Давление в цилиндре двс: График давления в цилиндре. Работа двигателя на холостом ходу без нагрузки

Содержание

График давления в цилиндре. Работа двигателя на холостом ходу без нагрузки

Положение характерных точек и участков графика давления в цилиндре бензинового двигателя внутреннего сгорания позволяет определить взаимное положение коленчатого и газораспределительных валов, а измерение и сравнение значений абсолютного давления в цилиндре в некоторых характерных точках позволяет определить состояние уплотнений диагностируемого цилиндра. Для наглядности, характерные точки и участки приведённых графиков давления в цилиндре отмечены буквами.

 

 

График давления в цилиндре и его характерные точки и участки прогретого до рабочей температуры исправного четырёхтактного четырёхцилиндрового бензинового двигателя, работающего на холостом ходу.

 

 

Тот же график, но с увеличенным усилением для лучшей наглядности участков выпуска отработавших газов и всасывания рабочей смеси.

Точка A (или ВМТ 0°).

В вершине графика (точка A) давление в цилиндре достигает своего максимума. Иногда это давление называют динамической компрессией. В этот момент поршень находится на самом близком расстоянии от головки блока цилиндров. Такое положение поршня называют Верхняя Мёртвая Точка (ВМТ). Момент, когда поршень находится в ВМТ и при этом впускные и выпускные клапаны закрыты, отмечают как ВМТ 0° или 0°.

Давление в точке A возникает в результате сжатия смеси в цилиндре (или в результате сжатия воздуха в цилиндре при проведении диагностики механической части двигателя по графику давления в цилиндре; далее по тексту смеси) начиная с момента закрытия впускного клапана (точка L) до момента достижения поршнем ВМТ 0° (точка A). Значение давления в цилиндре в точке A может значительно изменяться и зависит от степени сжатия диагностируемого цилиндра, состояния уплотнений диагностируемого цилиндра, частоты вращения коленчатого вала двигателя и количества сжимаемой в диагностируемом цилиндре смеси.

1) Степень сжатия смеси в цилиндре.

Степень сжатия определяется конструкцией цилиндра — рабочий объём цилиндра и объём камеры сгорания. Степень сжатия фактически показывает во сколько раз полный объём цилиндра (сумма рабочего объёма и объёма камеры сгорания) больше объёма камеры сгорания. Рабочий объём цилиндра в период эксплуатации двигателя практически не изменяется. Объём камеры сгорания в период эксплуатации двигателя может уменьшиться из-за отложения нагара на поверхности камеры сгорания и на дне поршня. Следствием уменьшения объёма камеры сгорания является увеличение степени сжатия. Таким образом, в период эксплуатации двигателя, степень сжатия может измениться.

Чем больше степень сжатия в диагностируемом цилиндре — тем больше значение давления в цилиндре в точке A.

2) Состояние уплотнений.

Качество уплотнения внутренней полости цилиндра определяется состоянием компрессионных колец, состоянием зеркала цилиндра, плотностью закрытия впускных и выпускных клапанов, целостностью прокладки головки блока цилиндров, целостностью стенки цилиндра, головки блока цилиндров и поршня.

В период эксплуатации двигателя качество уплотнений может ухудшаться вследствие износа или разрушений перечисленных элементов. Вследствие негерметичности уплотнений, часть смеси при сжатии выдавливается из цилиндра через уплотнения.

С ухудшением качества уплотнений диагностируемого цилиндра, значение давления в цилиндре в точке A уменьшается.

Количество просочившихся через уплотнения газов зависит от длительности воздействия на уплотнения повышенного давления в цилиндре, а длительность воздействия на уплотнения повышенного давления в цилиндре зависит от частоты вращения коленчатого вала двигателя. С увеличением частоты вращения двигателя, длительность воздействия на уплотнения повышенного давления в цилиндре уменьшается, вследствие чего количество просочившихся через уплотнения газов так же уменьшается. А чем меньше утечки смеси из цилиндра, тем больше значение давления в цилиндре в точке A.

3) Количество смеси в цилиндре в момент закрытия впускного клапана.

Количество смеси в цилиндре зависит от момента закрытия впускного клапана и от значения абсолютного давления во впускном коллекторе. Момент закрытия впускного клапана определяется работой системы газораспределения. При условии, что педаль акселератора не нажата (двигатель работает на холостом ходу), значение абсолютного давления во впускном коллекторе зависит от положения исполнительного механизма регулирования частоты вращения двигателя на холостом ходу (далее по тексту клапана холостого хода). Когда двигатель работает на холостом ходу, значение абсолютного давления во впускном коллекторе ниже атмосферного давления на 0,6…0,7 Bar — то есть, воздух во впускном коллекторе разрежён. С увеличением степени открытия клапана холостого хода, значение абсолютного давления во впускном коллекторе увеличивается (разрежение во впускном коллекторе уменьшается).

Чем больше абсолютное давление во впускном коллекторе, тем большее количество смеси окажется в цилиндре в момент закрытия впускного клапана, а чем большее количество смеси будет сжиматься в цилиндре, тем большего значения достигнет давление в цилиндре в точке A. Таким образом, чем больше степень открытия клапана холостого хода, тем выше значение давления в диагностируемом цилиндре в точке A.

Степень открытия клапана холостого хода в свою очередь зависит в основном от нагрузки на коленчатый вал двигателя, температуры охлаждающей жидкости, соотношения количества работающих и неработающих цилиндров, угла опережения зажигания и состава сжигаемой в работающих цилиндрах топливовоздушной смеси.

а) Нагрузка на коленчатый вал двигателя.

Блок управления двигателем изменяет положение клапана холостого хода так, чтобы частота вращения двигателя была равна заданной частоте вращения на холостом ходу. С увеличением нагрузки на коленчатый вал двигателя (работает насос гидроусилителя рулевого управления в момент вращения рулевого колеса, включены мощные электрические потребители) для поддержания заданной частоты вращения двигателя на холостом ходу, клапан холостого хода приоткрывается. Это вызывает увеличение абсолютного давления во впускном коллекторе, что в свою очередь приводит к увеличению количества смеси сжимаемой в цилиндре и к увеличению значения давления в цилиндре в точке A.

Таким образом, чем выше нагрузка на коленчатый вал двигателя, тем выше значение давления в диагностируемом цилиндре в точке A.

б) Температура охлаждающей жидкости.

Заданная частота вращения двигателя на холостом ходу зависит от температуры охлаждающей жидкости — чем температура ниже, тем заданная частота вращения коленчатого вала двигателя на холостом ходу выше. Для обеспечения повышенной частоты вращения двигателя на холостом ходу при низкой температуре охлаждающей жидкости, блок управления двигателем приоткрывает клапан холостого хода. Это вызывает увеличение абсолютного давления во впускном коллекторе, что в свою очередь приводит к увеличению количества смеси сжимаемой в цилиндре и к увеличению значения давления в цилиндре в точке A.

Таким образом, чем ниже температура охлаждающей жидкости, тем выше значение давления в диагностируемом цилиндре в точке A.

в) Количество работающих и неработающих цилиндров.

Для получения графика давления в цилиндре, датчик давления в цилиндре должен быть установлен на место свечи зажигания диагностируемого цилиндра. Высоковольтный провод диагностируемого цилиндра должен быть подключен к искровому разряднику. Разъём электромагнитной бензиновой форсунки диагностируемого цилиндра по возможности должен быть отключен от форсунки и подключен к резистору номиналом 100 ?. Таким образом, диагностируемый цилиндр оказывается отключенным и воспламенение в диагностируемом цилиндре не происходит.

Так как один из цилиндров уже не работает, для обеспечения заданной частоты вращения двигателя на холостом ходу, клапан холостого хода приоткрывается, увеличивая нагрузку на работающие цилиндры — происходит перенос и распределение нагрузки с неработающего цилиндра на работающие цилиндры. Степень увеличения нагрузки на работающие цилиндры зависит от соотношения количества работающих и количества неработающих цилиндров. Например, при отключении одного из цилиндров четырёхцилиндрового двигателя, нагрузка на каждый из работающих цилиндров (нагрузка на три работающих цилиндра) увеличивается на ~33%. Если же диагностируемый двигатель, к примеру, восьмицилиндровый, то при отключении одного из его цилиндров, нагрузка на каждый из семи работающих цилиндра увеличивается только на ~14%.

В случае если кроме диагностируемого цилиндра отключен или по какой-либо причине не работает ещё один цилиндр, то нагрузка на работающие цилиндры возрастает ещё больше. Так, например, если при проведении диагностики работают только два цилиндра четырёхцилиндрового двигателя, то нагрузка на работающие два цилиндра оказывается увеличенной на ~100%.

Увеличение нагрузки на работающие цилиндры двигателя осуществляется блоком управления путём увеличения степени открытия клапана холостого, что и обеспечивает поддержание заданной частоты вращения двигателя на холостом ходу. При этом, абсолютное давление во впускном коллекторе увеличивается и как следствие — увеличивается количество сжимаемой в цилиндре смеси. А с увеличением количества смеси сжимаемой в цилиндре, увеличивается значения давления в цилиндре в точке A.

Таким образом, значение давления в цилиндре в точке A зависит от соотношения количества работающих и неработающих цилиндров. Чем больше цилиндров двигателя не работает, тем выше значение давления в диагностируемом цилиндре в точке A.

г) Угол опережения зажигания.

С увеличением угла опережения зажигания эффективность работы каждого из работающих цилиндров увеличивается. За счёт этого, для поддержания заданной частоты вращения двигателя на холостом ходу при более раннем угле опережения зажигания требуется сжигание меньшего количества топливовоздушной смеси чем при более позднем угле опережения зажигания. С увеличением угла опережения зажигания, блок управления двигателем уменьшает количество сжигаемой топливовоздушной смеси путём закрытия клапана холостого хода, что обеспечивает поддержание заданной частоты вращения двигателя на холостом ходу. С закрытием клапана холостого хода абсолютное давление во впускном коллекторе уменьшается и как следствие — уменьшается количество смеси сжимаемой в цилиндре. А с уменьшением количества смеси сжимаемой в цилиндре, уменьшается значения давления в цилиндре в точке A. Таким образом, чем больше угол опережения зажигания рабочей смеси в работающих цилиндрах, тем ниже значение давления в диагностируемом цилиндре в точке A.

д) Состав топливовоздушной смеси.

Эффективность работы двигателя так же сильно зависит и от состава топливовоздушной смеси. Чем ближе состав топливовоздушной смеси к стехиометрическому, тем лучше эффективность сгорания такой смеси и как следствие — выше эффективность двигателя, работающего на такой смеси. Стехиометрической называют топливовоздушную смесь такого состава, при сгорании которой в отработавших газах остаётся минимальное количество свободного кислорода и несгоревших остатков топлива. Численное значение этого соотношения для бензина равно 14,7 Kg воздуха на 1 Kg бензина.

С увеличением отклонения состава топливовоздушной смеси от стехиометрического, эффективность работы двигателя ухудшается. Из-за ухудшения эффективности работы двигателя, для поддержания заданной частоты вращения двигателя требуется сжигание уже большего количества такой смеси. Поддержание заданной частоты вращения двигателя на холостом ходу при работе на бедной или богатой топливовоздушной смеси достигается за счёт увеличения количества сжигаемой в работающих цилиндрах смеси путём открытия клапана холостого хода. Вследствие увеличения степени открытия клапана холостого хода, увеличивается абсолютное давление во впускном коллекторе, а с увеличением абсолютного давления во впускном коллекторе увеличивается количество сжимаемой в цилиндре смеси. С увеличением количества сжимаемой в цилиндре смеси, увеличивается значения давления в цилиндре в точке A. Таким образом, чем больше отклонение состава топливовоздушной смеси в работающих цилиндрах от стехиометрического, тем выше значение давления в диагностируемом цилиндре в точке A.

Сгруппируем сделанные выводы.

Значение давления в диагностируемом цилиндре в точке A тем больше, чем:

больше степень сжатия в диагностируемом цилиндре;

выше нагрузка на коленчатый вал двигателя;

ниже температура охлаждающей жидкости;

большее количество цилиндров двигателя не работает;

больше отклонение состава топливовоздушной смеси в работающих цилиндрах от стехиометрического.

Значение давления в диагностируемом цилиндре в точке A тем меньше, чем:

хуже состояние уплотнений диагностируемого цилиндра;

больше угол опережения зажигания рабочей смеси в работающих цилиндрах.

 

При работе прогретого до рабочей температуры исправного бензинового двигателя на холостом ходу без нагрузки, давление в цилиндре в точке A равно 4…6 Bar. Если же при работе бензинового двигателя на холостом ходу давление в цилиндре в точке A ниже 3 Bar, воспламенение рабочей смеси в таком цилиндре на холостом ходу происходить не будет.

При работе прогретого до рабочей температуры исправного бензинового двигателя на холостом ходу в момент резкой перегазовки давление в цилиндре в точке A увеличивается примерно в 3 раза.

Точка B.

По достижении верхней мёртвой точки ВМТ 0°, поршень останавливается и изменяет направление движения на противоположное, начиная отдаляться от головки блока цилиндров. Вследствие этого, объём между поршнем и головкой блока цилиндров начинает постепенно увеличиваться, а давление в цилиндре — уменьшаться.

Когда коленчатый вал провернётся на 30° после ВМТ 0°, давление в цилиндре численно будет близко к половине разницы максимального давления в цилиндре (точка A) и минимального давления в цилиндре (точка D). Эта точка на графике отмечена буквой B.

Точка C.

Пройдя точку B, поршень продолжает отдаляться от головки блока цилиндров с по-прежнему возрастающей скоростью перемещения. Скорость перемещения поршня продолжает увеличиваться до тех пор, пока коленчатый вал не провернётся на 90° после ВМТ 0°, поршень при этом пройдёт половину хода. Здесь скорость перемещения поршня максимальна. По прохождению отметки 90° после ВМТ 0°, скорость перемещения поршня начинает уменьшаться. Эта тачка отмечена на графике давления в цилиндре буквой C.

В точке C давление в цилиндре будет близким к атмосферному ±0,5 Bar. Но так как движение поршня по-прежнему продолжается, объём между поршнем и головкой блока цилиндров продолжает увеличиваться. Из-за дальнейшего увеличения закрытого объёма в цилиндре, абсолютное давление в цилиндре продолжает уменьшаться — то есть в цилиндре возникает разрежение.

Точка D.

Выпускной клапан начинает открываться прежде, чем поршень достигнет нижней мёртвой точки. Момент начала открытия выпускного клапана отмечен на графике буквой D. Поршень всё ещё отдаляется от головки блока цилиндров и объём между поршнем и головкой блока цилиндров продолжает увеличиваться. Но, начиная с точки D, абсолютное давление в цилиндре повышается. Повышение давления в цилиндре происходит за счёт того, что в цилиндр начинают перетекать отработавшие газы из выпускного коллектора через открывающийся выпускной клапан.

Участок E.

Перетекание газов из выпускного коллектора в цилиндр происходит за счёт того, что абсолютное давление в выпускном коллекторе, близкое к атмосферному, оказывается большим абсолютного давления в цилиндре. На графике давления в цилиндре, участок, где происходит перетекание отработавших газов из выпускного коллектора в цилиндр отмечен буквой E.

 

Центр участка E и должен пересекать отметку НМТ 180°.

 

 

 

Если центр участка E находится в пределах 170°…195° после ВМТ 0°

(-10°…+15° от НМТ 180°), то момент начала открытия выпускного клапана считают установленным правильно.

 

Точка НМТ 180°.

Положение поршня, когда расстояние от него до головки блока цилиндров оказывается максимальным, называют Нижняя Мёртвая Точка (НМТ). В НМТ поршень останавливается, и изменят направление движения на противоположное, начав вновь приближаться к головке блока цилиндров. Момент, когда поршень находится в НМТ и при этом впускной клапан закрыт, а выпускной клапан открыт (или начал открываться) отмечают как НМТ 180° или 180°, так как за время перемещения поршня от ВМТ 0° до НМТ 180° коленчатый вал двигателя поворачивается на 180°.

 

Точка F.

Давление в цилиндре повышается до тех пор, пока не выровняется с давлением в выпускном коллекторе. Точка на графике, где давление в цилиндре уравнялось с давлением в выпускном коллекторе, отмечена буквой F.

 

Участок G

Достигнув положения НМТ 180°, поршень начинает двигаться по направлению к головке блока цилиндров, что приводит к постепенному уменьшению объёма между поршнем и головкой блока цилиндров. Постепенное уменьшение объёма между поршнем и головкой блока цилиндров заставляет находящиеся в цилиндре газы перетекать в выпускной коллектор через открытый выпускной клапан — происходит выпуск отработавших газов.

Скорость перемещения поршня продолжает увеличиваться до тех пор, пока коленчатый вал не провернётся на 90° после НМТ 180°. Здесь скорость перемещения поршня максимальна. По прохождению отметки 90° после НМТ 180°, скорость перемещения поршня начинает уменьшаться. Участок, на котором перемещающийся по направлению к головке блока цилиндров поршень заставляет находящиеся в цилиндре газы перетекать в выпускной коллектор, отмечен на графике давления в цилиндре буквой G.

Среднее значение давления в цилиндре на такте выпуска отработавших газов должно быть близким к текущему атмосферному давлению. Повышение абсолютного давления в цилиндре более чем на 0,5 Bar относительно текущего атмосферного давления в середине участка G указывает на затруднённый отток газов из цилиндра.

Ухудшение оттока газов из цилиндра в выпускной коллектор может наступить вследствие недостаточного открытия выпускного клапана либо вследствие недостаточной пропускной способности выхлопной системы двигателя. Выпускной клапан может открываться на недостаточную величину из-за неисправной работы гидрокомпенсатора теплового зазора выпускного клапана (или из-за неправильной регулировки теплового зазора выпускного клапана, в случае если двигатель не оснащён гидрокомпенсаторами тепловых зазоров клапанного механизма) или из-за износа кулачка распредвала, открывающего выпускной клапан. Пропускная способность выхлопной системы двигателя может ухудшиться вследствие механического повреждения металлических труб системы выпуска отработавших газов или вследствие того, что каналы глушителя оказались перекрытыми остатками разрушившегося катализатора.

 

Точка H.

Приблизительно за 30°…0° угла поворота коленчатого вала перед ВМТ 360° впускной клапан начинает открываться. Момент начала открытия впускного клапана на графике давления в цилиндре отмечен буквой H.

По достижении поршнем токи H, впускной клапан начинает открывать канал, через который внутренний объём цилиндра соединяется с впускным коллектором, где абсолютное давление значительно ниже давления в цилиндре. Но давление в цилиндре продолжает по-прежнему уравниваться с давлением в выпускном коллекторе через всё ещё открытый выпускным клапаном канал. По этой причине, обнаружить точку H на графике давления в цилиндре большинства двигателей невозможно.

 

Точка ВМТ 360°.

Достигнув второй верхней мёртвой точки, поршень останавливается, и изменят направление движения на противоположное, начав вновь отдаляться от головки блока цилиндров. Момент, когда поршень находится во второй ВМТ, отмечают как ВМТ 360° или 360°, так как за время перемещения поршня от ВМТ 0° до ВМТ 360°, коленчатый вал двигателя поворачивается на 360°.

 

Участок I.

Когда поршень достигает точки ВМТ 360° и изменят направление движения на противоположное, выпускной клапан оказывается уже почти закрытым. Вследствие закрытия канала, соединяющего внутренний объём цилиндра с выпускным коллектором, давление в цилиндре прекращаёт уравниваться с давлением в выпускном коллекторе. Впускной клапан при этом уже несколько открыл канал впуска рабочей смеси и продолжает открываться. Вследствие того, что канал, соединяющий внутренний объём цилиндра с впускным коллектором начал открываться, давление в цилиндре начинает уравниваться с давлением во впускном коллекторе. Так как значение абсолютного давления в цилиндре близко к атмосферному, газы из цилиндра начинают перетекать из цилиндра во впускной коллектор, где давление значительно ниже атмосферного.

Этот участок графика давления в цилиндре отмечен буквой I. Центр участка I должен пересекать отметку 380° после ВМТ 0° (20° после ВМТ 360°).

 

 

 

 

Если центр участка I находится в пределах 370°…390° после ВМТ 0° (±10° от отметки 380° после ВМТ 0°), то момент начала открытия впускного клапана считают установленным правильно. Для двигателей оснащённых системой изменения фаз газораспределения (система VVT) центр участка I должен находиться в пределах 380°…400° после ВМТ 0° (±10° от отметки 390° после ВМТ 0°).

Точка J.

В точке J давление в цилиндре выравнивается с давлением во впускном коллекторе, так как канал, соединяющий внутренний объём цилиндра с впускным коллектором открылся уже на значительную величину.

Фрагмент участка K между точками J и НМТ 540°.

Так как поршень отдаляется от головки блока цилиндров, объём между поршнем и головкой блока цилиндров увеличивается. Но, не смотря на увеличение внутреннего объёма цилиндра, понижение давления в цилиндре не происходит из-за того, что в цилиндр перетекает воздух из впускного коллектора через открытый впускным клапаном канал.

Скорость перемещения поршня продолжает увеличиваться до тех пор, пока коленчатый вал не провернётся на 90° после ВМТ 360°. Здесь скорость перемещения поршня максимальна. По прохождению отметки 90° после ВМТ 360°, скорость перемещения поршня начинает уменьшаться до тех пор, пока поршень не достигнет точки НМТ 540°.

Точка НМТ 540°.

Достигнув второй нижней мёртвой точки, поршень останавливается, и изменят направление движения на противоположное, начав вновь приближаться к головке блока цилиндров. Момент, когда поршень находится в НМТ и при этом выпускной клапан закрыт, а впускной клапан открыт (или начал закрываться) отмечают как НМТ 540° или 540°, так как за время перемещения поршня от ВМТ 0° до НМТ 540° коленчатый вал двигателя поворачивается на 540°.

Фрагмент участка K между точками НМТ 540° и L.

Достигнув отметки НМТ 540°, поршень начинает вновь приближаться к головке блока цилиндров, что приводит к постепенному уменьшению объёма между поршнем и головкой блока цилиндров. Но впускной клапан при этом некоторое время остаётся всё ещё открытым. Опоздание закрытия впускного клапана служит для улучшения наполняемости цилиндра топливовоздушной смесью. Происходит это за счёт значительной инерционности потока смеси на такте впуска. Когда поршень начинает двигаться к головке блока цилиндров, несмотря на уменьшающийся внутренний объём цилиндра, топливовоздушная смесь ещё некоторое время продолжает по инерции перетекать из впускного коллектора в цилиндр. Данный эффект зависит от скорости потока смеси из впускного коллектора в цилиндр на такте впуска — чем скорость выше, тем эффект заметнее. Скорость потока смеси из впускного коллектора в цилиндр зависит от частоты вращения двигателя и от угла открытия дроссельной заслонки — чем выше частота вращения коленчатого вала двигателя и чем на больший угол открыта дроссе

льная заслонка, тем больше скорость потока смеси из впускного коллектора в цилиндр. Момент закрытия впускного клапана выбирают при проектировании двигателя таким, чтобы эффект избыточного наполнения цилиндра топливовоздушной смесью за счёт инерции потока смеси проявлялся в заданном диапазоне частот вращения двигателя при полностью открытой дроссельной заслонке. Когда же двигатель работает при низкой частоте вращения коленчатого вала, опоздание закрытия впускного клапана приводит к негативному эффекту — перетеканию поступившей в цилиндр смеси обратно во впускной коллектор.

В двигателях, оснащённых системой изменения фаз газораспределения, момент закрытия впускного клапана постоянно регулируется на работающем двигателе в зависимости в основном от частоты вращения двигателя и нагрузки на коленчатый вал двигателя. Благодаря наличию такой системы, эффект избыточного наполнения цилиндра топливовоздушной смесью за счёт инерции потока смеси в таких двигателях проявлялся в очень широком диапазоне частот вращения коленчатого вала и при различных углах открытия дроссельной заслонки, за счёт чего двигатель развивает более высокую мощность в значительно более широком диапазоне частот вращения. Кроме того, в таких двигателях минимален эффект перетекания поступившей в цилиндр смеси обратно во впускной коллектор при низких частотах вращения коленчатого вала, за счёт чего достигается очень устойчивая работа двигателя на холостом ходу и высокие ездовые качества двигателя при низких частотах вращения коленчатого вала.

Точка L.

Конец закрытия впускного клапана отмечен на графике давления в цилиндре буквой L. С закрытием канала соединяющего внутренний объём цилиндра с впускным коллектором, при высоких частотах вращения двигателя прекращается избыточное наполнение цилиндра топливовоздушной смесью за счёт инерции потока смеси, а при низких частотах вращения двигателя прекращается перетекание поступившей в цилиндр смеси обратно во впускной коллектор. Важно заметить, что форма графика давления в цилиндре в точке L определяется направлением движения смеси по впускному каналу непосредственно перед моментом закрытия впускного клапана.

При низких частотах вращения двигателя возникает эффект перетекания поступившей в цилиндр смеси обратно во впускной коллектор и давление в цилиндре не увеличивается вплоть до момента закрытия впускного клапана. С закрытием впускного клапана, после относительно пологого участка K возникает резкий перелом графика в точке L и с этого момента, абсолютное давление в цилиндре начинает сравнительно интенсивно нарастать.

При высоких частотах вращения двигателя возникает эффект избыточного наполнения цилиндра топливовоздушной смесью за счёт инерции потока смеси и давление в цилиндре начинает увеличиваться уже с момента достижения поршнем точки НМТ 540°. С закрытием впускного клапана, после участка относительно интенсивного нарастания давления в цилиндре на участке между точками НМТ 540° и L, возникает заметный перелом графика в точке L и скорость нарастания абсолютного давления в цилиндре с этого момента резко уменьшается.

Поршень и далее продолжает перемещаться по направлению к головке блока цилиндров, уменьшая внутренний объём цилиндра. Теперь, когда оба клапана (впускной и выпускной) закрыты, уменьшение внутреннего объёма цилиндра приводит к увеличению давления в цилиндре.

Момент закрытия впускного клапана отмечен на графике давления в цилиндре буквой L. Точка L должна пересекать отметку 580° после ВМТ 0° (40° после НМТ 540°).

 

 

 

 

Если точка L (конец закрытия впускного клапана) находится в пределах 560°…600° после ВМТ 0° (20°…60° после НМТ 540°), то момент конца закрытия впускного клапана считают установленным правильно.

 

Точка M.

Скорость перемещения поршня увеличивается до тех пор, пока коленчатый вал не провернётся на 90° после НМТ 540°. Здесь скорость перемещения поршня максимальна. Эта тачка отмечена на графике давления в цилиндре буквой M.

В точке M давление в цилиндре будет близким к атмосферному ±0,5 Bar. Но так как движение поршня по-прежнему продолжается, объём между поршнем и головкой блока цилиндров продолжает уменьшаться. Из-за дальнейшего уменьшения закрытого объёма в цилиндре, абсолютное давление в цилиндре продолжает увеличиваться.

По прохождению отметки 90° после НМТ 540°, скорость перемещения поршня начинает уменьшаться.

Точка N.

За 30° перед ВМТ 720° давление в цилиндре численно будет близко к половине разницы минимального давления в цилиндре (точка L) и максимального давления в цилиндре (точка A). Эта точка на графике отмечена буквой N.

Давление в цилиндре продолжает увеличиваться до тех пор, пока поршень не достигнет точки A. Важно заметить, что основная работа по сжатию смеси в цилиндре производится за последние 30° поворота коленчатого вала перед ВМТ 720° — на участке между точками N и ВМТ 720°.

Точка A (или ВМТ 720°).

По достижении точки A поршень останавливается, и изменят направление движения на противоположное, начав вновь отдаляться от головки блока цилиндров. Таким образом, завершается полный цикл работы цилиндра и начинается новый.

За время перемещения поршня от предыдущей точки A (ВМТ 0°) до текущей точки A (ВМТ 720°), коленчатый вал двигателя поворачивается на 720°, по этому эту точку иногда отмечают как ВМТ 720° или 720°.

Утечки газов из цилиндра.

Поршень, двигаясь от точки M к ВМТ, перемещается на расстояние равное расстоянию, на которое он перемещается, двигаясь от ВМТ до точки C. При этом сначала поршень сжимает воздух (смесь), а потом разжимает его.

Переместившись от точки M до точки C, поршень оказывается на прежнем расстоянии от головки блока цилиндров — то есть, внутренний объём цилиндра в точке C равен внутреннему объёму цилиндра в точке M. Таким образом, теоретически, значение абсолютного давления в цилиндре в точке C должно быть равным значению абсолютного давления в цилиндре в точке M. Но на практике, значение абсолютного давления в цилиндре в точке C всегда оказывается меньшим абсолютного давления в цилиндре в точке M. Это происходит потому, что часть смеси при сжатии выдавливается из цилиндра через в той или иной мере негерметичные уплотнения. Разница значений абсолютного давления в цилиндре в точках C и M зависит от количества просочившихся через уплотнения газов. А как ранее было рассмотрено, количество просочившихся через уплотнения газов зависит от состояния самих уплотнений и от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Чем лучше состояние уплотнений и чем выше частота вращения коленчатого вала двигателя, тем меньше разница значений абсолютного давления в цилиндре в точках C и M.

 

Прокрутка двигателя стартером.

О правильности установки газораспределительных валов относительно коленчатого вала можно судить по положению ключевых участков E и I графика давления в цилиндре. При работе двигателя на холостом ходу ключевые участки E и I графика давления в цилиндре отчётливо видны за счёт возникающего в цилиндре разрежения в районе точки D и на участке K. Но при прокрутке двигателя стартером величина разрежения в цилиндре в точке D и / или на участке K очень мала, и положение ключевых участков E и I невозможно измерить, так как они почти не видны на графике.

 

 

 

 

График давления в цилиндре при прокрутке двигателя стартером с закрытой дроссельной заслонкой.

 

 

 

 

Тот же график, но с увеличенным усилением для лучшей наглядности ключевых точек.

 

Многие из рассмотренных ранее характерных точек и участков графика давления в цилиндре при работе двигателя на холостом ходу здесь не видны. Но положение ключевых точек D и L можно измерить с приемлемой точностью. Ошибка при измерении положения ключевых точек D и L возникает в основном из-за значительной неравномерности мгновенной частоты вращения коленчатого вала при прокрутке двигателя стартером.

Как видно по приведённым графикам, при прокрутке двигателя стартером возможно измерение положения только некоторых характерных точек графика давления в цилиндре. Измерение положения характерных участков графика давления в цилиндре невозможно. По этой причине, оценить взаимное положение коленчатого и газораспределительных валов по графику давления в цилиндре при прокрутке двигателя стартером можно только приблизительно. Проведение таких измерений имеет смысл только в том случае, если нет возможности получить график давления в цилиндре при работе двигателя на холостом ходу (двигатель невозможно запустить).

Точка A (или ВМТ 0°).

Давление в цилиндре в точке A при прокрутке двигателя стартером всегда выше, чем при работе двигателя на холостом ходу. Если при прокрутке двигателя стартером давление в цилиндре в точке A находится в пределах 8…16 Bar, цилиндр считают исправным. Если же при прокрутке двигателя стартером давление в цилиндре в точке A меньше 6 Bar, такой цилиндр не обеспечивает нормального сгорания топливовоздушной смеси и его считают неисправным.

Участок K.

Величина разрежения в цилиндре на участке K определяется величиной разрежения во впускном коллекторе — чем больше разрежение во впускном коллекторе, тем больше разрежения в цилиндре на участке K.

Когда двигатель выключен, коленчатый вал двигателя не вращается и разрежение во впускном коллекторе не возникает вовсе — то есть, значение абсолютного давления во впускном коллекторе равно текущему атмосферному давлению. С началом прокрутки двигателя стартером, воздух (смесь) из впускного коллектора начинает «всасываться» в цилиндры двигателя и во впускном коллекторе возникает разрежение. Среднее значение возникшего во впускном коллекторе разрежения определяется в основном частотой вращения коленчатого вала двигателя и положением клапана холостого хода (дроссельной заслонки). Чем ниже частота вращения коленчатого вала и чем на большую величину открыт клапан холостого хода (дроссельная заслонка), тем меньшее разрежение возникает в цилиндре на участке K.

При прокрутке двигателя стартером, частота вращения коленчатого вала двигателя оказывается настолько низкой, что даже при закрытой дроссельной заслонке, величина разрежения, возникающего во впускном коллекторе, а значит и в цилиндре на участке K, составляет 0,05…0,3 Bar. Из-за столь низкой величины разрежения в цилиндре,

при прокрутке двигателя стартером обнаружение участка I на графике давления в цилиндре оказывается невозможным. Но в большинстве случаев, можно довольно точно определить точку L.

Точка L.

По положению точки L, можно приблизительно судить о правильности установки впускного газораспределительного вала двигателя.

 

 

 

 

Если измеренное положение точки L (конец закрытия впускного клапана) при прокрутке двигателя стартером находится в пределах 560°…600° после ВМТ 0° (20°…60° после НМТ 540°), то взаимное положение впускного газораспределительного вала и коленчатого вала можно считать приемлемым.

Точка D.

Величина разрежения в точке D графика давления в цилиндре определяется моментом начала открытия выпускного клапана, величиной разрежения в цилиндре на участке K и количеством просочившихся через уплотнения газов.

Чем позже открывается выпускной клапан (но не позже ВМТ 180°), тем больше разрежение в цилиндре в точке D. Момент начала открытия выпускного клапана определяется работой системы газораспределения.

Чем больше разрежение в цилиндре на участке K, тем больше разрежение в цилиндре в точке D. Величина разрежения в цилиндре на участке K определяется частотой вращения коленчатого вала и положением клапан холостого хода и дроссельной заслонки.

Количество просочившихся через уплотнения газов определяется состоянием уплотнений и частотой вращения коленчатого вала. Чем хуже состояние уплотнений и чем ниже частота вращения двигателя, тем большее количество газов успеет просочиться через уплотнения и тем большее разрежение возникнет в цилиндре в точке D.

Таким образом, величина разрежения в точке D графика давления в цилиндре изменяется с изменением частоты вращения двигателя и с изменением положения клапана холостого хода (дроссельной заслонки).

При прокрутке двигателя стартером, частота вращения коленчатого вала двигателя оказывается настолько низкой, что через уплотнения даже исправного цилиндра успевает просочиться достаточно большое количество газов и в цилиндре в точке D графика давления возникает значительное разрежение. По этой причине, измерение положения центра участка E на графике давления в цилиндре при прокрутке двигателя стартером оказывается затруднительным. Но в большинстве случаев, можно с приемлемой точностью определить точку D.

По положению точки D, можно приблизительно судить о правильности установки выпускного газораспределительного вала двигателя.

 

Если измеренное положение точки D (начало открытия выпускного клапана) при прокрутке двигателя стартером находится в пределах 130°…160° после ВМТ 0° (50°…20° перед НМТ 180°), то взаимное положение выпускного газораспределительного вала и коленчатого вала можно считать приемлемым.

При условии, что измеренное положение при прокрутке двигателя стартером точки D графика давления в цилиндре находится в пределах 130°…160° после ВМТ 0° а точки L в пределах 560°…600° после ВМТ 0°, впускной и выпускной газораспределительные валы можно считать установленными с ошибкой не более ±2 зуба газораспределительного ремня (цепи) относительно коленчатого вала. Такое положение газораспределительных валов обеспечивает возможность запуска двигателя и его работы на холостом ходу. После пуска и прогрева двигателя, можно получить график давления в цилиндре при работе двигателя на холостом ходу. Тогда, по полученному графику давления в цилиндре при работе двигателя на холостом ходу, можно измерить положение участков E и I и теперь точно судить о правильность установки газораспределительных валов относительно коленчатого вала.

 

 

 

 

 

Владимир Постоловский,

журнал «Автомастер», 

http://www.a-master.com.ua/

Книги по ремонту автомобилей

Датчик давления в цилиндре

Для анализа процессов, происходящих в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания, требуются датчики давления с высокими техническими характеристиками по линейности, частотной характеристике, стойкости к тепловому воздействию. Сравнительные исследования датчиков давления в цилиндре, доступные в конце 60-х годов ХХ века, показали, что те из них, в которых в качестве измерительных элементов использовались пьезоэлектрические кристаллы, обеспечивали лучшую стойкость к тепловым воздействиям, чем те, в которых использовались тензодатчики. В итоге, пьезоэлектрические датчики стали использоваться для измерения давления внутри цилиндров, а тензодатчики (с металлическими или пьезорезистивными элементами) — по большей части при измерениях с умеренными требованиями по стойкости к тепловому воздействию, например, в топливопроводах высокого давления и во впускных коллекторах.

Пьезоэлектрические датчики способны удовлетворить высокие требования по частотной характеристике и линейности в широком диапазоне давлений. В то же время, основным недостатком их использования является нестабильность точки отсчета и малый уровень выходного сигнала.

Принцип работы пьезоэлектрического датчика давления в цилиндре

Принцип работы пьезоэлектрического датчика давления в цилиндре показан на рисунке 1. Скорость изменения давления (dP/dt) на диафрагме датчика через промежуточные элементы передается на пьезоэлектрический кристалл, вызывая его деформацию со скоростью dε/dt. Вследствие пьезоэлектрического эффекта, эта деформация поляризует заряд q в электроде датчика, что приводит к возникновению электрического тока i, создающего выходной сигнал датчика:

где Gs — чувствительность датчика (усиление).

При измерениях давления внутри цилиндра, датчик подвергается воздействию нестационарных тепловых потоков, обуславливающих непрерывное изменение температуры. Эти изменения температуры изменяют чувствительность пьезоэлектрического элемента и приводят к тепловым ударам (термошокам), воздействующим на диафрагму и корпус датчика. Термошоки создают импульсы силы, воздействующие на элемент датчика и вносят дополнительные искажения в сигнал, обеспечиваемый датчиком. Погрешность, обусловленная этими эффектами, получила название дрейфа температуры.

Обычно дрейф температуры разделяют на две компоненты. Первая компонента, соответствующая изменениям теплового потока, происходящим в каждом цикле, получила название кратковременного дрейфа или термошока. Вторая компонента, соответствующая медленным изменениям температуры датчика вследствие изменения условий работы двигателя, получила название дрейфа изменения нагрузки или долговременного дрейфа.

Обычно для сигнала датчика долговременный дрейф обуславливает только медленную нестабильность точки отсчета. Степень влияния долговременного дрейфа и контроль в этом случае зависят от выбранной схемы поляризации датчика.

Рисунок 1. Пьезоэлектрический датчик давления в цилиндре.

Влияние кратковременного дрейфа, в свою очередь, определяется частотой возникновения соответствующего явления. Резкие кратковременные дрейфы, возникающие, например, в условиях работы, в которых датчик может получить неустранимые повреждения, могут создавать значения давления ниже атмосферного в конце процесса расширения. При более умеренных уровнях, однако, присутствие кратковременного дрейфа не может быть идентифицировано по показаниям. Это приводит к тому, что показания давления будут выше реального давления в цилиндре в течение сгорания, и ниже реального давления на протяжении остальной фазы расширения. Хотя современные пьезоэлектрические датчики давления в цилиндре сконструированы так, что эффекты кратковременного дрейфа сведены к минимуму, необходимо учитывать, что их интенсивность сильно зависит от тепловой нагрузки в месте расположения датчика. На эту тепловую нагрузку оказывает влияние интенсивность потоков в течение процесса газообмена, характеризуемая аппроксимацией струи топлива (жиклера) в дизельном двигателе или аппроксимацией передней границы пламени в двигателе с искровым зажиганием. Итак, оценка частоты появления термошоков в месте расположения датчика в каждом конкретном случае – это хороший метод получения точных измерений.

Выбор места монтажа датчика давления в цилиндре

При выборе места, в котором будет смонтирован датчик, приоритет следует отдать хорошо охлаждаемым областям головки и избегать термошоков, которые могут привести к деформации корпуса датчика. Диафрагма датчика должна быть позиционирована в соответствии с рекомендациями изготовителя (обычно с зазором от 1,5 до 3,0 мм от внутренней поверхности головки). Датчик давления в цилиндре с функцией водяного охлаждения обеспечивают великолепное усиление (повышенное отношение сигнал/шум), линейность и термостойкость (в сравнении с неохлаждаемыми малогабаритными датчиками) и должны выбираться в первую очередь, когда в головке достаточно места для их размещения. Каналы, соединяющие камеру сгорания с полостью, в которой находится диафрагма датчика, могут переходить в режим акустического резонанса, генерируя колебания давления, приводящие к погрешностям измерения, которые, в свою очередь, делают неверными индицируемые оценки термодинамических параметров и энергии, освобождаемой при сгорании. Поэтому использование этих параметров (в типичном случае, когда датчик встроен в свечу зажигания) рекомендуется только для идентификации аномального сгорания в двигателях с искровым зажиганием.

Измерения давления внутри цилиндра дизельных двигателей с прямым впрыском топлива (direct injection, DI) требуют более тщательного подхода вследствие большего коэффициента сжатия и особой формы камеры сгорания. В таких двигателях, когда поршень находится вблизи ВМТ, приблизительно 90% массы рабочей жидкости находится внутри чашки цилиндра, в области над полостью. Давление этой порции массы определяется средним давлением цилиндра. Остальная часть массы заполняет зазоры между поршнем и головкой, а также между поршнем и гильзой цилиндра; ее давление может создавать колебания амплитудой до 10 бар, обусловленные турбулентностью потока внутри цилиндра и акустическими явлениями при сгорании. Итак, датчик должен быть размещен в точке, из которой может быть доступно давление массы над чашкой цилиндра. И наконец, важно отметить, что при выборе точки монтажа датчика, необходимо избегать ударов струи топлива в диафрагму датчика.

Подтверждение правильности выбора места монтажа датчика давления в цилиндре

Чтобы проиллюстрировать процедуру подтверждения правильности выбора места монтажа датчика, рассмотрим в качестве примера случай быстрого прямого впрыска топлива в дизельном двигателе с тремя клапанами в каждом цилиндре, в котором индицируемые измерения проводились с помощью неохлаждаемого датчика, смонтированного выше чашки цилиндра в месте расположения свечи зажигания (см. рисунок 2).

Метод позволяет проверить наличие кратковременного дрейфа путем поциклового сравнения изменений показаний давления внутри цилиндра в заданные моменты рабочего цикла. Наличие некоторого количества изменений является нормальным явлением и обусловлено случайной природой процесса сгорания, при котором все циклы немного отличаются друг от друга (в одних и тех же условиях работы). Эти изменения от цикла к циклу приводят к изменениям тепловой нагрузки, действующей на датчик и, когда случается кратковременный дрейф, то он также приводит к изменениям чувствительности датчика, увеличивающим разброс показаний давления.

Чтобы применить метод рассмотрим две точки на протяжении цикла, обозначенные как C1 и B2. Первая точка находится в начале процесса всасывания, она характеризует момент, когда датчик давления в цилиндре находится под влиянием тепловых нагрузок сгорания. Вторая точка находится на ходе сжатия, то есть выбрана сразу после газообмена, в течение которого датчик охлаждается. Таким образом, если происходит кратковременный дрейф, он создает в точке C1 больший разброс показаний, чем в точке B2. На рисунке 4 показаны девиации давления от среднего значения выборки для 56 последовательных циклов. В соответствии с описанным выше, кратковременные дрейфы приведут к большему разбросу точек вдоль оси х, чем вдоль оси у. Однако, точки на этом рисунке распределены равномерно относительно осей; это свидетельствует о том, что кратковременный дрейф в данном примере тривиален. Разброс точек относительно диагонали графика позволяет судить о повторяемости эксперимента. Режим, показанный на рисунке 4, характеризуется хорошей повторяемостью.

Рисунок 2. Место монтажа датчика давления 

Рисунок 3. Девиация показаний давления относительно среднего значения выборки. Точка C1: 145 градусов c.a. после компрессии TDC. Точка B2: 80 градусов c.a. перед компрессией TDC.

В случаях с большим кратковременным дрейфом рекомендуется монтировать датчик через адаптер, устраняющий прямой контакт датчика с газами цилиндра во избежание локального нагрева компонентов датчика, главным образом, его диафрагмы. Другое решение состоит в установке датчика в углублении с помощью измерительного канала. Однако, использование такой процедуры монтажа может привести к погрешностям, обусловленным колебаниями потока в канале. 

Специалисты БЛМ Синержи имеют большой опыт в подборе датчиков давления в цилиндре под различные виды двигателей и измерений, и всегда будут рады провести консультацию и подбор датчиков под задачи Заказчика.

Почему нет компрессии в одном цилиндре? Проверка, измерение и замена

Давление в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания — один из основных параметров его нормальной работы. При низкой компрессии двигатель будет работать нестабильно. Отсутствие давления в одном или нескольких цилиндрах может вызвать серьезные проблемы в будущем. Давайте посмотрим на ситуацию, когда в цилиндре нет сжатия.

Всегда ли отсутствие давления говорит о неисправности?

Прежде чем рассматривать основные причины и признаки этого явления, давайте попробуем разобраться, как этот параметр влияет на общую производительность двигателя. Если давление в системе смазки ДВС ниже нормы, рассчитанной производителем, то практика показывает, что узлы ДВС будут чрезмерно изношены. Но когда дело доходит до сжатия, это не всегда так. Когда кольца на поршнях сопрягаются с цилиндрами, смазка очень важна: она накапливается на стенках цилиндров. Масляные уплотнения между кольцами и цилиндрами.

Когда в цилиндрах сгорает не весь объем горючей смеси, это приведет к большому расходу топлива. Если одна или несколько свечей зажигания неисправны, бензин, попадающий в камеру сгорания, будет сливать масло со стенок цилиндра. Это топливо — отличный растворитель. Если в цилиндре нет смазки, если в системе смазки нет давления, масло больше не сможет в достаточной степени герметизировать зазоры в цилиндре. Следовательно, воздух под высоким давлением и газы, образующиеся при сгорании топливовоздушной смеси, попадут в картер. Это приведет к тому, что в 4-х, 6-ти и 8-ми цилиндровых двигателях компрессия резко упадет, а затем уменьшится полностью.

Если компрессия будет даже выше, чем необходимо, это также вызовет увеличение расхода масла. Из-за сильного сжатия масла износ колец будет более интенсивным. Зазоры, которые неизбежно образуются при работе двигателя, будут отлично заделаны смазкой, которой очень много. В этом случае требуется срочный ремонт. Однако на самом деле сжатие этой проблемы не обнаруживает.

Признаки проблемы или ее отсутствия

Отсутствие компрессии в одном или нескольких цилиндрах может быть вызвано следующими симптомами:

  • Двигатель с низкой степенью сжатия в одном из цилиндров утроится и будет работать с меньшей стабильностью. Поскольку в цилиндре нет сжатия, количество оборотов даже на холостом ходу будет нестабильным. Это также будет отображаться в динамике разгона.
  • обязательно, чтобы у такого двигателя был повышенный расход топлива. Определить этот симптом довольно сложно тем, кто не следит за этим показателем. Но для тех, кто знает расход на определенный пробег, сразу будет заметен рост аппетита мотора.
  • Иногда в трубопроводах, где циркулирует хладагент, может повышаться давление. Из-за низкой компрессии антифриз будет выходить из-под уплотнителей, из-под патрубков и других уплотнителей.
  • При плохой компрессии (если это связано с перфорированной прокладкой ГБЦ) герметичность системы нарушается. Если открыть капот, вы увидите, как выхлопные газы проходят через щель в прокладке. Эта неисправность приводит к появлению колец на поршнях, что способствует увеличению расхода масла и топлива. В некоторых автомобилях этот симптом может сопровождаться увеличением мощности и образованием белого дыма из выхлопной трубы.
  • Сложность запуска двигателя укажет на пониженное давление. Когда водитель пытается завести машину, он будет крутить маховик стартером намного дольше, чем обычно. Если давление полностью пропадет, запуск станет практически невозможным.
  • Непременно будут сбои в работе камер сгорания. При движении в гору гидравлические подъемники могут начать стучать. Прежде всего, это будет хорошо видно и слышно при движении на низких оборотах.
  • В дизельных силовых агрегатах можно определить отсутствие компрессии в цилиндре с характерными хлопками.

Сколько двигатель может проработать?

Низкая компрессия в двигателе или ее отсутствие — частая проблема, с которой сталкиваются автомобилисты. Если давление немного упало, двигатель может работать долгое время. Однако слишком низкое давление может возникнуть из-за сильного перегрева двигателя внутреннего сгорания. Ниже мы попытаемся выяснить, почему в цилиндре нет сжатия. Учтите механические и немеханические причины.

Повреждения немеханического характера

Во-первых, стоит обратить внимание на немеханические причины, которые привели к отсутствию компрессии в автомобильном двигателе внутреннего сгорания.

Сюда входят различные ошибки, которые мог допустить механик при ремонте и сборке агрегата. Если автомобилист самостоятельно или специалисты СТО неправильно выставили метки ГРМ или фазы газораспределения (а это часто происходит по неосторожности), то клапаны не закроются, когда этого требует принцип работы ДВС внутренний. Во время такта сжатия клапаны не успевают полностью закрыться, потому что фазы сбиты. В результате часть воздуха просто выйдет наружу.

Иногда проблемы сжатия немеханического характера могут быть вызваны закоксовыванием поршневых колец. Эта проблема может в дальнейшем привести к застреванию клапанов в канавках. Газы будут проходить легко, так как нет уплотнений.

В этом случае при отсутствии компрессии в 1-м цилиндре или любом другом маслосъемное кольцо на поршне не сможет выполнять свою функцию, и смазка также не сможет заполнить трещины — она ​​будет промыта от стенки баллона несгоревшим бензином.

Механические проблемы

Если трансмиссия с 4 или более цилиндрами работает, но компрессия отсутствует, это может быть связано с механическими причинами. Сжатие внезапно пропадает по одной из следующих причин:

  • Также одна из причин — износ седла клапана. Уменьшение или отсутствие сжатия связано с механическим повреждением. Седло часто ломается.
  • Популярная причина — перегоревшая прокладка между блоком цилиндров и головкой. Специалисты уверены, что это неизбежная ситуация, возникающая из-за большого пробега автомобиля. Чуть реже причина прогорания прокладки — попадание грязи в самолет. Эта проблема возникает, когда двигатель длительное время работает при высоких температурах. Трещина в ГБЦ, деформирован блок.
  • При обрыве ремня ГРМ во всех цилиндрах не будет давления и двигатель не запустится.
  • Впускные клапаны не работают. На поршнях или стенках цилиндра образуются трещины. На уплотнениях клапанов и кольцах появляются нагар. Все это способствует снижению компрессии.
  • Чаще всего повреждаются выпускные клапаны. На клапане часто можно наблюдать трещины. Это связано с естественным износом двигателя. Клапан плохо входит в седло в головке блока цилиндров. Вот почему в 2-м цилиндре нет компрессии.
  • Механические причины низкой компрессии включают истирание в камерах сгорания. Причин для забивания много, но самая распространенная — это перегрев. Если поршневое кольцо сломается внутри цилиндра, это вызовет заедание. Повреждение частей ЦПГ также приводит к снижению компрессии. Например, часто ломаются кольцевые перемычки на поршнях.

Резкое падение компрессии может привести к очень серьезным сбоям в работе силового агрегата. Если в одном из цилиндров нет давления, необходимо провести диагностику. Итак, давайте посмотрим, как проверить компрессию в цилиндрах.

Правила измерения

Непосредственно перед измерениями двигатель запускается стартером на максимально возможные обороты. Для этого откройте капот и снимите провода со свечей зажигания. Сами свечи откручиваются. Это снимет сопротивление стартера вращению маховика. Перед измерениями двигатель необходимо прогреть. Перед замером отключите подачу топлива, чтобы бензин не смывал масло со стенок цилиндров. Чтобы стартер правильно вращал маховик, необходимо зарядить аккумулятор.

Готовим инструмент

Чтобы проверить, какая компрессия есть в цилиндрах, понадобится манометр. Это манометр с насадкой и переходником для ввинчивания в свечные колодцы. Компрессоры могут быть разными. Они разные для бензиновых и дизельных двигателей.

Откройте капот, отсоедините провода свечей зажигания, снимите свечи зажигания. После этого компрессор готов к работе. К приспособлению прикрепляются переходники подходящего размера, и переходник ввинчивается в подсвечник. Затем водитель садится на свое место, полностью нажимает педаль акселератора и включает двигатель стартером. После поворота нужно посмотреть результат измерения. Для начала следует выяснить в инструкции к автомобилю, какой должна быть компрессия в цилиндре — для большинства бензиновых двигателей значение должно быть в районе 12. Проверка проводится в каждом цилиндре.

Компрессия с маслом

Если нет давления — это проблемы с ГБЦ или неисправности или естественный износ ЦПГ. Чтобы определить, какой из этих двух факторов является причиной, необходимо долить масло в камеры сгорания.

Если нет компрессии в 3-м или любом другом цилиндре, перед замером компрессором в цилиндр заливается немного масла. Достаточно 50 грамм. Если компрессия после заливки увеличилась, проблема в кольцах. Если давление не изменилось, проблема в головке блока цилиндров. И в первом, и во втором случае потребуется разобрать двигатель для ремонта.

Как повысить компрессию?

Если в 4-м цилиндре нет компрессии, можно попробовать поднять. Для этого кольца обезуглероживают. Вы можете использовать Димексид, Лавр и другие препараты, имеющиеся на рынке. Но это не панацея и не позволит избежать ремонта. Эта мера носит временный характер.

Заключение

Итак, мы разобрались, почему в двигателе автомобиля пропадает компрессия. Как видите, причин этого явления множество. Но ни в коем случае не откладывайте ремонт.

Какое давление в цилиндре двигателя при сгорании топлива

Стабильность работы любого автомобиля зависит от условий эксплуатации и технических характеристик двигателя внутреннего сгорания. Такой показатель, как рабочая температура двигателя, зависит не только от условий окружающей среды, но и от многих эксплуатационных факторов. Если данный параметр соответствует расчетной величине, т. е. находится в допустимом диапазоне, силовой агрегат обеспечивает максимальную отдачу энергии в течение длительного времени. При оптимальных режимах двигателя внутреннего сгорания создаются лучшие условия для функционирования всех систем автомобиля.

Какая должна быть рабочая температура двигателя

При сгорании топливных смесей в цилиндрах мотора выделяется огромное количество тепла. В камерах сгорания температура достигает более 2000°С. В конструкцию силовых агрегатов включена система охлаждения, элементы которой отводят тепло от рабочих узлов. Благодаря эффективной работе элементов охлаждающей системы ДВС, тепловой режим поддерживается в оптимальных границах от +80 до 90°С. Существуют отдельные типы моторов, для которых нормы расширены до 110°С, чаще всего это механизмы с воздушным охлаждением.

При работе двигателя в оптимальном температурном режиме создаются наилучшие условия для:

  1. Полноценного наполнения цилиндров топливовоздушными смесями.
  2. Стабильности работы силового агрегата во время движения.
  3. Надежной работы механизмов и систем транспортного средства.

Частые проблемы дизелей: момент впрыска и компрессия

Если сжатие смеси в цилиндре оказывается недостаточным, во время работы двигателя можно услышать шумы и металлические стуки. Дело в том, что в таком случае смеси нужно больше времени, чтобы нагреться до температуры воспламенения.

Получается, снижение компрессии дизельного двигателя увеличивает время до воспламенения заряда.

При этом в цилиндре несгоревшей смеси будет больше, чем нужно. В результате в момент возгорания такого заряда процесс горения приобретает взрывной характер, давление резко увеличивается, появляется ударная волна и детонация, разрушая ЦПГ и оказывая значительные нагрузки на детали мотора.

Также снижение компрессии приводит к тому, что дизель начинает дымить. Выхлоп может быть черным или серовато-белым. В случае с белым дымом из выхлопной трубы, дизтопливо попросту неэффективно воспламеняется в момент, когда поршень доходит до ВМТ.

Затем поршень идет вниз, температура и давление дополнительно снижаются, нет условий для горения. Получается, несгоревшая солярка испаряется и далее попадает в выпускную систему

То же самое происходит и в том случае, если впрыск дизтоплива слишком поздний. Другими словами, компрессия в цилиндрах нормальная, но подача топлива с опозданием приводит к тому, что поршень уже идет вниз, нет нужного сжатия и давления для самовоспламенения.

Если же выхлоп черный, это может указывать на то, что форсунки «переливают», то есть подача горючего происходит в большем объеме, чем необходимо. Простыми словами, дизтоплива много, а кислорода просто недостаточно на такое количество горючего.

Имеющийся кислород позволяет выгореть только части топлива, а несгоревшие остатки превращаются в углерод, что и проявляется в виде характерного черного дыма из выхлопной трубы.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое степень сжатия двигателя. Из этой статьи вы узнаете о данном параметре применительно к двигателю внутреннего сгорания и особенностям его работы.

Еще отметим, что к похожим проблемам может приводить недостаточная подача воздуха (например, забит воздушный фильтр), завоздушивание системы питания дизельного двигателя и т.д.

В итоге, если нарушается нормальный процесс смесеобразования, это закономерно влияет на момент воспламенения и последующую эффективность сгорания топливного заряда в цилиндрах.

Отклонения от нормы температурных режимов силовых агрегатов

Показания температуры внутри двигателя можно увидеть на приборе, расположенном в салоне любого современного автомобиля.

К чему приводит превышение нормы рабочей температуры в двигателе? При сверхвысоких температурах технологические тепловые зазоры металлических элементов нарушаются. Это вызывает следующие негативные изменения в работе силового агрегата:

  • ускоренный износ рабочих узлов и деталей;
  • деформации и поломки механизмов;
  • уменьшение мощности двигателя;
  • возникновение детонации;
  • несанкционированное воспламенение горючего.

Что означает понятие – низкая температура двигателя? Если в процессе движения автомобиля стрелка прибора находится ниже рекомендуемого уровня температурного режима, имеются веские основания для тревоги. Непрогретая топливовоздушная смесь конденсируется и оседает на стенках цилиндров. При попадании конденсата в масляный поддон происходит разжижение моторного масла. Технических свойства и характеристики смазочного материала резко ухудшаются. При длительной работе в низком тепловом режиме узлы и детали силового агрегата быстро изнашиваются и приходят в негодность.

Рабочая температура бензинового двигателя

Работа каждого двигателя внутреннего сгорания сопровождается выделением тепла. Рабочие элементы мотора функционируют в условиях высоких температурных режимов.

При опускании поршня в самую нижнюю точку затрачивается большое количество энергии, одновременно с этим выделяется тепло. Элементы силовых агрегатов изготовлены из металла. Как известно, при нагревании данный материал расширяется. При изготовлении узлов и деталей двигателей предусмотрены специальные тепловые зазоры, рассчитанные на нагрев изделий до оптимальных значений. Для предотвращения заклиниваний в конструкцию мотора включена система охлаждения двигателя.

Какая рабочая температура бензинового двигателя является оптимальной? Рабочая температура бензиновых силовых агрегатов как карбюраторного, так и инжекторного, не должна превышать +90°С. Задача охлаждающей жидкости – сохранять постоянную температуру двигателя на должном уровне.

Интересно: Существует понятие «опасная температура двигателя». Для ДВС бензинового типа она составляет 130°С. После достижения предельных значений может произойти заклинивание элементов силового агрегата.

Важно: После включения мотора при дальнейшем движении транспортного средства оператор, постоянно держит под контролем значения рабочей температуры ДВС. Отклонения свидетельствуют о проблемах, появившихся в охлаждающей системе:

  1. Повышение температуры в бензиновом двигателе приводит к закипанию и быстрому испарению ОЖ.
  2. При уменьшении ее количества температура мотора стремительно возрастет.
  3. Под воздействием высоких температур металл начнет деформироваться и расширяться в объеме.
  4. Размеры деталей будут сильно изменены.
  5. В результате, произойдет заклинивание мотора.

Чтобы восстановить работоспособность такого двигателя потребуется дорогостоящий капитальный ремонт автомобиля.

Чем опасна высокая температура

Повышенная температура в двигателе приводит к кипению и испарению тосола. После выхода жидкости из системы, температура резко вырастает, что приводит к перегреву и деформации двигателя, детали ДВС начинают расширяться и изменяться. В конечном итоге происходит заклинивание двигателя, что чревато выходом его из строя. В таком случае двигатель сложно оживить и стоить это будет дорого.

Допустимая температура в автомобиле зависит от свойств охлаждающей жидкости. При заливании воды, предельная температура 100 градусов. Тосол выдерживает в районе 110 — 140 градусов по Цельсию, следовательно, эксплуатация разрешена не более чем при 110 градусах.

К чему приводит переохлаждение мотора

Такое явление, как переохлаждение также негативно сказывается на качестве работы силового агрегата. Чаще всего это случается зимой или при эксплуатации транспортного средства в сложных климатических условиях крайнего севера.

Рабочая температура двигателя зимой может быть резко снижена в процессе движения авто. При этом потоки охлажденного воздуха обдувают радиатор и весь силовой агрегат. В результате, охлаждающая жидкость резко понижает температуру мотора, даже, если он работает на полных нагрузках.

Рабочая температура дизельного двигателя

Поддержание рабочей температуры дизеля является необходимым условием для оптимального функционирования механизмов и систем транспортного средства. Принцип действия дизельного мотора принципиально отличается от бензинового. Здесь топливная смесь не готовится заранее. Первым в камеру попадает воздух. При сильном сжатии воздушная масса разогревается до +700°С. В момент топливного впрыска происходит взрыв с последующим равномерным сгоранием образовавшейся смеси. В результате чего, поршень перемещается в нижнюю мертвую точку.

Температура дизеля зависит от следующих факторов:

  • тип мотора;
  • период задержки воспламенения топливовоздушной смеси;
  • качество, равномерность сгорания топлива.

Считается, что оптимальная рабочая температура двигателя должна находиться в пределах 70 – 90°С. Допустимый максимум для дизельных силовых агрегатов, работающих под усиленными нагрузками, равен +97°С, не более.

Совет: Если дизельный двигатель исправен, перед началом движения рекомендуется прогреть охлаждающую жидкость до температуры не менее +40°С. При сильных морозах за бортом автомобиля мотор может начинать прогреваться только при движении. На первых порах рекомендуется включить пониженную передачу. В дальнейшем, нагрузка на движок должна повышаться постепенно, только после поднятия температуры хотя бы до 80°С.

Процесс сгорания топлива в дизелях

Под сгоранием понимают быстро протекающую химическую реакцию окисления топлива, сопровождающуюся выделением тепла и появлением пламени. При сгорании химическая энергия топлива превращается в тепловую энергию продуктов сгорания, которая используется в двигателях. Воспламенение рабочей смеси в цилиндре дизеля в отличие от карбюраторного двигателя происходит без участия внешнего источника пламени (искры).

В цилиндре дизеля при такте всасывания поступает воздух, который при следующем перемещении поршня (такт сжатия) сжимается до давления 25-60 кГ/см2. Температура воздуха в цилиндре при таком давлении поднимается до 650-750°С. В нагретый и сжатый воздух в конце такта сжатия насосами высокого давления с силой впрыскивается через форсунку топливо и в распыленном состоянии перемешивается с воздухом, образуярабочую смесь, которая без постороннего источника воспламеняется и сгорает. Достижение таких высоких параметров воздуха в дизелях тепловозов обеспечивается за счет высокой степени сжатия.

В табл. 6 приведены данные о степени сжатия и максимальном давлении сгорания топлива по дизелям основных серий тепловозов.

Таблица 6

Наименование Д50 М75Я 2Д10» 1ЭД100 пап д:о
Степень сжатия . . 12,5 13.5 15 15 12 12,8
Максимальное дав-
ление сгорания в
кГ/см* (при р —
= 760 мм рт. ст.) 6)-65 83 81 100 110 120 ие
более
Среднее эффектив-
ное давление на
поршень в кГ1см*. 7,7-9,3 7,4 6,26 9,3 9,1 13,8
Мощность в э. л. с. 1000-1200 7£0 2000 3000 3003 3000

Для нормального сгорания топлива необходимо, чтобы оно успевало полностью испариться в цилиндре. Соотношение топлива и воздуха в объеме цилиндра должно быть равномерным. Эти условия достигаются как за счет конструкционных особенностей топливной аппаратуры и камеры сгорания двигателя, так и за счет свойств дизельного топлива (вязкости, фракционного состава, плотности и др.).

Для полного испарения н сгорания топлива в цилиндрах необходимо тонкое его распыливание. Если в цилиндре дизеля какая-то часть топлива к моменту воспламенения будет находиться в каплевидном состоянии, то процесс сгорания будет частично задерживаться н топливо будет догорать в конце такта расширения или даже при выпуске. За счет этого будет перегреваться дизель и падать его мощность. Для полного сгорания топлива необходимо, чтобы было подано в дизель достаточное количество воздуха, а процесс перемешивания топлива с воздухом происходил бы равномерно. Если в дизель будет подано недостаточное количество воздуха, то это приведет к неполному сгоранию рабочей смеси, т. е. в продук тах сгорания останутся горючие вещества — окись углерода или чистый углерод в виде сажи. Поэтому для полного сгорания топлива в цилиндры двигателя подается воздух с некоторым избытком.

Теоретически установлено, что для сгорапия 1 кг дизельного топлива требуется 14,5 кг воздуха. Практически же для полного сгорания в цилиндры дизеля подается воздуха больше, чем теоретически необходимо. Это вызывается тем, что на испарение топлива от момента его впрыскивания до начала горения в современном высокооборотном дизеле отводится мало времени (0,003 — 0,004 сек). За такое короткое время топливо не успевает полностью и равномерно перемешиваться с воздухом, если его не будет подано с избытком, а следовательно, и сгорание топлива будет неполным-дизель будет дымить. Отношение фактического расхода воздуха, вводимого в цилиндры дизеля на 1 кг топлива, к теоретически необходимому количеству воздуха называется коэффициентом избытка воздуха и обозначается греческой буквой а (альфа). Так, например, при номинальной мощности дизеля 2Д100 на 1 кг сжигаемого дизельного топлива расходуется около 26 кг воздуха. В этом случае коэффициент избытка воздуха составляет:

а = 26,0: 14,5= 1,8.

Следовательно, если два дизеля 2Д100 тепловоза ТЭЗ в 1 ч сжигают при максимальной форсировке 700 кг дизельного топлива, то для полного сгорания такого количества топлива при коэффициенте избытка воздуха 1,8 необходимо в цилиндры дизеля подать (26X700) = = 18 200 кг, или 14 500 м3 воздуха (1 кг воздуха при нормальных условиях занимает объем примерно 0,8 м3). Если коэффициент избытка воздуха будет чрезмерно большим, то это также нежелательно, так как часть полезной энергии топлива затрачивается на нагревание избыточного воздуха, отчего понижается температура горения, а следовательно, снижается мощность дизеля. Для экономичной и надежной работы дизеля тепловоза выбор коэффициента избытка воздуха имеет очень важное значение.

Процесс сгорания топлива в дизелях с воспламенением от сжатия обычно принято разделять на три фазы.

Первая фаза — период задержки воспламенения, или период предварительного окисления, который зависит от химического и фракционного состава топлива, от температуры и давления рабочей смеси в камере сгорания. Наименьшим периодом задержки воспламенения обладают парафиновые углеводороды, затем идут нафтеновые и наибольшим периодом — ароматические.

Повышение температуры воздуха к моменту впрыска топлива увеличивает нагрев его, в результате чего возрастает скорость испарения, улучшается самовоспламеняемость топлива, сокращается первый период. При повышении давления температура самовоспламенения снижается. Кроме того, при тонком распиливании повышается поверхностное испарение, происходит наиболее равномерное распределение топлива по объему цилиндра, что также вызывает сокращение первого периода.

Вторая фаза — период быстрого сгорания топлива и резкого нарастания давления, зависящий от количества топлива, впрыснутого в цилиндр, а также от скорости распространения пламени. Если при этом периоде интенсивность приращения давления не превышает 4-6 кГ/см2 за время поворота коленчатого вала на 1°, то принято считать, что двигатель будет работать нормально. Большие величины приращения давления в цилиндрах вызывают жесткую работу дизеля (стуки), при этом повышается давление на подшипники.

Третья фаза — период замедленного регулируемого горения, зависящий от скорости подаваемого во времени топлива и от протекания первых двух фаз.

Общей основной характеристикой для всех видов топлива является теплота его сгорания. Теплотой сгорания топлива называется количество тепла в кал (калориях), которое выделяется при полном сгорании единицы массы или объема топлива. Различают высшую и низшую теплоту сгорания топлива.

Высшей теплотой сгорания называют количество тепла, которое выделяется при полном сгорании весовой (1 кг) или объемной (1 л) единицы топлива и при конденсации воды, образовавшейся за счет сгорания водорода, входящего в состав углеводородов топлива.

Низшей теплотой сгорания называется количество тепла, которое выделяется при полном сгорании 1 кг или 1 л топлива без учета тепла, выделяющегосяпри конденсации воды. Разница между высшей и низшей теплотой сгорания для дизельного топлива составляет от 5 до 10%.

Для оценки теплотехнических свойств топлива и технических расчетов пользуются низшей теплотой сгорания. Теплота сгорания топлива, выраженная в килокалориях на 1 кг топлива (ккал/кг), называется весовой теплотой сгорания, а выраженная в килокалориях на 1 л топлива (ккал1л)-объемной теплотой сгорания. Объемная теплота сгорания численно равна весовой теплоте сгорания, умноженной на удельный вес топлива.

Для сравнения укажем, что при сгорании 1 кг дизельного топлива выделяется в среднем около 10 200 ккал тепла, при сгорании 1 кг высококачественного угля (антрацита) выделяется 8 000 ккал, а при сгорании 1 кг сухих березовых дров — 4 700 ккал.

Оценку качества сгорания дизельного топлива производят цетановым числом.

⇐ | Деповской контроль за качеством дизельного топлива | | Г. Д. Меркурьев. Тепловозной бригаде о топливе и смазке | | Некоторые вопросы экономии и подсчет расхода дизельного топлива на тепловозах | ⇒

Измерение давления в цилиндре | Kistler

Измерение давления в цилиндре лежит в основе индицирования давления в цилиндре: один из метрологических методов для измерения и анализа динамики давления внутри цилиндра поршневых двигателей внутреннего сгорания.

Из-за высокого давления измерение давления в цилиндре также называется индицированием высокого давления. Так называемое «индицирование низкого давления» служит дополнительным измерением давления в цилиндре. Его проводят во время фазы изменения заряда для передачи давления в систему впуска и выпуска. Для сопоставления измеренного давления с соответствующей рабочей фазой двигателя внутреннего сгорания при расчете учитывается положение поршня (угол поворота коленчатого вала) или время.

Такие методы позволяют получить информацию, необходимую для научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, а также для настройки работы двигателей. Они также составляют необходимую основу, в рамках которой производители двигателей могут соблюдать все более строгие законы об отработавших газах и оптимизировать эффективность своих двигателей.

Полученная в результате измерения динамика давления представляет важные данные для индицирования давления в цилиндре. Индицирование давления в цилиндре помогает более точно изучить термодинамические процессы во время сгорания и мощность двигателя. Полученные путем проведения данных мер результаты для оптимизации двигателей следующие:

  • Повышение эффективности
  • Увеличение мощности двигателя
  • Сокращение количества выбросов
  • Увеличение срока службы двигателя

Где проводят измерение давления в цилиндре?

Измерение давления в цилиндре применяется для разработки:

Какая технология используется при измерении давления в цилиндре?

Измерение давления в цилиндре производится при помощи высокотемпературных пьезоэлектрических датчиков давления, которые устанавливаются в головку цилиндра через специальное отверстие. Используются также измерительные свечи зажигания со встроенным высокотемпературным датчиком давления. Так как они просто вкручиваются на место обычной свечи зажигания, нет необходимости просверливать дополнительное отверстие. В дизельных двигателях измерение можно также проводить при помощи специальных адаптеров для свечей накаливания.

Измерительная цепочка дополняется усилителем заряда, системами сбора и обработки данных. В автомобильной сфере используются инновационные системы индицирования, в которых системы сбора и обработки данных объединены в одном устройстве и которые могут использоваться как на испытательных стендах, так и на передвижных.

Почему измерение динамики давления в цилиндре так важно?

Полученная в результате измерения динамика давления представляет важные данные для индицирования давления в цилиндре. В основном поршневые двигатели внутреннего сгорания — это тепловые двигатели: Путем сжигания они превращают химическую энергию, полученную из топливовоздушной смеси, в механическую работу и тепло.

Цель разработчиков — получение максимально высокого показателя механической работы из процесса преобразования, т. е. максимизация эффективности. Особую важность при этом представляют уровень и динамика давления в цилиндре над углом коленчатого вала, который действует на поршень. Эта динамика отображает процесс горения и, следовательно, процесс преобразования энергии в двигателе. Общая механическая работа, полученная за время рабочего цикла или хода, возникает в результате давления и последующих изменений объема камеры сгорания.

Какими параметрами характеризуется динамика давления в цилиндре?

Важными параметрами считаются уровень сигнала (пиковое давление), а также показатель среднего индикаторного давления за рабочий цикл.

Как технология оптического индицирования применяется для измерения давления в цилиндре?

Технология оптического индицирования используется в дополнение к измерению давления в цилиндре и других средств для оптимизации процессов сгорания. Это происходит при помощи высокоразвитых оптических анализаторов, которые с точностью определяют происхождение стука в двигателе, причину процессов перед воспламенением, а также процесс образования сажи в камере сгорания. Эти оптические средства могут быть встроены во все типы свечей зажигания. Другие системы могут объединять снимки со скоростных камер для визуализации быстрых подсистемных процессов, например, процесса впрыскивания и распространения пламени.

Устройство для измерения давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания

 

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения импульсов давления в цилиндре работающего двигателя внутреннего сгорания. Устройство содержит сообщающийся с камерой сгорания цилиндра двигателя пьезоэлектрический датчик давления и подключенный к нему блок регистрации. Блок регистрации выполнен в виде согласующего усилителя и последовательно подключенных к его выходу пикового детектора отрицательных импульсов и инвертирующего усилителя. Инвертирующий усилитель подключен к первому входу сумматора, выход которого подключен к блоку обработки информации и индикации. Выход согласующего усилителя дополнительно подключен ко второму входу сумматора. Это позволяет обеспечить возможность учета всех составляющих амплитудных значений измеряемого давления и повысить точность его измерения. 1 н.п. ф-лы, 5 ил.

Полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована для измерения импульсов давления в цилиндре работающего двигателя внутреннего сгорания.

Для оптимизации работы двигателя внутреннего сгорания целесообразно иметь информацию о процессах, происходящих в камере сгорания топлива. В настоящее время наиболее информативным параметром, по которому можно оценивать работу двигателя внутреннего сгорания, является переменное давление. В последние годы создается достаточно много способов и устройств, позволяющих определять эффективность работы двигателя внутреннего сгорания по измерительной информации об изменении давления в одной или нескольких камерах сгорания топлива.

Известно устройство (DE 102006008062, F02D 41/00, 2007-05-10), для управления работой двигателя внутреннего сгорания, один из блоков которого осуществляет определение давления в камере сгорания работающего двигателя.

Известное устройство содержит датчики давления, установленные на цилиндрах двигателя внутреннего сгорания и сообщающиеся с их камерами сгорания. Датчики давления одновременно с датчиком угловой скорости вращения коленчатого вала подключены к блоку усиления и обработки сигналов, связанного с запоминающим устройством для хранения информации и при необходимости выдачи ее в блок усиления и обработки сигналов.

Известное устройство работает следующим образом.

Получаемая информация о временном угловом положении коленчатого вала относительно временных процессов, происходящих в камерах сгорания цилиндров двигателя, сравнивается с хранимыми в памяти устройства «эталонными» соотношениями. При отклонении реальных соотношений от «эталонных», например, из-за изменения геометрии топливных инжекторов, корректор вырабатывает сигнал, который через блок усиления и обработки сигналов информирует внешние устройства регулировки системы зажигания об изменении режима работы.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что с его помощью может измеряться не величина, а временное положение максимального значения давления в камере сгорания относительно угла поворота коленчатого вала для регулировки системы зажигания в двигателе внутреннего сгорания.

Известно также устройство, осуществляющее способ измерения давления в камере сгорания в зависимости от положения коленчатого вала (DE 19749814, F02B 75/02, F02D 35/02, G01L 23/32, 2009-01-22), которое может быть использовано для измерения давления как такового в цилиндре работающего двигателя внутреннего сгорания.

Известное устройство содержит, по крайней мере, один датчик давления, сообщающийся с полостью камеры сгорания цилиндра исследуемого двигателя внутреннего сгорания, датчик положения коленчатого вала, связанный с датчиками, блок управления, в состав которого входит микропроцессорный блок с аналого-цифровым преобразователем.

Известное устройство работает следующим образом.

На блок управления поступают сигналы от датчиков давления, датчика положения коленчатого вала, а также дополнительная информация, например, о температуре и нагрузке двигателя. В блоке управления сохраняется «эталонная» кривая давления в камере сгорания, отображающая «эталонные» зависимости давления в камере сгорания от угла поворота коленчатого вала. «Эталонные» зависимости предварительно определяются расчетным путем, исходя из конкретных параметров исследуемого двигателя внутреннего сгорания. Измеренные зависимости давления в камере сгорания от угла поворота коленчатого вала сравниваются с хранимыми в памяти устройства «эталонными» зависимостями. При отклонении реальных зависимостей от «эталонных» блок управления вырабатывает управляющие сигналы, которые поступают на регулировку режима работы двигателя, например, для регулировки момента зажигания в зависимости от положения коленчатого вала.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится то, что с его помощью может измеряться не величина, а временное положение максимального значения давления в камере сгорания относительно положения коленчатого вала для регулировки режима работы двигателя внутреннего сгорания.

По совокупности существенных признаков наиболее близким заявляемому является устройство для измерения и оценки амплитудных значений пульсирующего сигнала напряжения и определения эффективности работы двигателя внутреннего сгорания — измерения текущего значения вырабатываемой мощности и ее регулирования в соответствии с величиной потребляемой (ЕР 0021340, G01R 19/04, 1984-04-04). Известное устройство может быть использовано для измерения импульсного давления в цилиндре работающего двигателя внутреннего сгорания (см. описание патента, абз. [0003]).

Известное устройство содержит пьезоэлектрический датчик давления, сообщающийся с камерой сгорания цилиндра исследуемого двигателя внутреннего сгорания, и подключенный к нему блок регистрации, содержащий последовательно включенные согласующий усилитель, разделительный конденсатор, вычислительное устройство и индикатор. К выходу конденсатора подключены также ограничительный диод и ключевая схема на базе полевого транзистора, сигнальный вход которого через схему срабатывания, построенной на базе триггера Шмидта и мультивибратора, подключен к выходу вычислительного устройства.

Известное устройство работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика давления усиливается, проходит через разделительный конденсатор и поступает в вычислительное устройство, затем в индикатор блока регистрации для обработки и дальнейшей индикации. Если величина давления в камере сгорания цилиндра выше нулевого значения, то сигнал без ограничений поступает в вычислительное устройство. Если же величина давления в камере сгорания ниже нулевого значения (разрежение), то срабатывает ограничительный диод и отрицательная часть сигнала не поступает на вход вычислительного устройства. Для снижения дрейфа измерительной схемы применяется ключевая схема на базе полевого транзистора, работа которого управляется вычислительным устройством. При поступлении сигнала о наличии дрейфа сигнальный выход конденсатора замыкается с корпусом («землей»), а на вход вычислительного устройства поступает нулевой сигнал. Триггер Шмидта и мультивибратор служат для получения более крутого импульса для срабатывания ключевой схемы. Полученная информация анализируется и используется для определения эффективности работы двигателя внутреннего сгорания.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства, относится отсутствие в измеренной величине давления отрицательной составляющей амплитудного значения импульсного давления в цилиндре работающего двигателя, которая «срезается» и не используется для выработки информации об эффективности работы двигателя.

Задачей, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является повышение точности измерения давления в цилиндре работающего двигателя внутреннего сгорания.

Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в обеспечении возможности учета всех составляющих амплитудных значений переменного давления.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в заявляемом устройстве для измерения давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащем сообщающийся с камерой сгорания цилиндра пьезоэлектрический датчик давления и подключенный к нему блок регистрации, включающий согласующий усилитель, в отличие от известного устройства, блок регистрации заявляемого устройства выполнен в виде согласующего усилителя и последовательно подключенных к его выходу пикового детектора отрицательных импульсов и инвертирующего усилителя, подключенного к первому входу сумматора (вход «а»), выход которого подключен к блоку обработки информации и индикации, при этом выход согласующего усилителя дополнительно подключен ко второму входу сумматора (вход «b»).

На фиг.1 изображена блок-схема заявляемого устройства, на фиг.2 — эпюра преобразованых электрических сигналов на выходе согласующего усилителя, на фиг.3 — эпюра преобразованых электрических сигналов на выходе пикового детектора отрицательных импульсов, на фиг.4 — эпюра преобразованых электрических сигналов на выходе инвертирующего усилителя, на фиг.5 — эпюра преобразованых электрических сигналов на выходе сумматора.

Заявляемое устройство (фиг.1) содержит пьезоэлектрический датчик давления 1, сообщающийся с полостью цилиндра (камерой сгорания) двигателя внутреннего сгорания (на фиг.1 не показано) и подключенный к датчику 1 блок регистрации 2. Блок регистрации 2 содержит последовательно включенные согласующий усилитель 3, пиковый детектор отрицательных импульсов 4, инвертирующий усилитель 5, подключенный к нему первым входом (вход «а») сумматор 6 и блок обработки информации и индикации 7. Выход согласующего усилителя 3 дополнительно подключен ко второму входу (вход «b») сумматора 6.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Переменный сигнал с выхода датчика давления 1 подается в блок регистрации 2, усиливается с помощью согласующего усилителя 3 (фиг.2) и поступает на вход пикового детектора отрицательных импульсов 4, который выделяет отрицательные импульсы переменного сигнала и преобразует отрицательные импульсы в постоянный отрицательный сигнал, значение которого равно амплитуде отрицательных импульсов (фиг.3). С помощью инвертирующего усилителя 5 отрицательный постоянный сигнал преобразуется в положительный (фиг.4) и поступает на первый вход «а» сумматора 6. На второй вход «b» сумматора 6 поступает переменный сигнал с выхода согласующего усилителя 3. После суммирования двух сигналов с выхода сумматора 6 (фиг.5) на вход блока обработки информации и индикации 7 поступает положительный сигнал, пропорциональный измеренному переменному давлению, максимальное значение которого равно сумме положительной и модуля отрицательной частей исходного сигнала с выхода согласующего усилителя 3. С помощью блока обработки информации и индикации 7 осуществляется измерение, обработка и отображение различных параметров сигнала, учитывающего все составляющие амплитудных значений импульсного сигнала датчика давления в камере сгорания цилиндра работающего двигателя.

Таким образом, видно, что приведенные выше сведения подтверждают возможность осуществления заявляемой полезной модели, достижения указанного технического результата и решения поставленной задачи.

Устройство для измерения давления в цилиндре двигателя внутреннего сгорания, содержащее сообщающийся с камерой сгорания цилиндра пьезоэлектрический датчик давления и подключенный к нему блок регистрации, включающий согласующий усилитель, отличающееся тем, что блок регистрации выполнен в виде согласующего усилителя и последовательно подключенных к его выходу пикового детектора отрицательных импульсов и инвертирующего усилителя, подключенного к первому входу сумматора, выход которого подключен к блоку обработки информации и индикации, при этом выход согласующего усилителя дополнительно подключен ко второму входу сумматора.

Работа двигателя. Процессы горения и передачи тепла

У бензиновых двигателей после прохождения поршнем ВМТ давление и температура в цилиндре за счет сгорания топливо-воздушной смеси достигают максимума — давления порядка 3-6 МПа и температуры свыше 2500 К. Весь процесс сгорания происходит вблизи ВМТ, длится 4060° угла поворо­та коленчатого вала (ПКВ), объем камеры сгорания при этом изменяется мало. Именно поэтому бензиновые двигатели с искровым зажиганием в литературе называют иногда двига­телями с подводом тепла при постоянном объеме или двига­телями Отто (работающими по циклу Отто).

Для дизелей условно принимают, что часть теплоты под­водится при постоянном объеме, а часть — при постоянном давлении. Поскольку у дизелей степень сжатия существенно выше, чем у бензиновых двигателей (е = 21-22), то макси­мальное давление при сгорании также выше и достигает 5,5 МПа. При этом температура газов в цилиндре меньше и, как правило, не превышает 20005-2200 К.

Процесс сгорания топливо-воздушной смеси в двигателе очень сложен и до конца не изучен. При горении происходят химические реакции с выделением тепла и образованием продуктов сгорания. Процесс горения существенно зависит от большого числа физических явлений в цилиндре: от геоме­трии (формы) камеры сгорания до состава, скорости и на­правления движения смеси в цилиндре в данный момент вре­мени в данной точке.

Для осуществления процесса горения необходимо, чтобы количество топлива, подаваемого в цилиндр, строго соответ­ствовало количеству воздуха, поступающего в цилиндр на такте впуска. Соотношение количеств воздуха и топлива в смеси определяется коэффициентом избытка воздуха. где 15 — постоянный (стехиометрический) коэффици­ент для данного топлива — теоретически необходимое количе­ство воздуха (кг) для полного сгорания 1 кг топлива. При а = 1, когда количество топлива точно соответствует количеству воздуха, необходимому для полного сгорания этого топлива, состав смеси называют стехиометрическим.

При сгорании коэффициент избытка воздуха а смеси для бензиновых двигателей традиционных конструкций должен находиться в интервале от 0,70-0,75 до 1,05-1,15 в зависимо­сти от режимов работы двигателя. Для этого система питания двигателя должна строго дозировать топливо. Например, при разгоне целесообразно иметь, а меньше 1 («богатая» смесь и большой крутящий момент), в то время как для установивше­гося режима движения автомобиля желательно, чтобы а бы­ло близко к 1 (нормальная или слегка обедненная смесь, вы­сокая экономичность, а также приемлемая токсичность отработавших газов).

Для воспламенения и горения смеси у двигателей тради­ционных схем необходимо, чтобы топливо хорошо испарилось и перемешалось с воздухом еще на также сжатия, т. е. перед искровым разрядом. Это достигается внешним смесеобразо­ванием, т. е. подачей топлива заранее во впускной трубопро­вод (с помощью карбюратора или форсунок системы впрыс­ка). При этом топливо успевает практически полностью испа­риться перед воспламенением. После воспламенения смеси искровым разрядом образуется фронт пламени, распростра­няющийся по объему камеры сгорания.

Коэффициент избытка воздуха а существенно влияет не только на экономичность и мощность, но и на состав отрабо­тавших газов. Например, если основная часть продуктов сго­рания — это углекислый газ СО2 и водяные пары Н20, то при работе на богатых смесях двигатель выделяет повышенное ко­личество оксида углерода СО, а также несгоревшие углеводо­роды CnHm (СН). На некоторых режимах продукты сгорания содержат также повышенное количество оксидов азота NOx, что особенно характерно для двигателей с высокой степенью сжатия (оксиды азота образуются при высоких температурах).

Очень важное значение для состава отработавших газов имеет конструкция головки блока двигателя и особенно каме­ры сгорания — пространства между головкой и днищем порш­ня. От того, как организовано движение смеси по камере сго­рания перед и во время сгорания, сильно зависит количество вредных выбросов типа СО, NOx и СН.

В конечном счете, все указанные факторы влияют и на ко­личество выделившегося при сгорания тепла — чем оно боль­ше, тем выше основные параметры двигателя. Например, двигатель, имеющий на определенном режиме большое коли­чество СО и несгоревших углеводородов СН в отработавших газах, вряд ли обеспечит на этом режиме хорошую мощность или экономичность. С другой стороны, сгорание должно так­же происходить в строго определенной фазе цикла — слишком раннее или позднее сгорание приводит к уменьшению давле­ния в цилиндре и, в конечном счете, к ухудшению основных параметров двигателя.

При сгорании в цилиндре выделяется большое количество тепла. Часть его уходит с отработавшими газами, другая часть передается в стенки головки и гильзу цилиндра, в пор­шень. Если бы конструкция поршня не позволяла от­водить тепло от днища, то поршень очень быстро бы распла­вился и прогорел. В самом деле, температура газа в камере сгорания превышает 1800-2000°С, в то время как рабочая температура деталей из алюминиевого сплава не должна быть больше 300-350°С. Для работы в таких условиях наибо­лее важна передача тепла через поршневые кольца в стенки цилиндра. При этом через верхнее кольцо уходит до 50-60% всего тепла, переданного из камеры в поршень, а через среднее — до 15-20%. Для того, чтобы обеспечить передачу тепла через кольца, необходимо точное (плотное) прилегание коль­ца к канавке поршня и к поверхности цилиндра. Дефекты кольца (плохое прилегание к цилиндру, поломки) и поршня (деформация или разрушение перемычек) приводят к сниже­нию потока тепла от поршня и, соответственно, к его перегре­ву с последующим разрушением. Другая часть тепла от порш­ня передается через его юбку в стенку цилиндра, а также че­рез палец в шатун и далее рассеивается в картере. Незначи­тельная часть тепла уходит в картер в результате вентиляции внутри поршневого пространства при возвратно-поступатель­ном движении поршня.

Тепловое состояние (т.е. распределение температуры) поршня в значительной степени зависит от его конструкции и материала. Эти факторы влияют на такие параметры, как за­зор между поршнем и цилиндром, износ юбки и др. Чем хуже отвод тепла, тем больше температура поршня, тем больше его тепловое расширение и тем больше необходимый зазор. Если зазор между поршнем и цилиндром окажется меньше, чем на­до, поршень в цилиндре может заклинить. При очень малом зазоре увеличивается трение юбки поршня о стенки цилинд­ра, из-за чего вместо отвода тепла может происходить его подвод (разогрев юбки от трения). После заклинивания и по­следующего остывания поршень, как правило, деформируется (сжимается по юбке), а на поверхности цилиндра появляются глубокие царапины (задиры), иногда со следами алюминия, перенесенного с поршня на материал гильзы.

При определенных условиях в эксплуатации бензиновых двигателей могут возникать нарушения процесса сгорания. К ним относятся детонация и преждевременное воспламенение.

Явление детонации широко известно. Внешние проявле­ния детонации — характерный стук, появляющийся при работе на низкооктановом топливе с увеличением нагрузки (т. е. при открытии дроссельной заслонки).

Суть детонации заключается в ненормально быстром (в сотни раз быстрее обычного) сгорания части смеси. При этом образуются ударные волны, с большой скоростью распростра­няющиеся по камере сгорания. В ударной волне происходит скачкообразный рост давления и температуры среды, в кото­рой распространяется волна. А это вызывает воспламенение смеси не в результате обычного распространения пламени (скорость порядка 20-30 м/с), а из-за ее разогрева в ударной волне, движущейся со скоростью более 1000 м/с.

Механизм возникновения детонации поддается изучению с большими трудностями. Опытным путем установлено, что компактные камеры сгорания с вытеснителями имеющие форму, близкую к сферической, менее склонны к образова­нию детонационных процессов, чем длинные и узкие камеры с острыми углами и выступами. Однако в каж­дом конкретном случае при разработке нового двигателя оп­ределить наилучшую форму камеры сгорания — дело очень от­ветственное, долгое и кропотливое.

В эксплуатации детонация наиболее часто возникает на низкооктановом топливе при малых и средних частотах враще­ния и больших нагрузках. Детонация изменяет характер проте­кания давления в цилиндре по углу поворота, резко увеличивает максимальное давление, температуру и нагрузки на детали дви­гателя. Последствия длительной работы двигателя с детонацией весьма тяжелы. В первую очередь это — поломка поршней и пор­шневых колец из-за ударных нагрузок. Наиболее подвержены поломкам перемычки поршней между канавками колец. Удар­ная волна, вызывая резкое повышение давления в зазоре меж­ду днищем поршня и цилиндром, бьет по верхнему поршневому кольцу. Удар передается на перемычку поршня, причем одно­временно не по всей окружности кольца, а в конкретной доста­точно узкой области, что облегчает поломку деталей.

Детонация вызывает не только поломку перемычек, но и перегрев и разрушение краев днища поршня (каверны на по­верхности), поломку поршневых колец. Последующий перегрев поршня обычно настолько велик (из-за уменьшения теплоотвода через кольца), что выгорает огневой пояс поршня от днища до верхнего и даже нижнего поршневого кольца.

После поломки деталей падает давление в цилиндре и мощность двигателя, увеличивается прорыв газов в картер (и давление в картере), расход масла. Результатом длительной работы двигателя с детонацией может быть также износ по торцу верхней канавки поршня и верхнего кольца, износ по­верхностей сопряжения поршня и поршневого пальца. Эти случаи встречаются довольно часто, но ускоренные износы не всегда удается связать с детонацией.

Режимы детонации ограничивают углы опережения зажи­гания на некоторых режимах. Это значит, что при увеличении опережения зажигания основные параметры двигателя повы­шаются, однако, работа на этих режимах недопустима из-за опасности поломки деталей. Электронные системы управле­ния двигателем точно отлеживают эти режимы, в том числе с помощью датчиков детонации.

На некоторых двигателях (TOYOTA, NIS­SAN) вместо одной свечи устанавливают две на один цилиндр. Такая конструкция является достаточно эффективной для уменьшения склонности двигателя к детонации при повышении степени сжатия за счет сокращения длины пути фронта пламе­ни по камере сгорания. Снижает вероятность возникновения детонации более низкая температура поверхностей камеры i сгорания и днища поршня. Это достигается интенсификацией i охлаждения камеры путем уменьшения толщины стенок, увеличения скорости течения охлаждающей жидкости у стенок и даже некоторым снижением уровня температуры охлаждающей жидкости (например, с 90-95°С до 80-850С) за счет схемы и конструкции системы охлаждения двигателя.

У двигателей с впрыском топлива температура топливо-воздушной смеси на входе в цилиндр обычно меньше, чем укарбюраторных двигателей, поскольку у последних необходим подогрев смеси на впуске (иначе не будет качественного испарения и сгорания топлива). Поэтому двигатели с впрыском топлива при прочих равных условиях менее склонны к детонации, что позвопяет несколько увеличить у них степень сжатия. Аналогичное влияние оказывает промежуточное ох­лаждение воздуха у двигателей с наддувом.

Кроме детонации, на практике встречается явление преждевременного воспламенения, называемое также калильным зажиганием. При калильном зажигании происходит воспла­менение смеси не от искрового разряда свечи, а от нагретых до очень высоких температур (более 700°С) поверхностей ка­меры сгорания. В качестве таких источников воспламенения могут выступать электроды свечи зажигания, тарелка выпуск­ного клапана или частицы нагара, если нагар лежит на дета­лях достаточно толстым слоем.

Обычно калильное зажигание возникает из-за несоответ­ствия характеристики свечи, рекомендованной изготовите­лем автомобиля, в частности, когда для двигателя с высокой степенью сжатия использована «горячая» свеча от низкофор­сированного двигателя. При этом смесь в цилиндре самовос­пламеняется несколько раньше, чем происходит искровой разряд, но процесс сгорания протекает нормальным обра­зом. С ростом нагрузки и частоты вращения момент самовос­пламенения отодвигается в раннюю сторону, из-за чего теп­ловое и силовое воздействие на детали двигателя, особенно, на поршень, значительно возрастает.

Опасность калильного зажигания заключается в том, что на начальной стадии его практически невозможно отличить «на слух» от обычного сгорания, в то время как с течение вре­мени (обычно от нескольких десятков секунд до нескольких минут), когда у двигателя появляется посторонний звук и он начинает терять мощность, детали поршневой группы уже мо­гут быть повреждены. Вследствие этого на двигате­лях современных автомобилей замена свечей зажигания оказывается весьма небезопасной для двигателя, если ста­вятся первые попавшиеся свечи.{jcomments on}

Джон Торнтон, Механические испытания двигателя с датчиками давления в цилиндрах

Научитесь диагностировать внутренние механические проблемы двигателя с минимальной разборкой с помощью датчика давления.

Эта программа покажет, как интерпретировать модели сжатия при проворачивании коленчатого вала и при работе, зафиксированные датчиком давления в цилиндре.

Джон Торнтон продемонстрирует пошаговый анализ паттернов, покажет, как настроить и использовать наложения для уточнения ваших захватов, и предоставит примеры хороших и плохих результатов тестирования.

Также включены полезные и актуальные спецификации для современных двигателей.

Показанные методики помогают быстро проанализировать проблемы с уплотнением клапанов, события открытия и закрытия клапанов, проблемы с сопротивлением коленчатого вала, плотные клапаны, неправильную синхронизацию кулачка, ограничение выпускного тракта, правильное или запаздывающее опережение зажигания и многое другое.

Изучите методы повышения точности анализа и сокращения времени, затрачиваемого на разборку, путем применения проверки давления в цилиндрах к своей диагностической процедуре.

Темы для обсуждения
• Внутрицилиндровая процедура
• ВМТ в цилиндре и свеча зажигания
• Испытание на сжатие при проворачивании
• Анализ в цилиндрах: измерения давления и наложения
• Анализ цилиндров: 4-тактный цикл
• Ограничение выпускного тракта
• Ошибки синхронизации кулачка
• Проблемы с уплотнением клапана
• Ограничение впускного тракта

Инструктор: Джон Торнтон
Продолжительность видео: 237 минут (почти 3 часа 48 минут)
Руководство в формате PDF включено

Потоковая доставка
Этот продукт доступен только в виде потокового видео по запросу.Содержимое не будет отправлено. При оформлении заказа, пожалуйста, используйте лучший контактный адрес электронной почты, так как это будет способ доставки. Для просмотра курса после покупки требуется доступ в Интернет. Следите за своей электронной почтой, чтобы получить подтверждающее сообщение от Automotive Seminars, Inc. (ASI). Пожалуйста, подождите 24-48 часов для обработки. Учетные данные для входа будут отправлены вам по электронной почте от Automotive Seminars, Inc.

О компании John Thornton
В течение последних 20 лет Джон проводил практические и аудиторные курсы для автомобильного рынка послепродажного обслуживания по широкому кругу тем, в том числе по управляемости двигателя и трансмиссии, программированию модулей, проблемам обмена данными по шине и диагностике электрооборудования. , лабораторные прицелы и инструменты сканирования.В процессе он стал ведущим инструктором в стране для профессиональных техников, школьных инструкторов и технических инструкторов.

Информация и методы, которые представляет Джон, были собраны в течение 30 лет в районе Чикаго в качестве техника-диагноста, работающего в заливе, а теперь и мобильного техника. Он инженер-механик и имеет обширный опыт работы в области электроники.

«Если ты ходишь только на один курс, ты должен пойти на класс Джона, независимо от темы.» Боб в Иллинойсе.

«Джон — тренер, на которого равняются другие тренеры.» Харви в Британской Колумбии.

 

 

Давление бензина в цилиндре в зависимости от частоты вращения двигателя

Контекст 1

… характеристики двигателя по отношению к давлению в цилиндре, скорости выделения тепла, указанной работе, указанной мощности, указанному крутящему моменту, IMEP (указанное среднее эффективное давление), ISFC (указанный удельный расход топлива), объемный КПД, FCE (эффективность преобразования топлива) и выбросы отработавших газов были исследованы для бензина и СПГ-топлива при различных установившихся режимах работы и условиях MBT (максимальный тормозной момент) путем регулирования количества впрыскиваемого топлива.Испытания проводились при лямбда, λ : 0,92 — 1,20 o o , а искровое зажигание было зафиксировано на 342 СА (18 до ВМТ) для обоих видов топлива. Момент зажигания подробно не изучается в этой статье из-за возможности ограничения ECU. На рисунках 3 и 4 показаны давления в цилиндрах во время такта сжатия и рабочего такта двигателя на бензине и сжатом природном газе при WOT в диапазоне от 1500 до 5000 об/мин. Результаты показывают, что пиковое давление в цилиндре увеличивалось с частотой вращения двигателя до 3000 об/мин, но затем снижалось при более высоких скоростях.Сравнение давления в цилиндрах бензина и СПГ показано на рисунке 5 для 1500, 3000 и 4500 об/мин. Снижение пикового давления в цилиндре на 13-17% во время рабочего такта при работе на СПГ было обнаружено во всем диапазоне скоростей. CNG показывает более низкие пиковые давления в цилиндрах по сравнению с бензином из-за того, что вдыхаемая энергия заряда цилиндра, таким образом, чистая высвобождаемая энергия намного ниже, чем у бензина. В результате вырабатываемая мощность также снизилась, о чем свидетельствует пиковое давление в цилиндре.Можно обнаружить, что максимальное давление в цилиндре, получаемое при использовании бензина и СПГ, составляет 5,0 МПа (364 СА) и 4,3 МПа (367 СА) пикового давления соответственно при 3000 об/мин, при которых достигается максимальный крутящий момент для обоих видов топлива. Положение пикового давления по отношению к углу поворота коленчатого вала для обоих видов топлива имеет тенденцию быть примерно одинаковым, что указывает на то, что наилучшее время для пикового давления o должно находиться между 4-7 CA ATDC. Площади, ограниченные кривой давления на графиках P-V, использовались для определения указанной работы. На рис. 6 показана указанная работа бензина и СПГ при 3500 об/мин.На рисунке показано, что цилиндр работает за один цикл, который представляет собой положительную работу за счет сгорания во время рабочего такта и отрицательную работу во время сжатия. Результаты показывают, что тенденция и значение указанной работы для обоих видов топлива довольно сопоставимы, но бензин лучше с несколько более высокой положительной работой. Максимальная указанная работа, достигнутая на бензине и сжатом природном газе, составляет 0,54 Дж и 0,51 Дж при температуре 28 °С при ВМТ. Скорость выделения тепла как для бензина, так и для работы на сжатом природном газе при 1500-5000 об/мин и сравнение задержки воспламенения с опережением зажигания при 1500 об/мин для обоих видов топлива представлены на рисунках 7 и 8.Скорость тепловыделения показывает, насколько быстро может завершиться сгорание топлива и впоследствии перейти к возвратно-поступательному движению поршня. Как показано на Рисунке 9, результат показывает, что при 3000 об/мин бензин показывает максимальную скорость тепловыделения при o 3 o 354 CА (51 кДж/м/градус) по сравнению с СПГ при 358 CA 3 (33 кДж/м/град). . Пиковые точки скорости тепловыделения и задержки воспламенения (ΔΘ ig ) для каждого вида топлива и частоты вращения двигателя были перерисованы на рисунках 10 и 11. Понятно, что скорость сгорания СПГ ниже, чем у бензина, при всех скоростях двигателя.В среднем это показывает, что КПГ дает на 33% более низкую скорость тепловыделения по сравнению с бензином. Кроме того, результаты также показывают, что задержка воспламенения для природного газа намного больше, чем для бензина, которая в среднем увеличивается на 61%, как показано на рисунке 11. Результат согласуется с выводом Джонса и Эванса [21]. ]. В результате, при более низкой скорости тепловыделения и большей задержке зажигания для работы на СПГ необходимо опережение момента зажигания. Меньшая величина пикового тепловыделения для СПГ обусловлена ​​более низкой теплотворной способностью шихты и уменьшением объемного …

Исследовательские статьи, журналы, авторы, подписчики, издатели

 
 
Как крупный международный издатель академических и исследовательских журналов, Science Alert публикует и разрабатывает игры в партнерстве с самыми престижные научные общества и издательства. Наша цель заключается в проведении высококачественных исследований в максимально широком зрительская аудитория.
   
 
 
Мы прилагаем все усилия, чтобы поддержать исследователей которые публикуются в наших журналах.Существует огромное количество информации здесь, чтобы помочь вам опубликоваться у нас, а также ценные услуги для авторов, которые уже публиковались у нас.
   
 
 
Цены 2022 уже доступны. Ты может получить личную / институциональную подписку на перечисленные журналы непосредственно из Science Alert. В качестве альтернативы вы возможно, вы захотите связаться с предпочитаемым агентством по подписке.Пожалуйста, направляйте заказы, платежи и запросы в службу поддержки клиентов в службу поддержки клиентов журнала Science Alert.
   
 
 
Science Alert гордится своим тесные и прозрачные отношения с обществом. В виде некоммерческий издатель, мы стремимся к самому широкому возможное распространение материалов, которые мы публикуем, и на предоставление услуг самого высокого качества нашим издательские партнеры.
   
 
 
Здесь вы найдете ответы на наиболее часто задаваемые вопросы (FAQ), которые мы получили по электронной почте или через контактную веб-форму. В соответствии с характером вопросов мы разделили часто задаваемые вопросы на разные категории.
   
 
 
Азиатский индекс научного цитирования (ASCI) обязуется предоставлять авторитетный, надежный и значимая информация путем охвата наиболее важных и влиятельные журналы для удовлетворения потребностей глобального научное сообщество.База данных ASCI также предоставляет ссылку до полнотекстовых статей до более чем 25 000 записей с ссылка на цитируемые источники.
   
 

Характеристики давления в цилиндрах дизельных двигателей с турбонаддувом и без наддува

%PDF-1.7 % 1 0 объект > >> эндообъект 6 0 объект /CreationDate (D:20150217124326+05’30’) /Создатель (Эльзевир) /CrossMarkDomains#5B1#5D (sciencedirect.ком) /CrossMarkDomains#5B2#5D (elsevier.com) /CrossmarkDomainExclusive (истина) /CrossmarkMajorVersionDate (23 апреля 2010 г.) /ElsevierWebPDFSpecifications (6.4) /ModDate (D:20150217125507+05’30’) /Производитель (Acrobat Distiller 10.0.0 \(Windows\)) / Тема (Procedia Engineering, 100 \(2015\) 350-359. doi:10.1016/j.proeng.2015.01.378) /Title (Данные характеристики цилиндров дизельных двигателей с турбонаддувом и без наддува) /doi (10.1016/j.proeng.2015.01.378) /роботы (без индекса) >> эндообъект 2 0 объект > поток приложение/pdf10.1016/j.proeng.2015.01.378

  • Характеристики давления в цилиндрах дизельных двигателей с турбонаддувом и без наддува
  • Юри Олт
  • Виллу Микита
  • Юри Рутс
  • Альгирдас Ясинскас
  • двигатели с воспламенением от сжатия
  • характеристики давления в баллоне
  • фаз процесса горения
  • результаты испытаний двигателя
  • Procedia Engineering, 100 (2015) 350-359.doi:10.1016/j.proeng.2015.01.378
  • Эльзевир Б.В.
  • журналProcedia Engineering© 2015 Авторы показывают Опубликовано Elsevier B.V. Все права защищены. .1016/j.proeng.2015.01.378
  • elsevier.com
  • sciencedirect.com
  • 6.410.1016/j.proeng.2015.01.378noindex23.04.2010truesciencedirect.comↂ005B1ↂ005D> ещекомↂ005B2ↂ005D>
  • sciencedirect.com
  • elsevier.com
  • Elsevier2015-02-17T12:55:07+05:302015-02-17T12:43:26+05:302015-02-17T12:55:07+05:30TrueAcrobat Distiller 10.0.0 (Windows)uuid:846e739f-0129- 47e0-98da-277ef3992007uuid:784f3d5d-2c15-4b52-83ca-481067e8fc84 конечный поток эндообъект 3 0 объект > эндообъект 4 0 объект > эндообъект 5 0 объект > эндообъект 7 0 объект > /ExtGState > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст /ImageB] /Свойства > /XОбъект > >> /Повернуть 0 /TrimBox [0 0 544.252 742,677] /Тип /Страница >> эндообъект 8 0 объект > эндообъект 9 0 объект > /ExtGState > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст] >> /Повернуть 0 /TrimBox [0 0 544,252 742,677] /Тип /Страница >> эндообъект 10 0 объект > /ExtGState > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст] >> /Повернуть 0 /TrimBox [0 0 544,252 742,677] /Тип /Страница >> эндообъект 11 0 объект > /ExtGState > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст /ImageC] /XОбъект > >> /Повернуть 0 /TrimBox [0 0 544,252 742,677] /Тип /Страница >> эндообъект 12 0 объект > /ExtGState > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст] >> /Повернуть 0 /TrimBox [0 0 544.252 742,677] /Тип /Страница >> эндообъект 13 0 объект > /ExtGState > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст] >> /Повернуть 0 /TrimBox [0 0 544,252 742,677] /Тип /Страница >> эндообъект 14 0 объект > /ExtGState > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст] >> /Повернуть 0 /TrimBox [0 0 544,252 742,677] /Тип /Страница >> эндообъект 15 0 объект > /ExtGState > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст /ImageC] /XОбъект > >> /Повернуть 0 /TrimBox [0 0 544,252 742,677] /Тип /Страница >> эндообъект 16 0 объект > /ExtGState > /Шрифт > /ProcSet [/PDF /текст /ImageC /ImageI] /XОбъект > >> /Повернуть 0 /TrimBox [0 0 544.»L’z`3rF̆,)ɲ:tu&(ӐE,`&_Ԇ=t.!m$:oG4|pXٕ R)-ˣk.

    Давление в цилиндрах на холостом ходу (бензин)

    Характеристики сигнала

    При использовании обеих линеек времени и линейки вращения на оси времени легенда линейки показывает как время, так и градусы. Совместив линейки с определенными характеристиками сигнала, можно измерить события фаз газораспределения относительно ВМТ и НМТ (в градусах), чтобы сравнить их с данными производителя.

    При захвате двигателя, работающего на холостом ходу, взаимосвязь между характеристиками кривой давления в цилиндрах и событиями двигателя может быть описана, в свою очередь, следующим образом:

    • Повышение давления на 50 мбар и последующее частичное падение перед значительным импульсом давления, указывающим, что цилиндр герметизирован закрытием впускного клапана.
    • Значительный импульс давления, симметричный относительно ВМТ (0°), указывающий на то, что клапаны и поршневые кольца/стенки цилиндра герметичны и при сжатии не вытекает заряд из цилиндра.
    • Пониженное пиковое давление по сравнению с измеренным во время проворачивания коленчатого вала (обычно компрессия находится в диапазоне от 6 до 13 бар). Однако двигатель работает на холостом ходу с закрытой дроссельной заслонкой, поэтому объем всасываемого воздуха невелик.
    • Постоянное падение давления во время такта расширения, так как не происходит сгорание.
    • Вдавливающий карман по мере того, как такт расширения направляется к НМТ, что указывает на то, что цилиндр остается герметичным.
    • Увеличение давления от отрицательного пика обратно к 0 бар непосредственно перед НМТ (180° после ВМТ), указывающее на открытие выпускного клапана.
    • Приблизительно постоянное атмосферное давление, когда поршень проходит фазу такта выпуска (от 180° до 360° после ВМТ). Повышение давления здесь указывает на ограничение выхлопа.
    • Снижение давления в диапазоне от -650 мбар до -750 мбар через некоторое время после ВМТ, указывающее на открытие впускного клапана и на то, что поршень совершает цикл впуска. Точный угол поворота коленчатого вала, при котором происходит это событие, зависит от периода перекрытия клапанов вашего двигателя.
    • Длительный период относительно постоянного давления ниже атмосферного, когда поршень проходит фазу хода впуска (от 360° до 540° после ВМТ).Отклонения здесь указывают на проблемы с потреблением.
    • Еще раз небольшое повышение давления, с последующим частичным падением и т.д.

    Когда две линейки размещены на оси времени, легенда частоты указывает эквивалентную частоту цикла, рассчитанную на основе периода времени (дельта) между линейками. Частота отображается в герцах и оборотах в минуту. Следовательно, если линейки расположены на 0° и 360°, значение RPM указывает на скорость холостого хода двигателя (которая в этом тесте, вероятно, снижена из-за неактивного цилиндра).

    Примечание

    Фактическое давление зависит от двигателя и условий испытаний. Принимайте решения о значении давления только на основе сравнения с данными производителя.

    %PDF-1.4 % 1 0 объект >поток iText 4.2.0 от 1T3XTapplication/pdfMicrosoft® Word 20192019-07-24T10:09:46+02:002022-04-15T16:59:42-07:002022-04-15T16:59:42-07:00uuid:9325C384- 27A5-4D43-95CE-7C8BB9921B06uuid:60c2902c-2280-45c3-bc89-94df00f158c8uuid:9325C384-27A5-4D43-95CE-7C8BB9921B06

  • сохраненоxmp.iid:9878046A640FEA11A24799D3234AB23B2019-11-25T14:47:35+05:30Adobe Bridge CS6 (Windows)/метаданные
  • Никколо Фиорини
  • Лука Романи
  • Джованни Феррара
  • Джованни Вичи
  • Алессандро Беллиссима
  • Го Асаи
  • Рёта Минамино
  • конечный поток эндообъект 2 0 объект > эндообъект 3 0 объект >поток xXn6-F^PpE+`VS4EH[; Z!C~>ק39;DB*ӂ?={n[x Hր qL٢,S*e+0;=N7(S6qz}Ҕ7~|k^W&L4Yq wvUj!=F|leza{ @ _8H-2!YpNW/:5[I3Gbz\1 :.%Rp(8q$»

    Сравнение измерений давления в цилиндрах дизельного двигателя большой мощности с использованием переключающего адаптера | J. Eng. Gas Turbines 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 цилиндров, которая позволяла измерять давление в цилиндрах одновременно в двух местах.В одном месте изучались различные пьезоэлектрические преобразователи давления и конфигурации крепления.В другом месте использовался коммутационный адаптер 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 измерял 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 величина теплового удара и индуцированная изменчивость измерения. Также представлены и обсуждены 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, утопленного или скрытого монтажа). Датчики для утопленного монтажа, как правило, обеспечивают более точное измерение изменчивости от цикла к циклу по сравнению с базовым пьезорезистивным датчиком. Считается, что это связано со снижением уровня теплового удара, который может варьироваться от цикла к циклу.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.