Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Компрессия дизельного двигателя; всё о ней

Компрессия дизельного двигателя — всё о ней.

Компрессия дизельного двигателя является важнейшим фактором, который показывает не только техническое состояние двигателя и влияет на его мощность, но и возможность его нормального запуска, особенно при низкой температуре окружающего воздуха. В этой статье мы рассмотрим подробно, что такое компрессия, её отличие от степени сжатия, какая должна быть компрессия на дизельном моторе, от чего она теряется, как её правильно замерить, какими способами можно восстановить компрессию и другие нюансы.

Начнём с того, что компрессия и степень сжатия — это разные вещи, но многие путают их. Степень сжатия — это постоянная и неизменная величина для каждого двигателя, которая напрямую зависит от объёма камеры сгорания. А если быть точным, степень сжатия зависит от расстояния от донышка поршня в ВМТ до верхней стенки камеры сгорания.

Чем это расстояние меньше (меньше объём камеры сгорания), тем выше степень сжатия и выше давление сжатия горючей смеси (выше форсировка мотора и выше октановое число топлива).

И узнать, на сколько отличается степень сжатия одного мотора, от степени сжатия другого двигателя можно, если выставить поршень в ВМТ и залить через свечное отверстие масло и сравнить объём залитого масла на разных моторах.

Степень сжатия, в отличие от компрессии, величина неизменная, если конечно вы не торцанёте плоскость прилегания головки для повышения степени сжатия, или наоборот не установите более толстую прокладку между головкой и блоком двигателя, для уменьшения степени сжатия.

Ну а компрессия — это величина, которая постепенно, в процессе эксплуатации двигателя, уменьшается, от того, что детали изнашиваются и именно поэтому показатель компрессии и является показателем состояния деталей двигателя.

Но об этом ниже, а пока начнём с теории: компрессия — это физическая величина, показывающая давление сжатого воздуха в цилиндрах (и камерах сгорания) двигателя.

А раз давление воздуха, значит и измеряется эта величина так же как и в автомобильных шинах или в баллоне любого компрессора в килограммах на квадратный сантиметр или в барах (что практически одно и тоже). И измерить компрессию проще говоря можно почти тем же прибором — манометром, который измеряет давление в шинах или на баллоне компрессора.

Только манометр должен быть мощнее, то есть рассчитан на измерение давления до 40 кг/см (с запасом) — это для дизеля, а для бензиновых моторов меньше. Ну и на манометре должен быть переходник, который позволяет подсоединить его к свечному отверстию цилиндра двигателя (или отверстия от форсунки) и именно так и устроен простейший компрессиметр (но о нём подробнее ниже).

Поршень сжимает воздух в цилиндре и чем лучше состояние цилиндра, поршня и его колец (меньше их износ) тем большее давление в цилиндре поршень способен создать (сжать). Поэтому при постепенном износе поршневой группы, компрессия так же постепенно снижается. Надеюсь с этим понятно и плавно переходим к дизельному двигателю.

Почему так важна компрессия дизельного двигателя? Потому что в дизельном моторе, в отличие от бензинового, дизельное топливо воспламеняется не от искры свечи зажигания, а от сжатия топлива в цилиндре под большим давлением (на современных дизелях давление примерно 35 — 40 кг/см).

При большом давлении, от сжатия поршней воздух нагревается в камерах сгорания до высокой температуры (примерно до 300 — 345 ºС) и впрыснутое в камеры в нужный момент дизельное топливо воспламеняется.

А это значит, что чем меньше давление воздуха (от сжатия поршнями) в камерах сгорания вашего двигателя (меньше компрессия), тем ниже температура воздуха в камерах (форкамерах) и тем меньше возможность лёгкого воспламенения соляры и тем труднее запустить дизельный двигатель, особенно при понижении температуры окружающего воздуха и соответственно двигателя.

Для общего сведения — дизельное топливо имеет так называемую температуру самовоспламенения примерно от 230 до 310 градусов (зависит от марки топлива). Но всё же для устойчивого воспламенения дизельного топлива, с небольшим периодом задержки (примерно до 60 мс) температура сжимаемого воздуха в камерах сгорания (форкамерах) в конце такта сжатия должна быть значительно выше температуры самовоспламенения топлива и в период пуска должна составлять примерно 300 — 345º С.

И конечно же для без проблемного достижения требуемой температуры в камерах сгорания, очень важен показатель компрессии, который зависит от состояния цилиндро-поршневой группы (изношена или нет), а так же от состояния клапанов и сёдел и выставленных правильных тепловых зазоров клапанов.

И если не в порядке нужный показатель компрессии, то начинаются проблемы при запуске дизельного двигателя, особенно при понижении температуры окружающего воздуха. И именно об этом я написал отдельную статью — «Что делать, если дизель плохо запускается при похолодании» — советую почитать её вот здесь. Там же подробно описано о замере компрессии и о том, что такое пусковая частота вращения коленвала, которая влияет на запуск дизеля, а так же описано как проверить свечи накаливания и другие полезные нюансы.

Причины потери компрессии дизельного двигателя.

