ПОНИМАНИЕ И ИЗМЕРЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА СЖАТИЯ
Поскольку гоночные поршни в отечественных двигателях V8 двигаются вверх и вниз более 100 раз в секунду, их замена является обычной частью повседневной жизни гонщика.
Команды NHRA Top Fuel и Funny car заменяют их после каждой гонки и каждого второго квалификационного прохода. Команды Pro Stock меняют их примерно через каждые 40 проходов, а воины выходного дня меняют их каждые 12–18 месяцев, и раньше, если их двигатели работают с закисью азота. При замене поршней обычно возникают вопросы об изменении характеристик, особенно о степени сжатия.
Рон Бобьен из Diamond Piston объясняет: «Степень сжатия двигателя рассчитывается путем деления общего рабочего объема (с поршнем в нижней мертвой точке) на общий сжатый объем (с поршнем в верхней мертвой точке). Например, если общий рабочий объем 632 куб. см в крупноблочном автомобиле Chevrolet составляет 1380,34 куб. см (куб. сантиметра), а общий сжатый объем составляет 86,69 куб. см, степень сжатия будет указана как 15,92: 1».
Команды Funny Car заменяют поршни после каждой гонки и каждого второго квалификационного заезда. Команды Pro Stock меняют их примерно через каждые 40 проходов, а воины выходного дня меняют их каждые 12–18 месяцев, и раньше, если их двигатели работают с закисью азота. Часто замена поршня приводит к изменению степени сжатия. Поскольку гоночные поршни в отечественных двигателях V8 двигаются вверх и вниз более 100 раз в секунду, их замена является обычной частью рутины гонщика.
Команды NHRA Top Fuel и Funny car заменяют их после каждой гонки и каждого второго квалификационного прохода. Команды Pro Stock меняют их примерно через каждые 40 проходов, а воины выходного дня меняют их каждые 12–18 месяцев, и раньше, если их двигатели работают с закисью азота. При замене поршней обычно возникают вопросы об изменении характеристик, особенно о степени сжатия.
Рон Бобьен из Diamond Piston объясняет: «Степень сжатия двигателя рассчитывается путем деления общего рабочего объема (с поршнем в нижней мертвой точке) на общий сжатый объем (с поршнем в верхней мертвой точке).
Например, если общий рабочий объем 632 куб. см в крупноблочном автомобиле Chevrolet составляет 1380,34 куб. см (куб. сантиметра), а общий сжатый объем составляет 86,69 куб.cc степень сжатия будет указана как 15,92:1».
Чтобы найти общую рабочую площадь двигателя в кубических дюймах, можно применить следующую формулу: 0,7854 x диаметр отверстия x диаметр отверстия x длина хода x количество цилиндров. Чтобы перевести кубические дюймы в кубические сантиметры, умножьте их на 16,39. Использование бюретки является лучшим методом измерения сжатого объема (объем камеры плюс объем поршня).
Коэффициенты сжатия часто зависят от свода правил. Также КПД двигателя является решающим элементом в их составе. Более высокие коэффициенты сжатия не всегда лучше всего рассчитаны на успех. Когда вы чрезмерно сжимаете цилиндр, вы вызываете «потерю нагнетания» — для сжатия содержимого цилиндра требуется лошадиная сила.
Невозможность измерить высоту блока и объемы поршня и камеры являются двумя основными препятствиями для достижения точных степеней сжатия.
Наиболее точным методом измерения объемов поршня и камеры является заполнение пространств окрашенной жидкостью, подаваемой через калиброванную бюретку.
«Если вы вносите изменения в камеру или поршень, а двигателю требуется меньше времени для увеличения мощности, сжигание становится более эффективным», Кейт Уилсон, Wilson Manifolds Кейт Уилсон из Wilson Manifolds, который в течение тридцати лет отличился с ведущими гоночными командами в достижении лучшего распределения воздуха и топлива и наполнения цилиндров, комментирует: «Эффективное наполнение цилиндров позволяет нам сохранять днища поршней как можно более плоскими — мы стараемся не стрелять из-за бугра! «Кроме того, — говорит специалист по индукции из Форт-Лодердейла, — когда вы исследуете впускной канал собранного двигателя с отрегулированными клапанами, градуировкой кулачков и т. д. и видите, что впускной клапан приоткрыт, необходимо, чтобы смесь вытекала и обтекала его. клапан быстро в цилиндр в те ранние моменты подъема клапана.
Поступающей воздушной смеси не должна мешать неуклюжая форма поршня. Любое обременение повредит способности двигателя производить мощность».
Кроме того, чрезмерно усердствовать с опережением зажигания тоже не всегда рекомендуется. Как утверждает Чак Лоуренс из Jon Kaase Racing Engines, «более раннее включение зажигания заставляет двигатель работать с большей нагрузкой, так как поршень поднимается в такте сжатия, и ему приходится преодолевать преждевременные направленные вниз силы расширяющихся газов».
Точный расчет степени сжатия важен как минимум по трем причинам. «Во-первых, — говорит Боб Фокс, глава Diamond, — часто требуются поршни с более высокой степенью сжатия, чем это физически возможно обеспечить. Во-вторых, некоторые санкционирующие органы устанавливают строгие ограничения на коэффициенты сжатия, и если они не рассчитаны точно, гонщик может либо растратить мощность, которую он мог законно генерировать, либо невольно быть уличенным в жульничестве.
В-третьих, если гоночный двигатель спроектирован в соответствии со строгими спецификациями, в том числе для работы на конкретном гоночном топливе, то правильно рассчитать степень сжатия стоит».
Чтобы измерить объем поршня, сначала используйте градусное колесо для достижения трех целей: установите поршень (с кольцами и прикрепленный к коленчатому валу самым длинным штоком) в верхней мертвой точке; выровняйте поршень с декой; и установите поршневой палец в мертвую точку цилиндра.
Нанесите тонкую полоску смазки, чтобы прикрепить верхнюю кромку поршня к цилиндру, и поместите толстую акриловую пластину поверх цилиндра. В пластине необходимо просверлить отверстие диаметром 1/4 дюйма или 3/8 дюйма в месте, где цилиндр встречается с поршнем.
Заполните 100-миллилитровую (мл) бюретку, градуированную в кубических сантиметрах, окрашенной жидкостью до нулевой отметки (Каасе использует уайт-спирит, Эрни Эллиот использует медицинский спирт с зеленым оттенком). Затем перелейте жидкость в полость поршня.
Акриловая поршневая пластина Эрни Эллиотта имеет углубление на внутренней поверхности объемом 21,2 см³. Тем не менее, когда производители или поставщики поршней запрашивают информацию, необходимую для приведения их поршней в соответствие с техническими характеристиками, важные данные неизменно упускаются. Неспособность заполнить специальную форму информации о поршне, как правило, является самой большой трудностью, с которой они сталкиваются. И почему эта утомительная проблема повторяется с такой быстротой? Трудно сказать, так как это может привести к неприятным последствиям для гонщика. Однако известно, что две главные проблемы связаны с высотой палубы блоков и объемом камеры.
Объем камеры измеряют, переворачивая головку блока цилиндров на верстаке (в комплекте с двумя клапанами и установленной свечой зажигания), помещая кусок толстого акрилового пластика (с отверстием в нем диаметром 1/4 или 3/8 дюйма) на камеру сгорания, заполнив 100-миллилитровую бюретку, градуированную в кубических сантиметрах, окрашенной жидкостью и передав эту жидкость в камеру сгорания.
Этот процесс измерения дублируется для определения объема поршня.
Высота платформы блока цилиндров измеряется от осевой линии коленчатого вала до поверхности блока цилиндров, обычно с помощью штангенциркуля. Знание точной высоты деки блока имеет решающее значение, поскольку она используется для проверки четырех важных измерений: половины размера хода, длины штока, высоты сжатия и расстояния между поршнем и декой.
Расстояние от поршня до деки — это расстояние от плоскости поршня до поверхности деки. Должно ли оно располагаться на нуле (заподлицо с поверхностью деки блока) или располагаться немного ниже канала ствола? Большинство производителей двигателей требуют, чтобы расстояние от поршня до платформы составляло 0,005 дюйма или 0,010 дюйма по каналу ствола. Этот небольшой фактор выдумки дает им возможность снять колоду с колоды позже, если это необходимо.
Компрессионная высота поршня, также называемая компрессионным расстоянием, измеряется от центральной линии поршневого пальца до лыски на верхней части поршня.
Как только эти размеры будут установлены точно, поршень будет расположен на точной высоте в цилиндре, и степень сжатия будет точно такой, как требуется.
Все правильно. При весе менее 400 фунтов и работе на насосном топливе со степенью сжатия 10:1 и выпуклыми поршнями новый легкосплавный двигатель объемом 450 куб. они содержат слово Запас — обычно следует горе.
Предположим, что желаемая степень сжатия у гонщика составляет 11,9:1, а высота блочной платформы исходная. Далее предположим, что 10,720 дюйма представляют собой запас. Но когда-то в прошлом и неизвестно нынешнему владельцу блок посетил механический цех, где палубы были «очищены», и высота на самом деле составляет 10 700 дюймов, а не 10 720 дюймов. В результате разница в расстоянии сжатия на 0,020 дюйма приведет к тому, что поршень будет располагаться выше в отверстии, что приведет к гораздо более высокой и нежелательной степени сжатия около 12,5: 1.
Опытные изготовители поршней, имеющие опыт работы с различными категориями гоночных двигателей, скажут вам, что сжатие — очень интригующая тема, и что большее количество поршней не всегда идет вам на пользу.
«Когда преобладают лучшие конструкции головки блока цилиндров и впускного коллектора, — говорит Боб Фокс, — требуется меньшее сжатие, потому что они обеспечивают лучшее заполнение цилиндра. Следовательно, он сжимает больше воздуха в данной области. Но если головка блока цилиндров и система впуска менее эффективны, требуется большее сжатие, потому что в цилиндре меньше воздуха».
Тогда возникает вопрос, сколько воздуха мы всасываем в цилиндр? А пока, вот как предоставить Diamond и другим производителям поршней жизненно важную информацию, которая часто отсутствует в форме заказа поршня.
Пришло время посчитать. Бюретка доставила 38 мл жидкости. Вычитая 21,2 куб. см (объем углубления на нижней стороне пластины) из 38, получаем объем поршня 16,8 куб. см (плюс). Далее измеряем объем камеры сгорания
Первым этапом подготовки к измерению объема камеры сгорания является ее герметизация путем нанесения слоя смазки на сопрягаемые поверхности впускного и выпускного клапанов.
Затем установите свечу зажигания
Перед размещением акриловой пластины над камерой сгорания нанесите тонкий слой смазки. Будьте осторожны, чтобы не нанести слишком много, иначе он попадет в камеру в ущерб измерению.
Прижмите пластину к смазке и заполните бюретку жидкостью до нулевой отметки.
Вылейте окрашенную жидкость из бюретки в камеру. При появлении пузырьков воздуха наклоните головку блока цилиндров, чтобы выпустить воздух через заливное отверстие.
Это состояние, к которому мы стремимся
По показаниям бюретки мы узнали, что объем нашей камеры сгорания составляет 51,7 куб. см. Это значение плюс 1 куб. см для учета объема вокруг верхней кольцевой кромки и объема поршня (в нашем случае 16,8 плюс) являются цифрами, необходимыми поставщику поршней.
В соответствии с определенными санкционирующими нормами Ernie Elliott использует полную верхнюю пластину, которую перед началом измерения необходимо затянуть до 30 футо-фунтов; по-видимому, разница в объеме между затянутой пластиной и незатянутой может варьироваться 9/10 куб.
см.» Затем он вычитает диаметр шара и прибавляет половину диаметра коренной шейки кривошипа. На двигателе Kaase Boss Nine диаметр главной шейки составляет 3,193 дюйма; поэтому, чтобы установить высоту своей колоды блоков, он снимает показания циферблатного индикатора, вычитает размер стального шарика и прибавляет 1,5965 дюйма.
Высота колодки блока цилиндров — это расстояние от осевой линии коленчатого вала до колоды блока цилиндров. Обычно это измерение фиксируется какой-либо штангенциркулем с часовым механизмом. Здесь Чак Лоуренс из Jon Kaase Racing Engines использует стальной шарик для получения точных показаний.
Источники
Diamond Pistons
23003 Diamond Drive,
Clinton Township, MI 48035
Бесплатный звонок (877) 552-2112
www.DiamondRacing.net
Winder 3 Park Indway 0 In. ,
Winder, GA 30680
(770) 307-0241
www.JonKaaseRacingEngines.com
Wilson Manifolds
4700 N.E. 11th Avenue,
Oakland Park,
Florida 33334
(954) 771-6216
www.
WilsonManifolds.com
Ernie Elliott Inc
2367 Elliott Family Parkway 3,
Dawsonville,
GA 30534
(706) 265-1346
Категории:
:::::: испытание на герметичностьТемы:
- Конечное давление сжатия
- Измерение сжатия
- Проверка герметичности цилиндра
- Проверка относительного сжатия с помощью осциллографа
Конечное давление сжатия зависит, помимо прочего, от степени сжатия.
Измерение компрессии:
Если конечное давление сжатия слишком низкое, невозможно будет извлечь максимально достижимую энергию из топлива. Так, помимо всего прочего, происходит потеря мощности. Если конечное давление сжатия только в одном цилиндре слишком низкое, двигатель будет трястись и вибрировать, и в большинстве случаев будет запоминаться ошибка пропусков зажигания в цилиндре.
Путем измерения компрессии можно определить конечное давление сжатия в двигателе. Саморегистрирующийся компрессометр регистрирует давление в цилиндре. По этому давлению техник определяет, является ли конечное давление сжатия правильным.
Пошаговый план измерения компрессии:
1. Убедитесь, что двигатель прогрет до рабочей температуры. Детали двигателя расширяются под действием тепла, поэтому измеренные значения являются реалистичными.
2. Снимите свечи зажигания.
3. Если возможно, отключите подачу топлива, сняв разъемы с форсунок. Форсунки не активируются во время запуска, поэтому несгоревший бензин не поступает в двигатель.
4. Вставьте компрессометр в свечное отверстие. Резиновый конец манометра обеспечивает уплотнение между манометром и головкой блока цилиндров.
5. Попросите кого-нибудь еще запустить двигатель и полностью выжать педаль акселератора. Газовый клапан открывается на максимум, так что всасываемый воздух не засоряется.
6. При запуске двигателя плотно прижмите компрессометр к головке блока цилиндров. Шипящие звуки указывают на утечку воздуха мимо компрессометра. В результате значение компрессометра остается слишком низким.
7. После того, как стрелка компрессометра перестанет двигаться дальше вправо, можно прекращать запуск. Часто для хорошего измерения достаточно запуска между 3 и 5 секундами.
Повторите шаги с 4 по 7 для каждого цилиндра. При измерении другого цилиндра необходимо убедиться, что измерение проводится на другой части карты. Для этого нажмите кнопку на компрессометре. Карта выталкивается вверх. Ниже приведен ряд ситуаций, которые встречаются на практике:
Конечное давление сжатия во всех четырех цилиндрах достаточно велико, и ни один цилиндр не отклоняется.
Измерение показывает, что конечное давление сжатия в двигателе хорошее.
В цилиндре 3 давление ниже, чем в остальных цилиндрах. В цилиндре 3 создается недостаточное давление. Это указывает на наличие проблемы. Это может быть проблема с уплотнением одного или нескольких клапанов или проблема с поршневыми кольцами.
Отклонение на двух соседних цилиндрах указывает на возможное наличие трещины в прокладке головки блока цилиндров или в головке цилиндра между двумя цилиндрами. Во время такта сжатия цилиндра 2 воздух просачивается в цилиндр 3 и наоборот.
Если конечное давление сжатия во всех цилиндрах слишком низкое, это может быть вызвано несколькими причинами. Это могут быть изношенные или заклинившие поршневые кольца.
Измерение сжатия можно использовать для определения того, что конечное давление сжатия не соответствует норме. Невозможно определить, чем это вызвано. Варианты дальнейшей диагностики включают:
- Залейте немного моторного масла в свечное отверстие (не слишком много!).
