1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Давление в конце сжатия на двигателях формула

Давление в конце сжатия на двигателях формула

Т ермический КПД двигателя η t в значительной степени зависит от величины степени сжатия ε . Чем выше степень сжатия, тем меньше топлива используется для получения той же самой мощности, поэтому повышение степени сжатия — один из основных методов увеличения мощности двигателя. Термический КПД двигателя при увеличении степени сжатия увеличивается сначала быстро, а после значений степени сжатия 12-13 — несколько медленнее [18].

Увеличение степени сжатия ограничивается появлением детонации вследствие роста температуры рабочей смеси в конце хода сжатия, в результате чего двигатель перегревается, наполнение цилиндров бензовоздушной смесью ухудшается, износ основных деталей двигателя повышается в 2-3 раза. Сильная детонация может привести к прогоранию днища поршня. Практически предельное значение степени сжатия ограничивается октановым числом применяемого моторного топлива. Наиболее рациональным является форсировка двигателя до степени сжатия 9,8 — 10, что подтверждается опытом участия в спортивных соревнованиях в нашей стране и за рубежом [18] . Указанные значения также типичны для двигателей, использующих распределительные валы с относительно коротким периодом впуска, подобные валам многих форсированных двигателей. При увеличении продолжительности такта впуска посредством установки распределительного вала с более длительным периодом впуска прирост мощности от степени сжатия становится еще более значительным [19] .

Прирост мощности при увеличении степени сжатия можно определить по приведенной ниже таблице, показывающей приращение мощности двигателя от исходной величины при изменении степени сжатия. Для этого находят в таблице столбец с исходной степенью сжатия и колонку с новой предполагаемой степенью сжатия. Прочитанное значение в элементе таблицы покажет увеличение мощности в процентах.

Данные таблицы базируются на механических степенях сжатия, определенных путем математических расчетов из фиксированного объема, а не на динамических степенях сжатия, которые будут увеличиваться при увеличении эффективности впуска. При улучшении наполнения цилиндра динамическая степень сжатия увеличивается подобно увеличению объема цилиндра, т.к. в цилиндр будет поступать больше воздуха и топлива.

Практически увеличение степени сжатия не всегда приводит к увеличению мощности. Если статическая (подсчитанная) степень сжатия уже находится около предела детонации для используемого топлива, ее дальнейшее увеличение может ухудшить мощность и/или надежность двигателя. Это особенно справедливо, когда достигнут коэффициент наполнения цилиндра больше 1 [19]. К тому же, когда коэффициент наполнения цилиндра больше 1, поступившая смесь находится под небольшим положительным давлением, однако, она может заполнить только пространство в цилиндре плюс пространство в камере сгорания. Однако если мы увеличиваем степень сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания или путем увеличения выпуклости поршня, то общее количество бензовоздушной смеси, которую может принять цилиндр, уменьшится на эту величину, и, как следствие, при увеличении степени сжатия ухудшается наполнение цилиндров. Чем лучше наполнение цилиндров (полученное турбиной, насосом, полировкой каналов, изменением фаз газораспределения и т.д.), тем меньше будет требуемая степень сжатия.

Замеренное компрессометром давление в цилиндре в конце такта сжатия может быть пересчитано в степень сжатия по формуле: ε = (Pc+3.9)/1.55 , где Pc — давление, замеренное компрессометром, кг/см 2 . Разница значения компрессии в разных цилиндрах не должна превышать 0.5 — 1 кг/см 2 .

Практически степень сжатия двигателя зависит от объема камеры сгорания, размера и формы поршня и его хода. Так, для двигателей УЗАМ 3313 и 3318, имеющих одинаковый диаметр цилиндра и ход поршня и одинаковую головку блока цилиндров, за счет изменения формы поршня степень сжатия изменяется с 7.6 в двигателе УЗАМ-3313 до 9.2 в двигателе УЗАМ-3318, что приводит к увеличению максимальной мощности с 85 до 90 л.с., а максимального крутящего момента с 135 н/м до 145 н/м.

