Двигатели внутреннего сгорания (бензиновые и дизельные) — это сложные устройства, состоящие из множества механизмов и систем.
Их взаимодействие позволяет преобразовать энергию, полученную в результате сгорания смеси, во вращательное движение коленчатого вала путем дальнейшей передачи вращения на систему привода.
Основная задача преобразования энергии происходит в поршнево-цилиндровой группе, т.е. в цилиндре.
Преобразование энергии зависит от нескольких факторов, таких как сжатие и компрессия двигателя. Эти критерии особенно важны для дизельных двигателей. Это объясняется тем, что воспламенение топливной смеси в цилиндрах этих двигателей происходит за счет нагрева смеси при сжатии.
Понятие степени сжатия
Эти два термина часто путают или объединяют в один. На самом деле, это два разных термина с разными характеристиками.
Сначала объясняется степень сжатия дизельного двигателя.
Соотношение между объемом цилиндра, когда поршень достигает нижней мертвой точки (НМТ), и объемом камеры сгорания, когда поршень достигает верхней мертвой точки, является степенью сжатия двигателя.
Это соотношение указывает на разность давлений, возникающую в цилиндре двигателя при поступлении топлива в цилиндр.
В технической документации, прилагаемой к дизельным двигателям, степень сжатия представлена в виде математической аналогии. 18:1.
Для дизельных двигателей оптимальная степень сжатия составляет от 18:1 до 22:1. В этом диапазоне двигатель достигает наилучшей производительности.
Как все работает
В дизельных двигателях, когда поршень достигает TDC во время пути сжатия, объем в цилиндре быстро уменьшается. В этот момент в камере сгорания находится только воздух, который сжимается. Этот процесс известен как путь сжатия.
Когда поршень достигает точки TDC, воздух сжимается до степени сжатия, указанной в документации, и топливо под давлением подается в камеру сгорания.
Под действием высокого давления смесь воспламеняется, и давление в камере сгорания значительно возрастает. В этот момент поршень движется после точки TDC.
Высокое давление горючей смеси нарастает в камере сгорания, и поршень движется к TDC.
Ход поршня преобразуется шатуном во вращательное движение коленчатого вала.
В этом случае давление, возникающее при воспламенении воздушной смеси, заставляет поршень двигаться в направлении НТМ, что называется траекторией. Тракт — это один из рабочих путей системы поршень/цилиндр.
Степень сжатия является важной частью процесса сжатия. Чем выше степень сжатия, тем легче воспламенить топливную смесь, сгорание происходит более полно и обеспечивается большее давление.
При хорошей степени сжатия дизельные двигатели обеспечивают большую мощность при меньшем сгорании топлива.
Однако дизельные двигатели имеют диапазон степеней сжатия, которые по каким-либо причинам не должны быть превышены.
Коэффициенты сжатия ниже 18:1 увеличивают расход топлива и снижают выходную мощность агрегата.
Чрезмерно высокая степень сжатия также оказывает негативное влияние на двигатели, особенно дизельные. Поршень в сборе быстро выработает свой ресурс из-за повышенного давления, оказываемого на него.
Более высокая степень сжатия может привести к износу поршней и погнутым шатунам.
В некоторых случаях увеличение этого числа приводит к взрыву двигательной установки без возможности восстановления.
Важно: Степень сжатия водородных двигателей значительно выше.
Возможность замера степени сжатия
Проверить степень сжатия дизельного двигателя в гараже практически невозможно. Это очень сложно, поскольку необходимо провести несколько измерений.
Такие измерения позволяют определить объем цилиндра, когда поршень находится в TDC.
Кроме того, необходимо знать некоторые параметры электростанции, часть из которых можно найти в технической документации, но некоторые из них довольно трудно найти.
Для расчета степени сжатия необходимо знать объем камеры сгорания, так как прокладка находится между блоками цилиндров. Вам нужно знать его толщину, диаметр поршня в нем, путь поршня и диаметр цилиндра.
Используя всю эту информацию и измеряя объем в цилиндре, степень сжатия становится математической.
Способы повышения показателя
Хотя степень сжатия дизельного двигателя трудно измерить, степень сжатия можно улучшить.
Существует несколько способов увеличения степени сжатия дизельного двигателя
Уменьшите камеры сгорания двигателя.
Самый простой способ увеличить соотношение — уменьшить камеры сгорания.
Поскольку причиной сжатия является отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, одно изменение может изменить сам голос.
Объем камеры сгорания может быть уменьшен различными способами.
Первое, что необходимо сделать, это заменить прокладку между блоком и головкой двигателя на более тонкую. Это приведет к изменению объема камеры сгорания.
Кроме того, приветствуется головка блока цилиндров. В этом случае с головки цилиндра снимается слой металла, уменьшая камеру сгорания.
Использование турбокомпрессоров с турбонаддувом.
Второй способ изменения этого параметра — повышение давления в камере сгорания.
Использование таких устройств, как турбокомпрессоры, также известные как турбонагнетатели, может увеличить голос сжатия.
В дизельных двигателях без турбокомпрессора воздух, необходимый для создания горючей смеси, впрыскивается через зазор в цилиндре во время впускного тракта.
Этот метод не позволяет достичь высокого давления в проходе сжатия из-за ограниченного количества воздуха.
В турбокомпрессорах воздух подается на валики. Это создает больше воздуха и, следовательно, более высокое давление в цилиндрах во время сжатия.
Часто дизельные двигатели оснащаются турбокомпрессором и охладителем. Это также может увеличить давление в роликах, но несколько иным способом, чем турбокомпрессор.
Интеркулер охлаждает воздух перед тем, как он попадает в ролики. Это увеличивает плотность воздуха при его охлаждении и, следовательно, давление в цилиндрах.
Это основная информация о степени сжатия. Давайте перейдем к сжатию.
Понятие компрессии
Компрессия — это мера давления на валики двигателя. Оно может измеряться в различных значениях кг/см², бар, атмос и паскаль.
Особое внимание следует уделить компрессии в дизельных двигателях. Это значение очень важно для дизельных двигателей. Дизельным двигателям требуется сжатие около 22 АТМ, но в разных двигателях оно может быть больше, и даже значительно больше.
Поскольку высокое давление воспламеняет горючую смесь, в цилиндрах дизеля должна быть обеспечена высокая степень сжатия.
Если на дизельном двигателе это значение значительно ниже нормы, запуск двигателя становится затруднительным или невозможным.
Компрессия в дизельных двигателях в цилиндре достигается за счет сжатия воздуха поршнем в процессе сжатия. Однако цилиндр не может быть полностью герметичным. Утечки воздуха будут происходить всегда.
Воздух может частично выходить из изношенных компрессионных колец. Если надлежащее прилегание к цилиндру больше не может быть обеспечено, воздух может выйти из цилиндра, поскольку клапан неплотно прилегает к седлу.
В целом, величина компрессии указывает на состояние двигателя.
Большие отклонения между компрессией двигателя и предусмотренной нормой всегда указывают на сильный износ приводного механизма. Поэтому измерение компрессии является частью пакета диагностики двигателя.
Как замерить компрессию
В отличие от степени сжатия, измерение компрессии двигателя не представляет особой сложности. Для выполнения этой задачи достаточно компрессора или компрессоров.
Принцип работы этих двух устройств одинаков, единственное различие заключается в выводе информации.
В компрессоре значение давления отображается на шкале манометра.
В компрессорах информация о давлении в цилиндре записывается на информационный носитель или на бумагу.
Последовательность регулирования компрессии для дизельных двигателей следующая.
- Снимите форсунку с цилиндра, установите на место счетчик и
- Затем коленчатый вал вращается стартером, и результаты записываются.
- Затем проверяется компрессия на всех остальных роликах и
- Затем сравниваются значения, полученные на всех цилиндрах.
На не выключенных двигателях компрессия должна быть на уровне или близком к номинальному значению, указанному в документации. Цены на разные цилиндры также должны быть одинаковыми, небольшие различия допустимы.
От чего зависит компрессия
Как уже говорилось, компрессия дизельных двигателей, да и не только, всех силовых агрегатов, зависит от состояния цилиндропоршневых групп и механизма синхронизации.
Кроме того, компрессия двигателя также зависит от частоты вращения коленчатого вала. Чем меньше скорость, тем больше времени у воздуха в цилиндре на поиск места для выхода.
Поэтому при измерении компрессии важно убедиться, что пусковой двигатель обеспечивает не менее 200-250 об/мин коленчатого вала в минуту. В противном случае показания компрессорного счетчика не будут соответствовать фактическому значению индикатора.
Конечно, не все факторы, влияющие на компрессию, важны, но упомянутые факторы важны.
Особенности запуска дизельного двигателя
Однако высокая степень сжатия дизельного двигателя, которая гарантирует работу силовой установки, не способствует легкому запуску.
Конечно, если двигатель достаточно прогрет, стартер без проблем обеспечит необходимую частоту вращения коленчатого вала и, соответственно, нужное давление в камере сгорания для запуска двигателя.
Однако в случае холодного двигателя существует несколько дополнительных факторов, которые усложняют запуск. Одним из таких факторов является отсутствие слоя масла между компонентами и механизмом холодного двигателя, что увеличивает трение между компонентами и механизмом.
Добавление этого фактора к низкой степени сжатия дизельных двигателей может сильно затруднить запуск двигателя, поскольку недостаточное давление в камере сгорания затрудняет воспламенение смеси.
Поэтому, чем ниже температура и слабее сжатие дизельного двигателя, тем меньше вероятность его запуска.
И это без учета характеристик дизельного топлива, таких как парафинизация при низких температурах.
