Степени сжатия: Что такое компрессия и степень сжатия и чем они отличаются — 4КОЛЕСА

Что такое компрессия и степень сжатия и чем они отличаются — 4КОЛЕСА

При диагностике автомобиля перед покупкой опытные автовладельцы практически всегда советуют новичкам проверить компрессию. А еще существует степень сжатия – казалось бы, схожий термин, ведь компрессия – это и есть сжатие. На самом деле это совершенно разные вещи. Давайте разберемся, что есть что, а заодно поймем, что и как нужно проверять при покупке машины. 

ЧТО ТАКОЕ СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ?

Начнем со степени сжатия. Как мы помним, поршень в цилиндре при работе двигателя движется вверх-вниз, имея две так называемых мертвых точки, верхнюю и нижнюю. Так вот, степень сжатия – это отношение между двумя объемами: полным объемом цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке, и объемом камеры сжатия, когда поршень находится в верхней мертвой точке. То есть степень сжатия – это математическое отношение, которое показывает, во сколько раз топливовоздушная смесь (или воздух, если речь о дизеле) сжимается в цилиндре при работе мотора.

Степень сжатия – одна из базовых характеристик любого двигателя, и закладывается она на стадии проектирования. У бензиновых моторов она ниже, чем у дизельных: в среднем от 8:1 до 12:1 у первых и от 14:1 до 23:1 у вторых.

Дело в том, что работа дизельного мотора предполагает самостоятельное воспламенение топливовоздушной смеси от сжатия, а в бензиновом моторе смесь в каждом такте поджигается свечой зажигания. Однако в целом по мере развития технологий двигателестроения степень сжатия в моторах росла. Причина проста: повышение степени сжатия позволяет увеличить КПД мотора, получая больше мощности при том же рабочем объеме и расходе топлива. Собственно, с ростом степени сжатия связано и применение более высокооктановых бензинов.

Таким образом, степень сжатия – это конструктивная характеристика двигателя, и она не меняется по мере его износа и старения. Степень сжатия не нужно «проверять» при покупке, а знать ее нужно в основном для того, чтобы знать, какой бензин лучше заливать в бак купленной машины.

ЧТО ТАКОЕ КОМПРЕССИЯ?

Если степень сжатия – параметр математический и неизменный, то компрессия – характеристика изменяемая. Компрессия – это давление, создаваемое в цилиндре в конце такта сжатия, когда поршень идет от нижней мертвой точки к верхней, сжимая воздух или топливовоздушную смесь. Давление в цилиндре в момент, когда поршень достиг верхней мертвой точки – это и есть компрессия. Можно подумать, что компрессия фактически должна быть равна степени сжатия – ведь она тоже показывает разницу давления в цилиндре при двух положениях поршня – верхнем и нижнем. Однако на самом деле компрессия оказывается значительно выше. Ведь воздух при резком сжатии нагревается, что означает увеличение давления. А еще он нагревается от горячих стенок цилиндра, ведь рабочая температура двигателя гораздо выше температуры окружающей среды. Таким образом, компрессия, конечно, зависит от степени сжатия, но не равна ей. И именно компрессию замеряют при диагностике двигателя, чтобы оценить его техническое состояние.

КАК ЗАМЕРЯЮТ КОМПРЕССИЮ?

Замер компрессии проводится с учетом перечисленных выше условий: на полностью прогретом двигателе и при полностью открытой дроссельной заслонке, отвечающей за подачу воздуха в цилиндр. Разумеется, горение топлива для замера компрессии не нужно, в цилиндре сжимается только воздух. Так что подачу топлива отключают, а свечу зажигания (или накаливания, если речь идет о дизеле) выкручивают, а на ее место вкручивают шлаг компрессометра. Компрессометр – это прибор для измерения компрессии. Он фактически представляет собой манометр, подключаемый трубкой к цилиндру и оснащенный обратным клапаном, чтобы не сбрасывать измеренное давление.

ЗАЧЕМ ИЗМЕРЯТЬ КОМПРЕССИЮ?

Замер компрессии позволяет оценить исправность и техническое состояние двигателя. Во-первых, после замера можно сравнить соответствие полученного результата заводским параметрам – то есть оценить компрессию в имеющемся двигателе по сравнению с новым. Во-вторых, низкий показатель компрессии означает наличие проблем с мотором, ведь он сигнализирует о том, что воздух «утекает» из камеры сгорания, а при работе мотора из нее будут прорываться раскаленные газы. Причин может быть довольно много: поршневые кольца, повреждения седел клапанов и самих клапанов, негерметичность прокладки ГБЦ и даже трещина в самом поршне. Ну а в-третьих, важна не только сама величина компрессии, но и ее равномерность во всех цилиндрах двигателя. Если компрессия в одном или нескольких цилиндрах ниже, чем в других, это говорит о неравномерном износе и наличии проблем.

Таким образом, замер компрессии – одна из простых, но эффективных методик оценки исправности и общего технического состояния двигателя. Он позволяет быстро отсеять заведомо «мертвые» моторы, имеющие проблемы с цилиндропоршевой группой, клапанами и так далее. Поэтому замер компрессии можно и нужно проводить при диагностике практически любого автомобиля перед покупкой.

Двигатель с изменяемой степенью сжатия: принцип работы и особенности

Как может показаться на первый взгляд, современный двигатель внутреннего сгорания достиг высшей ступени своей эволюции. На данный момент серийно выпускаются  различные бензиновые и дизельные моторы, появились гибридные установки, дополнительно реализована возможность перевести двигатель на газ.

В списке наиболее значимых наработок за последние годы можно выделить: внедрение систем высокоточного впрыска под управлением сложной электроники, получение большой мощности  без увеличения рабочего объема благодаря системам турбонаддува, увеличение количества клапанов на цилиндр, использование систем изменения фаз газораспределения и т.д.

Результатом стало заметное улучшение характеристик ДВС, а также снижение уровня токсичности отработавших газов. Однако это еще не все. Конструкторы и инженеры по всему миру продолжают не только активно работать над усовершенствованием уже имеющихся решений, но и пытаются создать абсолютно новую конструкцию.

Достаточно вспомнить попытки построить двигатель без коленвала и шатунов, избавиться от распредвала в устройстве ГРМ или динамично изменять степень сжатия двигателя. Сразу отметим, хотя одни проекты еще находятся в стадии разработки, другие уже стали реальностью. Например, двигатели с изменяемой степенью сжатия. Давайте рассмотрим особенности, преимущества и недостатки таких ДВС.

Содержание статьи

 Изменение степени сжатия: зачем это нужно

Многие опытные водители знакомы с такими понятиями, как степень сжатия двигателя и октановое число для бензиновых моторов, а также цетановое число для дизельных. Для менее осведомленных читателей напомним, что степень сжатия представляет собой отношение объема над поршнем, который опущен в НМТ (нижняя мертвая точка) к тому объему, когда поршень поднялся в ВМТ (верхняя мертвая точка).

Бензиновые агрегаты имеют, в среднем, показатель 8-14, дизели 18 -23. Степень сжатия является фиксированной величиной и конструктивно закладывается во время разработки того или иного двигателя. Также от степени сжатия будут зависеть и требования к использованию октанового числа бензина в том или ином моторе. Параллельно учитывается и то, атмосферный двигатель или с наддувом.

Если говорить о самой степени сжатия, фактически это показатель, который определяет, насколько сильно будет сжиматься топливно-воздушная смесь в цилиндрах двигателя. Если просто, хорошо сжатая смесь лучше воспламеняется и полноценнее сгорает. Получается, увеличение степени сжатия позволяет добиться роста КПД двигателя, получить улучшенную отдачу от мотора, снизить расход топлива и т.д.

Однако есть и нюансы. Прежде всего, это детонация двигателя. Опять же, если не вдаваться в подробности, в норме заряд топлива и воздуха в цилиндрах должен именно гореть, а не взрываться. Более того, воспламенение смеси должно начинаться и оканчиваться в строго заданные моменты.

При этом топливо имеет так называемую «детонационную стойкость», то есть способность противостоять детонации. Если же сильно увеличить степень сжатия, тогда горючее может начать детонировать в двигателе при определенных режимах работы ДВС.

Результат — неконтролируемый взрывной процесс сгорания в цилиндрах, быстрое разрушение деталей мотора ударной волной, значительный рост температуры в камере сгорания и т. д.  Как видно, сделать постоянной высокую степень сжатия нельзя именно по этим причинам. При этом единственным выходом в данной ситуации является возможность гибко изменять данный показатель применительно к разным режимам работы двигателя.

Такой «рабочий» мотор недавно предложили инженеры премиального бренда Infiniti (элитное подразделение Nissan). Также в аналогичные разработки были и остаются вовлечены другие автопроизводители (SAAB, Peugeot ,Volkswagen и т.д). Итак, давайте рассмотрим двигатель с изменяемой степенью сжатия.

Переменная степень сжатия двигателя: как это работает

Прежде всего,  доступная возможность изменять степень сжатия позволяет в значительной мере увеличить производительность турбомоторов с одновременным уменьшением расхода топлива. В двух словах, в зависимости от режима работы и нагрузок на ДВС топливный заряд сжимается и сгорает в самых оптимальных условиях.