Кстати, компрессия может теряться не только от износа поршневой группы, но ещё и от :

  • Неправильной регулировки клапанных зазоров.
  • Пригорания тарелки клапана и седла и потери их герметичности (о восстановлении сёдел читаем здесь).
  • От искривления стержня клапана (от этого тарелка клапана неплотно прилегает к седлу).
  • От выхода из строя (засорения) гидрокомпенсаторов клапанов.
  • От сильного износа направляющих втулок клапанов.
  • От закоксовки поршневых колец (как сделать раскоксовку читаем тут).
  • От потери герметичности прокладки блока и головки.
  • От перегрева головки двигателя, её искривления или трещины в ней.
  • От трещин, раковин и других дефектов на прилегающей к прокладке поверхности блока двигателя.
  • От прогорания поршня или его перегородок колец.

Ещё один важный момент : например вы замерили компрессию (об этом ниже) и она недостаточная для запуска дизельного двигателя. Минимальная компрессия для запуска летом современного дизеля, должна быть не менее 23 кг/см², (для более старых форкамерных дизелей не менее 20 кг/см). При минусовой температуре эти показатели должны быть выше, и чем показатели компрессии будут выше, тем легче запустить дизель в холодную погоду — это в теории.

На практике большинство современных дизелей в морозную погоду трудно запустить при понижении компрессии ниже 28 кг/см². Такой мотор зимой возможно запустить если добавить немного масла в цилиндры двигателя. Летом же, или когда машина стоит в тёплом боксе, при такой компрессии запуск дизельного мотора вполне возможен.

Но всё же водителям автомобилей с современными дизелями следует знать, какой должна быть компрессия, при которой холодный мотор заведётся при определённой температуре окружающего воздуха:

  • Компрессия менее 28 кг/см² — неудовлетворительная (дизель будет заводиться только до -15 градусов мороза).
  • Компрессия более 28 — 30 кг/см² — удовлетворительная (дизель будет заводиться до -20 градусов).
  • Компрессия более 32 кг/см² — нормальная (дизель будет заводиться до -25 градусов).
  • Компрессия 36 кг/см² — хорошая (дизель будет заводиться до -30 градусов).
  • Компрессия 37 — 40 кг/см² — отличная (дизель заведётся до -35 градусов мороза).

Данные опубликованные выше конечно же примерные, ведь состояние других систем автомобиля может быть разным у разных машин (например старый или подсевший аккумулятор, изношенный плунжер ТНВД, плохо работающие свечи накаливания и др.) и эти данные написаны с расчётом того, что все системы автомобиля, отвечающие за надёжный пуск мотора, находятся в полном порядке.

Однако следует запомнить простое правило: чем выше компрессия дизельного двигателя, тем легче его запустить при низкой температуре и при износе (или мелкой неисправности) других систем, отвечающих за надёжный запуск.

Если компрессия дизельного двигателя недостаточная ?

Так вот, если компрессия недостаточная, то важно определить, от чего она недостаточная — от проблем в поршневой группе или от проблем в клапанном механизме.

И если это точно определить, то можно уже будет заняться устранением точной причины потери компрессии. А определить это довольно просто. Выкручиваем свечи накаливания из цилиндров мотора и замеряем компрессию во всех цилиндрах и записываем показания.

Далее заливаем в свечное отверстие каждого цилиндра (используем медицинский шприц) примерно по 50 грамм моторного масла, немного прокручиваем мотор стартером с выкрученными свечами накаливания (чтобы лишнее масло выдавило и предотвратить гидроудар) и опять замеряем компрессию.

Если она заметно возрастёт после заливки масла, значит проблемы с поршневой группой (изношена или залегли кольца), если же компрессия почти не изменится, то следует заняться клапанным механизмом (клапана негерметичны или зазоры не правильные), а поршневая ещё походит.

Если проблемы с поршневой, то прежде чем разбирать двигатель для ремонта, сначала произведите раскоксовку мотора (как сделать раскоксовку ссылка выше в тексте) , и если она не поможет поднять компрессию, только после этого стоит начинать разборку и заморачиваться с ремонтом поршневой группы.

Кстати, как сделать правильный капремонт мотора, чтобы он стал лучше нового заводского серийного двигателя, советую почитать вот эту статью.

Ну а как восстановить компрессию двигателя без его разборки и с помощью чего, советую почитать вот тут.

Как замерить компрессию дизельного двигателя и что для этого нужно.

Для замера компрессии нужен хорошо заряженный аккумулятор, и прибор, именуемый компрессиметром. Прибор должен быть предназначен именно для дизеля, и у такого прибора более мощный манометр и резьба рассчитанная для свечи накаливания, а не для свечи зажигания.

Бывают универсальные приборы, которые имеют в своём наборе соответсвующие переходники и для свечи зажигания и для свечи накаливания. Но можно сделать компрессиметр и самостоятельно, что я и сделал (см. фото слева — тот прибор, который для дизеля с латунным переходником). Для этого берётся обычный манометр, рассчитанный на давление не менее 45 кг/см² и для него точится из прутка цилиндр-переходник с отверстием внутри.

Читать еще:  Волга 402 двигатель большой расход

Следует учесть, что объём камеры сгорания современных дизелей очень мал, поэтому внутренний диаметр просверленного сквозного отверстия в прутке, не должен превышать 3 мм (чтобы исключить лишний объём в трубке(прутке), который добавится к камере сгорания). А сама трубка-переходник, изготовленная из прутка, не должна быть длиннее 150 мм (ну максимум 200 мм), иначе показания компрессии будут занижены.

