Рабочим циклом двигателя внутреннего сгорания называют совокупность процессов, повторяющихся в цилиндре в такой последовательности: впуск свежего заряда, сжатие, расширение или рабочий ход, выпуск.
Цикл может быть осуществлен либо за четыре, либо за два такта. В первом случае цикл называется четырехтактным, во втором – двухтактным.
Рабочий цикл поршневого двигателя проходит по одной из двух схем, представленных на рис.1. На схеме, изображенной на рис.1,а, представлен рабочий цикл с внешним смесеобразованием (бензиновые и газовые двигатели), а на рис.1,б – рабочий цикл с внутренним смесеобразованием (дизели и бензиновые с непосредственным впрыском).
- Рисунок 1 – Схемы рабочего цикла двигателей
- а) с внешним смесеобразованием; б) с внутренним смесеобразованием
- Рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя
- При рассмотрении цикла условно принять, что начало рабочего цикла совпадает с ВМТ, а каждый такт начинается и заканчивается в одной из мертвых точек.
 |
Первый такт – впуск При вращении коленчатого вала (по направлению стрелки) поршень перемещается из ВМТ в НМТ, впускной клапан открывается, выпускной клапан закрыт. Через открытый клапан цилиндр соединяется с системой впуска. Вследствие гидравлического сопротивления впускного трубопровода, впускного клапана и увеличения объема при перемещении поршня давление в цилиндре становится меньше атмосферного и воздух поступает в цилиндр. Горючая смесь, состоящая из паров мелкораспыленного топлива и воздуха, поступает под действием разряжения из впускного трубопровода в цилиндр, где смешивается с небольшим количеством остаточных газов, оставшихся от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. При подходе поршня к НМТ давление в цилиндре на 0,01…0,02 МПа меньше атмосферного, а температура смеси вследствие подогрева от контакта с нагретыми деталями двигателя и перемешивания с отработавшими газами повышается до 350…390 К. |
 |
Второй такт – сжатие Такт впуска заканчивается, когда поршень приходит в НМТ. При дальнейшем повороте коленчатого вала поршень перемещается из НМТ в ВМТ и сжимает рабочую смесь. В течение такта сжатия оба клапана остаются закрытыми. Объем смеси при сжатии уменьшается, а давление внутри цилиндра увеличивается и достигает (в зависимости от степени сжатия) 1,0…1,5 МПа, а температура 600…650 К. Для наилучшего использования теплоты, выделяющейся при сгорании, необходимо, чтобы сгорание топлива заканчивалось при положении поршня, возможно близком к ВМТ. Поэтому воспламенение топлива в бензиновых двигателях, осуществляемое электрической искрой, обычно производится до прихода поршня к ВМТ. |
 |
Третий такт – расширение или рабочий ход Оба клапана закрыты. Сжатая рабочая смесь воспламеняется и быстро сгорает, образуя большое количество горячих газов, вследствие чего в цилиндре резко увеличиваются температура и давление. Под действием давления газов поршень перемещается к НМТ, газы расширяются и совершают полезную работу. В начале расширения давление составляет 3…4 МПа, температура 2300…2500 К, а при подходе поршня к НМТ, вследствие увеличения объема, давление снижается до 0,3…0,5 МПа, а температура составляет 1200…1500 К. |
 |
Четвертый такт – выпуск Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются из цилиндра в выпускной трубопровод и в атмосферу. При такте выпуска не достигается полная очистка цилиндра от отработавших газов, поэтому в конце выпуска давление в цилиндре составляет 0,105…0,120 МПа, а температура 700…900 К. После окончания такта выпуска рабочий цикл повторяется в рассмотренной выше последовательности. |
Только при такте расширения совершается полезная работа, а остальные такты являются вспомогательными и поршень при этих тактах перемещается за счет энергии вращающегося коленчатого вала с маховиком и работы других цилиндров (в многоцилиндровых двигателя).
Рабочий цикл четырехтактного дизеля
Рабочий цикл четырехтактного дизеля, как и рабочий цикл четырехтактного бензинового двигателя, состоит из четырех повторяющихся тактов: впуска, сжатия, расширения газов или рабочего хода и выпуска. Однако рабочий цикл дизеля существенно отличается от рабочего цикла бензинового двигателя.
В цилиндр дизеля поступает чистый воздух, а не горючая смесь. Воздух сжимается с высокой степенью сжатия, вследствие чего значительно повышается его давление и температура.
В конце сжатия в нагретый воздух из форсунки впрыскивается мелкораспыленное топливо, воспламеняющееся не от электрической искры, а от соприкосновения с горячим воздухом.