Когда нагрузки на силовой агрегат минимальны, в цилиндры подается экономичная «бедная» смесь (много воздуха и мало топлива). Для такой смеси хорошо подходит высокая степень сжатия. Если же нагрузки на мотор растут (подается «богатая» смесь, в которой больше бензина), тогда закономерно возрастает риск возникновения детонации. Соответственно, чтобы этого не произошло, степень сжатия динамично уменьшается.

В двигателях, где степень сжатия постоянна, своеобразной защитой от детонации является изменение УОЗ (угол опережения зажигания). Данный угол сдвигается «назад». Естественно, такой сдвиг угла приводит к тому, что хотя детонации нет, но при этом теряется и мощность. Что касается мотора с изменяемой степенью сжатия, сдвигать УОЗ нет необходимости, то есть не происходит мощностных потерь.

Что касается самой реализации схемы, фактически задача сводится к тому, что происходит физическое уменьшение рабочего объема двигателя, однако сохраняются все характеристики (мощность, момент и т.д.)

Сразу отметим, над таким решением трудились разные компании. В результате появились разные способы управления степенью сжатия, например, изменяемый объем камеры сгорания, шатуны с возможностью подъема поршней и т. д.

• Одной из самых ранних разработок стало внедрение дополнительного поршня в камеру сгорания. Указанный поршень имел возможность перемещаться, одновременно изменяя объем. Минусом всей конструкции стала необходимость устанавливать дополнительные детали в БЦ. Также сразу проявились изменения формы камеры сгорания, горючее сгорало неравномерно и неполноценно.

По указанным причинам данный проект так и не был завершен. Такая же участь постигла и разработку, которая имела поршни с возможностью изменения их высоты. Указанные поршни разрезного типа оказались тяжелыми, еще добавились трудности  касательно реализации управления высотой подъема крышки поршня и т.д.

• Дальнейшие разработки уже не затрагивали поршни и камеру сгорания, максимум внимания был уделен вопросу подъема коленчатого вала. Другими словами, стояла задача реализовать управление высотой подъема коленвала.

Схема устройства такова, что опорные шейки вала расположены в специальных муфтах эксцентрикового типа.

Указанные муфты приводятся в движение посредством шестерен, которые связаны с электрическим двигателем.

Проворот эксцентриков позволяет поднять или опустить коленчатый вал, что и приводит к изменению высоты подъема поршней по отношению к ГБЦ. В результате объем камеры сгорания увеличивается или уменьшается, одновременно меняется и степень сжатия.

Отметим, что было построено несколько прототипов на базе 1.8-литрового турбированного агрегата от Volkswagen, степень сжатия менялась от 8 до 16. Двигатель долго испытывали, но серийным агрегат так и не стал.

• Еще одной попыткой найти решение стал двигатель, в котором степень сжатия менялась посредством подъема всего блока цилиндров. Разработка принадлежит бренду Saab, а сам агрегат чуть даже не попал в серию. Двигатель известен как SVC, объем 1.6 литра, агрегат с 5 цилиндрами, оснащен турбонаддувом.

Мощность составила около 220 л. с., крутящий момент чуть более 300 Нм. Примечательно то, что расход горючего в режиме средних нагрузок снизился почти на треть.

Что касается самого топлива, появилась возможность заливать как АИ-76, так и 98-й.

Инженеры Saab разделили блок цилиндров, выделив две условные части. В верхней находились головки и гильзы цилиндров, тогда как в нижней части коленчатый вал. Своеобразным соединением этих частей блока с одной стороны был подвижный шарнир, а с другой  особый механизм, оснащенный электроприводом.

Так была реализована возможность немного поднять верхнюю часть под определенным углом. Такой угол подъема составил всего несколько градусов, при этом степень сжатия менялась от 8 до 14. При этом герметизировать «стык» должен был кожух из резины.

На практике сами детали для подъема верхней части блока, а также и сам защитный кожух оказались весьма слабыми элементами. Возможно, именно это помешало мотору попасть в серию и проект дальше закрыли.

• Очередную разработку далее предложили инженеры из Франции. Турбомотор с рабочим объемом 1.5 литра получил возможность менять степень сжатия от 7 до 18 и выдавал мощность около 225 л. с. Моментная характеристика зафиксирована на отметке 420 Нм.

Конструктивно агрегат сложный, с разделенным шатуном. В той области, где шатун крепится к коленвалу, деталь оснастили особым зубчатым коромыслом. В месте соединения шатуна с поршнем также была внедрена планка-рейка зубчатого типа.

С другой стороной к коромыслу была прикреплена рейка поршня, который реализовывал управление. Система приводилась от системы смазки, рабочая жидкость проходила через сложную систему каналов, клапанов, а также имелся дополнительный электропривод.

Рекомендуем также прочитать статью о том, как форсировать двигатель. Из этой статьи вы узнаете о существующих доступных способах форсирования двигателя внутреннего сгорания для получения большей мощности, лучшего отклика на педаль газа, увеличения крутящего момента и т.д.

В двух словах, перемещение управляющего поршня оказывало воздействие на коромысло. В результате менялась и высота подъема основного поршня в цилиндре. Отметим, что двигатель также не стал серийным, а проект был заморожен.

• Следующей попыткой создать двигатель с изменяемой степенью сжатия стало решение инженеров Infiniti, а именно двигатель VCT (от англ. Variable Compression Turbocharged). В этом моторе стало возможным менять степень сжатия от 8 до 14. Особенностью конструкции является уникальный траверсный механизм.

В основе лежит соединение шатуна с нижней шейкой, которое является подвижным. Также использована система рычагов, которые приводятся в действие от электродвигателя.

Управляет процессом контроллер, посылая сигналы на электродвигатель. Электромотор после получения команды от блока управления смещает тягу, а система рычагов реализует смену положения, что и позволяет менять высоту подъема поршня.

В результате агрегат Infiniti VCT с рабочим объемом 2.0 литра с мощностью около 265 л.с. позволил экономить почти 30%  горючего сравнительно с аналогичными ДВС, которые при этом имеют постоянную степень сжатия.

Если производителю удастся эффективно решить имеющиеся на данный момент проблемы (сложность конструкции, повышенные вибрации, надежность, высокая конечная стоимость производства агрегата и т. д.), тогда оптимистичные заявления представителей компании вполне могут воплотиться в реальность, а сам двигатель имеет все шансы стать серийным уже в 2018-2019 году.

Подведем итоги

С учетом приведенной выше информации становится понятно, что двигатели с переменной степенью сжатия способны обеспечить значительное снижение расхода топлива на бензиновых моторах с турбонаддувом.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое турбонаддув двигателя. Из этой статьи вы узнаете об особенностях конструкции турбины, принципах действия системы, а также о преимуществах и недостатках данного решения.

На фоне глобального топливного кризиса, а также постоянного ужесточения экологических норм эти моторы позволяют не только эффективно сжигать горючее, но и не ограничивать при этом мощность двигателя.

Другими словами, подобный ДВС вполне способен предложить все преимущества мощного бензинового высокооборотистого турбодвигателя. При этом по расходу топлива подобный агрегат может вплотную приблизиться к турбодизельным аналогам, которые сегодня популярны, в первую очередь, благодаря своей экономичности.

Читайте также

Степень сжатия — Compression ratio

Отношение объема камеры сгорания от наибольшей емкости к наименьшей.

Статическая степень сжатия определяется с использованием объема цилиндра, когда поршень находится в верхней и нижней частях своего рабочего хода.

В двигателе внутреннего сгорания , то коэффициент статического сжатия рассчитываются на основе относительных объемов камеры сгорания и цилиндр ; то есть соотношение между объемом цилиндра и камеры сгорания, когда поршень находится в нижней части своего хода , и объемом камеры сгорания, когда поршень находится в верхней части своего хода . Степень динамического сжатия — это более сложный расчет, который также учитывает газы, входящие и выходящие из цилиндра во время фазы сжатия. Степень сжатия является фундаментальной характеристикой двигателей внутреннего сгорания.

Эффект и типичные соотношения

Желательна высокая степень сжатия, поскольку она позволяет двигателю извлекать больше механической энергии из данной массы топливовоздушной смеси из-за его более высокого теплового КПД . Это происходит потому, что двигатели внутреннего сгорания являются тепловыми двигателями , и более высокая степень сжатия позволяет достичь той же температуры сгорания с меньшим количеством топлива, обеспечивая более длительный цикл расширения, создавая большую выходную механическую мощность и понижая температуру выхлопных газов.

Бензиновые двигатели

В бензиновых (бензиновых) двигателях, используемых в легковых автомобилях в течение последних 20 лет, степень сжатия обычно составляет от 8∶1 до 121. Некоторые серийные двигатели использовали более высокую степень сжатия, в том числе:

• Автомобили 1955–1972 гг., Предназначенные для работы на высокооктановом этилированном бензине , допускавшем степень сжатия до 13∶1.
• Некоторые двигатели Mazda SkyActiv, выпускаемые с 2012 года, имеют степень сжатия до 14∶1. В двигателе SkyActiv эта степень сжатия достигается с помощью обычного неэтилированного бензина (95 RON в Соединенном Королевстве) за счет улучшенной очистки выхлопных газов (что обеспечивает как можно более низкую температуру цилиндра перед тактом впуска) в дополнение к прямому впрыску.
• Ferrari 458 Speciale 2014 года также имеет степень сжатия 14∶1.

Когда используется принудительная индукция (например, турбокомпрессор или нагнетатель ), степень сжатия часто ниже, чем у двигателей без наддува . Это происходит из-за того, что турбокомпрессор / нагнетатель уже сжал воздух перед его поступлением в цилиндры. Двигатели, использующие впрыск топлива через порт, обычно имеют более низкое давление наддува и / или степень сжатия, чем двигатели с прямым впрыском, поскольку впрыск топлива через порт вызывает совместный нагрев смеси воздуха и топлива, что приводит к детонации. И наоборот, двигатели с прямым впрыском могут работать с более высоким наддувом, потому что нагретый воздух не взорвется без топлива.

Более высокие степени сжатия могут сделать бензиновые двигатели подверженными детонации (также известной как «детонация», «предварительное зажигание» или «стук»), если используется топливо с более низким октановым числом. Это может снизить эффективность или повредить двигатель, если отсутствуют датчики детонации, изменяющие угол опережения зажигания.

Дизельные двигатели

Дизельные двигатели используют более высокие степени сжатия, чем бензиновые двигатели, потому что отсутствие свечи зажигания означает, что степень сжатия должна повышать температуру воздуха в цилиндре в достаточной степени для воспламенения дизеля с использованием воспламенения от сжатия . Степень сжатия часто составляет от 14 ± 1 до 23 ± 1 для дизельных двигателей с прямым впрыском и от 18 ± 1 до 23 ± 1 для дизельных двигателей с непрямым впрыском .

Другое топливо

Степень сжатия может быть выше в двигателях, работающих исключительно на сжиженном нефтяном газе (LPG или «пропановый автогаз») или на сжатом природном газе из-за более высокого октанового числа этих видов топлива.

В керосиновых двигателях обычно используется степень сжатия 6,5 или ниже. Бензиновый двигатель парафина версия Фергюсон TE20 трактора имела степень сжатия 4.5:1 для работы на тракторе испарения масла с октановым числом от 55 до 70 лет .

Двигатели для автоспорта

Двигатели для автоспорта часто работают на высокооктановом бензине и поэтому могут использовать более высокую степень сжатия. Например, двигатели для гонок на мотоциклах могут использовать степень сжатия до 14,7∶1, и обычно встречаются мотоциклы со степенью сжатия выше 12,0∶1, рассчитанные на топливо с октановым числом 86 или 87.

Этанол и метанол могут иметь значительно более высокие степени сжатия, чем бензин. Гоночные двигатели, работающие на метаноле и этаноле, часто имеют степень сжатия от 14∶1 до 16∶1.

Математическая формула

В поршневом двигателе статическая степень сжатия ( ) — это соотношение между объемом цилиндра и камеры сгорания, когда поршень находится в нижней части своего хода , и объемом камеры сгорания, когда поршень находится в верхней части своего хода. инсульт . Поэтому он рассчитывается по формуле C р {\ displaystyle CR}

C р знак равно V d + V c V c {\ displaystyle {CR} = {\ frac {V_ {d} + V_ {c}} {V_ {c}}}}

Где:

V d {\ displaystyle V_ {d}} = рабочий объем. Это объем внутри цилиндра, перемещаемый поршнем от начала такта сжатия до конца хода.

V c {\ displaystyle V_ {c}} = объем зазора. Это объем пространства в цилиндре, оставшийся в конце такта сжатия.

V d {\ displaystyle V_ {d}} можно оценить по формуле объема цилиндра

V d знак равно π 4 б 2 s {\ displaystyle V_ {d} = {\ tfrac {\ pi} {4}} b ^ {2} s}

Где:

б {\ displaystyle b} = отверстие цилиндра (диаметр)

s {\ displaystyle s} = длина хода поршня

Из-за сложной формы его обычно измеряют напрямую. Часто это делается путем наполнения цилиндра жидкостью и последующего измерения объема использованной жидкости. V c {\ displaystyle V_ {c}}

Двигатели с переменной степенью сжатия

В большинстве двигателей используется фиксированная степень сжатия, однако двигатель с переменной степенью сжатия может регулировать степень сжатия во время работы двигателя. Первый серийный двигатель с переменной степенью сжатия был представлен в 2019 году.

Переменная степень сжатия — это технология для регулировки степени сжатия двигателя внутреннего сгорания во время работы двигателя. Это сделано для повышения топливной эффективности при различных нагрузках. Двигатели с переменной степенью сжатия позволяют изменять объем над поршнем в верхней мертвой точке.

Более высокие нагрузки требуют более низких передаточных чисел для увеличения мощности, в то время как более низкие нагрузки требуют более высоких передаточных чисел для повышения эффективности, т.е. для снижения расхода топлива. В автомобилях это необходимо делать, поскольку двигатель работает в ответ на нагрузку и требования движения.

Infiniti QX50 2019 года — первый серийный автомобиль, в котором используется двигатель с переменной степенью сжатия.

Связь со степенью давления

Степень сжатия в зависимости от степени давления для воздуха

Исходя из предположений, что выполняется адиабатическое сжатие (т. Е. Что сжимаемый газ не получает тепловую энергию и что любое повышение температуры происходит исключительно из-за сжатия) и что воздух является идеальным газом , соотношение между степенью сжатия а общий коэффициент давления следующий:

Степень сжатия	2∶1	3∶1	5∶1	10∶1	15∶1	20∶1	25∶1	35∶1
Степень давления	2,64∶1	4,66∶1	9,52∶1	25.12∶1	44,31∶1	66,29∶1	90,60∶1	145∶1

Это соотношение выводится из следующего уравнения:

п 1 V 1 γ знак равно п 2 V 2 γ ⇒ п 2 п 1 знак равно ( V 1 V 2 ) γ {\ Displaystyle P_ {1} V_ {1} ^ {\ gamma} = P_ {2} V_ {2} ^ {\ gamma} \ Rightarrow {\ frac {P_ {2}} {P_ {1}}} = \ слева ({\ frac {V_ {1}} {V_ {2}}} \ right) ^ {\ gamma}}

где — отношение удельной теплоемкости (воздух: приблизительно 1,4) γ {\ displaystyle \ gamma}

Однако в большинстве реальных двигателей внутреннего сгорания соотношение удельных теплоемкостей изменяется с температурой, и возникают значительные отклонения от адиабатического поведения.

Степень динамического сжатия

Степень сжатия статического обсуждалось выше — рассчитывается исключительно на основе объемов камеры сгорания и цилиндра — не принимает во внимание любые газы входе или выходе из цилиндра во время такта сжатия. В большинстве автомобильных двигателей закрытие впускного клапана (который герметизирует цилиндр) происходит во время фазы сжатия (то есть после нижней мертвой точки , НМТ), что может привести к тому, что часть газов будет вытолкнута обратно через впускной клапан. С другой стороны, настройка и продувка впускного отверстия могут привести к тому, что в цилиндре будет захвачено большее количество газа, чем предполагает статический объем. Степень динамического сжатия учитывает эти факторы.

Степень динамического сжатия выше при более консервативном распределении фаз впускного распредвала (т.е. вскоре после НМТ) и ниже при более радикальном распределении фаз впускного распредвала (т.е. позже после НМТ). {\ gamma}}

где — политропное значение отношения удельной теплоты дымовых газов при имеющихся температурах (это компенсирует повышение температуры, вызванное сжатием, а также теплопотери цилиндру) γ {\ displaystyle \ gamma}

В идеальных (адиабатических) условиях отношение удельной теплоты будет 1,4, но используется более низкое значение, обычно от 1,2 до 1,3, поскольку количество потерянного тепла будет варьироваться в зависимости от двигателя в зависимости от конструкции, размера и используемых материалов. Например, если степень статического сжатия составляет 10À1, а степень динамического сжатия составляет 7,5À1, полезное значение для давления в цилиндре будет 7,5 ^1,3 × атмосферное давление или 13,7  бар (относительно атмосферного давления).

Две поправки на динамическую степень сжатия влияют на давление в цилиндре в противоположных направлениях, но не в равной степени. Двигатель с высокой статической степенью сжатия и поздним закрытием впускного клапана будет иметь динамическую степень сжатия, аналогичную двигателю с более низкой степенью сжатия, но более ранним закрытием впускного клапана.

Смотрите также

Рекомендации

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

Место для контестной рекламы

Автор:Admin

Различия между компрессией двигателя и степенью 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:

 

Модель мотора	Объем (литры)	Давление (атмосферы)
ЯМЗ 236	11,15	24 — 37
ЕВРО-4	11,76	33 — 39
Lexus ES 300 (б/у)	3	15 — 16
ВАЗ 2101	1,6	10 — 13
Д240	4, 75	25 — 29

 

 

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.

Что такое степень сжатия

Наверняка Вы слышали о степени сжатия, возможно пытались найти о ней информацию, в автомобильных журналах и на различных интернет — ресурсах. Ну как, — Вы нашли внятный ответ? Что — же такое степень сжатия и как она влияет на мощность двигателя? — попробуем разобраться вместе.

Но чтобы нам было понятней, о чем вообще идет речь, давайте вернемся в детство, или хотя — бы к последнему Новому Году. Вы взрывали 31-ого петарды, или может Вы делали это в детстве? Если — Да, я просто не поверю, что Вы никогда не бросали петарды в разные, пластиковые баклажки, коробочки, а иногда и в стеклянные бутылки. В ходе таких развлечений, Вы наверняка замечали, что зрелищность взрыва часто зависит от величины штучки, в которую Вы уже намерены вкинуть петарду. Согласитесь; — если вкинуть маленькую петарду, в картонную коробочку от сока, объемом в 200мл, то эффект будет совсем не похож, на взрыв петарды в двухлитровой коробке. Можно сказать, что в маленьком объеме, энергия от взрыва петарды, расходуется более эффективно. И думаю понятно, что одно дело взорвать петарду в открытой ладони и совсем другое — в сжатом кулаке.