Наиболее просто увеличить степень сжатия двигателя можно фрезеровкой головки блока цилиндров, что позволяет уменьшить объем камеры сгорания. При этом необходимо следить за тем, чтобы при открывании клапана он не ударял по днищу поршня во всем диапазоне частот вращения двигателя (т.к. пружины клапанов имеют определенную инерцию), и при необходимости выполнить в поршне проточки под клапаны. В двигателях с чугунным блоком цилиндров возможна также фрезеровка поверхности блока цилиндров, сопрягаемой с головкой блока, самостоятельно или вместе с фрезеровкой поверхности головки блока цилиндров.

Ниже в таблице показана зависимость степени сжатия двигателя УЗАМ-412 от глубины фрезерования головки блока цилиндров:

Классификация и циклы двигателей

Тепловые двигатели разделяются на:

  • поршневые двигатели внутреннего сгорания
  • газотурбинные
  • реактивные

На современных автомобилях устанавливают поршневые двигатели внутреннего сгорания, в которых топливо сжигается внутри рабочего цилиндра.

Но способу смесеобразования и воспламенения топлива поршневые двигатели внутреннего сгорания разделяются на две группы:

  • а) с внешним смесеобразованием и принудительным зажиганием от электрической искры (карбюраторные и газовые)
  • б) с внутренним смесеобразованием и воспламенением от соприкосновения с воздухом, сильно нагретым в цилиндре путем высокого сжатия (двигатели с воспламенением от сжатия или дизельные)

Рабочим циклом называется ряд последовательных процессов, периодически повторяющихся в каждом цилиндре двигателя во время его работы.

Изображение рабочего цикла в виде замкнутой кривой, покалывающей изменение давления газов в течение цикла в зависимости от положения поршня в цилиндре, называется индикаторной диаграммой. Такую диаграмму снимают во время работы двигателя, используя прибор, называемый индикатором.

Читать еще:  Шум в районе грм при холодном двигателе

Рис. Индикаторная диаграмма четырехтактного карбюраторного двигателя:
1 — начало такта сжатия; 2 — момент зажигания смеси; 3 — конец, такта сжатия; 4 — точка максимального давления газов; 5 — начало открытия выпускного клапана; 6 — конец расширения газоз; 7 — конец такта выпуска;
Vа—полный объем цилиндра; Vh — рабочий объем цилиндра; Vc — объем камеры сгорания; S — ход поршня

Четырехтактный рабочий цикл

На рисунке изображена индикаторная диаграмма четырехтактного карбюраторного двигателя, снятая при работе его с максимальной мощностью. Здесь по горизонтальной оси отложен объем цилиндра V в кубических сантиметрах (или ход поршня), а по вертикальной оси — давление газов в цилиндре р в килограммах на квадратный сантиметр. Изменение давления газов в цилиндре при разных тактах цикла можно проследить по положению основных точек индикаторной диаграммы,

При такте впуска (линия 7—1) цилиндр наполняется горючей смесью. Чем лучше наполнение цилиндра, тем выше мощность двигателя.

Коэффициент наполнения — это отношение веса горючей смеси, действительно поступившей в цилиндр, к весу горючей смеси, которая могла бы заполнить рабочий объем цилиндра при атмосферном давлении и температуре окружающей среды 20°С. Величина коэффициента наполнения при полном открытии дросселя карбюратора и среднем числе оборотов коленчатого вала составляет 0,75—0,85; по мере прикрытия дросселя коэффициент наполнения уменьшается и при малых оборотах холостого хода доходит до 0,20.

Давление в цилиндре при впуске (линия 7—1) ниже атмосферного (0,7 — 0,9 кг/см2) вследствие сопротивления воздушного фильтра, карбюратора, впускного трубопровода и клапанов. Температура смеси в конце впуска 75—125°С.

Такт сжатия (линия 1—2—3). При сжатии рабочей смеси происходит повышение температуры и давления. Давление в конце такта сжатия (точка 3) тем больше, чем выше степень сжатия. При степени сжатия в карбюраторных автомобильных двигателях, равной 6—9, давление в конце такта сжатия равно 7—12 кг/см2, а температура газов 350—400°С.

Такт «сгорание—расширение» (линия 3—4—5—6). На индикаторной диаграмме линия сгорания (3—4) отклоняется от вертикали вправо, т. е. горение заканчивается, когда поршень несколько отойдет от в.м.т.

Чем выше скорость горения (в допустимых пределах), тем больше мощность двигателя. Скорость горения зависит от качества топлива, состава и степени завихрения рабочей смеси и ее температуры, степени сжатия, опережения зажигания и коэффинта остаточных газов.

Коэффициент остаточных газов показывает процентное содержание в рабочей смеси продуктов сгорания, оставшихся в цилиндре от предыдущего цикла. При увеличении этого коэффициента понижается скороcть горения рабочей смеси.

В конце сгорания (точка 4) давление газов повышается до 30—40 кг/см2, а температура — до 2200—2500°С.

Расширение начинается после достижения газами максимального давления (точка 4); газы при этом оказывают давление на поршень и совершают полезную работу. К концу расширения (точка 6) давление газов в цилиндре уменьшается до 3—5 кг/см2, температура снижается до 1000—1200°С.

Такт выпуска (линия 6 -7). Для лучшей очистки цилиндра выпускной клапан открывается до н.м.т. (точка 5). Процесс выпуска протекает при давлении выше атмосферного, которое к концу такта снижается до 1,1 —1,2 кгсм2; температура к этому моменту уменьшается до 700—800°С.

Па новых моделях автомобилей Минского и Кременчугского автомобильных заводов устанавливают четырехтактные дизельные двигатели ЯМЗ-236 и ЯМЭ-238; индикаторная диаграмма таких двигателей показана на рисунке:

Рис. Индикаторная диаграмма четырехтактного дизельного двигателя: 1 — начало такта сжатия; 2 — момент впрыска топлива; 3 — конец такта сжатия; 4 — точка максимального давления газов; 5 — начало открытия выпускного клапана; 6 — конец расширения газов; 7 конец такта выпуска

При такте впуска (линия 7—1) в цилиндр поступает воздух. В связи с меньшим сопротивлением впускной системы (отсутствие карбюраторов) давление при впуске несколько выше (0,85—0,95 кг/см2), чем в карбюраторном двигателе, а температура ниже (40—60°С).

Такт сжатия (линия 1—2—3). Так как степень сжатия в дизельных двигателях ЯМЗ составляет 16,5, давление в конце сжатия (точка 3) повышается до 40—42 кг/см2, а температура воздуха — до 740—800°С.

Такт «сгорание-расширение» (линия 3—4—5—6). Форсунка начинает впрыскивать топливо за 20° до в.м.т. (точка 2), поэтому большая часть топлива сгорает до прихода поршня в в.м.т. (линия 3—4). Время, отводимое в дизельном двигателе на образование горючей смеси, в 20—30 раз меньше, чем в карбюраторном двигателе, поэтому для полного сгорания топлива необходимо вводить повышенное количество воздуха.

Давление газов в конце сгорания (точка 4) достигает 74—80 кг/см2, температура — 1700-2000°С. Давление к концу расширения (точка 6) снижается до 3—4 кг/см2, а температура — до 800—900°С.

Так как воздух в дизельных двигателях предварительно не подогревается и часть тепла топлива расходуется на подогрев подаваемого в цилиндр избыточного воздуха, то температура при сгорании—расширении в дизельных двигателях ниже, чем в карбюраторных.

Такт выпуска (линия 6—7). Выпускной клапан открывается за 56° до н.м.т. (точка 5). После н.м.т. (точка 6) давление газов быстро снижается до 1,1 —1,2 кг/см2 и до конца выпуска (точка 7) остается постоянным. Температура при выпуске 600—700°С.

Двухтактный рабочий цикл

Рис. Индикаторная диаграмма двухтактного дизельного двигателя с прямоточной продувкой:
1 — начало такта сжатия; 2 — момент закрытия продувочных отверстий; 3 — момент закрытия выпускных клапанов; 4 — момент впрыска топлива. 5 — начало горения; 6 — точка максимального давления газов; 7 — начало открытия выпускных клапанов; 8 — момент открытия продувочных отверстий

На рисунке приведена индикаторная диаграмма двухтактных дизельных двигателей с прямоточной продувкой (ЯАЗ-М204А и ЯАЗ-М206А), устанавливаемых на автомобилях МАЗ-200, КрАЗ-219 и их модификациях. Так как этот двигатель имеет нагнетатель воздуха, то вся диаграмма располагается выше линии атмосферного давления.

Читать еще:  Что такое свр в двигателе

Первый такт. Когда поршень находится в н.м.т. (точка 1), давление воздуха в цилиндре — около 1,5 кг/см2, температура 90°С, продувочные отверстия и выпускные клапаны открыты, происходят продувка и наполнение цилиндра воздухом. При движении поршня от н.м.т. к в.м.т. кромка днища поршня перекрывает продувочные отверстия (точка 2; 46° после н.м.т.), в точке 3 (54° после н.м.т.) закрываются выпускные клапаны, и начинается сжатие воздуха. В конце такта в цилиндр, наполненный воздухом, сжатым до давления 50 кг/см2 и нагретым до температуры 600—700°С, впрыскивается под давлением до 1400 кг/см2 топливо (точка 4). Горение (линия 5—6) происходит почти при постоянном объеме. Давление в конце горения (точка 6) достигает 70—100 кг/см2, а температура 1800°С.

Второй такт. Поршень движется от в.м.т. к н.м.т, происходит расширение газов. В конце расширения при давлении около 5—6 кг/см2 и температуре 800°С (точка 7, 85° до н.м.т.) открываются выпускные клапаны, а затем и продувочные ошерстия (точка 8; 46° до н.м.т.); происходят выпуск отработавших газов и продувка цилиндра воздухом.

В двухтактных двигателях процесс сгорание—расширение происходит при каждом обороте коленчатого вала, т.е. вдвое чаше, чем в четырехтактных, поэтому двухтактный двигатель при одинаковом с четырехтактным двигателем рабочем объеме цилиндров имеет большую мощность, а при одинаковом с ним числе цилиндров — лучшую равномерность хода. Недостаток двухтактный дизельных двигателей состоит в том, что при снижении скорости вращения коленчатого вала процессы выпуска отработавших газов и впуска свежего воздуха у них ухудшаются, поэтому двигатели не могут длитеьно работать при пониженных числах оборотов коленчатого вала.

Давление в конце сжатия бензовых,дизельных

Определить рабочий объем цилиндра, если степень сжатия равна 18,а объем камеры сгорания — 0,1 л.

4. За сколько градусов поворота коленчатого вала совершается полный цикл четырехтактного двигателя?

С — 720 градусов.

5. Для чего служит распределительный вал?

С. Для своевременного открытия и закрытия клапанов в определенной последовательности.

6. Что такое изотермический процесс?

Д. Процесс изменения состояния газа при постоянной температуре.

7. Каково назначение смазочной системы двигателя (назвать наиболее правильный ответ)?

А — Для уменьшения сил трения.

8. Что называется степенью сжатия двигателя?

В. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

9. Что называется горючей смесью?

В — Смесь, состоящая из распыленного топлива с воздухом в определенной весовой пропорции.

Определить степень сжатия, если рабочий объем равен 1,5 л, а объем камеры сгорания -0,1 л.

11. Почему уменьшается коэффициент избытка воздуха при увеличении нагрузки на двигатель?

D — Уменьшение расхода топлива.

12. Что такое мощность?

В — это количество работы в единицу времени.

