2.2.3. Процесс сжатия

Степень сжатия турбированного двигателя и ее изменение

Характер теплообмена при сжатии

Сжатие свежего заряда в цилиндре дизеля — сложный политропный процесс, зависящий от многих факторов: параметров начального состояния заряда, температурного уровня цилиндра, конструкции двигателя, плотности поршневых колец и т. д. В начальный период сжатия, как правило, температура заряда более низкая, чем температура стенок рабочего цилиндра. Поэтому сжатие протекает с подводом тепла от стенок цилиндра к заряду. Этот участок линии сжатия на диаграмме P-V (см. рис. ниже) идет круче адиабаты, показатель политропы сжатия n больше показателя адиабаты: n1 > k.

Рис. 1 Схема процесса сжатия на диаграммах: a) P-V и б) T-S

По мере сжатия заряда его температура повышается, передача тепла от стенок уменьшается. Когда температура заряда станет равной температуре стенок (точка m на рис.), то теплообмен прекращается; в этот момент показатель политропы сжатия становится мгновенно равным показателю адиабаты: n1 = k.

При дальнейшем сжатии температура заряда будет больше температуры стенок цилиндра, вследствие чего наблюдается отвод тепла от заряда к стенкам. На этом участке линия сжатия идет положе адиабаты, а показатель политропы сжатия меньше показателя адиабаты: n1 < k.

По экспериментальным данным, у судовых дизелей показатель n1 меняется от 1,5 — у нижней мертвой точки до 1,1 — у верхней мертвой точки. Однако при расчетах рабочих процессов по методу Гриневецкого-Мазинга полагают, что процесс сжатия осуществляется на всем ходе поршня при постоянном показателе политропы сжатия: n1 = const. При этом обеспечивается та же работа на сжатие, что и при переменном значении показателя n1 в реальном цикле.

Источник: http://sea-man.org/process-szhatiya-dvs.html

Как связаны степень сжатия и компрессия двигателя?

Степень сжатия в цилиндрах мотора – величина абсолютная и рассчитывается математически. На практике это соотношение отображает коэффициент сжатия поступившей в цилиндр топливной смеси на такте впуска. Понятие компрессии означает пиковое давление в камере сгорания в конце такта сжатия и может быть измерено практически. Компрессия хоть и является производной от степени сжатия, но зависит от многих факторов:

• герметичность цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) и клапанного механизма;
• мощность стартера, состояние АКБ и качество контактов, влияющее на количество оборотов стартера.

Источник: http://motorchina-online.ru/raznovidnosti/chto-pokazyvaet-stepen-szhatiya.html

2.2.4. Процесс сгорания

Развитие реакций окисления в цилиндредвигателя с требуемой скоростьюобеспечивается гомогенной (равномерной)смесью топлива с воздухом. Ввиду различийсвойств топлива, способов смесеобразованияи воспламенения рабочей смеси, рассмотримотдельно процессы сгорания топлива вцилиндрах карбюраторных и дизельныхдвигателей. Процесс сгорания топливаудобнее анализировать по индикаторнойдиаграмме в координатах р—α°,на которой изображается зависимостьдавления газа внутри цилиндра от углаповорота коленчатого вала. Такаядиаграмма называется развернутой.

Процесс сгорания топлива в карбюраторномдвигателе.

На рис. 2.5 представлена часть развернутойиндикаторной диаграммы, где показаныфаза процесса сгорания в карбюраторныхдвигателях.

Рис. 2.5. Процесссгорания карбюраторного ДВС

Зажигание производится в конце тактасжатия с опережением, равным углу φ.Моменту зажигания соответствует точкаа.Видимое повышение давленияначинается в точкеб. Точкойвотмечено максимальное давление.

Период от точки адо точкибназывается первым периодом сгорания,периодом образования очага горения,или периодом задержки воспламенения.Продолжительность его изменяется взависимости от свойств топлива, составасмеси, степени сжатия, числа оборотов,вихревого состояния смеси и интенсивностиискрового разряда, а также ряда другихфакторов. Чем меньше первый периодсгорания, тем медленнее нарастаетдавление во второй период, тем “мягче”и с меньшим износом работает двигатель.

Период от точки бдо точкивназывается вторым периодом сгорания,периодом распространения пламени, илипериодом видимого сгорания. Этотпериод характеризуется значительнымповышением давления и обычно заканчиваетсяна 12–18° после ВМТ. После прохожденияпоршнем точкив, соответствующеймаксимальному давлению сгорания,начинается процесс расширения. При этомдавление падает, а газы расширяются.Часть смеси, не успевшая сгоретьсвоевременно, догорает в процессерасширения.

Продолжительность сгорания характеризуетсяскоростью сгорания и скоростьюраспространения пламени.

Скорость сгорания характеризуетинтенсивность протекания реакцийсгорания и оценивается количествомтепла, выделяющимся в единицу времени.Скорость сгорания может быть определенапо индикаторной диаграмме какпродолжительность всего процессасгорания от момента зажигания до моментаобразования конечных продуктов, т. е.практически до момента, соответствующегомаксимальному давлению сгорания.

Скорость распространения пламенихарактеризует быстроту перемещения покамере сгорания фронта пламени от местаего возникновения (фронтом пламениназывается зона реакции сгорания,отделяющая свежую смесь от продуктовсгорания).

Скорость сгорания пропорциональнаскорости распространения пламени.Последняя изменяется в значительныхпределах (от 25 до 40 м/сек) и зависит отконструкции двигателя (формы камерысгорания, степени сжатия, расположениясвечи) и его эксплуатационных особенностей(свойств топлива, состава смеси, числаоборотов, нагрузки).

Скорость нарастания давления зависитот интенсивности сгорания, т. е. отколичества тепла, выделяющегося вединицу времени. В первый период сгоранияколичество теплоты, выделяющееся вединицу времени, незначительно. Поэтомулиния, характеризующая первый периодсгорания на индикаторной диаграмме, неотличается от линии сжатия при выключенномзажигании. Второй период сгоранияхарактерен значительным повышениемдавления. Скорость нарастания давленияв этот период характеризуется отношениемdP/dα, оценивающим приращение давленияв период сгорания на 1° угла поворотаколенчатого вала. Это отношение называетсятакжепоказателем жесткости работыдвигателя.

Установлено, что скорость нарастаниядавления у карбюраторных двигателейне должна превышать 0.25 МПа на 1° поворотавала. С увеличением скорости нарастаниядавления динамические нагрузки накривошипно-шатунный механизм значительновозрастают и возникают явления вибрациидвигателя. При этом увеличивается износсопряженных узлов, и долговечностьдвигателя резко сокращается.

Время, отводимое для сгорания в цилиндрахдвигателя, определяется всего несколькимитысячными долями секунды. При этоммаксимальная мощность двигателядостигается только в том случае, есливоспламенение смеси происходит в концетакта сжатия, несколько раньше тогомомента, когда поршень придет в ВМТ.

Углом опережения зажиганияназываетсяугол поворота коленчатого вала отмомента зажигания до ВМТ, измеряемый вградусах.

Если угол опережения зажигания выбранправильно, к моменту, когда поршеньпридет в ВМТ, процесс сгорания смесибудет развиваться благоприятно. Приэтом сгорание смеси заканчивается на12–18° после ВМТ, а мощность, развиваемаядвигателем, достигает максимальногозначения. Наивыгоднейший момент зажиганиядолжен соответствовать максимальноймощности для каждого режима работыдвигателя. Подбор наивыгоднейшегомомента зажигания производится опытнымпутем.

При определенных условиях нормальныйпроцесс сгорания в карбюраторныхдвигателях может быть нарушен явлениямидетонации. Детонационное сгораниевозникает после зажигания смеси ихарактерно высокими скоростямираспространения пламени и значительнымповышением температуры и давлениягазов. Если при нормальном сгораниискорость распространения пламенисоставляет 25–40 м/сек, то при детонацииона достигает 2000 м/сек. Давление газовпри детонационном сгорании повышаетсядо 15–20 МПа, что значительно превышаетдавление, соответствующее нормальномусгоранию (2.5–5.0 МПа). Индикаторнаядиаграмма, снятая при работе двигателяс детонацией, показана на рис. 2.6

Рис. 2.6. Процесссгорания с детонацией

Детонационное сгорание сопровождаетсяпадением мощности и ухудшениемэкономичности двигателя. При такомсгорании нарушается жидкостное трениев подшипниках и деформируетсяантифрикционный материал. Работадвигателя при детонационном сгораниинедопустима, так как детонация вызываетне только ускоренный износ, но и разрушениеузлов кривошипно-шатунного механизма.Основными признаками детонации являются:неустойчивая работа и перегрев двигателя,возникновение в цилиндрах резкихметаллических стуков, появление черногодыма в отработавших газах.

Детонационное сгорание возникает принесоответствии между степенью сжатиядвигателя и детонационной стойкостьюприменяемого топлива. Кроме свойствтоплива, на возникновение детонацииоказывают влияние конструктивныеособенности двигателя – размер цилиндра,форма камеры сгорания, расположениесвечи и др., а также ряд эксплуатационныхфакторов – состав смеси, число оборотов,положение дросселя, угол опережениязажигания и др.