Ну все) — хватит о петардах, а то мы уже отошли от темы. Я просто хотел сказать, что энергия от взрыва, как и результат произведенный взрывом, прямо зависит от объема, в котором произведен этот взрыв. С этим я думаю все понятно.

• Теперь уже к степени сжатия

Итак, что же такое степень сжатия и что от нее зависит? Представим автомобиль, четырехцилиндровый двигатель которого имеет объем в 2.0л, а объем каждой камеры сгорания равен 50-яти кубикам. Получается, что при объеме одного цилиндра в 500кубов и при объеме камеры сгорания в 50 кубов , степень сжатия такого двигателя составляет 10.0;1. Таким образом, — степень сжатия — это соотношения объема двигателя к объему его камер сгорания.

С объемом двигателя я думаю все ясно, — это объем цилиндров, по которому проходят поршни. Рассчитывая объем двигателя учитывается диаметр цилиндра и ход поршня. А объем камеры сгорания; — это объем над поршнем в его верхней точке. Узнать объем камеры сгорания Вашего авто не так уж и сложно; — для этого нужно выкрутить свечу и через шприц залить в цилиндр моторное масло — пока оно не начнет вытекать со свечного отверстия ( поршень при этом обязательно должен находится в верхней точке). После этого Вы сможете умножить полученный объем на число цилиндров в Вашем автомобиле и на это число поделить объем двигателя Вашего авто. Так Вы узнаете СЖ двигателя на Вашем авто.

• Увеличение степени сжатия двигателя

Теперь нам прийдется вернуться к петардам. Помните, — мы говорили о объеме, в котором производится взрыв? А что если бахнуть с таким же усилием, но в камере сгорания объемом не в 50-ат, а в 40-ок кубиков? Тогда взрыв произойдет в меньшем объеме и поршень с большим усилием будет удавлен вниз.

Таким образом, — увеличение степени сжатия до определенного момента играет на повышение мощности. Но, только до определенного! Дело в том, что при слишком высокой СЖ двигатель станет не работоспособным. Это связано с детонацией, — самопроизвольным сгоранием топлива, произведенным без искраобразования. Этот, вредоносный для двигателя процесс сопровождается звонким, металлическим звуком, который многие называют «цокотением пальцев». Суть детонации в двигателе в том, что при ней взрыв более кратковременный, но сам фронт пламени получается более быстрым и он бъет по поршню с такой силой, что нередко его разрушает ( от поршня могут откалываться кусочки). Детонация — это навязчивый ухажер высокой степени сжатия, от которой последняя всячески пытается уйти. Проще всего это сделать с помощью более высокооктанового бензина. Дело в том, что 95-ый бензин имеет лучшую сопротивляемость к детонации, чем 92-ой. А 98-ой лучшую, чем 95-ый. Именно по этой причине, мощные, спортивные машины ездят именно на 98-ом. Таким образом удается уйти от детонации и добиться высокой степени сжатия, а соответственно и мощности.

В общем, с тем, что увеличение степени сжатия дает прибавку в мощности,

OLYMPUS DIGITAL CAMERA

думаю мы разобрались, но как можно ее увеличить? Наиболее популярных метода — два. Первый метод заключается в установке поршней с «вытеснителями». За счет таких поршней, которые своей выпуклой формой уменьшают объем камеры сгорания достигается увеличение степени сжатия. Второй метод заключается в фрезеровке ГБЦ, что уменьшает высоту, а соответственно и объем камеры сгорания.

Но даже без этих операций, СЖ вашего мотора может быть увеличена. Это возможно если Вы увеличили объем двигателя Вашего авто. Так меняется соотношение объема в СЖ; — объем увеличился, но степень сжатия осталась прежней и соотношение при этом увеличилось в сторону объема и уменьшилось со стороны СЖ.

• Понижение степени сжатия

Данная операция необходима для моторов, готовящихся к турбированию. Дело в том, что при наддуве мотора с высокой степенью сжатия, от разрушительной степени сжатия не уйти, даже на высокооктановом бензине.

Как правило, СЖ мощных, турбированных моторов, не превышает 8.5:1. Такого показателя можно добиться установкой специальных поршней, с так называемыми «лужами».

Высокая Степень Сжатия — это хорошо. Сейчас сложно представить себе ужасно не эффективные двигатели довоенных автомобилей, СЖ которых составляла порядка 5.5:1. Да, — это настоящий 2-ух литровый пакет от сока, рядом с современным, маленьким, 200-та кубовым пакетиком. Тем не менее, как это часто бывает, — погоня за идеалом превращается в утопию; — гонясь за максимальной мощностью, можно ее не только не получить, но и угробить двигатель своего автомобиля. Не желательно, что — бы на обычном, гражданском авто, СЖ превышала значение 11.0:1. В таком случае, не каждый 95-ый подойдет Вашему автомобилю, возможно прийдется заправлять дорогой — 98-ой.

Какая связь между степенью сжатия и экономией топлива?

Как мы узнали на предыдущей странице, статическая компрессия двигателя измеряется, когда впускной клапан двигателя полностью закрыт. Однако в реальной эксплуатации этого почти никогда не происходит. Двигатель работает так быстро, что впускной воздушный клапан может потребоваться снова открыть до того, как поршень завершит свой полный ход вверх и вниз. Когда это происходит, часть давления внутри цилиндра падает, что снижает эффективность.По сути, здесь больше места для воздуха, поэтому двигатель теряет часть мощности из-за сгорания топлива и воздуха.

Динамическая степень сжатия учитывает движение впускного клапана. Инженеры могут настроить двигатель так, чтобы впускной клапан закрывался раньше, что помогает нарастить давление в цилиндре. Двигатель также можно настроить так, чтобы клапан закрывался позже, но это позволяет выпустить немного воздуха и снизить эффективность использования топлива двигателем.

Вычислить динамическую степень сжатия на самом деле довольно сложно.Для этого вы используете длину хода и длину шатуна, чтобы определить положение поршня, когда клапан полностью закрыт. Поскольку это соотношение обнаруживается, когда поршень находится в середине своего хода, оно всегда ниже, чем степень статического сжатия. Как и при статическом сжатии, более высокая степень сжатия означает более эффективное использование топлива и лучшую экономию топлива.

Сегодняшние высокоэффективные двигатели на многих современных автомобилях во многом обязаны своей экономией топлива высокой степени сжатия.Но у двигателя с высокой степенью сжатия есть и недостатки. Чтобы он работал безупречно, вам нужно использовать высокооктановый газ, который дороже, чем обычный неэтилированный газ. Если вы откажетесь от премиального газа, со временем в двигателе может появиться детонация. Детонация двигателя — это когда сгорание топливовоздушной смеси происходит не в оптимальное время хода поршня. Использование низкооктанового топлива в двигателе с высокой степенью сжатия может повысить вероятность детонации двигателя, поэтому, если вы получаете новый экономичный автомобиль с высокой степенью сжатия, убедитесь, что вы используете тип газа, рекомендованный в руководстве пользователя, чтобы получить большинство из этого.

Ищете дополнительную информацию о степени сжатия двигателя и экономии топлива? Просто перейдите по ссылкам на следующей странице.

Степень сжатия HVAC и информация

Общие сведения о замене сервисного компрессора

Это вторая часть из трех статей, посвященных замене компрессора.

Что такое степени сжатия и как они влияют на компрессоры?

Как обсуждалось в первой части этой серии, газ повторного расширения компрессора кондиционера напрямую влияет на его объемный КПД при различных рабочих условиях системы.Объемный КПД поршневого компрессора может варьироваться в широком диапазоне в зависимости от конструкции компрессора и степени сжатия.

Степень сжатия

Степень сжатия — это отношение абсолютного давления нагнетания (psia) к абсолютному давлению всасывания (psia), которое определяется по формуле Абсолютное давление нагнетания ÷ Абсолютное давление всасывания.

В той диаграмме, которая сопровождает первую часть этой серии, левая сторона (ось Y) представляет степени сжатия.По мере увеличения степени сжатия объемный КПД поршневых компрессоров уменьшается.

Чтобы преобразовать любое манометрическое давление в абсолютное, добавьте 14,7 (или 15, чтобы упростить задачу) к показаниям давления из набора манометров. 14.7 представляет собой атмосферное давление, которое уже учитывается манометром. (При 0 фунтах на квадратный дюйм фактическое значение составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм)

Рассмотрим несколько примеров:

Нагнетание = 185 фунтов на кв. Дюйм + 15 = 200 фунтов на кв. Дюйм
Всасывание = 5 фунтов на кв.

В этом примере используется диапазон низких температур и округляется до 14.От 7 (атмосферное) до 15. Используя эти значения давления в фунтах на квадратный дюйм из приведенных выше примеров, вычисляется степень сжатия 10: 1

200 фунтов / кв. Дюйм = 10: 1
20 фунтов / кв. Дюйм

10: 1 — это степень сжатия, обычно применяемая в холодильных установках. Если вы думаете о кондиционировании воздуха, часто это примерно 3: 1 или 4: 1

.