 |
Первый такт – впуск При движении поршня от ВМТ к НМТ давление в цилиндре снижается вследствие гидравлического сопротивления воздухоочистителя, впускного трубопровода и через открытый впускной клапан в цилиндр поступает очищенный воздух. Воздух перемешивается с небольшим количеством оставшихся от предыдущего цикла отработавших газов, температура его повышается, но меньше, чем в бензиновом двигателе, так как количество остаточных газов в цилиндре дизеля меньше, чем в бензиновом двигателе. Кроме того, подогрев воздуха происходит и от контакта с нагретыми деталями двигателя, и в конце такта впуска температура воздуха достигает 320…350 К, а давление 0,08…0,09 МПа. |
 |
Второй такт – сжатие Поршень движется от НМТ к ВМТ, впускной и выпускной клапаны закрыты. Давление и температура воздуха увеличиваются и при подходе поршня к ВМТ составляют: давление 4,0…5,5 МПа, а температура 850…1000 К. В конце такта сжатия с помощью насоса через форсунку в цилиндр под высоким давлением впрыскивается мелкораспыленное топливо. Давление впрыскивания составляет 13,0…18,5 МПа. Топливо от соприкосновения с нагретым воздухом испаряется, его пары перемешиваются с воздухом и воспламеняются. |
 |
Под действием давления поршень из ВМТ перемещается в НМТ, совершая полезную работу. Объем цилиндра увеличивается, давление и температура газов снижаются и при подходе поршня к НМТ составляют: давление 0,2…0,4 МПа, температура 800…1200 К. |
 |
Четвертый такт – выпуск Поршень перемещается от НМТ к ВМТ. Через открытый выпускной клапан отработавшие газы выталкиваются через выпускной трубопровод в атмосферу. В конце такта выпуска давление газов 0,11…0,12 МПа, температура 800…900 К. После такта выпуска рабочий цикл дизеля повторяется. |
Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя
В двухтактных двигателях время, отводимое на рабочий цикл, используется более полно, так как процессы впуска и выпуска совмещены по времени с процессами сжатия и расширения.
В отличие от четырехтактного двигателя очистка цилиндра от отработавших газов и наполнение его свежим зарядом происходит при положении поршня вблизи НМТ.
При этом очистка цилиндра от отработавших газов осуществляется не выталкиванием их поршнем, а предварительно сжатым до определенного давления воздухом или горючей смесью.
На рис.2 представлена схема двухтактного карбюраторного двигателя с кривошипно-камерной продувкой.
- Рисунок 2 – Схема двухтактного карбюраторного двигателя
- 1 – впускное окно; 2 – выпускное окно; 3 – свеча зажигания; 4 – цилиндр; 5 — поршень; 6 – перепускное окно; 7 – канал; 8 – герметичный картер
В этом двигателе нет специального механизма газораспределения. Вместо него цилиндр имеет окна: впускное окно 1, соединяющее цилиндр с карбюратором; выпускное окно 2 и перепускное окно 6, соединяющее цилиндр с герметичным картером при помощи канала 7.
Перемещающийся внутри цилиндра поршень в определенной последовательности открывает и закрывает окна, выполняя функции механизма газораспределения. В цилиндр двухтактного двигателя с кривошипно-камерной продувкой горючая смесь поступает через картер.
Для подготовки двигателя к работе необходимо сделать два подготовительных хода: первый – впуск горючей смеси в картер; второй – перепуск горючей смеси из картера в цилиндр.
| Первый такт Поршень 5 перемещается снизу вверх и боковой поверхностью сначала закрывает перепускное окно 6, а затем и выпускное 2. В цилиндре происходит сжатие рабочей смеси, а в картер вследствие разряжения из карбюратора поступает горючая смесь. При подходе поршня к ВМТ между электродами свечи зажигания появляется электрическая искра, в результате чего рабочая смесь в цилиндре воспламеняется и сгорает. |
| Второй такт Образовавшиеся горячие газы расширяются и давят на поршень, вследствие чего он опускается вниз, совершая рабочий ход. В конце рабочего хода поршень сначала открывает выпускное окно 2, и отработавшие газы из цилиндра через глушитель выходят в атмосферу. Опускаясь ниже, поршень открывает перепускное окно 6, и горючая смесь по каналу 7 поступает в цилиндр, заполняет его и вытесняет отработавшие газы. Незначительная часть горючей смеси вместе с отработавшими газами выходит в атмосферу и не принимает участия в рабочем цикле. |
Примечание: Параметры цикла (давление и температура) соответствуют параметрам четырехтактного бензинового двигателя.
Двухтактные двигатели, работающие по данной схеме газообмена, имеют сухой картер, т.е. в картере отсутствует смазочный материал. Для смазывания трущихся деталей двигателя смазочный материал добавляют к топливу в пропорции 1:20 по объему. Следовательно, горючая смесь в виде воздуха, топлива и масла обеспечивает при своем движении одновременно и смазку двигателя.
На рис.3 показан принцип действия четырех- и двухтактного двигателя внутреннего сгорания.
| Четырехтактный двигатель | Двухтактный двигатель |
Рисунок 3 – Принцип действия двигателя внутреннего сгорания
Как перевести степень сжатия в компрессию — Все о Лада Гранта
Многие путают или сравнивают «степень сжатия» и «компрессию» – это совсем разные понятия!
И так по порядку:
1. Степень сжатия двигателя – это соотношение общего объема одного цилиндра двигателя к объему камеры сгорания этого же цилиндра. Измеряется в килограммах на квадратный сантиметр.2.Компрессия — это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия.
Начнем со степени сжатия — что же это такое?
Итак, соотношение общего объема цилиндра – означает общая вместимость цилиндра в нижней мертвой точке поршня (НМТ) (когда поршень находится внизу).
В поршень подается воздушно-топливная смесь (когда поршень внизу) и полностью заполняет цилиндр. Для примера, двигатель N объемом 1500 куб.см, если разделить на 4 поршня получается – 1500/4=375 куб.см.
Так вот это объем одного цилиндра.Получаем НМТ = 375
Объем камеры сгорания – это уже не общий объем, а объем камеры сгорания, когда поршень в цилиндре находится в верхней точке (ВМТ), в этом положении он максимально сжимает топливо (простыми словами поршень находится вверху). А этот объем уже намного меньше общего объема цилиндра, например у того же двигателя N объем камеры сгорания равен всего 37 куб.смПолучаем ВМТ = 37
И для того, чтобы вычислить степень сжатия двигателя – делим общий объем поршня НМТ (для двигателя N – 375 куб.см), на объем камеры сгорания ВМТ (для двигателя N – 37 куб.см), выходит ( по формуле ε = v1/v2, где ε степень сжатия, а v1 и v2 соответственно НМТ и ВМТ ) 375/37 = 10,13 кг/см2, ε = 10 ( рис. 12.2. )
Стоит также отметить, что степень сжатия двигателя является постоянной величиной, в отличии от компрессии.
