Калькулятор степени сжатия двигателя

Объём при НМТ	550 см³
Объём при ВМТ	50 см³

Что показывает степень сжатия

Разрез цилиндра с поршнем и пространством над ним

Степень сжатия сравнивает объём внутри одного цилиндра, когда поршень находится в нижней и верхней мёртвых точках. В нижней мёртвой точке (НМТ) пространство над поршнем больше, в верхней (ВМТ) остаётся меньший объём. Отношение этих объёмов записывают, например, как 11:1. Это геометрическая характеристика двигателя, а не показание компрессометра.

Для расчёта нужны рабочий объём одного цилиндра и весь объём, который остаётся над поршнем при ВМТ. Если известен только общий рабочий объём двигателя, разделите его на число цилиндров. Например, у четырёхцилиндрового двигателя объёмом 2000 см³ на один цилиндр приходится 500 см³. В форме можно вычислить либо степень сжатия по двум объёмам, либо необходимый остаточный объём для заданной степени сжатия.

Формула и обозначения

Рабочий объём цилиндра V_s появляется при движении поршня от ВМТ к НМТ. Остаточный объём V_c остаётся над поршнем в ВМТ. При НМТ их сумма равна полному объёму над поршнем. Поэтому статическая степень сжатия ε рассчитывается так:

\displaystyle \varepsilon=\frac{V_{s}+V_{c}}{V_{c}}=1+\frac{V_{s}}{V_{c}}

Оба объёма вводятся в см³. В результате единицы сокращаются, поэтому степень сжатия безразмерна. Запись 11:1 означает, что объём при НМТ в одиннадцать раз больше объёма при ВМТ. Она не означает, что давление в цилиндре обязательно увеличится ровно в одиннадцать раз.

Для обратной задачи задайте желаемое первое число отношения. Формула для полного остаточного объёма:

\displaystyle V_{c}=\frac{V_{s}}{\varepsilon-1}

Например, при рабочем объёме 500 см³ и цели 10:1 потребуется 500 / (10 − 1) ≈ 55,56 см³ над поршнем при ВМТ. Это общий объём, а не только выемка в головке цилиндра. Степень сжатия должна быть больше 1, иначе обратная формула теряет смысл.

Что включать в объём при ВМТ

Остаточный объём часто называют объёмом камеры сгорания, но для точного расчёта одной только измеренной полости в головке недостаточно. Сложите объём этой полости, объём отверстия в сжатой прокладке головки, пространство между плоскостью блока и поршнем при ВМТ и объём выемки в днище поршня. Если поршень имеет выпуклость, выступающую в камеру, её объём нужно вычесть. Знак указывают именно относительно пространства над поршнем: выемка его увеличивает, выпуклость уменьшает.

Объём цилиндрического слоя прокладки можно оценить по диаметру её отверстия D и сжатой толщине t: V = πD²t/4. Если размеры взяты в миллиметрах, разделите результат на 1000, чтобы получить см³. Например, отверстие 85 мм и сжатая толщина 1 мм дают около 5,67 см³. Для зазора между поршнем и плоскостью блока формула похожа, но обычно берут диаметр цилиндра. Нужна фактическая сжатая толщина прокладки, а не толщина новой детали до установки.

Геометрия реального поршня может быть сложнее цилиндрического слоя. Для серьёзной доработки двигателя лучше использовать измеренный объём головки и достоверные данные о днище поршня, а не угадывать их по фотографии. Если исходные составляющие неточны, калькулятор точно выполнит арифметику, но не сделает итоговую степень сжатия достоверной.

Несколько проверяемых примеров

Обычный прямой расчёт. Рабочий объём одного цилиндра 500 см³, полный объём при ВМТ 50 см³. При НМТ получается 550 см³, поэтому 550 / 50 = 11. Калькулятор покажет 11:1. Если перепутать рабочий объём одного цилиндра с объёмом всего четырёхцилиндрового мотора, ответ получится завышенным.

Проверка обратного расчёта. Для тех же 500 см³ задайте цель 11:1. Остаточный объём будет 500 / (11 − 1) = 50 см³. Прямой и обратный режимы возвращают одну пару величин, если ввести одинаковые исходные данные.

Более толстая прокладка. Допустим, исходный остаточный объём 50 см³, а замена прокладки добавила к нему 5 см³. При том же рабочем объёме 500 см³ новая степень сжатия составит (500 + 55) / 55 ≈ 10,09:1. Для расчёта эффекта нужно знать разницу объёмов старой и новой прокладок, а не просто подставить толщину новой.

Выемка в поршне. Если к прежним 50 см³ добавить выемку объёмом 6 см³, остаточный объём станет 56 см³. Для цилиндра 500 см³ отношение равно 556 / 56 ≈ 9,93:1. Выемка увеличивает пространство в ВМТ и снижает степень сжатия.

Выпуклый поршень. Выпуклость объёмом 5 см³, напротив, уменьшит остаточный объём с 50 до 45 см³. Тогда (500 + 45) / 45 ≈ 12,11:1. При реальном подборе деталей проверьте также механические зазоры: одно отношение объёмов не говорит, не встретятся ли клапаны с поршнем.

Другой размер цилиндра. Рабочий объём 250 см³ и остаточный 25 см³ тоже дают 11:1. Степень сжатия зависит от отношения объёмов, а не от их абсолютной величины. Из одинаковой степени сжатия не следует одинаковая мощность двух двигателей.

Как понимать результат

Калькулятор считает статическую геометрическую степень сжатия. Реальное сжатие рабочей смеси зависит также от фаз газораспределения, температуры, наполнения, герметичности и режима работы. Давление, измеренное компрессометром, выражается в барах или других единицах давления и не переводится в статическую степень сжатия простым равенством чисел. Даже запись «11:1» сама по себе не задаёт однозначное требование к бензину: важны конструкция двигателя и его настройки.

Если нужно найти рабочий объём цилиндра по его диаметру и ходу поршня, используйте калькулятор объёма цилиндра, предварительно приведя размеры к нужным единицам. Эта страница не прогнозирует мощность автомобиля; для отдельной оценки передачи мощности от двигателя к колёсам есть калькулятор мощности на колёсах. Изменение степени сжатия нельзя автоматически превращать в такой же процент прироста мощности.

Вопросы о степени сжатия

Для результата нужны объёмы одного цилиндра и единое определение остаточного пространства при ВМТ.

Почему в формуле к рабочему объёму прибавляют остаточный?

Рабочий объём описывает только объём, который вытесняет поршень при движении между крайними точками. Даже в ВМТ над ним остаётся пространство. В НМТ полный объём равен сумме рабочего и остаточного.

Можно ли вводить общий объём двигателя?

Нет, если в другом поле указан остаточный объём одного цилиндра. Сначала разделите общий рабочий объём двигателя на число цилиндров. Например, 2000 см³ при четырёх цилиндрах дают по 500 см³.

Объём камеры в головке и объём при ВМТ одинаковы?

Не всегда. В общий объём при ВМТ также входят пространство в прокладке, зазор до поршня и выемка в его днище; выпуклость поршня объём уменьшает. Введите сумму всех составляющих.

Как влияет более толстая прокладка?

При прочих равных она обычно увеличивает объём над поршнем при ВМТ и снижает статическую степень сжатия. Для сравнения двух прокладок учитывайте разницу их объёмов в установленном, сжатом состоянии.

Почему целевая степень сжатия должна быть больше 1?

При положительном рабочем и остаточном объёмах объём при НМТ всегда больше объёма при ВМТ. В обратной формуле при значении 1 пришлось бы делить на ноль, а значение меньше 1 не соответствует такой геометрии.

Степень сжатия 11:1 означает компрессию 11 бар?

Нет. 11:1 является безразмерным отношением геометрических объёмов, а компрессия в барах является измеренным давлением при прокрутке двигателя. На давление влияют дополнительные условия, поэтому числа напрямую не равны.

Можно ли по степени сжатия узнать мощность или нужное топливо?

Одной степени сжатия для этого недостаточно. Мощность и допустимое топливо зависят от многих конструктивных и настроечных параметров двигателя; калькулятор показывает только геометрическое отношение объёмов.

Есть что добавить?

Напишите своё мнение, комментарий или предложение.