Термическая эффективность и, как следствие, эффективность, с которой используется топливо при совершении полезной работы, напрямую связана со степенью сжатия. Чем выше сжатие, тем меньше понадобиться топлива, для получения мощности тех же размеров. Самые типовые значения степеней сжатия разняться от 18:1 до 22:1, они чаще всего используются в дизельных двигателях, именно по этому можно частично объяснить, почему дизели столь эффективно работают. Ко всему прочему, чтобы преимущества высокой степени сжатия реализовались в полной мере, на дизельном двигателе никогда не используют дроссельную заслонку. Сейчас мы расскажем, что вообще такое степень сжатия в двигателе внутреннего сгорания
Формулируя по-другому - мотор всасывает много воздуха, практически наряду с бензиновым двигателем при широко открытой дроссельной заслонке. Вместо ограничений количества воздуха, который поступает в двигатель, при помощи дроссельной заслонки мощность мотора регулируется при помощи изменения количества подаваемого топлива, которое впрыскивается в цилиндр двигателя. Это означает, что даже при не высоких уровнях мощности (когда в камеру сгорания впрыскивается мало топлива), дизельный двигатель будет сжимать воздух в цилиндре довольно сильно; при этом происходит выделение такого количества тепла, которого достаточно, для того чтобы воспламенить даже очень бедную смесь. Однако когда бензиновый двигатель дросселируется с искровым зажиганием, то количество воздуха, которое будет втянуто в цилиндры, становится меньше, из-за эффективной степени сжатия, топливная эффективность при частично закрытой дроссельной заслонке также уменьшится.
Нет ни капли сомнений, что высокая степень сжатия увеличит мощность. Она при полном открытии дросселя должна теоретически улучшиться случае, если увеличиться степень сжатия в цилиндре. Данные, полученные опытным путем, дают основания предполагать, что увеличение степени сжатия ни как не создает проблем в иных областях, наподобие детонации т. д. Можно заметить, что закон уменьшения приведет вас к довольно простому выводу: при увеличении степени сжатия, при каждом последующем этапе прирост мощности будет на порядок меньше. Например, увеличение компрессии от 9,0:1 до 10,0:1 приводит к тому, что мощность увеличиться больше, чем при увеличении сжатия с 12,0:1 до 12,0:1 (3% роста мощности против 1,8%).
Все указанные значения будут типичными для двигателей, которые используют распредвалы с небольшим периодом впуска, такие валы похожи по технологии на те которые используются в форсированных моторах. Когда длительность такта впуска увеличивается (при установке распредвала с большим периодом впуска), от увеличения степени сжатия прирост мощности станет даже больше. Это происходит из-за того, что данные основываются на механических степенях сжатия (т.е. тех которые определены путем мат. расчетов из фиксированного объема). В отличие от динамических степеней сжатия, когда эффективность впуска увеличивается - они продолжают тоже увеличиваться.
При модификации системы впуска для улучшения наполнения, динамическая степень сжатия увеличиться таким же образом, как и при увеличении диаметра поршня, т. к. в цилиндр поступит дополнительное количество топлива и воздуха. Эффективность впуска может быть продолжена вплоть до точки «упаковки» цилиндра (эффективность превысит 100%), как это предполагается некоторыми комбинациями выпускного и впускного коллекторов. Внутри камеры сгорания максимальное давление изменяется перед воспламенением, вместе с тем изменяется и плотность подаваемой смеси. При работе системы впуска с низкой эффективностью, т. е. когда впускная система забита или дроссельные заслонки закрыты, цилиндр наполнится лишь частично, динамическое давление сжатия при этом становится ниже. В случае работы системы впуска с высокой объемной эффективностью (на многих гоночных двигателях значение может превысить 100%), динамическая степень сжатия может создать давление, которое превышает давление, ожидаемое от рассчитанной (механической) степени сжатия. В подобных случаях при увеличении механической степени сжатия двигатель может перейти в режим детонации и уменьшить свою надежность и мощность.
Однако хочется отметить что, увеличивая степени сжатия в двигателе внутреннего сгорания не всегда можно добиться увеличения мощности мотора. Если подсчитанная (статическая) степень сжатия уже приближается к пределу детонации для используемого топлива, то если и дальше продолжать увеличивать статическую степень сжатия можно ухудшить надежность и/или мощность двигателя. Как упоминалось ранее, это весьма справедливо, когда системы впуска, выпуска и специальный распределительный вал добиваются придельной эффективности, величина которой более 100%. Когда предельная эффективность увеличивается, то динамическая степень сжатия тоже становится больше, так как цилиндр будет «упакован» смесью подобной той, как если работал мнимый нагнетатель.
В случае если вы захотели увеличить степень сжатия двигателя, что называется «с нуля», то одним из самых простых путей увеличения выступает использование традиционных поршней, которые предназначены для высокой степени сжатия, они имеют самую маленькую высоту куполообразной части, так что сильных помех распространению пламени не наблюдается. Если вы не можете достичь желаемую степень сжатия путем плавного уменьшением объема камеры сгорания и увеличения куполообразной части при помощи обработки головки блока, в таком случае единственным путем решения данной проблемы будет увеличение степени сжатия через повышение диаметра отверстия цилиндра, при помощи расточки его блока. При этом надо выдержать практические пределы для толщины стенок цилиндра (зачастую допустимое увеличение диаметра отверстия в цилиндре не должно быть более 0,8 — 1,2 мм), подобная модификация увеличит степень сжатия через добавления рабочего объема, а это уменьшит необходимость применения камер сгорания меньшего объема и больших «куполов» поршней.
Если проект увеличения мощности вашего двигателя более «умеренный», то вам может быть вполне достаточно обработки головки блока, стоимость таких работ – одна из самых дешевых операций по увеличению экономичности и мощности двигателя.