Со степенью сжатия разобрались, но тогда что такое компрессия?
Компрессия – это максимальное давление в цилиндре, возникающее в самом конце такта сжатия.
Величина этого давления может измеряться в различных единицах, но наибольшее распространение получило измерение в атмосферах.
Напоминаю, что компрессия не является постоянной величиной и изменяется в меньшую сторону по мере его износа.Величина этого давления, в конце такта, для каждой модели двигателя индивидуальна и зависит от его объема
- Рассчитываем компрессиюкомпрессия — зависит от степени сжатиярассчитываем компрессию
- компрессия = ε*n
- Теперь рассчитываем компрессию для нашего двигателя N
где n = 1,2-1,3 ( для четырехтактных двигателей, бензин )
компрессия = ε*n10 * 1.2 = 12 при n равной 1.2, 10 * 1.3 = 13 при n равной 1.3
И так мы получаем что для нашего двигателя N, компрессия должна быть
В итоге мы получаем двигатель N со степенью сжатия равной 10 кг/см2 и компрессией от 12 до 13 кг/см2.
Как мы выяснили, степень сжатия и компрессия — это совсем два разных понятия и их не стоит путать.И если у вашего двигателя компрессия ниже от тех значений которые должны быть, стоит задуматься о его ремонте.
- Степень сжатия и компрессия – что это?
- Что такое степень сжатия?
- Компрессия: что это?
Устройство автомобилей
Работа двигателя внутреннего сгорания может быть представлена в виде систематически повторяющихся процессов, которые принято называть рабочими циклами.
Рабочим циклом двигателя называется ряд последовательных, периодических повторяющихся процессов в цилиндрах, в результате которых тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу.
При этом каждый полный рабочий цикл может быть разделен на одинаковые (повторяющиеся) части – такты.
Часть рабочего цикла, совершаемого за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т. е. за один ход поршня, называется тактом.
Двигатели, рабочий цикл которых совершается за четыре хода поршня (два оборота коленчатого вала), называются четырехтактными. В головке блока цилиндров, над камерой сгорания (рис.
1) карбюраторного двигателя устанавливаются впускной 4 и выпускной 6 клапаны, управляемые газораспределительным механизмом, а также свеча зажигания 5.
Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя состоит из последовательных тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.
Такт впуска
В результате вращения коленчатого вала при пуске двигателя (вручную или с помощью специального устройства — например, заводной рукоятки или электродвигателя — стартера) поршень совершает движение от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). При этом впускной клапан 4 открыт, а выпускной клапан 6 закрыт.
Так как объем цилиндра при движении поршня вниз (к НМТ) быстро увеличивается, давление над поршнем уменьшается до 0,07…0,09 МПа, т. е. внутри цилиндра создается вакуум – избыточное разрежение. Впускной клапан 3 сообщается со специальным устройством – карбюратором, который приготавливает горючую смесь из топлива и воздуха.
Вследствие разности давлений в карбюраторе и цилиндре горючая смесь всасывается через открытый впускной клапан в цилиндр двигателя.
Если двигатель уже работает, то горючая смесь, попадая в цилиндр из карбюратора, смешивается с остаточными продуктами сгорания от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Смешиваясь с остаточными продуктами сгорания и соприкасаясь с нагретыми деталями цилиндра, рабочая смесь нагревается до температуры 75…125 ˚С.
Такт сжатия
При подходе поршня к НМТ впускной клапан закрывается. Далее поршень начинает перемещаться вверх (к ВМТ), сжимая смесь воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания, которые не были удалены из цилиндра при выпуске.
При движении поршня от НМТ к ВМТ вследствие сокращения объема цилиндра при закрытых клапанах повышаются давление, при этом возрастает температура рабочей смеси (в соответствии с законом Гей-Люссака). В конце такта сжатия давление внутри цилиндра повышается до 0,9…1,5 МПа, а температура смеси достигает 270-480 ˚С.
В этот момент к электродам свечи зажигания 5 подводится высокое напряжение, которые вызывает между ними искровой разряд, результате чего рабочая смесь воспламеняется и сгорает.
В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, из-за чего температура газов (продуктов сгорания) повышается до 2200-2500 ˚С, и давление внутри цилиндра достигает 3,0…4,5 МПа. Газы начинают расширяться, перемещая поршень вниз, к НМТ.
Такт расширения (рабочий ход)
Под давлением расширяющихся газов поршень движется от ВМТ к НМТ (при этом оба клапана закрыты).
В этот промежуток времени (такт) происходит преобразование тепловой энергии в полезную работу, поэтому ход поршня в такте расширения называют рабочим ходом.
При движении поршня к НМТ объем цилиндра увеличивается, вследствие чего давление уменьшается до 0,3…0,4 МПа, а температура газов снижается до 900…1200 ˚С.
Такт выпуска
При подходе поршня к НМТ открывается выпускной клапан 6, в результате чего продукты сгорания рабочей смеси вырываются наружу из цилиндра.
При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает перемещаться от НМТ к ВМТ. Выталкивая отработавшие газы через открытый выпускной клапан, выпускной канал 7 и выпускную трубу в окружающую среду.
К концу такта выпуска давление в цилиндре составляет 0,11…0,12 МПа, а температура – 600…900 ˚С.
При подходе поршня к ВМТ выпускной клапан закрывается, впускной открывается и начинается такт впуска, дающий начало новому рабочему циклу.
***
Рабочий цикл четырехтактного дизеля
Рабочий цикл дизельного двигателя принципиально отличается от цикла карбюраторного двигателя тем, что рабочая смесь (смесь топлива, воздуха и остаточных продуктов сгорания) приготовляется внутри цилиндра, поскольку воздух подается в цилиндр отдельно, а топливо отдельно – через форсунку.
В дизельном двигателе нет специального устройства для поджигания рабочей смеси – она самовозгорается в результате высокой степени сжатия. Т. е. в дизеле, в отличие от карбюраторного двигателя, через впускной клапан подается не горючая смесь, а атмосферный воздух, а топливо впрыскивается через форсунку в конце такта сжатия.
В цилиндре, как и в случае с карбюраторным двигателем, остаются продукты сгорания рабочей смеси, которые не удалось удалить продувкой.
Смесеобразование (перемешивание воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания) в дизеле протекает внутри цилиндра, что и обуславливает основные отличия череды тактов, составляющих рабочий цикл.
Высокая степень сжатия приводит к тому, что поступивший в цилиндр через впускной клапан воздух, смешивается с остаточными газами и раскаляется (в буквальном смысле этого слова) до высоких температур. И в это время в цилиндр впрыскивается топливо, которое вспыхивает и начинает гореть.
Рабочие процессы в дизельном двигателе протекают в следующей последовательности (рис. 2):
Такт впуска
В период такта впуска поршень 2 движется от НМТ к ВМТ. При этом впускной клапан 5 открыт, выпускной клапан 6 закрыт. В цилиндре 7 из-за разности давлений в окружающей среде и в цилиндре в конце такта впуска возникает разрежение 0,08…0,09 МПа, при этом температура внутри цилиндра не превышает 40…70 ˚С.
Такт сжатия
В процессе такта сжатия оба клапана закрыты. Поршень 2 движется от НМТ к ВМТ, сжимая смесь воздуха и отработавших газов. Давление в конце такта сжатия достигает 3…6 МПа, а температура – 450…650 ˚С (превышает температуру самовоспламенения топлива).
При подходе поршня к ВМТ, в цилиндр через форсунку 3 впрыскивается распыленное жидкое топливо. Топливо подается к форсунке (через трубку высокого давления) топливным насосом 1 высокого давления (ТНВД).
Форсунка обеспечивает тонкое распыление топлива в сжатом воздухе. Распыленное топливо самовоспламеняется и сгорает. В результате сгорания температура в цилиндре достигает 1600…1900 ˚С, давление – 6…9 МПа.
Такт расширения (рабочий ход)
В конце такта сжатия, при подходе к ВМТ, оба клапана закрыты.
После впрыска топлива происходит самовоспламенение рабочей смеси и ее сгорание, при этом поршень 2 под давлением расширяющихся газов стремительно движется от ВМТ к НМТ и через шатун воздействует на коленчатый вал, совершая полезную работу.
Топливо, не успевшее сгореть в конце такта сжатия, догорает в начале такта расширения. К концу рабочего хода давление газов уменьшается до 0,2…0,4 МПа, а температура снижается до 700…900 ˚С.
Такт выпуска
При подходе к нижней мертвой точке (НМТ) выпускной клапан 6 открывается и большая часть отработавших газов под воздействием высокого давления вырывается из цилиндра в атмосферу.
Поршень начинает перемещение от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан выталкивает оставшиеся в цилиндре отработавшие газы в окружающую среду.
К концу такта давление газов в цилиндре составляет 0,11…0,12 МПа, а температура – 600…700 ˚С. Далее рабочий цикл повторяется.
Таким образом, в четырехтактном двигателе только один такт – рабочий ход является полезным с точки зрения совершения полезной работы, остальные три вспомогательные, они осуществляются за счет кинетической энергии маховика, закрепленного на конце коленчатого вала.
***
Рабочий цикл двухтактного двигателя
В двухтактных ДВС рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала. Схема двухтактного дизеля представлена на рис. 3. Воздух насосом 3 нагнетается через впускное (продувочное) окно 4 в цилиндр. В нижней части цилиндра напротив впускного окна имеется выпускное окно 7. В головке 5 блока цилиндра установлены форсунки 6.
Первый такт (рис. 3, а) совершается при движении поршня от НМТ к ВМТ за счет кинетической энергии маховика двигателя. Оба окна открыты. Нагнетаемый через впускное окно 4 воздух вытесняет из цилиндра оставшиеся в нем отработавшие газы, которые выходят через выпускное окно 7. Таким образом происходит очистка цилиндра от отработавших газов (продувка) и заполнение его свежим зарядом.
Движущийся вверх поршень 8 сначала закрывает впускное окно, а затем выпускное окно. С этого момента начинается процесс сжатия, в конце которого через форсунку 6 впрыскивается топливо. Таким образом, за первую половину оборота коленчатого вала совершаются процессы наполнения и сжатия, и начинается сгорание топлива.
Второй такт (рис. 3. б) происходит при движении поршня ВМТ к НМТ. В результате выделения теплоты при сгорании топлива повышается температура и давление внутри цилиндра. Поршень перемещается вниз, совершая полезную работу. Как только поршень открывает выпускное окно, отработавшие газы под давлением начинают выходить в окружающую среду.
К моменту открытия впускного окна давление внутри цилиндра снижается на столько, что возможна очистка цилиндра путем вытеснения отработавших газов свежим зарядом воздуха, подаваемым в цилиндр насосом 3. Этот процесс называется продувкой цилиндра. При этом одновременно с вытеснением отработавших газов происходит наполнение цилиндра свежим зарядом.
Далее все процессы повторяются в той же последовательности.
Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя аналогичен рабочему циклу двухтактного дизеля. Отличие состоит в том, что в цилиндр поступает не чистый воздух, а горючая смесь, и в конце процесса сжатия в цилиндре посредством свечи зажигания подается искра, в результате чего происходит воспламенение горючей смеси.
Одним из преимуществ двухтактного двигателя по сравнению с четырехтактным является то, что каждый рабочий ход здесь протекает в период одного оборота коленчатого вала, а не двух. Очевидно, что снижение количества тактов должно привести к повышению КПД из-за уменьшения паразитических процессов .
А поскольку в четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала протекают четыре такта, из которых полезным является лишь такт рабочего хода (т. е.
остальные три такта являются паразитическими), то естественно предположить, что КПД четырехтактного двигателя должен быть ниже, чем КПД четырехтактного двигателя.
Существенными недостатками двухтактных двигателей является их низкая топливная экономичность и меньший срок службы по сравнению с четырёхтактными двигателями.
Объясняется этот недостаток тем, что при продувке цилиндра (или цилиндров) свежая горючая смесь частично удаляется вместе с отработавшими газами, поскольку, в отличие от четырехтактного двигателя, выпуск и впуск газов протекает одновременно.
Этими недостатками, а также большей токсичностью отработавших газов объясняется ограниченное применение двухтактных двигателей на автомобилях.
***
Многоцилиндровые двигатели
Главная страница
Дистанционное образование
- Группа ТО-81
- Группа М-81
- Группа ТО-71
Специальности
Учебные дисциплины
Олимпиады и тесты
Что такое компрессия и степень сжатия и чем они отличаются
При диагностике автомобиля перед покупкой опытные автовладельцы практически всегда советуют новичкам проверить компрессию. А еще существует степень сжатия – казалось бы, схожий термин, ведь компрессия – это и есть сжатие. На самом деле это совершенно разные вещи. Давайте разберемся, что есть что, а заодно поймем, что и как нужно проверять при покупке машины.
Что такое степень сжатия?
Начнем со степени сжатия. Как мы помним, поршень в цилиндре при работе двигателя движется вверх-вниз, имея две так называемых мертвых точки, верхнюю и нижнюю.
Так вот, степень сжатия – это отношение между двумя объемами: полным объемом цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке, и объемом камеры сжатия, когда поршень находится в верхней мертвой точке.
То есть степень сжатия – это математическое отношение, которое показывает, во сколько раз топливовоздушная смесь (или воздух, если речь о дизеле) сжимается в цилиндре при работе мотора.
Степень сжатия – одна из базовых характеристик любого двигателя, и закладывается она на стадии проектирования. У бензиновых моторов она ниже, чем у дизельных: в среднем от 8:1 до 12:1 у первых и от 14:1 до 23:1 у вторых.
Дело в том, что работа дизельного мотора предполагает самостоятельное воспламенение топливовоздушной смеси от сжатия, а в бензиновом моторе смесь в каждом такте поджигается свечой зажигания. Однако в целом по мере развития технологий двигателестроения степень сжатия в моторах росла.
Причина проста: повышение степени сжатия позволяет увеличить КПД мотора, получая больше мощности при том же рабочем объеме и расходе топлива. Собственно, с ростом степени сжатия связано и применение более высокооктановых бензинов.
Таким образом, степень сжатия – это конструктивная характеристика двигателя, и она не меняется по мере его износа и старения. Степень сжатия не нужно «проверять» при покупке, а знать ее нужно в основном для того, чтобы знать, какой бензин лучше заливать в бак купленной машины.
Если степень сжатия – параметр математический и неизменный, то компрессия – характеристика изменяемая. Компрессия – это давление, создаваемое в цилиндре в конце такта сжатия, когда поршень идет от нижней мертвой точки к верхней, сжимая воздух или топливовоздушную смесь.
Давление в цилиндре в момент, когда поршень достиг верхней мертвой точки – это и есть компрессия. Можно подумать, что компрессия фактически должна быть равна степени сжатия – ведь она тоже показывает разницу давления в цилиндре при двух положениях поршня – верхнем и нижнем.
Однако на самом деле компрессия оказывается значительно выше. Ведь воздух при резком сжатии нагревается, что означает увеличение давления. А еще он нагревается от горячих стенок цилиндра, ведь рабочая температура двигателя гораздо выше температуры окружающей среды.
Таким образом, компрессия, конечно, зависит от степени сжатия, но не равна ей. И именно компрессию замеряют при диагностике двигателя, чтобы оценить его техническое состояние.
Замер компрессии проводится с учетом перечисленных выше условий: на полностью прогретом двигателе и при полностью открытой дроссельной заслонке, отвечающей за подачу воздуха в цилиндр. Разумеется, горение топлива для замера компрессии не нужно, в цилиндре сжимается только воздух.
Так что подачу топлива отключают, а свечу зажигания (или накаливания, если речь идет о дизеле) выкручивают, а на ее место вкручивают шлаг компрессометра. Компрессометр – это прибор для измерения компрессии.
Он фактически представляет собой манометр, подключаемый трубкой к цилиндру и оснащенный обратным клапаном, чтобы не сбрасывать измеренное давление.
Зачем измерять компрессию?
Замер компрессии позволяет оценить исправность и техническое состояние двигателя. Во-первых, после замера можно сравнить соответствие полученного результата заводским параметрам – то есть оценить компрессию в имеющемся двигателе по сравнению с новым.
Во-вторых, низкий показатель компрессии означает наличие проблем с мотором, ведь он сигнализирует о том, что воздух «утекает» из камеры сгорания, а при работе мотора из нее будут прорываться раскаленные газы.
Причин может быть довольно много: поршневые кольца, повреждения седел клапанов и самих клапанов, негерметичность прокладки ГБЦ и даже трещина в самом поршне. Ну а в-третьих, важна не только сама величина компрессии, но и ее равномерность во всех цилиндрах двигателя.
Если компрессия в одном или нескольких цилиндрах ниже, чем в других, это говорит о неравномерном износе и наличии проблем.
Таким образом, замер компрессии – одна из простых, но эффективных методик оценки исправности и общего технического состояния двигателя. Он позволяет быстро отсеять заведомо «мертвые» моторы, имеющие проблемы с цилиндропоршевой группой, клапанами и так далее. Поэтому замер компрессии можно и нужно проводить при диагностике практически любого автомобиля перед покупкой.
Разложим по полочкам — Компрессия, Степень сжатия, Давление конца такта сжатия
Судя по м, от которых у меня поначалу прилично бомбануло, у людей в голове полный технический хаос. И, несмотря на то, что абсолютное большинство из них это устраивает, я все-таки продолжу писать для тех немногих, кто все же чему-то хочет научиться.
Итак. Начнем, пожалуй, с простейших базовых вещей, таких как компрессия, степень сжатия и давление в ВМТ.
Эти три понятия люди почему то постоянно путают и часто я вижу ситуацию когда мужики сравнивают показания своего компрессометра, снятые на холодном моторе с подсаженным АКБ и закрытой дроссельной с графой «степень сжатия» в мануале к своей машине. И, представьте себе, даже умудряются сделать какие то далеко идущие выводы.
Компрессия — максимально достигаемое давление в цилиндре. Измеряется на прогретом двигателе с полностью открытой дроссельной заслонкой, всеми вывернутыми свечами и полностью заряженным аккумулятором. В идеале — аккумулятор должен быть подключен к пускозарядному устройству, находящемуся в режиме поддержки.
Единица измерения — атмосферы, бары, PSI либо любые другие единицы измерения давления.
Так как давление именно максимально достижимое, то перед измерением нужно создать все условия для его достижения — прогреть двигатель для минимизации утечек через поршневые кольца и максимально открыть дроссельную заслонку для обеспечения полного наполнения цилиндра.
Так как если у вас воздух будет уходить через кольца то давление уже не будет максимальным, на которое способен мотор. Точно также и с открытым дросселем — если заслонкой перекрыть поток воздуха в цилиндр, то поршню нечего будет сжимать и, соответственно, опять не будет максимально достижимым.
Степень сжатия. Исключительно геометрическая величина. Не имеет единицы измерения. Обозначает отношение объема цилиндра с поршнем в нижней мертвой точке к объему цилиндра с поршнем в верхней мертвой точке. Иными словами — это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Еще проще — степень сжатия показывает во сколько раз сжимается горючая смесь в цилиндре.
Давление в ВМТ такта сжатия — измеряется компрессометром без ниппеля на заведенном моторе, либо при помощи датчика давления и мотортестера. Измеряется в любых единицах измерения давления и напрямую зависит от наполнения цилиндра. То есть от того насколько сильно открыта дроссельная заслонка. Для диагностики представляет интерес анализ этого параметра только на холостом ходе.
С терминологией вроде разобрались. Теперь перейдем к тому, что со всем этим багажом знаний и цифр делать.
Компрессия. Испокон веков для ее измерения применяется простейший прибор — компрессометр.
Для диагноста наибольшее значение имеет не столько абсолютное значение компрессии, которым так любят меряться соседи по гаражам, сколько динамика его нарастания и разница значений между цилиндрами испытываемого мотора.
Почему не очень интересно абсолютное давление?
Одна из причин — это то что несмотря на то, что компрессией принято называть максимально достигаемое давление в цилиндре, при классическом способе измерения на стартерной прокрутке оно таковым не является.
Если завести двигатель со вкрученным компрессометром и резко полностью открыть дроссель, то намерянные «максимальные» 10-12 бар при стартерной прокрутке внезапно превратятся в 15-18, а иногда и больше бар.
Я видел и разорванные давлением компрессометры, которые забыли выкрутить и завели мотор. Ни о каком воспламенении в цилиндре речь не идет — свечей то выкручены.
Почему так происходит? Вроде все то же самое, мотор крутится, дроссель открыт а показания иногда и в два раза отличаются. Все дело в том что если в цилиндре есть гипотетическое отверстие сечением 1кв.
мм, то при заданном перепаде давлений между цилиндром и атмосферой за единицу времени может пройти четко определенное количество воздуха. Это принцип работы жиклера во всем известном карбюраторе.
Если мы уменьшаем время существования перепада давлений (увеличиваем обороты двигателя) то времени становится меньше, соответственно и воздуха из цилиндра через эту неплотность уйдет меньше, а результирующее давление увеличится.
Именно по этой причине (ну есть еще несколько, описанных в предыдущих статьях) «подсевшие» двигатели отвратительно работают на холостом ходе и малых оборотах, но на «тапке в пол» после того как раскрутятся, все еще неплохо едут.
Вторая причина — моторное масло, а точнее его количество на стенка цилиндра. При износе колец логично предположить что компрессия упадет. Но это не так до определенного предела.
Дело в том, что изношенные кольца оставляют больше масла на стенке цилиндра, которое, за счет своей вязкости и скоротечности протекающих процессов, выполняет роль прекрасного уплотнителя. Мотор будет пожирать масло, дыметь-коптить, но при том иметь очень неплохую динамику. Опять таки до определенных пределов.
Существует даже методика определения виновника потери компрессии. Обычно подозревают цлиндро-поршневую группу, прокладку ГБЦ либо клапанную группу.
Так вот, для того чтобы быстро исключить цилиндропоршневую группу достаточно в подозреваемый цилиндр налить через свечное отверстие несколько миллилитров моторного масла.
Помните о том, что масло несжимаемо, то есть ведрами его туда лить не рекомендуется, иначе неизбежен гидроудар.
Так вот, если после добавления масла компрессия увеличивается — это практически стопроцентный приговор цилиндропоршневой группе.
С быстрой диагностикой клапанной группы без некоторого специализированного оборудования могут возникнуть проблемы.
Таким образом мы видим, что компрессия — сильно неоднозначный параметр. Как и любой параметр — его важно не только правильно измерить, но еще и правильно интерпретировать.
Давление ВМТ такта сжатия.
Анализ этого параметра и его динамики в последнее время набирает заслуженную популярность в связи с появлением у диагностов мотортестеров со специализированными датчиками.
Что может дать такой анализ? Очень много для диагноста, а для клиента — подробный осмотр мотора за очень небольшое время, и, что важно, наглядно. По времени это занимает — выкрутить свечу, закрутить датчик, 30 секунд замер ну и обратные операции.
Примем условно — 5 минут с запасом, а вы теперь оцените сколько информации можно получить о моторе за это время: оценка наличия подсосов во впускном тракте, реальный угол опережения зажигания, пневматические потери в цилиндре (те самые утечки), корректность установки распредвалов, противодавление выхлопных газов (пора катализатор вырезать или еще нет). И это все за пять минут. Вот до чего техника дошла. И, как и в любой другой сфере — техники мало, нужно уметь интерпретировать полученные графики, что требует знаний конструкции двигателя и сути и взаимосвязей протекающих в нем процессов.
Именно для того чтобы вы понимали что происходит в вашем моторе я и пишу эти статьи, начиная от элементарных базовых понятий, до более глубоких исследований реальных моторов в будущем.
Как проверить компрессию и устранить перепады давления в цилиндрах двигателя своими руками?
Из статьи вы узнаете, как проверить компрессию и при надобности устранить перепады давления в цилиндрах двигателя автомобиля своими руками. Кроме того, выясним, в чем разница между степенью сжатия и давлением, а также, какие существуют наиболее эффективные способы измерения компрессии в гаражных условиях.
Рекомендуем ознакомиться со статьей: Причины появления синего дыма из выхлопной трубы?
Общепринятое понятие “компрессия” не считается профессиональным. Большинство профессиональных автомехаников в этом случае говорят о давлении в цилиндре силового агрегата в конце такта сжатия. Но мы, в дальнейшем, будем использовать более привычный для нашего лексикона термин — компрессия.
В ЧЕМ РАЗНИЦА МЕЖДУ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ И ДАВЛЕНИЕМ?
По большому счету, компрессия, то есть давление, образуется в цилиндре двигателя тогда, когда поршень находится в верхней мёртвой точке (ВМТ), а зажигание выключено. В случае с дизельными силовыми установками, компрессия образуется в цилиндре мотора тогда, когда подача топлива остановлена.
На компрессию оказывает влияние множество факторов: степень изношенности деталей цилиндропоршневой группы, давление в начале такта сжатия, рабочая температура в системе, а также фазы газораспределения.
В целом, компрессия — это верный показатель внутреннего состояния двигателя, которое не становится лучше в процессе его эксплуатации.
Справочно заметим, что в отличии от компрессии, на степень сжатия возраст силовой установки (пробег) не влияет.
Этот параметр конструктивно заложен в двигатель внутреннего сгорания и считается безразмерным. Он обуславливает геометрию цилиндра, или отношение камеры сгорания к его полному объёму.
Добавим, что степень сжатия влияет на компрессию, тогда как компрессия не влияет на степень сжатия.
НИЗКАЯ КОМПРЕССИЯ ИЛИ ЕЕ ОТСУТСТВИЕ
При низкой компрессии у бензинового или дизельного двигателя могут возникнуть проблемы с запуском. Особенно это относится к дизельным силовым агрегатам, в которых от температуры такта сжатия и давления непосредственно зависит процесс воспламенения горючего.
Если речь идёт о бензиновых моторах, то в них при пониженной компрессии нарушается режим испарения топлива, поэтому горючее остаётся в цилиндре в виде капель.
Также наблюдается увеличение токсичности из-за повышения давления картерных газов и происходит ускоренное засорение камеры сжатия.
Для справки заметим, что, если мотор на холостом ходу начал вибрировать, значит компрессия в цилиндрах неравномерная.
Одной из основных причин низкой компрессии в цилиндрах зачастую становится, перегрев силового агрегата. Как утверждают автомеханики, в случае сильного перегрева мотора, могут появляться механические повреждения на стенках цилиндров и даже самих поршнях, то есть возникают задиры. Кроме того, поршни, при сильном перегреве имеют свойство прогорать и плавиться.
Так, например, современные двигатели ВАЗ (в том числе и новая серия ВАЗ 11182 1.6) чаще других моторов страдают от перегревов.
У отечественных силовых агрегатов от перегрева нередко рассыпаются перегородки поршневых колец, из-за чего резко падает показатель компрессии в цилиндрах, а мотор начинает троить и тарахтеть на холостых оборотах.
Проблемы в газораспределительной системе также очень часто становятся причиной снижения компрессии в цилиндрах. Так, например, прогорел один из клапанов – показатель компрессии может сразу упасть на “двоечку-троечку”, из-за чего автовладельцу придется вскрывать ГБЦ, проверять клапана и возможно их менять или притирать.
Следующая ситуация. Произошел перескок цепи ГРМ или обрыв ремня ГРМ.
В этом случае владельцу очень повезет, если не согнутся клапана, а вот компрессия уже неминуемо упадет. Или другая ситуация, связанная с регулировкой тепловых зазоров клапанов.
Зазор выставили неправильно или клапан не закрывается, в последствии возникает пониженная компрессия или ее полное отсутствие.
Также причиной низкой компрессии может быть пробитая прокладка, расположенная между блоком цилиндров и головкой. Или наоборот, прокладка ГБЦ банально прогорела и отработанные газы выходят в систему охлаждения или напрямую в масляную магистраль.
Низкий показатель компрессии может также возникать из-за чрезмерного износа поршневых колец, поршней и критической выработки стенок цилиндров, которые принимают форму эллипса.
В данном случае наряду с падением давления в цилиндрах может наблюдаться повышенный расход горючего и масла (масложор).
Опасной причиной низкой компрессии иногда могут служить и появившиеся трещины в ГБЦ.
Кроме того, наглухо засоренный воздушный фильтр двигателя также нередко становится виновником падения давления в цилиндрах.
Дело все в том, что загрязнения, скопившиеся на сетке фильтрующего компонента, не пропускают необходимый поток воздуха, который стремится в цилиндры, из-за чего опять же, снижается компрессия.
Как расход топлива зависит от объема двигателя автомобиля?
САМЫЕ ЭФФЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПРЕССИИ
Чтобы точно замерить компрессию в цилиндрах вам в любом случае понадобиться специальное приспособление — прибор, предназначенный для измерения давления рабочей смеси по завершению такта сжатия. Данный прибор называется компрессометр. На сегодняшний день существует множество видов компрессометров и внешне они могут быть различными, но предназначение у них одно.
Итак, как правильно замерить компрессию при помощи компрессометра? Перед проведением диагностики силовой агрегат потребуется подготовить. Аккумулятор автомобиля необходимо зарядить полностью.
Мотор нужно прогреть до оптимальной рабочей температуры (около 60 градусов по Цельсию). Чтобы не удалить со стенок цилиндров масляную плёнку, следует закрыть подачу топлива.
Для этого можно просто рассоединить общий разъём форсунок.
Далее переходим к размыканию модуля зажигания и колодки проводов, а также выкручиваем свечи и вынимаем их из колодцев. Не забудьте аккуратно вычистить свечные колодцы, чтобы в цилиндр не попал песок или грязь. В цилиндры должен поступать воздух.
Поэтому, если привод дросселя тросовый, то нужно до отказа выжать педаль акселератора. Если привод электронный, чтобы удостовериться что дроссельная заслонка открывается, потребуется нажать на педаль газа и включив зажигание немного провернуть стартер.
Кроме того, многие автомеханики настоятельно рекомендует отсоединять патрубок дросселя и воздушного фильтра. Если заслонка останется в закрытом положении, узел придётся демонтировать. Впрочем, заслонку можно приоткрыть вручную и удерживать в данном состоянии в процессе проведения замеров давления.
Теперь настала очередь компрессометра. В одно из свечных отверстий вворачиваем наконечник этого полезного прибора и начинаем вращать стартер до тех пор, пока показание на манометре не зафиксируется.
После того, как показатель отобразится на шкале, нужно записать полученные данные.
Как можем видеть, особых трудностей процедура по замеру компрессии у автовладельца вызвать не должна, главное иметь под рукой компрессометр и четко соблюдать пошаговую инструкцию.
Когда менять маслосъемные колпачки двигателя? Причины и признаки для замены
РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПРЕССИИ
В автомобиле с исправным бензиновым мотором компрессия должна варьироваться от 11,0 до 14,0 Бар. Разница давления в цилиндрах должна быть не более 1,0 Бара. Если компрессия низкая, нужно залить в свечное отверстие немного моторного масла (около 10 кубических сантиметров) и ещё раз провести замер.
Повышение компрессии на пару Бар является свидетельством того, что поршневые кольца залегли или износились и требуют замены. Если показания остались прежними, значит отсутствует необходимая степень прилегания клапанов к седлам. Подобное наблюдается при некорректных тепловых зазорах, прогаре или выработке седел клапанов.
Диагностика с использованием компрессометра, это первичный и несложный метод оценки технического состояния силового агрегата. При более детальном исследовании можно применить эндоскоп, чтобы иметь представление о степени утечки воздуха из цилиндров.
Иногда диагностика проводится мотор-тестером с подключением его к датчикам управления силовой установкой автомобиля.
В этом случае наверняка потребуется навестить ремонтный сервис, так как своими руками подобную процедуру провести ощутимо сложнее, чем при помощи компрессометра.
В завершении статьи отметим, что компрессию цилиндров можно назвать одним из ключевых показателей жизнеспособности двигателя, ведь он напрямую демонстрирует текущее состояние здоровья силового агрегата, от уровня которого зависят многие процессы в моторе (расход масла, быстрота заводки, сгораемость топливно-воздушной смеси и стабильность работы двс). Таким образом, компрессия – это максимально возможный показатель давления воздуха в камерах сгорания цилиндров, который образуется при достижении поршнями самых верхних мертвых точек в процессе такта сжатия.
БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ! ПРОЯВЛЯЙТЕ ВЗАИМОУВАЖЕНИЕ НА ДОРОГАХ!
Загрузка...
