Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое разрежение в цилиндре двигателя

Что такое разрежение в цилиндре двигателя

Проверка разряжения во впускном коллекторе

Прежде чем приступать к проверке разряжения во впускном коллекторе, рассмотрим работу 4-х тактного двигателя.

1. Такт сжатия.

Поршень идет вверх, рабочая смесь сжимается. Растет давление, повышается температура. Клапана закрыты.
Степень сжатия в бензиновом двигателе подбирается так, что бы температура в конце такта сжатия не превышала температуру самовоспламенения рабочей смеси. Примерная температура составляет 300-400 градусов Цельсия.
В дизельном двигателе сжимается не рабочая смесь, а чистый воздух. Степень сжатия здесь подбирается таким образом, чтобы температура в конце такта сжатия превышала температуру самовоспламенения топлива. После чего происходит его впрыск и начало самовоспламенения.

Примерная температура составляет порядка 700 градусов Цельсия.

2. Рабочий ход.

Смесь воспламенилась. Растет температура, но так как горение происходит в замкнутом объеме, так же повышается давление. Скорость горения составляет порядка 20-40 м/сек (в зависимости от качества смеси). Поэтому воспламенение должно произойти раньше ВМТ (верхней мертвой точки) – так называемый угол опережения зажигания (для бензиновых двигателей) или угол опережения впрыска (для дизельных двигателей). Обычно этот угол составляет порядка 10 градусов до ВМТ. При этом пик максимального давления возникает (за счет конечного времени горения смеси) через 10-12 градусов после ВМТ. Делается это для предотвращения перегрузок цилиндропоршневой группы и защиты от детонации.
Давление Р в камере сгорания создает усилие F на поршень.

F=P*S п
где S п — площадь поршня

Получаемая работа равна:
A = F * L
где A – получаемая работа
F – сила, действующая на поршень
L –перемещение поршня

Итак, получаемая работа на рабочем такте равна:
A= P*L*S
п

При увеличении объема (поршень двигается вниз) давление падает. Зависимость получаемой работы приобретает интегральную зависимость от перемещения поршня, но расчет данной зависимости выходит за рамки данной статьи.
Как видим, чем больше давление в цилиндре, тем больше мы получаем механической работы при одном и том же количестве сжигаемого топлива. Высокофорсированные двигателя имеют большую мощность (а соответственно экономичность), чем низко форсированные.

Дизельные двигатели превосходят бензиновые по этим параметрам из-за более высокой степени сжатия и соответственно более высоких давлений.


3.Такт выпуска (продувки)

Открывается выпускной клапан, поршень двигается вверх, выталкивая отработанные газы. Они выходят через ограниченное отверстие, поэтому давление на такте выпуска превышает атмосферное. Сопротивление на выходе создают: ограниченное отверстие в клапанах, наличие элементов выпускного тракта.

При этом создается противодавление движению поршня и часть энергии, запасенной в маховике, расходуется на преодоление этого противодавления.


4. Такт впуска

Открыт впускной клапан, поршень идет вниз. Свежая смесь поступает в цилиндр через ограниченное сечение впускного клапана и на холостом ходу (ХХ) также через прикрытую дроссельную заслонку. Создается разряжение (давление ниже атмосферного). При движении поршня вниз это создает усилие, мешающее перемещению поршня.

Еще одна часть энергии, запасенная в маховике, уходит на преодоление этого усилия.

Снова наступает такт сжатия. Поршень движется вверх, сжимая смесь. Необходимая для этого энергия опять берется из энергии вращения маховика, запасенной во время рабочего хода.
Таким образом, энергетический баланс неутешителен: мы получаем механическую работу только в одном такте. В трех других мы эту работу тратим.

Способы повышения получаемой работы.
Способ только один – повышение давления в цилиндре. При его повышении мы получаем большую работу, но рискуем получить детонацию. Поэтому степень сжатия, угол зажигания (впрыска) ограничено. Дизельное топливо более стойко к детонации, поэтому дизеля способны работать при больших давлениях (получать большую механическую работу при равных затратах топлива)

Способы минимизации потерь.
1. Такт выпуска.

Необходимо уменьшить гидростатическое сопротивление выходу газов. Применение много клапанных двигателей и содержание в порядке выхлопного тракта позволяет частично решить эту проблему.

2. Такт впуска.
Уменьшение гидростатического сопротивления можно получить путем применения много клапанных двигателей.

3. Такт сжатия.
Неизбежные потери.

