Вы заметили, как на рынке появляется волна автомобилей с большим расходом топлива? Mazda3 с двигателем SkyActiv может разогнаться до 42 миль на галлон (17,9 км на литр). Chevrolet Cruze Eco может разогнаться до 40 миль на галлон (17 километров на литр), как и Hyundai Elantra. И поймите это: несмотря на то, что эти автомобили имеют одни из лучших показателей расхода топлива в отрасли, они не используют бензиново-электрические гибридные технологии, альтернативные виды топлива или другие экологические приемы. Они оснащены старомодным двигателем внутреннего сгорания. Так что же делает их топливную экономичность такой хорошей? Их двигатели сверхэффективны благодаря тому, что их инженеры играют с такой мелочью, как степень сжатия.
Ваш основной автомобильный двигатель работает, превращая химическую энергию контролируемого взрыва смеси воздуха, бензина и искры в механическое движение. Для более подробного ознакомления с этим процессом посмотрите, как работает автомобильный двигатель. Но основная история заключается в том, что каждый автомобильный двигатель имеет определенное количество цилиндров, в которых находятся поршни. Контролируемый взрыв заставляет поршень двигаться вверх и вниз, что приводит к вращению коленчатого вала двигателя (это преобразование химической энергии в механическую), что, в свою очередь, приводит в движение колеса.
Степень сжатия – это отношение объема цилиндра и камеры сгорания, когда поршень находится внизу, и объема камеры сгорания, когда поршень находится вверху. Инженеры-автомобилисты могут повысить топливную экономичность и экономию топлива, разрабатывая двигатели с высокой степенью сжатия. Чем выше коэффициент, тем сильнее сжат воздух в цилиндре. При сжатии воздуха получается более мощный взрыв топливовоздушной смеси, и расходуется больше топлива. Подумайте об этом так: если бы вам нужно было оказаться рядом со взрывом, вы, вероятно, предпочли бы оказаться рядом с ним где-то снаружи, потому что сила взрыва рассеется, и он не будет казаться таким мощным. Однако в маленькой комнате сила будет сдержана, что заставит ее чувствовать себя намного сильнее. То же самое и со степенью сжатия. Удерживая взрыв в меньшем пространстве, можно использовать больше его мощности. Например, увеличив степень сжатия с 8:1 до 9:1, вы можете улучшить экономию топлива примерно на 5–6 процентов.
Тип степени сжатия, о котором мы только что узнали, известен как статическая степень сжатия . Он называется статическим, потому что измеряется только при закрытом впускном клапане. Есть еще один тип степени сжатия, который учитывает открытие и закрытие впускного клапана. Мы поговорим об этом на следующей странице.
Как мы узнали на предыдущей странице, статическая компрессия двигателя измеряется, когда впускной клапан двигателя полностью закрыт. Однако в реальной эксплуатации этого почти никогда не происходит. Двигатель работает так быстро, что впускному клапану может потребоваться снова открыться, прежде чем поршень завершит полный ход вверх и вниз. Когда это происходит, часть давления внутри цилиндра снижается, что снижает эффективность. По сути, для воздуха больше места, поэтому двигатель теряет часть мощности от сгорания топлива и воздуха.
Динамические коэффициенты сжатия учитывают движение впускного клапана. Инженеры могут настроить двигатель таким образом, чтобы впускной клапан закрывался раньше, что способствует увеличению давления в цилиндре. Двигатель также можно настроить таким образом, чтобы клапан закрывался позже, но это пропускает немного воздуха и снижает эффективность использования топлива двигателем.
Вычислить степень динамического сжатия на самом деле довольно сложно. Для этого вы используете длину хода и длину шатуна, чтобы определить положение поршня, когда клапан полностью закрыт. Поскольку это отношение определяется, когда поршень находится в середине своего хода, оно всегда ниже статической степени сжатия. Как и статическое сжатие, более высокая степень сжатия означает более эффективное использование топлива и лучшую экономию топлива.
Сегодняшние высокоэффективные двигатели на многих современных автомобилях во многом обязаны своей топливной экономичностью высокой степени сжатия. Но у двигателя с высокой степенью сжатия есть и свои недостатки. Чтобы поддерживать его в отличной форме, вам нужно использовать высокооктановый бензин, который дороже, чем обычный неэтилированный бензин. Если пропустить премиальный газ, со временем в двигателе может появиться стук. Детонация в двигателе возникает, когда сгорание воздушно-топливной смеси происходит не в оптимальное время хода поршня. Использование топлива с низким октановым числом в двигателе с высокой степенью сжатия может повысить вероятность детонации двигателя, поэтому, если вы покупаете новый экономичный автомобиль с высокой степенью сжатия, убедитесь, что вы используете тот тип бензина, который рекомендован в руководстве по эксплуатации, чтобы получить больше всего из этого.
Ищете дополнительную информацию о степени сжатия двигателя и расходе топлива? Просто перейдите по ссылкам на следующей странице.