Именно поэтому у разных приборов в разных автосервисах могут быть разные показатели компрессии, и чем длиннее трубка (или шланг) и толще диаметр её внутреннего отверстия, тем меньше будет показатель компрессии, который будет больше отличаться от реального (прибор попросту будет врать).

Отверстие в прутке с одной стороны растачиваем под резьбу манометра, нарезаем резьбу и вкручиваем манометр на фум-ленте, а с другой стороны вкручиваем резьбовой штуцер с такой же резьбой как и у свечей накаливания вашего дизеля (штуцер лучше не вкручивать, а проточить пруток до диаметра резьбы, как у свечей зажигания).

Ещё в штуцере внутри следует нарезать и внутреннюю резьбу, в которую вкручиваем (обмазав клеем) сосок от камеры колеса автомобиля. Всё прибор готов. Сосок от камеры с клапаном, или сам клапан (золотник) должен быть вкручен в самом низу трубки (внутри свечной резьбы в трубке прибора), а не где нибудь вверху в трубке перед манометром. Иначе внутренний объём трубки прибора добавится к объёму камеры сгорания и прибор будет врать (надеюсь с этим понятно).

Для точного замера компрессии, температура окружающего воздуха должна быть по возможности 20 градусов тепла. Перед замером выкручиваем свечи накаливания и вкручиваем прибор в свечное отверстие всех цилиндров по очереди. Вкрутив прибор, крутим электростартером коленвал двигателя примерно секунд 10 (лучше попросить помощника), пока стрелка манометра не перестанет двигаться в правую зону шкалы.

Записываем показания и переходим к следующему цилиндру. Для двух последних цилиндров желательно подзарядить батарею (особенно если вы услышали, что обороты стартера упали). Кроме заряженной батареи, важно чтобы силовые провода были не окислены (подробнее об этом я написал вот эту статью, в которой описано какие проблемы могут быть на машине из-за плохого контакта массы). Иначе несмотря на хорошо зяряженную батарею, обороты стартера будут недостаточны как для точного замера компрессии, так и для надёжного пуска дизеля зимой.

Разница в показатели компрессии не должна быть более 1 кг/см² на разных цилиндрах. Если в каком то цилиндре разница давления больше, значит с ним что то не в порядке.

И исходя из того, что все поршни, кольца и цилиндры двигателя изнашиваются равномерно (одинаково), то скорей всего нужно откорректировать клапанные зазоры в цилиндре с меньшим показателем компрессии . Если у вас более современный двигатель, имеющий гидрокомпенсаторы клапанных зазоров, то возможно засорение плунжерной пары гидрокомпенсатора (того цилиндра, у которого компрессия меньше, чем у других), и его следует разобрать и промыть в дизельном топливе или керосине.

Если проверка и корректировка клапанного зазора (или промывка гидрокомпенсатора) не поможет поднять компрессию в цилиндре с меньшим показателем, то скорей всего прогорели клапана в камере сгорания с меньшей компрессией и придётся или притирать клапана, или восстанавливать седло (как восстановить сёдла ссылка выше в тексте).

Ну вот вроде бы всё, или почти всё, о компрессии дизельного двигателя и о её восстановлении я написал, и надеюсь эта статья поможет начинающим водителям или ремонтникам, успехов всем.

Почему нужно знать, какая компрессия должна быть в дизельном двигателе

Компрессия дизельного двигателя является основным показателем его исправности. Компрессией называют максимальное значение давления, создаваемого в цилиндре, при нахождении поршня в ВМТ (верхней мертвой точке). Конструктивные особенности дизельных движков таковы, что малейшее отклонение компрессии от нормы приводит к сбоям в работе силового агрегата.

Заниженный показатель давления влечет за собой полный отказ в работе цилиндра. При возникновении сбоев или запуске дизеля и в работающем моторе необходимо производить тщательную проверку компрессии. Диагностика давления производится согласно инструкции, приложенной к прибору.

Технические характеристики двигателей внутреннего сгорания содержат информацию о конструктивном параметре — степени сжатия, который является постоянной величиной. Степень сжатия дизельного двигателя представлена в виде соотношения объемов цилиндра при расположении поршня в НМТ (нижней мертвой точке) и в ВМТ соответственно.

Определить степень сжатия можно путем деления величины объема цилиндра на объем камеры сгорания. Результат, полученный после деления, указывает во сколько раз уменьшается объем топливовоздушной смеси при перемещении поршня из нижней точки в ВМТ.

Основной характеристикой работы дизеля является именно компрессия в цилиндрах, потому что только при достижении рабочего давления определенного значения температура сжатого воздуха повышается и происходит воспламенение топливовоздушной смеси.

Описание признаков снижения компрессии

В процессе эксплуатации дизеля компрессия склонна к снижению вследствие постепенного износа его деталей и узлов. Величина давления отображает состояние элементов, входящих в состав дизельного мотора.

