Также можно разрезать головку блока цилиндров крест-накрест. В этом случае с головки блока снимается слой металла, из-за чего камера сгорания уменьшается.
Все про компрессию и степень сжатия дизельного двигателя
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.
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.
Особого внимания заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как этот размер очень важен для дизельных двигателей. В дизельных двигателях компрессия должна быть около 22 Атм, хотя в различных двигателях она может быть выше и значительно.
Принцип работы
В дизельных моторах в процессе сжатия, то есть когда происходит движение поршня к ВМТ, происходит очень быстрое сокращение объёма цилиндра. В итоге в камере сгорания располагается только воздушная масса, именно она сжимается, такой процесс носит название такт сжатия.
Когда к ВМТ подходит поршень, сжатие воздуха происходит на необходимую степень, происходит подача топлива в камеру сгорания под высоким давлением.
Топливо-воздушная смесь при образованном высоком давлении мгновенно воспламеняется и создает повышенное давление в камере, поршень в такой момент как раз проходит ВМТ. Одним из преимуществ дизеля является то, что смесь возгорается только от давления, нет необходимости в сложной и высокоточной системе зажигания. Но роз без шипов не бывает — обратной стороной повышенного давления является особое внимание к герметизации соединений и наличие топливного насоса высокого давления (ТНВД), штуки прецизионной и очень капризной. В процессе сгорания смеси образуется сильное давление, которое начинает давить на поршень и вести его к НМТ. При помощи шатуна все поршневые движения преобразуются во вращение коленчатого вала.
Процесс образования давления при возгорании смеси, которое заставляет передвигаться поршень к НМТ, носит название рабочий ход.
Степень сжатия играет особую роль в такте сжатия. Чем больше степень, тем быстрее и легче воспламеняется смесь, которая полностью сгорает и образует требуемое давление.
Если степень сжатия дизельного двигателя имеет высокий показатель, то она будет создавать высокую мощность при низком заборе топлива. Но у них степень сжатия способна варьироваться в оптимальном диапазоне, который нарушать не стоит, и это не просто так:
- Если образовалась степень сжатия ниже допустимого диапазона, то значительно понижается мощность показателя, а объем потребляемого топлива начнет расти;
- Если образовалась степень сжатия выше необходимого диапазона, то образуется сильная нагрузка на цилиндры и поршни, в результате они быстро изнашиваются.
- Если произошло сильное увеличение степени сжатия, поршень начинает прогорать, а шатун изгибаться.
Зафиксированы случаи, когда при сильном повышении сжатия происходил взрыв всей системы без возможности ее восстановления.
Разница степени сжатия бензинового и дизельного двигателей
Степень сжатия и количество расхода топлива считаются основными показателями в обоих видах двигателей. Так как между сжатием и мощностью существует прямая зависимость.
В двигателях на бензине показатель сжатия находится на отметке 12 единиц, а у дизельных моторов данное число варьируется от 13 до 25 единиц.
Показателем экономичности является удельный расход топлива. Его прямой функцией является определение объема сжигаемого топлива во время работы при мощности 1 кВт за один час.
Бензиновые двигатели за час сжигают около 305 граммов топлива, в то время как дизельные всего 200 граммов.
К тому же у бензиновых моторов существует один существенный недостаток, у них низкая тяга во время работы на холостых оборотах. Очень часто двигатель глохнет, если совершается попытка движения на низких оборотах. А вот у дизельных двигателей такого недостатка нет.
Степень сжатия в двигателе играет очень важную роль, и за этим показателем рекомендуется следить, чтобы мотор работал долгое время, а основные запчасти не изнашивались за короткое время. Вмешиваться в систему, которая создана производителем, нежелательно, но если такая необходимость возникла, то лучше предоставить это дело специалисту.
Знаете ли вы, как работает сердце вашего автомобиля — двигатель? Какие процессы происходят, когда вы давите на педаль газа или когда переключаете скорости? Не стоит открещиваться от этих знаний — чем лучше вы узнаете свой автомобиль, тем раньше почувствуете возможную неисправность. Одна из важных характеристик — степень сжатия двигателя.
Как все работает
В случае дизельного двигателя во время такта сжатия, когда поршень достигает ВМТ, объем в цилиндре резко уменьшается. На данный момент в камере сгорания находится только воздух, и именно он сжимается; этот процесс называется тактом сжатия.
Когда поршень достигает ВМТ, воздух сжимается до степени сжатия, указанной в документации, и топливо под давлением подается в камеру сгорания.
Топливно-воздушная смесь воспламеняется под действием высокого давления, что значительно увеличивает давление в камере, и поршень затем переходит в состояние ВМТ.
Высокое давление горючей смеси увеличивает давление на головку поршня, заставляя его двигаться в сторону ВМТ.
