Как проверить картерные газы на дизеле ~ AUTOTEXNIKA.RU
Снова про
картерные газы в дизеле и обратку из турбины для не верящих.Какие способы проверки лучше не использовать
Существует мировоззрение, что можно приложить к крышке маслозаливной горловины лист картона и по его вибрациям поставить диагноз. Но данная методика не является верной, потому что результаты проверки очень разнятся для различных моделей авто. Также оказывает влияние степень износа частей мотора.
Способы проверки картерных газов
Нужно открыть крышку на капоте и отвернуть крышку маслозаливной горловины, но не стоит откручивать ее стопроцентно и снимать. Дальше необходимо завести мотор и поглядеть, что происходит с крышкой:
Если она прыгает, но не слетает, означает есть давление, и газы прорываются. Это нормально.
При разряжении крышку присасывает, это свидетельствует о дилеммах с впускным коллектором. В этом случае в картере создается вакуум.
Когда ее очень подкидывает, такое явление значит, что просели кольца.
2-ой метод диагностики — завести движок и открыть крышку стопроцентно. Если она немного присасывается во время снятия, означает вентиляция работает нормально. Когда присасывание очень слабенькое, а из горловины выходит дым, это свидетельствует о выходе из строя.
Присасывающаяся очень очень крышка также является признаком поломки. Вероятнее всего, клапан негерметичен, потому что повреждена его мембрана. Если при работающем моторе масло прыскает из-под крышки и течет через форсунки, может потребоваться полный ремонт. Подобные задачи обычно встречаются на машинах с огромным пробегом и изношенным движком.
3-ий метод даст итог, если система очень забита. Необходимо завести авто и извлечь щуп. Движок считается исправно работающим, когда при затыкании отверстия щупа чувствуется легкое всасывание. Если возникает дым, означает механизм неисправен.
Про систему вентиляции картера двигателя
Чтоб избежать скопления газов и увеличения давления машины оборудуют вентиляционной системой закрытого типа.
Принцип ее работы основан на выведении скопившихся газов во впускной коллектор.
Принцип деяния может основываться на выводе газов, или на притоке незапятнанного воздуха. На данный момент более всераспространена модель комбинированного типа. Данный узел состоит из 4 частей:
- Маслоотделитель — удаляет частички масла, которые не должны попасть в камеру сгорания.
- Воздушные патрубки.
- Клапан — регулирует давление,
- Успокоитель — позволяет предупредить турбулентность паров.
Устройство закрытой системы вентиляции картера
Что такое
картерные газыВ процессе работы ДВС формируется высочайшее давление снутри цилиндра. Во время сгорания топливовоздушной консистенции выхлопные газы отчасти прорываются через поршневые кольца и попадают в полость картера. При неполном сгорании бензина и во время такта сжатия в картер попадают также пары горючего, масла, воды.
Все эти газы в совокупы именуют картерными.
Когда они накапливаются, возрастает давление в картерном пространстве, а побочным эффектом становится ускоренный износ мотора. Также наблюдается разжижение и ухудшение свойства моторного масла.
Как избежать поломки системы
Чтоб система вентиляции работала исправно, принципиально использовать высококачественное масло. Также необходимо создавать чистку вентиляции. Порядок проведения профилактической прочистки описан ниже:
- Отсоединяют расширительный бак. Отключают трубу блока и провод, присоединенный к датчику.
- Идущую к блоку трубку затыкают, бак устанавливают вертикально.
- Отсоединяют дроссельную заслонку, а позже — идущую к блоку трубку. Блок вытаскивают.
- Снимают хомуты сапуна.
- Отключают клапаны от узлов, подвергаемых чистке.
- Создают прочистку, потом собирают детали в оборотном порядке.
Причины неисправности вентиляции
Делему в большинстве случаев вызывает нехорошая проводимость системы либо ее разгерметизация.
Главные предпосылки схожих проблем приведены в перечне:
- Разные повреждения шлангов.
- Прорывание мембраны клапана PCV.
- Засоренные шланги системы вентиляции.
- Нагар — даже переработанные газы содержат частички масла. В итоге неизменного перемещения паров, на поверхности клапана накапливаются загрязнения.
- Износ поршневой группы.
Как устроен и для чего нужен картер двигателя
Этот элемент коробчатого типа предназначен для защиты и опоры частей ДВС, также он служит резервуаром для масла. Нижняя часть включает емкость для сбора газов и поддон с маслом. В верхней находится крышка клапанов, блок цилиндров и ГБЦ.
Современные модели картеров включают более 10 частей. В движках среднего и большого размера его детали представляют соединенные меж собой стойки. Цельный корпус имеют только модификации для маленьких моторов.
Прибор для измерения картерных газов
Монометром можно измерить давление, обычные характеристики не должны превосходить 60 мм ртутного столба.
Сначала убеждаются, нет ли засора в трубке сапуна. Также проверяют уровень масла в движке. Модель измерительного устройства подбирают, исходя из мощности и типа мотора. Принципиально убедиться, что аппарат подходит по поперечнику калиброванного отверстия.
В машинах с вентиляционной системой закрытого типа нужно отсоединить трубку сапуна. На канал снутри впускного коллектора ставят заглушку. Манометр присоединяют к кончику трубки. К самому аппарату подключают датчик давления.
Двигатель должен поработать с нагрузкой и с частотой вращения, при которой достигается номинальная мощность. Нужно дождаться, пока выровняются показания манометра.
После стабилизации прибора, записывают результаты. Затем можно снять прибор, вытащить заглушку и заново подсоединить трубку.
Важно учитывать, что на двух моторах с одинаковым рабочим объемом расход газов может отличаться. Такая ситуация возможна, когда у рассматриваемые модели дифференцируются по показателям работы на единицу времени и вращающему моменту.