Рассмотрим поподробнее, что происходит во впускном коллекторе во время рабочего цикла на холостом ходу. Когда закрыт впускной клапан, давление в нем равно атмосферному. На такте впуска смесь поступает в цилиндр через ограниченное отверстие в дроссельной заслонке. Во впускном коллекторе возникает разряжение (абсолютное давление ниже атмосферного). Впускной клапан закрывается, давление снова возрастает. Мы можем видеть пульсации давления. Но так как одноцилиндровые двигателя встречаются достаточно редко, пульсации давления (разряжения) от разных цилиндров накладываются друг на друга и во впускном коллекторе возникает какое то среднее давление, которое ниже атмосферного (т.н. «разряжение»).

Термины «абсолютное давление» и «разряжение» вызывают путаницу даже у производителей приборов для измерения разряжения (вакуумметров). Очень часто приходиться слышать фразу «отрицательное давление». Это неверно — давление либо есть, либо его нет (абсолютный вакуум). Давление отрицательным быть не может! Абсолютное давление в вакууме равно нулю, а атмосферное давление равно 100 кРа (100 кило Паскалей). Во впускном коллекторе на холостом ходу (дроссельная заслонка прикрыта) ниже атмосферного (т.е. ниже 100 кРа), но выше абсолютного вакуума (0 кРа). Разряжением называют разницу между атмосферным давлением и фактическим давлением во впускном коллекторе.

Производители автомобилей нормируют абсолютное давление во впускном коллекторе на холостом ходу при исправном двигателе на уровне 20 кРа (автомобили типа ВАЗ – на уровне 40 кРа). Разряжение при этом составляет 80 кРа (100 кРа — 20 кРа = 80 кРа). Для ВАЗов соответственно 60 кРа (увы, технология изготовления не позволяет получить разряжение, соответствующее уровню мировых производителей).

Абсолютное давление в 20 кРа (разряжение 80 кРа) считается нормой, но на практике для исправного двигателя можно считать допустимым абсолютное давление 30 кРа (разряжение 70 кРа). Автору данной статьи всего несколько раз попадались автомобили с идеальным абсолютным давлением (разряжением). Давление в 40 кРа (разряжение 60 кРа) допустимо только для ВАЗов. При давлении в 50 кРа – имеют место серьезные проблемы в двигателе.

Читать еще:  Важнее мощность двигателя чем крутящий момент

Факторы, влияющие на абсолютное давление (разряжение) будут рассмотрены в следующей части.

Рязанов Федор
© Легион-Автодата

Диагностика состояния ДВС разряжение во впускном коллекторе (вакуумметром)

Метод для атмосферных бензиновых двигателей. Хорош как простой и достоверный способ узнать состояние ДВС без разбору, а также проверить исправность системы зажигания и отсутствие подсоса воздуха, исправность выхлопной системы. Как для самостоятельной, так и при выездной диагностике при покупке автомобиля.

Необходим — вакуумметр (самый простой 250 руб с китая, 500 руб в магазе и 5-15 минут времени

немного теории
Пульсации давления от разных цилиндров накладываются друг на друга и во впускном коллекторе возникает какое то среднее давление, которое ниже атмосферного (т.н. «разряжение»). Абсолютное давление в вакууме равно нулю, а атмосферное давление равно 100 кРа (100 кило Паскалей). Во впускном коллекторе на холостом ходу (дроссельная заслонка прикрыта) давление ниже атмосферного (т.е. ниже 100 кРа), но выше абсолютного вакуума (0 кРа). Условимся называть разряжением разницу между атмосферным давлением и фактическим давлением во впускном коллекторе.

Для исправного двигателя можно считать допустимым абсолютное давление на уровне не выше 30 кРа (разряжение -70 кРа). Давление в 40 кРа (разряжение -60 кРа) допустимо только для ВАЗов. При давлении в 50 кРа – имеют место серьезные проблемы в двигателе.

По другим данным У нормально работающего двигателя разрежение на холостом ходу должно составлять 0.05 — 0.07 атм, при 2500 об/мин разрежение должно составлять 0.06-0.09 атм

вывод:
Если при нажатой педали газа показания ниже чем на ХХ, значит мотору необходим! ремонт.
Если показания плавают — значит требуется дальнейшая диагностика и локальный поиск неисправностей. Если показания плавают слабо, значит проблема в системе зажигания или имеется подсос воздуха во впуск. Если показания плавают сильно, значит нужно мерить компрессию и найти проблемный цилиндр.