Проблемы, возникающие по причине пониженной компрессии, имеют следующие признаки:

  1. Возникновение трудностей при запуске двигателя.
  2. Плохое зажигание.
  3. Скачки в работе движка, плавают обороты.
  4. Троение дизеля, вызванное отказом одного или нескольких цилиндров.
  5. Шумная работа мотора вследствие формирования и последующих микровзрывов избыточных топливных испарений в силовом агрегате.
  6. Снижение мощности дизеля.
  7. Возрастание давления в системе охлаждения.
  8. Появление потоков масла снаружи двигателя.
  9. Увеличение расхода дизтоплива почти в два раза.
  10. Нагрев силового агрегата.
  11. Появление синего дыма, выходящего из выхлопной трубы при запуске мотора.

Возникновение хотя бы одного из перечисленных признаков вызывает необходимость проверки давления сжатого воздуха в цилиндрах.

Уровень проверяемого показателя давления опосредованно информирует о высоте температуры сжатого воздуха, вследствие чего становится понятно, возможно ли запустить двигатель. Повышение температуры сжатого воздуха до необходимого уровня возможно только при обеспечении достаточного давления в цилиндрах.

Определение нормы компрессии дизеля

Автовладельцы часто задаются вопросом, какая компрессия должна быть в дизельном двигателе. Норма давления сжатого воздуха в цилиндрах дизеля более высокая в сравнении с бензиновыми моторами. Запуск дизельного движка происходит при достижении давления более 22 кг/см3.

Сжатие воздушно-топливной смеси приводит к интенсивному нагреву воздуха свыше 300 ˚С и вспышке впрыснутого дизельного топлива. Наиболее предпочтительным для успешного воспламенения топлива является значение компрессии 20-32 кг/см3.

Уменьшение поршневого давления приводит к снижению температуры сжатого воздуха в камерах сгорания, что является помехой для воспламенения дизтоплива и запуска двигателя особенно в зимнее время.

Владельцам современных автомобилей с дизельным двигателем необходимо обладать информацией о величине давления, при котором холодный мотор заведется при низкой температуре в окружающей среде:

  • меньше 28 кг/см3 — дизель заведется только при морозе, слабее чем минус 15˚С;
  • от 20 до 30 кг/см3 — до минус 20˚С;
  • более 32 кг/см3 — минус 25˚С;
  • 36 кг/см3 — до минус 30˚С;
  • 37–40 кг/см3 — минус 35˚С.

Данные приведены в расчете на то, что все системы автомобиля, участвующие в запуске мотора, находятся в отличном состоянии.

Причины, вызывающие понижение давления в цилиндрах

Если в результате проверки выяснилось, что компрессия в дизельном двигателе занижена, то чтобы ее повысить, необходимо произвести комплексную проверку и выяснить причины, вызвавшие этот дефект. Причинами низкого давления в цилиндрах дизельного мотора являются следующие факторы:

  • неисправности поршня;
  • залегание компрессионных колец;
  • задиры и сколы на стенках цилиндров;
  • трещины в блоке цилиндров;
  • отказ прокладки блока цилиндров, появление неровностей на прилегающей поверхности;
  • нарушение герметичности корпуса двигателя, образование трещин;
  • возникновение слоев нагара внутри силового агрегата вследствие использования топлива плохого качества;
  • отказ клапанов в следствие прогорания или неправильной настройки.

Показатель компрессии находится в прямой зависимости от степени изношенности деталей, входящих в поршневую группу, от клапанов и зазоров, отвечающих за температуру сжатого воздуха, установленных при их регулировке.

При выявленных дефектах в поршне или компрессионных кольцах нужно ремонтировать всю поршневую группу. Чтобы увеличить давление при выявлении задиров на цилиндрах, необходимо произвести шлифовку стенок или замену всего блока цилиндров.

Изношенные и прогоревшие клапаны нуждаются в замене и последующей настройке. Неверная регулировка клапанов является причиной неравномерной компрессии в цилиндрах.

Проведение комплексной проверки дизельных моторов является обязательным мероприятием для предупреждения окончательного отказа мотора.

Состояние всех элементов двигателя влияет на уровень компрессии. Снижение этого показателя говорит о сильном износе механизмов силового агрегата. При проведении комплексной диагностики всегда измеряется уровень давления сжатого воздуха в цилиндрах дизельных моторов.

Алгоритм замера давления в цилиндрах

Проверять компрессию необходимо после тщательного прогрева движка. При проведении замеров давления в поршнях используется прибор под названием компрессометр, имеющий специальную шкалу манометра для вывода информации и резьбу, рассчитанную на вкручивание вместо свечей накаливания или форсунок.

Последовательность действий состоит в выполнении следующих операций:

  1. Снятие свечи накаливания или форсунки с одного из цилиндров.
  2. Установка измерительного прибора на место снятой свечи или форсунки.
  3. Проворачивание коленчатого вала при помощи стартера.
  4. Фиксирование полученного результата.
  5. Замер давления в остальных цилиндрах производится подобными действиями.
  6. Сверка полученных результатов.
  7. Добавление 50 мл масла в каждый поршень при помощи медицинского шприца.
  8. Прокручивание мотора при снятых свечах при помощи стартера.
  9. Новый замер компрессии.
  10. Возрастание данного показателя свидетельствует о проблемах, возникших в поршневой группе.
  11. Если давление осталось неизменным, то необходимо производить ремонт и регулировку в клапанном механизме.

