Прежде чем обсуждать степень сжатия и наддув, важно понять, что такое толчки в двигателе, также известные как детонация. Детонация - опасное явление, вызванное неконтролируемым сгоранием смеси из воздуха и топлива. Аномально быстрое сгорание вызывает скачки давления в цилиндрах, которые могут привести к повреждению двигателя.
Тремя основными факторами, влияющими на детонацию в цилиндрах, являются:
1. Характеристики детонационной стойкости (предел детонации) двигателя: Поскольку каждый двигатель обладает своими особенностями, когда дело доходит до детонационной стойкости, единого ответа на вопрос “сколько” нет. Конструктивные особенности, такие как геометрия камеры сгорания, расположение свечи зажигания, размер отверстия и степень сжатия, влияют на предрасположенность двигателя к детонации.
2. Условия окружающего воздуха: При использовании турбонагнетателя как условия окружающего воздуха, так и условия на входе в двигатель влияют на максимальную мощность наддува. Горячий воздух и высокое давление в цилиндре повышают склонность двигателя к детонации. При форсировании двигателя температура всасываемого воздуха повышается, что увеличивает вероятность детонации. Охлаждение наддувочного воздуха (например, посредством интеркулера) решает эту проблему путем охлаждения сжатого воздуха, поставляемого турбонагнетателем
3. Октановое число используемого топлива: октановое число - это показатель способности топлива противостоять детонации. Октановое число для насосного газа колеблется от 85 до 94, в то время как гоночное топливо будет значительно выше 100. Чем выше октановое число топлива, тем оно более устойчиво к детонации. Поскольку детонация может привести к повреждению двигателя, важно использовать топливо с достаточным октановым числом. Вообще говоря, чем сильнее наддув, тем выше требование к октановому числу.
Что невозможно переоценить, это калибровка двигателя по топливу и искре. Она играет огромную роль в определении поведения двигателя при детонации. Более подробную информацию см. в Разделе 5 ниже.
Теперь, когда мы представили суть детонации в двигателе, а также факторы и способы снижения вероятности детонации, давайте поговорим о степени сжатия. Степень сжатия определяется следующим образом:
Степень сжатия, полученная на заводе, будет отличаться для двигателей с наддувом и форсированными двигателями. Например, стандартная Honda S2000 имеет степень сжатия 11,1:1, в то время как Subaru Impreza WRX с турбонаддувом имеет степень сжатия 8,0:1.
Существует множество факторов, влияющих на максимально допустимую степень сжатия. Единого правильного ответа для всех автомобилей не существует. Как правило, степень сжатия должна быть установлена настолько высокой, насколько это возможно, без детонации при максимальной нагрузке. Слишком низкая степень сжатия приведет к тому, что двигатель будет слишком вялым при работе без наддува. Однако, если он слишком высок, это может привести к серьезным проблемам с двигателем, связанным с детонацией.
Факторы, влияющие на степень сжатия, включают: антидетонационные свойства топлива (октановое число), давление наддува, температуру впускного воздуха, конструкцию камеры сгорания, время зажигания, калибровка клапанов и противодавление выхлопных газов. Многие современные двигатели с нормальным наддувом имеют хорошо спроектированные камеры сгорания, которые при соответствующей настройке позволят обеспечить умеренный уровень наддува без изменения степени сжатия. Для целей с более высокой мощностью и большим повышением степень сжатия должна быть скорректирована.
Существует несколько способов уменьшить степень сжатия, некоторые из которых предпочтительнее, чем другие. Наименее желательным является добавление прокладки между блоком и головкой. Эти распорки уменьшают количество “гашения”, предназначенное для камер сгорания двигателя, а также могут изменять время работы кулачков. Распорки, однако, относительно просты и недороги.
Лучшим вариантом, если установка более дорогостоящая и трудоемкая, является использование поршней с меньшим сжатием. Это не окажет негативного влияния на время работы кулачка или способность головки герметизировать и позволит надлежащим образом гасить области детонации в камерах сгорания.
