Меню Закрыть

Давление в цилиндрах дизельного двигателя: Компрессия в дизельном моторе

Содержание

Какая компрессия должна быть в дизельном двигателе

В списке технических характеристик любого двигателя внутреннего сгорания зачастую указывается не компрессия в цилиндрах ДВС, а степень сжатия. Степень сжатия является конструктивным параметром, выражающим постоянное отношение объема цилиндра к объе­му камеры сгорания конкретного ДВС. Другими словами, степень сжатия указывает на то, во сколько раз объем рабочей топливно-воздушной смеси уменьшается (сжимается) в цилиндре во время перемещения поршня из НМТ в ВМТ.

Компрессия и степень сжатия дизельного или бензинового двигателя являются разными понятиями. Компрессия двигателя представляет собой величину, под которой следует понимать создаваемое давление в цилиндрах силового агрегата в самом конце такта сжатия смеси. Указанное давление измеряют в атмосферах, давлении в килограммах на квадратный сантиметр (кг/см2), МПа, используют единицу измерения бар и т.д.

Уверенный запуск дизельного двигателя возможен тогда, когда показатель ком­прессии в цилиндрах мотора данного типа составляет минимальные 22 кг/см2 и более.

Падение компрессии в цилиндрах дизеля ниже отметки в 20 кг/см2, приводит к тому, что двигатель самостоятельно и без дополнительных вмешательств уже не заводится. Под таким дополнительным вмешательством без разборки двигателя наиболее часто стоит понимать прямую заливку в цилиндры моторного или трансмиссионного масла. В ряде случаев этот способ помогает единоразово завести мотор с низкой компрессией. Повторный запуск неисправного ДВС после простоя будет невозможен.

Среди главных признаков сниженной компрессии отмечены:

Простейшим способом диагностики уровня компрессии является выкручивание свечей накала, после чего можно пальцем перекрыть свечное отверстие. Если компрессия находится на отметке около 20 кг/см2 и выше, тогда человек попросту не удержит палец. Более основательная проверка компрессии дизельного двигателя осуществляется путем выкручивания свечей накала, установки в освободившееся отверстие и замерами при помощи компрессометра.

Содержание статьи

Почему снижается компрессия

Резкое и неожиданное падение компрессии без видимых причин может возникнуть после ремонта ДВС, после многочисленных попыток запустить агрегат, а также в результате недостаточной частоты вращения коленвала стартером. В первых двух случаях масляная пленка на стенках цилиндров может отсутствовать, в результате чего компрессия недостаточна для запуска. Частота вращения зависит от состояния АКБ, стартера и других элементов, а также от вязкости моторного масла. Обильное попадание топлива или ОЖ в картер двигателя может привести к разжижению масла, что также приведет к потере компрессии.

Компрессия может снизиться в результате неисправностей ГРМ (прогар клапана, разрушение стержня клапана или повреждение направляющей втулки, проблемы с гидрокомпенсаторами и т.д.) Падение компрессии дизельного двигателя также может быть вызвано трещинами в ГБЦ или деформацией прилегающей поверхности головки блока цилиндров к блоку цилиндров, разрушением прокладки ГБЦ, износом зеркала цилиндров, неисправностями компрессионных колец, прогаром и/или разрушением поршня. На показатель компрессии двигателя также влияет степень закоксовки двигателя (отложения на днище поршня, залегание поршневых колец в результате обильного нагара и т.п.)

Как завести дизель с низкой компрессией

Запуск дизеля, в котором упала компрессия, можно реализовать путем искусственного создания масляной пленки на стенках цилиндров. Для этого необходимо выкрутить калильные свечи, после чего потребуется залить 20-25 «кубиков» моторного масла через свечные отверстия.

Также масло можно заливать и через форсуночные отверстия, но демонтаж дизельных форсунок сложнее, требует больше навыков и времени. По окончании заливки масла во все цилиндры мотор нужно провернуть в ручном режиме. Достаточно сделать пару оборотов, за которые на стенках цилиндров образуется равномерная масляная пленка. После этого мотор с выкрученными свечами накала необходимо снова провернуть на два или три оборота, но уже стартером.

Данная операция позволит удалить излишки масла из цилиндров агрегата и избежать так называемого гидроклина, который может возникнуть после закручивания свечей. Наиболее частой причиной потери компрессии выступает неисправность поршневых колец.  Самостоятельная заливка масла позволяет существенно поднять компрессию в момент первого запуска до оптимальных параметров, что и приводит к уверенному пуску мотора. 

Читайте также

Какая компрессия должна быть в дизельном двигателе: норма

Особенности рабочего процесса дизельного двигателя таковы, что нормальное протекание рабочего процесса возможно при сочетании нескольких факторов. Одним из важнейших показателей является компрессия. При отклонениях этого показателя возможен затрудненный запуск или неустойчивая работа мотора. Поэтому очень важно знать, какая компрессия должна быть в дизельном двигателе.

Содержание

Что это такое?


Компрессия в дизельном двигателе – это максимальное давление, создаваемое поршнем после закрытия впускного клапана и его поднятия в верхнюю мертвую точку. Рабочий цикл дизеля тесно связан именно с созданием высокого давления в цилиндре, обеспечивающего воспламенение топлива от сжатия воздуха в камере сгорания по достижении достаточно высокой температуры (около 300 градусов). Поэтому можно сказать, что компрессия в цилиндрах у таких моторов – ключ к его стабильной работе.

В отличие от бензиновых движков, в которых возгорание топливовоздушной смеси происходит за счет электрической искры, в дизеле воспламенение идет только за счет сжатия, поэтому там давление достигает гораздо больших величин. В газотурбинных двигателях воздух сначала сжимается, а затем, в камере сгорания, смешивается с топливом. Еще один показатель, который косвенно информирует о внутренних рабочих процессах – степень сжатия. Это соотношение объема цилиндра при расположении поршня в самой нижней точке к объему камеры сгорания вверху (при максимально поднятом поршне). Полученная цифра указывает, во сколько раз сжимается топливная смесь в цилиндре к моменту воспламенения (окончанию такта сжатия). Эта величина безразмерная, так как характеризует соотношение величин. Компрессия измеряется в единицах давления – в барах или кг/см2.

Каким должно быть давление в цилиндрах


У бензиновых двигателей нормальная степень сжатия и компрессия составляет 9-11 и 12-13 кг/см2 соответственно, у дизельных норма составляет 20 и более и 20-32 кг/см2. Как видно, показатели сильно различаются, и в этом кроется различие в их рабочем процессе.

Низкая температура окружающего воздуха может стать серьезной помехой. Разные нормы давления могут обеспечить запуск при различной температуре:

  • 28 кг/см2 и ниже – запуск движка возможен при температуре не ниже минус 15 градусов.
  • 20-30кг/см2 – температура до минус 20 градусов.
  • 32 кг/см2 – минус 20-25 градусов.
  • 36 кг/см2 – до минус 30 градусов.

Следует отметить, что такие температурные диапазоны на дизельном двигателе достижимы только при полностью исправном силовом агрегате и вспомогательном оборудовании.