Пример 2:

200 фунтов / кв. Дюйм = 20: 1
10 фунтов / кв. Дюйм

В этом примере давление всасывания падает на 10 фунтов на квадратный дюйм, что удваивает степень сжатия. При такой степени сжатия компрессору, рассчитанному на соотношение 10: 1, будет сложно выжить.Как вы думаете, заметит ли сервисная служба такое падение абсолютного давления всасывания? Возможно нет.

Пример 3:

400 фунтов / кв. Дюйм = 20: 1
20 фунтов / кв. Дюйм

В этом расчете абсолютное давление нагнетания повышено до 400 фунтов на квадратный дюйм, существенно увеличивая его вдвое, чтобы получить ту же степень сжатия 20: 1. Как вы думаете, сервисный техник заметит, если его давление нагнетания увеличится вдвое? С надеждой. В любом случае компрессору будет сложно работать с удвоенной номинальной степенью сжатия.После понимания того, как степень сжатия влияет на объемный КПД, на каком уровне эффективности, по вашему мнению, сейчас работает эта система, по сравнению с ее конструктивным диапазоном?

Важно обращать внимание на эти значения давления в системе, и в следующей статье мы свяжем степень сжатия и объемный КПД, чтобы лучше понять замену сервисного компрессора.

Часть 1 — Объемный КПД компрессора для систем HVAC

Часть 3 — Замена сервисного компрессора

Компрессоры

— PetroWiki

На этой странице представлен обзор основных категорий компрессоров природного газа и описание различных классификаций и типов компрессоров, доступных в отрасли.Обсуждаются теории адиабатического и политропного сжатия с дополнительным определением терминологии.

Теория сжатия

Специальные разделы, относящиеся к теории сжатия, включают:

• Потребляемая мощность
• Показатель изэнтропы
• Коэффициент сжимаемости
• Промежуточное охлаждение
• Адиабатический и политропный КПД
• Фактический и стандартный объемный расход
• Массовый расход
• Давление на входе и выходе
• Температура на входе и выходе
• Адиабатический и политропный напор.

Выделены основные узлы и конструктивные особенности центробежных и поршневых компрессоров.На соответствующих страницах также обсуждаются вопросы установки, безопасности и обслуживания.

Нефтегазовый компрессор использует

Компрессоры, используемые в нефтегазовой промышленности, делятся на шесть групп в зависимости от их предполагаемого использования. Эти:

• Компрессоры мгновенного газа
• Компрессоры газлифтные
• Компрессоры обратной закачки
• Дожимные компрессоры
• Компрессоры улавливания пара
• Компрессоры обсадной колонны

Компрессоры мгновенного газа

Компрессоры газа мгновенного испарения используются в нефтесервисных установках для сжатия газа, который «выделяется» из углеводородной жидкости, когда жидкость течет из более высокого давления в сепаратор более низкого давления.Компрессоры мгновенного газа обычно работают с низкими расходами и обеспечивают высокую степень сжатия.

Компрессоры газлифтные

Газлифтные компрессоры часто используются на нефтеперерабатывающих предприятиях, где требуется сжатие пластовых газов и газлифтного газа. Газлифтный компрессор часто работает с низкой или средней производительностью с высокой степенью сжатия. Многие газлифтные компрессоры устанавливаются на морских объектах.

Компрессоры обратной закачки

Обратная закачка природного газа используется для увеличения или поддержания добычи нефти.Компрессоры обратной закачки могут потребоваться для подачи газа с давлением нагнетания, превышающим 10 000 фунтов на квадратный дюйм. Компрессоры обратной закачки также используются для подземного хранения природного газа. Компрессоры, применяемые в этих службах, имеют большие степени сжатия, высокие требования к мощности и низкие объемные расходы.

Дожимные компрессоры

При транспортировке газа по трубопроводам происходит падение давления из-за потерь на трение. Бустерные компрессоры используются для восстановления падения давления из-за этих потерь.Выбор этих компрессоров включает оценку экономического компромисса между расстоянием между станциями повышения давления на трубопроводе и стоимостью жизненного цикла каждой компрессорной станции. Бустерные компрессоры также используются на месторождениях, где наблюдается падение давления. Большинство дожимных компрессоров с центробежным трубопроводом имеют привод от газовых турбин, хотя все более распространенным становится использование приводов с регулируемой частотой вращения. Поршневые компрессоры со встроенным тихоходным газовым двигателем также используются для транспортировки газа.Бустерные компрессоры обычно рассчитаны на высокую производительность и низкую степень сжатия. Многие установки для повышения давления могут быть сконфигурированы в одноступенчатый центробежный компрессор.

Компрессоры улавливания пара

Компрессоры улавливания пара используются для сбора газа из резервуаров и другого оборудования низкого давления на предприятии. Часто газ из компрессора для улавливания паров направляется в мгновенный газ, газлифт или дожимный компрессор для дальнейшего сжатия. Эти компрессоры характеризуются низким давлением всасывания, высокой степенью сжатия и низким расходом газа.

Компрессоры головные

Компрессоры обсадной колонны обычно используются с погружными электрическими насосами и штанговыми насосами, где пластовый газ необходимо отделять в скважине и затем транспортировать через затрубное пространство. Часто нагнетание компрессора направляется либо в дожимной компрессор, либо в компрессор мгновенного газа, либо в систему сбора низкого давления. Подобно компрессорам улавливания пара, компрессоры обсадной колонны работают с низким давлением всасывания, высокой степенью сжатия и низким расходом газа.

Классификация и виды

Компрессоры

делятся на две основные категории:

Компрессоры прямого вытеснения

Компрессоры прямого вытеснения подразделяются на:

Динамические или кинетические компрессоры

Динамические компрессоры — это машины с непрерывным потоком, в которых быстро вращающийся элемент ускоряет газ, когда он проходит через элемент, преобразовывая скоростной напор в давление, частично во вращающемся элементе и частично в стационарных диффузорах или лопастях.Динамические компрессоры подразделяются на:

Теория сжатия

Как поршневые, так и динамические компрессоры регулируются несколькими основными принципами, вытекающими из законов термодинамики. В этом разделе дается определение терминологии и обсуждаются принципы работы, необходимые для понимания конструкции, эксплуатации и обслуживания компрессора.

Изэнтропическое (адиабатическое) сжатие

Адиабатический процесс — это процесс, в котором тепло не добавляется и не удаляется из системы.Адиабатическое сжатие выражается

……………. (1)

, где k = C _p / C _v = отношение удельных теплоемкостей, безразмерное.

Хотя компрессоры сконструированы так, чтобы отводить как можно больше тепла, некоторое тепловыделение неизбежно. Тем не менее, адиабатический цикл сжатия довольно близко подходит для большинства компрессоров прямого вытеснения и обычно является основой, к которой они относятся.

Политропное сжатие

Политропный процесс — это процесс, при котором учитываются изменения характеристик газа во время сжатия. Динамические компрессоры обычно следуют политропному циклу, определяемому формулой

……………. (2)

, где n = показатель политропы.

Показатель политропы n определяется экспериментально для данного типа машины и может быть ниже или выше показателя адиабаты k .Поскольку значение n изменяется в процессе сжатия, используется среднее значение.

Если давление и температура на входе и выходе известны, показатель политропы можно определить из соотношения

……………. (3)

Голова

Напор — это просто работа, выраженная в фут-фунтах на фунт газа или Н-м / кг. При заданной скорости и производительности компрессора напор, развиваемый центробежным компрессором, одинаков независимо от природы сжимаемого газа.Повышение давления, создаваемое данной величиной напора, зависит от плотности газа.

Изэнтропическая (адиабатическая) головка

В процессе изоэнтропического сжатия напор рассчитывается по формуле . 4 .

……………. (4)

где

H is	=	изоэнтропический напор, фут-фунт-сила / фунт · м,
z в среднем	=	средний коэффициент сжимаемости, безразмерный,
T s	=	температура всасывания, ° R,
S	=	Удельный вес газа (стандартный атмосферный воздух = 1.00),
P d	=	давление нагнетания, psia,
и
P s	=	давление всасывания, фунт / кв.

Политропная головка

В процессе политропного сжатия напор определяется как

……………. (5)

где

H p	=	политропный напор, фут-фунт-сила / фунт,
и
η p	=	политропная эффективность.

Адиабатическая или изэнтропическая эффективность

Адиабатический КПД определяется как отношение выходной работы для идеального изоэнтропического процесса сжатия к входной работе для достижения требуемого напора.

Для данной рабочей точки компрессора фактическая или прогнозируемая изоэнтропическая эффективность может быть рассчитана с помощью Eq. 6 .

……………. (6)

где

η is	=	изоэнтропическая эффективность,
T s	=	температура всасывания, ° R,
T d	=	температура нагнетания (фактическая или прогнозируемая), ° R,
и
к	=	коэффициент удельной теплоемкости, C p / C v .

Политропная эффективность

Эффективность процесса политропного сжатия определяется выражением

……………. (7)

, где η _p = политропная эффективность.

Завод сжимаемости

Уравнение идеального газа, полученное из законов Чарльза и Бойля, позволяет определить вес данного газа, определяемый уравнением

……………. (8)

где

Объем Константа

П	=	давление,
В	=	,
N	=	количество родинок,
R	=	для конкретного газа,
и
T	=	температура.

В действительности все газы в некоторой степени отклоняются от законов идеального газа. Это отклонение определяется как коэффициент сжимаемости z, применяемый как множитель к основной формуле. Таким образом, Eq. 8 изменен для включения коэффициента сжимаемости, как показано ниже.

……………. (9)

Расход или производительность

Расход (производительность) компрессора можно задать тремя способами:

• Массовый расход
• Стандартный объемный расход
• Фактический (входной) объемный расход

Массовый или массовый расход

Массовый расход выражается как масса в единицу времени, чаще всего фунты-масса в минуту (фунт / мин) или килограммы в минуту (кг / мин).Массовый расход — это конкретная величина, не зависящая от свойств газа и условий на входе в компрессор. Массовый расход может быть указан на влажной (включая водяной пар) или на сухой основе.

Стандартный объемный расход

Стандартный объемный расход — это наиболее распространенный термин, используемый в промышленности для описания объемного расхода, поскольку он не зависит от фактического давления или температуры газа. Это объем в единицу времени с использованием значений давления и температуры, приведенных к «стандартным» условиям.Эти условия применимы к давлению, температуре, молекулярной массе и сжимаемости. Стандарты должны быть известны и оставаться неизменными. В данном тексте используются следующие стандартные условия:

давление	=	14,7 фунтов / кв. Дюйм,
температура	=	60 ° F,
сжимаемость	=	1,00,
и
молекулярная масса	=	МВт исследуемого газа.

Стандартный объемный расход обычно сухой и выражается в миллионах стандартных кубических футов в день (MMScf / D).

Фактический объемный расход на входе

Фактический объемный расход определяется как объем в единицу времени на входе в компрессор. Фактический объемный расход обычно выражается в фактических кубических футах в минуту (ACFM) или фактических кубических метрах в час (м ³ / час). Когда состав газа, давление и температура известны, фактический объем является подходящим, поскольку основная характеристика производительности компрессора чувствительна только к фактическому объемному расходу на входе.

Массовый расход может быть преобразован в фактический объемный расход с помощью Eq. 10 .

……………. (10)

где

Вт	=	массовый расход, фунт / мин.,
R	=	универсальная газовая постоянная = 1,545,
МВт	=	молекулярная масса,
T s	=	температура всасывания, ° R,
z s	=	сжимаемость на входе,
и
P s	=	абсолютное давление всасывания, фунт / кв.

Стандартный объемный расход может быть преобразован в фактический объемный расход с помощью Eq. 11 .

……………. (11)

, где Q _г = стандартный объемный расход, MMscf / D.

Степень сжатия

Степень сжатия, R _c , это просто абсолютное давление нагнетания, деленное на абсолютное давление всасывания. Как выражено в Ур. 3 , температурный коэффициент увеличивается с увеличением давления.Температурные пределы, связанные с механической конструкцией компрессоров, часто определяют максимальный перепад давлений, который может быть достигнут на стадии сжатия. (См. Раздел о промежуточном охлаждении ниже.)

Промежуточное охлаждение

Там, где требуются большие отношения давлений, разделение режима сжатия на одну или несколько ступеней с промежуточным охлаждением между ступенями может быть наиболее энергоэффективным устройством. Экономию энергии необходимо сравнить с капитальными затратами и затратами на техническое обслуживание, необходимыми для охлаждения.В дополнение к термодинамическим преимуществам, системы сжатия с промежуточным охлаждением приводят к более низким температурам нагнетания, что снижает потребность в специальных материалах для компрессора.

Потребляемая мощность

Полная потребляемая мощность компрессора для заданного режима работы представляет собой сумму мощности газа и мощности трения. Мощность газа прямо пропорциональна напору и массовому расходу и обратно пропорциональна КПД. Механические потери в подшипниках и, в меньшей степени, в уплотнениях являются основным источником силы трения.

Для центробежных компрессоров мощность газа может быть рассчитана как

……………. (12)

где

GHP	=	мощность газа, л.с.,
Вт	=	массовый расход, фунт / мин.,
и
H

Документация

Cassandra предлагает операторам возможность настраивать сжатие для каждой таблицы.Сжатие уменьшает размер данные на диске путем сжатия SSTable с настраиваемым пользователем сжатием chunk_length_in_kb . Как Cassandra SSTables неизменяемы, затраты ЦП на сжатие необходимы только при записи SSTable — последующие обновления к данным попадут в разные таблицы SSTables, поэтому Cassandra не нужно будет распаковывать, перезаписывать и повторно сжимать данные, когда Выдаются команды UPDATE. При чтении Cassandra найдет соответствующие сжатые фрагменты на диске, распакует их полностью. chunk, а затем продолжите оставшуюся часть пути чтения (объединение данных с дисков и memtables, восстановление чтения и т. д. на).

Алгоритмы сжатия обычно имеют компромисс между следующими тремя областями:

• Скорость сжатия : Насколько быстро алгоритм сжатия сжимает данные. Это критично при смывании и пути сжатия, так как данные должны быть сжаты перед записью на диск.
• Скорость декомпрессии : Насколько быстро алгоритм сжатия распаковывает данные. Это очень важно при чтении и пути сжатия, так как данные должны быть считаны с диска целиком и распакованы, прежде чем их можно будет вернуть.
• Коэффициент : На какой коэффициент уменьшаются несжатые данные. Кассандра обычно измеряет это как размер данных. на диске относительно несжатого размера. Например, соотношение 0,5 означает, что размер данных на диске составляет 50%. несжатых данных. Кассандра выставляет это соотношение в таблице как поле SSTable Compression Ratio таблица статистики узла .

Cassandra по умолчанию предлагает пять алгоритмов сжатия, которые делают различные компромиссы в этих областях.В то время как Тестирование алгоритмов сжатия зависит от многих факторов (таких параметров алгоритма, как уровень сжатия, сжимаемость входных данных, базовый класс процессора и т. д.), следующая таблица поможет вам выбрать отправная точка на основе требований вашего приложения с очень грубой оценкой различных вариантов по их показателям в этих областях (A относительно хорошо, F относительно плохо):

Алгоритм сжатия	Кассандра Класс	Сжатие	Декомпрессия	Коэффициент	C * Версия
LZ4	LZ4 Компрессор	А +	А +	К +	> = 1.2,2
LZ4HC	LZ4 Компрессор	К +	А +	В +	> = 3,6
Zstd	Zstd Компрессор	А-	А-	А +	> = 4,0
Быстрый	SnappyCompressor	А-	А	С	> = 1,0
Выкачать (zlib)	Компрессор Deflate	С	С	А	> = 1.0

Вообще говоря, для приложения, критичного к производительности (задержка или пропускная способность) LZ4 — правильный выбор, поскольку он получает отличное соотношение на затраченный цикл процессора. Вот почему это выбор по умолчанию в Cassandra.

Для приложений, критичных к хранению (занимаемая дисковым пространством), однако, Zstd может быть лучшим выбором, поскольку он может стать значительным дополнительное передаточное отношение к LZ4 .

Snappy сохранен для обратной совместимости, и обычно предпочтительнее LZ4 .

Deflate сохранен для обратной совместимости, и обычно предпочтительнее Zstd .

Настройка сжатия

Сжатие настраивается для каждой таблицы как дополнительный аргумент для CREATE TABLE или ALTER TABLE . Три опции доступны для всех компрессоров:

• класс (по умолчанию: LZ4Compressor ): указывает используемый класс сжатия. Два «быстрых» компрессоры: LZ4Compressor и SnappyCompressor , а два компрессора «хорошего» соотношения: ZstdCompressor и DeflateCompressor .
• chunk_length_in_kb (по умолчанию: 16 КБ ): указывает количество килобайт данных на фрагмент сжатия. Главный компромисс здесь заключается в том, что большие размеры блоков дают алгоритмам сжатия больше контекста и улучшают их соотношение, но требуется чтение для десериализации и чтения с диска.
• crc_check_chance (по умолчанию: 1.0 ): определяет, насколько вероятно, что Cassandra будет проверять контрольную сумму при каждом сжатии блок во время чтения для защиты от повреждения данных.Если у вас нет профилей, указывающих, что это спектакль проблема, настоятельно рекомендуется не выключать это, поскольку это единственная защита Кассандры от битрота.

Компрессор LZ4Compressor поддерживает следующие дополнительные опции:

• lz4_compressor_type (по умолчанию быстро ): указывает, должны ли мы использовать версию с коэффициентом high (также известную как LZ4HC ) или fast (он же LZ4 ) версия LZ4 . высокий режим поддерживает настраиваемый уровень, который может позволить для настройки соотношения производительность <-> с помощью параметра lz4_high_compressor_level . Обратите внимание, что в 4.0 и выше может быть предпочтительнее использовать компрессор Zstd .
• lz4_high_compressor_level (по умолчанию 9 ): число от 1 до 17 включительно, которое показывает, сколько Процессорное время, которое нужно потратить на повышение степени сжатия.Обычно более низкие уровни «быстрее», но имеют меньшее соотношение и более высокие уровни медленнее, но имеют большую степень сжатия.

Компрессор ZstdCompressor дополнительно поддерживает следующие параметры:

• Compression_level (по умолчанию 3 ): число от -131072 до 22 включительно, которое показывает, сколько ЦП время, которое нужно потратить на попытки добиться большей степени сжатия. Чем ниже уровень, тем выше скорость (за счет соотношения сторон).Значения от 20 до 22 называются «ультра-уровнями» и должны использоваться с осторожностью, поскольку они требуют больше памяти. Значение по умолчанию 3 — хороший выбор для соревнований с коэффициентами Deflate , а 1 — хороший выбор для соревнований. с LZ4 .

Пользователи могут установить сжатие, используя следующий синтаксис:

 СОЗДАТЬ ТАБЛИЦУ keyspace.table (id int PRIMARY KEY) СО сжатием = {'class': 'LZ4Compressor'};
 

или

 ALTER TABLE пространство клавиш.таблица со сжатием = {'class': 'LZ4Compressor', 'chunk_length_in_kb': 64, 'crc_check_chance': 0.5};
 

После включения сжатие можно отключить с помощью параметра ALTER TABLE включено до false :

 ALTER TABLE keyspace.table СО сжатием = {'enabled': 'false'};
 

Операторы должны знать, однако, что изменение сжатия происходит не сразу. Данные сжимаются, когда SSTable записывается, и поскольку SSTables неизменяемы, сжатие не будет изменено, пока таблица не будет уплотнена.На при изменении параметров сжатия через ALTER TABLE существующие SSTables не будут изменены, пока они уплотнены — если оператору требуется, чтобы изменения сжатия вступили в силу немедленно, оператор может запустить SSTable перезапишите, используя nodetool scrub или nodetool upgradestables -a , оба из которых восстановят SSTables на диске, повторное сжатие данных в процессе.

Преимущества и способы применения

Основное преимущество

Compression заключается в том, что он уменьшает объем данных, записываемых на диск.Мало того, что уменьшенный размер экономит в требованиях к хранилищу это часто увеличивает пропускную способность чтения и записи, поскольку накладные расходы ЦП при сжатии данных быстрее чем время, необходимое для чтения или записи большего объема несжатых данных с диска.

Сжатие наиболее полезно в таблицах, состоящих из многих строк, где строки похожи по своей природе. Таблицы, содержащие похожие текстовые столбцы (например, повторяющиеся BLOB-объекты JSON) часто очень хорошо сжимаются. Таблицы, содержащие данные, которые уже были сжатыми или случайными данными (например,г. эталонные наборы данных) обычно плохо сжимаются.

Операционное воздействие

• Метаданные сжатия хранятся вне кучи и масштабируются вместе с данными на диске. Это часто требует 1-3 ГБ оперативной памяти вне кучи на терабайт данных на диске, хотя точное использование зависит от chunk_length_in_kb и степени сжатия.
• Операции потоковой передачи включают сжатие и распаковку данных в сжатых таблицах — в некоторых путях кода (например, не-vnode bootstrap), накладные расходы ЦП на сжатие могут быть ограничивающим фактором.
• Чтобы медленные компрессоры ( Zstd , Deflate , LZ4HC ) не блокировали промывку слишком долго, все три промыть быстрым компрессором LZ4 по умолчанию, а затем полагаться на нормальное сжатие для повторного сжатия данных в желаемая стратегия сжатия. См. CASSANDRA-15379 для получения дополнительной информации. Детали.
• Данные контрольных сумм пути сжатия для обеспечения правильности — в то время как традиционный путь чтения Cassandra не имеет способ обеспечить правильность данных на диске, сжатые таблицы позволяют пользователю установить crc_check_chance (float из 0.От 0 до 1.0), чтобы Cassandra могла вероятностно проверять блоки при чтении, чтобы убедиться, что биты на диске не повреждены.

Расширенное использование

Опытные пользователи могут предоставить свой собственный класс сжатия, реализовав интерфейс на org.apache.cassandra.io.compress.ICompressor .

Как рассчитать степень сжатия, как в Pro

По определению, степень сжатия (CR) — это общий рабочий объем цилиндра с поршнем в нижней мертвой точке (НМТ), деленный на общий сжатый объем с поршнем в верхней мертвой точке (ВМТ).Вскоре мы обсудим процедуры и формулы для определения рабочего объема и объема сжатия. Но сначала давайте рассмотрим последствия незнания CR двигателя.

«Слишком слабое сжатие обычно приводит к неудовлетворенным ожиданиям производительности. На стороне высокого давления [слишком сильное сжатие] сопряжено с большим риском при настройке и потенциальным отказом компонентов, если не используется должным образом лучшее топливо », — говорит Алан Стивенсон из JE Pistons. «В приложениях с принудительной индукцией ошибиться на низкой стороне намного безопаснее, чем испытать удачу на высокой стороне.Окно настройки расширяется и обеспечивает большую безопасность в случае возникновения проблем с давлением или подачей топлива, или даже в случае плохой партии газа. И, если мощности недостаточно, еще один-два фунта наддува легко восполнит разницу ».

Ряд санкционирующих органов ограничивают степень сжатия двигателя в зависимости от класса или применения. Если CR рассчитывается неправильно, гонщик может быть оштрафован за обман, если судьи обнаружат, что он слишком высок. С другой стороны, если CR ниже допустимого максимума, гонщик теряет мощность.Даже если нет никаких правил для CR, гонщик может быть ограничен определенной маркой / октановым числом топлива. Знание CR обеспечит прочную основу для стратегии настройки.

Для тех, кто не занимается гонками, неплохо было бы знать и понимать данные, необходимые для расчета CR, особенно при создании двигателя с нуля. При заказе поршней, например, технические представители компании должны знать ряд факторов, чтобы обеспечить желаемую или, по крайней мере, безопасную степень сжатия.Если у вас есть использованный блок и вы не знаете высоту платформы или вы приобрели набор головок и не знаете объем камеры сгорания, то вероятность возникновения проблем, упомянутых Стивенсоном, весьма вероятна.

Раньше вычисление CR означало достать логарифмическую линейку (очень давно) или работать с набором формул на портативном калькуляторе. Сегодня найти онлайн-калькуляторы, которые быстро выдадут результаты, можно всего в одном клике Google. Но, как говорится в старой поговорке, компьютер хорош настолько, насколько хорош качество информации, которую он получает.

14.02

Измерения, необходимые для определения CR:
• Диаметр цилиндра
• Длина хода коленчатого вала
• Диаметр отверстия под прокладку головки
• Толщина уплотненной прокладки головки
• Объем камеры сгорания
• Объем поршневого купола
• Зазор деки поршня

В Интернете есть пара высокотехнологичных калькуляторов, которые запрашивают даже больше, например длину штока и расстояние от первого компрессионного кольца до верха поршня.Последнее поможет обеспечить объем над верхним кольцом, но это измерение обычно не оказывает значительного влияния на окончательный расчет и используется только в очень важных приложениях.

Онлайн-калькуляторы обычно предлагают выбор ввода всех измерений в дюймах или метрических единицах, за исключением объемов камеры сгорания и купола поршня, которые всегда вводятся в кубических сантиметрах или кубических сантиметрах.

Многие из сегодняшних поставщиков послепродажного обслуживания предоставляют свои соответствующие размеры для стандартных деталей, что является более чем половиной успеха в быстром определении CR вашего двигателя с разумной точностью.

«Слишком много людей зацикливаются на десятых долях балла в CR, но не могут понять эффекты гидродинамики из-за правильного выбора кулачка и фазировки, например,» — говорит Стивенсон. «Если все остальное хорошо согласовано, разница в соотношении 0,1 незначительна для всего, что отличается от профессиональных гонок с максимальными усилиями».

3/14

Это декорировано?
Высота палубы — это единственное измерение, которое изготовитель двигателя должен произвести для точного расчета.Даже с новым блоком цилиндров, новыми шатунами и новыми поршнями может быть значительная разница, если сложить высоту деки и вычесть половину хода, длины штока и высоты сжатия. И если блок используется, а вы не уверены в его истории, есть вероятность, что поверхность его могла быть фрезерована, что изменило бы высоту настила.

«Самый упускаемый из виду размер — высота блока. Это критически важно для точности степени сжатия, поскольку разница в зазоре деки равна 0.020 дюймов дает значительное изменение CR », — предупреждает Стивенсон.

Опять же, CR рассчитывается путем деления общего рабочего объема на общий сжатый объем. Вот что необходимо для определения каждой из этих сумм:

Рабочий объем равен объему цилиндра + объем зазора + объем поршня + объем прокладки + объем камеры. Сжатый объем равен зазору + объем прокладки + объем поршня + объем камеры.

Все коэффициенты должны иметь одно и то же числовое значение.При ручном вычислении это обычно кубические сантиметры или кубические сантиметры. Большинство онлайн-калькуляторов автоматически конвертируют стандартные измерения в метрические и вычисляют такие значения, как зазор, если вы правильно ввели диаметр цилиндра и зазор по высоте платформы. Онлайн-калькуляторы также могут определить объем прокладки с правильной толщиной и диаметром отверстия, но многие производители прокладок предоставляют эту информацию в своих каталогах или на упаковке.

Определение объемов говорящих
Опять же, производственные компании послепродажного обслуживания обычно поставляют необходимое количество новых деталей.Производители поршней будут указывать объем купола / тарелки в + или — см3, а производители головок цилиндров предлагают свои продукты с разными объемами, чтобы помочь достичь желаемой степени сжатия. Однако никогда не помешает подтвердить собственными измерениями.