Для получения реальных результатов при проведении контрольных замеров необходимо обеспечить необходимое количество оборотов коленчатого вала, равное 200–250 оборотов в минуту.

Читать еще:  Что такое двигатель гибрид на ниве

Что делать при усиленном снижении компрессии дизельного двигателя?

При выявлении сниженной компрессии необходимо обратиться к специалистам с целью проведения тщательной диагностики силового агрегата. Серьезное снижение данного показателя при большом пробеге свидетельствует об износе элементов и необходимости их замены с последующими профессиональными регулировками на специальных стендах.

Если в одном из цилиндров давление занижено в сравнении с остальными, то придется производить переборку всего двигателя. Разное значение компрессии исчезнет только после замены всей поршневой группы.

Сборка и ремонт дизельных двигателей обходятся намного дороже вследствие технологических особенностей. Требования к величине компрессии объясняются тем, что воспламенение дизельного топлива при холодном запуске происходит только при заданной величине этого показателя.

Какие бывают дизели

В последние годы растет интерес автомобилестроителей к дизельным двигателям. Сейчас почти все крупные фирмы оснащают ими часть своих легковых моделей. О грузовых машинах, автобусах, фургонах и говорить не приходится: на подавляющем большинстве западноевропейских, японских американских стоят дизели. Все значительнее их доля и в производстве наших грузовиков и автобусов. В ряде стран практически не встретишь такси с бензиновым двигателем, хотя автомобиль с дизелем дороже и тяжелее, более дымен и шумен, у него хуже скоростные и динамически качества.

Но все эти недостатки дизеля «искупаются» тем, что он потребляет меньше топлива, которое вдобавок часто стоит дешевле бензина. Так не идет ли дело к постепенному вытеснению бензинового мотора? Нет. При выборе типа двигателя решающее значение имеют условия эксплуатации, в первую очередь годовой пробег: чем он больше — тем быстрее покрывается разница в цене автомобилей с дизелем и бензиновым мотором. Так, в некоторых странах более высокие затраты на приобретение автомобиля с дизелем компенсируются уже за 20 тысяч километров: после этого эксплуатация дизельного автомобиля становится выгоднее. Отсюда и предпочтение дизелям для такси, грузовиков, автобусов, фургонов: все они имеют большие годовые пробеги.

Конечно, в разных странах величина «компенсирующего» пробега колеблется. Она зависит от разницы цен на дизельное топливо и бензин, а также от налоговой политики. Поэтому и доля легковых автомобилей с дизелями в разных странах неодинакова.

Предкамерный дизель. Объем предкамеры — 20-40% от общего объема камеры сгорания; степень сжатия — 20-21.

Чтобы разобраться, почему дизельный двигатель экономичнее бензинового, надо сравнить особенности их конструкции и рабочие процессы. Как известно, в двигателях обоих типов после такта сжатия сгорает смесь топлива с воздухом. В бензиновом эта смесь приготавливается в карбюраторе или во впускной трубе, куда топливо впрыскивается форсункой, и воспламеняется в камере сгорания от искры.

Таким образом, в цилиндр бензинового двигателя всасывается смесь топлива с воздухом. В дизеле всасывается чистый воздух, а в конце такта сжатия, когда температура сжатого воздуха становится достаточно высокой, в камеру сгорания впрыскивается топливо. Здесь оно должно успеть распылиться, смешаться с воздухом и воспламениться. На эти процессы в дизеле отведен очень короткий промежуток времени: он соответствует повороту коленчатого вала на 20-40° против почти 360° в бензиновом. При этом надо учесть, что вал вращается с частотой 4500-4800 об/мин: на таких оборотах работают современные дизели легковых автомобилей. Становится ясно, что их топливная аппаратура должна удовлетворять весьма высоким требованиям. Здесь мы подошли к самому сложному этапу создания дизельного двигателя — к организации его рабочего процесса.

Итак, за очень короткий отрезок времени топливо необходимо впрыснуть в камеру сгорания и смешать с воздухом, а для этого — тонко распылить. Если капли топлива будут слишком крупными, они не успеют сгореть за отводимое им для этого время. Несгоревшее топливо вылетит в выхлопную трубу в виде темного дыма, а также напомнит о себе повышенным расходом. Но недостаточно хорошо распылить топливо: его, как уже говорилось, нужно тщательно перемешать с воздухом, чтобы обеспечить полное сгорание. Для этого используют разные методы. В основном они сводятся к завихрению воздуха, в который и подают топливо. Организовать интенсивное движение воздуха в цилиндре оказывается не так просто. В современных двигателях для этого, например, камеру сгорания разделяют на несколько частей, обычно на две. Такие камеры называют двухполостными. При этом одна часть является основной, а другая — дополнительной. В последней и происходит интенсивное перемешивание топлива с воздухом и его воспламенение.

Вихрекамерный дизель. Объем вихревой камеры — 50-80% от общего объема камеры сгорания; степень сжатия — 20-23.