Причины снижения давления


Степень сжатия заложена конструктивно и может быть изменена только установкой других поршней или головки блока цилиндров с иными геометрическими параметрами. Компрессия дизельного двигателя — величина изменяющаяся. Со временем изнашиваются ответственные детали — увеличиваются зазоры компрессионных и маслосъемных колец на поршнях, клапаны, прокладка блока цилиндров, вследствие чего нарушается герметичность и необходимое давление уже не создается. На бензиновом моторе это чревато неустойчивой работой на переходных режимах и падением мощности, а дизель может просто не завестись.

Как можно определить возможное снижение компрессии

Существует несколько признаков, по которым можно узнать об ее снижении.

  1. Затруднения при запуске (и холодного, и горячего).
  2. Отказ работы одного из цилиндров, пропуски зажигания
  3. Скачкообразное изменение оборотов, их неравномерность.
  4. Снижение мощности, провалы при работе.
  5. Перегрев силового агрегата, увеличение давления в системе охлаждения.
  6. Сизый дым из выхлопной трубы при запуске.
  7. Повышенный шум при работе, вибрации на любых оборотах, особенно минимальных.
  8. Потеки масла на поверхности силового агрегата.
  9. Значительное увеличение расхода топлива.

Появление хотя бы одного из этих признаков свидетельствует о необходимости замера компрессии дизельного двигателя

Методика измерения


Чтобы измерить компрессию дизельного двигателя, потребуется определенное специальное оборудование. При проведении замеров потребуется компрессометр — вариант манометра, приспособленный для измерения давления внутри цилиндров.

Как измерять компрессию? Работа состоит из следующих этапов:

  1. Для начала надо снять свечу накаливания или форсунку на одном из цилиндров.
  2. Вместо них вкручивается штуцер манометра.
  3. Коленчатый вал проворачивается с помощью стартера, в это время фиксируются показатели давления. Стартер должен обеспечивать не менее 200 об/мин.
  4. Манометр отсоединяется и проверка проводится аналогично во всех остальных цилиндрах. В норме результаты измерений должны быть примерно одинаковыми во всех цилиндрах.
  5. Свечи или форсунки вновь выкручиваются и в каждый цилиндр через отверстие впрыскивается 50 мл моторного масла.
  6. Движок прокручивается стартером при снятых свечах или форсунках. После этого вновь проверяется компрессия во всех цилиндрах.

Перед тем, как замерить компрессию дизельного двигателя, его надо прогреть до рабочей температуры.

Если показатель изменился в большую сторону, значит, имеет место износ деталей шатунно-поршневой группы в цилиндрах дизельного двигателя.

Если показатели компрессии будут такими же, то следует провести регулировку газораспределительного механизма (тепловых зазоров клапанов).

После проведения необходимых регулировок необходимо еще раз как проверить компрессию, так и устранить неисправности вспомогательного оборудования.

Что делать при снижении компрессии


Как же повысить компрессию? Низкие показатели обычно являются следствием износа при его большом пробеге. Так же, как и бензиновый мотор, такой дизель часто подлежит капитальному ремонту, а именно: замене шатунно-поршневой группы, притирке клапанов, замене прокладок головки блока цилиндров. Даже если проверка компрессии дизельного двигателя показывает ее снижение только в одном из них или в нескольких.

Тем не менее, немного отсрочить дорогостоящий ремонт можно при помощи специальных средств для увеличения компрессии. Это, в первую очередь, разнообразные присадки, которые добавляются при замене масла для дизельных двигателей. Они видоизменяют его начальный состав и повышают вязкостные характеристики, таким образом, удается минимизировать утечки давления через компрессионные кольца и поднять компрессию. Также для увеличения давления и уменьшения утечек проводят притирку клапанов.

Ремонт дизелей обходится значительно дороже из-за конструктивных особенностей и высоких технических требований к диагностике и специальному оборудованию. Поэтому важно регулярно проводить измерение компрессии дизельного двигателя, чтобы при помощи своевременных профилактических мер продлить его работоспособность.

Компрессия и степень сжатия дизельного двигателя

Двигатель внутреннего сгорания (бензиновый, дизельный) является сложным устройством, состоящим из множеств механизмов и систем.

Взаимодействие их между собой позволяет преобразовывать энергию, возникающую при сгорании топливно-воздушной смеси во вращательное движение кривошипно-шатунного механизма с дальнейшей передачей вращения на трансмиссию.

Основная работа по преобразованию энергии происходит внутри цилиндро-поршневой группы, а именно в цилиндрах.

Преобразование энергии зависит от многих факторов, среди которых степень сжатия двигателя и компрессия. Особенно эти критерии важны в дизельных силовых установках, поскольку воспламенение горючей смеси в цилиндрах таких моторов происходит в результате ее нагрева за счет сжатия.

Понятие степени сжатия

Зачастую эти понятия путают между собой или объединяют в один термин. В действительности это два разных термина, и характеризуются они по-разному.

Сначала разберем все о степени сжатия дизельного мотора.

Соотношение объема цилиндра двигателя в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке (НМТ) к объему камеры сгорания в момент, когда поршень достигает верхней мертвой точки и есть степень сжатия двигателя.

Данное соотношение указывает на разницу давления, возникающую в цилиндре двигателя в тот момент, когда в цилиндр поступает топливо.

В технической документации, идущей вместе с дизельной силовой установкой, степень сжатия указывается в виде математического соотношения, к примеру — 18:1.

Для дизельного агрегата самой оптимальной степень сжатия варьируется в диапазоне от 18:1 до 22:1. Именно при таких показателях у этого двигателя достигаются максимальные показатели эффективности.

Как все работает

У дизельного мотора при такте сжатия, когда поршень движется к ВМТ, объем в цилиндре быстро сокращается. В этот момент в камере сгорания находиться только воздух, он-то и сжимается, данный процесс называется тактом сжатия.

При подходе поршня к ВМТ, воздух сжимается на указанную в документации степень сжатия, в камеру сгорания под давлением подается топливо.

Смесь из топлива и воздуха из-за воздействия на нее высокого давления воспламеняется, значительно увеличивая давление внутри камеры, поршень в этот момент проходит ВМТ.

Образовавшееся в результате сгорания топливовоздушной смеси высокое давление начинает давить на днище поршня, заставляя его двигаться к НМТ.

Посредством шатуна поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение колен. вала.

В данном случае давление, возникшее в результате воспламенения смеси, заставляет двигаться поршень к НМТ называется рабочим ходом. Рабочий ход является одним из тактов работы цилиндро-поршневой группы.

При такте сжатия как раз и важна степень сжатия. Чем она выше, тем более легче воспламениться горючая смесь и в более полной мере она сгорит, обеспечив большее давление.

При хорошем показателе степени сжатия дизельный мотор будет обеспечивать больший выход мощности при меньшем количестве сгораемого топлива.

Больше по теме — Разная компрессия в цилиндрах, что делать, последствия.

Однако у дизельных силовых установок не зря имеется диапазон степени сжатия, за который выходить не рекомендуется.

Степень сжатия меньше 18:1 приводит к снижению мощностного показателя установки, при этом потребление топлива увеличивается.

Но и чрезмерная степень сжатия у мотора тоже сказывается нехорошо на двигателе, особенно дизельном. За счет увеличенных нагрузок, которые испытывают цилиндропоршневая группа, их ресурс очень быстро сокращается.

Увеличение сверх нормы степени сжатия может привести к прогоранию поршня, изгибу шатуна.

В некоторых случаях увеличение данного показателя приводит к взрыву силовой установки без возможности последующего восстановления.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Степень сжатия у водородных двигателей значительно больше.

Возможность замера степени сжатия

Проверить степень сжатия дизельного агрегата в гаражных условиях практически невозможно. Поскольку нужно проводить некоторые замеры, которые сделать очень сложно.

Одним из таких замеров является выяснение объема в цилиндре при нахождении поршня в ВМТ.

Далее нужно знать некоторые параметры силовой установки, часть из которых можно узнать из тех. документации, но некоторые узнать довольно сложно.

Для вычисления степени сжатия потребуется знать объем камеры сгорания, поскольку между блоком цилиндров находиться прокладка, то нужно знать ее толщину и диаметр поршневого отверстия в ней, ход поршня и диаметр цилиндра.

Имея все эти данные, а также произведя замеры объема в цилиндре, можно математическим путем провести вычисления степени сжатия.

Способы повышения показателя

Замерить степень сжатия на дизельном двигателе сложно, а вот изменить данный показатель в лучшую сторону – можно.

Есть несколько способов увеличения показателей степени сжатия на дизельном агрегате.

Уменьшаем камеру сгорания двигателя.

Самым простым способом увеличения данного показателя является уменьшение камеры сгорания.

Поскольку степень сжатия – это соотношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, то изменив объем одного можно поменять и сам показатель соотношения.

Уменьшить объем камеры сгорания можно несколькими путями.

Первое, что можно сделать – это заменить прокладку между блоком и головкой двигателя на более тонкую, за счет этого и измениться объем камеры сгорания.

Дополнительно можно провести торцевание головки блока цилиндров. В этом случае с головки блока снимается слой металла, из-за чего и уменьшается камера сгорания.

Читайте также:

Использование турбированного нагнетателя.

Вторым способом изменения данного показателя является увеличение давления в камере сгорания.

Применение такого устройства, как турбинный нагнетатель, он же турбонаддув, позволяет увеличить степень сжатия.

В дизельных силовых установках, не имеющих данного устройства, воздух, требуемый для создания горючей смеси, подается за счет разрежения в цилиндре, возникающего при такте впуска.

При такой подаче воздуха в цилиндры высокое давление на такте сжатия обеспечить в полной мере невозможно, поскольку количество воздуха получатся ограниченным.

При использовании нагнетателя воздух в цилиндры подается принудительно. Это обеспечивает подачу большего количества воздуха, и как следствие большего давления в цилиндре при такте сжатия.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Турбированный или атмосферный двигатель, что лучше.

Интеркулер.

Часто на дизельных моторах, помимо нагнетателя применяется еще одно устройство – интеркулер. Он также позволяет увеличить давление в цилиндре, но по несколько иному принципу, чем нагнетатель.

В задачу интеркулера входит охлаждение воздуха перед подачей его в цилиндры. Приводит это к тому, что при охлаждении плотность воздуха увеличивается, а значит и давление в цилиндре будет выше.

Это основная информация, что касается степени сжатия. Перейдем к компрессии.

Понятие компрессии

Компрессия – это показатель давления в цилиндрах двигателя. Измеряться данный показатель может в нескольких величинах – кг/см кв., Барах, Атмосферах, Паскалях.

Особое внимание заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как данный показатель очень важен в дизельных моторах. У дизеля компрессия должна быть порядка 22 Атм., хотя на разных двигателях может быть и больше, при этом значительно.

Высокая компрессия в цилиндрах дизеля должна обеспечиваться потому, что воспламенение горючей смеси производится именно из-за высокого давления.

Если данный показатель на дизеле будет значительно меньше нормы, запуск мотора – затруднителен или невозможен.

Компрессия дизельного двигателя в цилиндре достигается путем сжатия воздуха поршнем при такте сжатия. Но полной герметичности внутри цилиндра добиться просто невозможно, всегда будет утечка воздуха.

Воздух частично может прорываться через изношенные компрессионный кольца, когда они уже не могут обеспечить должное прилегание к цилиндру, часть воздушной массы может выходить из цилиндра через неплотное прилегание клапанов к седлам.

Если говорить в общем, то показатель компрессии указывает на состояние двигателя.

Сильное несоответствие компрессии двигателя от заданных норм всегда указывает на сильный износ механизмов силовой установки. Поэтому измерение компрессии входит в комплекс диагностических работ двигателя.

Как замерить компрессию

В отличие от степени сжатия провести замеры компрессии двигателя не особо сложно. Для проведения данных работ достаточно иметь компессометр или компрессограф.

Принцип действия этих двух приборов одинаков, разница лишь в выводе информации.

У компрессометра значение давления указывается на шкале манометра.

У компрессографа же информация о давлении в цилиндре заносится на какой-либо носитель информации или же просто на бумагу.

Последовательность проверки компрессии в дизельном двигателе такова:

  1. С одного цилиндра снимается форсунка, на ее место устанавливается прибор;
  2. Затем производится проворот коленвала стартером и записывается полученный результат;
  3. После проверяется компрессия во всех остальных цилиндрах;
  4. Затем значения, полученные во всех цилиндрах, сверяются.

У неизношенного двигателя компрессия должна соответствовать или хотя быть близкой к номинальному значению, указанному в документации. Разбежность в показателях на разных цилиндрах тоже должна быть одинаковой, допускается незначительные отличия.

От чего зависит компрессия

Как уже сказано, компрессия дизельного двигателя, и не только его, а всех силовых установок, зависит от состояния цилиндро-поршневой группы и газораспределительного механизма.

Но помимо этого компрессия двигателя еще и зависит от количества оборотов коленвала. Чем ниже его обороты, тем больше времени у воздуха, находящегося внутри цилиндра найти место, где он может выйти из нее.

Поэтому при замере компрессии важно проследить о том, чтобы стартер обеспечил хотя бы минимальных 200-250 оборотов коленчатого вала в минуту. Иначе показания компрессометра не будут соответствовать реальному значению этого показателя.

Это конечно, не все факторы, влияющие на компрессию, но перечисленные являются одними из основных.

Особенности запуска дизельного двигателя

Но высокая компрессия дизельного двигателя, которой обеспечивается работоспособность силовой установки, играет не на руку легкости пуска.

Конечно, если двигатель хорошо прогреется, стартеру не составит труда обеспечить должные обороты коленвала, и как следствие должное давление в камере сгорания и запуск силовой установки.

У холодного же мотора появляется несколько дополнительных факторов, усложняющих запуск. Одним из таких факторов является повышенное трение между узлами и механизмами у холодного двигателя, поскольку масляной прослойки между ними нет.

А если к данному фактору у дизельной установки добавить еще и слабую компрессию, из-за которой воспламенение рабочей смеси затруднительно, поскольку давления в камере сгорания недостаточно, то пуск мотора очень затруднителен.

Поэтому чем ниже температура и слабее компрессия дизельного двигателя, тем меньше шансов его запустить.

И это еще не рассмотрена такая особенность дизельного топлива, как парафинированние его при низких температурах.

компрессия дизельного двигателя

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.

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.

 

 

Какое давление в цилиндре дизельного двигателя?

Для нормальной работы дизельного силового агрегата компрессия во всех его цилиндрах должна соответствовать показателю, который установлен заводом-изготовителем. Значение может зависеть от конкретного агрегата, но в любом случае — не менее 22 кг/см2.

Как определить из за чего нет компрессии?

Если в вашем автомобиле пропала компрессия во всех цилиндрах одновременно или в каком-то одном из них, то признаки могут быть следующие:

  • мотор стал на порядок труднее заводиться;
  • двигатель работает нестабильно, как на холостом ходу, так и во время езды на передаче, на всех оборотах;

Можно ли мерить компрессию на холодном двигателе?

Компрессию измеряют как с открытой, так и с закрытой дроссельной заслонкой (не трогая или полностью выжимая педаль газа), на прогретом и холодном двигателе. При этом каждый из способов дает свои результаты и позволяет определять свои дефекты.

Какая компрессия в цилиндрах дизельного двигателя?

Для нормальной работы дизельного силового агрегата компрессия во всех его цилиндрах должна соответствовать показателю, который установлен заводом-изготовителем. Значение может зависеть от конкретного агрегата, но в любом случае — не менее 22 кг/см2.

Какая должна быть компрессия в дизельном двигателе?

Нормальным показателем компрессии в современном дизельном двигателя является замер на 20-25 бар. Для старого дизельного автомобиля показатель равняется 28-32 бар. Новая система «Common Rail» набирает не менее, чем 15 бар для оптимальной работы.

Почему снижается компрессия?

Одна из самых распространенных причин низкой компрессии в двигателе — это закоксовка поршневых колец. … Вторая причина — это износ цилиндров и поршневых колец. Из-за износа увеличивается зазор между цилиндрами и кольцами, в него давление, создаваемое поршнями в цилиндрах (он и есть компрессия), уходит.

Что будет если не будет компрессии?

Как следствие если нет достойной компрессии, то и не будет условий для воспламенения дизельного топлива. В процессе впрыскивания топливной смеси происходит его распыливание, а затем вокруг отдельных капель топливной смеси возникают очаги сгорания, по мере впрыскивания топливная смесь сгорает в виде факела.

Что делать если нет компрессии в двигателе?

При этом в рамках эксплуатации ТС водитель может столкнуться с потерей мощности, затрудненным запуском мотора, а также с увеличением расхода топлива и моторного масла. … Низкая компрессия приводит к тому, что двигатель плохо заводится, пропадает тяга и мощность, отмечается перерасход горючего и смазки.

Где проверить компрессию двигателя цена?

Замер компрессии в двигателе, цена 250 руб за цилиндр.

На каком двигателе проверяется компрессия?

Чтобы измерить компрессию, необходимо вместо свечи установить компрессометр. Этот прибор представляет собой манометр, соединенный шлангом со штуцером и обратным клапаном.

Как правильно замерить компрессию на Инжекторном двигателе?

Измерение компрессии в цилиндрах инжекторного двигателя

  1. Подготовительные работы …
  2. — Вставляем компрессометр в свечное отверстие (либо прижимаем, либо вворачиваем в зависимости от его конструкции).
  3. — Помощник нажимает до упора на педаль «газа» и включает стартер на 4 – 5 секунд.

Какое давление должно быть в цилиндрах дизельного двигателя?

Для нормальной работы дизельного силового агрегата компрессия во всех его цилиндрах должна соответствовать показателю, который установлен заводом-изготовителем. Значение может зависеть от конкретного агрегата, но в любом случае — не менее 22 кг/см2.

Какая должна быть компрессия в дизельном двигателе?

Нормальным показателем компрессии в современном дизельном двигателя является замер на 20-25 бар. Для старого дизельного автомобиля показатель равняется 28-32 бар. Новая система «Common Rail» набирает не менее, чем 15 бар для оптимальной работы.

Можно ли мерить компрессию на холодном двигателе?

При затрудненном пуске мотора измерение компрессии рекомендуем производить «на холодную» (температура двигателя одинакова с температурой окружающего воздуха).

Какая компрессия должна быть в д 240?

Какая компрессия должна быть в двигателе.

Модель двигателя Объем двигателя Компрессия(атмосфер)
240 22.30л 33-38атм.
240 Турбо 22.30л 33-38атм.
Д240-245(МТЗ80-82) 4.75л 24-32атм.
MAN F90/2000 практически для всех 30-38атм.

Какая компрессия должна быть в д 245?

Для двигателя Д-240, д-245 (мтз-80, 82) — 24-32 атм.

Какая должна быть компрессия в двухтактном двигателе?

Для 4-х тактных моторов нормальной считается компрессия 8-9 кгс/см 2 , очень хорошая 10-11 кгс/см 2 . Если двигатель с несколькими цилиндрами, то разница компрессии не должна быть больше 1,02 кгс/см 2 . 2-х тактные имею компрессию ниже — 5,5-8,0 кгс/см 2 , все зависит от мощности.

Как правильно проверить компрессию в цилиндрах двигателя?

Наконечник компрессометра плотно вставить в отверстие свечи зажигания, убедитесь, что соединение надежно. Включите стартер и «крутите» двигатель, пока показания манометра не прекратят расти (обычно 2-3 секунды). Проверка компрессии в цилиндрах выполняется только при полностью заряженном аккумуляторе.

Как правильно проверить компрессию в цилиндрах?

Как измерить компрессию в двигателе … Компрессометр необходимо вкрутить в свечное отверстие и несколько секунд прокрутить двигатель стартером. После чего компрессометр покажет значение давления в цилиндре. Но есть определённые нюансы, не соблюдая которые, Вы не получите точные данные.

На каком двигателе нужно проверять компрессию?

Измерения на дизельном двигателе производятся специальным компрессометром, который имеет свои особенности. 3. При проверке не нужно жать педаль газа, так как в таких ДВС нет дросселя. Если же он есть, перед проверкой его необходимо прочистить.

Сколько крутить стартер при замере компрессии?

встявлять компрессометр поочередно в каждый колодец и крутить стартером до тех пор пока давление не перестанет расти. Как правило это 3-5 оборотов. а мне при замере на каждом цилиндре приходилось секунд по 12-15 крутить стартер пока давление зафиксируется на компрессометре .

На каком режиме проверяют компрессию?

Компрессию измеряют с открытой или с закрытой дроссельной заслонкой. Каждый из способов дает результаты и позволяет определять свои дефекты. Когда заслонка закрыта, в цилиндры поступит мало воздуха, поэтому компрессия будет низкой и составит около 0,6-0,8 МПа.

Какая должна быть компрессия в бензиновых двигателях?

В бензиновых моторах нормальная компрессия находится в пределах 12-14 бар. Различия в цилиндрах в норме не превышают 1 бар. Однако если в одном из цилиндров компрессия ниже на 6-7 бар, то двигатель начинает троить на низких оборотах.

Какая компрессия мтз 82?

Какое минимальное давление в конце такта сжатия у нового двигателя МТЗ-80, МТЗ-82? Оно должно находиться в пределах 2,6—2,8 МПа, а вот давление у изношенного — 1,3—1,8 МПа. Если вам нужны более точные цифры, то их получают при определении разницы в значениях компрессии каждого цилиндра.

Сколько лошадиных сил в двигателе Д 245?

Мощность 170 л. с. при 2400 об/мин, крутящий момент 595 Нм при 1500 об/мин.