При изношенных пружинах сжатия масло временно обеспечивает лучшее уплотнение. Поэтому второе измерение будет лучше или даже нормально. - Разборка деталей двигателя для визуального осмотра.
- Выполнение проверки баллона на герметичность.
Проверка герметичности цилиндра:
Проверка герметичности цилиндра может определить причину потери компрессии. При испытании цилиндра на герметичность давление в полости цилиндра создается с помощью сжатого воздуха. К течестеру подключен манометр, который показывает утечку в процентах. В момент утечки манометр покажет значение выше 0%. Если давление воздуха в камере сгорания остается постоянным, счетчик будет показывать 0%. При выполнении этого измерения убедитесь, что клапаны закрыты; поэтому проведите измерение в ситуации, когда поршень находится в ВМТ и участвует в такте сжатия. Когда поршень находится почти в самом верху, но занят тактом выпуска или впуска, клапан часто уже приоткрыт из-за перекрытия клапанов.
Пошаговый план проверки герметичности цилиндра:
- Убедитесь, что двигатель прогрет до рабочей температуры. Детали двигателя расширяются под действием тепла, поэтому измеренные значения являются реалистичными.
- Установить поршень измеряемого цилиндра в ВМТ. Убедитесь, что двигатель находится в такте сжатия, так что клапаны закрыты.
- Затяните ручной тормоз и включите передачу. Это предотвращает давление воздуха от толкания поршня вниз. Поэтому машина не может стоять на мосту.
- Подайте сжатый воздух на цилиндр.
- Считайте показания счетчика.
Если счетчик показывает 0%, утечки нет. Подсоедините течеискатель к следующему цилиндру. Если счетчик показывает значение, значит, есть утечка. Поскольку на цилиндре есть сжатый воздух, воздух где-то подтекает.
Возможные варианты:
- Шум во впускной трубе воздушного фильтра: негерметичен впускной клапан
- Шум в выхлопе: негерметичен выпускной клапан.
- Шум дуновения после демонтажа крышки маслозаливной горловины: подсос воздуха в масляный картер; это может быть вызвано дефектной прокладкой головки блока цилиндров или изношенными поршневыми кольцами.
- Шум дуновения в цилиндре 3 при подаче воздуха на цилиндр 2; прокладка ГБЦ между 2 и 3 цилиндрами треснула.
- Пузырьки воздуха в системе охлаждения: Трещина в прокладке ГБЦ или ГБЦ.
На изображении ниже показаны различные неисправности прокладки головки блока цилиндров.
Проверка относительного сжатия с помощью осциллографа:
Проверка компрессии также может быть выполнена с графическим отображением осциллографа. В этом случае нет необходимости разбирать детали двигателя (например, свечи зажигания). Измерение компрессии измеряется силой тока стартера. Измерение проводится при запуске двигателя, поэтому необходимо следить за тем, чтобы двигатель не запускался.
При снятии разъемов с форсунок топливо не будет впрыскиваться, поэтому двигатель не запустится. Убедитесь, что выключено не только зажигание! Когда только катушки зажигания бензинового двигателя отсоединены, двигатель продолжает впрыскивать топливо, и топливо попадает прямо в выхлоп.
На этом сканированном изображении показано испытание на относительное сжатие трехцилиндрового двигателя.
Текущее значение отображается по отношению ко времени. Измерение проводилось путем подключения токоизмерительных клещей к кабелю массы от кузова к аккумуляторной батарее и измерения тока, генерируемого при пуске. Каждый такт сжатия заставляет стартер прилагать «больше усилий» для вращения. Таким образом, во время такта сжатия стартеру потребуется больше мощности, чтобы вращаться. Это видно по пикам изображения прицела. Если в пиках не видно отклонений, достаточно результатов испытания на относительное сжатие.
На изображении показан трехцилиндровый двигатель, один из цилиндров которого не имеет сжатия.
Поскольку порядок работы цилиндров 2 и 1 следуют друг за другом (порядок включения 1-3-2), потеря сжатия в цилиндре 2 также влияет на изображение цилиндра 1. При перемещении поршня цилиндра 2 вверх (и стартер из-за потери на сжатие меньше усилия), поршень 1 цилиндра также начинает двигаться вверх.