Дело в том, что при сжатии давление воздуха в основной камере сгорания нарастает быстрее, чем в дополнительной, поэтому воздух перетекает из основной в дополнительную камеру. В автомобильных двигателях в основном применяют два варианта дополнительных камер. В первом она представляет собой тело вращения. Воздух подается в нее вдоль оси вращения, а топливо впрыскивается навстречу воздуху. При этом происходит интенсивное перемешивание топлива с воздухом и воспламенение. Такие двигатели называют предкамерными (форкамерными). Камеры другого типа имеют форму сферы, куда воздух подводится по каналу (или каналам), направление которого касательно к сферической поверхности. При этом в дополнительной камере происходит интенсивное вращательное движение воздуха, а топливо впрыскивается (в большинстве случаев) перпендикулярно к направлению движения воздуха. При этом также происходит интенсивное перемешивание топлива с воздухом и воспламенение. Эти двигатели называют вихрекамерными. В результате воспламенения резко повышается давление в дополнительной камере, и горящие газы перетекают в основную, где и происходит их догорание и расширение, то есть рабочий ход. Как вихрекамерные так и предкамерные двигатели надежны в работе, обладают неплохой экономичностью и требуют сравнительно невысокого (120-150 кгс/см2/12-15 МПа) давления впрыска. Это очень важно: создаются условия для использования сравнительно простой топливной аппаратуры, в частности, одно дырчатых форсунок. Практически все выпускаемые в настоящее время дизели легковых автомобилей являются вихрекамерными или предкамерными.

Другой тип дизелей — с камерой сгорания, образованной полостью между днищем поршня и головкой цилиндра (при положении поршня в верхней мертвой точке). Такие камеры называют однополостными, поскольку они представляют собой единый объем, в который и впрыскивают топливо, и вот почему сами дизели именуют также двигателями с непосредственным впрыском топлива. Основной объем камеры сгорания здесь образует, как правило, выемка в днище поршня.

Дизель непосредственным впрыском топлива. Степень сжатия — 13-18.

У однополостных камер при одинаковом с двухполостными объеме меньше площадь поверхности, через которую тепло, образовавшееся в процессе сгорания, уходит в охлаждающую среду. У них не теряется энергия на перекачивание газа из одной полости в другую.

Благодаря этому дизели с непосредственным впрыском имеют более высокий КПД и, следовательно, лучшую (примерно на 15%) экономичность, чем вихрекамерные и предкамерные.

Для организации рабочего процесса с непосредственным впрыском необходимо решить уже известные нам задачи подать топливо в камеру сгорания достаточно тонко его распылить и хорошо перемешать с воздухом.

Качество распыливания и «дальнобойность» топливного факела обеспечивают более высоким, чем при разделенных камерах, давлением впрыска (200—1500 кгс/см2 /20—150 МПа), а для равномерного распределения топлива по объему форсунки делают с несколькими (пятью—семью) отверстиями. Аппаратура, рассчитанная на большее давление, несколько сложнее и дороже, чем для предкамерных и вихрекамерных дизелей.

Дизель с пленочным смесеобразованием. Степень сжатия — 13-18.

Но процесс, давно освоенный на двигателях среднего и большого литража (грузовиков, тракторов, судов), оказывается непросто осуществить на моторе со сравнительно малым объемом камеры сгорания и цилиндра. В однополостной камере одновременно воспламеняется больший объем смеси, чем в разделенной, быстрее нарастает давление газов, а значит, и нагрузки на детали шатунно-поршневой группы. Такую работу двигателя называют жесткой. Она сопровождается повышенным шумом. Из-за высоких нагрузок поршни, шатуны коленчатый вал приходится делать более массивными, поэтому двигатель получается тяжелее. Из-за этих недостатков он неприемлем для легкового автомобиля.

Разработаны такие однополостные камеры, где перемешивание топлива с воздухом и его воспламенение происходит не во всем объеме одновременно. Часть топлива направляется на стенку камеры и растягивается воздухом в тонкую пленку. По мере испарения оно подхватывается воздушными вихрями и последовательно вводится в очаг сгорания. Вначале воспламеняется небольшое количество топлива; благодаря этому давление нарастает постепенно и дизель работает мягче. Если на стенки направляется почти все впрыскиваемое топливо, смесеобразование называют пленочным, если часть его — объемно-пленочным.

Но для легковых автомобилей достигнутая таким путем экономичность еще недостаточна. Поэтому ищут новые способы организовать турбулентное движение воздуха в камере: устанавливают по два впускных клапана на цилиндр, создают новые типы форсунок и распылителей — специально для малолитражных дизелей. Вместо четырехцилиндровых двигателей предлагают трехцилиндровые: у них больше объем одного цилиндра (при равном суммарном) значит, легче организовать рабочий процесс Задача создания малолитражного двигателя с непосредственным впрыском, конечно, будет решена, но потребует немалых усилий.

Познакомившись с особенностями конструкции дизелей, вернемся к вопросу о том, почему они более экономичны, чем бензиновые двигатели. Тут несколько причин. Основные — различия в системах регулирования и величинах степени сжатия.

Сравнение топливной экономичности легковых автомобилей с различными двигателями: 1 — типичный бензиновый; 2 — бензиновый с улучшенным рабочим процессом; 3 — вихрекамерный дизель; 4 — дизель с непосредственным впрыском.

