Почему необходимо сжатие?

Чтобы понять, зачем вообще нужна компрессия, нужно знать, что взрыв — это просто взрыв, если только вы не можете заставить его выполнять какую-то работу. Необходимо использовать быстрое расширение газов. Сжимая топливно-воздушную смесь, вы создаёте базовую среду для взрыва. Сила взрыва ограничена, за исключением подвижного поршня.

Без предварительного сжатия для смешивания с воздухом потребовалось бы лишь небольшое количество топлива. Это привело бы к слабому взрыву с очень низкой выходной мощностью. Цикл Отто (впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск) позволяет выполнять эти этапы и извлекать выходную силу.

В журнале Hot Rod Magazine есть статья, в которой это объясняется:

По мере увеличения степени сжатия давление в цилиндрах и мощность двигателя будут расти, но менее очевидным является тот факт, что увеличение степени сжатия также повышает тепловой КПД двигателя. Тепловой КПД — это показатель того, насколько эффективно двигатель преобразует тепловую энергию в механическую. Чтобы оценить это, лучше рассмотреть степень расширения двигателя (СР). Это обратная сторона медали по отношению к степени сжатия, и она описывает то, что происходит при движении поршня вниз на такте расширения, а не при движении вверх на такте сжатия.

Другими словами, чем выше степень сжатия, тем выше тепловой КПД и тем больше энергии можно извлечь из взрыва.

Это можно напрямую экстраполировать из цикла Отто:

По сути, цикл Отто — это:

... идеализированный термодинамический цикл, описывающий работу типичного поршневого двигателя с искровым зажиганием. Этот термодинамический цикл чаще всего встречается в автомобильных двигателях.

Далее говорится:

Из анализа уравнения ... видно, что эффективность цикла Отто напрямую зависит от степени сжатия r. Поскольку γ (гамма) для воздуха равна 1,4, увеличение r приведёт к увеличению η (эта).

На странице HRM также есть диаграмма, которая даёт приблизительное представление о том, на какой прирост мощности вы можете рассчитывать. При прочих равных условиях, за исключением увеличения степени сжатия, вы можете рассчитывать на следующий процентный прирост мощности:

Вы читаете от верхней строки (исходная CR) до левой стороны (новая CR). Например, если вы перешли с соотношения 8:1 на 9:1, можно ожидать увеличения мощности двигателя на 3,5 %. Это связано исключительно с извлечением большей мощности из смеси.