Audi 80 | Нормы компрессии двигателей

Двигатель                                           

Двигатель	Норма компрессии
1,4 л Zetec-SE                  1,6 л Zetec-SE                  1,8 л Zetec-E                    2,0 л Zetec-E                    1,8 л Endura-Turbodiesel 1,8 л Endura-DI-Turbodiesel	12-14 кПа 12-14 кПа 12-14 кПа 12-14 кПа 28-34 кПа 28-34 кПа

Предельно допустимое значение величины компрессии для бензиновых двигателей составляет 10 кПа, для дизельных двигателей — 24 кПа.

Если вы располагаете необходимым оборудованием, то можете измерять компрессию самостоятельно, однако для этого вам потребуется помощник, который будет проворачивать коленчатый вал стартером.

Для начала выкрутите все свечи зажигания из головки блока и убедитесь, что клапана правильно выставлены. Во время проверки компрессии на бензиновом двигателе ваш помощник должен полностью нажать на педаль акселератора и сцепления. При проверке дизельного двигателя нажимать на педаль акселератора не надо.

Начинайте проверять с 1-го цилиндра и далее действуйте по порядку работы цилиндров. При проверке определяйте обороты коленчатого вала, после которых установится максимальное значение компрессии. Плавное нарастание давления в цилиндрах свидетельствует о хорошем состоянии цилиндропоршневой группы. По опыту, на двигателе в хорошем состоянии наивысшее значение давления отмечается после 6—8 прокруток коленчатого вала.

Перед тем как начинать замерять компрессию, убедитесь, что стартер находится в хорошем состоянии и аккумуляторная батарея полностью заряжена. Однако лучше эту работу доверить специалисту, по разнице величин компрессии в цилиндрах и характере шума он может выявить следующие неисправности:

— шум во впускном коллекторе — неплотное прилегание впускного клапана к седлу;

— шум из открытой маслоналивной горловины или измерителя уровня масла — изношенные стенки цилиндров или трещина головки блока;

— шум из выпускного коллектора — неплотные выпускные клапаны.

Если полученная в результате измерений величина компрессии меньше нормы, попробуйте добавить немного моторного масла в отверстия под свечи зажигания (отверстия под форсунки для дизеля) и повторите замер. Это позволит уменьшить зазор между поршнем и цилиндром. Если значение не изменится — давление в цилиндре в результате неплотного прилегания клапанов к седлам или повреждение прокладки головки. Если величина компрессии увеличилась, это указывает на износ поршневых колец или рабочих поверхностей цилиндров.

Измерение компрессии проводите в следующем порядке:

— прогрейте двигатель до рабочей температуры, в результате выбирутся зазоры между движущимися деталями;

— отсоедините зажигание (контактный разъем 15), снимите со свечей зажигания наконечники проводов и выверните все свечи зажигания;

— затормозите автомобиль стояночным тормозом, установите рычаг коробки передач в нейтральное положение. Ваш помощник должен нажать на педаль сцепления и педаль акселератора;

— вставьте резиновый конус измерителя компрессии в отверстие для свечи зажигания (для дизеля это отверстие для форсунок) 1-го цилиндра, при необходимости можете использовать переходник;

— далее ваш помощник прокручивает коленчатый вал от 6 до 8 оборотов, чтобы получить наибольшую величину компрессии;

Рис. 164. Резиновый конус прибора для компрессии должен закрывать отверстие под свечу зажигания

Рис. 165. Показатели прибора для измерения компрессии

— запишите полученный результат. Повторите измерения для остальных цилиндров (рис. 164 и 165).

Проверка компрессии двигателя компрессометром и без. О чем говорит компрессия в ДВС

Проверка компрессии двигателя производится для поиска неисправностей в двигателе внутреннего сгорания. Компрессия – это сжатие смеси в цилиндре под воздействием сил извне. Она измеряется как степень сжатия умноженная на 1,3. При измерении компрессии можно найти цилиндр, который имеет сбои в работе.

Если у машины появились различного рода проблемы, вроде падения мощности, потери масла, троения в моторе — то проверяют свечи, датчики, осматривают двигатель на предмет повреждений и течи. Когда такие проверки не приносят результата, тогда прибегают к замеру компрессии. Как ее определить на примере ВАЗ классики, показано в этом видео.

Самостоятельно проверить компрессию можно с помощью компрессометра. На станциях технического обслуживания такие проверки делаются с помощью компрессографа или мотортестера.

Причины снижения компрессии в цилиндрах

Компрессия двигателя может снизиться по многим причинам:

• износом поршней и деталей поршневой группы;
• неверной настройкой ГРМ;
• прогаром клапанов и поршней.

Чтобы конкретно определить причину неисправности и проводится замер компрессии двигателя на горячую и на холодную. Разберемся, как проводить такую процедуру как при помощи компрессометра так и без него.

Как мерить компрессию в двигателе

Для начала нужно подготовить двигатель к проверке. Для этого нам нужно прогреть двигатель до высокой температуры в 70-90 градусов. После этого нужно отключить бензонасос, чтобы не подавалось топливо и вывернуть свечи зажигания.

Обязательно проверьте работоспособность стартера и зарядку аккумулятора. Последний этап подготовки – открыть дроссельную заслонку и воздушный клапан.

После всего этого переходим к проверке компрессии:

1. Наконечник компрессометра вставляем в разъем свечи и стартером прокручиваем мотор до тех пор, пока не остановится рост давления.
2. Коленвал должен вращаться с оборотами около 200 в минуту.
3. Если двигатель исправен, то компрессия должна вырасти за считанные секунды. Если это происходит долго — на лицо перегорание поршневых колец. Если давление вообще не растет, то, скорее всего, нужно менять прокладку блока. Минимальное давление в бензиновом двигателе должно быть от 10 кг/см² (в дизельном двигателе более 20 кг/см²).
4. После снятия показаний, спустите давление, открутив колпачок на приборе.
5. Аналогично проверьте все остальные цилиндры.

Иллюстрация этапов замера компрессии в цилиндре

Есть другой способ проверки, который отличается от вышеуказанного тем, что в проверяемый цилиндр заливается моторное масло. Повышение давления указывает на износившиеся кольца поршней, если давление не повышается, то причина в прокладке головки цилиндра, или вообще есть течь в клапанах.

При исправности двигателя компрессия в нем должна быть от 9,5 до 10 атмосфер (бензиновый двиг.), при этом в цилиндрах она должна отличаться не более чем на атмосферу.

Диагностировать слабую компрессию можно также по неисправностям в работе карбюратора. При протечке воздуха нужно проверить прилегание пропускного клапана. Если же воздух вытекает через верх радиатора, то виновата неисправная головка цилиндра.

Что влияет на компрессию двигателя

1. Положение дросселя. При закрытом или прикрытом дросселе давление снижается
2. Загрязнение воздушного фильтра.
3. Неверный порядок фаз газораспределения, когда клапан закрывается и открывается не в нужные моменты. Такое бывает при неправильном монтаже ремня или цепи.
4. Закрытие клапанов не вовремя из-за зазоров в их приводе.
5. Температура мотора. Чем больше его температура, тем больше и температура смеси. Следовательно, давление ниже.
6. Подсос воздуха. Утечки воздуха, снижают компрессию. Вызваны они повреждением или естественным износом уплотнителей камеры сгорания.
7. Попадание масла в камеру сгорания увеличивает компрессию.
8. Если топливо попадает в виде капель, то компрессия снижается – смывается масло, которое играет роль уплотнителя.
9. Отсутствие герметичности в компрессометре либо в обратном клапане.
10. Скорость вращения коленвала. Чем она выше, тем выше компрессия, не будет утечек из-за разгерметизации.

Выше рассказано, как мерить компрессию в ДВС, работающего на бензине. В случае с дизельным мотором измерения производятся иначе.

Измерение компрессии в дизельном двигателе

1. Для того, чтобы отключить поступление дизеля в мотор, нужно отключить от электропитания клапан подачи топлива. Также это можно сделать зажимом рычага отсечки на насосе высокого давления.
2. Измерения на дизельном двигателе производятся специальным компрессометром, который имеет свои особенности.
3. При проверке не нужно жать педаль газа, так как в таких ДВС нет дросселя. Если же он есть, перед проверкой его необходимо прочистить.
4. Каждый тип двигателя снабжен специальной инструкцией о том, как проводится измерение компрессии на нем.

Замер компрессии на дизельном двигателе.

Замер компрессии на инжекторном авто

Стоит помнить, что замеры компрессии могут быть неточными. При измерениях по большей части нужно учитывать разницу давления в цилиндрах, а не среднюю величину компрессии.

Обязательно стоит учитывать такие параметры как температура масла, двигателя, воздуха, скорость вращения мотора и т.д. Только с учетом всех параметров можно делать вывод о степени износа поршней и других деталей, влияющих на компрессию. И как результат всех этих неисправностей давать заключение о потребности проведения капитального ремонта двигателя.

Как проверить компрессию без компрессометра

Без прибора замерить компрессию не получится. Поскольку само слово «измерение», подразумевает использование измерительного прибора. Так что измерить компрессию в двигателе без компрессометра невозможно. Но если нужно проверить, определить есть ли она вообще (например после обрыва ремня ГРМ или долгого простоя авто и т.д.), то есть, несколько самых простых способов как проверить компрессию без компрессометра. Признаком плохой компрессии является нетипичное поведения авто, когда, например, на низких оборотах он работает вяло и неустойчиво, а на высоких «просыпается», при этом их выхлопной сизый дым, а если посмотреть на свечи, то они окажутся в масле. При снижении компрессии растет давление картерных газов, система вентиляции быстрее загрязняется и как результат рост токсичности CO, загрязнения камеры сгорания.

Проверка компрессии без приборов

Самая элементарная проверка компрессии двигателя без приборов — на слух. Так, как обычно, если в цилиндрах двигателя компрессия есть, то вращая стартером можно услышать, как мотор отрабатывает каждый такт сжатия с характерным звуком. Причем в большинстве случаев двигатель может немного покачиваться. Когда же компрессия отсутствует, то ни четких тактов не услышится, ни подрагивания не будет. Такое поведение зачастую свидетельствует об обрыве ремешка ГРМ.

Видео как проверить компрессию двигателя без приборов

Заткнув пробкой подходящего диаметра (резиновой, корковой пластиковой или плотной тряпкой) свечной колодец, вывернув предварительно свечу какого-то из цилиндров, можно проверить, если хоть какая-то компрессия. Ведь если она там будет, то пробка будет вылетать с характерным хлопком. Если компрессия отсутствует, то останется где была.

Прилагаемым усилием при проворачивании КВ. Такой метод проверки компрессии не имеет вообще никакой точности, но, тем не менее, в народе иногда пользуются и им. Нужно вывернуть все свечи, кроме первого цилиндра и от руки, за болт шкива коленвала, проворачивается пока не закончится такт сжатия (определяется по меткам ГРМ). Далее повторяем эту же процедуру со всеми остальными цилиндрами, приблизительно запоминая прилагаемое усилие. Поскольку замеры довольно условные, поэтому предпочтительней воспользоваться компрессометром. Такой прибор должен быть в наличии у каждого автовладельца, ведь его цена настолько велика чтобы не покупать, а его помощь может понадобится в любой момент. Необходимое значение компрессии для своего автомобиля вы можете узнать из руководства по обслуживанию или хотя бы узнать степень сжатия двигателя вашего авто, тогда компрессию можно вычислить по формуле: степень сжатия * K (где К=1,3 для бензиновых и 1,3-1,7 для дизельных ДВС).

По состоянию выхлопа или состоянию свечей зажигания, может определить компрессию без прибора только опытный моторист, и то так же само, — относительно.