Скользящее движение поршня преобразуется шатуном во вращательное движение коленчатого вала.
В этом случае давление, создаваемое воспламенением смеси, заставляет поршень двигаться в сторону NTM, это называется ходом. Ход — это один из рабочих ходов цилиндро-поршневой группы.
Степень сжатия — вот что важно во время такта сжатия. Чем он выше, тем легче воспламенить горючую смесь и тем полнее она горит, обеспечивая большее давление.
Благодаря хорошей степени сжатия дизельный двигатель обеспечивает большую мощность при меньшем расходе топлива.
Однако системы с дизельным приводом имеют диапазон степени сжатия, который не следует превышать по какой-либо причине.
Степень сжатия менее 18: 1 снижает мощность системы и увеличивает расход топлива.
Слишком высокая степень сжатия также отрицательно сказывается на двигателе, особенно на дизельных двигателях. Повышенные напряжения в цилиндрах и поршневых группах быстро сокращают срок их службы.
Повышенное сжатие может привести к изгибу поршней и изгибу шатунов.
В некоторых случаях увеличение степени сжатия может привести к взрыву электростанции без восстановления.
ВАЖНО: степень сжатия в водородных двигателях намного выше.
Возможность замера степени сжатия
Проверить степень сжатия дизельного двигателя в автомастерской практически невозможно. Так как некоторые замеры необходимо произвести, что сделать очень сложно.
Одним из таких измерений является определение объема цилиндра, когда поршень находится в точке ВМТ.
такженеобходимо знать некоторые параметры силовой установки, часть из которых можно найти в технической документации, а часть установить довольно сложно.
Для расчета степени сжатия необходимо знать объем камеры сгорания, так как прокладка находится между блоком цилиндров, необходимо знать ее толщину и диаметр отверстия поршня в нем, ход поршня и диаметр цилиндра. .
Имея все эти данные, а также коэффициент сжатия, можно математически рассчитать, измерив объем в цилиндре.
Проверка компрессии в цилиндрах двигателя является обязательной процедурой для тех, кто ищет неисправности в работе «сердца» своего автомобиля. Однако профессионалы не используются результаты замеров, как абсолютные. Полученные данные подсказывают, на что следует обратить внимание в первую очередь.
Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?
В наше время инженеры нашли альтернативный способ повысить давление в камере сгорания – это установка турбо-нагнетателя. Установка данного устройства приводит к увеличению давления в камере внутреннего сгорания, при этом объемы самой камеры изменять не нужно. Появление подобных устройств привело к существенному увеличению мощности, вплоть до 50 % от изначальных цифр. Достоинством нагнетателей является возможность их установки своими руками, хотя лучше всего поручить эту задачу специалистам.
Принцип работы нагнетателей всех типов сводится к одному простому действию, которое понятно даже детям. Мы знаем, что мотор автомобиля работает благодаря постоянному сгоранию топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Производители устанавливают оптимальное соотношение поступающих в цилиндры топлива и воздуха – последний попадает в камеру сгорания благодаря созданию разреженной атмосферы на такте впуска. Нагнетатели же позволяют в тот же объем камеры сгорания подать на впуске больше горючего и воздуха. Соответственно, увеличивается количество энергии при сгорании, растет мощность агрегата.
Однако автолюбителям не стоит увлекаться чрезмерным увеличением исходных показателей своего «железного коня» – при возрастании количества тепловой энергии увеличивается и амортизация деталей двигателя.
Быстрее прогорают поршни, изнашиваются клапаны, выходит из строя система охлаждения. Причем если турбонаддув можно установить своими руками, то ликвидировать последствия этого эксперимента далеко не всегда возможно даже в хорошей автомастерской. В особо неудачных случаях модернизации авто его «сердце» может попросту взорваться. Вряд ли нужно объяснять, что страховая компания откажется выплачивать вам какие-либо компенсации по этому прецеденту, возложив всю ответственность исключительно на вас.
В дизельных двигателях отсутствует дроссельная заслонка, в результате этого появилась возможность лучше и эффективней наполнять цилиндры независимо от оборотов. На очень многих современных автомобилях устанавливают такое устройство, как интеркулер. Он позволяет увеличить массу наполнения в цилиндрах на 20 %, что и поднимает мощность двигателя.
Увеличенное давление степени сжатия дизельного двигателя не всегда носит положительный характер и не всегда поднимает его мощность. Рабочая степень сжатия может находиться уже возле своего предела детонации для данного типа топлива, и дальнейшие её увеличение способно снизить мощность и время работы двигателя. В современных автомобилях давление в камере сгорания постоянно находится под управлением и контролем электроники, которая быстро реагирует на изменения работы в двигателе. Прежде, чем выполнить какие-либо операции по увеличению параметров современного «железного коня», обязательно проконсультируйтесь со специалистами.
Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.
