Изменение степети сжатия под более высокооктановое топливо

[sm01pnt]

Зная отношения субароводов к авто на газу, прошу сразу опустить критику, так как меня интересует более теоретический аспект.
Для начала факты:
1. Известно, что КПД двигателя зависит от степени сжатия. Чем больше сжатие - тем больший КПД, т.е. мощнее и экономичнее двигатель. Но степень сжатия поднимать до бесконечности нельзя, так как возникает дитонация, которая ведет к разрушению двигателя. Вот нашел такую таблицу, хоть достоверность ее у меня немного сомнения вызывает, хотя может для качественного бензина это имеет место быть
Октановое число: Степень сжатия:
92 до 10,5
95 10-12,5
98 12-14,5
102 13,5-16

2. Степень сжания это соотношения объема в нижней мертвой точке (НМТ) до объема в верхней мертвой точке (ВМТ). Хотя для турбированных двигателей более правильно оперировать понятием компрессии, так как при открытой дросельной заслонке, в атмосферном двигателе давление в НМТ всегда будет равно атмосферному давлению (условно конечно), а в ВМТ давление будет равно = атмосферное давление * степерь сжатия. В турбированном двигателе давление зависит от надува турбины.

3. Октановое число пропан-бутана около 105, октановое число метана около 120. Чем больше октановое число - тем дольше горит смесь. Поэтому на неправильно настроенном ГБО, особенно на высоких оборотах, смесь не успевает полностью сгореть и к моменту открытия выпускных клапанов продолжает горение, чем повреждает седла клапанов, что рано или поздно приводит к выходу из строя ГБЦ. Для борьбы с прогоранием клапанов выставляют более ранний угол опережения зажигания, что позволяет сгореть смеси полность до момента открытия выпускных клапанов, но степень сжатия не меняется, а значит КПД остается таким же.

4. Ранее на атмосферных двигателях для увеличения степени сжатия при езде на газу шлифовали гбц или ставили другие поршни. Таким образом увеличивалась степень сжатия, а значит и компрессия. Турбодвигатели хороши тем, что можно увеличить компрессию за счет изменения давления турбины.

Теперь вопрос знатокам, которые занимаются прошивкой и тюнингом, имеют практический опыт настройки турбо ДВС:
возможно ли увеличение мощности и/или уменьшения расхода путем перехода на более высокооктановое топливо (пропан или метан), с одновременной перепрошивкой и настройкой ДВС? Может кто-то что-то делал подобное? Может есть опыт?

Еще раз прошу опустить критику по поводу ГБО, так как меня больше интересует теоретическая возможность, нежели практическая реализация ГБО на субару.

[Murkt]

возможно ли увеличение мощности и/или уменьшения расхода путем перехода на более высокооктановое топливо (пропан или метан), с одновременной перепрошивкой и настройкой ДВС?

Увеличение мощности конечно возможно. Высокооктановое топливо - больше можно надуть турбиной или поднять степень сжатия и получить больше мощность. Точно так же, как можно настроить турбу на 92-й бензин с потерей мощности.

Насчёт расхода ничего не скажу. Нужна ли для пропан-бутана стохиометрическая смесь? А для метана? Можно ли безболезненно обеднять смесь?

[sm01pnt]

Увеличение мощности конечно возможно. Высокооктановое топливо - больше можно надуть турбиной или поднять степень сжатия и получить больше мощность. Точно так же, как можно настроить турбу на 92-й бензин с потерей мощности.
Насчёт расхода ничего не скажу. Нужна ли для пропан-бутана стохиометрическая смесь? А для метана? Можно ли безболезненно обеднять смесь?

Стехеометрическая смесь для пропан-бутана 15,6:1, для бензина 14,7:1. Но вопрос тут не сколько в забеднении, сколько в увеличении сжатия, что позволит повысить КПД, т.е. при сгорании одного и того же количество топлива мы получаем больше энергии, а значит меньше давим на педаль газа, от сюда и экономия

[Murkt]

Стехеометрическая смесь для пропан-бутана 15,6:1, для бензина 14,7:1. Но вопрос тут не сколько в забеднении, сколько в увеличении сжатия, что позволит повысить КПД, т.е. при сгорании одного и того же количество топлива мы получаем больше энергии, а значит меньше давим на педаль газа, от сюда и экономия

Авжеж, если увеличить степень сжатия, то ты можешь повысить КПД и увеличить мощность/понизить расход по сравнению с низкооктановым топливом. Но просто настройкой турбодвигателя ты не можешь поменять степень сжатия. А можно ли только настройкой на высокооктановом топливе понизить расход - не знаю.

[sm01pnt]

Авжеж, если увеличить степень сжатия, то ты можешь повысить КПД и увеличить мощность/понизить расход по сравнению с низкооктановым топливом. Но просто настройкой турбодвигателя ты не можешь поменять степень сжатия. А можно ли только настройкой на высокооктановом топливе понизить расход - не знаю.

Степень сжания (как соотношение объема в НМТ к объему в ВМТ) - изменить нельзя, можно изменить абсолютное давление (компрессию), именно этот параметр имеет решающее значение. А давление можно изменить настройкой турбины

[Murkt]

Авжеж, если увеличить степень сжатия, то ты можешь повысить КПД и увеличить мощность/понизить расход по сравнению с низкооктановым топливом. Но просто настройкой турбодвигателя ты не можешь поменять степень сжатия. А можно ли только настройкой на высокооктановом топливе понизить расход - не знаю.

Степень сжания (как соотношение объема в НМТ к объему в ВМТ) - изменить нельзя, можно изменить абсолютное давление (компрессию), именно этот параметр имеет решающее значение. А давление можно изменить настройкой турбины

Верно, и КПД зависит именно от степени сжатия - насколько сильно успеет расшириться горячий газ, совершив работу, а не от абсолютного давления в камере сгорания.

[gater]

Верно, и КПД зависит именно от степени сжатия - насколько сильно успеет расшириться горячий газ, совершив работу, а не от абсолютного давления в камере сгорания.

позвольте с Вами не согласиться, имеет значение как раз не степень сжатия, а абсолютное давление. В турбосубару степень сжатия около 8.4, в то время когда в атмосферных двигателях около 11. Почему? потому, что низкая степень сжатия компенсируется надувом турбины. В итоге при разных степенях сжатия абсолютное давление в ВМТ будет приблизительно одинаковое (не во всех режимах, конечно, так как турбина тоже по разному на разных оборотах дует)

[Murkt]

Верно, и КПД зависит именно от степени сжатия - насколько сильно успеет расшириться горячий газ, совершив работу, а не от абсолютного давления в камере сгорания.

позвольте с Вами не согласиться, имеет значение как раз не степень сжатия, а абсолютное давление. В турбосубару степень сжатия около 8.4, в то время когда в атмосферных двигателях около 11. Почему? потому, что низкая степень сжатия компенсируется надувом турбины. В итоге при разных степенях сжатия абсолютное давление в ВМТ будет приблизительно одинаковое (не во всех режимах, конечно, так как турбина тоже по разному на разных оборотах дует)

А в чём же Вы со мной не согласны-то? Да, у нас степень сжатия чуть больше восьми, а в атмосферных двигателях около 11. А ещё бывают и атмосферные двигатели со степенью сжатия 14 - skyactiv у мазды, но с компрессией, как у обычных с 11. А у BMW N55 степень сжатия - 10.2, хоть они и турбо.

Кстати о турбосубарах:

The new WRX 2.0-liter, 4-cylinder BOXER engine uses a combination of direct fuel injection, high compression (10.6:1), Subaru Dual Active Valve Control System (D-AVCS), a twin-scroll turbocharger and an intercooler to achieve outstanding performance and high efficiency

Насколько я понимаю, в целом компрессия действительно более важный параметр, чем степень сжатия. Но вот именно КПД двигателя, как тепловой машины, зависит от степени сжатия, а не от компрессии.

[gater]

А ещё бывают и атмосферные двигатели со степенью сжатия 14 - skyactiv у мазды

Там немного другой "прикол", при движении поршня вниз образуется вакуум, на который тратиться энергия, чтобы энергия не тратилась инженеры оставили открытой дроссельную заслонку. Но для стехиометрической смеси сколько воздуха не нужно, поэтому на впуске стоят фазовращалки, которые на некоторых режимах работы оставляют впускные клапана открытыми некоторое время даже при движении поршня вверх на такте сжатия. Итого имеем степень сжатия 14:1, а компрессию приблизительно такую же как и во всех двс на 95 бензине. Таким образом степень сжатия 14 никоим образом, в данном случае, на КПД тепловой машины не влияет. Влияет только абсолютное давление.

[Murkt]

Итого имеем степень сжатия 14:1, а компрессию приблизительно такую же как и во всех двс на 95 бензине. Таким образом степень сжатия 14 никоим образом, в данном случае, на КПД тепловой машины не влияет. Влияет только абсолютное давление.

Где тут смайлик фейспалма Не понимаю логики перехода между первым предложением и вторым.

Давайте лучше откроем учебник физики или хотя бы википедию. Цикл Отто. Читаем: КПД = 1 - 1 / n ^ (k-1), где n = V1/V2 (степень сжатия), а k - показатель адиабаты, насколько я понимаю, он где-то в пределах 1.2—1.3.

Для степени сжатия 8.5 (олдскульные турбо): КПД(8.5) = 1 - 1 / 8.5 ^ (1.2 - 1) = 1 - 1 / 1.53 = 1 - 0.65 = 0.35
Обычные атмосферники, турбы поновее: КПД(10.5) = 1 - 1 / 10.5 ^ (1.2 - 1) = 1 - 1 / 1.60 = 1 - 0.625 = 0.375

То есть, при прочих равных (потери на трение, показатель адиабаты, етц) КПД двигателя со степенью сжатия 10.5 будет на 2.5% выше, чем у двигателя со степенью сжатия 8.5. Если я не ошибаюсь, это значит, что при том же расходе полезной работы от более эффективного двигателя будет на (0.375 - 0.35) / 0.35 ~= 0.07, на 7% больше, т.е. на 7% больше мощность. Или на 7% меньше расход при той же мощности.

При расходе в 13 литров на сотню, 7% даст почти литр экономии.

Надеюсь, не утомил вас расчётами?

[gater]

можно ли считать степень сжатия (как отношения объема в НМТ к объему ВМТ) 14:1 уместным в данном расчете, если на такте сжатия открыты впускные клапана? Если открыть тот учебник, о котором Вы говорите, то для классического цикла Отто степень сжатия будет рассчитываться как отношение объема не НМТ к объему ВМТ, а объема в тот момент, когда закрываются впускные клапана к объему ВМТ.

[Murkt]

можно ли считать степень сжатия (как отношения объема в НМТ к объему ВМТ) 14:1 уместным в данном расчете, если на такте сжатия открыты впускные клапана? Если открыть тот учебник, о котором Вы говорите, то для классического цикла Отто степень сжатия будет рассчитываться как отношение объема не НМТ к объему ВМТ, а объема в тот момент, когда закрываются впускные клапана к объему ВМТ.

Для классического цикла Отто степень сжатия и степень "разжатия" одинаковы. А для двигателя, у которого 14:1, но на такте сжатия открыты впускные клапана (цикл Миллера?), эффективная степень сжатия получается меньше, чем геометрическая 14:1, но степень разжатия-то остаётся геометрической 14:1. А для КПД тепловой машины важен именно этот параметр - полезная работа выполняется при расширении газов, чем больше расширяется, тем выше КПД рабочего хода.

Ну это всякие детали и сложности с другими циклами, а у нас сейчас основной вопрос о том, можно ли уменьшить расход двигателя переходом на высокооктановое топливо и перенастройкой мотора. Возникла дискуссия, можно ли повысить КПД перенастройкой. Моё мнение: с точки зрения тепловой машины КПД зависит от степени сжатия, а значит, просто перенастройкой этот параметр поднять нельзя, это зависит от геометрии двигателя.

А если мы просто повысим компрессию настройкой турбины, т.е. будем вдувать больше воздуха, то, во-первых, КПД тепловой машины поднять таким образом невозможно, а во-вторых, придётся вливать больше топлива из-за стехиометрического соотношения. На расход это повлияет, но не в ту сторону, какую нужно

Можно ли вообще снизить расход переходом на высокооктановое топливо - не знаю, может быть. Например, может быть можно настроить оптимальнее углы зажигания, если с этим были какие-то проблемы. Или ещё какой-то момент. Тут моих теоретических знаний совсем не хватает, нужны более знающие люди, которые что-то в эту тему пока заглядывать не спешат

[///pahomov///]

Зачем вы тут вообще описываете слово компрессия. Оно вам никоем образом ненужно. Самый главный фактор - это степень сжатия, вот от него и прыгайте. Чем выше степень сжатия - тем выше удельная мощность - тем меньше расход топлива - тем выше нагрузка на мотор. Вот золотую середину отсюда нужно находить и использовать.

Турбированный мотор почему мощнее - тем что во первых снижаются потери на закачку смеси в мотор, так как любой ДВС это всего навсего насос. Во вторых его динамическая степень сжатия меняется в зависимости от того в атмосферном или в турбо режиме едет мотор.

Если хотите строить атмо мотор - оптимальная степень сжатия, под которую можно найти бензин это 12-12,5:1
Но и это уже будет на грани возможностей уйти от детонации. Все современные моторы с высоской степенью сжатия используют непосредственный впрыск топлива, что частично решает проблему с детонацией при таких высоких степенях сжатия.

[gater]

Зачем вы тут вообще описываете слово компрессия. Оно вам никоем образом ненужно. Самый главный фактор - это степень сжатия, вот от него и прыгайте.

Скажите, детонация от чего происходит? от степени сжатия или от давления(компрессии)?

[///pahomov///]

Зачем вы тут вообще описываете слово компрессия. Оно вам никоем образом ненужно. Самый главный фактор - это степень сжатия, вот от него и прыгайте.

Скажите, детонация от чего происходит? от степени сжатия или от давления(компрессии)?

Компрессия — физическая величина, давление в цилиндре в конце такта сжатия. Зависит от степени сжатия. Зависит от поршневых колец, клапанов, на двух одинаковым двигателях (даже новых) будет скорей всего разной
Детонация никак к компрессии не привязана.
Она связана с степенью сжатия. Чем выше степень сжатия, тем выше возможность возникновения детонации и преждевременного воспламинения