Регулирование работы дизеля (изменение его мощности) осуществляется увеличением или уменьшением подачи топлива в цилиндр. Работа бензинового двигателя регулируется прикрытием или открытием дроссельной заслонки карбюратора. 3десь необходимо напомнить, что сжатие воздуха в цилиндре дизеля или рабочей смеси в бензиновом двигателе начинается при давлении ниже атмосферного, то есть при некотором разрежении. Оно возникает в результате того, что во время всасывания впускной клапан и впускной тракт оказывают значительное сопротивление потоку смеси или воздуха. Поэтому когда поршень находится в нижней мертвой точке перед тактом сжатия в цилиндре — разрежение. В итоге фактическая степень сжатия всегда ниже геометрической (той, которая должна быть, если бы сопротивление впускного тракта равнялось нулю и сжатие начиналось с давления, равного атмосферному). У бензинового двигателя очень большое сопротивление создает дроссельная заслонка. Когда она прикрыта, то есть водителю не нужна полная мощность двигателя, разрежение в цилиндре достаточно велико, оно даже используется например, для работы усилителя тормозов. При этом действительная степень сжатия намного ниже геометрической, указанной в технической характеристике. А именно от степени сжатия прежде всего зависят мощность и экономичность двигателя. Вот на этих, так называемых частичных режимах и выигрывает дизель: у него нет дроссельной заслонки и фактическая степень сжатия меньше отличает от геометрической. Вдобавок у дизеля она выше по условиям сгорания — 18—23, тогда как у бензинового не превышает, как правило, 10. Чтобы получить практически такие высокие степени сжатия, необходимо изготовлять детали кривошипно-шатунного механизма, полости в поршне и головку блока дизеля с большой точностью, а это требует дополнительных производственных затрат, что сказывается на стоимости двигателя. На нее оказывает влияние и топливная аппаратура она сложнее, требует очень высокой точности изготовления и потому дорога.

Читать еще:  Двигатель 220 в 2 квт схема

Таким образом, дизельные двигатели более экономичны, но и более дороги, чем бензиновые. Существенно и то, что регулировка и ремонт дизельной аппаратуры (насосов, форсунок) требуют большой точности и трудовых затрат и возможны только в специально оборудованных мастерских и СТО. Целесообразность применения дизелей зависит от условий эксплуатации автомобилей, на которых они установлены. И выбор того или иного типа двигателя диктуется в основном экономическими расчетами.

Разумеется, мы смогли коснуться лишь основных проблем, связанных с этим выбором. Более подробно конструктивные особенности различных двигателей освещены в специальной литературе.

П. Белов, В. Бурячко, Е Акатов. Двигатели армейских машин. Ч. 1. М., Воениздат, 1971.

Двигатели внутреннего сгорания Теория поршневых и комбинированных двигателей. Под ред. А. Орлина, М. Круглова, 4-е изд. М., Машиностроение, 1983.

И. Ленин, К. Попык, О. Малашкин и др. Автомобильные и тракторные двигатели (теория, системы питания, конструкции и расчет). М., Высшая школа, 1969.

А. Орлин, В. Алексеев, Н. Костыгов и др. Устройство и работа поршневых и комбинированных двигателей. 2-е изд. М., Машиностроение, 1970.

Как рассчитать и изменить степень сжатия двигателя

Что такое степень сжатия двигателя

Условно величину сжатия представляют и как соотношение давлений в устройстве при подаче горючего и взрыве смеси. Конкретно эта степень обусловлена конструкцией автомобильного двигателя, и может быть высокой или низкой.

Перед непосредственным процессом воспламенения горючей смеси, поршни сжимают топливо до определённого объёма. Инженеры способны варьировать этот показатель, рассчитывая его ещё на стадии проектирования. Узнав количественное соотношение данной величины к объёму камеры сгорания, можно делать различные выводы.

На бензиновых силовых установках показатель сжатия достигает максимум 12 единиц. Чем выше здесь степень сжатия двигателя или ССД, тем больше удельная мощность мотора. Однако при сильном увеличении данного показателя снижается ресурс агрегата, особенно при заправке низкосортным бензином. На дизельных моторах, ввиду их технических отличий, она может варьироваться от 14 до 18 единиц.

В бензиновые двигатели с увеличенной до 12 единиц степенью сжатия нельзя лить ничего, кроме АИ-98 Премиум. Очевидно, что это существенно удорожает расходы на топливо.

Компрессия и степень сжатия двигателя. Что это такое?

Компрессия — это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия.Степень сжатия двигателя — это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.
На форсированном моторе, в зависимости от конечной задачи, степень сжатия может серьезно варьироваться, достигая величин в 11 — 11.5 .

Все это направлено на снятие максимальной мощности с мотора конкретного объема. Чем выше степень сжатия — тем выше удельная мощность. Правда при этом неизбежно снизится ресурс и резко возрастает риск проблем с мотором при заправке некачественным топливом. Одна заправка сомнительным топливом может быстро кончить «зажатый» мотор.

Так что при форсировании мотор сэкономить на качестве бензина не удастся.Поэтому, при тюнинге двигателя степень сжатия увеличивается не очень значительно, обычно что бы перейти на марку бензина, следующую за уже используемой по октановому числу. В принципе, косвенно, о величине степени сжатия можно судить по марке используемого бензина — на АИ-80 можно ездить при степени сжатия равной 9.0 , на АИ-92 — до 10.0 (при условии, что бензин соответствует заявленным характеристикам ).Поднятие степени сжатия — сложный процесс, требующий точных расчетов и очень высокой квалификации моториста. Поэтому самостоятельно этим заниматься крайне не рекомендуется. Компрессия

Как уже было сказано выше компрессия это давление в цилиндре. Именно поэтому компрессия зависит от степени сжатия (величина давления в меньшем объеме всегда будет больше, т.е. при увеличении степень сжатия компрессия растет). По величине компрессии можно предварительно судить о состоянии двигателя. При этом важно правильно провести процедуру замера компрессии. Для этого необходимо: двигатель прогрет, АКБ полностью заряжена, дроссель открыт, воздушный фильтр снят, все свечи выкручены. В таком режиме полностью заряженная АКБ позволит стартеру раскрутить двигатель до 200 об/мин. Компрессия во всех цилиндрах должна быть ровной.

При снижении уровня компрессии необходимо выяснить причину падения. Это могут быть поршневые кольца или проблемы в клапанном механизме, выяснить это можно так. В проблемные цилиндры с помощью шприца вводят 15-20 гр. моторного масла. Процедуру замера повторяют. Если показания манометра выросли — причина падения в поршневых кольцах, если остались на прежнем уровне — в клапанах.

На что она влияет

ССД непосредственно определяет объём работы, произведённой ДВС. Чем изначально выше рассчитана степень сжатия, тем продуктивнее будет воспламенение. Пропорционально увеличится и отдача мотора. Вспомним, как разработчики в 90-е годы старались повышать этот показатель, полностью не модернизируя двигатель. Таким способом они конкурировали между собой, делая агрегаты мощнее, и не затрачивая при этом много средств. Но что самое интересное — моторы в этом случае не потребляли больше горючего, а даже становились экономнее.

Однако всему есть предел, и как было сказано выше, чересчур высокий коэффициент приводит к снижению ресурса ДВС. Почему это происходит? Дело в том, что при значительном сжатии топливная смесь начинает самопроизвольно детонировать, взрываться. Особенно это затрагивает агрегаты на бензине, поэтому здесь данный коэффициент имеет строгое ограничение.

Помните, что применение низкооктанового топлива становится причиной детонации на агрегатах с повышенной ССД. И наоборот, высокооктановое горючее может не позволять двигателю полностью раскрываться, если будет использовано в агрегатах с низким коэффициентом сжатия. По этой причине оба параметра должны соответствовать. Подробнее в таблице ниже.

Отличие степени сжатия от компрессии

Степень сжатия двигателя не является компрессией. Они полностью различаются, хотя многие их путают. Коэффициент, о котором идёт речь в статье, не раскрывает значение оптимального давления ТВС перед возгоранием. Измеряется ССД лишь относительно, в соотношении к единице объёма камеры.

Под компрессией принято понимать предельное значение сжатия, образуемого в камере сгорания, на конечном этапе давления горючей смеси. Данная величина априори не может быть относительной, поэтому её измеряют в абсолютных значениях — атм, кг/см2, бар.

Степень сжатия и компрессия неразрывно связаны, но не идентичны. Показатель компрессии зависит не только от сжатия. На него оказывает влияние температура ДВС, наличие зазоров в приводных клапанах, состав топлива и многое другое.

Степень сжатия

Для начала рассмотрим, что следует понимать под этим термином. Степень сжатия представляет собой геометрическую величину, не имеющую единиц измерения. Это обусловлено тем, что для ее определения используются параметры силового агрегата. Иными словами, степень сжатия – это отношение всего объема цилиндра к объему камеры сгорания.

В отношении двигателей, работающих на бензине, это значение может разительно варьироваться — в диапазоне от 8 до 12. Что касается дизельных силовых агрегатов, то у них данная характеристика еще больше – 14-18 единиц. Это во многом продиктовано конструктивными особенностями.

В поисках ответа на вопрос, в чем разница степени сжатия и компрессии, стоит рассмотреть другой момент в отношении бензиновых двигателей. Дело вот в чем. Чем больше будет значение степени сжатия, тем выше будет и удельная мощность. В то же время сильное увеличение этого параметра неизбежно приведет к заметному снижению ресурса мотора. И ко всему прочему могут появиться серьезные проблемы, если заправить машину топливом низкого качества.

Расчет коэффициента сжатия

Ввиду того, что желательно увеличивать степень сжатия до определённого значения, необходимо уметь рассчитывать этот показатель. К тому же это даст возможность избежать детонационных моментов, разрушающих силовой агрегат изнутри в процессе форсирования.

Таким образом, необходимость в измерении этого показателя требуется в таких случаях, как:

  • форсировка мотора;
  • подгонка под топливо с другим АИ или для метанового топлива с октановым числом 120;
  • послеремонтная корректировка.

Причины низкого давления сжатия

  • поврежден клапан;
  • повреждена пружина клапана;
  • изношено седло клапана;
  • изношено поршневое кольцо;
  • изношен цилиндр двигателя;
  • головка блока цилиндров повреждена;
  • поврежден прокладка ГБЦ.

В исправной камере сгорания максимальная разница давлений сжатия на отдельных цилиндрах составляет до 1 бара (0,1 МПа). Давление сжатия составляет от 1,0 до 1,2 МПа для бензиновых двигателей и от 3,0 до 3,5 МПа для дизельных двигателей.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector