Степень сжатия дизельного двигателя – что нужно знать? + Видео » АвтоНоватор
Знаете ли вы, как работает сердце вашего автомобиля – двигатель? Какие процессы происходят, когда вы давите на педаль газа или когда переключаете скорости? Не стоит открещиваться от этих знаний – чем лучше вы узнаете свой автомобиль, тем раньше почувствуете возможную неисправность. Одна из важных характеристик – степень сжатия двигателя.
Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?
Степень сжатия в теории – это соотношение объема в пространстве над рабочим поршнем в момент, когда он проходит нижнюю мертвую точку, к объему в камере над поршнем в момент прохождения верхней мертвой точки. Это определение выражает разницу давления в самой камере сгорания в момент, когда происходит впрыск топлива в цилиндр.
В повседневной жизни часто путают степень сжатия с другим понятием, а именно с компрессией дизельного двигателя, однако на практике это два разных термина. Компрессия – это наибольшее давление поршнем в цилиндре на момент его прохождения от нижней мертвой точки к верхней. Эту величину измеряют в атмосферах.
Степень сжатия измеряют математическим соотношением, к примеру, 19:1. Для дизельных двигателей наилучшим считается соотношение в рамках от 18 до 22 к 1. При такой степени сжатия сердце автомобиля будет работать наиболее эффективно. Использование топлива связано напрямую со степенью сжатия. Чем больше давление поднимается в камере и больше сжатие, тем экономичней будет расход топлива, при этом полученная мощность может увеличиваться.
Степень сжатия на практике – как это происходит?
Сгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия, так как в этом нет необходимости, также и низкооктановое топливо практически исчезло с рынка. Все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия.
Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива.
Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?
В наше время инженеры нашли альтернативный способ повысить давление в камере сгорания – это установка турбо-нагнетателя. Установка данного устройства приводит к увеличению давления в камере внутреннего сгорания, при этом объемы самой камеры изменять не нужно. Появление подобных устройств привело к существенному увеличению мощности, вплоть до 50 % от изначальных цифр. Достоинством нагнетателей является возможность их установки своими руками, хотя лучше всего поручить эту задачу специалистам.
Принцип работы нагнетателей всех типов сводится к одному простому действию, которое понятно даже детям. Мы знаем, что мотор автомобиля работает благодаря постоянному сгоранию топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Производители устанавливают оптимальное соотношение поступающих в цилиндры топлива и воздуха – последний попадает в камеру сгорания благодаря созданию разреженной атмосферы на такте впуска. Нагнетатели же позволяют в тот же объем камеры сгорания подать на впуске больше горючего и воздуха. Соответственно, увеличивается количество энергии при сгорании, растет мощность агрегата.
Однако автолюбителям не стоит увлекаться чрезмерным увеличением исходных показателей своего «железного коня» – при возрастании количества тепловой энергии увеличивается и амортизация деталей двигателя.
Быстрее прогорают поршни, изнашиваются клапаны, выходит из строя система охлаждения. Причем если турбонаддув можно установить своими руками, то ликвидировать последствия этого эксперимента далеко не всегда возможно даже в хорошей автомастерской. В особо неудачных случаях модернизации авто его «сердце» может попросту взорваться. Вряд ли нужно объяснять, что страховая компания откажется выплачивать вам какие-либо компенсации по этому прецеденту, возложив всю ответственность исключительно на вас.
В дизельных двигателях отсутствует дроссельная заслонка, в результате этого появилась возможность лучше и эффективней наполнять цилиндры независимо от оборотов. На очень многих современных автомобилях устанавливают такое устройство, как интеркулер. Он позволяет увеличить массу наполнения в цилиндрах на 20 %, что и поднимает мощность двигателя.
Увеличенное давление степени сжатия дизельного двигателя не всегда носит положительный характер и не всегда поднимает его мощность. Рабочая степень сжатия может находиться уже возле своего предела детонации для данного типа топлива, и дальнейшие её увеличение способно снизить мощность и время работы двигателя. В современных автомобилях давление в камере сгорания постоянно находится под управлением и контролем электроники, которая быстро реагирует на изменения работы в двигателе. Прежде, чем выполнить какие-либо операции по увеличению параметров современного «железного коня», обязательно проконсультируйтесь со специалистами.
Мнение эксперта
Руслан Константинов
Эксперт по автомобильной тематике. Окончил ИжГТУ имени М.Т. Калашникова по специальности «Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов». Опыт профессионального ремонта автомобилей более 10 лет.
Для большинства дизельных двигателей степень сжатия находится в пределе от 18/22 к 1. Подобные характеристики обеспечивают максимальный КПД силовой установки, а если степень сжатия будет увеличена хотя бы на один процент, мощность поднимается минимум на 2%. Кроме использования турбонаддува повысить эти показатели можно и другими способами.
• Система Common Rail.
Современная система, которая используется на большинстве современных автомобилей с дизельной силовой установкой. Принцип заключается в том, что топливная смесь подаётся в камеры сгорания всегда с одинаковым давлением независимо от количества оборотов двигателя и мощности. Если в обычной системе сжатие происходит во впускном коллекторе, то в common rail в момент впрыска топлива в камеру. Благодаря этой системе производительность возрастает на 30%, однако эта цифра может отличаться в зависимости от давления впрыска топлива.
Не менее востребованный способ повышения мощности это чип тюнинг. Принцип доработки заключается в изменении характеристик давления в топливной системе за счёт изменения параметров электронного блока управления двигателем. Чип повышает производительность и КПД мотора, а также отслеживает время подачи топлива в цилиндры. К тому же чип тюнинг позволяет снизить расход топлива и сделать эксплуатацию более экономичной.
Степень сжатия дизельного двигателя – как увеличить параметры? — e-fee.ru
Степень сжатия дизельного двигателя – как увеличить параметры?Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?
Степень сжатия в теории – это соотношение объема в пространстве над рабочим поршнем в момент, когда он проходит нижнюю мертвую точку, к объему в камере над поршнем в момент прохождения верхней мертвой точки. Это определение выражает разницу давления в самой камере сгорания в момент, когда происходит впрыск топлива в цилиндр.
Фото камеры сгорания дизельного двигателя,
В повседневной жизни часто путают степень сжатия с другим понятием, а именно с компрессией дизельного двигателя, однако на практике это два разных термина. Компрессия – это наибольшее давление поршнем в цилиндре на момент его прохождения от нижней мертвой точки к верхней. Эту величину измеряют в атмосферах.
На фото — дизельный двигатель,
Степень сжатия измеряют математическим соотношением, к примеру, 19:1. Для дизельных двигателей наилучшим считается соотношение в рамках от 18 до 22 к 1. При такой степени сжатия сердце автомобиля будет работать наиболее эффективно. Использование топлива связано напрямую со степенью сжатия. Чем больше давление поднимается в камере и больше сжатие, тем экономичней будет расход топлива, при этом полученная мощность может увеличиваться.
Степень сжатия на практике – как это происходит?
Сгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия, так как в этом нет необходимости, также и низкооктановое топливо практически исчезло с рынка. Все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия.
Фото принципа сжатия в двигателе,
Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем, и объем двигателя не меняется.
Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?
В наше время инженеры нашли альтернативный способ повысить давление в камере сгорания – это установка турбо-нагнетателя. Установка данного устройства приводит к увеличению давления в камере внутреннего сгорания, при этом объемы самой камеры изменять не нужно. Появление подобных устройств привело к существенному увеличению мощности, вплоть до 50 % от изначальных цифр. Достоинством нагнетателей является возможность их установки своими руками, хотя лучше всего поручить эту задачу специалистам.
Принцип работы нагнетателей всех типов сводится к одному простому действию, которое понятно даже детям. Мы знаем, что мотор автомобиля работает благодаря постоянному сгоранию топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Производители устанавливают оптимальное соотношение поступающих в цилиндры топлива и воздуха – последний попадает в камеру сгорания благодаря созданию разреженной атмосферы на такте впуска. Нагнетатели же позволяют в тот же объем камеры сгорания подать на впуске больше горючего и воздуха. Соответственно, увеличивается количество энергии при сгорании, растет мощность агрегата.
Однако автолюбителям не стоит увлекаться чрезмерным увеличением исходных показателей своего «железного коня» – при возрастании количества тепловой энергии увеличивается и амортизация деталей двигателя.
Быстрее прогорают поршни, изнашиваются клапаны, выходит из строя система охлаждения. Причем если турбонаддув можно установить своими руками, то ликвидировать последствия этого эксперимента далеко не всегда возможно даже в хорошей автомастерской. В особо неудачных случаях модернизации авто его «сердце» может попросту взорваться. Вряд ли нужно объяснять, что страховая компания откажется выплачивать вам какие-либо компенсации по этому прецеденту, возложив всю ответственность исключительно на вас.
В дизельных двигателях отсутствует дроссельная заслонка, в результате этого появилась возможность лучше и эффективней наполнять цилиндры независимо от оборотов. На очень многих современных автомобилях устанавливают такое устройство, как интеркулер. Он позволяет увеличить массу наполнения в цилиндрах на 20 %, что и поднимает мощность двигателя.
Увеличенное давление степени сжатия дизельного двигателя не всегда носит положительный характер и не всегда поднимает его мощность. Рабочая степень сжатия может находиться уже возле своего предела детонации для данного типа топлива, и дальнейшие её увеличение способно снизить мощность и время работы двигателя. В современных автомобилях давление в камере сгорания постоянно находится под управлением и контролем электроники, которая быстро реагирует на изменения работы в двигателе. Прежде, чем выполнить какие-либо операции по увеличению параметров современного «железного коня», обязательно проконсультируйтесь со специалистами.
Максимальная температура сгорания
⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 10Следующая ⇒
Максимальную температуру сгорания 
, К, определяют из уравнения сгорания:
• для карбюраторных двигателей:
(1.35)
•для дизельных двигателей
, (1,36) где 
— степень повышения давления.
Степень повышения давления для дизелей устанавливают на основе опытных данных. Оно зависит от цикловой подачи топлива, способа смесеобразования и периода задержки воспламенения. Ориентировочно выбирают из следующих пределов в зависимости от типа камеры сгорания [4]:
• для дизелей с неразделёнными камерами сгорания и объёмным смесеобразованием — от 1,6 до 2,5;
• для дизелей с разделёнными камерами сгорания (вихрекамерных и предкамерных), а также для дизелей с неразделёнными камерами и плёночным смесеобразованием — от 1,2 до 1,8
Для дизелей с наддувом для ограничения максимального давления сгорания принимают меньшее значение степени повышения давления, чем в дизеле без наддува.
После подстановки ипреобразования выражения получают уравнение второго порядка вида:
(1,37)
Решая уравнение относительно , получают:
(1.38)
Для современных автотракторных двигателей значение находится в следующих пределах [2].
• для карбюраторных двигателей — от 2400 до 2900 К;
• для дизельных двигателей — от 1800 до 2300 К;
• для газовых двигателей — от 2200 до 2500 К,
Максимальное давление сгорания
Максимальное давление сгорания 
, МПа, для дизельных двигателей определяется по формуле:
(1.40)
Для карбюраторных и других двигателей, теоретическая основа рабочего циклакоторых — цикл с подводом теплоты при v = const, максимальное давление сгорания (теоретическое) определяется по формуле:
(1.41)
Действительное значение максимального давления цикла с учётом частичного догорания на линии расширения и скругления индикаторной диаграммы в процессе сгорания для двигателей такого типа определяется по формуле:
(1.42)
Для современных автотракторных двигателей значения и 
находятся в следующих пределах [2]:
• для карбюраторных двигателей — от 3,5 до 5,5 МПа, — от 3 до 4,5 МПа;
• для дизельных двигателей = — от 5 до 12 МПа:
• для газовых двигателей — от 3 до 5МПа, -от 2,5 до 4 МПа.
Степень повышения давления
(1.43)
Расчёт расширения
1.6.1 Степень предварительного расширения (для дизельных двигателей)
(1.44)
где 
— степень предварительного расширения.
Для современных автотракторных дизелей значения находятся в пределах от 1,2 до 2,4 [2].
Степень последующего расширения (для дизельных двигателей)
Степень последующего расширения определяется по формуле:
(1.45)
Показатель политропы расширения
Подобно процессу сжатия, процесс расширения протекает по политропе с переменным показателем 
.
В расчётах параметров конца процесса расширения вместо действительного процесса с переменными показателями политропы обычно принимают условный процесс расширения со средними показателями 
.
Зависимость показателя от частоты вращения по экспериментальным данным имеет вид:
(1.46)
где п — частота вращения коленчатого вала, мин 
.
Значения среднего показателя политропы расширения для современных автомобильных и тракторных двигателей при номинальной нагрузке по данным [4] находятся в пределах:
• для карбюраторных двигателей — от 1,23 до 1,3;
• для дизельных двигателей — от 1,18 до 1,28;
• для газовых двигателей от 1,25 до 1,35.
Давление в конце расширения
Значение давления в конце процесса расширения 
, МПа, рассчитывают по уравнению политропического процесса.
• для карбюраторных двигателей:
(147)
• для дизельных двигателей:
(1.48)
Для современных автотракторных двигателей значения находятся в следующих пределах [2]:
• дня карбюраторных двигателей — от 0,35 до 0,6 МПа;
• для дизельных двигателей — от 0,2 до 0,5 МПа.
Температура в конце расширения
Значение температуры газов в конце процесса расширения , К, также рассчитывают по уравнению политропического процесса
• для карбюраторных двигателей:
(1,49)
• для дизельных двигателей:
(1.50)
Значения температуры 
для современных автотракторных двигателей без наддува на номинальном режиме составляют [2]:
• для карбюраторных двигателей — от 1400 до 1700 К;
• для дизельных двигателей — от 1000 до 1400 К
При этом для высокооборотных двигателей характерны более высокие значения и .
Выпуск
Из-за периодичности процесса выпуска и переменной скорости поршня в выпускном трубопроводе происходят колебания давления газов по времени. Поэтому линия выпуска, получаемая при снятии индикаторных диаграмм, имеет волнообразный характер подобно линии впуска.
Значение давления 
зависит от частоты вращения, времени — сечения клапанов, фаз газораспределения, длины трубопроводов и общего сопротивления выпускной системы.
Рекомендуемые страницы:
Компрессия и степень сжатия дизельного двигателя
Двигатель любого автомобиля, в том числе и дизельный, является довольно сложным устройством, состоящим из механизмов и систем.
Взаимодействие этих систем и механизмов между собой позволяет преобразовывать энергию, возникающую при сгорании топливно-воздушной смеси во вращательное движение кривошипно-шатунного механизма с дальнейшей передачей вращения на трансмиссию.
Основная работа по преобразованию энергии происходит внутри цилиндро-поршневой группы, а именно в цилиндрах.
Преобразование энергии зависит от многих факторов, среди которых степень сжатия двигателя и компрессия. Особенно эти понятия играют более важную роль в дизельных силовых установках, поскольку воспламенение горючей смеси в цилиндрах этого агрегата производятся за счет сжатия смеси.
Понятие степени сжатия
Зачастую эти понятия путают между собой или объединяют в один термин. В действительности это два разных термина, и характеризуются они по-разному.
Сначала разберем все о степени сжатия дизельного мотора.
Соотношение объема цилиндра двигателя в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке (НМТ) к объему камеры сгорания в момент, когда поршень достегает верхней мертвой точки и есть степень сжатия двигателя.
Степень сжатия
Данное соотношение указывает на разницу давления, возникающую в цилиндре двигателя в тот момент, когда в цилиндр поступает топливо.
В технической документации, идущей вместе с дизельной силовой установкой, степень сжатия указывается в виде математического соотношения, к примеру — 18:1.
Для дизельного агрегата самой оптимальной степень сжатия варьируется в диапазоне от 18:1 до 22:1. Именно при таких показателях у этого двигателя достигаются максимальные показатели эффективности.
Как все работает
У дизельного мотора при такте сжатия, когда поршень движется к ВМТ, объем в цилиндре быстро сокращается. В этот момент в камере сгорания находиться только воздух, он-то и сжимается, данный процесс называется тактом сжатия.
При подходе поршня к ВМТ, воздух сжимается на указанную в документации степень сжатия, в камеру сгорания под давлением подается топливо.
Смесь из топлива и воздуха из-за воздействия на нее высокого давления воспламеняется, значительно увеличивая давление внутри камеры, поршень в этот момент проходит ВМТ.
Образовавшееся в результате сгорания топливовоздушной смеси высокое давление начинает давить на днище поршня, заставляя его двигаться к НМТ.
Посредством шатуна поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение колен. вала.
В данном случае давление, возникшее в результате воспламенения смеси, заставляет двигаться поршень к НМТ называется рабочим ходом. Рабочий ход является одним из тактов работы цилиндро-поршневой группы.
При такте сжатия как раз и важна степень сжатия. Чем она выше, тем более легче воспламениться горючая смесь и в более полной мере она сгорит, обеспечив большее давление.
При хорошем показателе степени сжатия дизельный мотор будет обеспечивать больший выход мощности при меньшем количестве сгораемого топлива.
Однако у дизельных силовых установок не зря имеется диапазон степени сжатия, за который выходить не рекомендуется.
Степень сжатия меньше 18:1 приводит к снижению мощностного показателя установки, при этом потребление топлива увеличивается.
Но и чрезмерная степень сжатия у мотора тоже сказывается нехорошо на двигателе, особенно дизельном. За счет увеличенных нагрузок, которые испытывают цилиндропоршневая группа, их ресурс очень быстро сокращается.
Увеличение сверх нормы степени сжатия может привести к прогоранию поршня, изгибу шатуна.
Прогорел поршень
В некоторых случаях увеличение данного показателя приводит к взрыву силовой установки без возможности последующего восстановления.
Возможность замера степени сжатия
Проверить степень сжатия дизельного агрегата в гаражных условиях практически невозможно. Поскольку нужно проводить некоторые замеры, которые сделать очень сложно.
Одним из таких замеров является выяснение объема в цилиндре при нахождении поршня в ВМТ.
Далее нужно знать некоторые параметры силовой установки, часть из которых можно узнать из тех. документации, но некоторые узнать довольно сложно.
Для вычисления степени сжатия потребуется знать объем камеры сгорания, поскольку между блоком цилиндров находиться прокладка, то нужно знать ее толщину и диаметр поршневого отверстия в ней, ход поршня и диаметр цилиндра.
Имея все эти данные, а также произведя замеры объема в цилиндре, можно математическим путем провести вычисления степени сжатия.
Способы повышения показателя
Замерить степень сжатия на дизельном двигателе сложно, а вот изменить данный показатель в лучшую сторону – можно.
Есть несколько способов увеличения показателей степени сжатия на дизельном агрегате.
Уменьшаем камеру сгорания двигателя.
Самым простым способом увеличения данного показателя является уменьшение камеры сгорания.
Поскольку степень сжатия – это соотношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, то изменив объем одного можно поменять и сам показатель соотношения.
Уменьшить объем камеры сгорания можно несколькими путями. Первое, что можно сделать – это заменить прокладку между блоком и головкой двигателя на более тонкую, за счет этого и измениться объем камеры сгорания. Прокладка между блоком и головкой двигателя Дополнительно можно провести торцевание головки блока цилиндров. В этом случае с головки блока снимается слой металла, из-за чего и уменьшается камера сгорания. Использование турбированного нагнетателя. Вторым способом изменения данного показателя является увеличение давления в камере сгорания. Применение такого устройства, как турбинный нагнетатель, он же турбонаддув, позволяет увеличить степень сжатия. В дизельных силовых установках, не имеющих данного устройства, воздух, требуемый для создания горючей смеси, подается за счет разрежения в цилиндре, возникающего при такте впуска. При такой подаче воздуха в цилиндры высокое давление на такте сжатия обеспечить в полной мере невозможно, поскольку количество воздуха получатся ограниченным. турбонаддув При использовании нагнетателя воздух в цилиндры подается принудительно. Это обеспечивает подачу большего количества воздуха, и как следствие большего давления в цилиндре при такте сжатия.Читайте по теме: , что лучше.
Интеркулер. Часто на дизельных моторах, помимо нагнетателя применяется еще одно устройство – интеркулер. Он также позволяет увеличить давление в цилиндре, но по несколько иному принципу, чем нагнетатель. Интеркулер В задачу входит охлаждение воздуха перед подачей его в цилиндры. Приводит это к тому, что при охлаждении плотность воздуха увеличивается, а значит и давление в цилиндре будет выше. Это основная информация, что касается степени сжатия. Перейдем к компрессии.Понятие компрессии
Компрессия – это показатель давления в цилиндрах двигателя. Измеряться данный показатель может в нескольких величинах – кг/см кв., Барах, Атмосферах, Паскалях. Особое внимание заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как данный показатель очень важен в дизельных моторах. У дизеля компрессия должна быть порядка 22 Атм., хотя на разных двигателях может быть и больше, при этом значительно. Высокая компрессия в цилиндрах дизеля должна обеспечиваться потому, что воспламенение горючей смеси производиться именно из-за высокого давления. Что такое компрессия двигателя Если данный показатель на дизеле будет значительно меньше нормы, запуск мотора – затруднителен или невозможен. Компрессия дизельного двигателя в цилиндре достигается путем сжатия воздуха поршнем при такте сжатия. Но полной герметичности внутри цилиндра добиться просто невозможно, всегда будет утечка воздуха. Воздух частично может прорываться через изношенные компрессионный кольца, когда они уже не могут обеспечить должное прилегание к цилиндру, часть воздушной массы может выходить из цилиндра через неплотное прилегание клапанов к седлам. Если говорить в общем, то показатель компрессии указывает на состояние двигателя. Сильное несоответствие компрессии двигателя от заданных норм всегда указывает на сильный износ механизмов силовой установки. Поэтому входит в комплекс диагностических работ двигателя.Как замерить компрессию
В отличие от степени сжатия провести замеры компрессии двигателя не особо сложно. Для проведения данных работ достаточно иметь компессометр или компрессограф. Принцип действия этих двух приборов одинаков, разница лишь в выводе информации. У компрессометра значение давления указывается на шкале манометра. компрессометр У компрессографа же информация о давлении в цилиндре заносится на какой-либо носитель информации или же просто на бумагу. компрессограф Последовательность проверки компрессии в дизельном двигателе такова:- С одного цилиндра снимается форсунка, на ее место устанавливается прибор;
- Затем производится проворот коленвала стартером и записывается полученный результат;
- После проверяется компрессия во всех остальных цилиндрах;
- Затем значения, полученные во всех цилиндрах, сверяются.
От чего зависит компрессия
Как уже сказано, компрессия дизельного двигателя, и не только его, а всех силовых установок, зависит от состояния цилиндро-поршневой группы и газораспределительного механизма. Но помимо этого компрессия двигателя еще и зависит от количества оборотов коленвала. Чем ниже его обороты, тем больше времени у воздуха, находящегося внутри цилиндра найти место, где он может выйти из нее. Поэтому при замере компрессии важно проследить о том, чтобы стартер обеспечил хотя минимальных 20-250 оборотов колен. вала в минуту. Иначе показания компрессометра не будут соответствовать реальному значению данного показателя. Износ двигателя Это конечно, не все факторы, влияющие на компрессию, но перечисленные являются одними из основных.Особенности запуска дизельного двигателя
Но высокая компрессия дизельного двигателя, которой обеспечивается работоспособность силовой установки, играет не на руку легкости пуска. Конечно, если двигатель хорошо прогреется, стартеру не составит труда обеспечить должные обороты коленвала, и как следствие должное давление в камере сгорания и запуск силовой установки. У холодного же мотора появляется несколько дополнительных факторов, усложняющих запуск. Одним из таких факторов является повышенное трение между узлами и механизмами у холодного двигателя, поскольку масляной прослойки между ними нет. А если к данному фактору у дизельной установки добавить еще и слабую компрессию, из-за которой воспламенение рабочей смеси затруднительно, поскольку давления в камере сгорания недостаточно, то пуск мотора очень затруднителен. Поэтому чем ниже температура и слабее компрессия дизельного двигателя, тем меньше шансов его запустить. И это еще не рассмотрена такая особенность дизельного топлива, как парафинированние его при низких температурах.Достоинства и недостатки применения наддува двигателя
Основные достоинства применения наддува заключаются, конечно, в повышении мощности при практически неизменных показателях массы и габаритов. Однако имеются и другие достоинства (которые оцениваются в условиях одинаковой развиваемой мощности как двигателем с наддувом, так и без наддува). К ним относятся следующие.
Повышение топливной экономичности, т.е. снижение удельного эффективного расхода топлива. Дизель с наддувом имеет более низкий удельный расход топлива, чем аналогичный дизель с естественным всасыванием, в диапазоне повышенных нагрузок, т.е. тогда, когда особенно существенно сказывается давление наддува.
Рис. Сравнение нагрузочных характеристик по удельному расходу топлива дизелей с наддувом и без наддува
При пониженных нагрузках, когда двигатель с наддувом приближается по этому показателю к двигателю без наддува, экономичность их сравнивается или даже ухудшается у наддувного двигателя. И всё же при 100% нагрузки безнаддувного двигателя его удельный расход превышает удельный расход дизеля с наддувом (при той же мощности) на величину, превышающую 7 %.
Основными причинами повышения экономичности дизеля с наддувом являются следующие:
- A) Более совершенное сгорание благодаря возможности использовать повышенный коэффициент избытка воздуха.
- Б) Большая доля топлива сгорает при постоянном объёме, повышается степень повышения давления X при сгорании.
- B) Зарядка цилиндра происходит воздухом повышенного давления, благодаря чему появляется дополнительная положительная работа, причём энергия на предварительное сжатие воздуха отбирается не от двигателя, а от отработавших газов, которые в двигателе без наддува выбрасывались в атмосферу.
Можно сказать, что моторесурс дизеля с наддувом превышает моторесурс аналогичного безнаддувного двигателя. Это связано со следующими факторами. Период задержки воспламенения в наддувном двигателе, как правило, уменьшается, т. к. впрыскивание топлива происходит в среду с повышенной температурой. В результате этого снижается фактор динамичности цикла, сгорание становится более мягким, пропадают характерные для дизеля ударные нагрузки.
Повышение температуры и давления заряда в цилиндре позволяют на двигателе с наддувом применять нетрадиционные (альтернативные) топлива, как правило, более дешёвые. Их особенностью как правило, является пониженная воспламеняемость (низкие цетановые числа), повышенная вязкость и т. д.
Повышенный коэффициент избытка воздуха позволяет лучше охлаждать камеру сгорания. Благодаря повышенному коэффициенту избытка воздуха отработавшие газы имеют более низкую температуру, т. е. не перегружают термическими нагрузками выпускной клапан и т. д. Благодаря наддуву среднее эффективное давление дизеля становится выше, но максимальное давление не возрастает в такой же степени, т.е. не возрастают нагрузки на подшипники и другие детали, что повышает срок их службы.
В нестандартных условиях, например, в условиях высокогорья, двигатель с турбонаддувом менее чувствителен к снижению плотности воздуха с ростом высоты над уровнем моря. Снижение плотности автоматически в определённой степени компенсируется повышением эффективности работы турбонагнетателя.
Практические достоинства применения наддува заключаются в следующем. Целесообразно применять наддув, если требуется повысить мощность силовой установки, практически не меняя конструкции самого двигателя. Целесообразно применять наддув, когда нужно сэкономить пространство, например, пространство внутри судна для увеличения полезного объёма перевозимого груза. Цена на двигатель с наддувом остаётся ниже, чем цена на двигатель без наддува (при одинаковой мощности).
При всех указанных достоинствах применение наддува обладает и рядом недостатков, которые зависят прежде всего от применяемых схем наддува, методов наддува, принципов его организации, конструктивного оформления системы наддува. На рисунке показано, что двигатель со свободным турбокомпрессором имеет номинальную мощность на 10 — 15 % выше, чем двигатель без наддува. Однако при этом коэффициент приспособляемости (К) по моменту снизился на 4,3 %, а по частоте (Кп) — на 7,5 %. Это является недостатком двигателя силовой установки транспортного назначения. Известно, что бензиновый двигатель более приспособлен для использования в качестве двигателя для транспортного средства благодаря высоким значениям коэффициентов приспособляемости по моменту. Такой двигатель обладает лучшей тяговой характеристикой.
Рис. Изменение внешней скоростной характеристики дизеля (характеристика крутящего момента) в вариантах без наддува и с наддувом
Спрямление внешней скоростной характеристики по моменту при применении наддува объясняется изменением (спрямлением) кривой относительного коэффициента наполнения.
В условиях эксплуатации двигатели различных назначений работают преимущественно на неустановившихся режимах. Двигатели со свободным турбокомпрессором обладают худшей приёмистостью, чем двигатели с приводными нагнетателями или другими специальными схемами наддува. То есть из-за отставания разгона турбокомпрессора от разгона коленчатого вала, происходит отставание процесса снабжения цилиндров воздухом, снижаются эксплуатационные экономические и мощностные показатели.
В целом, говоря о достоинствах дизелей с наддувом, можно отметить следующее:
- Благодаря применению наддува можно поднять мощность силовой установки, источника энергии без дорогостоящих модернизаций.
- Благодаря наддуву можно использовать более компактные установки, экономя габариты машинного зала, машинного отделения судна, подкапотного пространства автомобиля и т. д., а также снизить массу установки.
- Благодаря наддуву можно снизить расход топлива, вообще стоимость расходов на эксплуатацию установок.
- Благодаря турбонаддуву снижается шум выхлопа, т. к. турбина сама является хорошим глушителем шума.
- Благодаря наддуву можно решить проблемы, связанные с эксплуатацией установок в высокогорных условиях.
- Двигатели с наддувом позволяют применять более дешёвые, нетрадиционные топлива.
- Двигатели с наддувом меньше загрязняют окружающую среду вредными выбросами.
К недостаткам наддува относятся более высокие механические и тепловые нагрузки, чем у двигателей без наддува. При определённых условиях двигатель с турбонаддувом имеет менее благоприятное протекание кривой крутящего момента двигателя, особенно при высоких степенях наддува. Двигатель со свободным турбонаддувом имеет худшую приёмистость.
Степень повышения давления — это… Что такое Степень повышения давления?
- Степень повышения давления
- Степень повышения давления
-
отношение давления p2 за устройством, предназначенным для сжатия воздуха или любого другого газа, к давлению p1 перед ним:
(π) = p2/p1.
Если сжатие осуществляется за счёт затраты механической работы (компрессор, вентилятор), то С. п. д., как правило, определяется отношением полных давлений
(π)* = p*2/p*1.
Если повышение давления в потоке происходит за счет уменьшения скоростного напора в нём (воздухозаборник, трубка Пито и др.), отношение полных давлений p*2/p*1 характеризует только уровень потерь в процессе и называется коэффициентом потерь полного давления ( ). Поэтому для таких процессов С. п. д. называют отношение полного p*2 или статического p2 давления на выходе из устройства к статическому давлению p1 в потоке перед входом в него:
(π) = p*2/p1 или
(π)* = p2/p1.
С. п. д. в компрессорах авиационных газотурбинных двигателей составляет 10—30. В воздухозаборниках (в) может достигать таких же значений при скоростях полёта, в 2,5—3,3 раза превышающих скорость звука.
Авиация: Энциклопедия. — М.: Большая Российская Энциклопедия. Главный редактор Г.П. Свищев. 1994.
.
- Степень двухконтурности
- Степень устойчивости
Смотреть что такое «Степень повышения давления» в других словарях:
степень повышения давления (степень сжатия) — 3.39 степень повышения давления (степень сжатия): Отношение абсолютных давлений газа, измеренных в сечениях выходного и входного патрубков (фланцев) компрессора. Источник: СТО Газпром 2 3.5 051 2006: Нормы технологического проектирования… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
степень повышения давления в компрессоре — Отношение полного давления (давления) воздуха за компрессором к полному давлению (давлению) воздуха во входном сечении компрессора (перед направляющим аппаратом или, при его отсутствии, перед колесом компрессора) … Политехнический терминологический толковый словарь
изоэнтропическая степень повышения давления воздуха скоростным напором — Отношение полного давления в струе поступающего в воздухозаборник двигателя воздуха к давлению в окружающей среде. Обозначение πV [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов … Справочник технического переводчика
общая степень повышения давления — (напр. в ступени турбины) [А.С.Гольдберг. Англо русский энергетический словарь. 2006 г.] Тематики энергетика в целом EN overall pressure ratio … Справочник технического переводчика
общая степень повышения давления в двигателе — Отношение полного давления (давления) воздуха за компрессором к давлению атмосферного воздуха … Политехнический терминологический толковый словарь
степень адиабатного повышения давления от скоростного напора — Отношение полного давления, полученного при изоэнтропном торможении потока от скорости полета до нулевой скорости, к давлению атмосферного воздуха … Политехнический терминологический толковый словарь
общая степень повышения полного давления воздуха в двухкаскадном (трехкаскадном) компрессоре ГТД — общая степень повышения полного давления в компрессоре Отношение полного давления воздуха в сечении за последним каскадом двухкаскадного (трехкаскадного) компрессора ГТД к полному давлению воздуха в сечении на входе в первый каскад. Примечание В… … Справочник технического переводчика
общая степень повышения полного давления воздуха в ГТД — общая степень повышения полного давления в ГТД Отношение полного давления воздуха в сечении за последним каскадом компрессора к давлению в окружающей среде. Обозначение π∑ [ГОСТ 23851 79] Тематики двигатели летательных аппаратов Синонимы… … Справочник технического переводчика
ПВРД — Воздушно реактивный двигатель (ВРД) тепловой реактивный двигатель, в качестве рабочего тела которого используется атмосферный воздух, нагреваемый за счёт химической реакции окисления горючего кислородом, содержащимся в самом рабочем теле. Впервые … Википедия
ПуВРД — Воздушно реактивный двигатель (ВРД) тепловой реактивный двигатель, в качестве рабочего тела которого используется атмосферный воздух, нагреваемый за счёт химической реакции окисления горючего кислородом, содержащимся в самом рабочем теле. Впервые … Википедия
Дизельный двигатель, пути повышения мощности
Первый более мене реальный двигатель внутреннего сгорания ДВС появился 1860, представил его J.J.E. Lenoir (кто изучал теорию ДВС помнят циклы Lenoir). В течение следующего десятилетия было их произведено несколько сотен. Мощность, которую они выдавали, составляла шесть л/с и его эффективность достигала 5%. 1867 году появился на свет Otto-Langen двигатель с эффективностью около 11%. Их было произведено уже несколько тысяч. Вообще Nicolaus A. Otto и Eugen Langen были в то время одними из главных изобретателей ДВС. Да их работы и посей день актуальны (так же вспоминаете Отто цикл).
Двигатели внутреннего сгорания бывают 2-х типов :
— compression ignition engine (Дизельный двигатель) – возгорания происходит за счет нагрева смеси из-за сжатия.
— Spark Ignition (Отто, Gas engine или бензиновый двигатель) – возгорание происходит с помощью свечи зажигания.
В 1880 году ДВС был в первые установлен именно на автомобиль. А в 1892 году Рудольф Дизель усовершенствовал свой двигатель, до состояния, как он в принципе выглядит и в настоящие дни. Это уже был compression ignition engine. Первые его эксперименты были с использованием твердых сортов топлива. Первые compression ignition engine были очень большие, шумные, медленные, одна цилиндровые, но при этом они были в те времена более эффективные чем — Spark Ignition. Развитие продолжалось и только в 1929 году, был сделан много цилиндровый, не больших размеров дизельный двигатель (не очень мне нравится это название, но это более коротко в написании) и установлен на автомобиль.
Конечно, дизельные двигатели бывают как 2, так и 4 тактные.
Процесс подачи топлива может быть:
1. prechamper process
Преимущества:
— Низкий уровень шума, когда двигатель прогрет
— Меньше нагрузка на двигатель
Недостатки:
— Шумный, когда холодный
— повышенный расход топлива
2. Direct-injection process (непосредственный впрыск)
Преимущества:
— Более экономичный
— Лучше холодный старт
— Это процесс будущего
Недостатки:
— Выше уровень шума
— Более высокая нагрузка на двигатель если подача топлива осуществляется не совсем точно (Неточности настройки и т.д. ).
Теперь не много о компрессии. Компрессия:
– или давление в камере сгорания в дизельном двигателе зависит от следующих факторов:
— Обороты двигателя
— Распредвалов
— Поступающий воздух
— Температура поступающего воздуха
— и т.д.
Примерно вот так выглядит конечная компрессия (давление в камере сгорания) и изменения температура при сжатии, как функция оборотов двигателя. Или просто – чем выше обороты, тем выше компрессия и температура.
Воздух, нагретый на такте сжатия (compression stroke) должен зажечь, воспламенить поступающее топливо. Необходимая температура воспламенения для дизельного топлива примерно 220 градусов. Это тот минимум, который необходим для работы дизельного двигателя. На высоких оборотах температура воздуха может без проблем достигать 700 градусов. Чем меньше скорость двигателя или обороты двигателя, тем меньше конечная компрессия и соответственно меньше конечная температура при сжатии (постарайтесь этот простой принцип просто запомнить, он будет важен, когда я буду описывать методы повышения мощности).
Холодный старт
Как Вы уже знаете, минимальная температура воздуха на такте сжатия должна быть 220 градусом, чтобы начался процесс само воспаления смеси. Поэтому при низкой температуре и низких оборотах мы должны впрыснуть топливо близко к пику давления в камере сгорания.
Температура сжатия воздуха для холодного старта, как функция угла коленчатого вала
Типы подачи топлива в дизельных двигателях
Я не буду расписывать все типы, виды их различия т.к. идея данного поста (конечная – как повысить мощность).
Не много о in line fuel injection pump
Такой тип используется на грузовиках Мерседес, МАН и т.д. На легковых машинах 240 300D Mercedes, C250D/C250TD Mercedes и т.д.
Наверное, так же стоит не много рассказать о современном — Common-Rail fuel injection system
Bosh “Common Rail” система подачи топлива в direct injection (прямой, непосредственный впрыск) дизельных двигателях – это невероятно высокая гибкость в адаптации системны впрыска. Используется не только на пассажирских автомобилях, но и на тяжелых грузовиках. Высокое давление впрыска – до 1400 Бар. Вариабельный старт впрыска. Вспомогательный, основной и дополнительный впрыск ( pilot injection, mian injection and post injection) Изменение, установление давления подачи топлива в зависимости от ситуации (operating mod) и т.д.
Такие системы конечно без ЭБУ уже не обойдутся. Как минимум для правильной работы необходимы данные с датчика положения коленвала, датчика положения распредвала, датчика положения педали газа, датчика давления, датчика давления топлива (pressure sesnsor), температура ОЖ, датчик массы воздуха. На последних моделях я уже встречал и датчик ЕГТ (температуры выхлопных газов).
И опять видео анимация
Турбодизель
Большинство современных дизельных двигателей оснащены различными турбинами, компрессорами. Немного о турбинах:
— Non wastegate turbo. Такие турбины не могут раскрутиться более чем 100 000 оборотов. Имеют более узкий диапазон работы. Но могут быть очень эффективные, если правильно подобраны. В основном используются на грузовиках.
— Турбины с вестгейтом используются для уменьшения лага на малых оборотах и чтобы не был овербуст (контролируют максимально допустимое давление) на высоких оборотах двигателя
— VNT Turbo или просто вариабельные турбины имеют широкий диапазон . наверное это будущее для дизельных двигателей
Турбина Porsche 911 Turbo.
Теперь поговорим о принципах повышения мощности на дизельных моторах. А это очень просто, правда, необходимо только увеличить подачу топлива и все, мощность растет со страшной силой. Но это только одна сторона медали. Если кто занимался настройкой бензиновых турбо моторов, то знают, как легко его положить. Так вот, при настройке дизельного мотора, это еще проще сделать (убить мотор). Моя рекомендация – если у Вас нет опыта, знаний – доверьте эту процедуру профессионалу. А я в этом посте расскажу принципы, которые помогут Вам в этой проблеме.
Для понимания я приведу различия в настройке между — compression ignition engine и Spark Ignition. Почему я использую именно эту формулировку, а не дизельный и бензиновый двигатели. Да все очень просто, и Spark Ignition двигатель работает не только на бензине, это может быть и газ, этанол, метанол да еще куча разных углеводородов, это же относится и к — compression ignition engine, он работает не только на дизеле. Но вот процессы не зависят от вида топлива, только от вида, типа ДВС (и пожалуйста, не надо указывать какие еще бывают двигатели, речь, пост не об этом.
В бензиновых ДВС наша основная задача для повышения мощности, это увеличить подачу кислорода в камеру сгорания. Для борьбы с повышением температуры в камере сгорания, ЕГТ с детонацией, (возгорания топлива на такте сжатия без помощи свечи зажигания. Мы богатим топливо воздушную смесь. Короче чем богаче смесь, тем сильнее мы охлаждаем камеру сгорания, поршня и т.д.
В дизельном моторе – чем больше мы подадим топлива, тем выше будет температура в КС. Это одно из основных отличий.
Далее, вспоминаете выше я просил Вас запомнить, что температура воздуха в конце такта сжатия в дизельном моторе повышается с повышением оборотов. Это очень важно.
Дизельные моторы работают по сравнению с бензиновыми на очень бедных смесях. Если скажем бензиновый мотор 14.7 при малых нагрузках и 12.5 для максимальной мощности, то дизельный двигатель 15.0 на малых оборотах (1000 об/мин) и 24-28.0 на 4000-4500 об/мин (сток настройки).
Теперь Вы понимаете, почему с увеличением оборотов необходимо беднить смесь. Если мы, оставим такую же АФР 15.0, как на низких оборотах, так и на высоких, у нас просто из-за сильно возросшей температуры в КС взорвется мотор.
Так что же делать. Да все просто, в этом нам поможет буст (надув). Само по себе поднятие избыточного давления только уменьшит мощность т.к. смесь станет беднее. Но вот, то, что АФР (топливо воздушная смесь) станет беднее, дает нам возможность увеличить подачу топлива и как следствие увеличение мощности.
Теперь ясно, что для увеличения мощности в дизельном моторе необходимо увеличить подачу топлива и направить все усилия, применить всевозможные способы, которые нам доступны для понижения температуры в КС. Давайте опустим моменты связанные с модернизацией системы подачи топлива, как это сделать т.к. этих систем в дизельных моторах много, следовательно, и методы, способы разные. Остановимся на принципах.
Повышение надува на 10% на сток машине, скажем для примера на VW TDI 2.0 170 сил в стоке по паспорту до 1.7 бара (избытка, не абсолютного давления) это безопасно. Мощность перед настройкой была 182 силы (это нормально для VAG машин, они часто занижают мощность). После настройки 205 сил.
Это только настройка. Что еще можно сделать? Конечно если мы говорим о серьезном тюнинге то конечно, не говоря о замене турбины, усовершенствовании системы подачи топлива, системы охлаждения двигателя (радиатор, помпа) для борьбы с температурой в КС можно использовать такие же методы которые используются в бензиновых двигателях для борьбы с детонацией :
— более производительный интеркулер
— Установка системы впрыска вода/метанол (об этой системе уже есть несколько статей)
— усовершенствование системы выпуска
— модернизация системы впуска
— подбор турбины с максимальной эффективностью под планируемую мощность.
Но самое главное – это настройка. Если при настройке бензинового двигателя в качестве индикаторов мы используем датчик детонации, АФР, ЕГТ (температура выхлопных газов) и следим онлайн за изменения мощности (реальной под нагрузкой), то для дизеля ЕГТ и АФР. Более того, когда вы настраиваете, то значения ЕГТ должны учитываться только после, как минимум 20 секундном удержании мотора под полной нагрузкой на различных оборотах. Я слышал, что некоторые настройщики добавляют смесь до той поры, пока не пойдет черный дым, а потом не много убирают – это не правильно. Если Вы настроите мотор и при этом измерения ЕГТ были произведены только при краткосрочной нагрузке, то это не факт, что температура не будет повышаться при более длительной езде при полной нагрузке. А если температура будет превышать предельные значения, то это вопрос времени что у Вас первое выйдет из строя двигатель или турбина.
В следующей статье речь пойдет о видах чип боксов (power box for diesel), что важно именно для настройки и расскажу Вам наш фирменный трюк, как мы делаем без модернизаций, на сток машинах еще плюс 10-20% мощности и это БЕЗОПАСНО.
Более подробно об увеличении мощности поговорим в следующей статье. Увеличение мощности дизельного двигателя, топливные карты
Автор: Владимир Шарандин