? На первый взгляд и Солнце обращается вокруг Земли… Следите за моими руками: допустим, обратно вытесняется 20% топливовоздушной смеси, уже попавшей в цилиндр, и сжимается только 80%.

И пусть геометрическая e равна 13 – исключительно высокая для Отто. Однако реальная степень сжатия, компрессия гораздо ниже: при 20-процентном обратном вытеснении смеси она равна 10,6. Что и требовалось доказать.

У конструкции с реальной степенью сжатия 10,6 (вполне допустимо для товарного бензина) степень расширения рабочих газов – 13. Термический к.п.д.

двигателя по факту в 1,0518 раза выше, чем по его реальной степени сжатия; не так много, но моторостроители годами бьются ради 5-процентной экономии горючего. Двигатели пассажирских автомобилей уже вовсю работают по 5-тактному циклу.

Возьмите 1,5-литровую тойотовскую «четверку» 1NZ-FXE (для Prius) или фордовскую 2,26-литровую (для Escape hybrid). Вроде блестящее решение, однако у медали есть и оборотная сторона.

Геометрическая e (степень расширения рабочих газов) у 1NZ-FXE – 13, реальная степень сжатия – около 10,5. Печаль в том, что из-за обратного вытеснения смеси 1,5-литровый мотор по крутящему моменту и мощности опускается примерно до 1,2-литрового; выигрываем в термическом к.п.д. – ценой потери реального литража. Так что с одной стороны – с другой стороны.

Мало того, двигатель с поздним закрытием впускных клапанов совсем не тянет «на низах». Поэтому 5-тактный цикл годится в «гибридных» силовых агрегатах, где тяговый электромотор как раз и принимает на себя нагрузку при самых низких оборотах. А потом подхватывает д.в.с.; так или иначе, 5-тактный цикл позволяет повысить степень расширения рабочих газов и термический к.п.д. двигателя.

А вот наддув – наоборот – вынуждает понижать степень сжатия. При подаче топливовоздушной смеси под избыточным давлением, реальная компрессия в цилиндрах оказывается слишком высокой – даже при умеренной геометрической e. Приходится отступать; отсюда снижение термического к.п.д. и повышенный расход бензина у двигателей с наддувом, если не применять спецгорючее.

На спирту

Чем больше октановое число бензина, тем выше допустимая (по условиям детонации) степень сжатия, тем эффективнее работает мотор. Так ведь не бензином единым… Исключительно высокую e допускает в роли горючего газ – нефтяной или природный. Без наддува 13-14 не вопрос, с компрессором – 10-11. Водород тоже отличается стойкостью против детонации.

И еще спирт – метиловый или этиловый: потрясающие антидетонационные качества. Вдобавок у спирта высокая теплота испарения; испаряясь, он сильно охлаждает топливовоздушную смесь (а заодно и поверхность камеры сгорания). Холодная смесь плотнее, и в цилиндр ее – по весу – входит заметно больше; реальный коэффициент наполнения оказывается выше. Крутящий момент, мощность.

Так и говорят: «компрессорный» эффект спиртового горючего.

Мощность, термический к.п.д. – все удовольствия сразу. Кроме того, этиловый (питьевой!) спирт еще и экологичен; что еще пожелать? Правда, расход спиртового топлива в литрах оказывается гораздо выше, чем бензина, поскольку теплотворная способность метанола и этанола невысока.

Как водка и «сушняк»; равнять литр на литр тут бессмысленно. А вот в энергетическом эквиваленте спирт заметно эффективнее бензина – благодаря высокой степени сжатия (расширения). Так что в перспективе – спиртовое топливо, чистое или в смеси с бензином. Скажем, E85: на 85% этанол и на 15% бензин.

И лет через 25 нефть потеряет свое значение в мире…

Истина в мере

В перспективе, а пока повысить степень сжатия ВАЗовского 16-клапанника с 10,5 до 11,5 – на 92-м бензине от местной АЗС – ой как непросто. Скажем, применить впрыск бензина непосредственно в камеры сгорания – вместо впускных каналов.

Испарение бензина не на впуске, а в цилиндрах – тот же самый «компрессорный» эффект. Или организовать 2-искровое зажигание – с 2 свечами на цилиндр; кое-что дает. А также поставить выпускные клапаны с внутренним (натриевым) охлаждением; раскаленные тарелки провоцируют детонацию.

Очистить поверхность камеры сгорания от нагара – и отполировать ее.

Влияет конфигурация камеры сгорания – и скорость вихревого движения топливовоздушной смеси. Есть много способов борьбы с детонацией – хороших и разных.

А до какого уровня есть смысл поднимать e двигателя Отто? Тут вот что: термический к.п.д. нарастает с повышением степени сжатия (расширения!), но не линейно. То есть, рост к.п.д.

замедляется: если от 5 до 10 он повышается в 1,265 раза, то от 10 до 20 – только в 1,157 раза. Зато быстро накапливаются побочные заморочки, которых лучше избегать. Поэтому степень сжатия 13-14 – разумный компромисс, к которому и следует стремиться.

Только оставьте окончательное решение за инженерами-конструкторами; они знают лучше.

Владимир Николаев

ТУРБО #06 (104) 2007

Объемы 4-тактного поршневого двигателя: Vk – объем камеры сгорания; Vp – рабочий объем цилиндра; Vo – полный объем цилиндра; ВМТ – верхняя мертвая точка; НМТ – нижняя мертвая точка.Короткоходный 3,8-литровый двигатель Porsche 911 со степенью сжатия 11,8! Объем камеры сгорания настолько мал (59 см3), что трудно устроить углубления в днище поршня под головки клапановSadi Carnot (1796-1832)Тойотовская «четверка» 1NZ-FXE: тоже 5-тактный цикл. На глаз заметно, насколько профиль впускного кулачка шире выпускного: крайне позднее закрытие впускных клапановУ двигателя Honda, работающего по 5-тактному циклу, часть топливовоздушной смеси вытесняется поршнем обратно во впускные каналы 1 – впуск; 2 – обратный выброс топливовоздушной смеси; 3 – пятый такт: сжатие.

Как определить степень сжатия двигателя

Степень сжатия двигателя (CR — compression ratio) определяется как отношение внутреннего объема цилиндра над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке, к внутреннему объему цилиндра над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке. При ремонте двигателя по стандартной технологии повторной сборки выполняются следующие операции механической обработки:

1. Цилиндры растачиваются под больший диаметр и в двигатель ставятся ремонтные поршни увеличенного размера. Растачивание цилиндров приводит к увеличению рабочего объема и степени сжатия, поскольку объем цилиндра при этом увеличивается а объем камеры сгорания остается неизменным, в результате чего количество сжимаемой топливно-воздушной смеси возрастает.
2. Опорные поверхности блока цилиндров заново шлифуются. Эта операции механической обработки называется шлифовка плиты блока цилиндров и приводит к росту степени сжатия, поскольку после нее головка блока цилиндров опускается ниже к днищам поршней.
3. Повторно шлифуется нижняя плоскость головки(ок) блока цилиндров, что также приводит к росту степени сжатия. Вот с такими казалось бы простыми полезными советами вы  и сможете измерить степень сжатия.

Чтобы сохранить степень сжатия двигателя на уровне паспортного значения, установленного для серийного двигателя, на большинстве ремонтных предприятий используют ремонтные поршни, которые короче стандартных на величину в пределах от 0,015 дюйма до 0,020 дюйма. Вот так измеряется степень сжатия двигателя в авто.

Для вычисления точного значения степени сжатия необходимо точно измерить диаметр цилиндра, ход поршня и объем камеры сгорания.

Какую степень сжатия имеет, например, восьми-цилиндровый V-образный двигатель автомобиля Chevrolet объемом 350 куб. дюймов, после того, как в его конструкцию было внесено единственное изменение — вместо головок блока цилиндров с объемом камеры сгорания 74 см были установлены новые, с объемом камеры сгорания 62 см ?

• диаметр цилиндра равен 4,000 дюйма, ход поршня равен 3,480 дюйма, число цилиндров равно 8,
• объем камеры сгорания до замены головок CV = = 74 см3 = 4,52 куб. дюйма,
• объем камеры сгорания после замены головок CV = = 62 см3 = 3,78 куб. дюйма.
• GV = диаметр цилиндра х диаметр цилиндра х 0,7854 х х толщина сжатой прокладки = 4,000 дюйма х х 4,000 дюйма х 0,7854 х 0,020 дюйма = 0,87 куб. дюйма.

Чтобы не усложнять расчет, а просто показать, какое влияние оказывает изменение объема камеры его сгорания, полагаем, что поршни имеют плоские днища и зазор от днища поршня, находящегося в ВМТ, до плиты блока цилиндров равен нулю.

Достаточно было всего лишь измениться объему камеры сгорания — с 74 см3 до 62 см3, как степень сжатия возросла с 9,1:1 до 10,4:1.

Поскольку для современного бензина степень сжатия 10,4:1, как правило, не рекомендуется, такая модернизация допустима только для гоночных двигателей, которые будут работать на дорогом горючем или горючем с использованием специальных присадок.

Надеемся мы вам помогли разобраться и вы теперь знаете как определяется степень сжатия двигателя в вашем автомобиле.

Разбираемся, чем различается компрессии двигателя от степени сжатия

Компрессия двигателя знакома каждому водителю, но некоторые из них все еще путают данное понятие с мерой сжатия. И ведь действительно, такие две технологии очень схожи между собой, но сравнивать их никак нельзя. Ведь каждая деталь несет в себе свою абсолютно исключительную функцию в работе мотора. Итак, какие же сходства и отличия у степени сжатия и компрессией? Давайте разбираться.

Определение компрессии

Для полного понимания значения этого термина отбросьте в сторону автомобильные справочники. Запомните одно: компрессия – наибольшее давление внутри цилиндра, которое возникает лишь под конец сжатия. Её измеряют в различных мерах измерения, но чаще всего она определяется именно в атмосферах. Отметим, что такой процесс постоянно изменяется из-за степени износа двигателя.

Необходимое давление в цилиндре индивидуально для каждой ёмкости и зависит от её объема. Для полного понимания разницы двух указанных выше понятий, вам стоит всего лишь посмотреть на следующую таблицу:

Возможные причины невысокого давления

Мы уже говорили, что любая величина компрессии напрямую зависит от состояния мотора. Поэтому можно выделить основные поводы для сокращения давления в цилиндре:

• Механический выход из строя поршневой системы. Это выглядит следующим образом: на всех контактирующих друг с другом частях появляются маленькие царапины и выбоины. Все это появляется из-за использования некачественного и дешевого топлива: в процессе сгорания образуется осадок, который плохо влияет на стенки цилиндра и всего поршня в целом.
• Заклинивание и заедание колец с уплотнением. Тут также за всем стоит плохой бензин. Когда остатки гари постоянно скапливаются, то кольца оказываются практически приклеенными к пазам на стержне, а после из-за этого не могут разжаться при нагреве. И результатом является то, что давление начинает непременно падать.
• Сколы. Так как любая часть поршневой системы имеет свой срок работы, то так или иначе начинаются проявляться признаки износа. Из-за этого от металла медленно отпадают мелкие детали, а этот процесс может привести как к снижению давления в цилиндрах, так и к существенным повреждениям всего мотора.

Как повысить компрессию?

Чтобы ответить на такой вопрос, необходимо обнаружить, почему внутри ёмкости в форме цилиндра не достаточно давления. Сегодня избавиться от трудности можно несколькими приемами, которые применимы в зависимости от характера поломки. Итак, наиболее известная причина – износ цилиндро – поршневой системы.

Так как подобная проблема связана с неполным прижатием автомобильных частей, то решить её можно лишь с помощью высоких технологий.

В магазинах представлен широкий выбор разнообразных присадок, которые помогут восстановить нужный размер толщины изношенного металлического участка, что будет абсолютно достаточно для достижения необходимого уровня компрессии.

Кстати, в составе подобных присадок находятся материалы, которые могут удержать внутри себя моторное масло, с помощью чего давление становится еще выше. Но к такому способу следует прибегать лишь при абсолютной уверенности в причине поломки.

Например, если вы будете использовать присадки в момент залегания поршневых колец, то такое “лечение” автомобиля лишь усугубить ситуацию. Поэтому обязательно проведите подробный осмотр перед ремонтом. Можно прочитать технические документы вашего мотора, в которых обязательно будет написано об оптимальном уровне компрессии. После этого можно спокойно делать выводы о повреждении.

Теперь поговорим о заедании колец поршня. В этом случае пользуются другими методами, отличающимися от представленных выше. На самом деле это очень легко: уберите свечи, налейте в каждую пробоину немного моторного масла (сто грамм) и подождите 60 минут.

Свежий масляный раствор поможет размягчить скопленную гарь, после чего при каждом заведении мотора она вовсе испарится. Вы уверены в компрессии своего движка? Тогда сравните этот показатель с полученными данными после осуществления вышеописанного процесса.

Теперь измерьте величину специальным прибором, манометром: при отсутствии изменений, знайте, что причина – механической поломке, так что здесь вам поможет только специалист из автомастерской.

Определяем степень сжатия

Что же обозначает эта степень? На самом деле так называется соотношение работающего объема цилиндра к величине камеры сгорания. Отметим, что подобная мера всегда остается неизменной и ни в чем не измеряется, поэтому будет необоснованно сравнивать её с компрессией.

Эта величина прямым образом воздействует на производительность движка: чем выше степень параметра, тем больше будет являться как давление над поршнем, так и величину вращения.

Кстати, если вы знаете степень сжатия, то сможете без труда установить размер компрессии для вашего мотора. Чтобы это сделать, умножьте известную цифру на 1,4 атмосферы.

В итоге, можно спокойной иметь ввиду полученный результат как наиболее приемлемую меру давления.

Для расчета нужной нам степени сжатия:

1. Измерьте рабочую величину цилиндра. Чтобы это сделать, поделите общий литраж на число цилиндров. (Если их 4, а всего 1100 литров, то объем будет равняться 275).
2. Замерьте параметры камеры сгорания. Это следует сделать во время нахождения поршня в самой высокой точке. Для облегчения задачи воспользуйтесь шприцем с моторным маслом, фиксация которого поможет вам определить верную цифру.
3. Разделите число, полученное от первого вычисления на второе. Итоговое результат и отразит степень сжатия вашего движка.

Итак, мы может сделать следующий вывод: два рассматриваемых понятия в этой статье – два абсолютно разные процесса, проходящий в автомобиле. Если вы знаете эти основные определения, то для вас не составит никакого труда определить причину поломки вашего двигателя.

Чем отличается степень сжатия от компрессии

Из теории конструкции ДВС (двигателей внутреннего сгорания) известно, что величина сжатия — это отношение объема цилиндра от верхней точки поршня находящемуся в самом низком положении к объему камеры сгорания, когда поршень находится в самом верхнем положении, то есть, это величина — отношение двух постоянных цифр, объемов, которая для каждого двигателя постоянна и обычно указывается в паспорте ДВС. Можно, конечно, искусственным способом увеличить диаметр цилиндров (расточка) или изменить размер прокладок между блоком цилиндров и клапанной головкой.

Но существует еще одна величина, показатель которой намного важнее для работы ДВС — это величина называется компрессия. Особенно важна компрессия для работы дизельных ДВС. Измеряется компрессия уже не отношением объемов, а физической величиной — давлением.

Это давление воздуха, которое создается между поршнем и головкой блока цилиндров в камере сгорания при максимально верхнем положении поршня.

Итак, отличие степени сжатия от компрессии заключается в разной физической величине, степень сжатия — это объем, компрессия — это давление.

Компрессия в ДВС

Полученные показатели при замерах компрессии являются одним из важных комплексных показателей состояния ЦПГ (цилиндро — поршневой группы) ДВС.

Если бы мы имели двигатель с идеальной работой ЦПГ , тогда, теоретически величина компрессии равнялась бы количественному показателю степени сжатия, проще говоря если бы мы сжали объем воздуха в несколько раз, то величина компрессии была бы такой же, но это только в теории.

Так-как время, отпущенное на такт сжатия очень мало, воздух резко сжимаясь нагревается и давление на стенки цилиндров увеличивается еще больше, таким образом, при реальной работе двигателя компрессия превышает степень сжатия, что положительно сказывается на работе двигателя, чем больше величина компрессии, тем лучше.

При реальной работе двигателя происходит выработка компрессионных колец их залипание в выточках поршня (закоксовка), элипсообразная выработка рабочей поверхности цилиндров, образование микрозазоров между седлами и клапанами, через которые может происходить утечка рабочих газов, что уменьшает давление и величину компрессии ухудшая работу двигателя.

Факторы влияющие на уменьшение компрессии

1. Пробег двигателя — фактическое состояние ЦПГ двигателя, это один из самых существенных факторов, которые влияют на состояние компрессии.

   Чем лучше притирка деталей в двигателе, тем меньше происходит утечки газов через возникшие неплотности и чем больше двигатель находится в эксплуатации, тем больше увеличивается выработка сопряженных деталей уменьшая компрессию ( не считая обкатку нового ДВС).

2. Агрессивное вождение — резко изменяющееся амплитуда нагрузки и оборотов на двигателе, которая связана с резким торможением или перегазовкой, способствует более быстрому износу ЦПГ.
3. Исправность сцепления, коробки передач, которые влияют на плавность хода и динамическую нагрузку в двигателе.
4. Качество смазочных материалов и топлива – очень важно использовать качественные «фирменные» масла и качественное топливо.
5. Запуск при низкой температуре воздуха, без прогрева масла, Застывшее масло не проходит по каналам уменьшая смазку трущихся поверхностей, что увеличивает износ.
6. Качество регулировки зажигания и впрыска топлива.

Замер компрессии

Как было отмечено выше, измеряется компрессия для выяснения общего состояния ЦПГ и притирки клапанов. Однако, замеры только этих параметров может оказаться недостаточным для определения общего состояния ДВС, так-как на состояние двигателя могут влиять факторы, которые не связаны с качеством притирки деталей:

• Сопротивление на выпуске, влияет на выдаваемую мощность двигателя, чем больше сопротивление при выхлопе , тем меньше отдаваемая мощность.
• Передвижение воздуха во впускных коллекторах. При недостаточном поступлении воздуха в цилиндры, возможно неполное сгорание топлива.

Конструкция компрессометра

Это устройство имеет довольно простую конструкцию — это манометр, наконечник которого вставляется вместо свечи зажигания, для дизельных двигателей наконечник обязательно резьбовой, т.к. величина давления в цилиндрах дизеля в десятки раз больше чем бензиновых.

Проверка компрессии ДВС:
Перед замером компрессии необходимо зарядить аккумулятор, проверить исправность стартера и его электрических цепей.

1. Завести двигатель и дать ему поработать до прогрева (не ниже 70 градусов Цельсия).
2. Вывернуть свечи зажигания.
3. Вставить наконечник компрессометра на место свечи проверяемого цилиндра.
4. Полностью открыть дроссельную заслонку, для этого необходимо нажать до упора на педаль газа.
5. Проворачивать стартером двигатель до тех пор, пока показания компрессометра не установятся на определенной величине.
6. Зафиксировать показания стрелки, затем сбросить ее на 0.
7. Повторить вышеперечисленные операции для оставшихся цилиндров.

Анализ данных замера

Замер разницы компрессии по цилиндрам не должен превышать 12%. Если в каком-то цилиндре давление ниже, это явно указывает на неисправность.

Для предварительного определения неисправности необходимо в этот цилиндр добавить 5 -10 грамм моторного масла и вновь повторить замер.

Если компрессия поднялась, возможна закоксовка компрессионных колец, в этом случае может помочь процедура промывки ДВС. Если же это не помогло, необходимо обратиться к специалистам по ремонту ДВС.

Разбираемся. Что такое степень сжатия?

Автомобили 9 апреля 2013

Каждый двигатель независимо от объема, типа топлива, мощности и крутящего момента обладает рядом технических характеристик, которые не меняются с течением времени.

Например, при износе двигатель развивает меньшую мощность, нежели новый крутящий момент. Кроме того, возрастает и расход топлива. Но есть и другие, такие как диаметр поршня, ход, рабочий объем.

Так вот, среди таких величин можно встретить степень сжатия. Это расчетная величина.

Итак, требуется узнать, что же такое степень сжатия. Это соотношение рабочего объема одного цилиндра двигателя к объему камеры сгорания. Поэтому, если автовладелец хочет увеличить степень сжатия, для этого есть два пути: уменьшить вторую (то есть камеру сгорания) либо увеличить первый (то есть объем цилиндра).

Второй путь гораздо сложнее, поэтому тюнеры предпочитают производить всяческие операции с головкой блока цилиндров. Это делается путем стачивания плиты, поскольку головка цельнолитая, и способ заполнения тут не подходит.

Кроме того, в большинстве двигателей рассчитано распределение горючей смеси по цилиндру, поэтому нарушение внутренней геометрии чревато последствиями.

Степень сжатия двигателя влияет на множество его характеристик в повседневной эксплуатации. Прежде всего, это его крутящий момент, поскольку чем выше давление над поршнем, тем большую энергию он получает в процессе рабочего хода. Как следствие, увеличивается давление на шейку коленчатого вала, а значит, увеличивается и кутящий момент двигателя.

Еще одна характеристика, на которую прямо влияет степень сжатия, – это расход топлива, и зависимость эта обратно пропорциональна, то есть чем больше первая, тем меньше второй. Но не всякое топливо способно быть использованным при высокой степени сжатия.

Например, если степень превышает 9,0, то бензин должен быть с октановым числом не ниже 92 (АИ-92). Дело в том, что низкое октановое число бензина говорит о его неустойчивости к детонации, то есть преждевременному воспламенению от давления и температуры.

Это приводит к повышенному износу шатунно-поршневой группы, поскольку взрыв смеси происходит еще до того момента, как поршень дойдет до верхней мертвой точки. От этого снижается мощность двигателя.

Кроме того, увеличивается температурный режим, что чревато другими, еще более страшными последствиями вроде пригорания колец к цилиндрам.

Степень сжатия дизельного двигателя намного выше, бывает даже в два раза. Она достигает 16, поскольку воспламенение горючей смеси происходит не от искры зажигания, а от давления в камере сгорания. Поршни здесь имеют специальные гильзы в днище, которые служат для направления механизма прямо вниз.

В заключение стоит еще раз напомнить, что такое степень сжатия. Это характеристика двигателя, которая не меняется на протяжении всего времени эксплуатации, поскольку размеры остаются прежними. Многие путают степень сжатия с компрессией в двигателе.

Не будем вдаваться в подробности, что такое компрессия, скажем только то, что это давление, которое измеряется с помощью манометра. Наша же степень сжатия может быть только рассчитана. Для того, чтобы сделать это, нужно измерить объем камеры сгорания.

Это делается доливанием жидкости из мензурки с делением 1 мл.

Разбираясь в том, что такое профиль, можно совсем запутаться, ведь слово имеет разные значения. Чаще всего, слыша данное определение, люди понимают, что речь идет о пластиковых окнах. Однако на самом деле профиль быва…

Здоровье
Разбираемся, что такое иммунитет и иммунная система

Все люди хотят быть здоровыми. Ведь именно от этого зависит не только физическое, но также и психологическое состояние человека: желание жить, творить и просто радоваться каждому дню. Но почему иногда иммунитет и имму…

Новости и общество
Разбираемся, что такое крамольная мысль

Вы знакомы с устойчивыми выражениями, которые эволюционируют вместе с человеческим обществом? На самом деле таковых много, но мы рассмотрим только одно – “крамольная мысль”. Это словосочетание присуще прошлой эп…

Новости и общество
Разбираемся: что такое миксы?

Хорошо это или плохо, но современная русская речь постоянно пополняется иностранными словами, смысл которых еще не каждому ясен. Отсюда и вполне оправданное стремление разобраться, что означают эти новые понятия. Ну, …

Образование
Вольфрам – это что такое? Степень окисления вольфрама. Сферы применения вольфрама

Вольфрам – химический элемент, атомный номер которого равен 74. Этот тяжелый металл от серо-стального до белого цвета, отличающийся высокой прочностью, что делает его во многих случаях просто незаменимым. Темпер…

Образование
Разбираемся: что такое реестр?

Сейчас умением пользоваться персональным компьютером совершенно невозможно кого-либо удивить, но даже у опытных пользователей могут возникать вопросы. Одним из таких вопросов может стать следующий: что такое реестр? С…

Бизнес
Что такое ателье? Разбираем значение слова

Одни и те же слова в русском языке могут иметь несколько значений. Например, что такое ателье? В этой статье мы узнаем, какие значения имеет это слово и рассмотрим каждое из них более подробно.Что такое ателье…

Закон
Что такое боевая готовность, степени боевой готовности: постоянная, повышенная, военная опасность, полная. Российская армия: вооружение и военная техника

Существует разная боевая готовность. Степени ее значительно отличаются по тем мероприятиям, которые каждый солдат, единица техники, подразделение и так далее обязаны выполнять за конкретный период. Есть определенные и…

Здоровье
Что такое контузия? Степени контузии. Легкая контузия

Потеря памяти, слуха, зрения, головные боли, рвота, быстрая утомляемость и раздражительность — все это последствия контузии. Этот термин имеет латинское происхождение и переводится как “ушиб”. Далее в статье под…

Здоровье
Что такое анемия 1 степени при беременности: причины, симптомы и лечение

В период беременности организм женщины претерпевает значительные изменени…

Что такое компрессия и степень сжатия двигателя — новости на сайте AvtoBlog.ua

Почти каждый автовладелец знаком с таким понятием, как компрессия двигателя. Но не многие знают, что существует так же определение степени сжатия.

Автомобилисты могут впадать в заблуждение, что у этих двух понятий есть общие моменты, но не стоит думать, что это так. Сегодня мы расскажем вам чем же отличаются данные процессы.

Что же такое компрессия применительно к двигателю? Итак, компрессией называется наивысшая степень давления, которое возникает в цилиндре в конце механизма сжатия. В основном данная сила измеряется в количестве атмосфер. Величина необходимого давления внутри цилиндров зависит в первую очередь от объёма двигателя.

Предпосылки низкого давления

Давление, как непостоянная величина, очень сильно зависит от того, на какой стадии износа находится двигатель. Чем более изношен мотор, тем более низким будет давление в цилиндрах. Вот три основные причины понижения давления вследствие износа:

Поршневая система сильно изношена. Это характеризуется появлением на её элементах микроцарапин и выбоин. Одной из причин является использование горючего ненадлежащего качества, когда частицы осадка, оставшегося от сгорания топлива, вредят стенкам цилиндра и поршню

Уплотнительные кольца может заклинить. Происходит это по всё той же причине: плохому качеству топлива. От нагара уплотнительные кольца и пазы поршня склеиваются между собой, что приводит к отсутствию нужной степени разжимания во время нагрева, что в свою очередь ведёт к снижению давления

Поршневая система, как и любая другая система автомобиля, с течением времени изнашивается. В процессе износа от конструкции отделяются небольшие металлические частицы. Следствием служит потеря давления, а так же иные проблемы с двигателем.

Как увеличить компрессию?

В первую очередь необходимо понять истинную причину уменьшения давления.

Итак, если износилась поршневая система автомобиля, что соответственно, характеризуется уменьшением плотности прилегания деталей между собой, то способ решения этой проблемы – покупка нужной присадки для наращивания недостающей толщины металла.

Что в свою очередь повысит компрессию. Применяйте этот метод, когда вы абсолютно уверены, что проблема в этом. Вы так же можете узнать точно о должной степени компрессии для вашего двигателя в технических характеристиках автомобиля.

Если же причина в заклинивании поршневых колец, то последовательность ваших действий может быть следующей: выкрутите свечи, залейте в отверстия по сто грамм масла и оставьте машину примерно на час.

Масло способно размягчить нагар, который выведется в процессе последующей эксплуатации автомобиля.

Если после всех этих действий вы не увидели каких-либо перемен к лучшему, то отправляйтесь в ближайший СТО для профессиональной диагностики.

Степень сжатия

Мы выяснили, что компрессией называется максима давления внутри цилиндров, и остаётся только дать определение сжатию.

Так вот, степень сжатия – это соотношение между объёмом всего цилиндра и объёмом камеры сгорания. Степень сжатия является постоянной величиной, которая является уникальной для каждой марки автомобиля.

Нет резона брать в сравнение компрессию и степень сжатия, поскольку у последней нет даже единиц измерения.

Если вы знаете, какую степень сжатия имеет двигатель, то можете без труда вычислить компрессию. Просто умножьте цифру степени сжатия на 1,4 атмосферы. Для определения степени сжатия проделайте следующее:

Проведите измерение рабочего объёма цилиндра. Это можно сделать разделив его общий литраж на количество цилиндров

Измерьте размеры камеры сгорания. При этом поршню необходимо быть в верхнем положении. Далее вы можете применить шприц с машинным маслом. Зафиксируйте, сколько масла было вылито, и получите нужные данные

Поделите два полученных выше результата между собой, чтобы вычислить степень сжатия

Вывод из всего вышеизложенного будет однозначным: компрессия не равнозначна степени сжатия и сравнивать эти параметры не имеет смысла.

Степень сжатия двигателя: основные понятия

Всем привет! Что такое объем двигателя, знает, пожалуй, каждый! Но есть и другие параметры, которые влияют на его работу и отражаются на его характеристиках. Автомобиль «питается» топливом, а взамен выдает нам полезную энергию, которая необходима для его передвижения. Что за параметр такой — степень сжатия? На что она влияет и как рассчитывается, предлагаю рассмотреть сегодня в блоге.

   Основные понятия и различия между ними

Во время диагностики мотора в первую очередь измеряют компрессию в цилиндрах. Уже на основании полученных данных делают выводы о «состоянии здоровья» движка.

То, что у нас принято называть термином «компрессия» по своей сути представляет собой давление, создаваемое в цилиндре в момент, когда поршень размещается на отметке ВМТ, в конце такта сжатия.

Подача топлива не должна осуществляться при выполнении замеров для дизельных моторов, а для бензиновых — замеряется при выключенном зажигании.

Многие у нас отождествляют понятие компрессии со степенью сжатия, но это совершенно разные показатели.

Давление внутри цилиндра — это компрессия, а степень сжимания смеси более широкий параметр, который включает в себя полный объем цилиндра по отношению к объему камеры сгорания.

Для тех, кто не знает, камера сгорания представляет собой пространство, которое остается над поршнем при том, когда он находится в точке ВМТ (мы разбирали это в статье про гидроудар).

   На что это влияет

Топливо сгорает по всему объему цилиндра. Показатель сжимания рабочей смеси не зависит от компрессии.

А вот последняя связана с ним, а еще с целым рядом факторов: температурой, давлением в исходной точке движения поршня, регулировкой газораспределительных фаз.

Итак, чтобы подытожить, можно сказать, что компрессией является то максимальное давление, которое будет измерено в цилиндре при неработающем двигателе и полностью перекрытой подаче топлива.

Главное влияние, которое оказывают эти параметры на работу мотора, это его пусковые качества, особенно при низких зимних температурах.

Наиболее чувствительны дизеля — от температуры сжатия и давления будет зависеть тот факт, запустится движок либо нет. Однако восприимчивы и бензиновые ДВС. В остывшем состоянии они чувствительны к показателю компрессии.

Если он ниже нормы, то увеличивается давление картерных газов, что приводит к попаданию масляных паров во впускную систему.

Это повышает загрязненность камер сгорания вместе с содержанием токсичных частиц в отработанных газах. Мы часто можем понять, что топливо сжимается в цилиндрах не так, как ему следовало бы по вибрации мотора, в особенности на малых оборотах и при работе «на холостых». Это небезопасный момент, как для подвески агрегата, так и для отдельных узлов трансмиссии.

Есть ли связь между степенью сжимания и мощностными качествами автомобиля? Другими словами, можно ли, улучшив один параметр, добиться увеличения другого, что бывает настолько востребовано в кругу автолюбителей.

Увеличив степень сжатия, мы повышаем в цилиндре давление. Благодаря этому изменяется и детонация, а датчик автоматически отодвигает назад угол зажигания. Это приводит к падению мощностных показателей.

Одновременно вырастают выпускные температур, которые грозят сжечь поршни и клапана.

   Октановое число и высокая компрессия

Еще один вопрос, который беспокоит читателей, как сопоставимы между собой октановое число и степень сжимания горючей смеси в цилиндрах? Все просто: заправлять нужно тот бензин, который рекомендован производителем. Существуют нюансы у двигателей-атмосферников:

• степень сжатия 12 и более — бензин АИ-98;
• сжатие 10–12 — ОЧ должно быть не ниже АИ-95;
• меньше или равно 10 — АИ-92;
• для турбированных двигателей — АИ-95 или выше.

О том, можно ли смешивать 92 и 95 бензин, а самое главное чем это обернется, читайте тут.

Чтобы приблизительно посчитать компрессию, следует умножить степень сжатия на коэффициент 1,4. Чем опасно заправляться топливом с октановым числом меньше нормативного? Возрастают детонационные нагрузки, которые укорачивают эксплуатационный ресурс мотора. Топливо не до конца сгорает, повышается расход, и о какой-либо экономии уже речь не идет.

Если же ОЧ будет выше рекомендованного производителем двигателя, то это обеспечит более длительное прогорание бензина с большим выделением тепла. Получится, что скорость его горения меньше расчетной величины. Во время выпускного такта вместе с отработанными газами будет выбрасываться не до конца прогоревшая рабочая смесь.

Это приводит к перегреву ряда деталей мотора и выпускной системы, а также увеличенному расходованию масла. Если же в нем отсутствует оборудование для автоматической корректировки угла зажигания, то высокооктановое горючее загрязнит свечи. Произойдет падение мощности из-за более позднего зажигания.

Одним словом, силовой агрегат во всех этих случаях будет ускоренно изнашиваться.

Сегодня мы старались вывести определение степени сжатия и компрессии силового агрегата, на что влияет и от чего зависит такой показатель. Буду благодарен, если Вы поделитесь данной статьей со своими друзьями в социальных сетях со ссылкой на ее автора. Ну а в целом, читайте нас в новых выпусках. На сегодня все. Хорошей компрессии Вашим моторам!

С уважением, автор блога Андрей Кульпанов

Двигатели степень сжатия — Справочник химика 21

    Лимитирующим фактором у бензиновых двигателей является давление сжатия если оно увеличивается, то температура сжимаемых при воспламенении газов повышается, и также увеличивается склонность к детонации. Максимальная степень сжатия в бензиновых двигателях равна 10 1 или 11 1. Иначе обстоит дело в дизельных двигателях, которые используют специальные виды топлив для успешной работы этих двигателей степень сжатия должна быть больше, чем 12 1 или 13 1, а в противном случае [c.436]

    Наибольщее влияние оказывает степень сжатия и диаметр цилиндра. С повыщением степени сжатия резко возрастает температура, при которой протекают предпламенные реакции, а с увеличением диаметра цилиндра длительность пребывания последних порций топлива в камере сгорания становится больше. Найдена эмпирическая зависимость между октановым числом топлива 04, необходимым для бездетонационной работы двигателя, степенью сжатия е и диаметром цилиндра (О)  [c.13]

    Детонационные свойства — важная характеристика бензинов. В цилиндр двигателя внутреннего сгорания поступает смесь паров бензина с воздухом, которая сжимается поршнем и зажигается от запальной свечи (искры). Образующиеся при горении газы двигают поршень. Чем больше степень сжатия смеси в цилиндре, тем выше КПД двигателя. Степень сжатия ограничивается характером горения смесн в цилиндре. При нормальном горении скорость распространения пламени равна 10—15 м/с, однако при некоторых степенях сжатия наступает детонация, при которой пламя распространяется со скоростью 1500—2500 м/с. [c.56]

    Бензин А-66 выпускается для большинства уже применяющихся автомобильных двигателей, степень сжатия которых не превышает [c.365]

    Из гептана и изооктана можно получить смеси с октановым числом от О до 100. Если сжигать такие смеси в испытательном двигателе, изменяя степень сжатия, то чем больше доля изооктана в смеси, следовательно, чем выше октановое число соответствующего горючего, тем при более высокой степени сжатия будет зарегистрирован стук. Каждому октановому числу соответствует определенная степень сжатия, и наоборот. При определении октанового числа неизвестного горючего в испытательном двигателе степень сжатия определяют в тот момент, когда стук слышен наиболее отчетливо. На сегодня октановое число установлено практически у всех жидкостей, которые могут быть компонентами горючего. В отдельных случаях это число выше, чем у вещества, взятого для верхней точки шкалы, и, следовательно, больше 100. [c.82]

    Для испытаний используется установка, применяемая при определении октановых чисел топлив по моторному методу, переоборудованная по типу дизеля путем замены головки карбюраторного двигателя дизельной головкой. Вместо индикатора со-сложной оптической настройкой и нокметром используются обычные индикаторы, которые фиксируют моменты впрыска и воспламенения безинерционными лампами, находящимися на маховике двигателя и связанными с индикаторами впрыска и воспламенения. Для наблюдения за безинерционными лампами с целью установления моментов впрыска и воспламенения имеется визирная трубка, смонтированная на кронштейне над маховиком двигателя. Степень сжатия двигателя изменяется специальным поршнем в пределах от 7 до 23. Топливо подается в камеру сгорания топливным насосом через форсунку. [c.105]

    Зажигание смеси в карбюраторных двигателях осуществляется с помощью запальных свечей. Их конструкции разнообразны и зависят от типа двигателя, степени сжатия и прочих характеристик. При переходе с бензина на СНГ характеристики двигателя могут быть улучшены за счет использования свечи малого теплового радиуса, или холодной свечи, но при этом необходимо повысить степень сжатия из-за малого размера зазора между электродами в свече. Пропуски зажигания из-за отложения на электродах нагара при работе на СНГ весьма редки, они встречаются лишь после длительной эксплуатации. [c.216]

    Комбинированная установка состоит из ряда элементов карбюраторного двигателя (степень сжатия 8 1, рабочий объем 1,6 л), оборудованного системой утилизации тепла выхлопных газов, антифриза и картерного масла центробежного компрессора, приводимого в движение от вала двигателя холодильной установки, в которой с помощью компрессора рабочая жидкость проходит все обычные стадии сжатия паров, утилизации тепла и конденсации паров расширителя жидкости и холодильника теплообменника — испарителя жидкости, работающего на низкопотенциальном тепле. Источниками такого тепла могут быть воздух, вода, тепло грунта, а также тепло, отбираемое в конденсаторе. Этот источник может быть объединен с теплом, аккумулированным в двигателе водой или воздухом. Наиболее вероятные сферы применения комбинированной установки — обогрев помещений горячим воздухом или водой, обогрев плавательных бассейнов, оранжерей и теплиц, различные установки для сушки зерна. Многие из них уже освоены в промышленно-коммерческих масштабах. [c.375]

    Поэтому в карбюраторных двигателях степень сжатия, определяемая соотношением максимального объема камеры сгорания при нижнем положении к минимальному объему (принимаемому за 1) — при верхнем положении поршня, имеет определенные пределы, не превышающие соотношения 8 1. [c.199]

    Детонационная стойкость является основным показателем качества авиа- и автобензинов, она характеризует способность бензина сгорать в ДВС с воспламенением от искры без детонации. Детонацией называется особый ненормальный режим сгорания карбюраторного топлива в двигателе, при зтом только часть рабочей смеси после воспламенения от искры сгорает нормально с обычной скоростью. Последняя порция несгоревшей рабочей смеси, находящаяся перед фронтом пламени, мгновенно самовоспламеняется, в результате скорость распространения пламени возрастает до 1500 — 2000 м/с, а давление нарастает не плавно, а резкими скачками. Этот резкий перепад давления создает ударную детонационную волну, распространяющуюся со сверхзвуковой скоростью. Удар такой волны о стенки цилиндра и ее многократное отражение от них приводит к вибрации и вызывает характерный звонкий металлический стук высоких тонов. При детонационном сгорании двигатель перегревается, появляются повышенные износы цилиндро-поршневой группы, увеличивается дымность отработавших газов. При длительной работе на режиме интенсивной детонации возможны и аварийные последствия. Особенно опасна детонация в авиационных двигателях. На характер сгорания бензина и вероятность возникновения детонации в карбюраторных двигателях оказывают влияние как конструктивные особенности двигателя (степень сжатия, диаметр цилиндра, форма камеры сгорания, расположение свечей, материал, из которого изготовлены поршни, цилиндры и головка блока цилиндра, число оборотов коленчатого вала, угол опережения зажигания, коэффициент избытка и влажность воздуха, нагарообразование, тепловой режим в блоке цилиндров и др.), так и качество применяемого топлива. [c.123]

    На эффективность процесса сгорания существенно влияют состав смеси (коэффициент избытка воздуха а), нагрузка двигателя, степень сжатия, частота вращения коленчатого вала, а также форма камеры сгорания. Минимальные значения ф , 01, 02 и максимальные Рг достигаются при а= 0,85 0,9,. при котором наблюдаются наибольшие скорости распространения пламени и интенсивность тепловыделения, а следовательно, и наибольшая мощность, развиваемая двигателем. Такой состав смеси называется мощностным. При а> >,0,9 возрастает Ог, 02 изменяется незначительно, но максимальное давление Рг снижается в связи с меньшим энерговыделением при сгорании смеси. Соответственно уменьшается значение с1Р1с1(р. [c.150]

    Впервые она была предложена в 1865 г. для повышения выхода осветительного керосина, в то время являвшегося самым ценным нефтепродуктом. После появления осветительного газа и электричества попытки осуществить крекинг нефти снова прекратились. Только с развитием автомобильной промышленности, вызвавшим непрерывный рост потребления бензина, началось быстрое развитие крекинг-процесса. При создании новых конструкций автомобилей со все более мощными двигателями степень сжатия горючего непрерывно увеличивалась и требования к антидетонационным свойствам бензинов все более повышались. Этим требованиям удовлетворял крекинг-бензин. Начиная с 1936 г., стали применять также термический и каталитический крекинг газообразных низкомолекулярных углеводородов для получения непредельных углеводородов, используемых в качестве исходного сырья при получении так называемых полимеризационных бензинов и изопарафинов. В дальнейше . крекинг стали применять также для получения низковязках масел и снижения температуры их застывания. [c.140]

    Общепринятой является прямая зависимость между количеством гидроперекисей в топливе и интенсивностью последующего детонационного сгорания. Известно, что при переходе с нормального режима работы двигателя (степень сжатия е = 7,0) на детонационный (при 8=9,9) до момента появления горячего пламени количество перекисей увеличивается в три раза [25]. [c.26]

    При этом и возникает детонационный шум . Монщость двигателя в результате детонации сильно снижается. К тому же детонация тем сильнее, чем больше у двигателя степень сжатия (отношение начального объема смеси к конечному при ходе поршня). Но, с другой стороны, с увеличением степени сжатия возрастает мощность двигателя. Известно, что с двадцатых годов до настоящего времени мощность бензиновых двигателей значительно увеличилась. Это достигнуто за счет повышения степени сжатия смеси от 4.1 до 9 1 в результате улучшения детонационной стойкости бензинов. [c.39]

    Иногда работа карбюраторного двигателя сопровождается громким стуком и другими неполадками, называемыми детонацией. Детонация приводит к перегреву двигателя, снижению его мощности, разрушению деталей шатунно-поршневой группы и т. д. Причиной детонации могут быть различные факторы, связанные с химическим составом топлива, конструктивными особенностями двигателя, степенью сжатия и т. д. Из жидких углеводородов, входящих в состав бензинов, наибольшей способностью вызывать детонацию обладают парафиновые углеводороды нормального строения. Парафиновые углеводороды изостроения и ароматические углеводороды, наоборот, характеризуются наивысшей антидетонационной способностью, нафтены и олефины занимают промежуточное положение. [c.101]

