Вопрос

Важность степени сжатия двигателя

Пожалуйста, объясните, почему так важна степень сжатия двигателя.



В учебниках я нашёл следующие важные сведения




  • Характеристики холодного пуска двигателя

  • Создаваемый крутящий момент

  • Расход топлива

  • Шум

  • Загрязнение окружающей среды.



Но я не могу понять взаимосвязь между этими характеристиками и степенью сжатия. Не могли бы вы привести пример или объяснить, как они связаны



Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/17419/importance-of-engine-compression-ratio

5 Комментариев

  1. Что такое Степень сжатия:




    • Степень сжатия двигателя — это отношение объёма газа в цилиндре, когда поршень находится в верхней точке своего хода (верхняя мёртвая точка, или ВМТ), к объёму газа, когда поршень находится в нижней точке своего хода (нижняя мёртвая точка, или НМТ). Другими словами, это отношение сжатого газа к несжатому, или степень сжатия поступающей в камеру сгорания топливно-воздушной смеси перед её воспламенением. Чем сильнее он сжат, тем эффективнее сгорает и тем больше энергии вырабатывается.
      Примечание: если вы хотите узнать, как рассчитываются эти цифры, перейдите по этой ссылке



      Как рассчитать степень сжатия




    Как это влияет на экономию топлива:




    • Чем выше коэффициент, тем сильнее сжимается воздух в цилиндре. Когда воздух сжимается, воздушно-топливная смесь взрывается с большей силой, и расходуется больше топлива. Подумайте вот о чём: если бы вам пришлось оказаться рядом со взрывом, вы бы, скорее всего, выбрали место на улице, потому что сила взрыва рассеялась бы и он не казался бы таким мощным. Однако в небольшом помещении сила взрыва будет ограничена, и он будет казаться гораздо более мощным. То же самое происходит с коэффициентом сжатия. Если взрыв происходит в меньшем пространстве, можно использовать большую часть его энергии. Например, увеличив коэффициент сжатия с 8:1 до 9:1, можно повысить топливную экономичность примерно на 5–6 %.



    Как это влияет на загрязнение окружающей среды или выбросы:




    • Высокая степень сжатия обеспечивает лучшее сгорание топлива и снижает количество выхлопных газов, производимых двигателем. Степень сжатия выше 16:1 может привести к проблемам и так называемому детонационному стуку. Более низкая степень сжатия позволяет использовать топливо низкого качества или с более низким октановым числом, что приводит к увеличению количества выхлопных газов.



    Как это влияет на характеристики холодного запуска двигателя:




    • Двигатели с высокой степенью сжатия выделяют больше тепла по сравнению с двигателями с низкой степенью сжатия, поэтому для таких автомобилей холодный запуск не должен быть проблемой. В большинстве мотоциклов (с высокой степенью сжатия) не рекомендуется нажимать на педаль газа при холодном запуске. Что касается двигателей с низкой степенью сжатия, то для любого обычного двигателя необходим прогрев для лучшего запуска.



    Как это влияет на производительность:




    • Это очевидно: более высокая степень сжатия обеспечивает гораздо большую мощность, чем более низкая, поэтому у болидов «Формулы-1» чрезвычайно высокая степень сжатия. Это также позволяет двигателю работать эффективнее на высоких оборотах. Более низкая степень сжатия обеспечивает меньшую мощность, но такие двигатели проще в изготовлении, обслуживании и, как правило, имеют больший срок службы.



    Зачем мне повышать степень сжатия:




    • Гораздо лучшая производительность.

    • Более высокая «относительная» экономия топлива.

    • более высокая полезная мощность на всех оборотах.

    • Лучшие выбросы.



    Зачем мне снижать степень сжатия:




    • Гораздо дешевле в строительстве, эксплуатации и ремонте.

    • Служит намного дольше аналогов.

    • Может охлаждаться воздухом.

    • Меньше шума и вибрации.

    • Более экономичное использование топлива.

    • Работает на дрянном топливе.

    • Выделяет меньше тепла.



    Последний пункт очень важен для мотоциклов, поскольку двигатель расположен очень близко к ногам водителя. На нейкеде с высокой степенью сжатия будет либо невозможно ездить по городу, либо потребуется надлежащее жидкостное охлаждение.



    Надеюсь, это поможет.


  1. @Stark07 Именно!
  1. Спасибо, что ответили на вопрос, которому уже два года! Теперь всё понятно. Значит, дело скорее в назначении двигателя, чем в последствиях самой степени сжатия.
  1. @Stark07 Более высокая степень сжатия означает, что для воспламенения потребуется меньше топлива, что теоретически должно привести к повышению топливной экономичности (для дизельных двигателей). Но поскольку автомобили с высокой степенью сжатия не проектируются с учётом топливной экономичности, в конечном счёте они показывают худшие результаты в реальном мире. (Из-за преимущества в крутящем моменте, которое даёт высокая степень сжатия.) Автомобили с более низкой степенью сжатия, хотя и менее эффективны с технической точки зрения, проектируются с учётом экономии топлива, поэтому в конечном счёте они показывают лучшие результаты в реальном мире.
  1. Здравствуйте, я не совсем понял, как низкая степень сжатия может улучшить «реальную» экономию топлива? Кроме того, что именно вы подразумеваете под «относительной» экономией топлива при высокой степени сжатия?
Вы уже ответили на этот вопрос