Компрессия в бензиновом двигателе: Нормы компрессии в вашем автомобиле

Пневмотестер

Пневмотестер позволяет узнать состояние герметичности цилиндра. Его преимущество в том, что он может показать даже самые малые утечки и его процент, относительно подаваемого воздуха. Чтобы пневмотестер показал верное значение, в проверяемом цилиндре клапана должны быть закрыты. Принцип подключения такой же, через колодец свечи зажигания. На тестере установлено два манометра, один показывает количество подаваемого воздуха в атмосферах, а второй показывает, сколько процентов составляет утечка. Тем самым, такой тест дает возможность узнать реальное состояние цилиндро-поршневой группы, и никакое залитое масло в цилиндр не поможет, так как его выдавит в картер посредством высокого давления.

Как повышенная, так и пониженная компрессия одинаково вредить силовому агрегату. В случае с первым, увеличивается износ отдельных деталей двигателя, а во втором случае уже требуется капитальный ремонт. Сильные отличия компрессии от заводских значений говорит об одном — в двигателе есть неисправность. Ее можно попробовать устранить путем заливания чистящих жидкостей, но максимально эффективный способ — капитальный ремонт.

Как повысить компрессию в двигателе — Иксора

От качества работы двигателя зависит многое, в том числе надежность хода автомобиля, экономичность и расход топлива. Для этого необходимо следить за состоянием элемента и вовремя проводить диагностику.

Увеличение расхода топлива может говорить о сбое в работе цилиндров мотора. Это может быть связано с потерей компрессии. Ниже мы перечислим основные признаки, связанные с потерей компрессии:

— снижение производительности движка
— увеличенный расход топлива или/и масла
— появление густого серого дыма из выхлопной трубы.

Как проверить компрессию в двигателе?

Компрессия – процесс сжатия топливной смеси в цилиндрах мотора. Проверить степень этого сжатия можно с помощью специального прибора – компрессометра.

Перед началом проверки, подготовьте необходимые инструменты, проверьте состояние клапанов.

1. Запустите и слегка прогрейте двигатель автомобиля до 70-80 С, предварительно отключив бензонасос.
2. Выкрутите свечи зажигания. Если на их поверхности обнаружится нагар, свечи следует почистить.
3. Полностью откройте дроссельную заслонку и клапан, попросите напарника выжать педаль газа и включить стартер.
4. Подключите наконечник компрессометра к отверстию свечи зажигания. Прокручивайте стартером коленчатый вал со скоростью 100-200 оборотов в минуту. В течение 2-3 секунд снимите показания с датчиков прибора.

Клапаны в порядке если во время измерения давление быстро возросло и остановилось, стандартный коэффициент компрессии должен составлять примерно 1,3. Если показания прибора растут медленно и отображаются нестабильно – «на лицо» критический износ поршневых колец. Если давление не поднимается вообще – это признак полного износа прокладок цилиндра.

Диагностика может определить причины потери компрессии двигателем и подобрать способы ее повышения. Чаще всего приходится обращаться в специализированные сервисные центры, однако иногда повысить компрессию в двигателе можно самостоятельно с помощью специальной пасты — ревитализанта. Смесь наносится на кромки клапана, после чего притирается. Необходимо следить, чтобы паста не попала на стержень – это может привести к повреждениям направляющей втулки.

Производитель	Номер детали	Название детали
XADO	XA10024	XADO 1-STAGE ГЕЛЬ-РЕВИТАЛИЗАНТ Д/ДВИГАТЕЛЯ (27МЛ)
XADO	XA10030	XADO ГЕЛЬ-РЕВИТАЛИЗАНТ ДЛЯ КПП И РЕДУКТОРОВ ШПРИЦ (8МЛ)
XADO	XA10031	XADO EX120 ГЕЛЬ-РЕВИТАЛИЗАНТ ДЛЯ АКПП ШПРИЦ (8МЛ)
XADO	XA10033	8МЛ REVITALIZANT EX120, РЕВИТАЛИЗАНТ ДЛЯ ТНВД ВОСС
XADO	XA10035	РЕВИТАЛИЗАНТ EX120 8МЛ ДЛЯ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ
XADO	XA10101	ГЕЛЬ-РЕВИТАЛИЗАНТ ДЛЯ БЕНЗИНОВОГО ДВИГАТЕЛЯ (БЛИСТ.9МЛ.)
XADO	XA10102	ГЕЛЬ-РЕВИТАЛИЗАНТ ДЛЯ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ (БЛИСТ. 9МЛ.)
XADO	XA10103	XADO ГЕЛЬ-РЕВИТАЛИЗАНТ ДЛЯ КПП И РЕДУКТОРОВ (БЛИСТ.9МЛ.)
XADO	XA10104	РЕВИТАЛИЗАНТ КЛАССИЧЕСКИЙ! ДЛЯ ГИДРОУСИЛИ

Полезная информация:

Получить профессиональную консультацию при подборе товара можно, позвонив по телефону 8 800 555-43-85 (звонок по России бесплатный). 

Audi 80 | Нормы компрессии двигателей

Двигатель                                           

Предельно допустимое значение величины компрессии для бензиновых двигателей составляет 10 кПа, для дизельных двигателей — 24 кПа.

Если вы располагаете необходимым оборудованием, то можете измерять компрессию самостоятельно, однако для этого вам потребуется помощник, который будет проворачивать коленчатый вал стартером. Для начала выкрутите все свечи зажигания из головки блока и убедитесь, что клапана правильно выставлены. Во время проверки компрессии на бензиновом двигателе ваш помощник должен полностью нажать на педаль акселератора и сцепления. При проверке дизельного двигателя нажимать на педаль акселератора не надо.

Начинайте проверять с 1-го цилиндра и далее действуйте по порядку работы цилиндров. При проверке определяйте обороты коленчатого вала, после которых установится максимальное значение компрессии. Плавное нарастание давления в цилиндрах свидетельствует о хорошем состоянии цилиндропоршневой группы. По опыту, на двигателе в хорошем состоянии наивысшее значение давления отмечается после 6—8 прокруток коленчатого вала.

Перед тем как начинать замерять компрессию, убедитесь, что стартер находится в хорошем состоянии и аккумуляторная батарея полностью заряжена. Однако лучше эту работу доверить специалисту, по разнице величин компрессии в цилиндрах и характере шума он может выявить следующие неисправности:

— шум во впускном коллекторе — неплотное прилегание впускного клапана к седлу;

— шум из выпускного коллектора — неплотные выпускные клапаны.

Если полученная в результате измерений величина компрессии меньше нормы, попробуйте добавить немного моторного масла в отверстия под свечи зажигания (отверстия под форсунки для дизеля) и повторите замер. Это позволит уменьшить зазор между поршнем и цилиндром. Если значение не изменится — давление в цилиндре в результате неплотного прилегания клапанов к седлам или повреждение прокладки головки. Если величина компрессии увеличилась, это указывает на износ поршневых колец или рабочих поверхностей цилиндров.

Измерение компрессии проводите в следующем порядке:

— прогрейте двигатель до рабочей температуры, в результате выбирутся зазоры между движущимися деталями;

— отсоедините зажигание (контактный разъем 15), снимите со свечей зажигания наконечники проводов и выверните все свечи зажигания;

— затормозите автомобиль стояночным тормозом, установите рычаг коробки передач в нейтральное положение. Ваш помощник должен нажать на педаль сцепления и педаль акселератора;

— вставьте резиновый конус измерителя компрессии в отверстие для свечи зажигания (для дизеля это отверстие для форсунок) 1-го цилиндра, при необходимости можете использовать переходник;

— далее ваш помощник прокручивает коленчатый вал от 6 до 8 оборотов, чтобы получить наибольшую величину компрессии;

Как газовый двигатель Mazda с воспламенением от сжатия работает как дизель, не взрываясь

Вчера на Токийском автосалоне Mazda опубликовала новую информацию о своем долгожданном двигателе Skyactiv-X с воспламенением от сжатия. Все это немного пугает, если вы не инженер, но, к счастью, Mazda собрала короткое видео, объясняющее, как именно работает этот революционный двигатель.

По сути, этот газовый двигатель может работать как дизель, используя воспламенение от сжатия для сжигания топлива.Mazda называет это зажигание от сжатия с контролем искры (поскольку свеча зажигания все еще используется для инициирования сгорания), и это первый двигатель, который может плавно переключаться между сжатием и искровым зажиганием в зависимости от нагрузки.

В этом двигателе также используется новая система раздельного впрыска топлива и датчик давления в цилиндре для обеспечения стабильного сгорания и контроля нагрева. Вот как это объясняет Mazda:

SKYACTIV-X управляет распределением топливовоздушной смеси, чтобы обеспечить сжигание обедненной смеси с помощью механизма SPCCI.Сначала бедная топливовоздушная смесь для воспламенения от сжатия распределяется по камере сгорания. Затем прецизионный впрыск топлива и завихрение используются для создания зоны более богатой топливовоздушной смеси — достаточно богатой для воспламенения искрой и минимизации образования закиси азота — вокруг свечи зажигания. Используя эти методы, SPCCI обеспечивает стабильное горение.

Вы можете прочитать гораздо более подробное описание этой технологии на веб-сайте Mazda, но мы уверены, что вы просто хотите узнать результаты. По сути, 2.0-литровый двигатель Skyactiv-X обеспечивает до 30 процентов больше крутящего момента, более резкую реакцию дроссельной заслонки и 20-процентное улучшение экономии топлива по сравнению с нынешним 2,0-литровым бензиновым двигателем Mazda. Mazda утверждает, что на низких скоростях Skyactiv-X может увеличить расход топлива благодаря своей способности работать на очень бедной топливной смеси.

Skyactiv-X обещает лучшее из обоих миров — эффективность дизельного топлива с выбросами бензина и управляемость. Производство начнется с Mazda 3 2020 года, дизайн которой был анонсирован в новом концепте Kai, который дебютировал в Токио.

Если все получится, эта технология может помочь двигателям внутреннего сгорания оставаться актуальными даже при ужесточении требований к выбросам и экономии.

Этот контент импортирован с YouTube. Вы можете найти тот же контент в другом формате или найти дополнительную информацию на их веб-сайте.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты.Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на сайте piano.io.

и бензиновые двигатели или: Компрессионные двигатели и искровые двигатели

Дизельные двигатели и бензиновые двигатели, различия между ними многочисленны и значительны. Самая большая разница между дизельным и бензиновым двигателями — это процесс воспламенения топлива. В цилиндрах соответствующих двигателей бензиновые и дизельные двигатели воспламеняют топливо совершенно по-разному.

Дизель — двигатели компрессионные. Компрессионные двигатели воспламеняют топливо точно так же, как боек воспламеняет порох. Компрессионные двигатели — двигатели, работающие на дизельном топливе и мазуте — воспламеняют топливо, подвергая его воздействию чрезвычайно высоких температур, возникающих при сжатии газа. В случае компрессионных двигателей воздух — это сжатый газ, выделяющий тепло.

Бензиновые двигатели, напротив, работают от искры. Бензиновые двигатели с искровым зажиганием воспламеняют топливо, подвергая его воздействию искры.Двигатель с искровым зажиганием воспламеняет топливо так же, как человек на природе зажигает костер пламенем. Искровое зажигание похоже на зажигание спичкой. Проще говоря, двигатели с искровым зажиганием подвергают топливо воздействию пламени, чтобы зажечь его. В компрессорных двигателях топливо нагревается.

«Наиболее существенное различие заключается в способе воспламенения топлива в камере сгорания. Либо двигатель построен для работы исключительно на природном газе, что требует, в отличие от дизельного двигателя, использовать свечи зажигания для зажигания, либо он является двухтопливным, в котором природный газ сочетается с небольшим количеством дизельного топлива, которое сжимается в камеру сгорания до тех пор, пока она не воспламенится, этот процесс известен как непосредственный впрыск под высоким давлением или HPDI. ”

Бензиновые и дизельные двигатели Дальние родственники

Из-за разницы в способах воспламенения топлива в двигателях с искровым зажиганием и двигателями сжатия, дизельные двигатели и бензиновые двигатели отличаются на фундаментальном уровне. Бензиновый двигатель имеет больше общего с двигателем, работающим на природном газе или пропане, чем компрессионный дизельный двигатель.

Не только бензиновые и дизельные двигатели работают по-разному, но также существуют различия в топливной эффективности и выбросах.Различия, наиболее важные для потребителей, заключаются в том, что дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые двигатели сопоставимых размеров. Для всех, а не только для потребителей транспортных средств и водителей, важен тот факт, что дизельные двигатели меньше загрязняют окружающую среду и производят меньше токсичных выбросов, чем бензиновые двигатели. Как поясняет TheConversation.com: «Итак, хотя дизельное топливо содержит немного больше углерода (2,68 кг CO₂ / литр), чем бензин (2,31 кг CO₂ / литр), общие выбросы CO₂ дизельного автомобиля обычно ниже. При использовании в среднем это составляет около 200 г CO₂ / км для бензина и 120 г CO₂ / км для дизельного топлива.”

Четырехтактные двигатели: искровые и компрессионные

Есть два основных типа двигателей внутреннего сгорания: искровые и компрессионные. И из двух типов подавляющее большинство — четырехтактные двигатели. Хотя существуют двухтактные двигатели, большинство из них имеют небольшие размеры и вырабатывают гораздо меньше энергии, чем четырехтактные. Двигатели внутреннего сгорания, используемые почти во всех легковых автомобилях, пикапах, грузовиках, полуфабрикатах и ​​тяжелом оборудовании, являются четырехтактными двигателями.

Цикл четырехтактного двигателя

Как следует из названия, четырехтактный двигатель внутреннего сгорания имеет четыре ступени в цикле.Первый этап — такт впуска. Второй этап — это этап сжатия. Третий этап — это горение и рабочий такт. И последняя стадия — такт выпуска.

«Четырехтактный двигатель — это двигатель внутреннего сгорания, который использует четыре различных хода поршня (впуск, сжатие, мощность и выпуск) для завершения одного рабочего цикла. Поршень совершает два полных прохода в цилиндре, чтобы завершить один рабочий цикл. Рабочий цикл требует двух оборотов (720 °) коленчатого вала.Четырехтактный двигатель является наиболее распространенным типом двигателя малого объема. Четырехтактный двигатель совершает пять тактов за один рабочий цикл, включая такты впуска, сжатия, зажигания, мощности и выхлопа ».

1) Такт впуска искрового четырехтактного двигателя

Во время такта впуска поршень опускается на дно цилиндра. Когда поршень опускается, внутри цилиндра образуется разрежение. В традиционных двигателях с искровым зажиганием вакуум будет всасывать топливно-воздушную смесь из карбюратора в цилиндр.С другой стороны, современные искровые двигатели впрыскивают топливно-воздушную смесь в цилиндры.

После достижения нижней мертвой точки — в этот момент цилиндр заполнен топливно-воздушной смесью — поршень начинает второй ход четырехэтапного цикла, первый ход вверх. Первый ход вверх — это ход сжатия.

Такт впуска четырехтактного двигателя с компрессорным двигателем

В четырехтактном двигателе с компрессионным зажиганием, как и в искровом двигателе, поршень опускается и образует пустоту в цилиндре.Что касается действия поршней, двигатели сжатия и двигатели с искровым зажиганием одинаковы во время такта впуска. Однако, в отличие от двигателя с искровым зажиганием, только воздух заполняет цилиндр во время такта впуска.

В двигателе с компрессионным двигателем топливно-воздушная смесь не всасывается и не впрыскивается в цилиндр во время такта впуска. В двигателе с компрессионным двигателем добавление топлива происходит в конце первого хода вверх, такта сжатия.

2) Такт сжатия искрового четырехтактного двигателя

Вторая ступень как искрового, так и компрессионного двигателей — это такт сжатия.Во время такта сжатия поршень подталкивается к верхней части цилиндра двигателя. Когда поршень движется к верхней части цилиндра, газ внутри цилиндра сжимается.

При сжатии газа — воздуха, водяного пара, паров топлива и т. Д. — выделяется тепло. Чем сильнее давление на газ, тем больше тепла выделяется при сжатии. Но в двигателе с искровым зажиганием тепло, выделяемое при сжатии газа, не сжигает топливо. Вместо этого прямо перед тем, как поршень попадет в верхнюю мертвую точку, свеча зажигания загорится.

Такт сжатия двигателя компрессионного топлива

В дизельном двигателе или двигателе на жидком топливе, работающем от сжатия, при такте сжатия топливо воспламеняется. Когда поршень поднимается, воздух внутри цилиндра нагревается в результате сжатия. Как только тепла достаточно для воспламенения топлива, форсунки распыляют топливо в верхнюю часть головки блока цилиндров, и оно начинает гореть. Как и в искровом двигателе, расширение топлива при горении внутри цилиндра опускает поршень.

3) Такт сгорания, A.K.A., Рабочий ход искрового, четырехтактного двигателя

При срабатывании двигателя внутреннего сгорания, вопреки распространенному заблуждению, топливо внутри цилиндров не взрывается. Топливо внутри цилиндров двигателя внутреннего сгорания горит, хотя и очень быстро. И в идеале топливо горит равномерно. В такте сгорания двигателя внутреннего сгорания топливо воспламеняется в заданном месте.

В искровом двигателе искра воспламеняет топливо, пламя распространяется, и топливо расширяется при воспламенении.Расширение горящего топлива приводит к опусканию поршня, и заполненный цилиндр будет вытекать по мере сгорания топлива.

Ход сгорания, A.K.A., Рабочий ход компрессионного четырехтактного двигателя

В двигателе с компрессионным двигателем тепло, образующееся при сжатии воздуха в цилиндре, нагревает внутреннюю часть цилиндра. «Такт сжатия начинается, когда поршень движется вверх по цилиндру, сжимая захваченный воздух. Давление повышается от 32 до 50 бар, а температура — до 600 градусов Цельсия.[Впрыск дизельного топлива или жидкого топлива] начинается где-то около ВМТ такта сжатия, топливо разбрызгивается в горячий воздух, воспламеняется и горит контролируемым образом из-за тепла сжатия, что приводит к такту мощности »

Как и в искровом двигателе, сгорание топлива в двигателе сжатия приводит к опусканию поршня. И цилиндр наполняется выхлопными газами.

4) Ход выхлопа четырехтактных двигателей с искровым и компрессионным зажиганием

Такт выпуска в двигателях с искровым зажиганием и двигателями сжатия одинаков.Как только поршень достигает нижней мертвой точки и цилиндр заполняется выхлопными газами, поршень поднимается обратно вверх, вытесняя выхлопные газы из выпускного коллектора.

По окончании такта выпуска завершается четырехтактный цикл, и процесс начинается снова.

Почему компрессорные двигатели не могут работать на бензине

Бензин не работает для двигателя с компрессионным двигателем. «Автомобильные инженеры десятилетиями пытались создать [бензиновый компрессорный] двигатель, потому что дизельное топливо обеспечивает лучшую экономию топлива, чем бензиновые двигатели», — объясняет Wired.com. Бензин не обладает достаточной плотностью энергии или достаточным сопротивлением сжатию для работы двигателя сжатия.

Проблема с тем фактом, что бензин не может приводить в действие двигатель сжатия, заключается в том, что существует прямая корреляция между степенью сжатия и топливной экономичностью: «Автомобильные инженеры могут улучшить топливную эффективность и экономию топлива, проектируя двигатели с высокой степенью сжатия. Чем выше коэффициент, тем больше сжатый воздух в цилиндре. Когда воздух сжимается, происходит более мощный взрыв топливовоздушной смеси, и расходуется больше топлива.”

По отношению к дизельному топливу бензин является легким, легколетучим топливом. Максимальная степень сжатия бензина, которую может выдержать до самовоспламенения, составляет от 8: 1 до 10: 1. Дизельные двигатели с компрессией имеют степень сжатия от 18: 1 до 25: 1. Во многих случаях степень сжатия даже выше.

Важность сопротивления сжатию для эффективности использования топлива

По той же причине бензин не может приводить в действие двигатель сжатия, бензиновые двигатели менее экономичны, чем дизельные двигатели.Причина — сопротивление сжатию. Сопротивление сжатию — один из двух наиболее важных факторов топливной экономичности. Другое дело — плотность энергии топлива.

Диапазон степени сжатия двигателя определяет его тепловой КПД. Термический КПД — это количество энергии, которое уходит в двигатель, по сравнению с количеством энергии, которое двигатель преобразовывает в механическую работу. Это потребление энергии по сравнению с выходом энергии.

Увеличение степени сжатия двигателя увеличивает его тепловой КПД.Причина в том, что чем выше степень сжатия, тем больше тепла создает сжатие газа. В случае двигателей внутреннего сгорания сжатым газом является воздух или топливно-воздушная смесь.

Дизель имеет емкость для большей экономии топлива

Самым ограничивающим фактором в отношении экономии бензина является бензин. Поскольку бензин не особенно энергоемкий, а бензин имеет низкое сопротивление сжатию, технологии могут сделать лишь так много, чтобы улучшить топливную экономичность бензиновых транспортных средств.Дизель же ограничен технологией. Технология дизельных двигателей все еще не в полной мере использует высокий энергетический потенциал дизельного топлива. Дизельные двигатели также не используют в полной мере тот факт, что дизельное топливо имеет очень высокое сопротивление сжатию.

И есть третье качество дизельного топлива, которое современные технологии еще не рассмотрели, — кислородный потенциал. На сегодняшний день самая большая проблема с дизельным топливом заключается в том, что дизельное топливо настолько плотное и энергоемкое, что его трудно насыщать кислородом. Сжигание топлива — это окисление углеводородов.Углеводороды не будут окисляться, если они не насыщены кислородом. Кроме того, плотность дизельного топлива затрудняет его оксигенирование.

Существуют средства увеличения насыщения кислородом дизельного топлива и повышения эффективности использования топлива. Rentar Fuel Catalyst — это вторичный топливный катализатор перед сгоранием, который увеличивает кислородный потенциал дизельного топлива.

Катализатор топлива Rentar

Из-за длины и размера углеводородов в дизельном топливе они связываются в кластеры.Почему молекулы углеводородов группируются вместе, молекулы внутри кластеров не подвергаются воздействию кислорода. В результате углеводороды в середине топливного кластера либо не сгорают, либо сгорают частично.

Углеводородные кластеры являются результатом положительных и отрицательных зарядов, присущих молекулам. «Большинство видов топлива для двигателей внутреннего сгорания жидкое, топливо не сгорает, пока не испарится и не смешается с воздухом. Большинство выбросов автотранспортных средств состоит из несгоревших углеводородов, оксида углерода и оксидов азота.Как правило, топливо для двигателя внутреннего сгорания представляет собой соединение молекул. Каждая молекула состоит из нескольких атомов, состоящих из множества ядер и электронов, которые вращаются вокруг своего ядра. В их молекулах уже существуют магнитные движения, и поэтому они уже имеют положительные и отрицательные электрические заряды ».

Топливный катализатор Rentar нейтрализует молекулярные заряды, которые сближают молекулы углеводородов. Как только заряды, объединяющие углеводороды, нейтрализуются, молекулы углеводородов расходятся.Разделенные углеводородные молекулы имеют открытую поверхность, необходимую для оксигенации.

Полевые и лабораторные испытания показали, что Rentar снижает расход топлива от 3 до 8 процентов. Еще больше экономия топлива для внедорожников. Кроме того, Rentar Fuel Catalyst снижает выбросы от 15 до 55 процентов, в зависимости от типа выбросов.

Mazda представит на рынок первый бензиновый двигатель с воспламенением от сжатия

Дизельные автомобили, которые больше не пользуются популярностью в Европе, определенно являются изгоем в США.Американцы никогда не поддерживали их, и план VW по обману миллионов клиентов и загрязнению планеты не помог. Но дизели обеспечивают лучшую экономию топлива, чем бензиновые двигатели, даже если они выделяют больше загрязняющих веществ. Таким образом, идеальный двигатель внутреннего сгорания сочетал бы эффективность дизельного топлива с (относительно) более низкими выбросами бензинового двигателя.

Автомобильные инженеры десятилетиями пытались построить именно такой двигатель. Mazda только что объявила, что наконец-то это сделала.

Японский автопроизводитель заявляет, что Skyactiv-X станет первым в мире коммерчески доступным бензиновым двигателем с воспламенением от сжатия. Я объясню технологию через мгновение, но главный вывод заключается в том, что Mazda утверждает, что двигатель на 20-30 процентов эффективнее, чем ее нынешние газовые двигатели, и, по крайней мере, так же эффективен, если не больше, чем ее дизельные двигатели.

Этот Skyactiv-X является частью плана Mazda с глупым названием «Sustainable Zoom-Zoom 2030», который включает в себя переход к электромобилям начиная с 2019 года. Но Mazda знает, что электромобили не будут доминировать на рынке в ближайшее время, и этот инженерный прорыв предполагает, что автомобильная промышленность еще не совсем закончила с улучшением внутреннего сгорания.

A New Kind of Boom

Во-первых, букварь для тех из вас, кто не заядлый бензин. Двигатели внутреннего сгорания, независимо от того, сжигают ли они бензин или дизельное топливо, вырабатывают энергию за счет сжатия воздуха в цилиндре, добавления топлива и взрыва смеси. Это вызывает небольшой взрыв, который заставляет поршень опускаться, поворачивая коленчатый вал, а через трансмиссию — колеса. Бензиновые двигатели используют свечу зажигания для создания взрыва. Дизельные двигатели сжимают этот воздух в гораздо большей степени, делая воздух внутри цилиндра достаточно горячим, чтобы топливо взорвалось без искры.Эта более высокая степень сжатия означает более высокую эффективность двигателя или большее расстояние до топлива. Преимущество: дизель.

В газовых двигателях топливо впрыскивается раньше, и воздух остается более холодным с более низкой степенью сжатия. Это означает, что все перемешивается лучше, что приводит к более чистому ожогу, в результате которого образуется меньше твердых частиц (в основном сажи) и меньше оксида азота (что связано с астмой и другими респираторными проблемами). Преимущество: бензин.

Автопроизводители, стремящиеся к эффективности, постоянно стремятся повысить степень сжатия в газовых двигателях, но ограничены так называемым самовоспламенением (он же детонация), когда из-за тепла топливо взрывается не в то время.Но инженеры также работали над внедрением самовоспламенения, которое позволило бы им запустить двигатель с еще более высокой степенью сжатия и получить такое повышение эффективности.

Такой двигатель хорош в теории и обычно работает в лаборатории. General Motors, Honda и Hyundai даже продемонстрировали вариации на эту тему в прототипах за последнее десятилетие. И автомобили Формулы 1 используют эту технологию.

Но воспламенение от сжатия трудно контролировать вне лаборатории или на беспроигрышной арене гонок F1.Эти взрывы происходят всякий раз, когда смесь топлива и воздуха достигает заданной температуры, поэтому инженеры жертвуют контролем свечей зажигания с точностью до миллисекунды. Двигатели работают грубовато на холоде, непредсказуемы при сильном нажатии и слишком часто шумят и грохочут. Не совсем для рынка.

Mazda не дала полной информации о том, как она решила эту головоломку, но компьютеры могут помочь. Сложная система может контролировать температуру и давление в каждом цилиндре путем изменения турбонаддува или фаз газораспределения. Он может подмешивать выхлопные газы, чтобы изменить смесь топлива и воздуха, и рассчитать необходимое количество газа для подачи.

Плюс, Mazda не отказалась полностью от современных технологий. Skyactiv-X использует то, что Mazda называет «искровым воспламенением от сжатия», что означает, что двигатель имеет свечи зажигания и использует их при необходимости, например, когда двигатель холодный. Он обещает плавное переключение между искровым и безискровым режимами вождения. Насколько хорошо он работает, еще предстоит увидеть, но вы сможете судить сами, когда первые автомобили с новым двигателем поступят в продажу в 2019 году.

Mazda’s Gasoline Skyactiv-X SPCCI Engine Explained

Объявленный следующим большим достижением для бензиновых двигателей, гомогенное воспламенение от сжатия (HCCI) позволяет работать в дизельном режиме, когда сжатие, а не искрообразование, сжигает обедненные воздушно-бензиновые смеси с большой экономией топлива.По крайней мере, такова теория. Неустойчивый и сложный в управлении, полезное рабочее окно HCCI — и повышение эффективности — ограничено низкими нагрузками: холостым ходом или движением по шоссе. Более высокие обороты и более высокие нагрузки двигателя требуют, чтобы двигатели HCCI вернулись к искровому зажиганию, что является непредсказуемым и сложным процессом.

На протяжении многих лет проблемы HCCI означали, что производственные приложения ускользали от таких гигантов отрасли, как Hyundai, General Motors, Ford и Mercedes-Benz. Теперь крошечная Mazda, японский автопроизводитель, на долю которого приходится всего 2 процента мирового автомобильного рынка, заявляет, что к 2019 году выпустит в продажу газовый двигатель с воспламенением от сжатия.Двигатель Mazda Skyactiv-X технически не использует HCCI, обменивая это аббревиатурой на SPCCI или Spark Plug Controlled Compression Ignition. Если отбросить пустословие, конечный результат тот же — воспламенение обедненной топливовоздушной смеси от сжатия. Вот как это работает. Внимание, ботаник! Это сложно.

Подводя итоги, вот как работают двигатели

Понимание Skyactiv-X легче, если вы ознакомитесь с «всасыванием, сжатием, ударом, ударом» цикла сгорания Отто четырехтактного бензинового двигателя, работой дизеля и, наконец, HCCI. Давайте начнем с газового двигателя, который смешивает воздух и топливо во время такта впуска (поршень движется вниз в цилиндре) перед его зажиганием в конце такта сжатия (поршень движется вверх в цилиндре) с помощью свечи зажигания. Хлопнуть! Начинается рабочий такт, поршень снова опускается, энергия горящего топлива передается на коленчатый вал, вращая двигатель. Когда поршень снова поднимается, выпускной клапан открывается, и побочные продукты сгорания выталкиваются из камеры, и цикл возобновляется.

С другой стороны, дизельное топливо поглощает и сжимает только воздух во время тактов впуска и сжатия. Сгорание приурочено не к искре (у дизелей нет свечей зажигания), а к впрыску топлива в конце такта сжатия, которое сгорает из-за наличия более горячего газа, создаваемого более высокой степенью сжатия в цилиндре. Двигатель HCCI находится где-то посередине. Несмотря на то, что он сочетает в себе воздушно-бензиновую смесь во время такта впуска, как в двигателе с циклом Отто, эта смесь самопроизвольно воспламеняется из-за сжатия, как в дизельном топливе.

Mazda SPCCI отличается от экспериментальных двигателей HCCI, которые более крупные автопроизводители продемонстрировали (но так и не запустили в производство) тем, что в нем используется свеча зажигания для управления событиями сгорания. Начиная с такта впуска в цилиндр подается сверхчистая топливно-воздушная смесь. Соотношение воздух / топливо варьируется, но всегда намного больше, чем стехиометрическое, или идеальное соотношение воздух / топливо 14,7: 1, и настолько бедное, что не может быть воспламенено искрой — отсюда и необходимость воспламенения от сжатия. Перегородка на впускном отверстии создает завихрение в камере сгорания, заставляя первичную топливно-воздушную смесь обнимать стенку цилиндра.В конце такта сжатия, , вторая струя топлива впрыскивается прямо рядом со свечой зажигания, где она, как птица в глазу урагана, удерживается вихревой смесью и быстро воспламеняется от искры. Пламя распространяется от пробки наружу и вниз, создавая волну давления, движущуюся напротив поднимающегося поршня. Повышение эффективного давления в цилиндре (а не фронта пламени) приводит к сгоранию первичной топливно-воздушной смеси и запускает рабочий такт.

Mazda обеспечивает еще более точный контроль над сочетанием искрового и компрессионного воспламенения, изменяя волну давления пламени с помощью регулировки впрыска и момента зажигания.Изменения этой волны давления, конечно же, приводят к изменениям эффективного давления в цилиндрах, что делает Skyactiv-X де-факто двигателем с переменной степенью сжатия. Однако, в отличие от будущего двигателя Infiniti Variable Compression-Turbo, который механически изменяет степень сжатия (расчет основан на минимальном и максимальном объеме цилиндров), X имеет фиксированную степень сжатия, но меняет эффективных давлений каждого цилиндра.

Но как, черт возьми. . . ?

Естественно, SPCCI Mazda началась с попытки построить двигатель HCCI.Mazda быстро столкнулась с теми же проблемами, что и другие автопроизводители. Управление событиями однородного сгорания, которые в противном случае потенциально могут привести к преждевременному воспламенению, затруднено без синхронизированных по времени событий искры или впрыска, требующих жесткого контроля над количеством воздуха и топлива в цилиндре, а также давлением и температурой. Таким образом, HCCI не терпит высоких оборотов двигателя и чрезвычайно чувствителен к колебаниям атмосферного давления, которые происходят с изменениями высоты или погодными условиями.

Сделайте это правильно, и HCCI будет работать хорошо, хотя и в мягких условиях вождения, с которыми мало кто когда-либо сталкивается при поездках между педалями и металлом.Переход к брекетингу с искровым зажиганием. Узкие идеальные условия эксплуатации HCCI (низкие обороты двигателя и небольшая нагрузка) чреваты такими проблемами, как пропуски зажигания и нежелательное преждевременное зажигание или детонация. Используя искру для управления процессами, Mazda решает большинство этих проблем и расширяет рабочий диапазон компрессионного воспламенения (CI) до более высоких оборотов двигателя и даже умеренных нагрузок, например, ускорения. Самовозгорание все еще существует, но, по мнению инженера Mazda, это «хороший детонация» или детонация, которая инициируется или происходит во время рабочего такта.Сравните это с «сильной детонацией», то есть преждевременным зажиганием во время такта сжатия, при котором двигатели взрываются. Предварительное зажигание и детонация — разные вещи, но в разговоре они часто меняются местами. Mazda может назвать одну «хорошей», но вам не нужно ни того, ни другого в вашем двигателе.

Еще одним ключом к более частому использованию CI является небольшой нагнетатель с ременным приводом, тип Рутса, который может подавать максимум около 7,0 фунтов на квадратный дюйм наддува. Это не для увеличения мощности; вместо этого нагнетатель добавляет в двигатель больше воздуха для заданного количества топлива, сохраняя смесь достаточно бедной для воспламенения сгорания даже при более высоких оборотах двигателя.Он сцеплен таким образом, что может разъединяться на более низких оборотах двигателя, чтобы соотношение воздух / топливо не становилось слишком обедненным.

Охлаждаемая система рециркуляции выхлопных газов с электронным управлением (EGR), заимствованная у CX-9, помогает контролировать температуру сгорания, а серийный четырехцилиндровый двигатель Skyactiv-G имеет регулируемые фазы газораспределения на впускной и выпускной сторонах. , система SPCCI меняет гидравлическое срабатывание выхлопа G на более быстрое электрическое управление (как и G, он также использует электронное срабатывание для стороны впуска).Поскольку отсутствие перекрытия клапанов при работе CI может усложнить очистку выхлопных газов, и поскольку второй впрыск топлива во время SPCCI почти сразу воспламеняется, как топливо, впрыскиваемое в дизельный двигатель, Mazda требовался способ минимизировать образование сажи. Решение? Система впрыска топлива под высоким давлением, которая помогает при втором впрыске топлива быстрее распыляться для более чистого сгорания.

Whizbangery SPCCI, установленный на 2,0-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель, дает около 190 лошадиных сил и 207 фунт-фут крутящего момента. Сравните это с 2,0-литровым двигателем Skyactiv-G нынешней Mazda 3 с его 155 «пони» и 150 фунт-фут. Mazda также обещает на 30 процентов большую эффективность, и не только в циклах испытаний топливной экономичности EPA. Нам показали графики, на которых сравнивается расход топлива при разных оборотах двигателя и нагрузках как для Skyactiv-G, так и для нового Skyactiv-X, и хотя эффективная зона G выглядит как небольшой промежуток между нагрузкой на двигатель и осями оборотов, эффективная зона X выглядит как будто кто-то уронил на эту штуку большую шарик мороженого.Он просто более эффективен в более широком диапазоне скоростей и нагрузок, поскольку может работать в модифицированном режиме CI.

Значимость корпоративного акцента Mazda на удовольствии от вождения очевидна. Инженеры говорят нам, что передаточные числа имеют гораздо меньшее влияние на эффективность X, чем на G, позволяя использовать более короткие передаточные числа, которые улучшают отзывчивость, одновременно побуждая двигатель оставаться в эффективном режиме CI с более низкими нагрузками. Но разве более быстрое вращение двигателя не вредно для экономии топлива? Помните, Mazda может подавать достаточно воздуха в двигатель через нагнетатель на более высоких оборотах, чтобы поддерживать достаточно бедную топливно-воздушную смесь для случая CI.Даже в режиме искрового зажигания X использует очень бедную топливную смесь и цикл Аткинсона (или цикл Миллера, если нагнетатель включен), в котором впускной клапан закрывается в конце такта сжатия, чтобы максимизировать эффективность мощности (расширение) Инсульт.

Из-за отсутствия более тяжелого блока цилиндров, последовательного турбонагнетателя и дополнительного оборудования для снижения выбросов, которое увеличивает стоимость 2,2-литрового дизельного двигателя Mazda Skyactiv-D, X считается лишь немного дороже в сборке, чем Skyactiv-G.В виде прототипа X не имеет ничего общего с Skyactiv-G, хотя большая часть магии по-прежнему заключается в программном обеспечении X. Существуют предварительно загруженные карты двигателя для того, что должно произойти — с использованием искрового зажигания, CI или их сочетания — при заданных положениях дроссельной заслонки, частоте вращения двигателя и нагрузках. На практике компьютер сравнивает показания датчика детонации каждого цилиндра с этими базовыми настройками и вносит любые необходимые корректировки в соотношение воздух / топливо и систему рециркуляции отработавших газов.

Необходимо решить некоторые проблемы, а именно шум, создаваемый так называемым «хорошим» стуком при переходе от искрового зажигания к воспламенению от сжатия, а также при окончательной настройке системы управления двигателем и испытаниях на долговечность.Но у Mazda есть два года, чтобы понять это правильно. На данный момент у него есть работающий бензиновый двигатель с воспламенением от сжатия и четкий план по продаже этого двигателя в качестве опции премиум-класса по сравнению с его вездесущим Skyactiv-G. Маленькая компания может быть относительно скудной, но, как и Skyactiv-X, она работает плохо.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

Двигатели с воспламенением от сжатия — это большой прорыв — мы должны попробовать один

• Это похоже на Mazda 3, но на самом деле это прототип новой архитектуры шасси Skyactiv и ее нового двигателя Skyactiv-X стоимостью миллион долларов.

  Mazda

• arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/Mazda-tech-forum-36-150×150.jpg» data-src=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/Mazda-tech-forum-36.jpg» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/Mazda-tech-forum-36-980×654.jpg 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/Mazda-tech-forum-36-1440×960.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1249463″>

  Инженер Mazda Джей Чен объясняет, как работает компрессионное зажигание с контролем искры и почему это такой прорыв.

  Джонатан Гитлин

• jpg» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/Mazda-tech-forum-37-980×653.jpg 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/Mazda-tech-forum-37-1440×960.jpg 2560″ data-sub-html=»#caption-1249461″>

  Двигатель Skyactiv-X.

  Джонатан Гитлин

• Skyactiv-X под другим углом.

  Джонатан Гитлин

• И еще один на удачу.

  Джонатан Гитлин

Что же такого особенного в этом двигателе?

Mazda

Идея Skyactiv-X состоит в том, чтобы иметь возможность запускать двигатель на как можно более бедной топливно-воздушной смеси (известной как λ).Поскольку очень бедное сгорание холоднее, чем стехиометрическая реакция (где λ = 1 и воздуха ровно достаточно, чтобы полностью сжечь каждую молекулу топлива, но не более), меньше энергии тратится в виде тепла. Более того, выхлопные газы содержат меньше вредных оксидов азота, а неиспользованный воздух начинает работать. Он поглощает тепло сгорания, а затем расширяется и давит на поршень. В результате получается более чистый, эффективный и мощный двигатель. А Skyactiv-X использует смесь очень бедную : λ до 2.5.

Звучит как святой Грааль для автомобилей, поэтому вам может быть интересно, почему все этого не делают. Как это часто бывает, реальный мир не так прост. Проблема с очень бедными топливно-воздушными смесями заключается в том, что их сгорание не особенно стабильно; поскольку молекулы топлива гораздо менее сконцентрированы, сгорание может легко прекратиться. Таким образом, решение состоит в том, чтобы сжать вещи в гораздо большей степени, чем обычно. А если достаточно сжать топливо и воздух, произойдет чудесное: он воспламеняется без искры.

К сожалению, это была одна из тех идей, которые сработали в лаборатории, но так и не смогли воплотиться в производственный движок. Самая большая проблема всегда заключалась в том, чтобы точно контролировать момент, когда во время цикла двигателя происходит воспламенение от сжатия, что вы хотите как можно ближе к верхней мертвой точке.

HCCI, но со свечой зажигания?

Mazda сделала прорыв в понимании того, что свеча зажигания все еще может иметь значение. Двигатель Skyactiv-X был разработан с учетом очень высокой степени сжатия — фактически 16: 1 — и использования очень обедненного соотношения воздух: топливо, но оба эти показателя чуть ниже порога, необходимого для возникновения HCCI.Вместо этого двигатель Mazda использует искру, чтобы начать вечеринку; получившийся огненный шар затем добавляет больше тепла и давления в камеру сгорания, et voila! Сработало зажигание от сжатия. Mazda называет это воспламенением от искры со сжатием или SPCCI.

• Mazda

• png» data-src=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-2.png» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-2-980×551.png 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-2-1440×810.png 2560″ data-sub-html=»#caption-1249425″>

  Mazda

• png 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-3-1440×810.png 2560″ data-sub-html=»#caption-1249427″>

  Mazda

• Mazda

• arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-5-150×150.png» data-src=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-5.png» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-5-980×551.png 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-5-1440×810.png 2560″ data-sub-html=»#caption-1249431″>

  Mazda

• png» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-6-980×551.png 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-6-1440×810.png 2560″ data-sub-html=»#caption-1249433″>

  Mazda

• net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-7-1440×810.png 2560″ data-sub-html=»#caption-1249439″>

  Mazda

• Mazda

• arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-9-150×150.png» data-src=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-9.png» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-9-980×551.png 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-9-1440×810.png 2560″ data-sub-html=»#caption-1249437″>

  Mazda

• png» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-10-980×551.png 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-10-1440×810.png 2560″ data-sub-html=»#caption-1249415″>

  Mazda

• net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-11-1440×810.png 2560″ data-sub-html=»#caption-1249417″>

  Mazda

• Mazda

• arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-13-150×150.png» data-src=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-13.png» data-responsive=»https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-13-980×551.png 1080, https://cdn.arstechnica.net/wp-content/uploads/2018/01/FINAL-Tech-Forum-2018-Presentation-PDF-version-dragged-13-1440×810.png 2560″ data-sub-html=»#caption-1249421″>

  Mazda

Очевидно, здесь не обошлось без проблем.Чтобы зажечь искру, смесь топлива и воздуха должна быть немного богаче, чем вы хотите, чтобы она была в остальной части цилиндра. Это должны быть отдельные области, чтобы избежать падения λ до 2 или ниже (которые не будут подвержены воспламенению от сжатия). Это достигается за счет закручивания воздуха внутри цилиндра и создания вихревого эффекта, при котором спокойный центр имеет достаточно низкую λ для воспламенения искрой, окруженную областью с высокой λ, которая затем подвергается воспламенению от сжатия.

было предотвращение преждевременного возгорания или детонации.Более высокая степень сжатия увеличивает вероятность детонации, поэтому для двигателей с более высокой степенью сжатия обычно также требуется более дорогое топливо с более высоким октановым числом, которое устойчиво к детонации. Технически, воспламенение от сжатия — это детонация , но если это произойдет раньше, чем вы этого захотите — в верхней мертвой точке — могут произойти неприятности, потому что событие возгорания окажет давление на поршень, когда он движется вверх на такте сжатия. .

Решением здесь было сократить время нагрева смеси топливо: воздух.Сначала происходит небольшой начальный впрыск топлива, затем основная часть топлива вводится в цилиндр как можно позже во время такта сжатия. Это делается с помощью форсунок с несколькими отверстиями для увеличения распыления и смешивания топлива и воздуха.

Если всего этого недостаточно, есть дополнительная проблема с отслеживанием воспламенения от сжатия. В прошлом для двигателей HCCI это была одна из самых сложных проблем. В идеале вы хотите, чтобы сгорание происходило каждый раз в одной и той же точке цикла двигателя — примерно на четыре градуса после верхней мертвой точки.Но по мере изменения окружающих условий — холодный день в Денвере по сравнению с жарким в Хьюстоне — время, необходимое огненному шару для достижения достаточного давления, также изменяется. Таким образом, двигатель должен иметь возможность изменять время зажигания, чтобы поддерживать пиковое давление в нужном месте.

Skyactiv-X делает это, активно отслеживая давление в каждом цилиндре, поэтому он знает трассу повышения давления при каждом событии сгорания. Если он отклоняется, время зажигания корректируется для компенсации. Джей Чен, один из инженеров Mazda по трансмиссиям, объяснил, что это было то, о чем компания думала некоторое время, но это стало возможным только недавно, когда процессоры управления двигателем стали достаточно быстрыми, чтобы управлять событиями событие за событием.

Skyactiv-X имеет некоторые другие особенности, которые отличают его от нынешнего семейства двигателей Mazda Skyactiv-G. У него есть топливная система с прямым впрыском под более высоким давлением для обеспечения распыления, которая работает где-то между текущей системой прямого впрыска бензина и дизельной системой прямого впрыска, хотя я не смог получить конкретное значение давления топлива. В цилиндрах есть датчики давления, которые необходимы для подачи в цифровой мозг двигателя данных, необходимых для управления синхронизацией. Есть своего рода нагнетатель типа Рутса с низким наддувом — Mazda называет это подачей воздуха с высоким откликом, поскольку его задача не в добавлении мощности, и он действительно способствует только при высоких нагрузках.Также есть промежуточный охладитель воздух-вода, охладитель рециркулятора выхлопных газов (EGR), который помогает предотвратить преждевременное сгорание, электрические приводы изменения фаз газораспределения (которые используют шаговые двигатели) для более быстрого газораспределения, и, наконец, мягкий гибридный запуск 48 В система остановки.

Исследование воспламенения от сжатия бензина (GCI) в тяжелонагруженном одноцилиндровом дизельном двигателе с высокой степенью сжатия

Автор (ы): Хан Кунг, Дэниел Кристофер Битсис, Джейсон Мива, Эдвард Смит, Томас Бриггс, Эндрю Моррис, Александр Михлбергер, Ахмед Абдул Мойз

Филиал: Юго-Западный научно-исследовательский институт

Страницы: 18

Событие: Цифровой саммит SAE WCX

ISSN: 0148-7191

e-ISSN: 2688-3627

Означает ли более высокое сжатие больше мощности? Да, и вот почему.

Увеличивает ли степень сжатия выходную мощность вашего двигателя? Вы можете подозревать, что ответ «да», и будете правы, но вы можете не знать всех причин, почему. Когда целью является увеличение мощности мощных двигателей, есть несколько популярных способов добиться этого, включая добавление наддува с помощью турбонагнетателя, нагнетателя или закиси азота. Увеличение рабочего объема двигателя или увеличения его скорости (об / мин) также может привести к скачку мощности и также популярно, но увеличивает степень сжатия — т.е.е. уменьшение объема камеры сгорания — наверное, наименее понятный метод из всех. В конце концов, как можно сделать что-нибудь в двигателе меньшего размера , чтобы увеличить его мощность ?!

Что такое сжатие?

В четырехтактном двигателе внутреннего сгорания вся работа выполняется на рабочем такте. Остается три других хода (впуск, сжатие и выпуск), которые должны существовать, но ничего не добавляют к выходной мощности. Фактически, они стоят энергии — очень много. Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания общеизвестно неэффективны, 20 процентов считаются святым Граалем, но большинство из них находятся в подростковом возрасте. Это означает, что есть огромный потенциал повышения эффективности, и именно по этой причине многие силовые установки с высокой степенью сжатия последних моделей, такие как Gen V GM, Ford Coyote и Gen III Hemi, выглядят так хорошо по сравнению со своими предшественниками.

Power Stroke Dynamics

Представьте на мгновение, что мы смотрим на Power Stroke Dynamics как на неограниченное одиночное событие, подобное выстрелу из винтовки. В лучшем случае наша пуля (поршень) имеет только казенную полость, в которой находится порох в оболочке в качестве камеры сгорания, и всю длину ствола в качестве цилиндра (стреловидный объем). Изменение исходного положения пули от порохового заряда на место дальше по стволу означает, что у расширяющихся газов меньше расстояния, чтобы воздействовать на пулю до того, как она выйдет.

Если вы перевернете концепцию сжатия с ног на голову и подумаете о нем как о событии расширения, вы получите сжатие в обратном направлении — степень расширения. Это имеет больше смысла, потому что именно расширение, а не сжатие, создает силу, от которой мы получаем энергию. Итак, глядя на нашу аналогию с винтовкой, мы имеем ту же длину и диаметр ствола, ту же пулю (поршень), тот же заряд (воздух и топливо), только мы запускаем пулю дальше по стволу. Чем дальше по стволу начинается пуля, тем меньшую силу расширения газ может оказывать на пулю.Для наших целей эта сила представляет крутящий момент двигателя, в то время как начальная точка пули аналогична динамической степени сжатия двигателя в данном рабочем состоянии.

Статическое и динамическое сжатие

Статическая степень сжатия (иногда называемая степенью механического сжатия) — удобный справочник, который производители двигателей используют для создания и описания двигателей, но никакие два двигателя с одинаковым CR не являются действительно одинаково, потому что действительно важна степень динамического сжатия. По этой причине застревание на статических степенях сжатия — тупик для большинства вещей, помимо игры в тривиальную автомобильную погоню. Цилиндр с объемом 100 куб. См будет улавливать 100 куб. См воздуха и топлива, закрыв впускной клапан на НМТ, но только 75 куб. См, если он закроет четверть пути вверх. Поскольку для выработки энергии действительно имеет значение количество воздуха и топлива, заключенных в камере сгорания, из двух наших гипотетических двигателей объемом 100 куб. оба двигателя имеют одинаковый рабочий объем.

Где «динамическая» часть динамической степени сжатия?

Наш предыдущий абзац не проливает много света на то, почему это называется «динамическим сжатием», пока мы не рассмотрим, как двигатель работает в различных условиях. Даже в двигателях с фиксированными фазами газораспределения (без VVT) эффективная степень сжатия изменяется при изменении частоты вращения двигателя и нагрузки. Короче говоря, если он изменяет количество заряда в камере сгорания от цикла к циклу, он меняет степень расширения и, следовательно, его мощность. Настройка индукции, частота вращения двигателя, продувка выхлопных газов и положение дроссельной заслонки изменяют динамическое сжатие от момента к моменту. Таким образом, статическое сжатие на самом деле не столько показатель удельной мощности двигателя, сколько критерий для расчета того, что будет дальше!

Стоит ли повышать коэффициент статического сжатия?

При обсуждении степеней сжатия, которые обычно бывают в автомобильной сфере — от 8: 1 до 15: 1, — величина мощности, которую вы можете ожидать, будет варьироваться от 2 до 4 процентов на каждую точку полученного статического сжатия. (Мы отметим, что это улучшение, которое вы получили бы только с компрессией, а не с оптимизацией фаз газораспределения.) Три процента могут показаться не такими уж большими по сравнению с тем, что вы получили бы, добавив турбокомпрессор, закись азота или даже кулачок, но все имеет значение. Более того, повышение степени сжатия на величину, достаточно высокую, чтобы почувствовать разницу, может быть столь же простым, как обработка блока или головок цилиндров на несколько тысячных долей во время следующего ремонта, так почему бы и нет? Подробнее об этом чуть позже.

Недавно мы провели динамометрический тест типичного 6-литрового Gen III LS (LY6) с горячим уличным кулачком. Со штатными камерами сгорания объемом 70 куб. См. Максимальная мощность составила около 490 л.с. Просто заменив стандартные литые головки цилиндров «317» с камерой 70 куб. См на стандартные литые головки «243» с меньшей камерой сгорания объемом 65 куб. См, мы увеличили мощность до 505 л.с., то есть на 15 л.с. (примерно 3 процента).

А как насчет октанового числа топлива?

Есть один ограничивающий фактор, который может привести к резкому прекращению вашего плана по увеличению сжатия — октановое число топлива. Октан — это описание склонности топлива к воспламенению при определенных условиях испытаний, которые учитывают степень сжатия, частоту вращения, нагрузку, температуру охлаждающей жидкости, температуру воздуха на впуске, влажность и множество других переменных.Более высокое октановое число означает, что топливо может сопротивляться самовоспламенению при более высоком давлении и температуре, чем топливо с более низким октановым числом.

При прочих равных условиях двигатели с более высокой степенью сжатия требуют более высокого октанового числа топлива. Это связано с тем, что топливо с более низким октановым числом может начать воспламеняться до возникновения искры через систему зажигания, состояние, известное как детонация или самовоспламенение. Когда это происходит, ранний фронт пламени создает пиковое давление в камере до того, как поршень достигает ВМТ.Этот скачок давления усугубляется тем, что он ограничивается все меньшим пространством, поскольку поршень продолжает свой неумолимый марш к ВМТ. Почти всегда катастрофические для двигателей производительности, детонации следует избегать любой ценой — это все равно, что ударять по поршням молотком и плазменной горелкой одновременно.

По этой причине работа с более высокой степенью сжатия может вызвать повреждение двигателя, но это постепенно меняется. Усовершенствования таких вещей, как металлургия, покрытия и вычислительная динамика потока, означают, что у инженеров и производителей двигателей есть несколько инструментов, которые можно использовать против разрушительной детонации.Там, где когда-то было табу работать 11: 1 или даже 10: 1 на улице с помпой, мы обнаружили, что хорошо подобранная комбинация (головки, кулачок, впуск и т. Д.) Может раздвинуть границы приемлемого сжатия с закачивать газовую скважину в диапазон 11: 1 плюс с небольшими уступками в производительности или удобстве движения.