    При конструировании принимают следующие величины ход поршня 5 длину поршня 1 относительный вес поршня (вес на 1 см площади поршня) отношение давлений в цилиндре компрессора относительную величину мертвого пространства параметры воздуха на всасывании коэффициент избытка воздуха в двигателе теплоемкость топлива полезный ход (после определения размеров, формы и размещения отверстий для всасывания и выхлопа в цилиндре двигателя) степень сжатия в двигателе (отношение объемов) параметры воздуха в начале сжатия в буферной полости и отношение площади поршня буферной полости. к площади поршня компрессора. [c.307]

    Наиболее мощные дизельные двигатели характеризуются большими габаритами и низким числом-оборотов (до [00 об мин). Маломощные двигатели нйиболее высоко- оборотные (до 3000 об/мин). В современных дизельных двигателях степень сжатия находится в пределах 12—20. Средний расход топлива составляет 160—200 гКл.сл). Дизельные Двигатели отличаются высоким моторесурсом. [c.24]

    Степень сжатия, открытие дросселя, угол опережения зажигания, число оборотов, наддув и т. п. являются параметрами, посредством которых можно воздействовать на появление детонации в двигателе. Следовательно, ими можно пользоваться в качестве параметров для оценки топлива. Используя один из параметров двигателя — степень сжатия, Рикардо впервые произвел оценку склонности различных топлив к детонации на двигателях собственной копструкцин Е-35 и Е-5 с переменной степенью сжатия. [c.606]

    Коренные и шатунные подшипники должны передавать силовые импульсы от сгорающего в камерах сгорания топлива на коленчатый вал, вращающийся со скоростью 500—4000 об1мин и должны при этом противостоять высоким механическим напряжениям в деталях двигателя. Если учесть, что небольшое количество подшипников должно испытывать от 3000 до 10 ООО толчков в 1 мин. и что полная мощность, развиваемая двигателями в 60—200 л. с. и более, должна быть передана этими немногими квадратными сантиметрами рабочей плошади подшипников, становятся очевидными тяжелые условия их работы. Число оборотов двигателей, степень сжатия и мощность на валу сильно возросли за последнее десятилетие, в то время как размеры и вес двигателей, так же как и подшипников, мало или вовсе не увеличились.. В результате нагрузка и напряжение на подшипниках современных двигателей ограничены, поэтому подшипники должны устанавливаться с большой точностью, чтобы они работали исиравно-и без преждевременного износа. Значение вопросов конструкции,, установки и работы подшипников освещены в обширной литературе, небольшая часть которой приведена в конце главы [1 — 14]. [c.398]

    При конвертации дизеля RABA MAN, D2156HM6U в газовый реализована схема организации рабочего процесса с внешним смесеобразованием, обеспечиваемым эжекционной системой подачи газа в газовоздушный смеситель, смешанным регулированием при использовании рычажно-механического управления дроссельными заслонками смесителя, бесконтактно-транзисторной (БСЗ) системой зажигания, имеющей катушку зажигания и датчик-распределитель искрового разряда по цилиндрам двигателя. Степень сжатия понижается до Е =13. [c.57]

    Тип двигателя Степень сжатия Г азосме-ситель-ное устройство Сжиженные газы Сжатый газ  [c.121]

Расчет компрессоров. Подбор компрессорного оборудования

Задача № 1. Вычисление величины вредного объема газа поршневого компрессора

Условия:

Поршень одноступенчатого одноцилиндрового компрессора одинарного действия имеет диаметр d = 200 мм, а ход поршня составляет s = 150 мм. Вал компрессора вращается со скоростью n = 120 об/мин. Воздух в компрессоре претерпевает сжатие от давления P1 = 0,1 мПа до P2 = 0,32 мПа. Производительность компрессора составляет Q = 0,5 м³/мин. Принять показатель политропы m равным 1,3.

Задача:

Необходимо вычислить величину вредного объема газа в цилиндре Vвр.

Решение:

Сперва определим площадь сечения поршня F по формуле:

F = (π · d²)/4 = (3,14 · 0,2²)/4 = 0,0314 м²

Также определим объем Vп, описываемый поршнем за один ход:

V_п = F · s = 0,0314 · 0,15 = 0,00471 м³

Из формулы расчета производительности компрессора найдем значение коэффициента подачи λ (поскольку компрессор простого действия, то коэффициент z = 1):

Q = λ · z · F · s · n

λ = Q/(z · F · s · n) = 0,5/(1 · 0,0314 · 0,15 · 120) = 0,88

Теперь воспользуемся приближенной формулой расчета коэффициента подачи, чтобы найти объемный КПД насоса:

λ = λ₀ · (1,01 — 0,02·P₂/P₁)

λ₀ = λ / (1,01 — 0,02·P₂/P₁) = 0,88 / (1,01 — 0,02·0,32/0,1) = 0,93

Далее из формулы объемного КПД выразим и найдем величину вредного объема цилиндра:

λ₀ = 1 – с·[(P₂/P₁)^1/m-1]

где c = V_вр/V_п

V_вр = [(1-0,93) / ([0,32/0,1]^1/1,3-1)] · 0,00471 = 0,000228 м³

Итого получим, что вредный объем цилиндра составляет 0,000228 м³

Задача №2. Определение расхода и потребляемой мощности компрессорного оборудования

Условия:

Одноступенчатый двухцилиндровый компрессор двойного действия имеет поршни с диаметром d = 0,6 м, величина хода которых составляет s = 0,5 м, а величина вредного пространства с = 0,036. Вал компрессора вращается со скоростью n = 180 об/мин. Воздух при температуре t = 20⁰ в компрессоре претерпевает сжатие от давления P1 = 0,1 мПа, до P2 = 0,28 мПа. При расчетах принять показатель политропы m равным 1,2, а механический ηмех и адиабатический ηад КПД взять равными 0,95 и 0,85 соответственно.

Задача:

Необходимо определить расход Q и потребляемую мощность N компрессора.

Решение:

Вначале определим площадь поперечного сечения поршня F по формуле:

F = (π · d²)/4 = (3,14 · 0,6²)/4 = 0,2826 м²

Далее перед расчетом производительности компрессора необходимо найти коэффициент подачи, но сперва определим объемный КПД:

λ₀ = 1 – с·[(P₂/P₁)^1/m-1] = 1 — 0,036·[(0,28/0,1)^1/1,2-1] = 0,95

Зная объемный КПД, воспользуемся найденным значением и с его помощью определим величину коэффициента подачи по формуле:

λ = λ₀ · (1,01 – 0,02·P₂/P₁) = 0,95 · (1,01 – 0,02 · 0,28/0,1) = 0,91

Теперь подсчитаем производительность компрессора Q:

Q = λ · z · F · s · n

Поскольку компрессор двойного действия, то коэффициент z будет равен 2. Поскольку компрессор двухцилиндровый, то итоговое значение производительности необходимо также помножить на 2. Получим:

Q = 2 · λ · z · F · s · n = 2 · 0,91 · 2 · 0,2826 · 0,5 · 180 = 92,6 м³/мин

Массовый расход воздуха G будет равняться , где ρ – плотность воздуха, при данной температуре равная 1,189 кг/м³. Рассчитаем это значение:

G = Q · ρ = 92,6 · 1,189 = 44 кг/мин

Часовой расход будет равен

60·G = 60·44 = 2640 кг/час.

Чтобы рассчитать потребляемую мощность компрессора, предварительно необходимо вычислить величину работы, которая должна быть затрачена на сжатие газа. Для этого воспользуемся следующей формулой:

A_сж = k/(k-1) · R · t · [(P₂/P₁)^(k-1)/k-1]

В этой формуле k – показатель адиабаты, который равняется отношению теплоемкости при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме (k = С_PP/C_V), и для воздуха этот показатель равен 1,4. R – газовая постоянная, равная 8310/M Дж/(кг*К), где М – молярная масса газа. В случае воздуха М берется равной 29 г/моль, тогда R = 8310/29 = 286,6 Дж/(кг*К).

Подставим полученные значения в формулу работы по сжатию и найдем ее значение:

A_сж = k/(k-1) · R · t · [(P₂/P₁)^(k-1)/k-1] = 1,4/(1,4-1) · 286,6 · (273+20) · [(0,28/0,1)^(1,4-1)/1,4-1] = 100523 Дж/кг

После нахождения значения затрачиваемой на сжатие воздуха работы становится возможным определение потребляемой компрессором мощности по следующей формуле:

N = (G · A_сж) / (3600 · 1000 · η_мех · η_ад) = (2640 · 100523) / (3600 · 1000 · 0,85 · 0,95) = 91,3 кВт

Итого получим, что расход компрессора составляет 92,6 м³/мин, а потребляемая мощность – 91,3 кВт

Задача №3 Определение количества ступеней сжатия компрессора и значения давлений на каждой ступени

Условия:

Необходимо осуществлять подачу аммиака в размере 160 м³/час под давлением 4,5 мПа. Начальное давление азота составляет 0,1 мПа, а начальная температура – 20°C. При расчетах принять максимальную степень сжатия x равной 4.

Задача:

Необходимо определить количество ступеней сжатия компрессора и значения давлений на каждой ступени.

Решение:

Сперва рассчитаем необходимое количество ступеней n, воспользовавшись формулой для определения степени сжатия:

xⁿ = P_к/P_н

Выразим и рассчитаем значение n:

n = log(P_к/P_н) / log(x) = log(4,5/0,1) / log(4) = 2,75

Округлим получившееся значение до ближайшего большего целого числа и получим, что в компрессоре должно быть n = 3 ступени. Далее уточним степень сжатия одной ступени, положив, что степень сжатия на каждой отдельной ступени одинаково.

x = ⁿ√(P_к/P_н) = ∛(4,5/0,1) = 3,56

Рассчитаем конечное давление первой ступени P_n1 (n = 1), которое является также начальным давлением второй ступени.

P_к1 = P_н · xⁿ = 0,1 · 3,56¹ = 0,356 мПа

Рассчитаем конечное давление второй ступени P_n2 (n = 2), которое является также начальным давлением второй ступени.

P_к1 = P_н · xⁿ = 0,1 · 3,56² = 1,267 мПа

Итого в компрессоре должно быть три ступени, причем на первой ступени давление повышается с 0,1 мПа до 0,356 мПа, на второй – с 0,356 мПа до 1,267 мПа и на третьей – с 1,267 мПа до 4,5 мПа.

Задача №4. Подбор компрессора по заданным условиям

Условия:

Требуется обеспечить подачу азота Q_н в размере 7,2 м³/час с начальным давлением P₁ = 0,1 мПа под давлением Р₂ = 0,5 мПа. В наличие имеется только одноступенчатый поршневой компрессор двойного действия. Поршень имеет диаметр d равный 80 мм, а длина его хода s составляет 110 мм, при этом объем вредного пространства равен 7% от описываемого поршнем объема. Скорость вращения вала компрессора n составляет 120 об/мин. При расчетах принять показатель политропы m равным 1,3.

Задача:

Необходимо выяснить, подходит ли имеющийся в наличии компрессор для выполнения поставленной задачи. В случае если компрессор не подходит, рассчитать, насколько необходимо увеличить частоту вращения вала, чтобы его применение стало возможным.

Решение:

Поскольку объем вредного пространства равен 7% от описываемого поршнем объема, то по определению следует, что величина вредного пространства с равна 0,07.

Также предварительно вычислим площадь поперечного сечения поршня F:

F = (π · d²)/4 = (3,14 · 0,08²)/4 = 0,005 м²

Для дальнейших расчетов необходимо рассчитать объемный КПД компрессора λ₀:

λ₀ = 1 – с·[(P₂/P₁)^1/m-1] = 1 – 0,04·[(0,5/0,1)^1/1,3-1] = 0,9

Зная λ_0, далее найдем коэффициент подачи λ:

λ = λ₀ · (1,01 – 0,02·(P₂/P₁)) = 0,9 · (1,01 – 0,02·0,5/0,1) = 0,82

Далее становится возможным найти производительность компрессора Q. Поскольку компрессор двойного действия, то коэффициент z будет равен 2:

Q = λ · z · F · s · n = 0,82 · 2 · 0,005 · 0,11 · 120 = 0,11 м³/мин

Выражая Q в часовом расходе, получим значение Q = 0,11 · 60 = 6,6 м³/час.

Поскольку требуемая величина подачи составляет 7,2 м³/час, то можно сделать вывод, что имеющийся в наличии компрессор не способен выполнять поставленную задачу. В таком случае рассчитаем, насколько нужно увеличить число оборотов вала для удовлетворения требованиям применимости. Для этого найдем необходимое число оборотов из соотношения:

n_н/n = Q_н/Q

n_н = n · Q_н/Q = 120 · 7,2/6,6 = 131

В таком случае имеющийся компрессор можно будет применять, если увеличить скорость вращения его вала на 131-120 = 11 об/мин.

Задача №5. Расчет фактической производительности поршневого компрессора

Условия:

Дан трехцилиндровый поршневой компрессор двойного действия. Диаметр поршней d равен 120 мм, а величина их хода s составляет 160 мм. Скорость вращения его вала n равна 360 об/мин. В компрессоре происходит сжатие метана от давления P₁ = 0,3 мПа до давления P₂ = 1,1 мПа. Известно, что объемный коэффициент λ₀ равен 0,92.

Задача:

Необходимо рассчитать фактическую производительность поршневого компрессора.

Решение:

Предварительно вычислим площадь поперечного сечения поршней компрессора F по формуле:

F = (π · d²)/4 = (3,14 · 0,12²)/4 = 0,0113 м²

На основе исходных данных найдем величину коэффициента подачи λ по формуле:

λ = λ₀ · (1,01 – 0,02 ·(P₂/P₁)) = 0,92 · (1,01 – 0,02·(1,1/0,3)) = 0,86

Теперь можно воспользоваться формулой для расчета производительности поршневого компрессора:

Q = λ · z · F · s · n

Здесь z – коэффициент, зависящий от числа всасывающих сторон отдельного поршня. Поскольку данный в условии задачи компрессор двойного действия, то в этом случае величина z равна 2.

Кроме того, поскольку в рассматриваемом случае компрессор трехцилиндровый, то есть три цилиндра работают параллельно друг другу, то итоговая суммарная производительность всего компрессора будет в 3 раза выше производительности отдельного поршня, поэтому в расчетную формулу необходимо добавить коэффициент три.

Суммируя все вышесказанное, имеем:

Q = 3 · λ · z · F · s · n = 3 · 0,86 · 2 · 0,0113 · 0,16 · 360 = 3,6 м³/мин.

Итого получим, что производительность рассматриваемого поршневого компрессора составляет 3,6 м³/мин или 216 м³/час.

Задача №6. Расчет производительности двухступенчатого поршневого компрессора

Условия:

В наличии имеется двухступенчатый поршневой компрессор простого действия. Поршень ступени низкого давления имеет диаметр d_н = 100 мм, а его ход s_н равен 125 мм. Диаметр поршня высокого давления d_в равен 80 мм при величине хода s_в = 125 мм. Скорость вращения вала n составляет 360 об/мин. Известно, что коэффициент подачи компрессора λ составляет 0,85.

Задача:

Необходимо рассчитать производительность компрессора.

Решение:

В случае многоступенчатых поршневых компрессоров для расчетных зависимостей используются данные ступени низкого давления, так как именно на ней происходит первичный всас газа, определяющий производительность компрессора в целом. При расчете производительности данные последующих ступеней не используются, так как на них не происходит дополнительного всаса сжимаемого газа. Отсюда следует, что для решения данной задачи достаточно знать диаметр d_н и ход поршня s_н ступени низкого давления.

Вычислим площадь поперечного сечения поршня ступени низкого давления:

F_н = (π · d_н²)/4 = (3,14 · 0,1²)/4 = 0,00785 м²

Рассматриваемый компрессор не является многопоршневым и имеет простой тип действия (величина z = 1), отсюда следует, что конечный вид формулы расчета производительности в конкретном случае будет иметь вид:

Q = λ · F_н · s_н · n = 0,85 · 0,00785 · 0,125 · 360 = 0,3 м³/мин

Получим, что производительность данного поршневого компрессора составляет 0,3 м³/мин или, при пересчете на часовой расход, 18 м³/час.

Задача №7. Расчет действительной производительности двухвинтового компрессора

Условия:

Дан двухвинтовой компрессор. Ведущий вал компрессора вращается со скоростью n=750 об/мин и имеет z=4 канала длиной L=20 см. Также известно, что площадь поперечного сечения канала ведущего вала составляет F₁=5,2 см², а аналогичная величина для ведомого вала F₂ равна 5,8 см². При расчетах коэффициент производительности λ_пр принять равным 0,9.

Задача:

Необходимо рассчитать действительную производительность двухвинтового компрессора V_д.

Решение:

Перед расчетом действительной производительности найдем значение производительности теоретической, не учитывающей неизбежно возникающих обратных протечек газа сквозь зазоры между роторами и корпусом компрессора.

V_т = L·z·n·(F₁+F₂) = 0,2·4·750·(0,052+0,058) = 66 м³/мин

Поскольку известен коэффициент производительности, учитывающий обратные протечки газа, то становится возможным определить действительную производительность данного двухвинтового компрессора:

V_д = λ_пр·V_т = 0,9·66 = 59,4 м³/мин

В итоге получим, что производительность данного двухвинтового компрессора равняется 59,4 м³/мин.

Задача №8. Расчет потребляемой мощности винтовым компрессором

Условия:

В наличии имеется винтовой компрессор, предназначенный для повышения давления воздуха с P₁=0,6 мПа до P₂=1,8 мПа. Теоретическая производительность компрессора V_т составляет 3 м³/мин. При расчетах адиабатический КПД η_ад принять равным 0,76, а показатель адиабаты воздуха k принять равным 1,4.

Задача:

Необходимо рассчитать потребляемую компрессором мощность N_п.

Решение:

Для расчета теоретической мощности адиабатического сжатия винтового компрессора воспользуемся формулой:

N_ад = P₁ · V_T · [k/(k-1)] · [(P₂/P₁)^(k-1)/k — 1] = 600000 · 3/60 · 1,4/(1,4-1) · [(1,8/0,6)^(1,4-1)/1,4 — 1] · 10^-3 = 38,7 кВт

Теперь, когда известно значение N_ад, можно рассчитать потребляемую мощность компрессора сухого сжатия:

N = N_ад/η_ад = 38,7/0,76 = 51 кВт

Итого получим, что потребляемая мощность данного двухвинтового компрессора равна 50 кВт.

Задача №9. Расчет потребляемой мощности двухвинтовым компрессором

Условия:

Дан двухвинтовой компрессор, работающий с производительностью Q=10 м³/мин. Рабочая среда – воздух при температуре t=20⁰ C. Сжатие воздуха в компрессоре происходит от давления P₁=0,1 мПа до давления P₂=0,6 мПа. Известно, что величина обратных протечек β_пр в компрессоре составляет 0,02. Внутренний адиабатический КПД компрессора η_ад равен 0,8, а механический КПД η_мех равен 0,95. При расчетах показатель адиабаты воздуха k принять равным 1,4, а величину газовой постоянной для воздуха R взять 286 Дж/(кг*К).

Задача:

Необходимо рассчитать потребляемую компрессором мощность N.

Решение:

Определим значение удельной работы компрессора A_уд:

A_уд = R · T_в · [k/(k-1)] · [(P₂/P₁)^(k-1)/k-1] = 286 · [20+273] · [1,4/(1,4-1)] · [(0,6/0,1)^(1,4-1)/1,4-1] = 196068 Дж/кг

Далее вычислим массовый расход воздуха G положив, что при 20°C плотность воздуха ρ_в составляет 1,2 кг/м³:

G = Q·ρ_в = 10·1,2 = 12 кг/мин

При расчете мощности компрессора необходимо учитывать наличие в нем обратных протечек рабочей среды, компенсация которых влечет за собой дополнительный расход мощности. Рассчитаем суммарный расход компрессора G_сум с учетом обратных протечек:

G_сум = G·(1+β_пр) = 12·(1+0,02) = 12,24 кг/мин

Теперь становится возможным определение мощности компрессора с учетом адиабатического и механического КПД:

N = (G_сум·A_уд) / (η_ад·η_мех) = (12,24·196068) / (60·1000·0,8·0,95) = 52,6 кВт

В итоге получим, что мощность данного компрессора составляет 52,6 кВт.

Задача №10. Расчет потребляемой мощности центробежным компрессором

Условия:

Дан центробежный трехступенчатый односекционный компрессор, рабочие колеса которого идентичны друг другу. Компрессор работает с объемным расходом V равным 120 м³/мин воздуха при температуре t=20°C (плотность воздуха ρ при этом будет равна 1,2 кг/м³). Также известно, что окружная скорость рабочего колеса u составляет 260 м/с, а коэффициент теоретического напора ступени ϕ равен 0,85. Общий КПД компрессора η составляет 0,9. Для первой ступени коэффициент потерь на трение β_т составляет 0,007, коэффициент потерь на протечки β_п равен 0,009, и при расчете принять, что для последующих степеней потери будут увеличиваться на 1%.

Задача:

Необходимо рассчитать потребляемую компрессором мощность N.

Решение:

Мощность, расходуемая на сжатие газа, может быть рассчитана по формуле:

N_вн = V · ρ · ∑[u²_i · φ_i · (1+β_T+β_п)_i]

Где i – количество ступеней. Поскольку в условиях задачи сказано, что все колеса в пределах секции одинаковы, то они имеют равные окружные скорости u и коэффициенты теоретического напора ϕ, поэтому данную формулу можно преобразовать:

N_вн = V · ρ · u² · φ · ∑(1+β_т+β_п)_i

Для первой ступени:

1 + β_т + β_п = 1 + 0,007 + 0,009 = 1,016

Далее, воспользовавшись допущением, что потери на последующей ступени возрастают на 1%, рассчитаем величину 1+β_т+β_п для второй ступени:

1,016·1,01 = 1,026

Для третьей ступени:

1,026·1,01 = 1,036

Итого получим:

N_вн = 120/60 · 1,2 · 260² · 0,85 · (1,016+1,026+1,036) · 10^-3 = 424,5 кВт

Теперь становится возможным нахождение потребляемой мощности компрессора:

N = N_вн/η = 424,5/0,9 = 471,7 Вт

Итого получим, что мощность данного компрессора составляет 471,7 кВт.

Задача №11. Расчет КПД центробежного компрессора

Условия:

Дан центробежный двухступенчатый односекционный компрессор, рабочие колеса которого идентичны друг другу. Компрессор перекачивает воздух при температуре t=20°C (плотность ρ при этих условиях равна 1,2 кг/м³) при расходе V=100 м³/мин от начального давления P₁=0,1 мПа до конечного давления P₂=0,25 мПа. Окружная скорость колес u равняется 245 м/с, коэффициент теоретического напора ϕ равен 0,82. Общий коэффициент потерь на трение и протечки (1+ β_т + β_п) для первой ступени равен 1,012, для второй ступени этот коэффициент равен 1,019. Сжатие газа происходит в изоэнтропном процессе. При расчетах показатель адиабаты воздуха k принять равным 1,4, а величину газовой постоянной для воздуха R взять 286 Дж/(кг*К). Газ в условиях задачи считать несжимаемым (коэффициент сжимаемости z=1).

Задача:

Необходимо рассчитать изоэнтропный КПД компрессора η_из.

Решение:

Изоэнтропный КПД есть отношение мощности сжатия газа в изоэнтропном N_из процессе к внутренней мощности сжатия компрессора N_вн. Отсюда следует, что для нахождения искомой величины предварительно требуется расчет N_вн и N_из.

Мощность сжатия газа в изоэнтропном режиме может быть определена по формуле:

N_вн = V · ρ · z · R · (273+t) · k/(k-1) · [(P₂/P₁)^(k-1)/k-1] =

= 100/60 · 1,2 · 1 · 286 ·(273+20) · 1,4/(1,4-1) · [(0,25/0,1)^(1,4-1)/1,4-1] · 10^-3 = 175,5 кВт

Внутреннюю мощность компрессора определим по формуле:

N_вн = V · ρ · ∑[u_i² · φ_i · (1+β_т+β_п)_i] = 100/60 · 1,2 · 245² · 0,82 · (1,012+1,019) = 200 кВт.

Далее определим искомую величину:

η_из = N_из/N_вн = 175,5/200 = 0,88

Итого получим, что изоэнтропный КПД данного двухступенчатого односекционного компрессора равен 0,88.

Расчет и подбор трубопроводов. Оптимальный диаметр трубопровода

Вакуумные компрессорные системы, вакуумные компрессоры
Вентиляторы. Турбовентиляторы. Расчет и подбор вентиляторов
Винтовые компрессоры
Дожимная компрессорная станция
Компрессорные установки для кислого газа, водорода, агрессивных газов, коксового газа, кислорода
Мембранные компрессоры
Основные характеристики компрессора. Производительность компрессора. Мощность компрессора
Передвижные компрессоры
Расчет компрессоров. Подбор компрессорного оборудования
Ротационные воздуходувки
Паровые турбины Shin Nippon Machinery (SNM)
Турбодетандеры
Турбокомпрессоры
Центробежная компрессорная установка
Центробежные воздуходувки и газодувки
Центробежные компрессоры
Установки для получения азота
Установки для получения сжатого воздуха

Классификация компрессоров
Лопастные компрессоры
Объемные компрессоры
Применение винтовых компрессоров
Применение поршневых компрессоров
Применение центробежных компрессоров
Роторные компрессоры
Смазка цилиндров поршневых компрессоров

Классификация компрессоров
Объемные компрессоры
Применение винтовых компрессоров
Применение поршневых компрессоров
Применение центробежных компрессоров
Роторные компрессоры
Смазка цилиндров поршневых компрессоров
Винтовые компрессорные установки
Мембранные компрессоры
Основные характеристики компрессора. Производительность компрессора. Мощность компрессора
Передвижные дизельные (винтовые) компрессоры
Поршневые компрессоры
Расчет компрессоров. Подбор компрессорного оборудования
Сравнительный анализ компрессоров
Центробежные компрессоры. Азотные компрессоры

От отношения каких параметров зависит степень сжатия двигателя

Главная » Разное » От отношения каких параметров зависит степень сжатия двигателя

Степень сжатия, компрессия, октановое число — DRIVE2

Для понимания принципов повышения мощности и эффективности двигателя внутреннего сгорания необходимо знать, что такое степень сжатия, компрессия и октановое число. Причем, не на уровне рассуждений, что 98-ой бензин более качественный чем 95-ый. Нужно понимать, что октановое число само по себе не самоцель, а лишь один из факторов достижения наилучших эксплуатационных характеристик ДВС.

Прежде всего давайте сразу внесем ясность и оговорим, что компрессия и степень сжатия — это совершенно разные вещи. Степень сжатия — это отношение полного объема цилиндра (то есть объема цилиндра плюс объема камеры сгорания) к объему одной лишь камеры сгорания.

Поскольку это отношение, называемое степенью сжатия, грубо говоря, есть отношение объема, который занимает смесь при ее подаче в цилиндр, к объему, при котором смесь воспламеняется, то давление, при котором воспламеняется топливо, пропорционально этой величине. То есть чем больше степень сжатия, тем больше давление воспламеняемой смеси.

Для лучшего понимания стоит отметить, что поскольку давление зависит не только от степени сжатия, но и от, например, давления на фазе впуска, то давление воспламеняемой смеси может быть меньше у двигателя с большей степенью сжатия. Как? Например, у турбированных двигателей степень сжатия обычно меньше чем у атмосферных (почему так делают — станет понятно ниже), при этом давление у них на всех фазах существенно выше, поскольку уже на впуск смесь подается в сжатом состоянии (в чем, собственно, и состоит их природа).

Компрессия — это, кстати, давление в конце фазы сжатия. То есть она почти равна тому самому давлению воспламеняемой смеси. Почему почти? Потому что смесь воспламеняется всегда чуть позже или чуть раньше того момента, когда давление максимально. Это «почти» определяется углом зажигания.

Оптимальная компрессия мотора очень приблизительно высчитывается умножением степени сжатия на 1.4 атмВозвращаясь к степени сжатия, посмотрим, почему же она нам важна в контексте эффективности и мощности двигателя. А вот почему. Работа в двигателе внутреннего сгорания совершается за счет расширения рабочего тела, в качестве которого в бензиновых двигателях выступает топливо-воздушная смесь. Как в школе учили: горящая смесь расширяется, толкая при этом поршень, поступательное движение которого превращается во вращательное движение коленвала. Соответственно, при большей степени сжатия ход поршня, в рамках которого смесь может реализовать свой энергетический потенциал, оказывается больше, а следовательно совершается больше полезной работы. гамма — 1

Где гамма — значения некоей дискретной функции, зависящей от температуры, давления и объема востпламеняемой смеси. Проще говоря, набор констант. Итак мы видим, что чем больше степень сжатия, тем больше термический КПД. Также понятно, что это некоторое упрощение, поскольку для получения его максимального значения нужно подбирать массу параметров, где степень сжатия лишь один из многих, хоть и важный. Как говорил владелец одного из автосервисов: «Не зря двигаетли придумывают люди с двумя высшими образованиями». И правда, не зря.

Ну здорово, вроде разобрались: чем больше степень сжатия, тем лучше. Так давайте просто избавимся от камеры сгорания, подняв степень сжатия до небес, и будет нам счастье. А счастья не будет, и вот почему. Дело в том, что при повышении давления и температуры возникает два неприятных явления: детонация и преждевременное воспламенение. Для того, чтобы в полной мере их понять, нужно осознать один удивительный факт: топливная смесь в ДВС не взрывается — она горит. Причем та самая гамма, которую мы упоминали выше, зависит и от скорости горения и от формы фронта воспламенения и от температуры пламени. Скорость горения должна соотвествовать скорости движения поршня. Фронт воспламенения должен быть однородным и распространяться ровно по ходу поступательного движения. Чем меньше температура горения, тем меньше потери на тепловыделение. Это все упрощенные заявления, но общую суть явлений передают.

Вернемся к детонации и преждевременному воспламенению. Преждевременное воспламенение происходит, когда при увеличении давления в смеси она самопроизвольно воспламеняется. При этом получается, что часть работы затрачивается не на то, чтобы толкать поршень, а на то чтобы помешать завершить ему ход фазы сжатия, а та энергия расширения, которая еще останется (если останется), будет использована крайне неэффективно из-за нерассчетного профиля фронта горения.

Детонация же — это еще более неприятный эффект, когда воспламененная смесь взрывается. То есть после короткого момента, когда горение распространяется со скоростью, измеряемой дестяками сантиметров в секунду, она вдруг увеличивается в разы. Происходит это под влиянием и температуры и давления, а сам эффект обеспечивается наличием определенного количества одного из продуктов горения. Эффекты от детонации: вместо фронта горения получаем ударную волну (в принципе то же самое, но только в разы больше скорость и температура), как следствие — резкое падение термического КПД и ударные нагрузки на поршневую группу. А теперь на секундочку представьте, что происходит, если детонация возникает не после поджига смеси свечой, а после самовоспламенения — все то же самое, но только против хода поршня.

Вот и получается, что степень сжатия можно увеличивать только до тех пор, пока не начнут проявляться описанные эффекты. И тут мы приходим к следующему понятию — октановому числу. Оказываетcя, у разных видов топлива стойкость к преждевременному воспламенению и детонации различается (все вместо это называют детонационной стойкостью). Октановое число как раз и является показателем этой стойкости. Чем оно выше, тем выше и стойкость. Важно при этом отметить, что в большинстве случаев количество энергии, которую можно высвободить из литра топлива, от октанового числа не зависит.

Степень сжатия Рекомендованное топливо7,0 — 8,0 АИ — 768,5 — 9,5 АИ – 92 (кроме турбо)10,5 — 12 АИ — 95

14 — 16 АИ-102 и АИ-109

Но давайте от теоретических моментов, которыми можно заполнить несколько томов, обратимся к вопросам практическим и рассмотрим описываемые явления через призму повседневности.

Первый распространенный вопрос: прогорят ли клапаны, если залить бензин с большим октановым числом?

Действительно, в некоторых случаях использование бензина с большим октановым числом может привести к прогоранию выпускных клапанов. При этом считается, что происходит это из-за большей температуры горения смеси с более высоким октановым числом. На самом деле все наоборот. Топливо с большим октановым числом обычно горит с меньшей температурой и медленнее. Из-за скорости горения ниже рассчетной может получиться так, что на фазе выпуска через клапан вместо отработанных газов будет выпущена еще горящая смесь. Горящая смесь может оказаться и в выпускном коллекторе — тогда пострадает и он. На практике же конструкция многих двигателей позволяет реализовать потенциал топлива с более высоким октановым числом без ущерба для ресурса.

В любом случае, если вы льете бензин, отличный от рекомендованного производителем, вы должны четко понимать физику работы именно вашего мотора — тому, что говорят в сервисах, верить можно далеко не всегда.

Вопрос номер два: почему при использовании бензина с большим октановым числом на свечах образуется нагар?

Первая причина является следствием того, что в России высокооктановые бензины получают исключительно методом добавления присадок. При этом часто получается так, что для получения 95-ого бензина присадки используются менее качественные, чем для 98-ого. Так что заправившись 95-ым после 92-ого можно получить более ровную работу мотора и нагар на свечах в одном флаконе. Понятно, что тут все зависит от конкретной АЗС.

Вторая причина — угол опережения зажигания. Если в вашем двигателе нет системы, которая автоматически регулирует угол зажигания, то залив высокооктановое топливо можно опять же загадить свечи и потерять часть мощности. Как упоминалось выше, высокооктановое топливо горит медленнее, а следовательно для правильного и полного сгорания смеси ее поджиг должен осуществляться раньше.

Источник: www.cars-love.ru/

Компрессия и степень сжатия

Ответы@Mail.Ru: как степень сжатия влияет на мощность двигателя

По идее чем больше степень сжатия тем больше мощность двигателя

Чем больше степень сжатия, тем выше мощность двигателя.

Прямой зависимости нет. Она конструктивно-обусловлена и должна соответсвовать параметрам цилиндров, их числу, конструкции клапанов и программе управления подачей топлива. Если она будет малая, то будет малая компрессия на рабочем такте. Если она будет завышенная, то рабочему такту будет сильно противодействовать такт сжатия и вся энергия уйдет на сжатие смеси.

чем больше, тем движок живее

все в школе прыгали через коня! Так вот если на мостик просто встать то он вас на подкинет! Если же на него прыгнуть то и он ответит! но как он ответит зависит от различных параметров! Так и тут! У любого действия есть противодействие! Элементарная физика! Выигрываешь в силе, проигрываешь во времени и т. д и т. п

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.

сепеь сжатия величина геометрическая отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания расчитывается для каждого двигла индивидуально изменяется путем изменения объемов А мощность можно увеличить путем наддува т. е. увеличением компресии

Степень сжатия двигателя, формула, повышение, бензин

Всем известно, что в бензиновых поршневых двигателях внутреннего сгорания топливовоздушная смесь перед воспламенением сжимается. Аналогичный такт работы дизелей отличаются лишь тем, что сжимается воздух без топлива. Одной из важнейших характеристик обоих ДВС является степень сжатия. Она показывает, во сколько раз изменяется объем пространства над днищем поршня при прохождении его от нижней мертвой точки до верхней.

Иногда этот показатель путают с компрессией, несмотря на то что разница между ними огромна. Ведь упомянутые выше характеристики, хоть и связаны между собой, по сути, совершенно различны. На что указывает даже их размерность. Степень сжатия – это соотношение, например, 10:1 или просто 10 и не имеет единиц измерения. То есть измеряется в «разах». Компрессия же показывает максимальное давление смеси в цилиндре перед воспламенением и измеряется в кг/см2. Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см2. Сказать, что такое степень сжатия, можно и иначе. Это отношение объема над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания. Камерой сгорания называется пространство над поршнем, достигшим верхней мертвой точки.

Расчет коэффициента сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания. Vр намного больше чем Vс. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S.

Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см3. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см.

Чем выше степень сжатия, тем больше компрессия ДВС и его мощность (при прочих равных условиях). Повышая степень сжатия, мы также способствуем увеличению КПД двигателя за счет снижения удельного расхода топлива. Степень сжатия ДВС, определяет октановое число используемого для работы мотора бензина. Так, низкооктановое топливо станет причиной детонации мотора с большим значением этого коэффициента. Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.

Исходные данные

Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

• 7,0–7,5 октановое число 72–76.
• 7,5–8,5 октановое число 76–85.
• 5,5–7 октановое число 66–72.
• 10:1 октановое число 92.
• От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
• От 12 до 14,5 октановое число 98.

Выравнивание плоскости сопряжения головки с блоком срезанием слоя металла приводит к уменьшению камеры сгорания мотора. От этого показатель сжатия увеличивается в среднем на 0,1 при уменьшении толщины головки на 0,25 мм. Имея в своем распоряжении эти данные, можно определить, не превысит ли он после ремонта головки блока допустимые пределы. И не следует ли принять меры для его снижения. Опыт показывает, что при удалении слоя менее 0,3 мм последствия можно не компенсировать.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

1. Форсирование двигателя.
2. Желание приспособить мотор для работы на бензине с другим октановым числом. Было время, когда газовое оборудование для авто не встречалось в продаже. Не было и газа на заправках. Поэтому советские автовладельцы часто переделывали двигатели для работы на более дешевом низкооктановом бензине.
3. Неудачный ремонт мотора, для ликвидации последствий которого требуется корректировка коэффициента сжатия. К примеру, фрезеровка головки блока после слишком сильной тепловой деформации. Когда выровнять сопрягаемую с блоком цилиндров поверхность удается ценой снятия слоя металла чрезмерно большой толщины. От этого значение коэффициента увеличивается столь сильно, что работа на бензине, для которого был рассчитан мотор, становится невозможной.

Как можно изменить показатель сжатия

Методы увеличения:

• Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
• Уменьшение объема камер сгорания. Выполняется за счет удаления слоя металла со стороны плоскости сопряжения головки с блоком. Эту операцию из-за мягкости алюминия лучше делать на фрезерном или на строгальном станке. Шлифовальный станок использовать не следует, так как его камень будет постоянно забиваться пластичным металлом.

Способы снижения:

• Снятие слоя металла с днища поршня (делается это обычно на токарном станке).
• Установка между головкой и блоком цилиндров дюралюминиевой проставки между двумя прокладками.

Взаимосвязь коэффициента сжатия и компрессии

Зная значение коэффициента сжатия, можно рассчитать какая компрессия должна быть в двигателе. Однако, обратная оценка не будет соответствовать действительности. Так как компрессия зависит еще и от изношенности деталей цилиндр-поршневой группы и газораспределительного механизма. Низкая компрессия двигателя часто говорит о значительном износе мотора и необходимости его ремонта, а не о малом коэффициенте сжатия.

Турбированные моторы

В цилиндры двигателя, имеющего турбонаддув, воздух нагнетается компрессором под давлением несколько больше атмосферного. Значит, для определения показателя сжатия такого мотора нужно значение, которое вы получите в результате расчета по формуле, умножить на коэффициент турбокомпрессора. Бензиновые двигатели с турбонаддувом работают на топливе с октановым числом выше, чем у бензина, который потребляют такие же моторы без турбин, именно потому, что их коэффициент ξ больше.

«Питер — АТ»

ИНН 780703320484

ОГРНИП 313784720500453

Энергетическое образование

1. Циклы газовых двигателей

Прямое преобразование тепловой энергии в работу запрещается постулатом Томсона. Поэтому для этой цели используются термодинамические циклы. Термодинамические циклы это круговые процессы в термодинамике, то есть такие процессы, в которых совпадают начальные и конечные параметры, определяющие состояние рабочего тела (давление, объём, температура и энтропия). Термодинамические циклы являются моделями процессов, происходящих в реальных тепловых двигателях.

Тепловым двигателем называется устройство, способное превращать полученное количество теплоты в механическую работу. Механическая работа в тепловых двигателях производится в процессе расширения некоторого вещества, которое называется рабочим телом. В качестве рабочего тела обычно используются газообразные вещества (пары бензина, воздух, водяной пар).

Прямой термодинамический цикл.

Для того, чтобы управлять состоянием рабочего тела, в тепловую машину входят нагреватель и холодильник. В каждом цикле рабочее тело забирает некоторое количество теплоты $Q_1$ у нагревателя и отдаёт количество теплоты $Q_2$ холодильнику. Работа, совершённая тепловой машиной в цикле, равна, таким образом:

$$A=Q_1-Q_2-ΔU = Q_1-Q_2.$$

Изменение внутренней энергии $ΔU$ в круговом процессе равно нулю (это функция состояния), а работа не является функцией состояния, иначе суммарная работа за цикл также была бы равна нулю.

Поэтому тепловой, или, как его ещё называют, термический или термодинамический коэффициент полезного действия тепловой машины (отношение полезной работы к затраченной тепловой энергии) равен:

$$η=\frac{A}{Q_1} =\frac{Q_1-Q_2}{Q_1} =\frac{M·q_1-M·q_2}{M·q_1}=\frac{q_1-q_2}{q_1} =1-\frac{q_2}{q_1}.$$

Цикл Карно. Французский инженер Сади Карно в 1824 году впервые дал теоретическое объяснение работы тепловых машин. Основное положение теории С. Карно, впоследствии получившее название принципа Карно, состоит в том, что для получения работы в тепловой машине необходимы, по крайней мере, два источника теплоты с разными температурами.

Карно предложил идеальный цикл тепловой машины, где используются два источника теплоты с постоянными температурами: источник с высокой температурой – горячий источник и источник с низкой температурой – холодный источник. Поскольку цикл идеальный, то он состоит из обратимых процессов теплообмена между рабочим телом и источниками теплоты, протекающим по двум изотермам, и двух идеальных адиабат перехода рабочего тела с одной изотермы на другую.

Цикл Карно.

В цикле Карно горячий источник теплоты с $T_1=const$ передает теплоту рабочему телу, это обратимый процесс, поэтому рабочее тело получает теплоту $q_1$ по изотерме AB. На процессе BC рабочее тела расширяется по обратимой адиабате от $T_1$ до $T_2$. В обратимом процессе CD рабочее тело передает теплоту $q_2$ холодному источнику по изотерме $T_2=const$. На процессе DA рабочее тело сжимается по обратимой адиабате от $Т_2$ до $Т_1$.

Для цикла Карно в $T-s$ диаграмме подведенная $q_1$ и отведенная $q_2$ теплота к рабочему телу представляют площади под изотермическими процессами, которые соответствуют прямоугольникам со сторонами: для $q_1$ – с $T_1$ и $Δs$, для $q_2$ – с $T_2$ и $Δs$. Величины $q_1$ и $q_2$ определяются по формулам изотермического процесса:

$$q_1=T_1·Δs,$$
$$q_2=T_2·Δs.$$

Работа цикла Карно равна разности подведенной и отведенной теплоты:

$$l_ц=q_1-q_2=(T_1-T_2)·Δs.$$

В соответствии с выражением выше получить работу возможно только при наличии разности температур у горячего и холодного источников теплоты. Максимальная работа Цикла Карно теоретически была бы при $Т_2=0$ K, но в качестве холодного источника в тепловых машинах, как правило, используется окружающая среда (вода, воздух) с температурой около $300$ K. Кроме этого, достижение абсолютного нуля в природе невозможно (этот факт относится к третьему закону термодинамики). Таким образом, в цикле Карно не вся теплота $q_1$ превращается в работу, а только ее часть, Оставшаяся после получения работы теплота $q_2$, отдается холодному источнику, и при заданных $Т_1$ и $Т_2$ она не может быть использована для получения работы, величина $q_2$ является тепловыми потерями (тепловым сбросом) цикла.