К индикаторным показателям двигателя относится

B) Среднее индикаторное давление и индикаторный КПД

Эффективные показатели двигателя

D) Среднее эффективное давление и эффективный КПД

15. Показатель политропы сжатия бензовых,без и снаддувом дизельных двигателей

15. Что такое индикаторная мощность ДВС?

В — мощность двигателя, образуемая внутри цилиндра.

16. Как можно повысить механический КПД?

А — снижая потери на преодоление сил трения между трущимися поверхностями деталей двигателя;

В -снижая потери ка осуществление газообмена в двигателе;

С — снижая потери на привод вспомогательных механизмов.

D — все ответы верны.

Определить удельный эффективный расход топлива, если эффективная мощность двигателя равна 200 квт, а расход топлива составляет 50 кг-ч.

18.Укажите величину минимального удельного эффективного расходатоплива карбюраторных двигателей, устанавливаемых на автомобилях сельскохозяйственного назначения:

19. Что характеризует эффективный КПД двигателя?

А — степень использование теплоты от сгоревшего топлива при превращении ее в индикаторную работу.

В — степень использования теплоты от сгоревшего топлива при превращении ее в эффективную работу.

С — механические потери в двигателе.

D — степень использования индикаторной мощности при превращении ее в эффективную работу.

Е — все ответы верны.

20. Что такое мощность?

В — это количество работы в единицу времени.

21. Какие факторы влияют на процесс сгорания при работе дизеля?

А — Химические и физические свойства топлива.

В — Температура и давление в конце сжатия.

С — Конструкция камеры сгорания.

D — Угол опережения впрыска топлива.

Е — Все ответы верны.

22. Какие факторы влияют на процесс сгорания при работе карбюраторного двигателя?

А — Коэффициент избытка.воздуха (качество смеси)

В — Степень сжатия

С — Угол опережения зажигания.

D — Температура и давление в конце сжатия.

Е — Все вышеуказанные ответы верны.

23. Как классифицируют двигатели по числу тактов рабочего цикла?

А. Четырехтактные и двухтактные.

24. Что такое индикаторная диаграмма двигателя?

А. Это графическое изображение изменения индикаторной работы.

В. Графическое изображение изменения индикаторного давления в зависимости от объема цилиндра

С. Изображение тактов впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска.

Читать еще:  Где находиться датчик оборотов двигателя g28

Д. Графическое изображение изменения эффективного давления в зависимости от объема цилиндра.

Е. Все ответы верны

25. Что такое политропный процесс?

В — Процесс изменения состояния газа с обменом теплоты с внешней средой.

26 Что называют литражом двигателя?

В — Сумма рабочих объемов всех цилиндров в литрах,

Механический КПД бензиновых, дизельных, газовых двигатели

28. Степень сжатия для дизелей

Давление в конце сжатия бензовых,дизельных

Компрессия 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.

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:

  • неустойчивая работа мотора на холостом ходу и под нагрузкой;
  • сложности с запуском двигателя «на холодную» и после кратковременного простоя;
  • троение, вызванное одним или несколькими неработающими цилиндрами;
  • падение мощности и существенное увеличение расхода горючего;
  • появление отработавших газов в системе охлаждения или смазки;

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.

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

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.

Защитные и восстановительные присадки для двигателя: принцип действия. В каких случаях используются присадки в масло, чего ожидать после использования.

Особенности и порядок самостоятельного измерения точной компрессии дизеля и бензинового двигателя. Компрессиия «на холодную» и «горячую», неисправности.

Низкая комрессия в цилиднрах двигателя: главные причины. Как поднять компрессию в двигателе без ремонта мотора, доступные способы. Советы и рекомендации.

Как самому определить прогар клапана двигателя. Основные симптомы погоревшего клапана, точное выяснение причин троения мотора. Диагностика, полезные советы.

Когда необходимо производить замену поршневых колец. Как устанавливать кольца на поршень при замене своими руками. Ресурс, колец, притирка и обкатка.

Влияние степени сжатия на мощность и другие характеристики мотора. Тюнинг и увеличение степени сжатия, а также понижение параметра в отдельных случаях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector