Степень сжатия. Почему ее величина определяет тип двигателя?

Степень сжатия двигателя - это отношение полного объема цилиндра (V) к объему камеры сгорания (Vс).

Степень сжатия — отношение объёма надпоршневого пространства цилиндра двигателя внутреннего сгорания при положении поршня в нижней мёртвой точке (НМТ) (полный объем цилиндра) к объёму надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке (ВМТ), то есть к объёму камеры сгорания.

, где:

= диаметр цилиндра;

= ход поршня;

= объём камеры сгорания, то есть, объём, занимаемый бензовоздушной смесью в конце такта сжатия, непосредственно перед поджиганием искрой; часто определяется не расчётом, а непосредственно измерением из-за сложной формы камеры сгорания.

Увеличение степени сжатия требует использования топлива с более высоким октановым числом (для бензиновых ДВС) во избежание детонации. Повышение степени сжатия в общем случае повышает его мощность, кроме того, увеличивает КПД двигателя как тепловой машины, то есть, способствует снижению расхода топлива.

Степень сжатия, обозначаемая греческой буквой ε, есть величина безразмерная. Связанная с ней величина компрессия зависит от степени сжатия, от природы сжимаемого газа и от условий сжатия. При адиабатическом процессе сжатия воздуха зависимость эта выглядит так: P=Pο*ε^γ, где

γ=1,4 — показатель адиабаты для двухатомных газов (в том числе воздуха),

Pο — начальное давление, как правило, принимается равным 1.

Степень сжатия - величина относительная, относительность степени сжатия проистекает из того, что она представляет собой отношение двух объемов - полного объема цилиндра (поршень находится в нижней точке на такте сжатия, клапана уже закрыты)- и объема камеры сгорания (тот же такт сжатия поршень в верхней точке)- и показывает, во сколько раз уменьшается объем цилиндра, при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней.
n= V2/V1
Это параметр конструктивный, раз и навсегда присущий данному типу двигателя и не изменяющийся в процессе эксплуатации (в этой формуле не учитывается утечки, мы имеем дело с двумя объёмами, по этому теоретически он не изменен - ход поршня не меняется объём камеры сгорания тоже).
Компрессия это максимальная величина давления создаваемого в камере сгорания в верхней мёртвой точке (очень похоже на степень сжатия и здесь мы имеем дело с теми же объёмами, но только заполненными воздухом, топливом или смесью топлива и воздуха, а так как они имеют определённую плотность то после сжатия стремятся принять прежнее состояние - это и составляет давление). При нагреве, за счет увеличения расстояния между атомами линейные размеры тела увеличиваются. По этому при сборке приходится оставлять как минимум тепловые зазоры между деталями, иначе при нагреве их просто заклинит (что часто и происходит, надиры на поршнях и гильзах в основном являются следствием теплового расширения). Поэтому даже полностью исправная цилиндропоршневая группа всегда имеет зазоры в которые и стремится при сжатии проникнуть воздух из камеры сгорания, например в картерное пространство.
Возможные пути утечек давления.(см. рис.2)

Основные места утечек воздуха из камеры сгорания:
а) в зазор между кольцами и поверхностью цилиндра или в зазор в замке колец;
б) в зазор по торцевым поверхностям колец и канавок поршней;
в) в зазор между седлом и клапаном;
г) в зазор между поврежденной прокладкой и плоскостью головки или блока;
д) в трещину в стенке камеры сгорания.