Термический КПД цикла Карно может быть записан в виде

$$η=1-\frac{q_2}{q_1} =1-\frac{T_2·Δs}{T_1·Δs}=1-\frac{T_2}{T_1}.$$

Таким образом, КПД цикла Карно будет тем больше, чем больше $T_1$ и меньше $T_2$. При $T_1=T_2$ КПД равен нулю, т.е. при наличии одного источника теплоты получение работы невозможно.

Цикл поршневого двигателя внутреннего сгорания (ДВС). Тепловые двигатели, рабочим телом которых являются газообразные продукты сгорания топлива, сжигаемого непосредственно внутри цилиндра двигателя, называются поршневыми двигателями внутреннего сгорания (ДВС).

Поршневые ДВС делятся на двухтактные, у которых один рабочий ход приходится на два хода поршня, и четырехтактные с одним рабочим ходом на четыре хода поршня. Кроме того, поршневые ДВС подразделяются на двигатели с подводом теплоты при постоянном объеме (быстрого сгорания), двигатели с подводом теплоты при постоянном давлении (постепенного сгорания) и двигатели, работающие по смешанному циклу.

Идеализируя рабочий цикл как двухтактных, так и четырехтактных карбюраторных двигателей внутреннего сгорания, получают термодинамический цикл, называемый часто циклом Отто. В этом цикле процесс сжатия рабочей смеси происходит по адиабате 1-2. Изохора 2-3 соответствует горению топлива, воспламененного от электрической искры, и подводу теплоты $q_1$. Рабочий ход, осуществляемый при адиабатном расширении продуктов сгорания, изображен линией 3-4. Отвод теплоты $q_2$. осуществляется по изохоре 4-1, соответствующей в четырехтактных двигателях выпуску газов и всасыванию новой порции рабочей смеси, а в двухтактных – выпуску и продувке цилиндра.

Термодинамический цикл поршневого ДВС с подводом тепла при постоянном объеме $v=const$ (цикл Отто).

Термический КПД рассматриваемого цикла вычисляется следующим образом:

$$η_t=1-\frac{q_2}{q_1} =1-\frac{c_v·(T_4-T_1)}{c_v·(T_3-T_2)}=1-\frac{T_4-T_1}{T_3-T_2}=1 — \frac{ \frac{T_4}{T_1} — 1 }{ \frac{T_3}{T_2} — 1 } · \frac{T_1}{T_2}.$$

Сравнивая адиабаты 1-2 и 3-4, можно показать, что:

$$\frac{T_4}{T_1} =\frac{T_3}{T_2}.$$

и, следовательно получим:

$$η_t=1-\frac{T_1}{T_2}.$$

Отношение всего объема цилиндра $v_1$ к объему камеры сгорания $v_2$ называется степенью сжатия $ε$:

$$ε=\frac{v_1}{v_2}.{k-1}}.$$

Из этого выражения видно, что термический КПД двигателей, работающих по циклу Отто, зависит только от степени сжатия $ε$, и с увеличением $ε$ $η_t$ возрастает. Понятно, что температура в конце сжатия $T_2$ не должна достигать температуры самовоспламенения горючей смеси. Поэтому степень сжатия в реальных двигателях такого типа составляет порядка $7-10$ или несколько больше, в зависимости от антидетонационных свойств применяемого топлива.

Степень сжатия в цикле ДВС может быть повышена, если сжимать не горючую смесь, а воздух, и затем получив высокое давление и температуру, обеспечить самовоспламенение распыленного в цилиндре топлива. В этом случае процесс горения затягивается, и двигатели такого типа характеризуются постепенным (или медленным) сгоранием топлива при постоянном давлении. Идеализированный цикл такого двигателя внутреннего сгорания называется циклом Дизеля. Рабочее тело (воздух) сжимается по адиабате 1-2, а изобарный процесс 2-3 соответствует процессу горения топлива, т.{k-1}}.$$

Это выражение показывает, что основным фактором, определяющим экономичность двигателей, работающих по циклу Дизеля, также является степень сжатия $ε$, с увеличением которой термический КПД цикла возрастает. Нижний предел для $ε$ обусловлен необходимостью получения в конце сжатия температуры воздуха, значительно превышающей температуру самовоспламенения топлива. Верхний предел $ε$ (до $20$) ограничен допустимым давлением в цилиндре, превышение которого приводит к утяжелению конструкции двигателя и увеличению потерь на трение. Повышение степени предварительного расширения $ρ$ вызывает снижение термического КПД цикла. Отсюда следует, что с увеличением нагрузки и удлинением процесса горения топлива экономичность двигателя уменьшается. Это следует учитывать, наряду с другими обстоятельствами, при определении оптимального режима работы двигателя.

Цикл Тринклера или цикл со смешанным подводом теплоты, по которому работают современные бескомпрессорные дизели, осуществляется по следующей схеме.{k-1}}.$$

Параметр $λ$ называется степенью повышения давления и рассчитывается так:

$$λ=\frac{p_3}{p_2}.$$

В двигателях, работающих по циклу Тринклера, распыл топлива производится механическим топливным насосом высокого давления, а воздушный компрессор, применяемый в двигателе Дизеля, отсутствует. Степень сжатия $ε$ в рассматриваемом цикле может достигать $18$ и более.

Легко показать, что математическое выражение термического КПД цикла со смешанным подводом теплоты является общим для циклов поршневых ДВС.

Сравнение эффективности рассмотренных циклов проведем на $T-s$ диаграмме, предположив, что в каждом из них достигается одинаковая максимальная температура $T_3$.

Одинаковы и количества отведенной теплоты $q_2$ в каждом цикле (площадь 14аb). При таких условиях теплота цикла $q_ц$, равная полезной работе цикла $l_ц$, будет наибольшей для цикла Дизеля 12”34 и наименьшей для цикла Отто 1234. Цикл Тринклера 12’3’34 занимает промежуточное положение.

Сравнение циклов ДВС на $T-s$ диаграмме 1234 – цикл Отто; 12”34 – цикл Дизеля; 12’3’34 – цикл Тринклера.

Таким образом, термический КПД, характеризующий степень термодинамического совершенства цикла, будет наибольшим для цикла Дизеля с подводом теплоты при постоянном давлении и наименьшим для цикла Отто с подводом теплоты при постоянном объеме.

Цикл двигателя Стирлинга представляет собой цикл газового двигателя поршневого типа с внешним подводом теплоты, которая получается в результате сгорания твердых, жидких, газообразных топлив. Внешний подвод теплоты осуществляется через теплопроводящую стенку. Рабочее тело (водород, гелий, аргон, углекислый газ) находится в замкнутом пространстве и во время работы не заменяется.

В общем виде схема работы устройства выглядит следующим образом: в нижней части двигателя рабочее вещество (например, воздух) нагревается и, увеличиваясь в объеме, выталкивает поршень вверх. Горячий воздух проникает в верхнюю часть мотора, где охлаждается радиатором. Давление рабочего тела снижается, поршень опускается для следующего цикла. При этом система герметична и рабочее вещество не расходуется, а только перемещается внутри цилиндра.

Существует несколько вариантов конструкции силовых агрегатов, использующих принцип Стирлинга. Например двигатель стирлинга модификации «Альфа» состоит из двух раздельных силовых поршней (горячего и холодного), каждый из которых находится в своем цилиндре. К цилиндру с горячим поршнем подводится тепло, а холодный цилиндр расположен в охлаждающем теплообменнике.

Двигатель стирлинга модификации «Альфа».

Идеальный цикл Стирлинга состоит из четырех процессов. В процессе 3 холодное рабочее тело сжимается в изотермическом процессе $T_2=const$ при интенсивном отводе теплоты $q_2»$. В процессе 4 поршень-вытеснитель перемещает рабочее тело из холодной полости в горячую, так что $v=const$ (изохорный процесс), а температура увеличивается от $T_2$ до $T_1$ при подводе теплоты $q_1’$.

В изотермическом процессе расширения 1 $T_1=const$ к рабочему телу подводится теплота $q_1»$. Затем в процессе 2 поршень-вытеснитель, перемещаясь в обратном направлении, выталкивает рабочее тело из горячей полости в холодную ($v=const$) с отводом теплоты $q_2’$. Отличительной особенностью цикла Стирлинга является то, что рабочее тело, перемещаясь из холодной полости в горячую и обратно через регенератор, то воспринимает теплоту от рабочего тела, то, охлаждаясь, отдает теплоту рабочему телу.

Диаграмма работы идеального цикла Стирлинга.

Работа в цикле Стирлинга представляет собой разность работы, полученной в процессе изотермического расширения (подвод теплоты $q_1»$), и работы, затраченной в процессе изотермического сжатия с отводом теплоты $q_2»$:

$$l_ц=q_1»-q_2».$$

Термический КПД цикла:

$$η_t=\frac{q_1»-q_2»}{q_1′-q_1»}.$$

Дизельная электростанция как правило, объединяет в себе генератор переменного тока и двигатель внутреннего сгорания, а также систему контроля и управления установкой. Такие электростанции и установки применяются в качестве основных, резервных или аварийных источников электроэнергии для потребителей одно- или трёхфазного переменного тока.

Схема дизельной электростанции.

Цикл газотурбинной установки. Одним из основных недостатков поршневых двигателей является невозможность достижения больших мощностей в одном агрегате, что сужает нишу возможного использования ДВС поршневого типа. Это связано, прежде всего с наличием кривошипно-шатунного механизма, предназначенного для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Периодичность производства рабочего хода поршня неизбежно вызывает неравномерность работы конструкции и требует наличие маховика, что заметно увеличивает удельный вес двигателя – отношение веса двигателя к вырабатываемой им мощности. Этих недостатков лишены двигатели внутреннего сгорания газотурбинного типа, к числу которых относятся воздушно-реактивные двигатели.

В газотурбинных установках подвод теплоты к рабочему телу может осуществляться при постоянном давлении (цикл Брайтона) или при постоянном объеме (цикл Гемфри).

Цикл Брайтона. Принципиальная схема газотурбинной установки со сгоранием при постоянном давлении содержит в себе все основные элементы, присущие турбокомпрессорному воздушно-реактивному двигателю. Газотурбинный двигатель состоит из размещенных на одном валу турбины, компрессора, топливного насоса и потребителя мощности. В схему входит также камера сгорания, выхлопное сопло или патрубок отвода отработавших газов и свеча зажигания.

Турбина приводит во вращение компрессор, в котором сжимается воздух, поступающий из окружающей среды. Процесс сжатия предполагается протекающим по адиабате 1-2. Сжатый воздух подается в камеру сгорания, куда насосом из топливной емкости прокачивается топливо. Тщательно перемешенная смесь в камере сгорания воспламеняется свечой зажигания, и при постоянном давлении реализуется процесс сжигания топлива.{\frac{k-1}{k}} },$$

где $ε=\frac{v_1}{v_2}$ – степень сжатия, а $λ=\frac{p_2}{p_1}$ – степень повышения давления.

Энергетический кризис, связанный с истощением запасов ископаемых энергоресурсов в виде органического топлива (газ, нефть, уголь и т. д.), делает необходимостью бережное отношение к его использованию. Вместе с тем, температура газа, покидающего турбину, еще достаточно велика и поэтому целесообразно частично вернуть избыточную по отношению к окружающей среде энергию уходящих газов в форме тепла в цикл. Обычно такой процесс называют регенерацией, суть которой состоит в полезном использовании вторичных энергоресурсов.

Отличие регенеративной газотурбинной установки от рассмотренной ранее состоит во введением дополнительного конструктивного узла в виде теплообменника регенератора, в котором тепло от уходящих газов передается к газу, сжатому компрессоре установки.

$T-s$ диаграмма регенеративного цикла.

По условиям организации цикла не все избыточное тепло уходящих газов может быть передано воздуху, сжатому в компрессоре. Тогда коэффициент полезного действия можно определить:

$$η_t=1-\frac{q_2}{q_1} =\frac{ (T_5-T_1)-(T_3-T_2) }{T_4-T_2}.$$

Цикл Гемфри. Газотурбинная установка со сгоранием при $v=const$ в случае, если предельные давления одинаковы и подведенные теплоты равны, будут иметь несколько большую эффективность по сравнению с изобарным циклом. Это связано с тем, что при отмеченных условиях сравнения в цикле с $v=const$ по сравнению с циклом $p=const$ отводимая теплота будет несколько меньше, чем в цикле со сгоранием при $p=const$. Это видно из сравнения циклов, построенных в $T-s$ диаграмме.

Сравнение циклов газотурбинных установок с подводом тепла при $v=const$ и $p=const$.

Однако в конструкторском отношении газотурбинная установка с подводом тепла при $v=const$ заметно сложнее. Турбина приводит во вращение сидящие с ней на одном валу компрессор, насос и потребитель выработанной установкой механической энергии, обычно в виде трехфазного электрогенератора. Одновременно в камеру сгорания поступает воздух, сжатый в компрессоре, и топливо подаваемое насосом. В камере сгорания при закрытых клапанах, свечой зажигания осуществляется воспламенение топлива. Сгорание топлива происходит при закрытых клапанах, т.е. при постоянном объеме. В конце процесса сгорания при достижении заданного давления открываются выпускные клапаны и рабочее тело – продукты сгорания в виде высокоэнтальпийного потока – поступает на лопатки соплового аппарата, а затем рабочего колеса, на которых энтальпия рабочего тела срабатывается, превращаясь в механическую энергию, воспринимаемую приводами. Отработавшие продукты сгорания – газы отводятся из двигателя через выхлопной патрубок.

Коэффициент полезного действия такого цикла определяется и соотношения:

$$η_t=1-\frac{k}{ε^{k-1}}·\frac{λ^{\frac{1}{k}}-1}{λ-1}.$$

где $λ=\frac{p_3}{p_2}$ – степень повышения давления.

Парогазовая установка – электрогенерирующая станция, служащая для производства электроэнергии. Парогазовая установка содержит два отдельных двигателя: паросиловой и газотурбинный. В газотурбинной установке турбину вращают газообразные продукты сгорания топлива. Топливом может служить как природный газ, так и продукты нефтяной промышленности (дизельное топливо). На одном валу с турбиной находится генератор, который за счет вращения ротора вырабатывает электрический ток. Проходя через газовую турбину, продукты сгорания отдают лишь часть своей энергии и на выходе из неё, когда их давление уже близко к наружному и работа не может быть ими совершена, все ещё имеют высокую температуру. С выхода газовой турбины продукты сгорания попадают в паросиловую установку, в котел-утилизатор, где нагревают воду и образующийся водяной пар. Температура продуктов сгорания достаточна для того, чтобы довести пар до состояния, необходимого для использования в паровой турбине (температура дымовых газов около $500$ °C позволяет получать перегретый пар при давлении около $100$ атмосфер). Паровая турбина приводит в действие второй электрогенератор.

Схема газотурбинной электростанции комбинированного цикла.

Что такое степень сжатия

Степень сжатия является величиной, которая характерна для двигателей внутреннего сгорания. Степень сжатия двигателя является отношением полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Другими словами, это отношение объема пространства над поршнем во время его нахождения в НМТ (нижняя мертвая точка) к объему такого же пространства над поршнем при его нахождении в ВМТ (верхняя мертвая точка).

Стоит отметить, что понятие степени сжатия двигателя зачастую ошибочно принимается за показатель компрессии.  Компрессия представляет собой максимальный уровень давления в цилиндре, которое создается в результате движения поршня из НМТ в ВМТ. Показатель компрессии принято измерять в атмосферах, тогда как степень сжатия выражается математически в виде определенного отношения. В качестве примера можно указать степень сжатия 11:1.

На самом деле показатель степени сжатия условно является разницей давлений в камере сгорания между моментом подачи  топливно-воздушной смеси (или только дизтоплива для дизельных ДВС) в цилиндр и тем моментом, когда происходит воспламенение топливного заряда. Различные двигатели могут иметь разный параметр  степени сжатия, что зависит от типа мотора и его конструктивных особенностей.  Принято выделять низкую или высокую степень сжатия.

Содержание статьи

Увеличение степени сжатия: плюсы и минусы

Любой ДВС в основе имеет принцип воспламенения смеси воздуха и распыленного топлива в камере сгорания. Результатом сгорания смеси становится тепловое расширение газов, которые толкают поршень. Такая энергия толчка от поршня передается на коленчатый вал двигателя посредством работы КШМ, что означает преобразование сгорания топлива в полезную механическую работу.

Чем большим оказывается показатель степени сжатия двигателя, тем сильнее итоговое давление газов на поршень. Увеличение давления будет означать, что за один такт силовая установка способна выполнить больше механической работы. Если проще, то мощность и отдача от двигателей с большей степенью сжатия выше сравнительно с аналогами, которые имеют меньший показатель. Также необходимо добавить, что количество самого подаваемого топлива в моторах с большей степенью сжатия не увеличивается, при этом такой двигатель имеет больший КПД. Бензиновые двигатели могут демонстрировать показатель степени сжатия от 8 до 12. Что касается дизельных моторов и особенностей воспламенения смеси в таких агрегатах, степень сжатия дизеля выше и находится в рамках от 14 до 18 единиц.

При всех положительных аспектах сильно увеличить степень сжатия не представляется возможным, так как значительное уменьшение объема камеры сгорания приводит к детонации топлива. Детонация в результате увеличения степени сжатия свойственна бензиновым ДВС. Дизельный двигатель, в котором воздух подается и сжимается отдельно, также может детонировать после впрыска дизтоплива. Детонация в дизеле связана с неисправностями топливной аппаратуры, неправильно установленным моментом впрыска, закоксовкой и сильным нагаром в цилиндрах двигателя и т.п.

Большинство современных моторов легковых автомобилей имеют высокую степень сжатия, так как двигатель становится мощнее и экономичнее. Топливно-воздушная смесь в таких ДВС сгорает более полноценно и равномерно, позволяя улучшить ряд характеристик двигателя во всем диапазоне оборотов. Главной особенностью моторов с высокой степенью сжатия является повышенная требовательность к качеству топлива. Для таких силовых агрегатов обязательно использование дорогих марок бензина с высоким октановым числом и солярки с необходимым цетановым числом. Большинство современных бензиновых ДВС предполагают использование топлива с октановым числом не ниже АИ-95 или АИ-98.

Доработка двигателя: изменение степени сжатия

Среди распространенных решений для форсирования двигателя или езды на более дешевом бензине является самостоятельное изменение объема камеры сгорания. Далее мы рассмотрим, как увеличить или уменьшить степень сжатия своими руками.

Если вы планируете форсировать двигатель, тогда степень сжатия нужно увеличить. Следует помнить, что увеличение закономерно приводит к тому, что детонационный порог будет снижен. Слишком высокая степень сжатия для двигателя будет означать, что устранить детонацию при помощи высокооктанового бензина, настройки УОЗ и других манипуляций не получится.

Стоит добавить, что более ощутимый прирост мощности способен обеспечить такой двигатель, который изначально был рассчитан на меньшую степень сжатия. Другими словами, больше мощности после тюнинга выдаст агрегат, штатно имеющий показатель 9:1 и доработанный до 10:1 сравнительно с мотором, который в стоке имел 12:1 и был форсирован путем увеличения показателя степени сжатия до 13:1.

Для прибавки мощности существуют такие способы:

• доработка ГБЦ и/или установка тонкой прокладки ГБЦ;
• расточка цилиндров и общее увеличение объема ДВС;

Под тюнингом головки блока в этом случае стоит понимать фрезеровку нижней части, которая стыкуется с блоком цилиндров. ГБЦ таким образом укорачивается, что и приводит к уменьшению камеры сгорания двигателя, а также увеличению степени сжатия. Аналогичную задачу преследует и установка более тонкой прокладки ГБЦ.

Необходимо учитывать, что при таком тюнинге существует риск встречи клапанов с поршнем. Перед началом работ необходимы детальные расчеты. В ряде случаев требуется замена поршней на такие, которые имеют увеличенные выемки под клапан. Фазы газораспределения также сбиваются, что потребует их последующей настройки.

Что касается расточки блока цилиндров, данный способ также требует замены поршней. Результатом становится увеличение рабочего объема ДВС и более высокая степень сжатия, так как объем камеры сгорания по отношению к увеличенному объему цилиндра не меняется.

Дефорсирование ДВС

Вполне очевидно, что после понижения степени сжатия двигатель будет дефорсирован. Делается такая доработка в том случае, если мощность двигателя отодвигается на второй план. Уменьшение степени сжатия позволяет эксплуатировать мотор на низкооктановом бензине без риска появления детонации, что и обеспечивает определенную экономию на разнице стоимости горючего.

Необходимо добавить, что подобное решение зачастую применяется на старых карбюраторных автомобилях. Что касается инжекторных авто с электронным блоком управления, в этом случае данный способ доработки настоятельно не рекомендуется.

Для уменьшения степени сжатия двигателя нужно реализовать увеличение высоты прокладки под ГБЦ. Для этого используются две обычные прокладки, между которыми укладывается третья, изготовленная из алюминия. Результатом станет увеличение высоты ГБЦ и объема камеры сгорания, что позволит в итоге перейти на более дешевый бензин.

Читайте также

Контрольно-измерительные материалы для автомехаников

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

среднего профессионального образования

Сибайский колледж строительства и сервиса г. Сибай РБ

Контрольные измерительные материалы

МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»

Вариант 1

1. Какие автомобили относятся к легковым?

а) длиной менее 5 метров;

б) с двигателем менее 1,8 литров;

в) вместимостью не более 8 человек.

г) вместимостью не более 11 человек

2. Какие детали КШМ относятся к неподвижной группе?

а) блок цилиндров, картер, крышка блок-картера, маховик

б) блок цилиндров, картер, крышка блок-картера, коленвал, гильза цилиндров;

в) блок цилиндров, картер, крышка блок картера, гильза цилиндров, прокладка блок-картера.

г) картер шатун поршень

3. Какие типы газораспределительных механизмов получили наибольшее распространение на автомобильных двигателях?

а) с зубчатым ремнем

б) шестеренчатые

в) цепные

г) бесклапанные

4. Система охлаждения предназначена для поддержания оптимального теплового режима путем отвода части теплоты от нагретых деталей двигателя и передачи этой теплоты окружающей среде. Правильная ли эта формулировка?

а) правильная;

б) неправильная, отводится 100% тепла сгоревшего топлива;

в) неправильная, все тепло идет на совершение полезной работы.

г) неправильная, отводиться 50% тепла

5. Когда рекомендуется проверять уровень масла в картере двигателя?

а) сразу после пуска двигателя;

б) при работе двигателя под нагрузкой;

в) через несколько минут после остановки двигателя.

г) через 2 часа

6. Карбюраторные двигатели относятся к двигателям…..

а) внешнего смесеобразования;

б) внутреннего смесеобразования;

в) с самовоспламенением.

г) с факельным распылом

7. К какому типу двигателей относятся дизельные?

а) двигатели внешнего смесеобразования;

б) двигатели внутреннего смесеобразования;

в) двигатели с принудительным воспламенением горючей смеси.

г) форкамерным

8. Какой тип трансмиссии устанавливают на отечественных автомобилях ВАЗ?

а) механический;

б) электрический;

в) комбинированный.

г)гидравлический

9. Где установлена карданная передача заднеприводного автомобиля?

а) между КПП и двигателем

б) между главной передачей и КПП

в) между двигателем и ведущими колесами

г) за раздаточной коробкой

10. На легковых автомобилях рама может отсутствовать. Какая часть кузова в таком случае выполняет функцию рамы?

а) стойки

б) траверсы;

в) пороги

г) лонжероны

Ключ к тесту вариант № 1

Контрольные измерительные материалы

МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»

Вариант 2

1. Что означает колесная формула 6х4?

а) грузоподъемность- 6 тонн и 4- у прицепа

б) количество колес-6 и запасных-4;

в) на грунтовых дорогах- 4 тонны, на шоссе- 6 тонн.

г) всего- 6 колес, из них 4-ведущие

2. Что такое угол развала цилиндров у V образного двигателя?

а) угол между осями цилиндров левого и правого ряда;

б) угол, на который повернется коленвал за 1 такт в цилиндре двигателя;

в) максимальный угол на который повернется шатун от того положения когда поршень

находится в мертвой точке.

г) угол поворота коленвала

3. Газораспределительные механизмы в зависимости от места установки клапана разделяются на механизмы с нижним и верхним расположением клапанов. Какой механизм имеет меньшее количество деталей?

а) с нижним расположением клапанов;

б) с верхним расположением клапанов;

в) имеют одинаковое количество деталей.

г) разница не значительна

4. Как называется прибор жидкостной системы охлаждения двигателя для отвода теплоты окружающей среде.

а) радиатор

б) вентилятор;

в) центробежный насос.

г) термостат

5. Может ли в системе смазки устанавливаться радиатор?

а) нет, устанавливается только в системе охлаждения;

б) может, на автомобилях работающих в тяжелых условиях;

в) устанавливается на всех автомобильных двигателях.

г) по усмотрению завода

6. Как поступает топливо из бака к карбюратору?

а) по топливопроводу, самотеком;

б) по топливопроводу, при помощи топливного насоса;

в) подается топливным насосом высокого давления;

г) с помощью разрежения

7. В каком двигателе время на приготовление рабочей смеси больше?

а) дизельном;

б) карбюраторном;

в) газобаллонном;

г) одинаково

8. Зависит ли конструкция трансмиссии автомобиля от колесной формулы?

а) только у грузовых;

б) не зависит;

в) зависит у всех автомобилей;

г) только у легковых

9. Сколько ведущих мостов у автомобиля с колесной формулой 4x2?

а) один;

б) два;

в) три;

г) четыре

10. Какая деталь буксирного устройства смягчает толчки между тягачом и прицепом?

а) резиновый буфер;

б) пружина;

в) гидроамортизатор;

г) демпфер

Ключ к тесту вариант № 2

Контрольные измерительные материалы

МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»

Вариант 3

1. Каким термином называют совокупность процессов периодически повторяющихся в определенной последовательности в цилиндре двигателя?

а) тактом;

б) рабочим циклом;

в) рабочим процессом;

г) рабочим ходом

2. Из каких материалов изготавливают блок-картер современного двигателя?

а) из легированной стали;

б) из бронзы или латуни;

в) из чугуна или алюминиевых сплавов;

г) из латуни

3. Каким способом осуществляется привод газораспределительного механизма?

а) шестернями

б) цепью

в) всеми

г) зубчатым ремнем

4. Что такое антифриз?

а) жидкость, замерзающая при очень низкой температуре;

б) жидкость уменьшающая трение;

в) жидкость, применяемая в тормозной системе;

г) смазка

5. Как должен действовать водитель при резком падении давления в системе смазки (при загорании лампочки аварийного падения давления)?

а) немедленно остановить автомобиль и устранить причину снижения давления;

б) на минимальной скорости доехать до своего предприятия и выполнить ремонтные работы;

в) на минимальной скорости проехать не более 10 км до удобного для ремонта места;

г) вызвать эвакуатор

6. Какая смесь нужна при пуске непрогретого двигателя?

а) бедная; б) обедненная; в) нормальная; г) обогащенная

7. Как воспламеняется рабочая смесь в цилиндре дизельного двигателя?

а) свечой накаливания;

б) электрической свечой;

в) самовоспламеняется от сжатия воздуха;

г) форсункой

8. Какой колесной формулой обладает автомобиль, имеющий раздаточную коробку?

а) 4×2или 4×4;

б) 6×4 или 6×6;

в) 4×4 или 6×6;

г) 4х2 или 6х4

9. Как подразделяют главные передачи в зависимости от числа пар шестерен?

а) гипоидные и двойные;

б) одинарные и конические;

в) одинарные и двойные;

г) все варианты верны

10. Как влияет на износ шин большое схождение колес?

а) не влияет;

б) увеличивает износ;

в) уменьшает износ;

г) увеличивает незначительно

Ключ к тесту вариант № 3

Контрольные измерительные материалы

МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»

Вариант 4

1. Какой автомобиль имеет дизельный двигатель, грузоподъемность 8 т, полную массу 15200 кг, колесную формулу 6х4?

а) ГАЗ-3307;

б) КамАЗ-5320;

в) ЗиЛ-4314.10;

г) УРАЛ-4320

2. Чем закрывается блок-картер двигателя сверху и снизу?

а) сверху и снизу специальными кожухами;

б) сверху крышкой цилиндров, снизу кожухом маховика;

в) сверху крышкой цилиндров, снизу поддоном картера;

г) кожухами

3. Для чего предназначен толкатель ГРМ?

а) для передачи усилия от распределительного вала;

б) для передачи усилия от поршня;

в) для поворота клапана вокруг своей оси;

г) для закрытия клапана

4. Какое устройство системы охлаждения обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в двигателе?

а) радиатор;

б) вентилятор;

в) термостат

г) помпа

5. Какие из указанных причин приводят к понижению давления масла в системе смазки?

а) увеличение зазоров в подшипниках коленвала;

б) увеличение зазоров между гильзой и поршнем;

в) негерметичность клапанов ГРМ;

г) износ колец

6. Как поступает топливо из поплавковой камеры карбюратора в смесительную камеру?

а) самотеком;

б) нагнетается топливным насосом;

в) под действием разряжения в диффузоре;

г) электрическим насосом

7. Для чего предназначены топливопроводы высокого давления?\

а) для соединения приборов питания дизельного двигателя;

б) для подачи топлива от бака к фильтрам;

в) для соединения топливного насоса низкого давления с топливным насосом высокого давления;

г) для соединения бензонасоса и карбюратора

8. На каком автомобиле сцепление сухое, фрикционное, двухдисковое, с периферийным расположением нажимных пружин?

а) ГАЗ-3309;

б) ЗиЛ-4314.10;

в) ВАЗ-2121;

г) УАЗ-3512

9. Как называют механизм, обеспечивающий вращение ведущих колес с разной частотой?

а) механизм свободного хода;

б) дифференциал;

в) обгонная муфта;

Г) бендикс

10. В каких пределах устанавливают поперечный наклон шкворней в градусах?

а) 0,5-1;

б) 4-6

в) 6-10

г) 1-3

Ключ к тесту вариант № 4

Контрольные измерительные материалы

МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»

Вариант 5

1. От отношения каких параметров зависит степень сжатия двигателя?

а) объема камеры сгорания к полному объему цилиндра; б) полного объема цилиндра к объему камеры сгорания; в) рабочего объема цилиндра к объему камеры сгорания;

г) диаметр поршня

2. Для чего предназначен картер?

а) для размещения и крепления основных механизмов и систем двигателя;

б) для превращения энергии сгоревшего топлива в механическую энергию коленчатого вала;

в) для хранения и подачи масла в систему смазки двигателя и его охлаждения;

г) для хранения тосола

3. В каком ответе перечислены только детали ГРМ?

а) распределительный вал, штанга толкателя, коромысло, поршневой палец, клапан выпускной;

б) толкатель, седло клапана, сухари, тарелка пружины клапана, направляющая толкателя; в) направляющая втулка клапана, ось коромысел, головка цилиндров, пружина клапана;

г) все неверно

4. На каком двигателе из перечисленных устанавливается вентилятор с электроприводом?

а) ЗиЛ;

б) Урал

в) КамАЗ;

г) ВАЗ

5. Как проверяется работоспособность центробежного фильтра очистки масла в условиях эксплуатации?

a) по количеству отложений в колпаке ротора;

б) сигнализатором аварийного давления масла;

в) по шуму ротора после остановки двигателя;

г) по люфту ротора

6. Каково назначение фильтра-отстойника системы питания?

а ) для очистки топлива от мелких механических примесей;

б) для очистки топлива от воды и крупных примесей;

в) для очистки топлива от смолистых веществ;

г) для отчистки топлива от мелких частиц

7. Какой тип топливного насоса высокого давления установлен на двигателе КамАЗ?

а) поршневой;

б) шестеренчатый;

в) плунжерный;

г) карбюраторный

8. Как изменится свободный ход педали сцепления при износе фрикционных накладок?

а) не изменится;

б) уменьшится;

в) увеличится;

г)уменьшится незначительно

9. На каких автомобилях устанавливают двойные главные передачи?

а) на грузовых автомобилях большой грузоподъемности;

б) на легковых автомобилях;

в) на легковых и спортивных автомобилях;

г) на всех

10. Какие колеса автомобиля преобразуют крутящий момент в толкающее усилие, а вращательное движение — в поступательное?

а) ведомые;

б) ведущие;

в) опорные;

г) все

Ключ к тесту вариант № 5

Контрольные измерительные материалы

МДК 01.02 «Устройство, техническое обслуживание и ремонт автомобилей»

Вариант 6

1. На какой модели автомобиля установлен рядный четырехцилиндровый двигатель?

а) ГАЗ-3307;

б) ВАЗ-21063;

в) КамАЗ-4310;

г) Урал-4320

2. Как закрывается блок цилиндров на двигателе КамАЗ-740 сверху?

а) двумя головками из чугуна;

б) каждый цилиндр отдельной головкой из алюминиевого сплава;

в) двумя головками из алюминиевого сплава;

г) кожухом

3. Как крепится тарелка пружины клапана к стержню клапана?

а) установочным штифтом;

б) при помощи резьбы;

в) контактной сваркой;

г) сухариками

4. Предпусковой подогреватель предназначен для

а) поддержания оптимального теплового режима двигателя;

б) для подогрева охлаждающей жидкости и масла перед пуском двигателя при низких температурах;

в) для подогрева двигателя с воздушным охлаждением при работе его в северных районах;

г) подогрева масла

5. Какие из перечисленных деталей на современных двигателях смазываются под давлением?

а) коренные и шатунные подшипники коленвала, гильзы цилиндров;

б) подшипники распределительного вала ,оси коромысел, зубья распределительных шестерен;

в) коренные и шатунные подшипники коленвала, подшипники распредвала,

г) выжимной подшипник

6. Какой привод механизма сцепления используется на ВАЗ-2107?

а) механический

б) зубчатый

в) пневматический

г) гидравлический

7. Сколько форсунок имеет дизельный восьмицилиндровый, V-образный двигатель?

а) одну;

б) две;

в) четыре;

г) восемь

8. Что называют передаточным числом?

а) отношение числа зубьев ведомой шестерни к ведущей;

б) число зубьев ведущей шестерни

в) число передач коробки;

г) число зубьев ведомой шестерни

9. Для чего предназначена полуось?

а) передает крутящий момент от главной передачи к ведущим колесам;

б) передает крутящий момент от дифференциала к ведущим колесам;

в) для крепления колеса

г) поддерживает задний мост

10. В каких пределах устанавливают поперечный наклон шкворней в градусах?

а) 0,5-1;

б) 4-6

в) 6-10

г) 1-3

Ключ к тесту вариант № 6

Коэффициент сжатия — обзор

Объемный КПД

VE — это процент хода поршня, который заполняется газом при давлении всасывания и температуре всасывания. В форме уравнения (см. Рис. 5.2):

VE = V1 − V4V1 − V3 × 100%

Некоторые примечания к VE:

•

VE представляет емкость.

•

VE — это , а не время открытия всасывающего клапана. Всасывающие клапаны не должны быть открыты для полного VE.

•

Более высокое значение для VE не означает, что он «лучше», как это могло бы быть в случае энергоэффективности. VE просто представляет собой емкость. Влияние VE на энергоэффективность связано с отношением VE к средней скорости поршня (средней скорости газа, проходящего через клапаны).

Уравнение для VE, полученное из термодинамики (или из диаграммы P — V ):

VE = 100 − CLZSZDPDPS1K − 1

, где

VE = объемный КПД,%

CL = Фиксированный зазор,%

Z _S = коэффициент сжимаемости при P _S и T _S

Z _D = коэффициент сжимаемости при P _D и T _D

P _D = давление нагнетания, абсолютное

P _S = давление всасывания, абсолютное

K = показатель адиабаты, « K -значение»

A Уравнение VE, которое может использоваться в программе выбора компрессора, может выглядеть следующим образом:

VE = 100 − RC − CLZSZDRC1K − 1

Обратите внимание на добавленный термин «- R _C ».Вместо вычитания из 100% это уравнение вычитает из 100- R _C . Этот термин предназначен для объяснения того факта, что реально работающий компрессор не соответствует чистой термодинамической теории. Например, уплотнения, окружающие камеру сжатия, в частности клапаны компрессора, поршневые кольца и набивка, не идеальны. Всегда есть внутренняя утечка газа. Это означает, что реальный VE никогда не согласуется с VE в теории. Таким образом, необходимо использовать «коэффициент выдумки», и «- R _C » является именно таким фактором.У каждого производителя компрессоров есть уникальный метод корректировки уравнения VE, и «- R _C » — это всего лишь один простой метод. Степень сжатия ( R _C ) обычно варьируется от 1,3 до 3,5, поэтому член — R _C снижает VE (производительность) на 1,3–3,5%.

Может быть проблема, если VE слишком низкий. На рис. 5.23 показана диаграмма P — V (красным цветом) с низким VE. Диаграмма P — V очень узкая, а событие разряда очень короткое.Это повышает вероятность того, что выпускные клапаны могут не успеть правильно открыться и закрываться, и может вызвать преждевременный отказ выпускных клапанов.

Рис. 5.23. Давление-объем, показывающий «низкий» объемный КПД.

Мощность

Мощность, необходимая для приведения в действие поршневого компрессора, может быть разделена на три части: адиабатическая, клапанные потери и трение, каждая из которых будет рассмотрена отдельно.

Мощность, необходимая для сжатия объема газа, представлена ​​областью, ограниченной диаграммой P — V , или:

Работа = ∫PdV

События сжатия и расширения моделируются термодинамически как адиабатические процессы, Это означает, что предполагается, что во время этих событий тепло не передается газу или от него.Адиабатический термодинамический процесс — это изэнтропический (с постоянной энтропией) процесс. Область диаграммы P — V на рис. 5.24, ограниченная 1-2-3-4-1, представляет собой адиабатическую мощность.

Рис. 5.24. Диаграмма давление-объем, показывающая мощность потерь на всасывающем и нагнетательном клапане

Предоставлено Ariel Corporation.

Насколько справедливо предположение, что события сжатия и расширения являются адиабатическими? Для компрессора со скоростью вращения 300 об / мин (низкая скорость вращения) один цикл P — V занимает всего 0.2 с для завершения. Предположим, что каждое из четырех событий цикла P — V занимает одинаковое время, то есть 0,05 с (или 50 мс) на событие. Это не так уж много времени для передачи какого-либо значительного количества тепла, что подтверждает достоверность адиабатического предположения. Да, газ действительно нагревается при сжатии, но не из-за передачи тепла газу. Это тепло — теплота сжатия.

Неэффективность на диаграмме P — V — это падение давления, возникающее при перемещении газа от входного фланца цилиндра в камеру сжатия и при перемещении газа из камеры сжатия к выходному фланцу.Преодоление этого падения давления требует энергии. Эта энергия представлена ​​областями 1-4-4A-1 (мощность потерь всасывающего клапана (VLP)) и 2-2A-3-2 (VLP нагнетания) на рис. 5.24. Следует отметить, что в этом начальном обсуждении потерь идеального клапана предполагается, что газ на фланце цилиндра находится под постоянным давлением, и что потери давления в баллоне и диафрагме не учитываются. Эти (вполне реальные) дополнительные потери обсуждаются ниже.

Этот VLP отражает большую часть неэффективности на диаграмме P — V .Дополнительные небольшие потери включают протечки поршневого кольца и клапана, особенно на машинах без смазки. Другие потери могут возникнуть, если температура газа в начале сжатия (точка 1) выше, чем температура поступающего газа, или если происходит значительный теплообмен между стенками цилиндра и газом. Трение — это оставшаяся неэффективность, о которой мы поговорим позже. VLP может быть выражено следующим соотношением:

VLP≈MWPVERPABORE3S × RPM3ZTN × AVLVPKT2

, где:

MW = вес моля газа

P = давление, всасывание или нагнетание

VE = объемная эффективность R _P = коэффициент сопротивления

A _{ОТВЕРСТИЕ} = площадь поперечного сечения отверстия цилиндра

S = ход

об / мин = частота вращения, об / мин

Z = коэффициент сжимаемости на всасывании или нагнетание

T = температура всасывания или нагнетания

N = количество всасывающих или нагнетательных клапанов, питающих камеру сжатия головной или кривошипной части

A _{VLV PKT} = площадь поперечного сечения отверстия клапана

S × об / мин = частота вращения поршня, фут / мин.В данном соотношении используется средняя скорость поршня во время открытия клапана.

Это соотношение в еще более простой форме

V≈ABORES × RPMN × AVLVPKT

обсуждается довольно подробно.

Первая переменная справа — это падение давления. Падение давления составляет:

ΔP≈ρV2

, где

ρ = плотность

V = скорость

Плотность для газа.

ρ≈PMWZT, где

P = давление

МВт = мольный вес

Z = коэффициент сжимаемости

T = температура

Используемая здесь скорость — это средняя скорость газа при его движении. через отверстия клапанов, как если бы клапаны не устанавливались.Получается, что:

ΔP = PMWABORE2S × RPM2ZTN × AVLVPKT2

Подставив это соотношение для скорости в уравнение для падения давления:

ΔP = PMWRPABORE2S × RPM2ZTN × падение AVLVPKT2

соотношение давления представляет собой соотношение среднего давления компрессора

. отверстия в корпусе цилиндра — как если бы клапаны не были установлены, а отверстия клапанов были простыми отверстиями. Конечно, необходим перепад давления через клапан компрессора. Добавление члена коэффициента сопротивления ( R _P ) дает следующее:

ΔP≈PMWRPABORE2S × RPM2ZTNAVLVPKT2

Коэффициент сопротивления определяется как отношение измеренного падения давления на клапане компрессора к падению давления, которое может быть предсказано при протекании. одинаковое количество того же газа при идентичных предварительных условиях давления и температуры через круглое отверстие (отверстие), имеющее коэффициент расхода, равный единице, и площадь, равную отверстию гнезда клапана.Типичные коэффициенты сопротивления варьируются от 30 до 200. Это означает, что клапан компрессора может иметь в 30–200 раз больше перепада давления, чем отверстие того же диаметра, что и клапан компрессора. Обратите внимание, что коэффициент сопротивления — это безразмерное число, так как это давление, деленное на давление. Таким образом, коэффициент сопротивления равен:

RP = CompressorValveΔPOrificeΔP

Другой термин, используемый таким же образом, — это эквивалентная площадь клапана (VEA). VEA имеет единицы площади. VEA — это площадь отверстия, необходимая для создания такого же перепада давления, что и падение давления через клапан компрессора при пропускании того же количества одного и того же газа при одинаковом давлении и температуре.Производители компрессоров и клапанов компрессора будут использовать любой термин (коэффициент сопротивления или VEA) для описания относительной эффективности клапана компрессора. Одно можно преобразовать в другое:

VEA = AVLVPKTRPorRP = AVLVPKT2VEA2

Требуется дальнейшее обсуждение термина « S × об / мин» в приведенных выше отношениях. Этот термин обычно известен как скорость поршня или средняя линейная скорость, с которой поршень перемещается на длину одного хода. Средняя скорость поршня в футах в минуту рассчитывается по формуле:

PS = 2 × S × RPM12 илиPS = S × RPM6

, где

PS = скорость поршня, футы в минуту

S = ход, дюйм

RPM = частота вращения, об / мин

Рис.5.25 представляет собой график зависимости мгновенной и средней скорости поршня от угла поворота коленчатого вала:

Рис. 5.25. График зависимости скорости поршня (в процентах от среднего) от вращения коленчатого вала.

Предоставлено Ariel Corporation.

Мгновенная скорость поршня достигает максимума около середины хода, но не точно в середине (90 градусов вращения). Обратите внимание, что максимальная скорость поршня примерно на 60% больше средней.

Но скорость, используемая в приведенных выше соотношениях для перепада давления клапана и VLP, является средней скоростью поршня в течение времени, когда клапаны компрессора (всасывания или нагнетания) открыты, как показано на рис.5.26.

Рис. 5.26. График зависимости скорости поршня от времени открытия клапана компрессора.

Предоставлено Ariel Corporation.

Например, если всасывающий клапан открыт на 40% хода, средняя скорость поршня будет примерно 87% от средней скорости полного хода.

Если вышеуказанные соотношения подставить обратно в уравнение VLP, будут получены следующие результаты:

VLP≈PMWVERPABORE3S × RPM3VEZTN × AVLVPKT2

VLP и трение представляют собой всю неэффективность поршневого компрессора (без учета падения давления при получении газ в компрессор и из него и возможные потери эффективности из-за искажения диаграммы P — V в результате пульсации газа).Величина типичной силы трения составляет ~ 5%, что означает, что большая часть неэффективности связана с VLP. Некоторые комментарии о VLP:

•

VLP варьируется в зависимости от ( S × об / мин) ³ . Это большое количество, поэтому оно существенно влияет на VLP.

•

VLP зависит от хода и скорости вращения, а не только от скорости вращения. Иногда делаются комментарии, что «высокоскоростные компрессоры неэффективны». Это не так.Более точное утверждение: «Компрессоры с высокой скоростью поршня относительно неэффективны». В следующей таблице перечислены несколько комбинаций хода и скорости вращения, которые приводят к одинаковой скорости поршня:

900 900

6348

При прочих равных (по общему признанию, эти очень сложно) все комбинации та же относительная эффективность сжатия.

•

VLP напрямую зависит от MW. Например, водородный компрессор (MW = 2) будет иметь VLP на 89% меньше по сравнению с тем же компрессором для сжатия природного газа (MW = 18) просто из-за очень низкого MW.

•

Самая основная взаимосвязь между диаметром отверстия цилиндра (ABORE3) и количеством и размером клапанов компрессора (N × AVLVPKT2) определяет базовую эффективность данного цилиндра. Проще говоря, чем больше клапаны для данного диаметра цилиндра, тем выше эффективность.

•

По мере увеличения диаметра отверстия цилиндра относительный КПД уменьшается. Это является результатом простой геометрии:

Площадь отверстия увеличивается на диаметр отверстия во вторую степень, но окружность, которая представляет собой пространство, доступное для размещения клапанов компрессора (представлена ​​прямоугольниками на рис.5.27), увеличивается только на диаметр отверстия в первой степени.

Рис. 5.27. Чертеж, показывающий пространство, доступное для клапанов компрессора в типовой конструкции цилиндра компрессора.

Предоставлено Ariel Corporation.

По сути, цилиндр компрессора становится более эффективным за счет использования более крупных клапанов компрессора для данного диаметра отверстия цилиндра (при прочих равных). Но происходит еще кое-что, когда клапаны компрессора становятся больше — фиксированный зазор становится больше. Чем больше фиксированный зазор, тем ниже VE, что означает меньшую пропускную способность.Данный диаметр цилиндра с большим количеством и / или более крупными клапанами компрессора будет сжимать меньше газа, но сжимать этот газ с большей энергоэффективностью (меньшая мощность на производительность).

Разработчик цилиндра должен найти компромисс между эффективностью сжатия и VE путем оптимизации проходного сечения клапана и зазора. Зазор цилиндра — это отношение фиксированного зазора к рабочему объему. Большая часть фиксированного зазора приходится на клапаны и клапанный зазор C . Рабочий объем составляет π D ² S /4, и результирующее отношение составляет 4 C / π D ² S , поэтому зазор в процентах пропорционален инверсии хода.Например, цилиндр диаметром 10 дюймов на 6-тактной машине может иметь зазор 20% и работать со скоростью 900 об / мин. Однако цилиндр того же диаметра с такими же клапанами на 12-дюймовом такте будет работать со скоростью 450 об / мин и будет иметь удвоенный рабочий объем за такт, но такое же смещение в минуту. Клиренс будет только половиной или 10%. На практике, однако, разработчик цилиндров делает короткоходную машину нелинейной, что значительно снижает зазор. На длинноходовых цилиндрах с маленькими отверстиями доступна большая гибкость для максимального использования клапанов.

Трение

Поршневой компрессор — это механическое устройство, которое сталкивается с трением и должно преодолевать его. Учет трения очень прост:

BP = IPM.E.

, где

BP = тормозная мощность

IP = указанная мощность

ME = механический КПД, обычно 95% –97%

Указанная мощность определяется следующим образом:

AdiabaticPower + SuctionValveLossPower + DischargeValposedLossPower 9000IndicatedPower

000Power это вся мощность, полученная из диаграммы P — V .Мощность торможения — это общая мощность, необходимая для подачи на компрессор, чтобы получить указанную мощность для газа (для диаграммы P — В ).

Трение возникает из-за проворачивания коленчатого вала в подшипниках, приводных масляных насосов, ветров, скольжения крейцкопфов в направляющих крейцкопфа, трения уплотнения о шток поршня, поршневых колец и трения лент износа о внутреннее отверстие цилиндра и другие предметы. Трение проявляется в виде тепла, например, в результате чего масло в картере становится горячим.

Эффективность сжатия

Эффективность сжатия обычно определяется как адиабатическая эффективность, также известная как изоэнтропическая эффективность, и это отношение адиабатической мощности к указанной мощности фотоэлектрической карты:

EFF = AP / IP × 100%

, где

EFF = эффективность сжатия

AP = адиабатическая мощность

IP = указанная мощность

Рис. 5.28 представляет собой график зависимости эффективности сжатия от степени сжатия для данного цилиндра компрессора при сжатии двух разных газов, водорода и азота:

Рис. .5.28. График зависимости эффективности сжатия от степени сжатия.

Обратите внимание на то, как эффективность увеличивается с увеличением степени сжатия. Кривая КПД будет иметь такую ​​форму для любого цилиндра поршневого компрессора. Также обратите внимание, насколько выше КПД для водорода (с очень низкой МВт, равной двум) по сравнению с природным газом (со средней МВт, равной 18). При прочих равных условиях сжатие водорода будет иметь одну девятую (на 11%, 89% меньше) VLP, а значит, гораздо более высокий КПД.

Эффекты охлаждения цилиндров

Охлаждение цилиндров по-прежнему используется в перерабатывающей (нефтеперерабатывающей) отрасли, где в сегментах до и после охлаждения полностью используются конструкции цилиндров без охлаждения.Истоки использования водяных рубашек в поршневых компрессорах несколько неясны. В статье, опубликованной в журнале Scientific American за 1891 год, говорится, что водяные рубашки использовались для достижения почти изотермического сжатия в ранних конструкциях воздушных компрессоров. Согласно статье, компрессоры с очень длинным ходом и очень медленной скоростью показали повышенную эффективность при использовании рубашек охлаждающей воды.

Охлаждение цилиндра требуется по API-618, чтобы температура охлаждающей жидкости была на 6 ° C выше температуры газа на входе, чтобы избежать возможности конденсации.Это помогает свести к минимуму потенциальные проблемы, вызванные коррозионными веществами в технологическом газе и возможным вымыванием смазки. Эта функция наиболее полезна при запуске компрессора, так как тепло сжатия обычно обеспечивает защиту при работе.

Охлаждение цилиндров наиболее эффективно для частично или полностью разгруженных цилиндров. Рассмотрим цилиндр, частично разгруженный из-за отложенного разгрузки всасывающего клапана. По мере уменьшения объемного КПД температура нагнетания будет расти из-за потерь на дросселирование через ненагруженный впускной клапан и уменьшенного потока газа, необходимого для отвода тепла.Фактически такая система разгрузки обычно имеет минимальный расход, ниже которого температура в цилиндре становится чрезмерной. Однако, если используется водяное охлаждение, избыточное тепло может быть отведено к водяной рубашке, позволяя снизить допустимую мощность до того, как произойдет перегрев.

В полностью ненагруженном цилиндре потери на дросселирование могут вызвать перегрев цилиндра, если тепло не может быть удалено. Чтобы определить, будет ли цилиндр перегреваться, необходимо внимательно рассмотреть зависимость энергопотребления ненагруженного цилиндра от способности отвода тепла.Баллоны, разгруженные разгрузочными устройствами с всасывающими клапанами, обычно имеют ненагруженную киловаттную мощность 5–10% от мощности полной нагрузки. Итак, рассмотрим цилиндр мощностью 750 кВт. Если разгрузочные устройства дают 75 кВт без нагрузки, то это, вероятно, слишком много для водяной рубашки, и время без нагрузки должно быть ограничено. Однако, если используются эффективные разгрузчики и имеется только 37 кВт без нагрузки, тогда водяная рубашка вполне может быть достаточной для отвода тепла в пределах температурных ограничений, и длительная работа без нагрузки является приемлемой.

Основные геометрические параметры поршня и цилиндра ДВС — x-engineer.org

Чтобы охарактеризовать базовые характеристики двигателя внутреннего сгорания в его рабочем диапазоне, мы можем использовать некоторые параметры и геометрические соотношения поршня и сгорания. камера. Рабочие характеристики двигателя связаны как с топливной экономичностью, так и с динамической отдачей (мощность и крутящий момент), на которые напрямую влияют основные параметры двигателя.

Чтобы вспомнить принципы работы двигателя внутреннего сгорания, прочтите статью Как работает двигатель внутреннего сгорания.

Основные геометрические параметры цилиндра, поршня, шатуна и коленчатого вала показаны на изображении ниже.

Изображение: Основные геометрические параметры поршня и цилиндра двигателей внутреннего сгорания

где:

IV — впускной клапан
EV — выпускной клапан
ВМТ — верхняя мертвая точка
НМТ — нижняя мертвая точка
B — отверстие цилиндра
S — поршень ход
r — длина шатуна
a — радиус кривошипа (смещение)
x — расстояние между осью кривошипа и осью поршневого пальца
θ — угол поворота кривошипа
V _d — смещенный (стреловидный) объем
V _c — зазор

Поршень перемещается внутри цилиндра между ВМТ и НМТ.Для завершения полного цикла сгорания поршень совершает четыре хода, а коленчатый вал делает два полных оборота. Вытесненный объем — это объем, в котором движется поршень, зазорный объем — это объем, оставшийся в цилиндре, когда поршень достигает ВМТ.

В этом руководстве мы рассмотрим, как рассчитать объемную мощность двигателя, что такое степень сжатия и какие основные геометрические параметры двигателя.3 \]

Рабочий объем современных двигателей внутреннего сгорания варьируется от 1,0 л до примерно 6,0 л, в среднем около 1,5 — 2 л. Существует четкая тенденция к уменьшению объемной мощности двигателя (уменьшение габаритов) для того, чтобы выполнять более строгие стандарты по выбросам топлива.

Базовая геометрия поршневого (возвратно-поступательного) двигателя внутреннего сгорания определяется следующими параметрами:

• степень сжатия
• отношение диаметра цилиндра к ходу поршня
• отношение длины шатуна к радиусу кривошипа (смещение)

Степень сжатия рассчитывается как отношение между максимальным (общим) объемом цилиндра (когда поршень находится в НМТ) и минимальным (зазором) объемом (когда поршень находится в ВМТ).

В технической литературе греческая буква эпсилон ε используется для обозначения степени сжатия двигателя.

\ [\ varepsilon = \ frac {V_ {max}} {V_ {min}} = \ frac {V_c + V_d} {V_c} \]

Большинство современных двигателей с искровым зажиганием (бензиновые) имеют степень сжатия от 8 до 11, в то время как двигатели с воспламенением от сжатия (дизельные) имеют степень сжатия в диапазоне от 12 до 24.

Обычно двигатели внутреннего сгорания с наддувом или турбонаддувом имеют более низкую степень сжатия, чем двигатели без наддува.

Чем выше степень сжатия, тем выше давление сгорания в цилиндре. Максимальное значение степени сжатия зависит в основном от материалов двигателя, технологии и качества топлива.

Поскольку это зависит от геометрии двигателя, степень сжатия является фиксированной. Существуют различные попытки разработать двигатели с переменной степенью сжатия, которые должны иметь более высокий общий КПД.

Отношение диаметра цилиндра к ходу поршня в большинстве случаев определяется как греческая буква zeta ζ :

\ [\ zeta = \ frac {B} {S} \]

Для легковых автотранспортных средств диаметр отверстия Отношение хода к ходу обычно от 0.8 к 1.2. Когда диаметр цилиндра равен ходу, B = S , двигатель называется квадратный двигатель . Если ход больше диаметра цилиндра, двигатель будет меньше квадрата . Если длина хода меньше диаметра отверстия, двигатель обозначается как над квадратом . В нашем примере отношение диаметра цилиндра к ходу составляет 0,87.

Отношение длины шатуна к радиусу кривошипа обычно определяется как R :

\ [R = \ frac {r} {a} \]

Для малых двигателей R составляет от 3 до 4, для больших двигатель запускается с 5 до 10.

При фиксированном объемном объеме двигателя более длинный ход позволяет использовать меньший диаметр (меньше квадрата). Преимущество заключается в меньшей площади поверхности камеры сгорания и, соответственно, меньших тепловых потерях. Это улучшит тепловой КПД камеры сгорания. Недостатком является то, что чем длиннее ход, тем выше скорость поршня и большие потери на трение, что снижает эффективную мощность двигателя.

Если ход уменьшен, диаметр отверстия должен быть увеличен, и двигатель будет более квадратным.Это приводит к меньшим потерям на трение, но увеличивает потери теплопередачи. Большинство современных автомобильных двигателей имеют почти квадратную форму, некоторые — чуть больше квадратной, а некоторые — чуть меньше квадратной.

В таблице ниже приведены несколько примеров двигателей внутреннего сгорания с указанием их основных геометрических параметров.

ζ [-]

9036 3

VW

9036 95,5

По любым вопросам, наблюдениям и запросам, касающимся этой статьи, используйте форму комментариев ниже.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Основные сведения о двигателе

Основные сведения о двигателе

Ханну Яэскеляйнен, Магди К.Хаир

Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием. Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
Пожалуйста, войдите в систему , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

Аннотация :
Поршневые двигатели внутреннего сгорания — подкласс тепловых двигателей — могут работать в четырех- и двухтактных циклах. В каждом случае двигатель может быть оборудован системой сгорания с искровым зажиганием (SI) или с воспламенением от сжатия (CI). Возможен ряд других классификаций двигателей, основанных на мобильности двигателя, применении, топливе, конфигурации и других параметрах конструкции.Теоретически процесс сгорания можно смоделировать, применяя законы сохранения массы и энергии к процессам в цилиндре двигателя. Основные конструктивные и рабочие параметры двигателей внутреннего сгорания включают степень сжатия, рабочий объем, зазор, выходную мощность, указанную мощность, термический КПД, указанное среднее эффективное давление, среднее эффективное давление при торможении, удельный расход топлива и многое другое.

Тепловые двигатели

Определение и классификация

Тепловые двигатели — это машины преобразования энергии — они преобразуют химическую энергию топлива в работу, сжигая топливо в воздухе для производства тепла.Это тепло используется для повышения температуры и давления рабочего тела, которое затем используется для выполнения полезной работы. Тепловые двигатели классифицируются как:

1. Двигатели внутреннего сгорания, или
2. Двигатели внешнего сгорания.

Их также можно разделить на возвратно-поступательные и вращательные. В поршневых двигателях рабочая жидкость используется для линейного перемещения поршня. Затем поступательное движение обычно преобразуется во вращательное с помощью кривошипно-скользящего механизма (шатун / коленчатый вал).В роторном двигателе рабочая жидкость вращает ротор, соединенный с выходным валом.

Двигатели внутреннего сгорания

В двигателях внутреннего сгорания (ДВС) рабочее тело состоит из воздуха, топливовоздушной смеси или продуктов сгорания самой топливно-воздушной смеси. Поршневые двигатели с возвратно-поступательным движением являются, пожалуй, наиболее распространенной формой известных двигателей внутреннего сгорания. Они приводят в действие автомобили, грузовики, поезда и большинство морских судов. Они также используются во многих небольших служебных приложениях.Они могут работать на жидком топливе, таком как бензин и дизельное топливо, или на газообразном топливе, таком как природный газ и сжиженный нефтяной газ. Двумя общими подкатегориями поршневых двигателей с возвратно-поступательным движением являются двухтактный двигатель и четырехтактный двигатель . Примеры роторных двигателей внутреннего сгорания включают роторный двигатель Ванкеля и газовую турбину.

Общие цели при проектировании и разработке всех тепловых двигателей включают: максимизацию работы (выходную мощность), минимизацию потребления энергии и уменьшение загрязняющих веществ, которые могут образовываться в процессе преобразования химической энергии в работу.На рисунке 1 показаны основные узлы поршневых двигателей внутреннего сгорания. Конструкция магистрального двигателя является наиболее распространенной, хотя термин «магистральный двигатель» редко используется за пределами отрасли крупных двигателей. Конструкция крейцкопфа в настоящее время используется только в больших тихоходных двухтактных двигателях. Впускные и выпускные клапаны опущены для простоты, однако стоит отметить, что в некоторых конструкциях двухтактных двигателей используются впускные и выпускные отверстия, а не клапаны.

Рисунок 1 . Основные узлы поршневых (а) и крейцкопфных (б) двигателей

Как двух-, так и четырехтактный поршневой двигатель внутреннего сгорания может быть оборудован системой сгорания с искровым зажиганием (SI) или с воспламенением от сжатия (CI).

Обычно системы с искровым зажиганием характеризуются предварительно смешанным зарядом (т.е. топливо и воздух смешиваются перед зажиганием) и внешним источником зажигания, таким как свеча зажигания. Предварительное смешивание может происходить во впускном коллекторе или в цилиндре. Хотя предварительно смешанный заряд имеет относительно однородное пространственное распределение воздуха и топлива в большинстве случаев, это распределение также может быть неоднородным. Возгорание инициируется искрой, и пламя распространяется наружу вдоль фронта от места искры.Сгорание в двигателях SI считается кинетическим, потому что вся смесь воспламеняется, а скорость горения определяется тем, насколько быстро химическая реакция может поглотить эту смесь, начиная с источника воспламенения.

Обычные дизельные двигатели характеризуются впрыском топлива непосредственно в цилиндр примерно в то время, когда требуется зажигание. В результате заправка воздуха и топлива в этих двигателях очень неоднородна: одни регионы являются чрезмерно богатыми, а другие — обедненными.Между этими крайностями смесь топлива и воздуха будет существовать в различных пропорциях. При впрыске топливо испаряется в этой высокотемпературной среде и смешивается с горячим окружающим воздухом в камере сгорания. Температура испарившегося топлива достигает температуры самовоспламенения и самовоспламеняется, чтобы начать процесс сгорания. Температура самовоспламенения топлива зависит от его химического состава. В отличие от системы SI, сгорание в двигателях с воспламенением от сжатия может происходить во многих точках, где соотношение воздух-топливо и температура могут поддерживать этот процесс.Говорят, что основная часть процесса сгорания в двигателях с ХИ регулируется смешиванием, потому что скорость регулируется образованием воспламеняющихся смесей воздуха и топлива в камере сгорания.

В некоторых случаях различие между модулями SI и CI может быть нечетким. Из-за необходимости сокращения выбросов и расхода топлива были разработаны системы сгорания, которые могут использовать некоторые особенности двигателей SI и CI; например, самовозгорание предварительно смешанных смесей бензина, дизельного топлива или их смеси.

Газовые турбины, рис. 2, являются еще одним примером двигателей внутреннего сгорания. Однако, в отличие от поршневых двигателей с возвратно-поступательным движением, сгорание происходит отдельно в специальной камере сгорания.

Рисунок 2 . Микрогазовая турбина для расширителей диапазона в транспортных средствах средней и большой грузоподъемности

(Источник: Wrightspeed Inc.)

Двигатели внешнего сгорания

В двигателях внешнего сгорания рабочее тело полностью отделено от топливовоздушной смеси.Тепло от продуктов сгорания передается рабочему телу через стенки теплообменника. Паровая машина — хорошо известный пример двигателя внешнего сгорания.

Примером поршневого двигателя внешнего сгорания является двигатель Стирлинга, в котором тепло добавляется к рабочему телу при высокой температуре и отводится при низкой температуре. Тепло, добавляемое к рабочему телу, может быть получено практически от любого источника тепла, такого как сжигание ископаемого топлива, дерева или любого другого органического материала.

Цикл Ренкина, на котором основаны многие конструкции паровых двигателей, является еще одним примером двигателя внешнего сгорания. Тепло, поступающее от внешнего источника, повышает температуру жидкости, такой как вода, до тех пор, пока она не превратится в пар, который используется для перемещения поршня или вращения турбины. Паровые двигатели приводили в движение автомобили в США с 1900 по 1916 год; однако к 1924 году они почти исчезли. Паровые грузовики были популярны в Англии до середины 1930-х годов. В то время как паровые локомотивы во многих странах постепенно заменялись тепловозами на протяжении большей части 20 ^-го -го века, некоторые из них оставались в эксплуатации до 21-го, ^{-го и} -го века.Причины отказа от парового двигателя в качестве основного двигателя в мобильных приложениях заключались в размере и количестве основных компонентов, необходимых для их работы, таких как печь, котел, турбина, клапаны, а также их сложных элементов управления [422] . Паровая турбина, которая до сих пор работает на многих стационарных электростанциях, является примером роторного двигателя внешнего сгорания.

В XXI веке, ^и годах, акцент на повышении эффективности двигателей возродил интерес к циклу Ренкина для мобильных приложений — в форме рекуперации отработанного тепла выхлопных газов (WHR).В то время как в некоторых из этих устройств используется пар, в других используются органические жидкости, которые лучше подходят для применений с относительно низкой температурой выхлопных газов транспортных средств. Из-за комбинации цикла Ренкина и органической рабочей жидкости эти системы часто называют системами рекуперации отходящего тепла с органическим циклом Ренкина (ORC).

