Степень сжатия: определение, на что влияет степень сжатия и можно ли ее изменить самостоятельно?

Моторы, которыми комплектуются современные транспортные средства, обладают достаточно сложной конструкцией. Десять лет назад машины не могли похвастаться такими техническими возможностями. Работа двигателя внутреннего сгорания определяется всевозможными параметрами. Те, кто первый раз сел за руль транспортного средства, еще не знакомы со всеми понятиями, хотя и многие опытные водители плохо понимают, что такое, например, степень сжатия (СЖ). А это, на самом деле, очень важный показатель. Чтобы не путать его с другими характеристиками, необходимо подробнее разобраться во всех нюансах.

Что такое степень сжатия

Принцип работы каждого двигателя внутреннего сгорания построен на том, что в его цилиндрах в результате сжигания топливной смеси образуются газы. Они приводят в движение поршни, которые, в свою очередь, заставляют двигаться коленчатый вал. Таким образом, горение преобразовывается в механическую энергию и возникает крутящий момент. В результате всего процесса авто начинает перемещаться. Как уже было упомянуто, топливная смесь сгорает в цилиндрах, но перед этим поршни сжимают ее до определенного объема. Как раз отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания и называют степенью сжатия силового агрегата. Для современных ДВС этот показатель равен:

• от восьми к одному до двенадцати к одному для «атмосферников»;
• от одиннадцати к одному до четырнадцати к одному для дизелей.

Если говорить проще, то компрессия – это максимальное значение давления, возникающего в камере сгорания в самом конце процесса сжатия топливной смеси. Поэтому данная характеристика является абсолютной. Измеряют СЖ силового агрегата в атмосферах, барах, килопаскалях или в кг/см². Так как данный показатель тесно связан с компрессией, то многие автомобилисты попросту их путают или принимают за одно и тоже. Но это не совсем корректно. На СЖ оказывает влияние не только объем, до которого сжимается топливная смесь, но и ряд других факторов. В их числе температура мотора, составляющая смеси и другое.

На что влияет данный показатель

Данный показатель напрямую влияет на количество работы, которое придется произвести двигателю автомобиля. Чем выше степень, тем больше энергии будет выделяться при сжигании топливной смеси. В конечном итоге, такой агрегат будет выдавать больше мощности, измеряемой в лошадиных силах. По этой причине большинство автопроизводителей в конце прошлого века пытались поднять отдачу своих двигателей за счет увеличения СЖ. При этом, расширить объем камер сгорания либо цилиндров им не приходило в голову. Стоит отметить, что форсирование агрегатов подобным способом действительно приводит к серьезному увеличению «лошадности». При этом мотор не потребляет больше топлива. Таким образом, двигателя становятся не только мощными, но и экономичными.

Однако у подобной форсировки есть ограничения. В первую очередь необходимо помнить, что, если сжать смесь до определенной величины, то она просто может детонировать. Т.е произойдет ее самопроизвольный взрыв. Отметим, что подобный процесс возможен исключительно в бензиновых ДВС. В дизелях взрыв не происходит по причине того, что они в среднем имеют более высокую степень сжатия. Для того, чтобы повысить значение давления детонации, необходимо повысить октановое число горючего, например, залить в автомобиль бензин АИ-98, который стоит в разы дороже. При этом, ряд автолюбителей начинают использовать различные химические добавки. Последние ни только не оказывают долгосрочного влияния, но и ухудшают экологические параметры мотора. Отдельно стоит отметить, что заливка горючего с более высоким октановым числом также не самый действенный метод увеличения детонации, так как данная характеристика никак не влияет на теплотворную способность топлива.

Как рассчитать степень

Желательно, чтобы мотор, который установлен под капотом транспортного средства, имел максимально возможную степень сжатия. За этим пристально следят современные автопроизводители. Поэтому необходимо знать, как же определяется данный показатель. Это также важно еще и потому, что в неумелых руках самостоятельная регулировка силового агрегата может обернуться непреднамеренным взрывом, который может полностью разрушит мотор. Формула для расчета степени сжатия выглядит следующим образом — CR=(V+C)/C, где:

• CR – степень сжатия установки;
• V – рабочий объем цилиндра;
• С – объем камеры сгорания.

Как правило, величина рассчитывается для каждого отдельно взятого цилиндра. Для этого, сначала берется рабочий объем установки, а после данное значение делится на количество цилиндров. Так определяется параметр V. Для того, что найти объем камеры сгорания или С, необходимо использовать бюретку. Далее в камеру заливается какая-либо жидкая субстанция, а после с помощью бюретки измеряется объем. Как правило, подобный девайс есть у механиков в специализированных автомастерских. Далее полученное значение вставляется в формулу и проводятся расчеты. Необходимость определения СЖ, как правило, требуется в следующих ситуациях:

• проводится форсировка ДВС;
• после ремонта агрегата, когда необходимо скорректировать данный показатель;
• перед тем, как владелец авто намерен на постоянной основе использовать топливо с более высоким октановым числом.

Как изменить сжатие

У всех современных ДВС степень можно изменить, как в большую, так и в меньшую сторону. В первом случае растачиваются цилиндры и устанавливаются поршни увеличенного диаметра. Еще один распространенный способ — в месте, где головка цилиндров сопрягается с блоком, производится удаление слоя металла. Данная процедура проводится на фрезерном или строгальном станке. Для уменьшения сжатия необходимо установить дополнительную прокладку между головкой и блоком цилиндров. Лучше делать ее из дюралюминия. Есть еще один способ, но он в разы сложнее. Необходимо с помощью токарного станка с днища поршня удалить металлическую прослойку.

Как связаны степень сжатия и компрессия

Так как СЖ величина абсолютная, то ее можно рассчитать математически. На практике этот показатель отображается в виде коэффициента. При этом компрессию в силовом агрегате измеряют только практическим путем. Она зависит от ряда факторов:

• мощности стартера;
• герметичности цилиндро-поршневой группы;
• заряда аккумулятора;
• качество контактов, которые влияют на количество оборотов стартера;
• герметичности клапана.

Существуют ли моторы с изменяемой степенью сжатия

Раньше инженеры автокомпаний при разработке силового агрегата изначально закладывали показатель степени сжатия, и он не менялся вне зависимости от режима работы двигателя. Однако в современных реалиях, когда многие страны ужесточили экотребования, конструкторам приходится искать новые пути увеличения термического КПД. Одно из таких решений – создание мотора с изменяемой степенью сжатия. Было разработано несколько вариантов:

• использование поршней, высоту которых можно регулировать. Однако итоговая конструкция получилась чересчур громоздкой и стала перекашиваться;
• установка дополнительной секции в полости ГБЦ. Это позволяет сделать объём камеры больше, однако такая конструкция сложна в производстве;
• регулировка высоты подъема коленчатого вала. Для регуляции высоты опорных подшипников коленвала используются специальные муфты. Такая технология тестировалась автоконцерном VAG, но в серийное производство так и не пошла;
• регулировка высоты поднятия ГБЦ. Для этого используется спецмеханизм с электроприводом. Технология была признана ненадежной и конструктивно сложной, что помешало ей выйти в серию;
• использование траверсного механизма сочленения шатуна с коленчатым валом. Такая разработка успешно используется компанией Инфинити на паркетнике QX50, оснащенном 268-сильным агрегатом;
• установка шатуна с изменяемой высотой. Регуляция производилась с помощью давления масла. Технология разрабатывалась специалистами из Франции и в серию не вышла.

Стоит отметить, что степень сжатия – это один из самых важных показателей в автомобилестроении. Все современные компании обращают на него особое внимание. Прогресс не стоит на месте, и некоторые авторазработчики уже вывели на рынок машины, оснащенные моторами с изменяемой степенью сжатия. Все это позволяет создавать более мощные силовые агрегаты, которые при этом не страдают «прожорливостью».

Автор: Павел Афанасьев