Такой метод актуален для автомобилей с изношенным мотором, когда участилась доливка, а из глушителя появился появляться бело-голубой дымок со специфическим запахом. Это будет говорить о том, что масло в камеры сгорания начало поступать несколькими путями. Грамотный моторист по выхлопу и по состоянию свечей, а также проанализировав акустические шумы (для прослушивания шумов понадобится приспособление, которое представляет собой медицинский стетоскоп с механическим датчиком), точно определит из-за чего такой дым и расход масла.

Есть два основных виновников наличия масла это — масло отражательные колпачки клапанов или цилиндропоршневая группа (кольца, поршни, цилиндры), что и говорит об отклонениях в компрессии.

Когда износились сальники, зачастую появляются масляные кольца вокруг свечей и выхлопной, тогда и замер компрессии можно и не делать. А вот если после прогрева ДВС продолжается характерное дымление или его интенсивность усиливается – можно делать вывод об износе двигателя. И чтобы определить из-за чего именно компрессия пропала, нужно произвести несколько несложных тестов.

Тесты проверки пропавшей компрессии

Чтобы получить точный ответ, требуется применение всех перечисленных методов с сопоставлением полученных результатов.

Для определения изношенности колец достаточно прыснуть, со шприца, в цилиндр буквально грамм 10 масла, и повторить проверку. Если компрессия увеличилась, то устали кольца, либо другие детали цилиндропоршневой группы. В случае неизменности показателей – происходит утечка воздуха через прокладку или клапана, а в редких случаях из-за трещины в ГБЦ. А если давление изменилось буквально на 1-2 бара, время бить тревогу, — это симптом прогара поршня.

Равномерное снижение компрессии по цилиндрам указывает на обычный износ двигателя и не являются показателем к срочному капремонту.

Результаты измерения компрессии

Результаты измерения компрессии показывают состояние двигателя, в частности поршней, поршневых колец, клапанов, распредвалов и позволяют принимать решения о потребности ремонта или лишь замены прокладки головки блока или маслосъемных колпачков.

На бензиновых моторах нормальная компрессия находится в пределах 12-15 бар. Если разбираться по подробнее, то тенденция будет следующей:

• переднеприводные отечественные авто и старые иномарки – 13,5-14 бар;
• заднеприводные карбюраторные – до 11-12;
• новые иномарки 13,7-16 бар, а турбированные авто и с большим объемом до 18 бар.
• в цилиндрах дизельного авто компрессия должна составлять не менее 25-40 атм.

В таблице ниже представлены более точные значения давления компрессии для разных двигателей:

Тип двигателя	Значение, бар	Предел износа, бар
1.6, 2.0 л	10,0 — 13,0	7,0
1.8 л	9,0 — 14,0	7,5
3.0, 4.2 л	10,0 — 14,0	9,0
1.9 л TDI	25,0 — 31,0	19,0
2.5 л TDI	24,0 — 33,0	24,0

Результаты динамики роста

Когда величина давления 2–3 кгс/см², а затем, в процессе проворачивания, резко поднимается, то скорее всего изношены компрессионные кольца. В таком же случае компрессия резко возрастает на первом такте работы, если капнуть масла в цилиндр.

Когда давление сразу достигает 6–9 кгс/см² и потом практически не изменяется, то вероятнее всего, не плотно прилегают клапана (притирка исправит ситуацию) или износилась прокладка головки блока цилиндров.

В случае, когда наблюдается понижение компрессии (примерно на 20%) в одном из цилиндров, и при этом мотор на холостом ходу работает неустойчиво, то большая вероятность износа кулачка распредвала.

Если результаты замера компрессии показали, что в одном из цилиндров (или двух соседних), давление поднимается заметно медленнее и на 3-5 атм. ниже нормы, то вероятно прогорела прокладка между блоком и головкой (нужно обратить внимание масла в ож).

Кстати не стоит радоваться если у вас двигатель старенький, а компрессия стала больше чем на новом – рост компрессии объясняется тем, что в результате долгой работы камера сгорания имеет масляные отложения которые не только ухудшают теплоотвод, но и уменьшают её объем, а как результат появляется детонация калильное зажигании и тому подобные проблемы.

Неравномерная по цилиндрам компрессия вызывает вибрацию двигателя (особенно ощутимо на холостых и низких оборотах), что в свою очередь также вредит и трансмиссии, и подвеске мотора. Так что, померив, давление компрессии, обязательно нужно делать выводы, и устранять дефект.

Эксплуатация бензинового двигателя с турбонаддувом и высокой степенью сжатия с использованием спиртовой добавки

Автор(ы)

Льюис, Рэймонд (Раймонд А.)

Скачать полную версию для печати (11,67 Мб)

Другие участники

Массачусетский технологический институт. Кафедра машиностроения.

Советник

Джон Б. Хейвуд.

Условия использования

M.I.T. диссертации защищены авторским правом. Их можно просматривать из этого источника для любых целей, но воспроизведение или распространение в любом формате запрещено без письменного разрешения. См. предоставленный URL-адрес для запросов о разрешении. http://dspace.mit.edu/handle/1721.1/7582

Метаданные

Показать полную запись позиции

Abstract

Смеси бензина и этанола были исследованы в качестве стратегии снижения детонации двигателя, явления в двигателе с искровым зажиганием, когда часть конечного газа сжимается до точки самовоспламенения. Это самовоспламенение опасно для работы двигателя внутреннего сгорания, так как может серьезно повредить компоненты двигателя. Поскольку разработчики двигателей пытаются повысить эффективность двигателя внутреннего сгорания, детонация двигателя является ключевым ограничивающим фактором в конструкции двигателя. Для ограничения детонации двигателя использовались два метода, которые будут рассмотрены здесь; замедление момента зажигания и добавление присадок для снижения склонности топливной смеси к детонации. Оба имеют недостатки. Запаздывающая искра снижает КПД двигателя, а присадки обычно снижают теплотворную способность топлива, что требует большего количества топлива для данной рабочей точки. Для изучения этой проблемы двигатель с турбонаддувом был протестирован с различными комбинациями бензина и этанола, присадки с очень хорошими антидетонационными свойствами. Было зарегистрировано давление, и для определения температуры внутри цилиндра использовалось моделирование GT Power. Эффективное октановое число рассчитывали для измерения способности топлива сопротивляться детонации. Эффективное октановое число варьировалось от 91 для UTG91 и 111 для E25 соответственно. Моделирование двигателя использовалось для экстраполяции на точки, которые нельзя было проверить в экспериментальной установке, и создания карт производительности, которые можно было использовать для прогнозирования того, как двигатель будет работать внутри транспортного средства. Было обнаружено, что увеличение степени сжатия с 9,2 до 13,5 приводит к относительному увеличению КПД при частичной нагрузке на 7%. При применении в автомобиле это приводит к увеличению расхода бензина на 2-6% в милях на галлон в зависимости от используемого ездового цикла. Количество миль на галлон использованного этанола было значительно выше, чем у бензина; 141 миля на галлон этанола был самым низким пробегом за все изученные циклы.

Описание

Диссертация: С.М., Массачусетский технологический институт, факультет машиностроения, 2013.

 

Стр. Каталогизирован из PDF-версии диссертации.

 

Включает библиографические ссылки (стр. 61).

 

Дата выпуска

2013

URI

http://hdl.handle.net/1721.1/85488

Департамент

Массачусетский Институт Технологий. Кафедра машиностроения

Издательство

Массачусетский технологический институт

Ключевые слова

Машиностроение.

---

Коллекции

• Дипломные работы

Коэффициент сжатия и тепловой КПД

Какой процент тепловой энергии, производимой при сгорании ископаемого топлива, способствует передвижению транспортного средства?

При сравнении дизельных и бензиновых двигателей возникает загадка. В Европе, Азии, Австралии, Южной и Центральной Америке — почти во всем мире, за исключением Соединенных Штатов, — общеизвестно, что дизельные двигатели значительно более экономичны, чем бензиновые двигатели.

Дизельный двигатель проезжает гораздо больше на галлоне топлива, чем искровой двигатель внутреннего сгорания сопоставимого размера может проехать на галлоне бензина. Дизельный двигатель проедет на 25-30% дальше на галлоне топлива, чем искровой бензиновый двигатель сопоставимого размера на галлоне.

И этот разрыв увеличивается.

Малоизвестно, что дизельные двигатели значительно более экологичны, чем бензиновые двигатели. Причина, по которой большинство людей не знает, что дизель загрязняет окружающую среду меньше, чем бензиновые двигатели, заключается в том, что 1) большинство статистических данных о выбросах бензина по сравнению с дизельным двигателем приведены на единицу объема и 2) люди — опять же — не знают, что дизель дает водители на треть больше миль на галлон, чем бензин.

Математика проста. По данным Агентства по охране окружающей среды, на галлон дизельного топлива выбрасывается около 22 фунтов углекислого газа. Галлон высокооктанового бензина производит около 20 фунтов. (Бензин с низким октановым числом выбрасывает больше.) Это означает, что на галлон дизельного топлива выбрасывается примерно на 10% больше CO2, чем бензина. Но это по-прежнему означает, что дизель выбрасывает на 15-25% меньше углекислого газа на милю.

Дизель просто лучше с точки зрения защиты окружающей среды и экономии топлива. Не менее важно и то, что дизельные двигатели лучше — гораздо эффективнее — бензиновых двигателей.

Так почему же американцы ездят на бензиновых автомобилях?

Почему дизельные двигатели более экономичны по топливу, чем бензиновые

Здравый смысл говорит, что причина, по которой дизельные двигатели намного экономичнее бензиновых двигателей, заключается в том, что дизельное топливо является лучшим топливом, чем бензин. И это правда. Дизельное топливо является лучшим топливом, чем бензин, пропан, метан (природный газ) и почти любое другое ископаемое, «чистое» и альтернативное топливо, потому что дизельное топливо имеет более высокую плотность топлива. Плотность топлива — она же плотность «энергии» — бензина. «Теплотворная способность дизельного топлива составляет примерно 45,5 МДж/кг (мегаджоулей на килограмм), что немного ниже, чем у бензина, который составляет 45,8 МДж/кг. Однако дизельное топливо плотнее бензина и содержит примерно на 15% больше энергии по объему (примерно 36,9МДж/литр по сравнению с 33,7 МДж/литр)», — поясняет Европейская ассоциация автопроизводителей.

Однако плотность дизельного топлива — не единственная причина, по которой дизельные двигатели имеют более высокую топливную экономичность, чем бензиновые двигатели.

Дизель имеет на 11-15% большую плотность энергии, чем бензин, сумма, которая, хотя и играет большую роль в эффективности использования топлива дизельными двигателями, не объясняет тот факт, что дизельные двигатели проходят от 25% до 35% дальше, чем бензиновые двигатели сопоставимого размера на том же объеме топлива.

Итак, вопрос в том, откуда берутся дополнительные 20-25% эффективности пробега? Опять же, если дизель только на 11-15% более энергоемкий, чем бензин, то почему дизельные двигатели проезжают 9 миль на каждые 6 километров, которые проезжает бензин?

Ответ прост. Мало того, что дизельное топливо имеет более высокую плотность, чем бензин, дизельные двигатели являются двигателями более высокого качества, чем бензиновые двигатели. Термический КПД дизельных двигателей намного превышает КПД бензиновых двигателей.

Сравнение качества бензиновых и дизельных двигателей

Существует множество способов определения «качества» двигателя. Крутящий момент и ускорение — два примера стандартов, по которым можно судить о качестве двигателя. Но в отношении эффективности двигателя внутреннего сгорания есть только две важные переменные.

Что касается КПД двигателя внутреннего сгорания, качество определяется 1) долговечностью — как долго двигатель будет работать — и 2) производительностью — сколько мощности выдает двигатель по отношению к потенциальной мощности потребляемого топлива.

Эффективность двигателя: почему дизельные двигатели лучше, чем бензиновые двигатели с искровым зажиганием

Дизельные двигатели — по сравнению с другими типами двигателей — являются исключительным инженерным достижением. С момента появления первых дизельных двигателей до тех, которые производятся сегодня, дизель всегда превосходил бензиновые двигатели в отношении эффективности двигателя. Дизельные двигатели всегда были более качественными. Они всегда работали дольше, а дизельные двигатели всегда были более экономичными. Самое главное, дизельные двигатели всегда меньше загрязняли окружающую среду.

Современные инженеры еще больше отделяют дизельные двигатели от бензиновых.

Современные инженеры по дизельным двигателям разрушают барьеры ограничения тепловой эффективности. Другими словами, дизельные двигатели производят больше кинетической энергии за счет тепла, выделяемого при сгорании, чем любой другой тип двигателя.

Что касается производства двигателей внутреннего сгорания: «Дизельный двигатель имеет самый высокий тепловой КПД (КПД двигателя) среди всех практически используемых двигателей внутреннего или внешнего сгорания благодаря очень высокому коэффициенту расширения и характерному сжиганию обедненной смеси, которое обеспечивает рассеивание тепла избыточным воздухом. ”

Причина, по которой дизельные двигатели более эффективны при преобразовании тепла, выделяемого при сгорании, в кинетическую энергию, заключается в том, как дизельное топливо сгорает в дизельном двигателе

Сжатие по сравнению с искровым сгоранием двигатель: с искрой или сжимая ее до такой степени, что она воспламеняется.

Все дизельные двигатели являются двигателями сжатия. Все бензиновые двигатели искровые. Это означает, что сжатие является катализатором сгорания дизельного топлива в двигателе, а искра воспламеняет бензин в камере сгорания бензинового двигателя.

Разница между двумя способами сжигания ископаемого топлива в двигателе важна, поскольку эти два способа обеспечивают разную эффективность сгорания.

Компрессионные двигатели сжигают топливо более эффективно, чем искровые двигатели.

Почему компрессионные двигатели сжигают топливо более эффективно, чем бензиновые искровые двигатели

Компрессионные дизельные двигатели и искровые бензиновые двигатели имеют много общего, включая форсунки, поршни, поршневые цилиндры и выпускные патрубки. И компрессионные, и искровые двигатели разработаны с так называемым циклом Отто. Цикл Отто представляет собой цикл четырехтактного двигателя — 1) такт впуска, 2) такт сжатия, 3) рабочий такт 4) такт выпуска — который оказался наиболее эффективной конструкцией автомобильного двигателя.

При беглом объяснении компрессионных и искровых двигателей необходимо отметить только одно различие в отношении двух типов двигателей: компрессионные двигатели используют давление для сжигания дизельного топлива, в то время как искровые двигатели воспламеняют бензин от электрической искры.

Перед поступлением в камеру сгорания двигателя как дизельное топливо, так и бензин переводятся в газообразное состояние. Когда газообразное топливо сжимается, оно нагревается. Тепло, выделяемое при сжатии, является функцией закона идеального газа. «Объем (V), занимаемый n молями любого газа, имеет давление (P) при температуре (T) в градусах Кельвина. Соотношение для этих переменных P V = n R T, где R известно как газовая постоянная».

Поскольку температура и объем постоянны, увеличение давления на газ, т. е. уменьшение объема газа, увеличивает температуру.

В поршневых цилиндрах как искровые, так и компрессионные двигатели сжимают соответствующее топливо. Однако дизель сжимается до такой степени, что сгорает. Хотя бензин также сжимается, прежде чем он сожмется до такой степени, что воспламенится, искра от свечи зажигания воспламенит бензин в газообразном состоянии.

Степень сжатия дизельных и бензиновых двигателей

В масштабе объема компрессионные двигатели обеспечивают более высокий тепловой КПД (выходная энергия, деленная на потребляемую мощность двигателя), чем двигатели с искровым нагревом. Большая часть тепловой энергии, произведенной при сгорании бензина в искровом двигателе, просто теряется в виде тепла, тепла, которое не преобразуется в кинетическую энергию, а скорее теряется с выхлопом

Причина, по которой больше энергии теряется при бензиновый двигатель, который проигрывает дизельному двигателю, заключается в том, что дизельные двигатели с компрессией имеют более высокую степень сжатия, чем бензиновые двигатели с искровым зажиганием.

Тепловая эффективность может быть представлена ​​разницей температур. Температура воздуха, поступающего в двигатель во время такта впуска, отличается — значительно меньше — от температуры воздуха, вытесняемого из двигателя во время такта выпуска. Вычитание температуры всасываемого воздуха из температуры выхлопа равно тепловому КПД.

Департамент физики и астрономии Технологического института Джорджии объясняет:

«Поскольку такты сжатия и рабочего хода этого идеализированного цикла являются адиабатическими, эффективность можно рассчитать на основе процессов постоянного давления и постоянного объема. Входная и выходная энергии, а также КПД могут быть рассчитаны по температуре и удельной теплоемкости».

В идеальных условиях — при 100% тепловом КПД — температура выхлопных газов будет такой же, как и всасываемого воздуха. Это означало бы, что все тепло, выделяемое при сгорании топлива, использовалось для опускания поршня двигателя. На самом деле, двигатель, который использует 30% тепла — то есть энергии — для того, чтобы заставить поршень опускаться, относительно эффективен.

«Эффективность, с которой они это делают, измеряется с точки зрения «термического КПД», и большинство бензиновых двигателей внутреннего сгорания в среднем имеют тепловой КПД около 20 процентов. Дизель, как правило, выше — в некоторых случаях приближается к 40 процентам», — объясняет GreenCarReports.com.

Проще говоря, двигатель сжатия преобразует большую сумму энергии, произведенной во время сгорания, в кинетическую энергию, чем двигатель с искровым зажиганием, потому что дизельные двигатели могут достигать более высокой степени сжатия.

Почему степень сжатия повышает эффективность использования топлива

Связь между адиабатическим сжатием и эффективностью использования топлива связана с термодинамикой и физикой. Айна Т., Фолаян К. О. и Пэм Г. Ю. Факультет машиностроения, Университет Ахмаду Белло, Зариа, Нигерия объясняют,

«Увеличение степени сжатия приводит к большему вращению кривошипа цилиндра [6]. Это означает, что двигатель сильнее давит на поршень, и, следовательно, создается больший крутящий момент. Прирост крутящего момента за счет увеличения степени сжатия можно представить как отношение новой степени сжатия (-./) к старой степени сжатия».

Проще говоря, чем сильнее сжато топливо в газообразном состоянии, тем меньше площадь его взрыва. Это означает, что большая сила воздействует на поршень, а не на стенки цилиндра. Если два двигателя имеют одинаковое количество топлива в соответствующих цилиндрах и сила, создаваемая сгоранием в одном двигателе, больше действует на головку поршня, чем в другом, этот двигатель будет иметь больший тепловой КПД.

Дизельные двигатели — хотя и не те, которые используются в автомобилях, пикапах и грузовиках — могут достигать чрезвычайно высокой тепловой эффективности. «Низкооборотные дизельные двигатели (которые используются на кораблях и в других приложениях, где общий вес двигателя относительно неважен) могут иметь тепловой КПД, превышающий 50%».

Если дизельные двигатели намного эффективнее, почему мы ездим на автомобилях с бензиновым двигателем?

Можно только догадываться, почему мы принимаем решения, принимаемые индивидуально, но, вероятно, можно с уверенностью сказать, что большинство американцев ездят на бензиновых двигателях, потому что мы к ним привыкли.