5.3. Степень сжатия

Итак, когда в результате применения наддува давления в цилиндрах двигателя достигают опасных уровней, наилучшим средством снижения нагрузок является уменьшение степени сжатия. Конечно, уровень этих нагрузок зависит от степени наддува, а возможности выдержать повышенные нагрузки зависят от того запаса прочности, которые были заложены в конструкцию двигателя без наддува при его создании. Учитывая, что благодаря применению наддува двигателя скорости приложения нагрузок в цилиндре (скорости повышения давления при сгорании) несколько снижаются по сравнению с безнаддувным двигателем, в ряде случаев можно сохранить конструктивные параметры двигателя без изменения степени сжатия, упрочнения деталей и т. д. Однако, наиболее общим случаем является снижение степени сжатия. Следовательно, необходимо подсчитать величину этого необходимого снижения.

Очевидным методом снижения геометрической степени сжатия двигателя является увеличение объёма камеры сжатия V_c. Достигнуть этого можно, если при положении поршня в ВМТ опустить головку поршня на некоторую величину хода. Это обеспечивают, снимая часть металла с верхней поверхности головки поршня, или увеличивая размер (толщину) прокладки между гильзой цилиндра и головкой, или применением специального укороченного поршня, или изменением толщины прокладки между стержнем шатуна и его шатунной головкой (при разъёмном шатуне) и т. д. Для того, чтобы подсчитать количество материала, которое нужно снять с головки цилиндра или вообще величину необходимого увеличения камеры сгорания V_с, воспользуемся графиками на рис. 5.1. Итак, при степени сжатия 16 исходного базнаддувного двигателя давление сжатия составляло в цилиндре 58 бар. Предполагается применение наддува на уровне 1,5 бар. Сохраним давление р_с=58 бар для наддувного двигателя. Проведя горизонтальную линию от точки пересечения линии “Атмосферное давление” с вертикальной линией на уровне степени сжатия 16, т. е. на уровне давления 58 бар, находим точку её пересечения с линией “Наддув 1,5”. Опуская из этой точки линию, перпендикулярную оси абсцисс, получаем, что давление сжатия в 58 бар в двигателе с наддувом 1,5 достигается, если степень сжатия составит 12,4.

Или иначе: т. к. то Где р_ар_к.

Использование полученной информации рассмотрим на примере конкретного дизеля, который имеет 6 цилиндров и рабочий объём 12 литров. Т. е. рабочий объём его одного цилиндра V_h равен 2 л. Пусть двигатель имеет тороидальную камеру сгорания в поршне объёмом v_c=0,106 л (или дм³). Положение головки поршня в ВМТ и наличие прокладки между гильзой цилиндров и головкой цилиндра дают дополнительный объём v_п, так что V_c=v_c+v_п. Т. к. =(V_h+V_c)/V_c=16, то V_c=133 см³, а v_п=27 см³.

При модернизации этого дизеля наддувом с р_к=1,5 бар степень сжатия должна быть порядка 12,4. Определим величину необходимого увеличения (на величину V_x) объёма камеры сжатия для снижения степени сжатия до этого уровня (до _н=12,4). Так как то

Тогда V_x=(2-11,40,133)/11,4=0,042 дм³. Пусть диаметр цилиндра данного дизеля равен D=13 см или 1,3 дм. Тогда и следовательно

Т. е. надо снизить положение поршня на примерно 3,2 мм.