Появление детонации зависит от составасмеси. Опытные данные показывают, чтонаибольшая склонность к детонациинаблюдается при коэффициенте избыткавоздуха равном 0.8–0.9, когда скоростьраспространения пламени наибольшая.

С увеличением числа оборотов и по мереприкрытия дросселя (уменьшения нагрузки)склонность к детонации понижается, таккак при этом увеличивается количествоостаточных газов. Наибольшая склонностьк детонации наблюдается при полнойнагрузке.

Переход к более раннему (по сравнениюс наивыгоднейшим) моменту зажиганиявызывает повышение температуры идавления в цилиндре и способствуетвозникновению детонации.

Значительно ускоряет возникновениедетонации отложение нагара на стенкахкамеры сгорания, клапанах и поршне, таккак температурный режим двигателя приэтом возрастает.

Детонация во время эксплуатациидвигателей может быть устраненаприкрытием дросселя, изменением составасмеси, уменьшением угла опережениязажигания или переходом на более высокиеобороты.

Кроме явления детонационного горенияв процессе работы двигателя могутвозникнуть преждевременные вспышки,которые возникают вследствиесамовоспламенения смеси в процессесжатия, происходящего до моментазажигания. Преждевременные вспышкивозникают в тех случаях, когда температурасжатой смеси достигает температурысамовоспламенения топлива. Появлениюпреждевременных вспышек способствуетперегрев двигателя, нагарообразование,а также детонационное сгорание. Работадвигателя с преждевременными вспышкамисопровождается падением мощности,перегревом и характерна значительнойнеравномерностью.

Для определения температуры газов вкарбюраторном двигателе составимуравнение теплового баланса

,

где QC— теплота газов вконце процесса сжатия;

Qhu— теплота, выделившаясяиз топлива в процессе сгорания;

QZ— теплота газов в концепроцесса сгорания.

Выразим составляющие уравнения:

и подставив их в уравнение тепловогобаланса, получим:

.

Разделив полученное уравнение наMa,имеем следующийвид уравнения:

.

После преобразований получаем уравнениесгорания для карбюраторных двигателей:

при полном сгорании 1

;

при неполном сгорании < 1

,

где Δhu–потери теплоты из-за неполногосгорания топлива.

.

Решая уравнение сгорания, определяемTZ.

Для определения давления в конце процессасгорания карбюраторного двигателявыразим количество газов в цилиндредвигателя до и после сгорания:

Определим коэффициент молекулярногоизменения рабочей смеси:

,

и из полученного выражения выразимстепень повышения давления:

.

Тогда давление в конце процесса сгораниядля карбюраторного ДВС можно определитьпо формуле:

.

Процесс сгорания топлива в дизельномдвигателе.

Развернутая индикаторная диаграммадизельного двигателя показана на рис.2.7.

Рис. 2.7. Процесссгорания в дизельном ДВС

Впрыск топлива производится с опережением,равным углу φ, который составляет10–20° до прихода поршня в ВМТ. Моментуначала впрыска соответствует точкаа.Резкое повышение давления начинаетсяв точкеб, соответствующей началусамовоспламенения топлива. В точкевхарактер нарастания давления изменяется.Точкойготмечен момент концавпрыска. Следовательно, впрыск топливапроизводится в период, соответствующийповороту вала от точкиадо точкиг.Максимальному давлению сгораниясоответствует точкад.Весь периодсгорания принято разделять на три фазы.Первая фаза – период сгорания от точкиадо точкиб – называется периодомобразования зон сгорания, илипериодомзадержки воспламенения. В этот периодтемпература топлива, впрыскиваемогопод давлением в среду сжатого (3.5–4.5Мпа) и нагретого воздуха (600–700 °С),повышается и достигает температурысамовоспламенения (200–300 °С).

Продолжительность первой фазы сгораниясоставляет от 0.002 до 0.006 с или от 10 до 30°поворота коленчатого вала и зависитглавным образом от физико-химическихсвойств топлива (и в значительной мереот его цетанового числа), степени сжатиядвигателя, интенсивности распыливаниятоплива и вихревого движения в камересгорания.

Вторая фаза – период сгорания от точкибдо точкив– называется периодомраспространения пламени по объемусгорания, илипериодом быстрогосгорания. В этот период давлениестремительно возрастает. Скоростьнарастания давления в этот периодоценивается показателем жесткостиdP/dα. Продолжительность второй фазысгорания зависит главным образом отпродолжительности первой фазы, скоростиподачи топлива, однородности и вихревогодвижения смеси.

Третья фаза – период сгорания от точкивдо точкид– называется третьимпериодом сгорания, илипериодоммедленного сгорания. Этот периодхарактерен незначительным повышениемдавления. Продолжительность третьейфазы сгорания зависит главным образомот скорости движения частиц топлива ивоздуха. Увеличение скорости достигаетсявысокими давлениями и рациональнымнаправлением струи впрыскиваемоготоплива.

Период сгорания от точки бдо точкидназывают периодом видимогосгорания. После точкидначинаетсяпроцесс расширения, при котором давлениепадает. Часть топлива догорает в процессерасширения.

У дизельных двигателей скоростьнарастания давления должна быть неболее 0.4–0.6 МПа на 1 градус поворотаколенчатого вала. Работа при большейскорости нарастания давления сопровождаетсястуками. Испытаниями дизельных двигателейустановлено, что стуки возникаютвследствие повышенной скорости нарастаниядавления в начале второй фазы. Чем большепериод задержки воспламенения, тембольше топлива поступает в цилиндр, темвыше скорость нарастания давления ивыше максимальное давление цикла.Плавная работа двигателя и понижениемаксимального давления цикла достигаютсясокращением периода задержки воспламенения.На сокращение периода задержкивоспламенения в значительной мереоказывают влияние следующие причины:

• температура воспламенения топлива и его цетановое число, так как с понижением температуры самовоспламенения и повышением цетанового числа период задержки воспламенения сокращается;

• степень сжатия двигателя, так как с повышением степени сжатия увеличиваются температура и давление воздуха к моменту впрыска, понижается температура самовоспламенения топлива и увеличивается разность между температурой сжатого воздуха и температурой самовоспламенения топлива.

На индикаторной диаграмме (рис. 2.7)нанесены кривые, характеризующие подачутоплива х = f(a)и сгорание топливау= f(a).Как видно из диаграммы и кривых,для данного двигателя угол опережениявпрыска составляет ~ 10°, продолжительностьвпрыска равна 17°, т. е. впрыск заканчиваетсяпозже ВМТ. Около 50% топлива впрыскиваетсядо ВМТ; период задержки воспламененияравен ~ 7°. До ВМТ сгорает сравнительнонебольшая часть топлива – около 7%, кмоменту, соответствующему концу впрыска,сгорает около 40% топлива; догораниетоплива происходит в процессе расширения.

Сгорание в дизельном двигателе происходитпри переменном давлении и изменяющемсяобъеме газов. Для облегчения расчетовобычно предполагается, что процесссгорания протекает при V = const и P = const.При этом для определения температурыв конце процесса сгорания уравнениесгорания может быть выведено из балансавнесенной и использованной теплоты:

,

где Qc –теплота, содержащаяся в газах до сгорания;

Qhu– теплота,сообщаемая газам при сгорании топлива;

Qz’– теплота,содержащаяся в газах после сгорания;

Qр– теплота,эквивалентная работе расширения газов,совершаемой за период сгорания при р =const.

Выразим составляющие уравнения

и, подставив в уравнение тепловогобаланса, получим

Разделив полученное уравнение наMa,имеем следующийвид уравнения:

.

После преобразований получаем уравнениесгорания для дизельных двигателей:

.

Для решения этого уравнения и определенияTZнеобходимо задатьсястепенью повышения давленияλ,зависящей от количества топлива,сгорающего при изохорическом иизобарическом процессах. Выличинастепени повышения давления составляету двигателей с раздельными камерамисгорания 1.1–1.4, у двигателей с нераздельнымикамерами 1.4–2.2.

Давления в конце процесса сгораниядизельного двигателя можно определитьпо формуле:

.

Для определения степени предварительногорасширения продуктов сгорания дизельногодвигателя выразим количество газов вцилиндре двигателя до и после сгорания:

Определим коэффициент молекулярногоизменения рабочей смеси:

и из полученного выражения выразимстепень предварительного расширенияпродуктов сгорания:

На основании опытных данных установлено,что температура в конце процесса сгоранияизменяется в следующих пределах: длякарбюраторных двигателей – от 2400 до2800 К, для дизельных двигателей снераздельными камерами сгорания – от1800 до 2200 К , для дизельных двигателей сраздельными камерами сгорания – от1700 до 2100 К; давление газов для карбюраторныхдвигателей от 4.0 до 6.0 МПа, для дизельныхдвигателей с нераздельными камерамисгорания от 6.5 до 12 МПа, для дизельныхдвигателей с раздельными камерамисгорания от 5.5 до 7.5 МПа.

Источник: http://studfile.net/preview/2629162/page:8/

Что такое степень сжатия двигателя

Условно величину сжатия представляют и каксоотношение давлений в устройстве при подаче горючего и взрыве смеси. Конкретноэта степень обусловлена конструкцией автомобильного двигателя, и может бытьвысокой или низкой.

Перед непосредственным процессомвоспламенения горючей смеси, поршни сжимают топливо до определённого объёма.Инженеры способны варьировать этот показатель, рассчитывая его ещё на стадиипроектирования. Узнав количественное соотношение данной величины к объёмукамеры сгорания, можно делать различные выводы.

На бензиновых силовых установкахпоказатель сжатия достигает максимум 12 единиц. Чем выше здесь степень сжатиядвигателя или ССД, тем больше удельная мощностьмотора. Однако при сильном увеличении данного показателя снижается ресурсагрегата, особенно при заправке низкосортным бензином. На дизельных моторах,ввиду их технических отличий, она может варьироваться от 14 до 18 единиц.

В бензиновые двигатели с увеличенной до 12 единиц степенью сжатия нельзя лить ничего, кроме АИ-98 Премиум. Очевидно, что это существенно удорожает расходы на топливо.

Источник: http://swapmotor.ru/ustrojstvo-dvigatelya/stepen-szhatiya.html

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).

Источник: http://motorchina-online.ru/raznovidnosti/chto-pokazyvaet-stepen-szhatiya.html

На что она влияет

ССД непосредственно определяет объёмработы, произведённой ДВС. Чем изначально выше рассчитанастепень сжатия, тем продуктивнее будет воспламенение.Пропорционально увеличится и отдача мотора. Вспомним, как разработчики в 90-е годыстарались повышать этот показатель, полностью не модернизируя двигатель.  Такимспособом они конкурировали между собой, делая агрегаты мощнее, и не затрачиваяпри этом много средств. Но что самое интересное — моторы в этом случае непотребляли больше горючего, а даже становились экономнее.

Однако всему есть предел, и как былосказано выше, чересчур высокий коэффициент приводит к снижению ресурса ДВС.Почему это происходит? Дело в том, что при значительном сжатии топливная смесьначинает самопроизвольно детонировать, взрываться. Особенно это затрагиваетагрегаты на бензине, поэтому здесь данный коэффициент имеет строгоеограничение.

Помните, что применение низкооктанового топлива становится причиной детонации на агрегатах с повышенной ССД. И наоборот, высокооктановое горючее может не позволять двигателю полностью раскрываться, если будет использовано в агрегатах с низким коэффициентом сжатия. По этой причине оба параметра должны соответствовать. Подробнее в таблице ниже.

Источник: http://swapmotor.ru/ustrojstvo-dvigatelya/stepen-szhatiya.html

1. Низкая надежность

Наддувные двигатели состоят из большего числа агрегатов, а надежность многокомпонентной системы всегда ниже, чем у более простой. Нагрузки на детали больше из-за большей литровой мощности. Да и конструкционные материалы в автомобильной промышленности используются преимущественно недорогие. Это же вам не аэрокосмическая отрасль…

К примеру, у турбокомпрессора есть система регулирования давления наддува, которая порой может заедать и отказывать. У редакционного Volkswagen Golf уже дважды при пробеге 80 000 и 100 000 км полностью теряла подвижность тяга привода клапана перепуска газов мимо турбины.

Источник: http://zr.ru/content/articles/919836-7-glavnykh-nedostatkov-i-2-plyus/

Степень сжатия турбомоторов

Прежде чем приступить к обсуждению степени сжатия и давлению наддува, важно понять, что такое кнок или детонация. Детонация — это опасный процесс, вызванный спонтанным быстротекущим сгоранием топливновоздушной смеси в цилиндрах. Этот процесс вызывает резкие и большие по величине всплески давления в камере сгорания ведущие со временем к механическому разрушению поршневой группы и износу вкладышей.

Основными факторами, вызывающими детонацию являются:

— Естественная склонность самого мотора к детонации. Поскольку все моторы имеют свои конструкционные особенности, нет простого и однозначного ответа как лучше. Форма камеры сгорания, расположение в ней свечи зажигания, диаметр цилиндра и степень сжатия, качество распыла топлива — все это влияет на склонность или, наоборот, устойчивость конкретного мотора к детонации.

— Внешние условия. В турбомоторах параметры всасываемого турбиной воздуха, его температура и влажность, а также параметры воздуха, который попадает в цилиндры после турбины, влияют на склонность к детонации. Чем выше наддув, тем больше температура воздуха, поступающего в цилиндры, и тем больше вероятность возникновения детонации. Интеркулер с хорошей эффективностью охлаждения сжатого воздуха значительно помогает в борьбе с детонацией.
— Октановое число топлива. Октан — это величина показывающая стойкость топлива к возникновению детонации. Октан типовых гражданских бензинов находится в диапазоне 92-98 единиц. Специальные спортивные виды топлива имеют октан 100-120 и выше единиц. Чем выше октан, тем более стойким является топливо к возникновению детонации.
— Настройки блока управления. Угол зажигания и соотношение воздух/топливо значительным образом влияет на склонность или устойчивость мотора к детонации в различных режимах.

СЖ заводских моторов будет разной для атмосферного и турбомотора. Например стоковый мотор Honda S2000 имеет СЖ равную 11.1:1, в то время как турбомотор Subaru WRX имеет СЖ 8.8:1.

Существует много факторов влияющих на максимально допустимую СЖ. Нет одного простого ответа какой она должна быть. В общем случае, СЖ должна быть выбрана максимально возможной для предотвращения детонации, с одной стороны, и обеспечения максимального КПД двигателя, с другой. Факторами влияющими на выбор СЖ в каждом конкретном случае являются: октановое число применяемого топлива, давление наддува, температура воздуха в предполагаемых режимах эксплуатации, форма камеры сгорания, фазы клапанного механизма и противодавление в коллекторе.
Многие современные атмосферные моторы имеют хороший дизайн камеры сгорания и большую стойкость к детонации, что при правильной настройке блока управления позволяет устанавливать на них турбонаддув не меняя заводскую степень сжатия.

Обычной практикой при турбировании атмосферных моторов является увеличение мощности на 60-100% относительно заводской. Тем не менее, для значительных значений наддува требуется уменьшение заводской СЖ.

AFR или соотношение воздух/топливо.

При обсуждении вопроса настройки двигателя, выбраный AFR, наверное, наиболее часто встречающийся вопрос. Правильный AFR имеет крайне высокое влияние на общую производительность и надежность мотора и его компонентов.
AFR определен как соотношение количества воздуха зашедшего в цилиндр к количеству зашедшего в него топлива. Стехиометрическая смесь это смесь при которой происходит полное сгорание топлива. Для бензиновых двигателей стехиометрией является соотношение 14.7:1. Это означает что на каждую часть топлива приходится 14.7 частей воздуха.

Что означают понятия бедная и богатая смесь? Более низкие значения AFR означают меньшее количество воздуха относительно топлива и такая смесь называется богатой. Аналогично, большие значения AFR означают больше воздуха относительно топлива и называются бедной смесью.

Например:
15.0:1 = бедная
14.7:1 = стехиометрическая
13.0:1 = богатая

Бедная смесь ведет к повышению температуры горения смеси. Богатая — наоборот. В основном атмосферные моторы достигают максимальной отдачи на смеси, несколько богаче стехиометрии. На практике ее держат в диапазоне 12:1. 13:1 для дополнительного охлаждения. Это хороший AFR для атмосферного мотора, но он может в некоторых случаях быть крайне опасным в случае с турбомотором. Более богатая смесь снижает температуру в камере сгорания и повышает стойкость к детонации, а также снижает температуру выхлопных газов и увеличивает срок службы турбины и коллектора.

Реально при настройке существует три способа борьбы с детонацией:
— уменьшение давление наддува
— обогащение смеси
— использование более позднего зажигания.

Задачей настройщика является поиск наилучшего баланса этих трех параметров для получения максимальной отдачи и ресурса турбомотора.

2 сентября 2014 — 3108 просмотров Комментарии

Источник

Источник: http://avtika.ru/pochemu-v-turbirovannyh-dvigatelyah-stepen-szhatiya-malenkaya/

3. Необходимость более частого и высококвалифицированного обслуживания

Многие производители для своих моделей с турбомоторами снизили периодичность ТО с 15 000 до 10 000 км. Так поступили, к примеру, Geely и Haval.

Наддувный мотор сложнее в обслуживании и особенно в диагностике. У него гораздо больше количество дополнительных соединений в системе турбонаддува. Потерять герметичность могут: подвод и отвод воздуха, подвод и отвод отработанных газов, системы подачи масла под давлением и его слива, а также подачи охлаждающей жидкости. Все это требует дополнительного внимания и опыта у сервисмена во время ТО.

Источник: http://zr.ru/content/articles/919836-7-glavnykh-nedostatkov-i-2-plyus/

Как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия?

До недавнего времени показатель степени закладывался инженерами на этапе разработки и был фиксированным вне зависимости от режима работы двигателя. Нормальное значение для современных бензиновых моторов варьируется от 8 до 14 единиц, традиционно высокая степень сжатия у дизельных моторов – 18-23.

Ужесточение экологических норм заставляет гениев инженерной мысли искать новые пути увеличения термического КПД. Одно из таких решений – двигатель с изменяемой степенью сжатия. Было разработано несколько вариантов динамического изменения степени:

• дополнительная секция в полости ГБЦ. Открытие секции позволяет увеличить объем камеры сгорания, уменьшая тем самым степень. Система не получила распространения из-за избыточного усложнения конструкции ГБЦ;
• поршни с изменяемой высотой. Конструкция получилась слишком громоздкой, появились проблемы с перекосом поршней и уплотнением ЦПГ;
• регулировка высоты подъема коленчатого вала. Изменение степени сжатия осуществляется за счет специальных эксцентриковых муфт, которые регулируют высоту опорных подшипников коленвала. Технология долгое время тестировалась концерном VAG, но так и не вошла в серию;
• регулировка высоты поднятия ГБЦ. Специальный механизм с электроприводом и шарнирное соединение частей блока двигателя позволяли регулировать степень от 8 до 14 единиц. Разрабатывалась технология инженерами SAAB, но из-за ненадежности резинового кожуха, герметизирующего подвижные части блока, и излишней сложности конструкции также не пошла в серию;

• шатун с изменяемой длиной. Высота шатуна регулировалась специальным реечным механизмом с помощью давления масла. Как и в предыдущих случаях, разработка французских инженерах не была внедрена в массовое производство;

• траверсный механизм сочленения шатуна с коленчатым валом. За счет изменения угла поворота траверсы уменьшается либо увеличивается ход поршня. Разработка инженеров Infiniti используется на двухлитровом моторе VC-T, который сейчас устанавливается на кроссовер QX50. Двигатель развивает максимальную мощность в 268 л.с. и пиковый крутящий момент 380 Нм.

Источник: http://motorchina-online.ru/raznovidnosti/chto-pokazyvaet-stepen-szhatiya.html

Степень сжатия в турбированном двигателе

Самая важная и, наверное, самая сложно выполнимая задача в процессе проектирования турбированного двигателя – принять решение по степени сжатия. Как известно, данный показатель способен оказать ощутимое влияние на огромный набор факторов в общих характеристиках автомобиля. Экономичность, динамика, устойчивость к детонационному эффекту, мощность – каждый из этих факторов в определенной степени зависит именно от степени сжатия. Кроме того, степень сжатия оказывает непосредственное влияние также и на показатели расхода топлива и на конечный состав выхлопных отработавших газов. С теоретической точки зрения, степень сжатия для турбированного двигателя рассчитать достаточно просто. В этом случае для начала стоит разобраться с таким понятием, как геометрическая степень сжатия. Этим термином определяют отношение объема цилиндра двигателя к чистому пространству сжатия. Стоит также помнить о наличии некоторых расхождений между фактической и геометрической степенью сжатия, которые наблюдаются даже на атмосферных двигателях. В турбированных силовых установках к этому же перечню процессов будет также добавлена и топливовоздушная смесь, предварительно сжатая в компрессоре.

В ходе таких расчетов можно прийти к выводу, что чем более высоким будет давление наддува, тем менее выраженным окажется геометрическое сжатие. Впрочем, это лишь теория, потому как все без исключения современные турбированные двигатели работают с куда более высокими значениями. Оптимальная степень сжатия для полноценной работы может быть определена путем сложных термодинамических вычислений, протекающих при непременных испытаниях. Разумеется, что в этом случае речь уже идет о самых настоящих высоких технологиях и максимально сложных расчетах. Впрочем, достаточно большое количество тюнинговых силовых установок собирается, основываясь лишь на наличии определенного опыта, причем, не только собственного, но и заимствованного у крупных производителей автомобилей. Применение таких правил обосновано тем, что в большинстве случаев они оказываются весьма справедливыми.

Существует также ряд весьма важных факторов, способных оказать прямое влияние на расчет степени сжатия, а потому эти факторы стоит также принимать во внимание при разработке очередного проекта. Попробуем перечислить лишь наиболее заметные из них:

— желаемое давление наддува;

— октановое число используемого топлива;

— эффективность работы промежуточного охлаждения – интеркулера;

— форма камер сгорания;

— а также все мероприятия, на которые вы готовы пойти для снижения термальной напряженности непосредственно в камерах сгорания.

Наконец отметим, что добиться частичной компенсации значительно повысившихся нагрузок можно также и посредством манипуляций с углом опережения зажигания. Впрочем, это уже тема для совсем другого разговора.

Источник: http://tuning-klin.ru/stati/stepen-szhatija-turbirovannogo-dvigatelja-i-ee-izmenenie.html

5. Обязательно применять хорошее топливо и смазки

Все современные моторы довольно требовательны к качеству топлива и моторного масла. Но если атмосферник на некачественных жидкостях «умрет» не сразу, то жизнь форсированного наддувного мотора будет измеряться минутами. Кроме того, расход даже самого дорогого масла у наддувного мотора будет выше, чем у большинства атмосферников.

Отдельного разговора требует расход топлива. Любой маркетолог, желающий продать вам машину с турбомотором, будет уверять, что она экономичнее, чем автомобиль с атмосферным двигателем. В теории так и есть. Но ведь турбомашина — это «великий провокатор». Некоторые автомобилисты сознательно выбирают турбодвигатель, чтобы ездить напористо и агрессивно. В этом случае расход будет не меньше, а даже больше, примерно на 30%, чем у спокойного водителя. Для неторопливого водителя мощность турбомашины может показаться избыточной, а повышенные затраты на содержание, (частые ТО, дорогие бензин и масло) — неоправданными.

Источник: http://zr.ru/content/articles/919836-7-glavnykh-nedostatkov-i-2-plyus/

Математический расчет

Степень сжатия двигателя внутреннего сгорания равняется объему камеры сгорания к рабочему объему цилиндра и рассчитывается по формуле (V + C)/C = CR, где

• V — объем цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ). Для расчета необходимо сумму объемов всех цилиндров (указывается в технической характеристике ДВС) разделить на количество котлов;
• С — объем камеры сгорания, когда поршень в верхней мертвой точке (ВМТ). Включает в себя объем полости ГБЦ, прокладки ГБЦ и выемок в цилиндре. Если поршень имеет выпуклость, ее объем отнимается от общего объема камеры сгорания.

Вычислить степень сжатия математически довольно непросто из-за сложной геометрической формы камеры сгорания. Поэтому на практике применяются 2 основные методы вычисления.

Видео:Как измерить степень сжатия правильно.

Источник: http://motorchina-online.ru/raznovidnosti/chto-pokazyvaet-stepen-szhatiya.html

7. Проблемы с ликвидностью

Обо всех вышеперечисленных неприятностях осведомлены, в той или иной степени, многие автолюбители. Именно поэтому большинство предпочтет на вторичном рынке машину с атмосферным двигателем. А заезженные «турбозажигалки» приобретать будут, в основном, молодые поклонники всех серий «Форсажа».

Впрочем, есть у турбомоторов и неоспоримые плюсы.

Источник: http://zr.ru/content/articles/919836-7-glavnykh-nedostatkov-i-2-plyus/

1. Отличная характеристика крутящего момента

Разгон автомобиля — хоть с механической коробкой передач, хоть с автоматом — очень зависит от того, насколько быстро мотор из режима холостого хода сможет достигнуть оборотов максимальной мощности. А мощность, как известно, пропорциональна произведению оборотов коленвала на крутящий момент. Именно поэтому нужно, чтобы мотор на как можно более низких оборотах выдавал большой крутящий момент.

Наддувный мотор проектируют так, что турбокомпрессор обеспечивает довольно высокое давление наддува очень «рано», при небольших оборотах коленвала. В результате мы получаем большой крутящий момент на небольших оборотах. Далее момент увеличивать нельзя во избежание чрезмерных нагрузок на детали мотора. Начинает работать перепускной клапан, направляя часть выхлопных газов в обход турбины. Так производительность турбокомпрессора ограничивается, а на кривой крутящего момента появляется горизонтальная полка. Вот за такую характеристику турбомоторов их и любят, особенно активные водители.

Мощность и крутящий момент атмосферных двигателей ВАЗ (слева) и китайского турбомотора JLE-4G18TD.

Источник: http://zr.ru/content/articles/919836-7-glavnykh-nedostatkov-i-2-plyus/

Понравилась статья?

Ставь лайк и подписывайся на канал !

Так ты будешь получать больше интересной и полезной информации.

Источник

Источник: http://avtika.ru/pochemu-v-turbirovannyh-dvigatelyah-stepen-szhatiya-malenkaya/

2. Низкий расход топлива

У атмосферного двигателя значительная часть энергии сгоревших газов теряется вместе с горячими выхлопными газами. Наддувный двигатель использует температуру и давление выпускных газов, срабатывая их в турбине. Меньше энергии пропадает зря, значит, больше используется для движения автомобиля. Но, повторюсь, при условии спокойной манеры вождения.

***

Турбодвигатели совершенствуются и захватывают все новые модельные ряды автомобилей самых разных производителей на всех континентах. Вначале они оккупировали дороги старушки Европы. Япония давно и массово загружает ими внутренний рынок. США и Корея немного более сдержанны в распространении турбированных двигателей. Зато Китай в последнее время массово пересаживается на турбонаддув. Так что за наддувными двигателями будущее. Если, конечно, их не вытеснят электрокары.

• Самые надежные двигатели (из тех, что еще продаются) мы собрали тут.

Фото: фирмы-производители

Источник: http://zr.ru/content/articles/919836-7-glavnykh-nedostatkov-i-2-plyus/