233 публикации11,7 тысяч просмотров FacebookTwitterTelegram
Двигатель внутреннего сгорания (бензиновый, дизельный) — сложное устройство, состоящее из множества механизмов и систем.
Их взаимодействие позволяет преобразовывать энергию, получаемую при сгорании топливовоздушной смеси, во вращательное движение кривошипно-шатунного механизма с последующей передачей вращения трансмиссии.
Основная работа по преобразованию энергии происходит внутри цилиндро-поршневой группы, то есть в цилиндрах.
Преобразование энергии зависит от многих факторов, включая степень сжатия двигателя и степень сжатия. Эти критерии особенно важны в дизельных электростанциях, поскольку воспламенение горючей смеси в цилиндрах таких двигателей происходит из-за ее нагрева за счет сжатия.
Содержание
Понятие степени сжатия
Часто эти понятия путают друг с другом или объединяют в один термин. На самом деле это два разных термина, и их можно характеризовать по-разному.
Во-первых, давайте рассмотрим все, что касается степени сжатия дизельного двигателя.
Отношение объема цилиндра двигателя в момент, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ), к объему камеры сгорания в момент, когда поршень достигает верхней мертвой точки, и представляет собой степень сжатия двигателя.
Это соотношение указывает на разницу давлений в цилиндре двигателя в момент поступления топлива в цилиндр.
В технической документации, поставляемой с дизельной силовой установкой, степень сжатия указывается в виде математического соотношения, например — 18: 1.
Для дизельного двигателя оптимальная степень сжатия варьируется от 18: 1 до 22: 1. Именно с такими показателями этот двигатель достигает показателей максимального КПД.
Как все работает
В дизельном двигателе во время такта сжатия, когда поршень движется в ВМТ, объем цилиндра быстро уменьшается. В это время в камере сгорания находится только воздух, он сжимается, этот процесс называется тактом сжатия.
По мере приближения поршня к ВМТ воздух сжимается до указанной в документации степени сжатия, топливо под давлением подается в камеру сгорания.
Смесь топлива и воздуха из-за воздействия на нее высокого давления воспламеняется, значительно повышая давление внутри камеры, поршень в это время проходит ВМТ.
Высокое давление, образовавшееся в результате сгорания топливовоздушной смеси, начинает давить на головку поршня, заставляя его двигаться в сторону ВМТ.
С помощью шатуна поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение колен копья.
В этом случае давление, возникающее в результате воспламенения смеси, вынуждает поршень двигаться в сторону ВМТ, что называется рабочим ходом. Рабочий ход — это один из тактов цилиндро-поршневой группы.
При такте сжатия значение имеет степень сжатия. Чем он выше, тем легче воспламенить горючую смесь и тем полнее она сгорит, создавая большее давление.
При хорошей степени сжатия дизельный двигатель будет обеспечивать большую мощность при меньшем расходе топлива.
Еще по теме — Различная компрессия в цилиндрах, что делать, последствия.
Однако не зря дизельные электростанции имеют диапазон степеней сжатия, превышать которые не рекомендуется.
Степень сжатия менее 18: 1 приводит к снижению коэффициента мощности агрегата при одновременном увеличении расхода топлива.
Но чрезмерная степень сжатия двигателя отрицательно сказывается и на двигателе, особенно на дизельном. Из-за более высоких нагрузок, испытываемых узлом цилиндр-поршень, их ресурс очень быстро снижается.
Повышение степени сжатия выше нормы может привести к выгоранию поршня, изгибу шатуна.
В некоторых случаях увеличение этого показателя приводит к взрыву силовой установки без возможности последующего восстановления.
ВАЖНО ЗНАТЬ: степень сжатия водородных двигателей намного выше.
Возможность замера степени сжатия
проверить степень сжатия дизельного агрегата в гараже практически невозможно. Так как необходимо провести некоторые измерения, которые провести очень сложно.
Одно из этих измерений — определить объем цилиндра, когда поршень находится в ВМТ.
Далее вам необходимо знать некоторые параметры панели управления, некоторые из которых можно узнать из этой документации, но некоторые найти довольно сложно.
Для расчета степени сжатия необходимо знать объем камеры сгорания, так как между блоком цилиндров есть прокладка, поэтому необходимо знать ее толщину и диаметр отверстия поршня в ней, ход поршня поршень и диаметр цилиндра.
Имея все эти данные, помимо измерения объема в цилиндре, можно математически рассчитать степень сжатия.
Способы повышения показателя
на дизельном двигателе сложно измерить степень сжатия, но можно изменить этот показатель в лучшую сторону.
Есть несколько способов увеличить степень сжатия дизельного двигателя.
Уменьшаем камеру сгорания двигателя.
Самый простой способ увеличить этот показатель — уменьшить камеру сгорания.
Поскольку степень сжатия — это отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, изменение объема на единицу также может изменить саму степень.
Есть несколько способов уменьшить объем камеры сгорания.
Первое, что можно сделать, это заменить прокладку между блоком и ГБЦ двигателя на более тонкую, за счет этого изменится объем камеры сгорания.
Также можно разрезать головку блока цилиндров крест-накрест. В этом случае с головки блока снимается слой металла, из-за чего камера сгорания уменьшается.
Читайте также:
Ремонт поршневой сборки, особенности, где лучше всего делать
Используя турбокомпрессор.
Второй способ изменить этот показатель — повысить давление в камере сгорания.
Использование такого устройства, как турбинный компрессор, также называемое турбонагнетателем, позволяет увеличить степень сжатия.
В дизельных электростанциях, не имеющих этого устройства, воздух, необходимый для создания горючей смеси, подается за счет разрежения в цилиндре, возникающего во время такта впуска.
При такой подаче воздуха в цилиндры нельзя полностью гарантировать высокое давление на такте сжатия, поскольку количество воздуха будет ограничено.
При использовании компрессора воздух нагнетается в цилиндры. Это обеспечивает подачу большего количества воздуха и, следовательно, большее давление в цилиндре во время такта сжатия.
ПОДРОБНЕЕ: Турбо или атмосферный двигатель, что лучше.
Интеркулер.
Часто на дизелях помимо компрессора используется еще одно устройство — интеркулер. Он также позволяет увеличивать давление в цилиндре, но по несколько иному принципу, чем компрессор.
Работа интеркулера заключается в охлаждении воздуха перед подачей его в цилиндры. Это приводит к тому, что при охлаждении увеличивается плотность воздуха, а значит, давление в баллоне будет больше.
Это основная информация о степени сжатия. Перейдем к сжатию.
Понятие компрессии
Компрессия — это мера давления в цилиндрах двигателя. Этот показатель можно измерять в разных величинах: кг / см2, Бар, Атмосферы, Паскаль.
Особого внимания заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как в дизельных двигателях этот показатель очень важен. Для дизеля компрессия должна быть около 22 атм., Хотя на разных двигателях она может быть больше и при этом значительно.
Необходимо обеспечить высокую степень сжатия в цилиндрах дизельного двигателя, поскольку воспламенение топливной смеси происходит именно из-за высокого давления.
Если этот показатель на дизельном двигателе существенно ниже нормы, то запуск двигателя затруднен или невозможен.
Сжатие дизельного двигателя в цилиндре достигается за счет сжатия воздуха поршнем во время такта сжатия. Но добиться полной герметизации внутри цилиндра просто невозможно, всегда будут протечки воздуха.
Воздух может частично прорваться через изношенные компрессионные кольца, когда они больше не могут гарантировать надлежащее прилегание к цилиндру, часть воздушной массы может выйти из цилиндра через неплотное соединение клапанов с седлами.
В целом степень сжатия указывает на состояние двигателя.
Резкое несоответствие компрессии двигателя заданным нормам всегда свидетельствует о сильном износе механизмов силовой установки. Поэтому измерение компрессии входит в комплекс диагностической работы двигателя.
Как замерить компрессию
В отличие от степени сжатия, измерить степень сжатия двигателя не составляет особого труда. Для проведения этих работ достаточно иметь компессометр или компрессор.
Принцип работы этих двух устройств одинаковый, разница только в выводе информации.
В компрессоре значение давления отображается на шкале манометра.
В случае компрессора информация о давлении в цилиндре вводится на каком-либо носителе информации или просто на бумаге.
Последовательность проверки компрессии в дизельном двигателе следующая:
- Насадка снимается с баллона, на место устанавливается устройство;
- Затем коленчатый вал запускается стартером и полученный результат записывается;
- Затем проверяется компрессия во всех остальных цилиндрах;
- Затем проверяются значения, полученные во всех цилиндрах.
Для изношенного двигателя компрессия должна быть на уровне или около номинального значения, указанного в документации. Показатель экспоненты на разных цилиндрах также должен быть одинаковым, допускаются небольшие отличия.
От чего зависит компрессия
Как уже было сказано, компрессия дизельного двигателя, и не только его, но и всех силовых установок, зависит от состояния цилиндро-поршневой группы и газораспределительного механизма.
Но помимо этого компрессия двигателя зависит еще и от количества оборотов коленчатого вала. Чем ниже его скорость, тем дольше воздуху внутри цилиндра нужно найти место, чтобы его покинуть.
Поэтому при измерении компрессии важно убедиться, что стартер развивает не менее 200-250 оборотов коленчатого вала в минуту. В противном случае показания компрессора не будут соответствовать реальному значению этого показателя.
Это, конечно, не все факторы, влияющие на сжатие, но перечисленные являются одними из основных.
Особенности запуска дизельного двигателя
Но высокая компрессия дизеля, гарантирующая работу силовой установки, не играет в пользу легкости запуска.
Конечно, если двигатель хорошо прогреется, стартеру не составит труда обеспечить правильную частоту вращения коленчатого вала и, как следствие, правильное давление в камере сгорания и запустить силовую установку.
Холодный двигатель имеет несколько дополнительных факторов, затрудняющих запуск. Одним из таких факторов является повышенное трение между деталями и механизмами в холодном двигателе, поскольку между ними нет масляного слоя.
А если к этому фактору добавить в дизельной установке слабую компрессию, из-за которой затруднено воспламенение рабочей смеси, так как давление в камере сгорания недостаточное, запуск двигателя очень затруднен.
Следовательно, чем ниже температура и слабее компрессия дизельного двигателя, тем меньше шансов его запустить.
И это еще не считалось такой особенностью дизельного топлива, как низкотемпературное парафинирование.