«По необходимости, двигатели [внутреннего сгорания] требуют достаточно жесткого контроля размеров для надежной работы, поэтому отклонения в размерах должны находиться в пределах допустимых допусков. Контроль качества на уровне производства предотвращает выпуск несоответствующей продукции в эксплуатацию », — поясняет Стивенсон.«Конечно, ничто не может быть стопроцентным, поэтому тщательные измерения являются стандартной практикой для механических цехов и производителей двигателей. Предполагать, а не измерять, почти гарантирует дорогостоящий и неприятный результат ».

Опытные производители двигателей имеют все необходимые инструменты для выполнения всех необходимых измерений, например, калибр внутреннего диаметра и индикатор часового типа. Самые утомительные измерения — это объем поршня и объем камеры сгорания. Как указано на прилагаемых фотографиях, требуются бюретка, цветная жидкость и приспособления для решения конкретных задач.

4/14

Как рассчитать степень сжатия с нуля
В качестве примера давайте рассчитаем CR для популярного приложения Chevy с большими блоками. Начиная с внутреннего диаметра 0,060 дюйма (4,310 дюйма) и хода 4,250 дюйма, рабочий объем каждого цилиндра составляет 62,006 кубических сантиметров, что соответствует 496 куб. См V-8.

Закругление вращающегося узла будет 6.385-дюймовые штоки и поршни с высотой сжатия 1,270 дюйма и куполом 18 куб. Мы используем закаленный блок, который требует небольшой отделки поверхности, поэтому окончательная высота настила составляет 9,780 дюйма. Выбранные головки цилиндров имеют камеры сгорания объемом 118 куб. См, а прокладка головки имеет внутренний диаметр 4,375 и толщину в сжатом состоянии 0,040 дюйма. Производитель заявляет, что объем прокладки составляет 9,854 куб.

При такой высоте деки и вращающемся узле зазор деки составляет 0,000 дюймов. Вставляя все эти числа в онлайн-калькулятор, мы получаем 10.2: 1. Если бы у двигателя был новый блок со стандартной высотой деки 9,800 дюйма, CR упал бы до 9,86: 1, потому что зазор деки был бы 0,020 дюйма.

При ручном расчете формула будет работать с моделью настила с наплавленной поверхностью:

Объем цилиндра = 1016,094 куб. См [(отверстие ÷ 2) 2 x 3,1416 x ход x 16,387]

Зазорный объем = 0,000 куб. ÷ 2) 2 x 3,1416 x высота настила x 16,387]

Объем прокладки = 9,854 куб. См [от производителя, но формула (диаметр отверстия ÷ 2) 2 x 3.1416 x толщина прокладки x 16,387]

Объем камеры = 118 см3 [значение от производителя, но может быть определено и / или подтверждено путем измерения]

Объем поршня = -18 см3 [значение от производителя, но может быть определено и / или подтверждено путем измерения . Выражается как отрицательный объем, потому что форма поршня имеет куполообразную форму. Если бы поршень имел выпуклый или плоский верх с предохранительными клапанами, это было бы положительно.]

С этими числами мы складываем рабочий объем как 1,016.094 + 0,000 + 9,854 + 118 — 18 = 1 125,948. Сжатый объем 0,000 + 9,854 + 118 — 18 = 109,854. Разделив рабочий объем на сжатый, мы получим 10,25: 1.

Статическое сжатие в сравнении с динамическим
В заключение, эти расчеты будут вычислять статическое сжатие двигателя. Также следует учитывать динамическую степень сжатия , которая имеет отношение к фазе газораспределения. Двигатель с высоким CR потеряет часть этого давления сжатия, если впускной клапан останется открытым после того, как поршень начнет такт сжатия.Это называется точкой закрытия впускного клапана.

«Физика диктует формулу, используемую для расчета CR, и ни одна из констант, вводимых в эту формулу, не меняется с RPM», — объясняет Стивенсон. «Единственным исключением является изменение зазора деки из-за растяжения штанги, особенно в случае алюминиевых штанг, и прогиба компонентов, таких как изгиб кривошипа».

14.05

Расчет степени сжатия — это не ракетостроение, но для этого требуется несколько специализированных виджетов.

14.06

14.07

На степень сжатия существенно влияет объем зазора деки, расстояние между головкой поршня в ВМТ и высота поверхности деки.Сначала установите поршень в ВМТ, затем обнулите циферблатный индикатор на поверхности деки блока цилиндров. Переместите индикатор к плоскости деки поршня, чтобы узнать, насколько поршень находится ниже или выше деки блока. В этом примере это 0,005 дюйма. Во время проверки напишите номер на поршне, чтобы облегчить сравнение.

14.08

На объем зазора деки влияют высота деки блока, ход коленчатого вала, длина штока и высота сжатия поршней.Обратите внимание на то, как отверстие под штифт находится дальше от головки поршня слева. Поршень с меньшей высотой сжатия справа позволяет использовать более длинные штоки, больший ход или меньшую высоту деки. Производитель поршня предоставит вам высоту сжатия для ваших расчетов.

14.09

Чтобы рассчитать объем купола: сначала поместите поршень на измеренное расстояние в цилиндр, убедившись, что купол находится ниже деки.В этом примере поршень находится в отверстии на 0,150 дюйма. Рассчитайте выставленный объем цилиндра. Объем = (π) x (квадрат радиуса отверстия) x (открытая высота цилиндра). В этом примере диаметр цилиндра (4,600 дюйма) и выступающего цилиндра 1,5 дюйма равен 40,9 куб. Используя бюретку и прозрачную пластину настила, заполните цилиндр жидкостью и отметьте, сколько было необходимо. Здесь было около 35,8 куб. Вычтите количество использованной жидкости из рассчитанного объема цилиндра. Разница в объеме купола.

14.10

Большинство прокладок, таких как этот блок JE Pro Seal, предоставляют значения объема прокладки и толщины в сжатом состоянии, чтобы помочь вычислить CR.

14.11

Для расчета кубических сантиметров головки блока цилиндров используйте кусок прозрачного акрила с отверстием. Слегка наклоните голову так, чтобы отверстие было в самой высокой точке. Используйте бюретку и измерьте, сколько жидкости нужно для заполнения камеры сгорания.

14/12

Используйте циферблатный индикатор для определения верхней мертвой точки.Магнитное основание делает эту работу быстрой и точной.

13/14

Варианты обработки могут повлиять на зазор деки поршня. По этой причине важно проверить каждый поршень и записать измеренный зазор на головке.

14/14

Изменение толщины прокладки головки может помочь точно настроить степень сжатия.Даже небольшое изменение толщины может на удивление сильно изменить степень сжатия.

Фото Майка Магды

Переменная степень сжатия

ГЛАВА 1

ИСТОРИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ

1. 1 ДВИГАТЕЛЬ ПЕРЕМЕННОГО СЖАТИЯ В ПРОЦЕНТЕ (ВКМ)

1. 1. 1 Преимущества ДВИГАТЕЛЯ С ПЕРЕМЕННОЙ СЖАТИЕМ

Регулируемая пропорция сжатия (VCR) — это система, которая используется для изменения степеней сжатия двигателя внутреннего сгорания.Проще говоря, он изменяет размер камеры сгорания цилиндра в соответствии с различными условиями эксплуатации, такими как ускорение, включение, ускорение и крутящий момент. Выбросы автомобилей и нынешний экономический климат — две проблемы для автомобильного сектора, где двигатель VCR представляет собой чрезвычайно достойную технологию, приближающуюся к низкому потреблению топлива и сокращению выбросов загрязняющих веществ. Производители автомобилей должны стремиться к созданию гораздо более термически полезного и менее загрязняющего двигателя двигателя. В современном мире автомобильный сектор тратит огромные суммы денег на создание автомобилей с низким уровнем выбросов и низким потреблением бензина.Были обнаружены различные способы, такие как гибридные автомобили, автомобили на топливных элементах, автомобили на солнечных батареях и многое другое в качестве будущего развития. Двигатель видеомагнитофона в конечном итоге окажется благом для автомобильного сектора (перспективы развития).

Двигатель двигателя с фиксированной степенью сжатия (FCR) имеет установленный процент сжатия без какого-либо изменения размера камеры сгорания в цилиндре. Двигатели FCR имеют высокие выбросы из-за того, что при использовании широкополосной связи или нагрузки FCR используют больше бензина, что дает больше выбросов, но двигатель двигателя VCR обеспечивает повышение энергоэффективности при различных нагрузках и ускорениях.Большинство используемых в последнее время автомобилей — это двигатели со свечой зажигания (SI) или дизельные двигатели зажигания. Двигатель SI-двигателя может повысить свою эффективность различными способами: за счет более высокой степени сжатия, уменьшения потерь на дроссельной заслонке, низкого трения, изменения фаз газораспределения и уменьшения размера. Концепция двигателя VCR значительно увеличивает термодинамическую эффективность. Идея видеомагнитофона заключается в том, что он постоянно управляет различным процентом сжатия в соответствии с потребностями производительности. Изменение количества камеры сгорания происходит непрерывно с изменением степени сжатия.Это означает, что термодинамические преимущества обнаруживаются на карте двигателя. При низком уровне мощности двигатель двигателя видеомагнитофона работает с более высокой степенью сжатия, что может обеспечить высокую эффективность использования бензина при высоких уровнях мощности, которые блок двигателя видеомагнитофона работает при низкой степени сжатия, чтобы предотвратить детонацию.