Как
проверить клапан картерных газов?Если СВКГ в двигателе работает неверно, то это может доставить автовладельцу больше количество проблем. В картере ДВС возрастает сила давления газов, из-за чего выдавливается масло из-под прокладок. Газы будут искать любые щели, чтобы выйти наружу. Поэтому масло также будет течь из-под сальников. Для того чтобы газы могли выходить из блока двигателя, в современных автомобилях используются так называемые системы вентиляции принудительного типа. Здесь посредством разрежения газы засасываются во впускной тракт, а затем попадают в камеру сгорания, где и сгорают. За это отвечает клапан картерных газов. Иногда у него возникают различные неисправности, которые влияют на эффективность работы силового агрегата.
Как
проверить устройство? СпособЕсли на автомобиле наблюдаются подобные симптомы, нужно проверить работу клапана PCV. Существует два способа для тестирования. Если снять клапан картерных газов «Passat Б3», то его продувка должна проходить только в одну сторону.
В обратную воздух проходить практически не должен. Допускается лишь незначительное количество его, которое может проходить. Если все именно так, тогда система исправна.
Особенности системы вентиляции картерных газов на автомобилях группы VAG
Вентиляция картера на автомобилях VAG имеет относительно сложное устройство. В системе используется огромное количество деталей из пластика и резиновых патрубков. В процессе активного использования автомобиля шланги закоксовываются. Тогда предстоит очистить все элементы. Раньше в этом случае проблема решалась просто. В обход системы вентиляции на крышке клапанной системы устанавливали патрубок или шланг и выпускали газы в окружающую среду. Но такой способ имеет массу недостатков. Газы серьезно загрязняют окружающую среду, водитель и пассажиры в салоне автомобиля тоже ими дышат.
О засорах
Клапан картерных газов «Passat Б3», как и все остальные такого типа, подвержен засорению. Это может привести к заклиниванию механизма. Явление обязательно отразится на характеристиках двигателя.
Если клапан заклинило в открытом положении, повысятся обороты холостого хода, может в значительных пределах вырасти расход топлива. Работа двигателя на холостом ходу станет неустойчивой.
Принцип действия
Когда смесь топлива и воздуха сгорает в камере при очень высоких температурах, выделяется азот. Вместе с кислородом он может образовывать опасные вещества, которые губительным образом влияют на экологию. Это оксиды азота. При определенном условии в камере сгорания мотора температура горения больше стандартной, из-за чего объем выбросов оксидов азота значительно увеличивается.
Проверка бензиновых двигателей
Все современные бензиновые двигатели, используемые в автотранспорте, оснащены системой рециркуляции картерных газов, газы с картера поступают во впускной коллектор на дожигание. При измерении давления картер не герметизируется, манометр с помощью переходного устройства плотно устанавливается на маслозаливной горловине. Во избежание влияния вибраций на манометр возможно соединение его с полостью картера через резиновый шланг длинной 1.
1,5 м и внутренним диаметром 6. 8 мм, который так же выполняет роль демпфера. Измерения проводятся на прогретом двигателе. При номинальной частоте вращения двигателя (750 ±50 оборотов в минуту) значения давления у исправного двигателя должны быть в диапазоне 500. 1500 Па (для двигателей, рабочий объем цилиндров которых равен 1,8. 3.0 л). Давление, превышающее данные значения, свидетельствует об износах цилиндропоршневой группы. При увеличении частоты вращения двигателя до 2200. 3500 оборотов в минуту должно создаться разряжение 100. 500 Па. Это вызвано тем, что с увеличением оборотов двигателем начинает потребляться большее количество воздуха, что увеличивает разряжение во впускном коллекторе, в связи, с чем полностью открывается перепускной клапан, и начинается интенсивное засасывание во впускной коллектор картерных газов. Если при максимальных оборотах холостого хода давление не снижается, то это свидетельствует о неисправном перепускном клапане. Если же разряжение выше указанной нормы, то это указывает на загрязненный воздушный фильтр.
Рисунок 2 – Измерение давления в картере бензинового двигателя
Цилиндропоршневая группа
В случае, если проверка показала отсутствие проблем с вентиляцией картера и кольцами, следующей часто встречающейся возможной причиной может быть повреждение поверхностей гильзы цилиндров. Для устранения дефекта необходимо отшлифовать поверхности и установить новые кольца ремонтного размера. При большом износе цилиндров, расточки двигателя не избежать.
Сапунить мотор может по причине износа клапанов, сальников, втулок и т.п. В любом случае, для точного диагноза и устранения причины требуется полная диагностика и проверка мотора специалистом.
Измерение давления в картере двигателя на примере ки-17999м
Николаев Евгений Владимирович, ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии, младший научный сотрудник, [email protected] ru, тел. (499) 174-82-11, 109428, Москва, 1-й Институтский проезд, д. 1
В статье рассмотрены проблемы диагностирования автотракторных двигателей по параметрам расхода и давления картерных газов.
Представлены результаты исследований влияние скоростного режима работы двигателя на изменения значений диагностических параметров. Статья будет интересна инженерам технического сервиса, механизаторам, студентам и аспирантам, обучающимся по соответствующим специальностям.
Ключевые слова: Диагностирование, технические показатели, определение технического состояния, методы технического контроля.
Известно большое число различных способов диагностирования технического состояния двигателей внутреннего сгорания. Общими признаками известных способов является наличие процедур, заключающихся в том, что в установленных условиях измеряют диагностический показатель как показатель состояния одного конструктивного элемента двигателя, сравнивают измеренное значение показателя с опорной пороговой величиной и при установленном уровне их отличий судят о техническом состоянии узла двигателя — классифицируют определенного вида нарушение его работы. Определенные скоростной и тепловой режимы устанавливаются конкретно для каждого типа двигателя, соответствующие, как правило, режиму холостого хода.
Проверка двигателя со свободной системой выпуска картерных газов (через сапун)
Для проверки технического состояния ЦПГ по расходу картерных газов герметизируется сапун, горловина масломерного щупа, на маслозаливную горловину устанавливается индикатор картерных газов (КИ-17999М), двигатель выводиться на постоянные номинальные обороты вращения коленчатого вала и проводится измерение. Предварительно двигатель должен быть прогрет до рабочей температуры. Далее проводиться измерение избыточного давление в картере двигателя, которое характеризует техническое состояние системы вентиляции картера. Сапун разгерметизируется, взамен ротаметрической трубки устанавливается манометр на низкое давление, щель пробора плотно закрывается, измерение проводиться на постоянных номинальных оборотах.
Повышенное давление может свидетельствовать о забитом сапуне, который необходимо прочистить, во избежание дальнейшего повышения давления в картере и течи масла через уплотнители. Если давление в картере дизеля высокое и при прочищенном сапуне, то это свидетельствует об значительных износах цилиндропоршневой группы.
Рисунок 1 – измерение расхода картерных газов
Повышенное давление картерных газов дизеля
Николаев Евгений Владимирович, ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии, младший научный сотрудник, [email protected] тел. (499) 174-82-11, 109428, Москва, 1-й Институтский проезд, д. 1
В статье рассмотрены проблемы диагностирования автотракторных двигателей по параметрам расхода и давления картерных газов. Представлены результаты исследований влияние скоростного режима работы двигателя на изменения значений диагностических параметров. Статья будет интересна инженерам технического сервиса, механизаторам, студентам и аспирантам, обучающимся по соответствующим специальностям.
Ключевые слова: диагностирование, технические показатели, определение технического состояния, методы технического контроля.
Известно большое число различных способов диагностирования технического состояния двигателей внутреннего сгорания. Общими признаками известных способов является наличие процедур, заключающихся в том, что в установленных условиях измеряют диагностический показатель как показатель состояния одного конструктивного элемента двигателя, сравнивают измеренное значение показателя с опорной пороговой величиной и при установленном уровне их отличий судят о техническом состоянии узла двигателя. классифицируют определенного вида нарушение его работы. Определенные скоростной и тепловой режимы устанавливаются конкретно для каждого типа двигателя, соответствующие, как правило, режиму холостого хода. Однако, как показывает опыт, изменение диагностического показателя происходит под воздействием множества факторов. Для конкретизации влияний отдельных факторов на диагностические показатели стоит проводить измерения на различных скоростных рабочих режимах двигателя.
Причины неисправности
Причин может быть несколько, основные из них:
- Загрязнение и выход из строя системы вентиляции картера;
- Неисправности цилиндропоршневой группы;
- Поломки в головке блока цилиндров.
Для точного определения, что конкретно привело к нехарактерному поведению, необходимо выполнить диагностику состояния силовой установки с привлечением специалистов.
Почему сапунит
дизельПод понятием того, что двигатель сапунит, стоит понимать появление дымления из маслозаливной горловины, течей моторного масла в различных местах, обусловленных конструкцией ДВС (сапун), а также в области расположения многочисленных уплотнений (сальников). Необходимо отметить, что немного сапунить может даже относительно новый дизель или бензиновый мотор.
Сапун представляет собой устройство, которое является клапаном. Данный клапан служит для того, чтобы уравнивать давление в емкостях различного назначения путем сообщения с атмосферой.
В ДВС сапун уравнивает внутреннее давление в картере двигателя с внешним атмосферным.
Дело в том, что часть газов в цилиндре порывается через уплотнительные кольца и попадает в картер двигателя, создавая избыточное давление. Для решения этой проблемы была создана система вентиляции картерных газов.
При определенных условиях система вентиляции картера не всегда успешно справляется с возросшим давлением и удалением излишков через сапун. Результатом становится заметное повышение расхода масла, течь сальников. Иногда давление в двигателе поднимается до такой отметки, что масляный щуп попросту выдавливает.
Проблемы и неисправности вентиляции картера
Для чего предназначена система вентиляции картера двигателя, понятно из ее названия. Но почему картер необходимо вентилировать? Как показывает практика, точность ответа на этот вопрос сильно зависит от того, приходилось ли раньше тому или иному владельцу сталкиваться с проблемами, которые система вентиляции способна создавать.
Если не приходилось, случается, что о том, из-за чего картер нуждается в вентиляции, равно как и том, как она реализуется, автовладелец может и не догадываться.
Все упирается в прорыв газов в картер. Как бы ни были хороши поршневые кольца, полную герметизацию пространства над поршнем, где происходит рабочий процесс, они обеспечить не могут. В результате под действием высокого давления из надпоршневого пространства в картер проникают не только продукты сгорания горючей смеси, но на такте сжатия и некоторая часть самой горючей смеси.
Если прорвавшиеся газы не отводить, давление в картере повышается, в результате чего картерные газы способны выдавить щуп масломера с последующим выбрасыванием масла из двигателя в моторное отделение и вызвать появление течей масла по прокладкам и сальникам. Вентиляция обеспечивает выравнивание давления в картере с атмосферным давлением, что позволяет избежать этих негативных последствий прорыва газов. Это и есть основная причина оснащения любого двигателя вентиляцией картера.