###

(PDF) ВЛИЯНИЕ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ НА ПАРАМЕТРЫ СГОРАНИЯ И ВЫБРОСОВ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

12

3. Было обнаружено, что сочетание более низкой степени сжатия и замедленного впрыска топлива является эффективным средством

снижения как максимального давления, так и максимальное повышение давления в цилиндре нашего опытного дизеля

.

4. При полной нагрузке и более высоких оборотах двигателя наименьший удельный расход топлива тормозом достигается, когда значение степени сжатия

составляет около 16 для всех углов опережения впрыска.

5. Применение более низкой степени сжатия снижает продукт NOx и выбросы твердых частиц. Кроме того, когда

впрыск топлива задерживается при той же степени сжатия, скорость снижения NOx высока, но выбросы частиц

выше.

6. В зависимости от настроек параметров двигателя, таких как степень сжатия или угол опережения впрыска,

можно найти различные компромиссы между расходом топлива и токсичными выхлопными выбросами.

ОБОЗНАЧЕНИЕ

CO2 углекислый газ Pmax максимальное давление в цилиндре

CO окись углерода (dP / dα) максимальное максимальное повышение давления

несгоревшие углеводороды HC Двигатель DI с прямым впрыском топлива

NOx оксиды азота NEDC новый европейский цикл движения

ТЧ твердых частиц Норма выбросов Евро 3 для ЕС (2000-2005)

ВМТ Норма выбросов Евро 4 для ЕС (2005-2008)

ВМТ до верхней мертвой точки Норма выбросов Евро 5 для ЕС (2008 и последующие годы)

cad угол поворота коленвала Система впрыска Common Rail

оборотов в минуту AI delay Задержка самовоспламенения

ε геометрическая степень сжатия

BSFC удельный расход топлива на тормоз

БЛАГОДАРНОСТИ

Авторы выражают признательность Министерству Наука и экология Pro текция Республики

Сербия, оказавшая финансовую поддержку проведению исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

[1] Милоевич С .: «Анализ влияния переменной степени сжатия на процесс сгорания в дизельных двигателях».

Магистерская диссертация, Университет Крагуеваца, СЕРБИЯ, апрель 2005 г., на сербском языке.

[2] Пишингер Ф. и Уолцер П .: «Технологии двигателей будущего для легковых автомобилей». АвтоТехнология, 2003, № 3,

с. 92-95.

[3] Стегеманн Дж., Мейер С., Рёлле Т. и Меркер Г.: «Einspritzsystem für eine vollvariable Verlaufsformung».МТЗ,

2004, № 2, с. 114-121.

[4] Фрайдл Г. и Херцог П .: «Otto & Dieselmotoren perspektiven für die zukunft». 16. Internationaler AVL

Kongress «Motor & Umwelt», Грац, Австрия, 2004.

[5] Мендлер К. и Гравий Р.: «Двигатель с переменной степенью сжатия». Технический документ SAE 2002-01-1940.

[6] Мин Л. А .: «Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания с переменной степенью сжатия для создания высокого давления наддува

(перспективы и достижения)».Магистерская работа, Брюссельский университет, 1998.

[7] Павлович Р. и Пешич Р.: «Применение прямого впрыска топлива под высоким давлением в дизельном двигателе».

Монография, Исследования в области двигателей внутреннего сгорания, Университет Крагуеваца, 2000, стр.

353-386, на сербском языке.

[8] Милоевич С. и Павлович Р.: «Исследование используемого дизельного двигателя с автоматической регулируемой степенью сжатия».

XIII Международный научный симпозиум «Автомобили и двигатели», Крагуевац, Сербия, 4-6 октября 2004 г.,

Proceedings YU04074, на сербском языке.

[9] Пешич Р., Милоевич С., Давинич А., Вейнович С., Негреа Д. В. и Георге П .: «Экспериментальный дизельный двигатель VCR

и определение параметров функции двойного Vibe». 9-й Международный конгресс по автомобилестроению

CAR 2005, Питешти, Румыния, 2-4 ноября 2005 г., Proceedings ISBN 973-690-450-4, Paper CAR20051028,

стр. 1-10.

Глава 3d — Первый закон — Закрытые системы

Глава 3d — Первый закон — Закрытые системы — Двигатели цикла Отто (обновлено 22 апреля 2012 г.)

Глава 3: Первый закон термодинамики для
Закрытые Системы

г) Цикл Отто стандарта воздуха (искровое зажигание)
Двигатель

The Air
Стандартный цикл Отто — идеальный цикл
для Искрового зажигания
(SI) двигатели внутреннего сгорания, впервые предложенные
Николаус Отто более 130 лет назад, и который в настоящее время используется чаще всего
автомобили.Следующая ссылка от Kruse
Технологическое партнерство представляет
описание четырехтактный
Операция цикла Отто , включая короткую
история Николауса Отто. И снова у нас отличная анимация
производство Matt
Keveney представляет как четырехтактный
и двухтактный
двигатель внутреннего сгорания с искровым зажиганием
операция

Анализ цикла Отто очень похож на
цикл дизельного двигателя, который мы проанализировали в предыдущем году.
Раздел .Мы воспользуемся идеалом
«стандартное» допущение в нашем анализе. Таким образом, рабочий
жидкость — это фиксированная масса воздуха, совершающего полный цикл, который
относился во всем как к идеальному газу. Все процессы идеальны,
сгорание заменяется добавлением тепла к воздуху, а выхлоп —
заменен процессом отвода тепла, который восстанавливает воздух в
начальное состояние.

Самое существенное отличие идеального
Цикл Отто и идеальный дизельный цикл — это метод зажигания
топливно-воздушная смесь.Напомним, что в идеальном дизельном цикле чрезвычайно
высокая степень сжатия (около 18: 1) позволяет воздуху достигать
температура воспламенения топлива. Затем впрыскивается топливо так, чтобы
процесс воспламенения происходит при постоянном давлении. В идеале Отто
цикл: топливно-воздушная смесь вводится во время такта впуска
и сжат до гораздо более низкой степени сжатия (около 8: 1) и является
затем воспламеняется от искры. Возгорание приводит к внезапному скачку
давление, в то время как объем остается практически постоянным.В
продолжение цикла, включая расширение и выхлоп
процессы практически идентичны идеальным дизельным двигателям.
цикл. Мы считаем удобным разработать аналитический подход
идеальный цикл Отто через следующую решенную задачу:

Решенная задача 3.7 — An
идеальный двигатель с воздушным стандартным циклом Отто имеет степень сжатия 8. При
начало процесса сжатия рабочая жидкость на 100
кПа, 27 ° C (300 K) и 800 кДж / кг тепла во время
процесс добавления тепла с постоянным объемом.Аккуратно нарисуйте
давление-объем [ P-v ]
диаграмму для этого цикла, и используя значения удельной теплоемкости воздуха при
типичная средняя температура цикла 900K определяет:

• а) температура
  и давление воздуха в конце каждого процесса

• б) сеть
  производительность / цикл [кДж / кг], и

• c) тепловой КПД [η _th ]
  этого цикла двигателя.

Подход к решению:

Первым шагом является построение диаграммы P-v
полный цикл, включая всю необходимую информацию.Мы замечаем
что ни объем, ни масса не указаны, поэтому диаграмма
и решение будет в конкретных количествах.

Мы предполагаем, что топливно-воздушная смесь представлена
чистый воздух. Соответствующие уравнения состояния, внутренней энергии и
адиабатический процесс для воздуха:

Напомним из предыдущего раздела, что номинальный
Значения удельной теплоемкости, используемые для воздуха при 300K, составляют C _v = 0,717 кДж / кг · K ,, и k = 1,4. Однако все они
функции температуры, а также с чрезвычайно высокой температурой
диапазон, испытанный в двигателях внутреннего сгорания, можно получить
существенные ошибки.В этой задаче мы используем типичный средний цикл
температура 900K взята из таблицы Specific
Теплоемкость воздуха .

Теперь мы проходим все четыре процесса, чтобы
определить температуру и давление в конце каждого процесса, как
а также о проделанной работе и тепле, переданном во время каждого процесса.

Обратите внимание, что давление P ₄ (а также P ₂
выше) также можно оценить из уравнения адиабатического процесса.Мы делаем это ниже в качестве проверки действительности, но мы находим это больше
По возможности удобно использовать уравнение состояния идеального газа.
Любой метод удовлетворителен.

Мы продолжаем последний процесс определения
отклонено тепло:

Обратите внимание, что мы применили уравнение энергии к
все четыре процесса, позволяющие нам два альтернативных способа оценки
«чистая производительность за цикл» и термический КПД,
следующим образом:

Обратите внимание, что при использовании постоянных значений удельной теплоемкости более
цикла мы можем определить тепловой КПД непосредственно из
коэффициент удельных теплоемкостей k по формуле:

где
r — степень сжатия

Quick Quiz: Использование тепла
и уравнения энергии работы, полученные выше, выводят это соотношение

Задача 3.8 — Это
является расширением Решенной задачи 3.7, в котором мы хотим использовать
во всех четырех процессах номинальная стандартная удельная теплоемкость
значения емкости для воздуха при 300К. Используя значения C _v = 0,717 кДж / кг · К и k = 1,4, определите:

• а) температура
  и давление воздуха в конце каждого процесса [P ₂
  = 1838 кПа, Т ₂
  = 689К, Т ₃
  = 1805K, P ₃
  = 4815 кПа, P ₄
  = 262 кПа, Т ₄
  = 786 КБ]

• б) сеть
  выход / цикл [451.5
  кДж / кг], и

• c) тепловой КПД этого цикла двигателя.
  [η _th
  = 56%]

______________________________________________________________________________________

Инженерная термодинамика, Израиль
Уриэли под лицензией Creative
Commons Attribution-Noncommercial-Share Alike 3.0 Соединенные Штаты
Лицензия

Повышение эффективности двигателя внутреннего сгорания

Также необходимы способы улучшения воспламеняемости обедненной смеси в бензиновых двигателях. То есть способность сжигать реальную бедную смесь ограничена топливом. Если смесь бензина с воздухом слишком бедная, пламя не будет иметь достаточной скорости, чтобы пройти через цилиндр за время, разрешенное частотой вращения двигателя, которую хочет водитель, или пламя даже не запустит пропуски зажигания в цилиндре, и тогда катализатор будет окислить огромное количество UHC и, таким образом, может перегреться (что может означать, что вам придется покупать новый катализатор).

Фон:

Первый курс термодинамики может научить эффективности цикла Отто (который является идеальным циклом, используемым для имитации бензинового двигателя с искровым зажиганием). Такой курс выведет следующее уравнение для эффективности цикла Отто:

ч

= 1 1 / r _v ^г-1

Степень сжатия двигателя r _v . Собственно, это соотношение объемов. Это отношение объема в цилиндре, когда поршень находится внизу цилиндра, к объему в цилиндре, когда поршень находится в его верхнем положении: r _v = V _внизу / V _вверху .

У большинства автомобильных двигателей степень сжатия находится в диапазоне от 9 до 10,5. Отметим: чем выше степень сжатия, тем выше КПД! Параметр g представляет собой отношение удельной теплоемкости, т. Е. Удельной теплоемкости при постоянном давлении и удельной теплоемкости при постоянном объеме. На практике чем выше g, тем выше КПД. Такой газ, как гелий или аргон, состоящий только из атомов, имеет максимально возможное значение g — 1,67. С другой стороны, комнатный воздух, состоящий в основном из молекул O ₂ и N ₂ , имеет g 1.4. Топливный пар имеет на g меньше, чем воздух. Смесь воздуха и паров бензина, вводимая в двигатель, имеет g около 1,35. Поскольку эта смесь сжимается и нагревается во время такта сжатия, ее g падает примерно до 1,33. При сгорании (когда поршень находится близко к своему верхнему положению) топливо окисляется до CO ₂ (и некоторого количества CO) и H ₂ O, и g далее падает. Он падает в диапазоне 1,20–1,25. Общий эффективный g для всего цикла для использования в приведенном выше уравнении эффективности составляет около 1.27 .

Практическое правило: чем сложнее молекулы, тем меньше g. Нижний предел равен 1. Атомы аргона и гелия только перемещаются, то есть они движутся по прямой траектории, пока не встретят другой атом. Молекулы комнатного воздуха перемещаются и вращаются (около двух своих осей). Горячий воздух начинает вибрировать (как два ядра, соединенных пружиной). Молекулы паров топлива имеют много возможностей вибрировать даже при комнатной температуре. Продукты сгорания вибрируют.Тем не менее, только трансляция молекул НАДВИГАЕТСЯ на поршень. Другие режимы молекулярного движения ничего не делают для толкания поршня. Таким образом, когда g падает (что указывает на усиление вибрации молекул), h падает. Бедный двигатель (то есть двигатель с избыточным воздухом) имеет более холодный процесс сгорания и больше воздуха по сравнению с топливом, чем типичный двигатель с химически правильной смесью. Таким образом, его g больше, а h больше.

Подставьте g = 1,27 в приведенное выше уравнение эффективности, предположите, что r _v = 10, и вы получите h = 0.46. ​​Умножьте это примерно на 0,75, чтобы учесть эффекты реального цикла (например, время, необходимое для горения, потери тепла в охлаждающую жидкость и выпускные клапаны, которые открываются до того, как поршень полностью достигнет нижнего положения), и вы получите h = 0,35. Это эффективность (указанная выше) использования химической энергии топлива для толкания поршней. Умножьте это на механический КПД двигателя, который учитывает механическое трение в двигателе и работу по перекачке воздуха (и топлива), которую необходимо выполнить, и вы получите конечный или общий КПД двигателя.Конечно, механический КПД зависит от условий вождения. Чем выше частота вращения двигателя, тем больше потери на трение. Чем больше закрыта дроссельная заслонка (т. Е. Чем дальше вы снимаете ногу с педали), тем выше насосные потери. Для типичного вождения в США общий КПД двигателя составляет около 20%. Обратите внимание, ваша педаль на самом деле не педаль газа, это педаль воздуха! Добавьте к этому механические потери на трение трансмиссии и реальной оси (или потери на трение трансмиссии) и утечку некоторых основных принадлежностей, и вы получите 15% -ный коэффициент расхода топлива на колеса для типичного автомобиля, эксплуатируемого в США.

Однако это ограничение не распространяется на дизельный двигатель.Он работает с высокой степенью сжатия. Отчасти этим объясняется его высокая эффективность. Он также работает на обедненной смеси, и его перекачивающая работа невысока, что еще больше увеличивает его эффективность по сравнению с бензиновым двигателем. Человечеству нужны тихие, бездымные дизели без запаха!

Степень сжатия и степень сжатия: разница, принцип работы, сходства и различия

Многие начинающие автомобилисты, недавно приобретшие свой автомобиль, пытаются разобраться в его устройствах. В частности, полезно понять, что находится под капотом.И двигатель в этом плане представляет особый интерес. Это чрезвычайно сложный механизм, состоящий из различных частей. Поэтому разобраться в этом вопросе стоит хотя бы для того, чтобы самостоятельно устранить ряд неисправностей. При этом неопытные автомобилисты не могут до конца разобраться в разнице между сжатием и степенью сжатия. И есть разница, потому что каждый из этих терминов соответствует своему назначению.

Степень сжатия

Для начала рассмотрим, что подразумевается под этим термином.Степень сжатия — это геометрическая величина, не имеющая единиц измерения. Это связано с тем, что для его определения используются параметры силового агрегата. Другими словами, степень сжатия — это отношение общего объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Для бензиновых двигателей это значение может сильно варьироваться — в пределах от 8 до 12. Что касается дизельных силовых агрегатов, то у них эта характеристика даже больше — 14-18 единиц. Во многом это продиктовано конструктивными особенностями.

В поисках ответа на вопрос, чем отличается степень сжатия от сжатия, стоит учесть еще один момент, касающийся бензиновых двигателей. Дело вот в чем. Чем больше значение степени сжатия, тем выше будет удельная мощность. При этом сильное увеличение этого параметра неизбежно приведет к заметному снижению ресурса мотора. А все остальное может вызвать серьезные проблемы, если заправить машину некачественным топливом.

Расчет сжатия

Для любого двигателя внутреннего сгорания важно, чтобы этот параметр имел максимально возможное значение. Однако, если вам нужно форсировать двигатель, вы должны знать, как можно рассчитать эту характеристику. Это нужно для того, чтобы избежать детонации, из-за которой мотор может просто выйти из строя.

Формула, по которой производится расчет, выглядит следующим образом:

CR = (V + C) / C,

где CR — степень сжатия, V — рабочий объем цилиндра, C — объем камеры сгорания.

Тому автолюбителю, который хочет знать, в чем разница между степенью сжатия и степенью сжатия, такие расчеты будут интересны. Возможно, это пригодится ему на практике.

Чтобы определить этот параметр применительно только к одному цилиндру, общий рабочий объем двигателя нужно разделить на количество «стаканов». В результате мы получаем значение V из приведенной выше формулы.

Но определить показатель C намного сложнее, но тоже возможно.Для этого у опытных автомобилистов и механиков, занимающихся ремонтом двигателей, есть подходящий инструмент — бюретка. Он измеряется в кубических сантиметрах. Самый простой способ — залить в камеру сгорания бензин, затем измерить ее объем бюреткой. Осталось добавить данные в формулу.

Сжатие

Теперь познакомимся с этой характеристикой. В отличие от степени сжатия, сжатие — это давление в цилиндре в конце хода.И эта характеристика — физическая величина, поэтому ее уже можно измерить. Для этого используют специальное оборудование — компрессометр.

С теоретической точки зрения этот параметр должен равняться степени сжатия. Но это только в теории, на самом деле все иначе. Сжатие почти всегда больше сжатия. Это связано с несколькими причинами, о которых пойдет речь далее.

Разъяснение теории и практики

Обе характеристики будут равны только в том случае, когда в баллонах происходит бесконечно длительное изометрическое сжатие газа.В результате высвобождаемая энергия будет полностью поглощаться поршнем, стенками цилиндров, головкой блока и другими частями двигателя. Благодаря этому тепловой баланс не изменится. Сжатый газ выделяет тепло, но не давит на манометр с большей силой, чем расчетное значение.

На практике все иначе — разница между сжатием и степенью сжатия присутствует в показаниях. Процесс адиабатический. Сжатие газа сопровождается значительным повышением температуры.

Не все тепло, выделяемое сжатым газом, поглощается стенками цилиндра, и по этой причине давление создается за счет остатка.

Старые и новые двигатели

В двигателях, которые уже приличный срок отработали, степень сжатия будет заметно ниже, чем у недавно выпущенных силовых агрегатов. Это связано с герметичностью. Двигатели новых автомобилей в значительной степени непроницаемы для газов. Поэтому через замки колец и другие места цилиндров не будет выделяться много тепла.Соответственно и компрессия не упадет. Разница между сжатием и степенью сжатия будет минимальной.

Со старыми двигателями все понятно — срок службы делает свое дело. А в результате длительного использования транспортного средства, в том числе воздействия высоких температур, элементы теряют свои первоначальные свойства. Конечно, это происходит в течение длительного периода времени, но как-то характеристики двигателей в любом случае меняются.

Способы изменения степени сжатия

В современных энергоблоках эту характеристику можно регулировать как в сторону увеличения, так и в сторону уменьшения.Если необходимо увеличить параметр, для этого растачиваются цилиндры и ставятся поршни с большим диаметром. Эта информация пригодится любому, кто хочет понять разницу в степени сжатия и степени сжатия двигателя внутреннего сгорания. Ведь среди автомобилистов есть сторонники всевозможного тюнинга.

Еще один, не менее эффективный способ изменения степени сжатия — уменьшение камеры сгорания. В этом случае снимается металлический слой с места соединения ГБЦ с блоком цилиндров.Такая операция проводится при помощи строгального или фрезерного станка.

Если по каким-либо причинам возникла необходимость понизить степень сжатия, то, наоборот, стоит поставить между блоком цилиндров и головкой блока цилиндров дюралюминиевую прокладку. Другой способ — удалить металлический слой с нижней части поршня. Однако реализовать его сложнее, так как для этого потребуются определенные усилия, навыки и умения. Кроме того, для этой процедуры понадобится токарный станок.

Результаты сравнения

В чем разница в степени сжатия и степени сжатия? Проанализировав эти два термина, вы можете заметить существенную разницу.Степень сжатия безразмерна. Вы можете изменить его, но только вмешавшись в конструкцию двигателя.

Степень сжатия может изменяться во время работы автомобиля. Кроме того, этот параметр зависит от степени сжатия. Ведь давление в меньшем объеме всегда будет большим.

Другими словами, если степень сжатия увеличивается, увеличивается и степень сжатия.

Как отдача?

Так на что влияет степень сжатия? Здесь стоит учесть объем работы, которую производит силовой агрегат.И чем выше этот параметр, тем больше энергии будет выделено при сгорании топливовоздушной смеси. Соответственно увеличивается мощность двигателя.

По этой причине большинство производителей пытаются повысить мощность двигателя за счет одного эффективного метода. К нему начали прибегать с конца прошлого века. Вместо того, чтобы двигаться в сторону увеличения объема цилиндров и камеры сгорания, специалисты, и они наверняка знают, в чем разница между степенью сжатия и степенью сжатия, является последним показателем, имеющим тенденцию к увеличению.

Однако есть ограничения. Рабочую смесь нельзя сжимать бесконечно — при достижении определенного значения она детонирует, то есть взрывается. При этом это касается только двигателей, работающих на бензине. Дизельные силовые агрегаты не подвержены детонации. Собственно, этим и объясняется их более высокая степень сжатия.

И, чтобы избежать такого разрушительного удара, поскольку детонация для двигателя разрушительна, октановое число бензина повышается.