Двигуна

Компресія і ресурс двигуна

08.09.2015

Компресія і ресурс двигуна

При загальній високій надійності сучасних автомобільних двигунів базовим елементом, визначає їх ресурс, що залишається циліндропоршнева група. Підвищений знос в області контакту верхній частині циліндрів з компресійними кільцями обумовлений наступними причинами:

  • абразивним дією пилу при підсосі нефільтрованого повітря,
  • високою температурою з-за близькості камери згоряння,
  • агресивною дією компонентів палива,
  • підвищеним тиском компресійного кільця на стінку циліндра,
  • недостатнім надходженням масла в цю область,
  • змивом масляної плівки паливом.

Поступове зношування циліндрів, починаючись з їх верхній частині, з часом розростається подібно до ракової пухлини і втягує в процес руйнування всі елементи двигуна.

З-за нерівномірного зносу верхній частині циліндрів з формуванням конусності і эллипсности збільшується витік паливоповітряної суміші на такті стиску через зазор циліндр -кільце і знижується величина компресії (тиску, до якого стискається топливовоздушная суміш перед запалюванням). При зменшенні компресії погіршується згорання робочої суміші та очищення циліндрів від продуктів згоряння, що веде до погіршення роботи двигуна. Частина незгорілого палива по стінках циліндрів стікає в картер і розбавляє моторне масло. Розбавлене паливом масло втрачає герметизуючі і змащувальні властивості: підвищується прорив газів у картер, збільшується витрата і знижується тиск масла, починається знос кривошипношатунного і газорозподільного механізмів. Двигун на цій стадії експлуатації нестримно наближається до необхідності капітального ремонту.

Компресія і ресурс двигуна

Рис.1 Зниження компресії в циліндрах при експлуатації різних марок автомобілів

Реальна довговічність двигуна залежить від якості його виготовлення, складання та обкатки; режимів експлуатації; стану паливної системи та системи запалювання; застосовуваних палива і моторного масла. У Росії, Україні та інших країнах СНД передкризовий стан бензинових двигунів ( при якому величина компресії в одному або декількох циліндрах знижується до значень менших 10 атм) настає при середньостатистичних пробіги автомобілів. Таврія-40-60 тис. км. ВАЗ-2109-близько 120 тис. км. FORD SIERRA — 160 тис. км, BMW -320 -близько 200-250 тис. км.

Чому ж величина компресії в 10 атм є тим пороговим значенням, після досягнення якого двигун набирає передкризову стадію експлуатації з швидким погіршенням всіх робочих параметрів (перевитрата палива, витрата масла на чад, зниження потужності і прийомистості, підвищення димності і токсичності вихлопних газів)?

В бензинових двигунах (з примусовим запалюванням від іскри) паливо в камері згоряння для повного згоряння повинна знаходитися в газоподібному стані. Ступінь випаровування палива перед спалюванням залежить від температурних меж його википання (фракційного складу) і температури, до якої робоча суміш розігрівається в процесі стиснення.

В даний час з метою збільшення виходу бензину з нафти розширено фракційний склад бензинів. Якщо відповідно до раніше діючим ГОСТам компоненти бензину повинні випаровуватися в діапазоні 35 — 185 0С — для зимових і 195 0С — літніх бензинів, то за чинним стандартам кінець википання бензинів зрушать до 215 0С для всіх бензинів. У результаті цього уповільнюється швидкість горіння і зменшується повнота згоряння палива.

Для двигунів з високими значеннями компресії в циліндрах обважнення фракційного складу палива менш відчутно. Для двигунів ж із зниженою компресією (при конструктивно закладену невисокою ступеня стиснення, а також при зменшенні компресії після більш-менш тривалої експлуатації) ситуація виявляється більш критичною.

Компресія і ресурс двигуна

Рис.3 Залежність температури робочої суміші (1) і рідкофазної частки палива в камері згоряння перед запалюванням (2) від величини компресії в циліндрі

Як видно з малюнка 3, за величиною компресії 16 атм температура робочої суміші наприкінці такту стиску досягає 250 0С (в результаті чого можливе самозаймання бензину без іскри, з чим стикалися багато механіки при вимірюванні компресії на двигунах іномарок у відмінному стані при вимкненому запаленні, але без відключення подачі палива). При таких значеннях компресії і температури всі компоненти бензину (з температурою кипіння до 215 0 С) знаходяться перед запалюванням в газоподібному стані.

За величиною компресії 14 атм температура паливної суміші перед її займанням перевищує 180 0 С, і в цьому випадку приблизно 90 % палива в камері згоряння знаходиться в газоподібній фазі, що забезпечує як хороші пускові властивості, так і високу повноту згоряння палива.

При тиску в надпоршневом обсязі 12 атм температура суміші нижче 120 0С; тобто компоненти палива з температурою кипіння перевищує це значення (до 50 % від кількості подаваного бензину ) знаходяться в рідкому стані. Тому прийомистість, потужностні характеристики і витрата палива таких двигунів поступаються відповідним характеристикам двигунів із більш високими значеннями компресії.

При компресії меншою 10 атм підвищення температури суміші в камері згоряння складає всього 50 0С, а значить до 90 % бензину знаходиться в рідкому стані. У цьому випадку бензин може заливати свічки при запусках, а частина палива, конденсуючись на охолоджуваних стінках циліндрів, змиває масляну плівку з циліндрів і стікає в картер.

Потрапляння бензину в масло відбувається в будь-якому випадку при пуску холодного двигуна; однак легкокипящие фракції палива з масла випаровуються у міру прогріву двигуна. Важкі ж компоненти бензину (з температурою кипіння понад 160 — 180 0С) накопичуються при експлуатації в моторному маслі з погіршенням його герметизуючих і змащувальних властивостей. Цей процес супроводжується поступовим збільшенням витрати масла через деякий час після його заміни, зниженням тиску масла в системі і зносом важконавантажених вузлів кривошипношатунного і газорозподільного механізмів. Тривалість передкризової стадії експлуатації для різних двигунів різна, але її фінал однаковий — необхідність капітального ремонту.

Таким чином, висока компресія в циліндрах — це бар’єр на шляху попадання палива в масло і запорука довголіття двигуна. Зменшення ж компресії хоча б в одному циліндрі нижче критичних значень (менше 10 атм) запускає процес руйнування в області двигуна, де раніше моторне масло надійно справлялося зі своїми захисними обов’язками.

Короткий опис статті: Компресія двигуна і ресурс двигуна Компресія і ресурс двигуна

Джерело: Компресія і ресурс двигуна

Також ви можете прочитати