Ступінь стиснення дизельного двигуна - що це таке?

1. Вивчаємо теорію - що відбувається всередині камери згоряння
2. Ступінь стиснення на практиці - як це відбувається
3. Зміна ступеня стиснення - як поліпшити показники

Наши партнеры ArtmMisto

У цій статті мова піде про процеси, що відбуваються всередині камер згоряння двигуна. Напевно, більшість з Вас має хоча б загальне приставление про принцип роботи двигуна, але справа в тому, що даний елемент не є універсальним пристроєм і на сьогоднішній день виділяють кілька його видів: бензиновий, дизельний, газовий, газодизельний, роторно-поршневий.

Ще до недавнього часу, найбільш поширеними були перших два варіанти, але з ростом цін на відповідні паливо, досить велика кількість автолюбителів, перевели свої автомобілі на газове споживання.

Однак, говорити про те, що газ повністю витіснив бензин і дизельне паливо, звичайно ж не доводиться, а значить інформація стосується роботи таких моторів не буде зайвою. Говорячи конкретніше, мова піде про процес стиснення, яке відбувається всередині камери згоряння конкретно дизельного двигуна. Почнемо з теоретичного боку цього питання.

Вивчаємо теорію - що відбувається всередині камери згоряння

Дизельний двигун внутрішнього згоряння (дизель) являє собою поршневу систему, що працює завдяки впливу стисненого повітря на розпорошену паливо, яке згодом самозаймається. В якості такого палива використовують досить широкий варіативний ряд речовин: продукти нефтеперегонки (гас, мазут), а також деякі продукти мають природне походження, в тому числі: фритюрний жир, пальмова і рапсове масла. В теорії дизельний двигун може працювати навіть на сирої нафти, але гарантувати повну успішність цього процесу складно.

Давайте ж подивимося яким чином дизпаливо змушує мотор працювати. Весь процес діяльності дизельного двигуна можна розділити на чотири взаємопов'язані етапи (чотиритактних система): етап уприскування (впуску), етап стиснення, етап розширення (його ще називають «робочий хід»), етап випуску відпрацьованого газу. Повторення, раз по раз, такого циклу забезпечує рух автомобіля. Але сьогодні ми не будемо детально розбирати кожен етап і зосередимо свою увагу в основному лише на процесі стиснення.

У теорії, ступінь стиснення характеризується співвідношенням обсягів простору над робочим поршнем, в процесі проходження ним нижньої і верхньої мертвої точки. Іншими словами, дане поняття виражає різницю тиску в камери згоряння, коли паливо впорскується в циліндр, відповідно відноситься виключно до поршневих двигунів, що володіють такою камерою. Ступінь стиснення ніж те схоже з поняттям «компресії», деякі їх навіть плутають, хоча на ділі вони абсолютно різні.

компресія характеризується розміреністю тиску і її можна виміряти в атмосферу, Барах або Паскалях, чого не можна сказати про ступінь стиснення, так як це величина відносна, що представляє собою співвідношення обсягу повного циліндра і об'єму камери згоряння. Даний параметр не змінюється протягом всього строку служби двигуна і найчастіше його вказують в технічних характеристиках.

Практично виміряти ступінь стиснення неможливо, але багато автолюбителів вдаються для цього до математичних розрахунків (наприклад 10: 1). Оптимальним співвідношенням для дизельних двигунів вважається 18-22: 1, при якому мотор здатний працювати найбільш ефективно. Зі ступенем стиснення безпосередньо пов'язано якісне використання дизельного палива, адже чим вище піднімається тиск в камері (підвищується стиснення), тим менше витрачається паливо, що зовсім не означає зниження потужності, навіть навпаки - вона може збільшуватися.

Ступінь стиснення на практиці - як це відбувається

Як ми вже знаємо, робота двигуна стає можливою завдяки займання суміші, що утворюється парів палива і повітря. Така горюча суміш розширюється, штовхаючи поршень, який, в свою чергу, обертає розжареного вал. Тиск в камері при цьому значно зростає і двигун робить один такт роботи.

Якщо ступінь стиснення зростає - збільшується і сила тиску на поршень, змушуючи мотор здійснювати більше корисної роботи. На дизельних двигунах, для більшої ефективності використання високого ступеня стиснення, не використовують дросельну заслінку.

Замість цього, потужність мотора регулюється кількістю палива, яке впорскується в циліндр. Це сприяє сильному стиску повітря в циліндрі, навіть при низькій потужності (наприклад коли в камеру згоряння впорскується незначна кількість палива), при чому виділяється достатня кількість тепла для займання і дуже збідненої суміші.

Однак, збільшивши ступінь стиснення Ви не завжди зможете домогтися збільшення потужності. У разі, коли статистична ступінь стиснення знаходиться близько до межі детонації для конкретно використовуваного палива, то продовження зростання стиснення здатне погіршити надійність і потужність двигуна.

Здавалося б, що відбуваються процеси повинні впливати на безпеку оточуючих, так як получающаяся суміш має підвищену вибухонебезпечність, але на практиці практично ніщо і ніколи не вибухає, як же так? Вся справа в тому, що в камеру згоряння паливо впорскується після того як в ній стискається чисте повітря, при чому загальна кількість палива в паливно-повітряної суміші не змінюється, а за рахунок великої кількості повітря воно згоряє зі значно високим рівнем коефіцієнта корисної дії.

Сьогодні виробники практично зняли з виробництва дизельні двигуни, які мають низький ступінь стиснення, так як в умовах нинішньої ринкової економіки все більшу кількість людей прагнуть до накопичення грошових коштів, а витрата більшої кількості палива ніяк цьому не сприяє. Їх місце зайняли високооборотні дизельні двигуни з можливістю більшому ступені стиснення. Також практично зникло з ринку низькооктанове паливо, так як потреба в ньому відпала разом з обмеженням випуску моторів для яких воно було призначене.

Зміна ступеня стиснення - як поліпшити показники

Зрозуміло, що суміш, яка потрапляє в камеру згоряння повинна рівномірно горіти супроводжуючи процес руху поршня вниз і ні в якому разі не вибухати, адже тільки при дотриманні подібної умови, можна говорити про максимально ефективну витрату палива і рівномірний зношування деталей поршневої системи. Проблема полягає в швидкості, з якою така суміш згорає, так як це відбувається швидше, ніж поршень встигає пройти свій шлях.

В цьому криється головна складність збільшення ступеня стиснення, що встає на шляху водіїв, задалися цією метою. У такій ситуації, збільшення тиску вплине на мимовільне загоряння суміші (передчасне займання), коли поршень ще не встиг повністю завершити розпочату фазу стиснення. Енергія, при цьому, утворює непотрібне опір і даремно витрачається.

Ще однією проблемою можна назвати виділення занадто великої кількості енергії, що призводить до вибуху (детонації). Про те, які наслідки може мати це явище говорити, зайвий раз, не доводиться.

Як бачите, збільшення ступеня стиснення не тільки складний, але і небезпечний процес, проте знаходяться сміливці, які все ж наважуються на це. Робиться це двома основними способами:

Встановлюється тонша прокладка двигуна, але так як при цьому клапана і поршні можуть зіткнутися, необхідно все ретельно розрахувати. Можливий, також, варіант установки нових поршнів з великими заглибленнями для клапанів. Потрібно враховувати і той факт, що при застосуванні даного способу, потрібно буде заново налаштовувати фази газорозподілу, які неодмінно зміняться.

Розточуються циліндри двигуна, при чому поршні потрібно буде замінити. Такий метод не тільки підвищує ступінь стиснення, але і збільшує робочий об'єм двигуна. Завдяки співвідношенню колишнього обсягу камери (він не змінюється) і збільшення обсягу циліндра в більшу сторону змінюється ступінь стиснення.

Підвищивши ступінь стиснення, Ви не завжди можете отримати бажану прибавку в потужності. Чим під більший ступінь стиснення двигун налаштований спочатку, тим меншою буде прибавка. Іншими словами, підвищення потужності Вашого автомобіля, з початковим показником стиснення 8 буде більш ефективним, ніж у Вашого сусіда, що володіє двигуном з аналогічним показником в 13.

Якщо самостійно страшно вносити будь-які зміни в роботу двигуна, а збільшити загальну потужність автомобіля все-таки хочеться, на допомогу Вам прийде альтернативний варіант підвищення тиску в камері згоряння і називається він «турбо-нагнітач». Встановивши на транспортний засіб такий пристрій, обсяг камери згоряння не зміниться, але потужність істотно збільшиться (іноді на 50% від початкових показників).

Ще однією перевагою даного винаходу є відносна легкість монтажу, що не вимагає втручання фахівців, а значить не доведеться робити зайві розтрати. Правда, багато автолюбителів все ж вважають за краще звертатися до сервісних центрів, що може найвірніше рішення.

Принцип роботи всіх нагнітачів базується на подачі більшої кількості повітря і пального на впуску, при чому обсяг камери згоряння не змінюється. Завдяки цьому, при згорянні збільшується кількість енергії і зростає потужність двигуна.

Як би не хотілося збільшити ступінь стиснення дизельного двигуна свого автомобіля, всім автолюбителям варто враховувати і додаткове навантаження на деталі, яка зростає разом зі збільшенням кількості енергії тепла. Тому швидше зношуються клапани, прогорають поршні і виходить з ладу система охолодження. Також, незважаючи на те, що турбонадув можна встановити самостійно, демонтувати його, навіть професіонали не завжди зможуть Вам допомогти, а в особливо важких випадках двигун може просто вибухнути, причому страховка тут вже не допоможе.

Так що, варто чи не варто втручатися в передбачену виробником конструкцію мотора - вирішувати Вам, але завжди пам'ятайте про можливі наслідки. Тим більше, на багатьох, що випускаються сьогодні, автомобілях встановлюють інтеркулери, що дозволяють збільшувати наповнення циліндрів до 20%, що також значно підвищує потужність.