Однако в целую систему PCV (Positive Crankcase Ventilation) вентиляция превратилась благодаря экологии. Картерные газы токсичны. Поэтому широко применявшаяся некогда вентиляция с помощью сапуна с вытяжной трубкой, отводившей газы из картера прямо в атмосферу, примерно с середины 1960-х годов была запрещена сначала в США, а затем и в Западной Европе.
Сейчас сапуны открытого типа можно увидеть лишь на коробках передач, раздаточных коробках и других агрегатах, где их наличие обусловлено способностью воздуха от нагрева во время работы агрегата расширяться, из-за чего увеличивается давление внутри узла, что также чревато выдавливанием уплотнений и появлением течей.
В закрытых системах вентиляции, коими оборудованы все современные моторы, картерные газы отводятся во впускной коллектор, после чего возвращаются в цилиндры двигателя. Закрытые системы не сообщаются с атмосферой, а стало быть, не загрязняют окружающую среду углеводородными соединениями — несгоревшим топливом, продуктами неполного сгорания топлива, масляными парами, которыми насыщены картерные газы, а позволяют им с пользой догореть в цилиндрах.
Но только этим достоинства закрытой вентиляции не ограничиваются. Открытая вентиляция работала за счет разряжения, возникающего у среза вытяжной трубки, однако обязательным условием создания достаточного для интенсивной вентиляции разряжения было движение автомобиля — чем быстрее, тем разряжение выше. Работу закрытых систем обеспечивает разряжение во впускном коллекторе, поэтому вентиляция начинает функционировать сразу же с запуском двигателя. При этом небольшое разряжение создается и в картере, что повышает надежность уплотнений.
В недостатках — усложнение конструкции двигателя. Закрытая система вентиляции требует наличия каналов в блоке и головке цилиндров, а также патрубков и шлангов, по которым циркулируют картерные газы.
В картерных газах присутствует масляная взвесь, которую во избежание высокого расхода моторного масла на угар и загрязнения узлов системы питания, находящихся во впускном тракте, необходимо отделять. Поэтому должен быть предусмотрен маслоотделитель, иногда также называемый маслоуловителем, или маслоотстойником, и каналы, по которым собранное масло возвращается в поддон.
Помимо этого, сообщение картерного пространства с впускным коллектором оказывает влияние на работу двигателя по причине снижения разряжения в коллекторе и добавления к воздуху, поступающему в цилиндры двигателя, того или иного количества картерных газов, которое существенно изменяется в зависимости от режима работы силового агрегата.
Наконец, для нормального функционирования системы вентиляции требуется подвод свежего воздуха в картерное пространство, иначе вместо повышенного давления в картере, с которым вентиляция призвана бороться, возможен обратный эффект — чрезмерное разряжение.
Это общие положения, относящиеся к системам вентиляции, но что касается их исполнения на том или ином двигателе, то тут, как говорится, сколько производителей, столько и вариантов. Кроме того, на исполнение влияет экологический класс силового агрегата, тип двигателя — бензиновый или дизельный, наличие турбонаддува.
Например, маслоотделители могут быть встроенными в двигатель и при этом располагаться внутри клапанной крышки либо в блоке цилиндров, а могут быть выполнены как отдельный узел, расположенный на моторе.
В маслоотделителях используются лабиринтные и инерционные принципы улавливания масла. В первом случае поток картерных газов движется по каналам, резко изменяющим направление. При этом капельки масла оседают на стенках лабиринта, затем объединяются в крупные капли и стекают вниз, где попадают в сливные каналы и возвращаются в поддон двигателя.
В маслоотделителях центробежного типа капельки масла под действием сил инерции отбрасываются и прилипают к стенкам, а далее опять-таки стекают вниз.
Способы согласования работы системы вентиляции с работой двигателя тоже бывают разными. В карбюраторных моторах, двигателях с моновпрыском и нередко при распределенном впрыске вопрос решался с помощью двух каналов подвода картерных газов, один из которых выводили перед дроссельной заслонкой, а второй, заканчивающийся калиброванным отверстием (жиклером), — за ней. При работе на холостом ходу газы поступали по каналу с жиклером за дроссельной заслонкой, но когда по мере открытия дроссельной заслонки и увеличения оборотов коленвала разряжение за заслонкой уменьшалось, но количество газов, прорвавшихся в картер, увеличивалось, из-за чего этот канал переставал справляться со своими обязанностями, в дело вступал первый канал.
Однако наибольшее применение получили клапанные системы регулирования. В них проходное сечение в трубопроводе подвода картерных газов изменяется с помощью клапана в обратной зависимости от разряжения во впускном коллекторе — чем сильнее разряжение, тем меньше проходное сечение клапана и наоборот.
Клапаны PCV в свою очередь бывают золотниковые и мембранные. С точки зрения более точного дозирования количества картерных газов мембранные считаются лучшими, но, впрочем, это не так уж и важно. Важно, что неисправность клапана ведет к нарушению состава горючей смеси. Отсюда начинаются проблемы, которые в эксплуатации способна создавать вентиляция картера.
Клапаны, как известно, могут потерять подвижность или, говоря проще, заклинить в каком-то положении. У мембранных клапанов сомнение вызывает также надежность и долговечность материала мембраны. Заклинить клапан может из-за засорения. В картерных газах присутствуют мелкодисперсные частички сажи и нагара.
Чем хуже техническое состояние двигателя, тем их больше. Опять же в мелких капельках масла могут находиться еще более мелкие инородные включения. Чем хуже обслуживается двигатель, тем включений больше. Эта грязь откладывается не только в клапане PCV, но и в калиброванных отверстиях, патрубках системы вентиляции. Опять же патрубки могут прорваться — их материал отнюдь не вечен.
Коварство системы вентиляции заключается в том, что неполадки в ней могут не оказывать сильно заметного влияния, а если и начинают сказываться уменьшением мощности, увеличением расхода топлива, слишком быстрым загрязнением дроссельной заслонки, регулятора холостого хода, замасливанием воздушного фильтра и прочими проблемами, то их списывают на неисправности других систем, прежде всего систем питания и зажигания.
По словам специалистов, некоторые модели двигателей, отвечающих экологическим требованиям от Евро-4 и выше, при неполадках с вентиляцией способны «свалиться» на работу в аварийном режиме, однако и при этом компьютерная диагностика не указывает на истинного виновника.
Поэтому чаще всего лишь когда система засорилась настолько, что картерным газам не остается ничего другого, как выдавить щуп масломера и выгнать масло из двигателя, на вентиляцию наконец-то обращают внимание.
Но в зимний период эксплуатации вентиляция способна на настоящие подлости. Ко всему прочему в картерных газах содержатся водяные пары. Откуда им взяться? Из атмосферного воздуха, поступающего в двигатель, разумеется.
Перемещаясь по системе, пар может конденсироваться в «закоулках», после чего при низких температурах окружающей среды влага изменяет агрегатное состояние, превращаясь в лед. Он в свою очередь закупоривает какое-то «узкое место» системы. Картерным газам опять-таки не остается ничего другого, как выдавить щуп масломера и начать выгонять наружу моторное масло. Причем если засорения системы вентиляции нагаром при исправной работе силового агрегата и его своевременном обслуживании качественными расходными материалами можно ждать бесконечно долго, то обмерзание — вопрос очень короткого времени.
Проблема обмерзания известна разработчикам двигателей, о чем свидетельствует наличие встроенных в систему вентиляции обогревов. На приведенной выше схеме системы вентиляции дизелей 1.6 и 2.0 TDI Volkswagen функцию обогрева выполняет нагревательный резистор. К сожалению, нередко этими обогревами оборудуется вентиляция картера только тех моторов, которые предназначены для автомобилей, продающихся в странах с холодным климатом, — так называемое северное исполнение. Если подогрев не предусмотрен или он неисправен — жди сюрпризов.
И опять-таки, к сожалению, не во всех инструкциях по эксплуатации есть указания по уходу за системой вентиляции картера. Он должен заключаться в периодической очистке полостей вентиляционных шлангов, маслоотделителя, калиброванных отверстий и других узких мест в системе.
При этом обслуживание системы в существующих указаниях по уходу рекомендуется проводить одновременно с очередной заменой масла в двигателе либо через одну замену. Однако как часто подобные рекомендации используются на СТО, в гаражах, владельцами, самостоятельно обслуживающими свои машины? Как в такой ситуации говорят философы, вероятность есть всегда, в данном случае она равна нулю.
Сергей БОЯРСКИХ
Фото автора
ABW.BY
Благодарим за помощь в организации фотосъемки Ресурсный центр на базе автомеханического колледжа имени академика М.С.Высоцкого
Найти и купить необходимые запчасти вы можете, воспользовавшись поиском сайта-агрегатора BAMPER.BY. Здесь собрано более 287.000 предложений от крупнейших белорусских поставщиков с фотографиями и ценой каждой детали. Поиск любой запчасти — в три клика.
Положи это себе в трубку: анализ 5-газового двигателя
Время: разгар Второй мировой войны. Место: Северная Африка. После многих поражений в африканской пустыне от рук Роммеля и его бронетанковой дивизии мы теперь могли ощутить сладкий запах победы.
Однажды ночью, охваченный неуверенностью, я не мог уснуть и ходил по лагерю, думая о том, что должно было произойти на рассвете. Я заметил офицера через весь лагерь, читающего при слабом свете, и подошел к нему. Это был наш новый полевой командир генерал Паттон.
Он читал книгу Роммеля о военном деле. Ух ты! Я подумал про себя. Он читает книгу врага! Услышав мое приближение, генерал Паттон на мгновение остановился и посмотрел вверх. Заметив мое удивление, он объяснил: «Чтобы победить своего противника, вы должны сначала изучить его. Вы должны понять его. Тогда и только тогда вы сможете предсказать его действия на поле боя».
Очнувшись от воспоминаний, я понимаю, что то же самое (почти) и с неисправным автомобильным двигателем. Каждый день в своем служебном отсеке вы должны вести тотальную войну, вы против машины! А чтобы победить, вы тоже должны знать своего противника.
Химическая реакция приводит в действие двигатель внутреннего сгорания. Чтобы произошла эта химическая реакция, многие вещи должны происходить в правильном порядке. При сбое любого из этих событий эта реакция изменится. Знание того, что это за изменения и почему они происходят, поможет вам успешно отремонтировать автомобиль.
Двигатель с искровым зажиганием (SI) всасывает воздух в цилиндр, создавая перепад давления. Это происходит за счет движения поршня вниз при открытом впускном клапане. Воздух поступает в двигатель под давлением 14,7 фунтов на квадратный дюйм (на уровне моря). Атмосферный воздух состоит примерно из 79 % азота (N2) и 21 % кислорода (O2). Затем система управления подачей топлива добавляет углеводород (HC)/в данном случае бензин/во впуск или непосредственно в цилиндр (рис. 1). Затем впускной клапан закрывается, и поршень начинает движение вверх. По мере увеличения движения поршня объем в цилиндре уменьшается. Это создает энергию в виде тепла.
Механическая сила движения поршня вверх заставляет молекулы газа и воздуха ускоряться внутри цилиндра. Когда эти молекулы ускоряются, они сталкиваются друг с другом. Эти столкновения абсолютно эластичны, поэтому при столкновении молекул энергия передается от одной молекулы к другой. Это создает тепловую энергию, которая передается газам внутри цилиндра. Часть этой тепловой энергии передается стенкам цилиндра. Если стенки имеют ту же температуру, что и газ, то некоторые атомы газа теряют энергию, а некоторые приобретают ее, при этом средняя температура остается неизменной.
Если стенки горячее газа, больше атомов получает энергию, чем теряет энергию, и температура газа увеличивается. Если сжатие происходит быстрее, чем энергия может рассеиваться в стенках цилиндра, температура газовой смеси будет повышаться. Эта тепловая энергия будет получена углеводородными цепями, которые при определенных условиях вызовут полное сгорание.
Вы видите, что эта тепловая энергия очень важна; это важно при воспламенении воздушно-топливной смеси. Эта тепловая энергия вступает в реакцию с углеводородной цепью, возбуждая связи между атомами углерода и водорода и делая их нестабильными. Чем горячее НС-связь, тем более нестабильной она становится и тем легче ее разорвать.
Назначение двигателя с искровым зажиганием — разрыв водород-углеродных и углерод-углеродных связей. Водород использует энергию, чтобы удерживать атомы углерода, а углерод использует энергию, чтобы удерживать другие атомы углерода. Если эти связи разорваны, то эта энергия больше не нужна для удержания цепи УВ.
Эта энергия, высвобождаемая из НС-связи, приводит в действие двигатель внутреннего сгорания.
Важно понимать, что атомы удерживаются вместе силой. Чтобы разорвать эту связь, к ней нужно приложить большую силу, чем сила, удерживающая атомы вместе.
В двигателе SI, когда сжатие достигает своего пикового значения, связь НС ослабевает на долю секунды. Именно в этот момент искра должна ионизироваться на электродах свечи зажигания. Когда возникает искра, она прикладывает больше силы, чем удерживалась HC связь. Атомы водорода и углерода теперь будут отделены друг от друга.
Однако, если углеводородная цепь полностью разбита на отдельные атомы и нет кислорода для преобразования, водород и углерод преобразуются в ту же самую молекулу УВ, какой она была до того, как распалась. В этом случае энергия не выделялась бы.
Вот что происходит в процессе горения. Кислород и углеводороды нагреваются и становятся нестабильными. Затем связь HC разрывается ударной волной искры, ионизирующей электроды свечи зажигания.
Углерод, освобождаясь от водорода, притягивается кислородом и связывается с ним, образуя новые соединения (см. рис. 2 на стр. 42).
Как мы уже говорили, атмосфера состоит из 21% кислорода и 79% азота. Азот не является реагентом. Его чистая масса должна быть учтена, потому что он производит тепловую энергию во время сжатия. Во время реакции внутри камеры сгорания азот не выделяет энергию, но когда происходит реакция между кислородом и углеводородами, кислород и водород будут давить на азот в цилиндре. Реагентами, выделяющими энергию при воспламенении, являются углеводороды и кислород. В химической реакции важно иметь правильное весовое соотношение соединений, реагирующих друг с другом. Если весовое соотношение реагентов правильное, то в конце реакции не будет присутствовать ни одного химического вещества, с которого вы начали. Это уравновешенная реакция.
В двигателе внутреннего сгорания полная эффективность сгорания невозможна. Углеводородные цепи будут вдавлены в щели, такие как кольцевые зоны и карманы клапанов.
Металлические поверхности (такие как стенка цилиндра) также нагреваются, что позволяет некоторым цепям HC не сгорать. В этом случае молекулы углеводородов и кислорода будут распадаться и рекомбинировать в виде монооксида углерода (СО) и диоксида углерода (СО2). Водород будет соединяться с кислородом, образуя H3O/воду. Также будут присутствовать низкие уровни HC. В этих условиях также будут образовываться оксиды азота (NOX).
При горении бензина правильное соотношение веса составляет 14,7 фунта. воздуха (или давление воздуха на уровне моря) на 1 фунт топлива. Это считается правильным химическим соотношением или стехиометрией. Это также упоминается как лямбда, равная 1. Если по весу воздух больше, чем топливо, лямбда увеличится. Например, бедная смесь на 10% будет равна 1,10 лямбда. Если по весу воздуха меньше топлива, лямбда уменьшится. Богатая смесь на 10% будет равна 0,90 лямбда.
Примером богатой смеси может быть горящая свеча (топливо) со стаканом для питья над ней. Свеча израсходует весь кислород в стакане и перестанет гореть, оставив большую часть свечи (большое количество топлива) в стакане несгоревшей.
Примером обедненной смеси может быть одна спичка (топливо), горящая со стаканом над ней. Спичка сгорит полностью, но в стакане останется кислород.
Примером стехиометрической смеси могут быть несколько спичек (топлива), горящих над ними со стаканом для питья. В этом случае все спички полностью сгорели бы и использовали весь кислород в стекле. При изменении воздушно-топливной смеси скорость горения также меняется. Богатая смесь сгорает намного быстрее, чем бедная. Это изменит следы газа в выхлопной трубе.
Избыток топлива создает очень горячий фронт пламени, который быстро сжигает углеводороды. Горящие углеводороды используют весь кислород до того, как все углеводороды сгорят. Это оставляет частично сгоревшие углеводороды или CO в камере сгорания. В богатом состоянии показания выхлопной трубы показывают высокий уровень CO, низкий уровень O2, немного более высокий уровень углеводородов и более низкий уровень NOX.
NOX образуется при температуре выше 2500°F или при очень высоком давлении.
В слегка обогащенном состоянии фронт пламени имеет самую высокую пиковую температуру, а уровень NOX ниже. Это связано с тем, что фронт пламени движется очень быстро, что не дает достаточно времени для разрушения азота, чтобы он мог соединиться с кислородом. В богатых условиях недостаток кислорода также способствует низкому уровню образования NOX.
Примером обедненного состояния может быть пожар в прерии. Так как трава редкая, фронт пламени движется по полям медленно, пропуская много пучков травы. Точно так же в цилиндре сгорает бедная воздушно-топливная смесь. Фронт пламени движется медленно, полностью пропуская многие углеводородные цепи. Это обедненное состояние оставляет цилиндр с высоким уровнем HC, высоким уровнем O2, низким уровнем CO и низким уровнем CO2. Поскольку фронт пламени движется медленно, у азота есть больше времени для распада, а при избытке кислорода он легко соединяется с образованием высоких уровней NOX. Влияние переменных параметров двигателя, таких как нагрузка, скорость, время зажигания и время впрыска, будет влиять на выбросы выхлопных газов.
В этой статье невозможно охватить все эти переменные, но если вы понимаете основы химической реакции, у вас будут основные инструменты, необходимые для понимания проблем выбросов в вашем сервисном отсеке.
Теперь, когда мы лучше понимаем процесс сгорания, давайте рассмотрим три случая отсутствия запуска, жесткий горячий запуск и пропуск зажигания в шестицилиндровом двигателе.
Не заводится 1. В выхлопную трубу был помещен датчик выхлопных газов, и двигатель прокручивался в течение 8 секунд. Затем газовые следы были представлены в двух форматах: первый (рис. 3 на стр. 44) представляет собой график газов, а второй (рис. 4) представляет собой диаграмму статистики газовых следов. Во время этого отсутствия пуска УВ поднялись до 4662 частей на миллион. Это может показаться высоким, но на самом деле это довольно мало. В условиях отсутствия запуска концентрация углеводородов может достигать уровня 30 000 частей на миллион. Уровень CO также низкий, 0,3716%. Уровень CO2 также низкий, 4,26%.
Уровень O2 не сильно упал, изменившись с 20,95% до 14,87%. Уровень NOX вырос до 176,9 частей на миллион, в то время как лямбда упала до 2,54, а соотношение воздух/топливо упало до 37,19:1.
Одним из ключевых моментов здесь является то, что кислород был преобразован с помощью углеводородов с образованием CO и CO2. Это означает, что в цилиндре должна быть искра. Чтобы разорвать водородно-углеродную связь, необходимо приложить силу, превышающую силу, удерживающую молекулы вместе. Эта сила создается катушкой зажигания. Если искра не ионизирует электроды свечи зажигания, углеводородная цепь не разрушится.
Второй ключ заключается в том, что лямбда равна 2,54. Это в 2,5 раза меньше. У этого двигателя проблема с подачей топлива. Следует проверить давление и объем топлива, время включения форсунки или расход.
Не заводится 2. Датчик выхлопных газов был помещен в выхлопную трубу, и двигатель провернулся. Затем следы газа были представлены в двух форматах: первый представляет собой график (рис.
5 на стр. 48), а второй представляет собой диаграмму статистики (рис. 6). HC поднялся до 27 030 частей на миллион. CO достиг только 0,003663%. CO2 max составляет всего 0,001811%. O2 упал с 21,22% до 20,44%. NOX вырос до 840,75 частей на миллион. Лямбда упала до 0,877 при соотношении воздух/топливо 12,81:1.
Что мы можем узнать из этих чисел? Уровень HC 27 030 частей на миллион хорош во время отсутствия запуска. Это подтверждается значением лямбда 0,877. Это примерно 12% обогащения, что было бы правильным для холодного запуска. Ключом к этой загадке являются CO и CO2. О2 не соединился с углеродом, потому что не хватило силы, чтобы разрушить углеводородную цепь. Если искра не ионизирует электроды свечи зажигания, углеводородная цепь не разорвется. В этом случае молекулы углерода не высвобождаются, поэтому ни СО, ни СО2 не образуются. Если бы двигатель работал, а затем заглох, в выхлопной трубе остались бы следовые количества CO и CO2.
Проверните двигатель на 8–10 секунд, чтобы очистить выхлопную систему.
Дайте стартеру остыть, а затем проверните двигатель на 8-10 секунд, чтобы выполнить тест. В этом примере следует проверить систему зажигания.
Не заводится 3. В выхлопную трубу был помещен датчик выхлопных газов, и двигатель был запущен (рис. 7). УВ достигло 16 490 частей на миллион. Уровень CO поднялся до 0,07075%, а CO2 до 2,14%. Кислород показал очень мало изменений. NOX достиг 119,7 частей на миллион. Лямбда упала до 1,27 при соотношении воздух/топливо 18,67:1. Сначала кажется, что это бедная воздушно-топливная смесь. С лямбда 1,27 это на 27% меньше. Ключами к разгадке головоломки с этим незапуском являются HC и CO. При чтении 2,14% CO2 вы знаете, что искра возникла. Доставка HC на 16,490 частей на миллион при хорошем воспламенении дало бы более высокое показание CO, чем 0,07075%. Чтобы произошло хорошее зажигание, многие вещи должны происходить в правильном порядке. Если искра не возникает в нужное время, полное зажигание не может произойти. У этого двигателя ошибка синхронизации.
Необходимо проверить момент зажигания, порядок зажигания или синхронизацию кулачка.
Жесткий горячий старт. Датчик выхлопных газов был помещен в выхлопную трубу, и двигатель прокручивался до запуска (рис. 8, противоположная страница). УВ поднялись до 25 280 частей на миллион. Уровень CO поднялся до 7,49.%, СО2 до 14,98%. Показание O2 упало с 21,15% до 1,39%. NOx вырос до 47,44 частей на миллион. Лямбда упала до 0,60 при соотношении воздух/топливо 8,835:1.
Что означают эти цифры? Показатели HC и CO высокие. Лямбда — ключ к разгадке этой тайны. При 0,60 соотношение воздух/топливо обогащено на 40%. Обратите внимание на неровности на кривых CO2 и O2. Уровень СО2 начал расти, затем упал, затем снова начал расти. Это показывает, что проблема перегрузки существовала только при запуске. Вопрос в том, откуда взялось дополнительное топливо? Чтобы выяснить это, после запуска двигателя дайте ему поработать, пока следы газа не стабилизируются, что происходит примерно через 10–15 секунд.
Теперь выключите двигатель и подождите около 2 минут, затем снова запустите его. Если смесь по-прежнему очень богатая, проблема в системе впрыска топлива. Скорее всего виноват датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя. Если смесь теперь хорошая, во впускной коллектор просачивается дополнительное топливо. Форсунки, топливный регулятор или топливопровод должны быть проверены, чтобы найти эту утечку.
Осечка зажигания. На рис. 9 шестицилиндровый двигатель работал с датчиком выхлопных газов в выхлопной трубе. Затем цилиндры глушили по одному, удаляя искру из цилиндра. Следы HC и O2 нужно проверить. Поскольку это химические вещества, реагирующие друг с другом, если в цилиндре не возникает искры, эти газовые следы будут лучшим отражением неисправного цилиндра. Обратите внимание, что было мало изменений, когда искра второго цилиндра была убита. HC поднялся только на 60 частей на миллион. Это остатки углеводородов, оставшиеся от первого убитого цилиндра. Это означает, что HC не изменился во время глушения цилиндра.
Уровень O2 был 6% до последовательности глушения, а во время второго глушения кислород все еще оставался на уровне 6%. Углеводороды и O2, остающиеся неизменными во время глушения, указывают на то, что в этот цилиндр не впрыскивается топливо. На этом двигателе необходимо проверить топливную форсунку и/или контур впрыска.
Понимание газовых следов и химических реакций, происходящих в камере сгорания, имеет решающее значение для быстрого устранения проблем с двигателем. Это всего лишь несколько примеров того, как анализатор выхлопных газов можно использовать в вашем сервисном отсеке.
Скачать PDF
Дизельные и газовые двигатели | Семейный мастер на все руки
Бензиновые и дизельные двигатели имеют неотъемлемые различия в эксплуатации, стоимости и эффективности. Узнайте все об этих различиях, плюс плюсы и минусы каждого из них.
Газовые и дизельные двигатели внешне похожи. Оба используют внутреннее сгорание для перемещения поршней вверх и вниз внутри цилиндров. Поршни соединены с коленчатым валом, который преобразует их возвратно-поступательное движение во вращательное движение, необходимое для движения транспортного средства. Оба двигателя создают энергию путем воспламенения топлива, но самая большая разница между ними заключается в процессе воспламенения.
На этой странице
Как работают газовые и дизельные двигатели
Газовые двигатели используют четырехтактный цикл сгорания. На такте впуска , поршень начинается в верхней части цилиндра. Впускной клапан открывается, когда поршень движется вниз, позволяя двигателю всасывать смесь воздуха и бензина. Во время такта сжатия , поршень движется обратно вверх и сжимает газовоздушную смесь. В верхней части такта сжатия на свечу зажигания подается напряжение, создавая искру, которая воспламеняет смесь.
Когда газ сгорает и расширяется, он толкает поршень вниз в такт сгорания, завершение цикла. После этого поршень возвращается в верхнюю часть цилиндра, выталкивая сгоревшие газы из выпускного клапана.
Дизельные двигатели работают по тому же четырехтактному циклу, что и бензиновые двигатели, с одним существенным отличием. В отличие от бензинового двигателя, во время такта впуска в цилиндр поступает только воздух. Когда поршень движется обратно вверх и сжимает этот воздух, он нагревается. В верхней части этого такта в цилиндр впрыскивается топливо. Тепла сжатого воздуха достаточно, чтобы вызвать сгорание и заставить поршень опуститься.
Различия между газовыми и дизельными двигателями
Свечи зажигания: Газовый двигатель использует свечу зажигания для воспламенения газовоздушной смеси в цилиндре. Но дизельные двигатели используют тепло сжатого воздуха, поэтому свечи зажигания им не нужны.
Однако в некоторых дизельных двигателях есть так называемые свечи накаливания. При низких температурах у дизельных двигателей могут возникнуть проблемы с запуском, поскольку сжатый воздух недостаточно горячий для воспламенения топлива в холодном цилиндре. Свечи накаливания используют провода с электрическим нагревом, чтобы прогреть камеру сгорания до такой степени, чтобы двигатель запустился. Затем тепло сгорания доводит двигатель до рабочей температуры.
Эффективность: Дизельные двигатели часто имеют лучшие показатели топливной экономичности по сравнению с бензиновыми аналогами. Поскольку дизельные двигатели самовоспламеняются, они предназначены для создания гораздо более высокого давления во время такта сжатия, что приводит к повышению общей эффективности.
Для газовых двигателей, напротив, крайне важно, чтобы температура самовоспламенения никогда не достигалась до того, как свеча зажигания даст искру. Таким образом, компрессия в цилиндре должна быть ниже, что приводит к несколько более низкому общему КПД. Газовые двигатели обычно никогда не имеют степень сжатия выше 14:1. Дизели работают при соотношении 18:1 и выше.
Ожидаемый срок службы: Грубо говоря, можно ожидать, что дизельный двигатель прослужит в два раза дольше, чем бензиновый.