Работа дизельного двигателя

Работа дизельного двигателя, а точнее его рабочий цикл состоит из четырех постоянно повторяющихся тактов: впуск, сжатие, рабочий ход и выпуск.

В начале работы дизельного двигателя в цилиндр поступает воздух. Воздух начинает сжиматься с очень высокой степенью сжатия, это приводит к повышению давления и соответственно температуры. В конце такта сжатия в определенное время в нагретый воздух происходит впрыск дизельного топлива с помощью специального устройства —форсунки. Дизельное топливо от соприкосновения с горячим сжатым воздухом самовоспламеняется, поэтому вы наверно слышали, дизельный двигатель так и называют двигатель с воспламенением от сжатия. Рабочая смесь в таком двигателе образуется непосредственно в цилиндре.

Работа дизельного двигателя на такте впуска.

Поршень движется от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Во время этого такта в цилиндре создается разрежение.  Впускной клапан открывается и происходит наполнение чистым воздухом (очистку воздуха обеспечивает воздухоочиститель). В цилиндре остаются отработавшие газы, которые смешиваются с воздухом. Во время такта впуска давление воздуха в цилиндре может колебатся от 80 до 90 кПа, а температура где-то от 50 до 75 градусов.

Работа дизельного двигателя во время
такта сжатия.

Поршень движется от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. При этом впускной и выпускной клапаны находятся в закрытом положении. Объем воздуха уменьшается, а давление пропорционально увеличивается, при этом увеличивается и температура. Давление воздуха может составлять 3,5 МПА, а температура держится на уровне 650-700 градусов. Чтобы обеспечить надежную раюоту двигателя необходимо, чтобы температура была значительно выше температуры самовоспламенения дизельного топлива.

Работа дизельного двигателя во время такта
рабочего хода.

При такте расширения, так его еще называют. Оба клапана находятся в закрытом состоянии. Когда поршень приближается к верхней мертвой точке в горячий и сжатый воздух впрыскивается мелко распыленное, дисперсное дизельное топливо давление составляет 20—22 МПа. Это давление нагнетает топливный насос. Топливо поступает в цилиндр, перемешиваясь с воздухом нагревается, далее испаряется и воспламеняется. При сгорании топлива в цилиндре давление составляет около 6-8 Мпа, а температура 1800-200 градусов. Образовавшиеся газы действуют на днище поршня и перемещают его от верхней мертвой точки к нижней мертвой точке. Этот такт совершает работа, поэтому он считается основным тактом рабочего цикла.

Работа дизельного двигателя во время такта выпуска.

Поршень движется от нижней мертвой точки к верхней мертвой точке. При этом открыт выпускной клапан, через который вытесняются отработавшие газы из цилиндра. Давление при такте пуска составляет 110-120 кПа, а температура, 600-700 градусов.

{jcomments on}

Сравнение измерений давления в цилиндрах дизельного двигателя для тяжелых условий эксплуатации с использованием переключающего адаптера | J. Eng. Газовые турбины Power

В этом исследовании сравнивались различные конструкции пьезоэлектрических преобразователей давления и монтажные конфигурации для измерения давления в цилиндрах одноцилиндрового дизельного двигателя большой мощности. Использовалась уникальная конструкция головки блока цилиндров, которая позволяла измерять давление в цилиндре одновременно в двух местах. В одном месте были изучены различные пьезоэлектрические преобразователи давления и конфигурации крепления.В другом месте использовался переходник Kistler с водяным охлаждением и пьезорезистивным датчиком давления. Адаптер переключения измерял давление в цилиндре во время части цикла низкого давления. Во время части цикла высокого давления датчик защищен от газов высокого давления и высокой температуры в цилиндре. Таким образом, пьезорезистивный датчик измеряет давление в цилиндре с высокой точностью, без воздействия кратковременного теплового дрейфа, также известного как тепловой удар.Кроме того, пьезорезистивный датчик представляет собой датчик абсолютного давления, который не требует базовой линии или «привязки» на каждом цикле двигателя. С помощью этой измерительной установки для пьезоэлектрических датчиков была точно оценена степень теплового удара и вызванная изменчивость измерений. Также представлены и обсуждаются методы анализа данных для количественной оценки точности измерения давления в пьезоэлектрическом цилиндре. Было замечено, что все исследованные пьезоэлектрические преобразователи дали очень похожие результаты в отношении давления сжатия, начала сгорания, пикового давления в цилиндре и общей формы скорости тепловыделения.Различия возникли при изучении влияния монтажа преобразователя (например, встраиваемый или скрытый монтаж). Преобразователи с утопленным монтажом, как правило, дают более точное измерение межцикловой изменчивости по сравнению с базовым пьезорезистивным датчиком. Считается, что это связано с пониженным уровнем теплового удара, который может варьироваться от цикла к циклу.

Сравнение измерений давления в цилиндрах дизельного двигателя для тяжелых условий эксплуатации с использованием переключающего адаптера | J. Eng. Газовые турбины Power

В этом исследовании сравнивались различные конструкции пьезоэлектрических преобразователей давления и монтажные конфигурации для измерения давления в цилиндрах одноцилиндрового дизельного двигателя большой мощности.Использовалась уникальная конструкция головки блока цилиндров, которая позволяла измерять давление в цилиндре одновременно в двух местах. В одном месте были изучены различные пьезоэлектрические преобразователи давления и конфигурации крепления. В другом месте использовался переходник Kistler с водяным охлаждением и пьезорезистивным датчиком давления. Адаптер переключения измерял давление в цилиндре во время части цикла низкого давления. Во время части цикла высокого давления датчик защищен от газов высокого давления и высокой температуры в цилиндре.Таким образом, пьезорезистивный датчик измеряет давление в цилиндре с высокой точностью, без воздействия кратковременного теплового дрейфа, также известного как тепловой удар. Кроме того, пьезорезистивный датчик представляет собой датчик абсолютного давления, который не требует базовой линии или «привязки» на каждом цикле двигателя. С помощью этой измерительной установки для пьезоэлектрических датчиков была точно оценена степень теплового удара и вызванная изменчивость измерений. Также представлены и обсуждаются методы анализа данных для количественной оценки точности измерения давления в пьезоэлектрическом цилиндре.Было замечено, что все исследованные пьезоэлектрические преобразователи дали очень похожие результаты в отношении давления сжатия, начала сгорания, пикового давления в цилиндре и общей формы скорости тепловыделения. Различия возникли при изучении влияния монтажа преобразователя (например, встраиваемый или скрытый монтаж). Преобразователи с утопленным монтажом, как правило, дают более точное измерение межцикловой изменчивости по сравнению с базовым пьезорезистивным датчиком. Считается, что это связано с пониженным уровнем теплового удара, который может варьироваться от цикла к циклу.

Сравнение измерений давления в цилиндрах дизельного двигателя для тяжелых условий эксплуатации с использованием переключающего адаптера | J. Eng. Газовые турбины Power

В этом исследовании сравнивались различные конструкции пьезоэлектрических преобразователей давления и монтажные конфигурации для измерения давления в цилиндрах одноцилиндрового дизельного двигателя большой мощности. Использовалась уникальная конструкция головки блока цилиндров, которая позволяла измерять давление в цилиндре одновременно в двух местах. В одном месте были изучены различные пьезоэлектрические преобразователи давления и конфигурации крепления.В другом месте использовался переходник Kistler с водяным охлаждением и пьезорезистивным датчиком давления. Адаптер переключения измерял давление в цилиндре во время части цикла низкого давления. Во время части цикла высокого давления датчик защищен от газов высокого давления и высокой температуры в цилиндре. Таким образом, пьезорезистивный датчик измеряет давление в цилиндре с высокой точностью, без воздействия кратковременного теплового дрейфа, также известного как тепловой удар.Кроме того, пьезорезистивный датчик представляет собой датчик абсолютного давления, который не требует базовой линии или «привязки» на каждом цикле двигателя. С помощью этой измерительной установки для пьезоэлектрических датчиков была точно оценена степень теплового удара и вызванная изменчивость измерений. Также представлены и обсуждаются методы анализа данных для количественной оценки точности измерения давления в пьезоэлектрическом цилиндре. Было замечено, что все исследованные пьезоэлектрические преобразователи дали очень похожие результаты в отношении давления сжатия, начала сгорания, пикового давления в цилиндре и общей формы скорости тепловыделения.Различия возникли при изучении влияния монтажа преобразователя (например, встраиваемый или скрытый монтаж). Преобразователи с утопленным монтажом, как правило, дают более точное измерение межцикловой изменчивости по сравнению с базовым пьезорезистивным датчиком. Считается, что это связано с пониженным уровнем теплового удара, который может варьироваться от цикла к циклу.

Сравнение измерений давления в цилиндрах дизельного двигателя для тяжелых условий эксплуатации с использованием переключающего адаптера | J. Eng. Газовые турбины Power

В этом исследовании сравнивались различные конструкции пьезоэлектрических преобразователей давления и монтажные конфигурации для измерения давления в цилиндрах одноцилиндрового дизельного двигателя большой мощности.Использовалась уникальная конструкция головки блока цилиндров, которая позволяла измерять давление в цилиндре одновременно в двух местах. В одном месте были изучены различные пьезоэлектрические преобразователи давления и конфигурации крепления. В другом месте использовался переходник Kistler с водяным охлаждением и пьезорезистивным датчиком давления. Адаптер переключения измерял давление в цилиндре во время части цикла низкого давления. Во время части цикла высокого давления датчик защищен от газов высокого давления и высокой температуры в цилиндре.Таким образом, пьезорезистивный датчик измеряет давление в цилиндре с высокой точностью, без воздействия кратковременного теплового дрейфа, также известного как тепловой удар. Кроме того, пьезорезистивный датчик представляет собой датчик абсолютного давления, который не требует базовой линии или «привязки» на каждом цикле двигателя. С помощью этой измерительной установки для пьезоэлектрических датчиков была точно оценена степень теплового удара и вызванная изменчивость измерений. Также представлены и обсуждаются методы анализа данных для количественной оценки точности измерения давления в пьезоэлектрическом цилиндре.Было замечено, что все исследованные пьезоэлектрические преобразователи дали очень похожие результаты в отношении давления сжатия, начала сгорания, пикового давления в цилиндре и общей формы скорости тепловыделения. Различия возникли при изучении влияния монтажа преобразователя (например, встраиваемый или скрытый монтаж). Преобразователи с утопленным монтажом, как правило, дают более точное измерение межцикловой изменчивости по сравнению с базовым пьезорезистивным датчиком. Считается, что это связано с пониженным уровнем теплового удара, который может варьироваться от цикла к циклу.

Сравнение в моделировании давления в цилиндре дизельного двигателя с прямым приводом, работающего на альтернативном топливе, с использованием двух табличных химических подходов

В данной работе представлено сравнительное моделирование дизельного двигателя, работающего на дизельном топливе и биодизельном топливе. Для целей моделирования были реализованы две модели, основанные на табличном химическом составе, и результаты сравнивались с экспериментальными данными, полученными для одноцилиндрового дизельного двигателя. Первая модель — это модель с одной зоной, основанная на модели горения Кригера и Бормана, а вторая модель — модель с двумя зонами, основанная на модели горения Оликары и Бормана.Было показано, что обе модели могут хорошо прогнозировать давление в двигателе в цилиндре, а также его общие характеристики. Вторая модель показала лучшую точность, чем первая, в то время как первую модель было проще реализовать и быстрее вычислить. Было обнаружено, что первый метод лучше подходит для управления двигателем и мониторинга в реальном времени, а второй лучше подходит для проектирования двигателя и прогнозирования выбросов.

1. Введение

Моделирование двигателей внутреннего сгорания получило широкое развитие в последние годы.Для этого на рынке доступно множество промышленных кодов, предназначенных для моделирования двигателей (GT-Power, Diesel-RK, Ricardo-Wave, Fluent и т. Д.). Эти коды, несмотря на то, что они могут быть полезны для прогнозирования характеристик двигателя, дороги для университетской лаборатории третьего мира, а их исходные коды практически невозможно изменить для реализации новой модели или функций.

При моделировании компрессионного двигателя могут использоваться разные подходы с разным уровнем сложности, такие как термодинамические модели 0D, квазимерные многозональные модели и модели вычислительной гидродинамики (CFD) [1, 2].

Для этого исследования был выбран квазимерный подход; Эти модели позволяют производить эффективные, экономичные и быстрые расчеты характеристик двигателя в зависимости от различных параметров двигателя. Используя эти типы моделей, мы можем вычислить различные стадии цикла дизельного двигателя, такие как сжатие, впрыск, задержка зажигания, а также стадии сгорания и выхлопа.

Оцениваемые модели в этом исследовании будут оцениваться с точки зрения точности и скорости вычислений.

2.Управляющие уравнения
2.1. Впрыск топлива и испарение Модель

Для обеих моделей характеристики распыления топлива моделируются с использованием феноменологической модели Разлейцева [3] и Лышевского [4]. Эта модель была использована и реализована в так называемой РК-модели [5] и ее результатах. Основная цель этой части модели — определить точность распыления топлива из форсунки. Точность распыления характеризуется рассчитанным по Заутеру средним диаметром капли топлива.Модель представляет собой простую последовательность рассчитываемых параметров и имеет следующую структуру.

Сначала рассчитывается средняя скорость истечения топлива из форсунки в м / с по формуле где — циклическая подача топлива в кг / цикл; RPM — частота вращения коленчатого вала в об / мин; — плотность топлива в кг / м 3 ; — диаметр отверстия форсунки в мм; — продолжительность впрыска в градусах вращения коленчатого вала.

Критерий, характеризующий взаимосвязь между силой поверхностного натяжения, инерцией и вязкостью, рассчитывается следующим образом: где — коэффициент динамической вязкости топлива при температуре 323 К, Па · с; — коэффициент поверхностного натяжения топлива при температуре 323 К в Н / м.

Число Вебера, характеризующее связь между силой поверхностного натяжения и инерцией, определяется как

Плотность заряда в конце сжатия перед ВМТ рассчитывается следующим образом: где кг / кмоль — молекулярная масса воздуха; плотность воздуха.

Затем мы определяем соотношение плотности топлива и воздуха по формуле

Наконец, средний диаметр распыленного топлива по Заутеру рассчитывается в микронах по формуле где — эмпирический коэффициент, зависящий от конструкции инжектора, рекомендуемое значение которого равно 1.7.

На этом этапе определяется тонкость пылевидного топлива, и мы видим, что она в основном зависит от физических свойств топлива, таких как вязкость и плотность. Следующим шагом модели является определение кинетики сгорания распыленного топлива, кинетика которой будет зависеть от ранее найденного среднего диаметра Заутера.

2.2. Модель кинетики горения распыленного топлива

Эта часть разработанной модели позволит нам определить параметры процесса, такие как скорость испарения распыленного топлива, задержка его воспламенения и продолжительность горения.

Давление в цилиндре в конце сжатия до ВМТ где — эталонное давление, которое в нашем случае соответствует давлению во впускном коллекторе.

Затем мы определяем теоретическую константу испарения топлива по формуле где — постоянная испарения, связанная с давлением в баллоне, м 2 / с где — константа, характеризующая продолжительность испарения крупных капель в дизельном двигателе в 1 / с, и ее значение принимается равным 2.4 в [3], но Кулешов [5] использовал его как весовой коэффициент, который можно варьировать для согласования с экспериментальными данными; коэффициент избытка воздуха.

Полная продолжительность горения затем рассчитывается как где ID представляет собой задержку воспламенения, рассчитанную по формуле Харденберга и Хазе [6] в обеих моделях.

Значение кажущейся энергии активации в этой корреляции дается выражением; однако это значение было вычислено для конкретного эксперимента, описанного в [6], и его необходимо скорректировать, чтобы использовать для различных экспериментальных условий.Чтобы согласовать экспериментальные значения задержки воспламенения, особенно для биодизельного топлива, метод, предложенный Aghav et al. [7], где значение 618840 может быть изменено от начального 618840 до более высоких значений.

2.3. Законы тепловыделения и теплопередачи

Для двух моделей мы использовали двойную функцию Вибе [8] для моделирования скорости тепловыделения и закон Вошни [9] для моделирования теплопередачи.

3. Модели сгорания
3.1. Метод 1: Модель горения на основе Бормана и Кригера [10]

Этот метод представляет собой модель с одной зоной, основанную на первом законе термодинамики, сохранении массы и законах идеального газа.После этого мы можем записать основное уравнение для расчета изменения давления в цилиндре в зависимости от угла поворота коленчатого вала как [11]

Алгоритм Кригера и Бормана основан на константе полиномиальной аппроксимации для вычисления показателя адиабаты (отношения удельной теплоемкости) как функции угла поворота коленчатого вала. Коэффициенты подгонки можно найти в Приложении.

Внутренняя энергия продуктов сгорания в равновесии для реакции между воздухом и углеводородом Cnh3n определяется как куда — поправочный коэффициент для внутренней энергии с учетом диссоциации

Газовая постоянная рассчитывается как с участием .

Индекс адиабаты (отношение удельной теплоемкости) рассчитывается как с участием .

3.2. Метод 2: Модель горения, основанная на методе Оликары и Бормана [12, 13]

Эта модель представляет собой двухзонную термодинамическую модель, в которой термодинамические свойства продуктов сгорания и топлива определяются с использованием данных, аппроксимирующих полиномиальную кривую из Chemkin [14] или Таблицы JANAF [15] и даются

Производная давления и температуры сгоревших и несгоревших газов в цилиндрах может быть рассчитана по алгоритму Фергюсона [13, 16] по формуле куда

Уравнения состояния смеси имеют вид с участием .

Продукты сгорания оцениваются в предположении, что они находятся в равновесии при заданных температуре и давлении. Используя метод Оликары и Бормана [12], мы находим мольные доли продуктов сгорания, а затем можем найти термодинамические свойства смеси, такие как энтропия, удельный объем, энтальпия и внутренняя энергия.

Учет реакции горения углеводорода тогда у нас есть — мольная доля горючего вещества в состоянии равновесия и общее количество молей.После этого мы можем писать.

Система уравнений состоит из 10 неизвестных и 4 уравнений; Затем нам нужно 6 дополнительных уравнений, чтобы иметь возможность решить систему. Для этого введем шесть констант газофазных равновесных реакций с представлением давления, при котором реакция происходит в атмосфере. Константы реакций вычисляются с использованием следующего выражения: с константами,,,, и приведены в таблице 1.

12 2 2 −5


0.432168 −0,112464 × 10 5 0,267269 × 10 1 −0,745744 × 10 −4 0,242484 × 10 −8
5 0,321779 × 10 1 −0,738336 × 10 −4 0,344645 × 10 −8
−0,141784 −0,213301 × 10 .853461 0,355015 × 10 −4 −0,310227 × 10 −8
0,150879 × 10 −1 −0,470959 × 10 4 9 −0,154444 × 10 −8
−0,752364 0,124210 × 10 5 −0,260286 × 10 1 10 0,259556 × 10 1 10 0,259556 × 10 −0.162687 × 10 −7
−0,415302 × 10 −2 0,148627 × 10 5 −0,475746 × 10 1 0,1246991238 10

37 −3 0,

7 × 10 −8


Мы попадаем в систему из 11 нелинейных уравнений с 11 неизвестными, которые решаются с помощью итерации Ньютона-Рафсона. Подробное описание алгоритма разрешения можно найти в [13].Метод был реализован с использованием модифицированного сценария Matlab, предоставленного [16], для вставки новых подпрограмм параметров впрыска и измельчения топлива, а также постоянной биодизеля и двойной функции Вибе скорости тепловыделения.

4. Результаты и обсуждение

Для целей валидации были реализованы две модели, и по сравнению с экспериментальными результатами из [17], характеристики двигателя приведены в таблице 2, где время впрыска топлива относится к фактическому углу поворота коленчатого вала, при котором начинает поступать топливо. из сопла.Были выполнены две серии расчетов: одна для дизельного топлива, а вторая — для биодизельного топлива. Характеристики дизельного и биодизельного топлива были взяты из [17, 18] для метода 1. Для моделирования горения биодизеля для метода 2 мы использовали термодинамические данные метилбутаноата в качестве суррогата [14].

9010 9010 9010 901 9010 9010 9010 9010 9010 9010 9010 Модель 9010 9010 Двигатель Kir107 907

Номер Особый Технические характеристики

1 Марка
3 Номинальная тормозная мощность (кВт) 6
4 Номинальная частота вращения (об / мин) 1500
5 Количество цилиндров 1 8 Диаметр цилиндра × ход (мм) 95 × 110
7 Степень сжатия 17.5: 1
8 Время впрыска топлива 23 °

Экспериментальный imep (ориентировочное среднее эффективное давление) не был указан в экспериментальной работе [17] , поэтому он был оценен с использованием экспериментального следа давления путем интегрирования площади под диаграммой — с использованием правила трапеций, а затем использованная формула была с — перемещаемый объем двигателя, м 3 .

Моделирование проводилось при номинальной частоте вращения двигателя, строился график давления и сравнивался с экспериментальными результатами (рисунки 1, 2, 3 и 4). Обе модели оценили продолжительность сгорания в 72 CAD и 87 CAD соответственно для дизельного и биодизельного топлива. Это можно объяснить тем фактом, что вязкость и плотность биодизеля значительно выше, чем у обычного дизельного топлива, которое имеет тенденцию генерировать распыленные капли с более высоким средним диаметром, которые имеют тенденцию гореть медленнее.





Кривые давления, полученные для двух моделей, показывают, что они хорошо воспроизводят давление в цилиндре для обоих типов топлива в данной конфигурации двигателя. Можно видеть, что максимальное давление уменьшается, когда биодизельное топливо используется для двух симуляций, что в равной степени является тенденцией, наблюдаемой экспериментально и в других работах, таких как [19–22]. Это было ожидаемо, поскольку биодизельное топливо имеет более высокое содержание кислорода; в этом случае коэффициент горения обычно выше.Другая тенденция, наблюдаемая на графике давления, заключается в том, что давление в цилиндре на этапе выпуска отработавших газов имеет тенденцию быть заниженным, особенно для биодизельного топлива; это можно объяснить неопределенностью условий эксперимента.

Значения расчетных параметров приведены в таблице 3 в терминах максимального давления, imep, возникновения максимального давления и задержки воспламенения. Чтобы получить оценку точности обеих моделей, средняя относительная ошибка была рассчитана в соответствии с четырьмя параметрами, приведенными выше, затем было замечено, что первая модель дала среднюю относительную ошибку 18%, а вторая дала средняя относительная ошибка 11%.

Две модели
9010 901 Модель 1 2 9010 907 Модель 1 9010 Задержка зажигания (CAD)

Дизель Биодизель
Модель 1 Модель 2 Эксперимент Эксперимент
Макс.давление (МПа) 7,948 7,87 7,87 8,37 8,73 8,53
Imep (МПа) 0.52 0,47 0,6 0,522 0,6 0,7
Возникновение максимального давления (CA после ВМТ) 4 3 5,8 3 5 3 3 8,69 8,69 8,5 4,37 4,37 4,3

2 были выполнены оценки скорости вычислений
скорость вычисления; первая модель была рассчитана за 6 секунд, в то время как второй потребовалось от 40 до 45 секунд, чтобы полностью проработать на персональном компьютере с двухъядерным процессором Pentium 2 ГГц.

С этой оценкой мы можем сказать, что первая модель может быть подходящей для управления двигателем в реальном времени, в то время как вторая может использоваться для проектирования двигателя, а также для оценки выбросов, поскольку она вычисляет давление в цилиндре, определяя состояния компонентов сгорания на каждом временном шаге. Еще одним развитием, которое может быть сделано для второй модели, может быть реализация механизма Зельдовича [1, 11] для расчета выбросов оксида азота.

6. Заключение

Целью настоящего исследования была разработка и внедрение двух различных моделей дизельного двигателя, работающего на биодизеле, на основе химического состава в таблице.Две модели показали хорошую предсказуемость работы двигателя, а второй подход дал лучшую точность. Первый подход был быстрее для вычисления давления в цилиндре, чем второй, и был признан более подходящим для контроля и управления двигателем, в то время как второй подход оказался лучше подходящим для проектирования двигателя и прогнозирования выбросов.

Приложение

Подробнее см. Таблицу 4.


0 1 2 3 5 5 4
0.692
3049,33
2,32584
0,004186
10 066 7,85125
118,27 14,503
11,98

авторов отсутствие конфликта интересов в связи с публикацией данной статьи.

% PDF-1.5 % 1 0 объект > эндобдж 7 0 объект > эндобдж 2 0 obj > транслировать application / pdf

  • 2017-03-03T13: 25: 42 + 01: 00LaTeX с пакетом hyperref2017-06-08T09: 44: 28 + 02: 002017-06-08T09: 44: 28 + 02: 00pdfTeX-1.40.13FalseЭто MiKTeX-pdfTeX 2.9. 4535 (1.40.13) uuid: 8e932f75-cc4a-4645-8c9c-79007e7263a4uuid: 737c702f-f01f-491d-93eb-13edbea55661 конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 obj > эндобдж 5 0 obj > эндобдж 6 0 obj > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > / Граница [0 0 0] / C [1 0 0] /ПРИВЕТ / Rect [441.94 779,255 447,616 787,469] / Подтип / Ссылка / Тип / Аннотация >> эндобдж 17 0 объект > / Граница [0 0 0] / C [1 0 0] /ПРИВЕТ / Rect [449,307 779,255 454,983 787,469] / Подтип / Ссылка / Тип / Аннотация >> эндобдж 18 0 объект > / Граница [0 0 0] / C [0 1 0] /ПРИВЕТ / Rect [69.285 325.372 74.765 332.121] / Подтип / Ссылка / Тип / Аннотация >> эндобдж 19 0 объект > / Граница [0 0 0] / C [0 1 0] /ПРИВЕТ / Rect [123,373 301,462 128,853 308,21] / Подтип / Ссылка / Тип / Аннотация >> эндобдж 20 0 объект > / Граница [0 0 0] / C [0 1 0] /ПРИВЕТ / Rect [134.926 301,364 140,405 308,21] / Подтип / Ссылка / Тип / Аннотация >> эндобдж 21 0 объект > / Граница [0 0 0] / C [0 1 0] /ПРИВЕТ / Rect [192.456 301.462 197.936 308.21] / Подтип / Ссылка / Тип / Аннотация >> эндобдж 22 0 объект > / Граница [0 0 0] / C [0 1 0] /ПРИВЕТ / Rect [228,264 265,544 233,743 272,247] / Подтип / Ссылка / Тип / Аннотация >> эндобдж 23 0 объект > / Граница [0 0 0] / C [0 1 0] /ПРИВЕТ / Rect [162,472 129,626 167,951 136,374] / Подтип / Ссылка / Тип / Аннотация >> эндобдж 24 0 объект > / Граница [0 0 0] / C [0 1 0] /ПРИВЕТ / Rect [371.¾> & A (FKgc0q) cE΃ @ I ] / I; o

    Измерение давления в цилиндре дизельного двигателя во время периода пуска в условиях низкой температуры

    Была предпринята попытка измерения давления в цилиндре дизельного двигателя во время проворачивания коленчатого вала в условиях низких температур с помощью тензодатчика. Изменение динамической деформации свечи накаливания, связанной с давлением в цилиндре, было получено с помощью тензодатчика, прикрепленного к корпусу свечи накаливания. Чтобы преобразовать динамическую деформацию в давление, была исследована зависимость давления в цилиндре от динамической деформации с использованием пьезоэлектрического датчика давления.Калибровочный коэффициент, который преобразует динамическую деформацию в давление, был получен из значений динамической деформации и давления в цилиндре в конце сжатия при работе двигателя. В результате может быть получено давление в цилиндре дизельного двигателя во время периода запуска, а скорость тепловыделения может быть получена из полученного давления в цилиндре. Как давление в цилиндре, так и скорость тепловыделения показывают, что воспламенение топливных брызг каждого цикла было заметно нестабильным во время периода запуска в условиях низкой температуры.

    • URL записи:
    • URL записи:
    • URL записи:
    • Наличие:
    • Авторов:
      • Hayashida, Kazuhiro
      • Токумото, Сейта
      • Такахаши, Тошиаки
      • Иситани, Хироми
      • Хатано, Кенджи
      • Минами, Тоситака
    • Дата публикации: 2019-3

    Язык

    Информация для СМИ

    Предметные / индексные термины

    Информация для подачи