далее пройдемся по моим показаниям
измерил на своём и (на другом кседосе. контрактные моторы 2.5)
на ХХ у меня слегка плавают и показания занижены! -58 -60, -60 -62, на другом кседосе стабильно! -68)

Максимальные значения (при сбросе газа) -84
Удерживаем газ у меня -74, другой кседос -76

Возможные причины неисправности:
Разрежение меньше нормы — подсос воздуха во впускной коллектор. позднее зажигание.
Слабое и нестабильное разрежение — утечка воздуха через прокладку впускного коллектора.
Регулярное изменение разрежения — необходимо проверить состояние клапнов.
Нерегулярное изменение разрежения — может быть вызвано подклиниванием клапана или пропуском зажигания.
Резкое колебание разрежения — происходит при износе направляющих втулок. При этом обычно идет черный дым из выхлопной трубы.
Слабое колебание разрежения — неисправности системы зажигания.
Сильное колебание разрежения — необходимо проверить компрессию и прокладку головки блока.
Медленное падение разрежения после увеличения числа оборотов — износ поршневых колец или засор выхлопной системы.

Тема без картинок не интересна, поэтому прикреплю 2 своих видео. И 2 видео с интернета. На видео с ВАЗ причина низкого разряжения ясна, низкая компрессия.
У меня тоже низкое разряжение, но компрессия хорошая.
ПОДСКАЖИТЕ КУДА СМОТРЕТЬ?
ПОДСКАЖИТЕ КУДА СМОТРЕТЬ?
ПОДСКАЖИТЕ КУДА СМОТРЕТЬ?



Ещё Причины снижения разряжения во впускном коллекторе?
1. Проблемы с компрессией из-за износа поршневых колец или недостаточного смазывания зеркала цилиндра при использовании некачественного или слишком вязкого масла. В этом случае в цилиндры двигателя поступает воздух из картера через увеличившийся зазор между поршнем и цилиндром. Разряжение уменьшается. При равномерном износе стрелка вакуумметра должна стоять неподвижно на отметке ниже -80 кРа. При резком кратковременном нажатии на педаль газа вакуум падает до значения 0кРа, затем плавно возвращается до исходного значения. Чем ниже показания, тем хуже состояние двигателя.
2. Прогар выпускных клапанов. Часть выхлопных газов поступает обратно в цилиндр, давление в цилиндре увеличивается, разряжение уменьшается. Стрелка вакуумметра равномерно колеблется в диапазоне 38-65 кРа. Измерение компрессии укажет на проблемный цилиндр.
3. Неплотное прилегание впускных клапанов. На такте сжатия часть горючей смеси, находящейся в цилиндре, выталкивается обратно во впускной коллектор. Разряжение уменьшается. Стрелка вакуумметра равномерно колеблется в диапазоне 50-60 кРа. После отсоединения свечи неисправного цилиндра колебания стрелки вакуумметра прекратятся. Такое же поведение стрелки вакуумметра будет наблюдаться в случае пропусков зажигания в цилиндре из-за умирающей свечи зажигания или переобогащенной/переобедненной смеси. Для точного понимания причины необходимо измерение компрессии.
4. Недостаточный зазор в свечах зажигания. Стрелка вакуумметра колеблется в диапазоне 50-55 кРа.
5. Задержка фаз газораспределения, проблемы с клапаном VVT. Стрелка вакуумметра колеблется в диапазоне 30-50 кРа.
6. Износ пружин клапанов ГРМ. Стрелка вакуумметра колеблется в диапазоне от 35-75 кРа.
7. Заедание впускного клапана в направляющей. При работе двигателя в режиме холостого хода стрелка вакуумметра колеблется в диапазоне от 48-60 кРа. Измерение компрессии поможет понять, проблема в заедании или неплотном прилегании клапана.
8. Износ направляющих клапанов. При работе двигателя в режиме холостого хода стрелка вакуумметра очень быстро вибрирует в диапазоне 48-65 кРа.
9. Пробитая прокладка головки блока цилиндров. Выхлопные газы перетекают из одного цилиндра в другой. В расширительном бачке пузырьков может и не быть. При работе двигателя в режиме холостого хода стрелка вакуумметра колеблется в диапазоне от 20-65 кРа.
10. Подсос воздуха во впускной коллектор. Стрелка вакуумметра колеблется в диапазоне от 10-20 кРа.
11. Заблокированный выпускной тракт. Например, забитый катализатор. При первом запуске двигателя стрелка вакуумметра падает до уровня 5 кРа, затем скачками поднимается до 50-55 кРа.
Чтобы проверить сопротивление катализатора проходу выхлопных газов, выкручиваем кислородный датчик. У кого их два, выкручивать надо тот, который перед катализатором. Вместо кислородника вкручиваем переходник, к переходнику подсоединяем манометр. В режиме холостого хода на манометре должно быть не более 10 кРа, при 2500 об/мин – не более 20 кРа. Сам катализатор не проверял ни разу, если кто сделает, прошу отписать, что получилось.
подсмотрено на просторах интернета

Читать еще:  Брелок сигнализации старлайн не показывает температуру двигателя

Принцип работы автомобиля

РАБОТА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

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

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

Работа дизельного двигателя на такте впуска.

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

Работа дизельного двигателя во время такта сжатия.

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

Работа дизельного двигателя во время такта рабочего хода.

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

Работа дизельного двигателя во время такта выпуска.

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

Что такое разрежение в цилиндре двигателя

Регулирование нагрузки в двигателях с искровым зажиганием осуществляется изменением качества топливо-воздушного заряда путем дросселирования потока свежего заряда, поступающего в цилиндр двигателя, т.е. увеличением гидравлического сопротивления во впускном тракте двигателя, оцениваемого разницей между атмосферным давлением Р0 и средним давлением в цилиндре Рц.

Эта разница незначительна на полных нагрузках из-за отсутствия большого гидравлического сопротивления и составляет величину менее 1 % среднего индикаторного давления Рi. C уменьшением нагрузки гидравлическое сопротивление возрастает. Поэтому доля насосных потерь на средних нагрузках достигает 5 %, а на малых нагрузках от 15 до 20 %.

В результате аэродинамические потери на дросселирование ухудшают эксплуатационную экономичность двигателя в среднем на 15–20 % [5].

При этом наблюдается ухудшение равномерности распределения воздушного потока по цилиндрам, а точнее снижение количества воздуха, поступающего в один из цилиндров двигателя.

Количество воздуха, поступающего в двигатель внутреннего сгорания, зависит от режима работы двигателя. Одним из элементов, регулирующих поступление воздуха в двигателе внутреннего сгорания, является дроссельная заслонка, угол открытия которой и частота вращения коленчатого вала определяют количество воздуха поступившего в цилиндры. Однако большую часть времени заслонка открыта не полностью, а частично, что приводит к нарушению течения воздушного потока при входе во впускной коллектор. Это отрицательно сказывается на наполнении цилиндров воздухом. В связи с этим наиболее актуальной проблемой доводки впускной системы является организация движения потока воздуха во впускной системе при различных углах открытия заслонки и ее расположения.

Для оценки влияния дросселирования на равномерность распределения воздушного потока настроенной впускной системы была создана исследовательская установка (рис.1), которая состоит из: вентилятора, ресивера, впускного коллектора, дроссельной заслонки, датчика массового расхода воздуха (ДМРВ), щита с U-образными манометрами, зондов статического и полного давлений, компьютера.

Рис. 1. Схема установки: 1 – ресивер, 2 – коллектор, 3 – дополнительный патрубок, 4 – ДМРВ, 5 – щит с U – образными манометрами, 6 – лимб, 7 – стрелка, 8 – зонд полного давления, 9 – зонд статического давления, 10 – компьютер, 11 – вентилятор

Читать еще:  Вариаторный двигатель что это такое

При проведении испытаний исследуемой впускной системы во впускном коллекторе, на входе и выходе впускных патрубков, а также в ресивере были установлены зонды для измерения давления общим количеством 28 штук. (Места установки зондов обозначены на рис. 1.) Зонды при помощи гибких трубок герметично соединены с U-образными манометрами, закрепленными на стенде. При помощи U-образных манометров производился замер разрежения в интересующих нас точках впускной системы. Замеры давлений в местах установки зондов производились при изменении угла открытия дроссельной заслонки в диапазоне от 45о до 90о. Контроль угла открытия дроссельной заслонки производился при помощи дополнительно установленной системы, состоящей из лимба и стрелки.

Для определения расхода воздуха, проходящего через впускную систему перед дроссельной заслонкой, был установлен датчик массового расхода воздуха. Датчик массового расхода воздуха через аналоговый цифровой преобразователь (АЦП) был подключен к компьютеру. Это не только позволило постоянно контролировать расход воздуха, проходящего через установку, но и получать данные с датчика в электронном виде, что в дальнейшем облегчило обработку полученных данных.

Данные замеров давления в зависимости от расхода воздуха и угла поворота дроссельной заслонки были сведены в таблицу (см. табл.).

Давление на выходе из впускных патрубков в зависимости от расхода воздуха и угла поворота дроссельной заслонки

Угол поворота дроссельной заслонки

Давление в месте установки зонда, Па

По полученным данным были построены зависимости давления от расхода воздуха, при разных углах поворота дроссельной заслонки для четырех цилиндров двигателя (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость давления воздуха в системе от расхода при угле поворота дроссельной заслонки 45 градусов (цифрами обозначены номера цилиндров)

Продувка системы впуска показала, что распределение воздуха по впускным трубопроводам ресивера не равномерно. На графике (рис. 2) видно, что разрежение в зоне впускного патрубка первого цилиндра не стабильно и значительно отличается от разрежения остальных патрубков. При угле открытия дроссельной заслонки 45° разряжение в зоне впускного патрубка первого цилиндра значительно ниже, чем у остальных впускных патрубков. Таким образом, количество воздуха, которое может попасть в первый цилиндр при работе ДВС, будет значительно ниже, чем у других цилиндров. При угле открытия дроссельной заслонки 60° и увеличении расхода воздуха с 156,75 кг/ч до 171 кг/ч график, построенный по данным разряжения в зоне впускного патрубка первого цилиндра, имеет излом. Т.е. при увеличении расхода воздуха, проходящего через впускную систему, разряжение во впускном патрубке первого цилиндра резко падает. Подобное изменение разряжения при этом же изменении расхода наблюдается и при угле открытия дроссельной заслонки 75°.

Анализ графиков, построенных по данным аэродинамической продувки впускной системы, показал, что цилиндры ДВС находятся в не одинаковых условиях. Настроенная впускная система ДВС не обеспечивает равномерного распределения воздушного потока, поступающего в цилиндры двигателя. Выявлена значительная разница между разряжением во впускном патрубке первого цилиндра и разряжением во впускных патрубков остальных цилиндров. Эта разница разряжений во впускных парубках меняется при изменении положения дроссельной заслонки, а также при изменении расхода воздуха, проходящего через впускную систему.

После анализа и полученных в его ходе выводов было сделано предположение, что разница разряжений в зоне первого впускного патрубка относительно остальных патрубков возникает в связи с неравномерным течением потока воздуха, вызываемого положением дроссельной заслонки.

Для подтверждения сделанного предположения было проведено компьютерное моделирование при помощи программы «Flowvision». Результаты, полученные в ходе компьютерного моделирования, подтвердили правильность сделанного предположения.

Таким образом, было определено, что дроссельная заслонка является дополнительным сопротивление движению воздушного потока при дросcелировании, что существенно сказывается на равномерности наполнения двигателя, особенно первого цилиндра, что существенно ухудшает работу двигателя, особенно на частичных и средних нагрузках.

Для снижения турбулентности течения воздуха за дроссельной заслонкой и тем самым снижения влияния заслонки было предложено модернизировать впускную систему и установить дополнительный патрубок, внутренним диаметром равным диаметру дроссельной заслонки и длинной L = 200 мм. Схема установки представлена на рис. 3.

Рис. 3. Схема модернизированной впускной системы: 1 – дроссельная заслонка; 2 – привод дроссельной заслонки; 3 – дополнительный патрубок; 4 – рессивер; 5,6,7,8 – впускные патрубки

Модернизированная система работает следующим образом.

Воздушный поток поступает во впускной коллектор двигателя внутреннего сгорания, проходя через дроссельное устройство с заслонкой 1, установленной в нужное положение приводом 2 и через дополнительный патрубок 3, ресивер 4 и патрубки 5,6,7 и 8, распределяющие газовый поток по цилиндрам, попадает в цилиндры двигателя. Внутренний диаметр дополнительного патрубка, равный диаметру дроссельной заслонки, исключает возможность появления дополнительного аэродинамического сопротивления на пути потока за дроссельной заслонкой и, как следствие, не приводит к дополнительной турбулизации потока. Длина дополнительного патрубка L = 200 мм, выбрана из условия обеспечения уменьшения длины зоны высокой турбулентности при прохождении воздушным потоком дроссельной заслонки.

Для подтверждения правильности выбора именно такой длины патрубка было проведено компьютерное моделирование при помощи программы «Flowvision».

Полученные результаты подтвердили, что такая длина патрубка при данных габаритных размерах системы обеспечивает снижение турбулентности режима течения воздуха на всех режимах проводимой аэродинамической продувки.

Была проведена продувка модернизированной впускной системы и вычислено среднее значение давления для каждого цилиндра штатной и модернизированной впускной систем. Результат вычисления представлен в таблице (см. табл.).

Среднее давление на выходе из впускных патрубков штатной и модернизированной впускных систем

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector