В цилиндре: Цилиндр — Википедия – Цилиндр — это… Что такое Цилиндр?

Содержание

Цилиндр — Большая советская энциклопедия

I

Цили́ндр (от греч. kýlindros — валик, каток)

тело, ограниченное замкнутой цилиндрической поверхностью (См. Цилиндрическая поверхность) и двумя секущими её параллельными плоскостями — основаниями Ц. (рис.). Если основания перпендикулярны образующей, то Ц. называется прямым; в частности, если основания представляют собой круги, то говорят о прямом круговом, или круглом, Ц., который часто называется просто цилиндром. Объём такого Ц. равен V = πr2h, боковая поверхность S = 2πrh (где r — радиус основания, h — высота).

Цилиндр

К ст. Цилиндр.

II

Цили́ндр

деталь машины, имеющая внутреннюю цилиндрическую полость, в которой может перемещаться Поршень или плунжер, изменяя объём полостей по одну и др. сторону поршня. В Ц. преобразуется энергия подаваемого в него рабочего тела (пара, горючей смеси), оказывающего давление на поршень, в энергию движения поршня (в тепловых двигателях) или энергия движения поршня — в энергию жидкости или газа (в насосах или компрессорах). Если используется полость с одной стороны поршня, то Ц. закрывают крышкой с одного конца, если же используют обе полости, то предусматривают две крышки и Шток

, связывающий поршень с ползуном. В гидравлическом и пневматическом приводах поступательные движения (в металлорежущих станках, прессах, подъёмниках), а также в некоторых поршневых машинах Ц. выполняют в виде обособленной детали. В многоцилиндровых поршневых машинах (в двигателях внутреннего сгорания и др.) Ц. часто объединяют в общий блок, располагая их в ряд (рядный двигатель), под углом (V-образный двигатель) или друг против друга (оппозитный двигатель), — т. н. блок Ц. В насосах и гидромоторах бесступенчатых приводов вращательного движения Ц. часто размещают в роторе радиально или параллельно оси ротора.

Н. Я. Ниберг.

Источник: Большая советская энциклопедия на Gufo.me


Значения в других словарях

  1. Цилиндр — См. соотв. статью (Тело геометрическое). Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
  2. Цилиндр — Тело, ограниченное цилиндрической поверхностью и двумя параллельными плоскостями, пересекающими её. Части плоскостей, лежащие внутри цилиндрич. поверхности, наз. основаниями Ц. Часть цилиндрич. поверхности, заключенная между основаниями, наз. Математическая энциклопедия
  3. цилиндр — -а, м. 1. Геометрическое тело, образованное вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон. 2. тех. Деталь или устройство, имеющие форму такого тела. Цилиндр двигателя. Поршень цилиндра. Малый академический словарь
  4. цилиндр — Цилиндра, м. [от греч. kylindros]. 1. Геометрическое тело, образуемое вращением прямоугольника около одной из его сторон, называемой осью, и имеющее в основаниях круг (мат.). 2. Часть машин (двигателей, насосов, компрессоров и т. Большой словарь иностранных слов
  5. ЦИЛИНДР — ЦИЛИНДР, твердое тело или поверхность, образуемые вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон в качестве оси. Объем цилиндра, если обозначить его высоту как h, а радиус основания как r, равен pr2h, а площадь изогнутой поверхности — 2prh. Научно-технический словарь
  6. цилиндр — ЦИЛ’ИНДР, цилиндра, ·муж. (от ·греч. kylindros). 1. Геометрическое тело, образуемое вращением прямоугольника около одной из его сторон, называемой осью, и имеющее в основаниях круг (мат.). 2. Часть машин (двигателей, насосов, компрессоров и т.д. Толковый словарь Ушакова
  7. цилиндр — Цили́ндр/. Морфемно-орфографический словарь
  8. цилиндр — цилиндр , -а Орфографический словарь. Одно Н или два?
  9. цилиндр — ЦИЛИНДР -а; м. 1. Геометрическое тело, образованное вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон. Вычислить объём цилиндра. 2. Техн. Деталь или устройство, имеющие форму такого тела. Ц. двигателя. Поршень цилиндра. Толковый словарь Кузнецова
  10. цилиндр — орф. цилиндр, -а Орфографический словарь Лопатина
  11. цилиндр — цилиндр I м. Геометрическое тело, образуемое вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон. II м. Высокая твёрдая мужская шляпа цилиндрической формы с небольшими твёрдыми полями. III м. 1. Деталь или устройство, имеющее форму цилиндра (в технике). Толковый словарь Ефремовой
  12. цилиндр — Начиная с эпохи Петра I; см. Смирнов 322. Через нем. Zylinder – то же от лат. cylindrus из греч. κύλινδρος – то же, κυλίνδω "катаю". Этимологический словарь Макса Фасмера
  13. ЦИЛИНДР — ЦИЛИНДР — высокая мужская шляпа из шелкового плюша с небольшими твердыми полями. ЦИЛИНДР — полая деталь с цилиндрической внутренней поверхностью, в которой движется поршень. Одна из основных деталей поршневых машин и механизмов. ЦИЛИНДР (от греч. Большой энциклопедический словарь
  14. цилиндр — сущ., кол-во синонимов: 22 атактостела 2 вальц 1 вашет 1 гидроцилиндр 2 дорн 3 контрцилиндр 1 пироцилиндр 1 пневмоцилиндр 1 пойнт 5 полицилиндр 1 ровнитель 4 рол 6 ролик 17 стела 14 стоп-цилиндр 1 тело 62 термоцилиндр 1 убор 133 царга 3 цилиндрик 1 шапокляк 3 шляпа 57 Словарь синонимов русского языка
  15. цилиндр — Цилиндр, цилиндры, цилиндра, цилиндров, цилиндру, цилиндрам, цилиндр, цилиндры, цилиндром, цилиндрами, цилиндре, цилиндрах Грамматический словарь Зализняка
  16. цилиндр — ЦИЛИНДР, а, м. 1. Геометрическое тело, образованное вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон. 2. Колонновидный предмет, напр. часть поршневой машины. 3. Высокая твёрдая шляпа такой формы с небольшими полями. Чёрный ц. | прил. Толковый словарь Ожегова
  17. цилиндр — ЦИЛИНДР м. греч. прямая стопка, вал; облец, обляк; тело, ограниченное с концов двумя кругами, а с боков — гнутою по кругам плоскостью. Толстота цилиндра равна площади его основанья, помноженной на высоту, геометр. Толковый словарь Даля
  18. цилиндр — Заимств. в XVIII в. из нем. яз., где Zilinder < лат. cylindrus, восходящего к греч. kylindros, суф. производному от kylindō «катаю, вращаю». Цилиндр получается вращением прямоугольника вокруг одной из его сторон. Этимологический словарь Шанского
  19. Цилиндр — (греч.) — в мужской моде 19 в. высокая шляпа в виде цилиндра из шелкового плюша, с небольшими твердыми полями. Прообразом цилиндра является так называемая «круглая шляпа» — с полями и высокой тульей, появившаяся в мужской моде в... Энциклопедия моды и одежды
  20. цилиндр — ЦИЛИНДР а, м. cylindre m., нем. Zylinder <, лат. cylindrus <�гр. 1. Геометрическое тело, образуемое вращение прямоугольника вокруг одной из его сторон. Объем цилиндра. БАС-1. Толстота цилиндра равна площади его основанья, помноженной на высоту. Словарь галлицизмов русского языка
  21. цилиндр — (иноск.) — шляпа, которой тулья напоминает форму цилиндра (геометр.) Фразеологический словарь Михельсона
Цилиндр

Зрим в корень: сказки про компрессию двигателя

Залегшие кольца или трещина в клапане — значительно более частые причины снижения компрессии, чем износ двигателя.

2

Компрессия — это вульгаризм. Правильно — давление конца такта сжатия. Это давление, которое создается в цилиндре при выключенном зажигании (или без подачи топлива — для дизеля) при положении поршня в верхней мертвой точке. Так вот, многие диагносты по величине замеренной компрессии (прости, наука, за жаргон!) дают заключение: «жив пациент» или «в морг», то есть на капитальный ремонт. По мнению многих продвинутых автомобилистов, компрессия для мотора чуть ли не всё! Но так ли это?

Компрессия и степень сжатия — одно и то же: сказка первая


Нет, не так! Компрессия — это давление в цилиндре, степень сжатия — безразмерный параметр, описывающий геометрические параметры цилиндра: это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия (камера сжатия — это объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ (еще он называется объемом конца сжатия — это то же самое). Называть ее камерой сгорания некорректно, поскольку сгорание топлива происходит во всем объеме цилиндра.) Компрессия от степени сжатия зависит, а степень сжатия от компрессии — нет! Компрессия зависит еще от кучи параметров: давления начала сжатия, регулировки фаз газораспределения, температуры, при которой проводится замер, протечек из камеры сгорания. А протечки определяются изношенностью колец и цилиндров.
«Компрессия» — то максимальное давление, которое мы измеряем в цилиндре при выключенном зажигании.

1 no copyright

Поднял компрессию — увеличил мощность: сказка вторая


Не совсем так. Компрессию можно поднять двумя способами — увеличить степень сжатия или уменьшить протечки из камеры сгорания. Посмотрим, что будет в каждом случае: в нашем распоряжении стенд. Для начала уменьшим объем камеры сжатия. Проще всего для этого прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров. У базового мотора «одиннадцатого» ВАЗа рабочий объем цилиндра чуть больше 370 кубиков. При штатной степени сжатия 9,8 объем камеры сжатия составит 42,6 см³. Можно посчитать, что, сняв 2 мм с посадочной поверхности головки блока цилиндров, мы уменьшаем объем камеры сжатия на 5,1 см³. Новая степень сжатия составит 11 единиц, то есть на 1,2 выше, чем у базового мотора. А теперь, просто из интереса, уберем еще 2 мм. Степень сжатия возрастает уже до 12,6. В учебнике находим нужную формулу и получаем: термический КПД цикла поршневого двигателя теоретически должен вырасти в первом случае минимум на 4%, во втором — на 9%. Здорово! А теперь ставим эти головки на стендовый мотор и снимаем моментные характеристики. Снижение расхода топлива существенно меньше, чем обещала теория, — на 2,5% в первом случае и на 4,5% во втором. Причем эффект более выражен в зоне малых нагрузок. Прибавка мощности еще меньше: от силы 2–3%, причем в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта... Все ясно: с увеличением степени сжатия резко растет давление в цилиндре, этот рост провоцирует детонацию, ее ловит соответствующий датчик — и сдвигает угол опережения зажигания назад. Следовательно, мощность падает. А потому и теоретический эффект существенно уменьшается. Зато растут температуры на выпуске, — стало быть, риск пожечь клапаны и поршни с таким мотором значительно выше. Способ второй — уменьшаем протечки. Пойдем от обратного: сравним, что станет с моментной характеристикой, если заменить кольца такими, чтобы зазоры в них стали больше, скажем, раза в два. Сделали. Для нового мотора — всё нормально, для всех цилиндров компрессия 13,2...13,4 бар. Для испорченного кольцами с большими зазорами — 10,8...11,1. А что показали замеры мощности? В зоне малых оборотов мощность испорченного мотора чуть-чуть упала, но когда перешли 2500 об/мин, кривые момента практически слились. Всё потому, что протечки из камеры сгорания в картер, которые должны бы снизить мощность, заметны только на малых оборотах, а на высоких их масса за один цикл резко падает, ведь с уменьшением времени цикла при увеличении частоты вращения коленчатого вала уменьшается и время на протечку.
Компрессия резко выросла, а мощность — нет. Вместе с компрессией проснулась детонация, и угол опережения зажигания пришлось сдвигать назад. А он влияет на мощность сильнее.

2 no copyright

Анализ осцилограммы давления в цилиндре -

Осциллограмма давления в цилиндре является одним из богатейших источников диагностической информации.

Прежде всего, следует уяснить, что эта осциллограмма не отображает те или иные параметры механической части двигателя непосредственно. Она отображает процесс движения газов в цилиндре, по которому можно косвенно судить о работе механизма газораспределения, состоянии цилиндропоршневой группы, проходимости выпускного тракта и многом другом.

В дальнейшем речь пойдет, в частности, о моментах открытия, закрытия либо перекрытия клапанов. Нужно понимать, что это не есть их реальные геометрические углы, обусловленные конструкцией распределительного вала. Это характерные точки газодинамических процессов в цилиндре, дающие нам лишь косвенную информацию. Отметим также, что разговор будет об осциллограмме давления в цилиндре двигателя, работающего на холостом ходу при 800-900 оборотах в минуту.

Для получения осциллограммы давления в цилиндре необходимо прогреть двигатель до рабочей температуры, установить в исследуемый цилиндр датчик давления вместо вывернутой свечи, а высоковольтный провод этой свечи установить на разрядник. В случае, когда двигатель оснащен единым модулем зажигания на все цилиндры (некоторые моторы Opel, Peugeot, Renault), можно снять модуль и установить дополнительные высоковольтные провода между его выводами и свечами, соблюдая при этом меры предосторожности. Если возможно, отключить разъем от форсунки диагностируемого цилиндра, чтобы исключить подачу топлива. Синхронизацию при снятии осциллограммы лучше использовать внешнюю, от датчика первого цилиндра. Запустить двигатель и снять осциллограмму.

Рассмотрим участки и характерные точки осциллограммы по порядку, одновременно упоминая о том, какую информацию можно извлечь из их формы и значения давления.

Рисунок 1

Обучение Автодиагностике

Максимум давления в цилиндре соответствует верхней мертвой точке (ВМТ). ВМТ такта сжатия диагностируемого цилиндра принимают за нулевую точку угла поворота коленчатого вала.

Первое, на что следует обратить внимание, - это реальный угол опережения зажигания. Программа отмечает момент синхронизации тонкой серой полосой, которая при использовании внешней синхронизации представляет собой не что иное, как момент искрообразования в цилиндре.

Как вариант, можно вместе с осциллограммой давления снять и осциллограмму высокого напряжения в исследуемом цилиндре. Эта наглядная «картинка» соотношения ВМТ и момента искрообразования просто замечательна при поиске причин незапуска двигателя. Следует заметить, что полученный таким образом угол является реальным и может не совпадать с углом, отображаемым сканером. В случае большого расхождения есть смысл проверить задающий диск двигателя.

Второе, что нужно сделать перед дальнейшим анализом осциллограммы, - это убедиться, что называется, «навскидку» в отсутствии серьезных механических проблем в проверяемом цилиндре.

Рисунок 2

Обучение Автодиагностике

Делается это путем сравнения давлений в точках 1 и 2. Идея этой методики заключается в следующем. При сжатии поршнем газов часть из них неизбежно просочится через уплотнения цилиндра, вследствие чего давление в точке 2 относительно точки 1 упадет. В то же время, температура газов вырастет вследствие сжатия их поршнем и контакта с горячими стенками цилиндра, что приводит к росту давления. Поэтому у исправного двигателя давление в точке 1 должно быть приблизительно равно давлению в точке 2. Если же в цилиндре имеются серьезные механические дефекты (прогар клапана, сломанные кольца, неисправность в механизме газораспределения), то давление 1 будет заметно выше давления 2 из-за значительной утечки сжимаемых в цилиндре газов.

Рисунок 3

Обучение Автодиагностике

Приведенная методика скорее оценочная, серьезные выводы о состоянии уплотнений цилиндра лучше делать с использованием пневмотестера.

Если момент искрообразования на месте, и явных механических дефектов не обнаружено, приступаем к дальнейшему анализу осциллограммы. Начнем с верхней мертвой точки.

Значение давления в ВМТ — параметр интегральный, зависящий от множества факторов. Означает ли это, что из него невозможно сделать достоверное заключение о наличии либо отсутствии какого-либо дефекта? К сожалению, да. Но понимать, отчего это значение зависит, и соответствующим образом его интерпретировать совершенно необходимо.

Перечислим основные факторы, оказывающие влияние на значение давления в ВМТ:

  1. Степень сжатия двигателя. Естественно, чем выше степень сжатия, тем выше давление. Разница будет заметна не только на конструктивно разных моторах, но и на двигателях одной и той же модели. Это связано в первую очередь с изменением степени сжатия в процессе эксплуатации, например вследствие обрастания нагаром камеры сгорания и днища поршня.
  2. Абсолютное давление во впускном коллекторе. Так как наполнение цилиндра происходит из впускного коллектора через открытый впускной клапан, то количество поступивших газов, а следовательно, и давление в ВМТ напрямую зависит от значения абсолютного давления. Повышенное значение последнего чаще всего бывает следствием подсоса воздуха в задроссельное пространство. Вообще, подсос обнаруживается по наличию двух признаков: высокому давлению в ВМТ и низкому значению вакуума во впускном коллекторе.
  3. Состояние газораспределительного вала. Например, износ впускного кулачка также приведет к плохому наполнению цилиндра и, как следствие, низкому давлению в ВМТ.
  4. Состав смеси. Оптимальным составом смеси, на котором наиболее эффективно работает двигатель, является стехиометрический. Напомним, что стехиометрическим называют состав, в котором соотношение масс воздуха и топлива составляет 14,7:1. Отклонение от стехиометрии как в сторону обогащения, так и в сторону обеднения приводит к тому, что двигатель выходит из оптимального режима работы, в результате чего снижаются обороты холостого хода. Для их поддержания на необходимом уровне электронный блок управления (ЭБУ) приоткрывает регулятор холостого хода (РХХ). При этом давление во впускном коллекторе повышается, и соответственно повышается давление в ВМТ.
  5. Угол опережения зажигания. Выше упоминалось, что перед анализом осциллограммы необходимо убедиться в правильной установке УОЗ, чтобы исключить влияние последнего на достоверность наших выводов. Поясним, как связаны между собой УОЗ и давление в ВМТ. Отклонение значения УОЗ от оптимального, как в сторону более позднего, так и в сторону слишком раннего зажигания, приводит к снижению значения оборотов холостого хода. Это опять-таки вызывает дополнительное открытие РХХ, рост абсолютного давления во впускном коллекторе и, соответственно, увеличение давления в ВМТ.
  6. Состояние цилиндро-поршневой группы и клапанов. Наличие значительных утечек газов из цилиндра при неудовлетворительном состоянии этих узлов также приведет к снижению давления в ВМТ. Но, как уже упоминалось, произвести приблизительную оценку их состояния необходимо сразу после снятия осциллограммы, до ее детального анализа.
  7. Еще один важный фактор — количество цилиндров двигателя. Поясним на простом примере. Дело в том, что при снятии осциллограммы исследуемый цилиндр не вносит вклад в работу двигателя. На трехцилиндровом моторе это будет один из трех, а на восьмицилиндровом — один из восьми цилиндров. В первом случае нагрузка на оставшиеся цилиндры возрастает значительно больше, чем во втором. Как следствие, для поддержания оборотов холостого хода значительно открывается РХХ, что приводит к увеличению давления в ВМТ. Поэтому, исследуя трехцилиндровый Дэу Матиз, не нужно удивляться высокому значению этого давления.

Значение давления в верхней мертвой точке исправного четырехцилиндрового двигателя колеблется от 4.5 до 6 бар. Меньшие значения говорят чаще всего о серьезных механических дефектах исследуемого цилиндра, большие — повод поискать подсос воздуха либо причину повышенной нагрузки на двигатель.

Спад давления после ВМТ соответствует движению поршня вниз. Выпускной клапан начинает открываться до того, как поршень достигнет нижней мертвой точки, которой соответствует угол поворота коленчатого вала 180 градусов. Происходит это потому, что при реальной работе мотора отработавшие газы находятся под большим давлением, и несмотря на то, что объем цилиндра увеличивается, начинается их истечение через выпускной клапан.

В нашем случае, так как воспламенения не происходит, давление в цилиндре в момент открытия выпускного клапана ниже атмосферного и примерно равно разрежению на впуске. Поэтому при открытии выпускного клапана начинается движение газов из выпускного тракта в цилиндр, и давление в последнем начинает расти.

Момент начала роста давления в цилиндре можно условно принять за момент начала открытия выпускного клапана. Для более точного измерения рекомендуется значительно растянуть осциллограмму по оси Y.

Рисунок 4

Обучение Автодиагностике

Затем при помощи измерительных линеек определить угол от ВМТ до момента открытия выпускного клапана. Это значение позволяет сделать однозначный вывод о правильности установки выпускного распредвала на двухвальном моторе либо распредвала на одновальном.

На подавляющем большинстве двигателей угол открытия выпускного клапана составляет 140-145 градусов поворота коленчатого вала, лишь на некоторых моторах, имеющих «опелевские» корни, этот угол составляет 160 градусов. Если измеренный на осциллограмме угол укладывается в указанный диапазон, то считается, что распредвал установлен верно. Напомним, что речь идет о наблюдаемом нами виртуальном газодинамическом угле, реальные же углы открытия и закрытия клапанов у различных моторов могут значительно отличаться.

Если говорить о моторах ВАЗ, то перестановка ремня ГРМ на один зуб дает смещение фаз газораспределения на 17 градусов в соответствующую сторону. Реально же на осциллограмме мы увидим смещение при ошибке на зуб приблизительно на 12 градусов, на два зуба — 26 градусов, и чем дальше, тем большее будет наблюдаться расхождение. Это происходит опять-таки в силу газодинамической природы рассматриваемой осциллограммы.

Надо сказать, что несовершенство технологии производства на ВАЗе приводит к значительным расхождениям угла от одного экземпляра двигателя к другому при абсолютно правильно установленном ремне ГРМ.

Далее. На участке последующего нарастания давления происходит процесс открытия выпускного клапана. Этот участок осциллограммы должен быть гладким. Наличие неровностей в виде всплесков или даже «пилы» говорит о значительном износе направляющей втулки выпускного клапана. Вибрация последнего при открытии и является причиной пульсаций давления. Ниже приведен пример осциллограммы такого явления.

Рисунок 5

Обучение Автодиагностике

При 180 градусах поворота коленчатого вала поршень попадает в нижнюю мертвую точку. Участок осциллограммы от этой точки до точки 360 градусов соответствует движению поршня вверх, к ВМТ такта выпуска, или ВМТ 360 градусов. После выравнивания давления в цилиндре и в выпускном тракте начинается вытеснение газов из цилиндра.

В этот момент выпускной клапан открыт, а поршень движется вверх. Другими словами, давление в цилиндре фактически есть ни что иное, как давление в выпускном тракте. Этот замечательный факт позволяет нам сделать вывод о проходимости выпускного тракта, установив соответствующим образом измерительные линейки и оценив полученное значение.

Вполне нормальным считается давление на этом участке в пределах 0,1-0,15 бар. Если оно значительно выше, до 1-1.5 бар, это однозначно указывает на внутреннее разрушение катализатора либо глушителя. Незначительные превышения также чаще всего бывают связаны с теми или иными внутренними разрушениями, хотя также возможен износ кулачка выпускного клапана.

В сомнительных случаях есть смысл рассоединить сочленения выпускного тракта и произвести повторное измерение. Этот участок осциллограммы особенно информативен, если поднять обороты холостого хода, скажем, до 2000. В случае внутреннего разрушения выпускного тракта давление на нем будет весьма высоким, до 2-3 бар.

На участке осциллограммы, соответствующем выпуску отработанных газов, наблюдаются неровности. Причина их появления — волновые и резонансные процессы в выпускном тракте. Чем лучше настроен выпускной тракт на конкретный двигатель, тем ровнее будет этот участок осциллограммы. Сравнение осциллограмм моторов отечественного и иностранного производства позволяет сделать неутешительный вывод о том, что к настройке выпуска зарубежные автопроизводители относятся гораздо более серьезно.

Рассмотрим верхнюю мертвую точку такта выпуска, соответствующую 360 градусам поворота коленчатого вала. Незадолго перед ней впускной клапан начинает открывать канал, через который внутренний объём цилиндра соединяется с впускным коллектором. Абсолютное давление во впускном коллекторе значительно ниже давления в цилиндре. Так как выпускной клапан все еще открыт, то давление в цилиндре практически равно давлению в выпускном коллекторе. По этой причине обнаружить момент начала открытия впускного клапана на осциллограмме давления в цилиндре большинства двигателей невозможно.

Говоря о ВМТ выпуска, следует заострить внимание на характерной точке, соответствующей перекрытию клапанов. Речь идет о газодинамическом перекрытии, когда проходные сечения канала впуска и выпуска уравниваются. Так как диаметры тарелок впускного и выпускного клапанов различны, перекрытие наступает при различных значениях вылета этих клапанов.

На некоторых моторах геометрическое перекрытие клапанов может отсутствовать вообще. Но виртуальное газодинамическое перекрытие присутствует всегда, независимо от конструкции двигателя. На осциллограмме этот момент соответствует началу резкого спада давления в конце такта выпуска. Для оптимальной работы мотора момент газодинамического перекрытия должен совпадать с отметкой 360 градусов, что и наблюдается при исследовании двигателей разных производителей.

Обратим внимание на такой нюанс. Если при анализе осциллограммы давления в цилиндре окажется, что момент перекрытия изменяет свое положение от кадра к кадру, то это говорит об ослаблении натяжения ремня ГРМ.

Когда поршень, достигнув верхней мертвой точки, изменят направление движения на противоположное, выпускной клапан уже почти закрыт. Вследствие этого внутренний объём цилиндра разобщается выпускным коллектором. Впускной клапан при этом продолжает открываться, и давление в цилиндре начинает уравниваться с давлением во впускном коллекторе.

Так как значение давления в цилиндре достаточно высокое, газы из цилиндра начинают перетекать во впускной коллектор, где давление значительно ниже атмосферного. Вскоре давления в цилиндре и впускном коллекторе практически выравниваются. Поршень при этом движется вниз, впускной клапан открыт, и значение давления на участке впуска есть ни что иное, как вакуум во впускном коллекторе. Его усредненное значение на исправном моторе составляет 0.6 бар.

Если значение вакуума ниже, это повод искать причину дефекта. К сожалению, вакуум во впускном коллекторе, как и рассмотренное выше давление в ВМТ сжатия, зависит от целого ряда факторов. Небольшие затухающие колебания на участке впуска возникают предположительно из-за резонансных процессов во впускном тракте.

Достигнув нижней мертвой точки 540 градусов, поршень вновь начинает движение к головке блока цилиндров. Но впускной клапан при этом некоторое время остаётся всё ещё открытым. Поясним, почему. Дело в том, что процесс движения газов из впускного коллектора в цилиндр имеет значительную инерционность, и несмотря на то, что поршень движется к ВМТ и объем цилиндра уменьшается, через открытый впускной клапан продолжается наполнение цилиндра за счет инерции потока. Опоздание закрытия впускного клапана служит для улучшения наполняемости цилиндра топливовоздушной смесью.

Данный эффект зависит от частоты вращения коленчатого вала и от степени открытия дроссельной заслонки. Момент закрытия впускного клапана подбирается при проектировании таким образом, чтобы «дозаряд» цилиндров был максимальным при определенном значении оборотов и полностью открытом дросселе. Если же двигатель работает с низкой частотой вращения коленчатого вала, эффект от позднего закрытия впускного клапана отрицательный: часть газов перетекает обратно во впускной коллектор.

Увидеть момент закрытия впускного клапана на осциллограмме можно лишь приблизительно:

  1. На холостом ходу (800-900 об/мин), когда в момент закрытия клапана газы из цилиндра перетекают в коллектор, это будет момент начала роста давления.
  2. На повышенных оборотах, когда в момент закрытия клапана происходит процесс «дозаряда» цилиндра, будет виден небольшой перелом графика. Этот перелом возникает из-за того, что давление до полного закрытия клапана повышалось вследствие сжатия и «дозаряда», а после закрытия — только за счет сжатия. В идеальном случае горба быть не должно вообще, но на реальных серийных моторах добиться этого невозможно.

Момент закрытия впускного клапана на осциллограмме давления должен находиться примерно на отметке 580 градусов. Правильность установки впускного газораспределительного вала на двухвальном моторе можно установить по положению перекрытия клапанов и моменту закрытия впускного клапана.

После полного закрытия впускного клапана поршень движется к ВМТ такта сжатия, и цикл повторяется сначала.

Анализ осциллограммы давления в цилиндре: итоги

Осциллограмма давления в цилиндре позволяет нам определить:

  1. Реальный угол опережения зажигания по соотношению ВМТ и импульса высокого напряжения.
  2. Состояние механической части по разнице давлений до и после сжатия (приблизительно).
  3. Правильность установки выпускного распредвала по углу открытия выпускного клапана.
  4. Правильность установки впускного распредвала по положению перекрытия клапанов и моменту закрытия впускного клапана.
  5. Состояние направляющей втулки выпускного клапана по форме осциллограммы.
  6. Проходимость выпускной системы по значению давления в момент выпуска газов.
  7. Наличие и значение вакуума во впускном коллекторе.
  8. Наличие слабины ремня ГРМ по разнице углов перекрытия клапанов от кадра к кадру.

 

Цилиндр

Цилиндр двигателя - обработанное отверстие в блоке цилиндров, внутри которого движется поршень. В случае, если блок цилиндров выполнен из алюминия, внутрь цилиндра впрессовывается вставка-гильза из тугоплавкого материала.

Классический пример цилиндра - оружейный ствол. Пуля, как поршень, движется вдоль его стенок под воздействием энергии расширяющихся газов

Двигатели, основанные на применении поршня, движущегося внутри закрытого ложа цилиндрической формы, известны с давних пор. На этом принципе еще два века назад строились «двигатели горячего воздуха», к примеру, двигатель Стирлинга, или еще более старые тепловые машины. Применительно к автомобилю мы знакомы с цилиндром как с частью двигателя внутреннего сгорания. Однако и таких двигателей разных конструкций наберется не менее двух десятков. Но, несмотря на явные различия во внешнем виде и конструкции, их объединяет одна общая исходная деталь – цилиндр. Она может быть разной формы, и даже не цилиндрической. Тем не менее, она есть всегда.

Цилиндр как основа двигателя

В цилиндре происходят все важнейшие процессы получения и преобразования энергии, необходимой для движения автомобиля. Цилиндр, по сути, связующее звено двух энергий: в нем энергия сгорания топлива переходит в энергию движения, вращающего коленчатый вал.

Поршень и цилиндр Поршень и цилиндр

Цилиндр во время работы испытывает колоссальные нагрузки.  С одной стороны это высокая температура и давление расширяющихся газов, с другой стороны высокая скорость движения поршня, которая достигает  8 метров в секунду.

При сгорании топлива в цилиндрах образуется такое огромное количество тепловой энергии, что двигатель приходится охлаждать даже когда на улице -25 градусов

Этот процесс можно сравнить с оружейным выстрелом, где пороховые газы толкают пулю, разгоняющуюся в стволе, (кстати, тоже имеющем форму цилиндра) до дульной скорости от 300 до 1000 метров в секунду, в зависимости от длины ствола. К тому же с огромной частотой, как, например, в пистолете-пулемете "Венус", до  2500 выстрелов в минуту.

И если на спортивном автомобиле группа цилиндров должна выдержать один рекордный заезд, то в обычном легковом автомобиле от цилиндров требуется работа в течение многих лет, без потери мощности, динамики и других показателей.

Поэтому инженеры автомобильных компаний вынуждены постоянно решать две основные проблемы, связанные с надежностью цилиндров – отвод тепла и смазывание поверхности, вдоль которой движется поршень.

Конструкция цилиндра

В первых двигателях внутреннего сгорания каждый цилиндр находился внутри отдельного корпуса. Такая конструкция сохранилась и в наши дни и используется, к примеру, при создании мотоциклетных двигателей. В этом случае она не утратила актуальности, потому что для охлаждения открытых со всех сторон двигателей мотоциклов применяется воздух. В автомобильных двигателях все цилиндры объединены в единый прочный корпус, который называется блоком цилиндров.

Поршень и цилиндр

Для того, чтобы цилиндр двигателя мог выдерживать высоки нагрузки он выполняется из прочного материала - чугуна или специальной стали с различными присадками. Ради снижения веса современные блоки часто делают из алюминия. В этом случае внутренняя часть цилиндра выполняется в виде прочной стальной гильзы, запрессованной в блок.

Внутренняя поверхность цилиндра, непосредственно контактирующая с движущимся поршнем,  выполняется из металла со специальными добавками для повышения прочности.

Внешняя часть цилиндра, составляющая единое целое с корпусом блока, называется рубашкой. Внутри рубашки по каналам циркулирует охлаждающая жидкость.

Чтобы облегчить поршню скольжение внутри цилиндра, разработчики BMW предложили покрывать стенки цилиндров Никасилом - специальным сплавом, позволяющим обходиться без гильз в алюминиевом блоке

В двухтактных двигателях цилиндры имеют несколько иную конструкцию и отличаются от цилиндров четырехтактных двигателей наличием окон – впускных и продувочных. Помимо этого в нижней части цилиндра двухтактного двигателя имеется пластина для создания нижнего рабочего пространства под поршнем.

Системы охлаждения цилиндров

Для отвода избыточного тепла от цилиндра двигателя предусмотрена система охлаждения, которая может быть либо воздушной, либо жидкостной.

Воздушное охлаждение

Цилиндры двигателя с воздушным охлаждением снаружи покрыты множеством ребер, которые обдуваются встречным или созданным искусственно посредством воздухозаборников потоком воздуха, отводящим тепло от цилиндра.

Причудливый рисунок на внутренней поверхности цилиндра называется хоном, потому что для его нанесения используется хонинговальный станок

Жидкостное охлаждение

При жидкостном (чаще называемом водяным) охлаждении цилиндры снаружи  омываются циркулирующей в толще блока охлаждающей жидкостью. Нагретые цилиндры отдают часть тепла жидкости, которая в дальнейшем попадает в радиатор,  охлаждается и вновь подается к цилиндрам.

Система смазки цилиндров

Качественное смазывание стенок – вторая по значимости проблема после отвода тепла. Если цилиндр не смазывать изнутри, поршень попросту заклинит, что приведет к немедленному разрушению двигателя.

Для удержания стабильной масляной пленки на зеркале (внутренней поверхности) цилиндров, он подвергается хонингованию – нанесению микросетки на внутреннюю стенку. Благодаря наличию такой сетки на стенках всегда присутствует слой масла, что снижает трение (поршень-цилиндр), отводит излишки тепла и увеличивает в разы пробег до капитального ремонта.

Нестандартные покрытия цилиндра

Разработчики применяют новейшие технологии и материалы для упрочнения  зеркала цилиндра и его износостойкости.

Самый большой объем автомобильного двигателя – 117 литров. Такой огромный объем реализован в двигателе карьерного самосвала с 24 цилиндрами

Так внедрение кристаллов кремния в зеркало цилиндра многократно подняло ресурс двигателя, но одновременно и повысило требования к качеству масла и соблюдению температурного режима. Первые двигатели, созданные с применением этой технологии, были непригодными для ремонта и слишком дорогими. Дальнейшие разработки в этой области позволили несколько улучшить ситуацию в плане ремонтопригодности. Вместо того чтобы покрывать специальным составом поверхность цилиндров, выточенных в толще металла, в блок начали устанавливать подлежащие замене гильзы с напылением кремния.

Типовые технические характеристики цилиндров автомобильных двигателей

  • Диаметр цилиндра
  • Высота цилиндра
  • Рабочий объем – объем цилиндра от верхней мертвой точки до нижней мертвой точки движения поршня.
  • Полный объем цилиндра – объем камеры сгорания и рабочего объема вместе.
  • Степень сжатия - определяется делением  полного объема цилиндра на объем камеры сгорания.  Этот критерий показывает, во сколько раз сжата горючая смесь в цилиндре. От увеличения степени сжатия в цилиндре увеличивается давление на поршень  при сгорании топлива, а значит, возрастает мощность силовой установки в целом. Увеличение этого параметра очень выгодно, так как от такого же количества смеси можно получить больший КПД.

Задиры в цилиндрах - причины и способы ремонта

При износе цилиндропоршневой группы наступают негативные изменения в работе двигателя. Он начинает терять мощность, динамику, падает компрессия в цилиндрах и давление в системе смазки. Вырастает расход топлива и угар моторного масла, что требует ремонта двигателя.

При разборке двигателя на зеркале цилиндров и теле поршней можно заметить следы задиров, о причинах их появления и возможности ремонта, мы постараемся разобраться в этой статье.

На фото: задиры в цилиндреНа фото: задиры в цилиндре

Задиры могут иметь как механическую, так и температурную природу своего появления.

Причины задиров на теле цилиндров:

• Механические повреждения;

• Температурный перегрев деталей;

• Малый уровень масла в поддоне двигателя;

• Несоблюдение технических условий при проведении расточки блока цилиндров;

• Неправильный подбор поршней при сборке двигателя.

Механические повреждения

Современные моторы «задушены» экологическими нормами, для сохранения окружающей среды от выделяемых ими вредных выбросов. Это в свою очередь, заставляет производителей двигателей изобретать различные приспособления, чтобы моторы соответствовали нормам экологии.

Один из таких приборов в автомобиле, это катализатор, служащий для догорания несгоревшего топлива в цилиндрах. Внутри прибора находится кристаллическая решетка из керамики, либо другого материала. При использовании низкооктанового или низкосортного бензина, решетка начинает разрушаться, что приводит к ее оплавлению или раскрашиванию.

Разрушенный катализаторРазрушенный катализатор

В свою очередь, современные двигатели (большая их часть) оснащены клапаном EGR, в одну из задач которого входит направлять часть выхлопных газов обратно в пусковую систему. При заборе газов клапан захватывает пыль и мелкие частицы от разрушенной керамической решетки катализатора и подает это во входной тракт двигателя.

Подобный микс с топливом и мелкими частицами керамики выполняет роль абразива, вызывая интенсивный износ цилиндропоршневой группы, приводя к задирам на зеркале цилиндров и теле поршней.

Задир может быть вызван и при попадании на тело цилиндра частиц нагара, воды или любых твердых частиц.

Температурный перегрев

При проблемах с системой охлаждения, когда повышается температурный режим, могут также появиться задиры в поршневой группе. Особенно подвержены крайние цилиндры блока, где по краям узкий проход для охлаждающей жидкости, а также на моторах, где нет прохода жидкости между цилиндрами внутри блока.

Задиры в цилиндре двигателя 2.0 G4KD Hyundai ix35Задиры в цилиндре двигателя 2.0 G4KD Hyundai ix35

Недостаточный уровень масла

Появление задиров в поршневой группе может быть вызвано и низким уровнем масла в поддоне двигателя. Это объясняется тем, что не полностью создается «облако» масляного тумана в цилиндре из-за нехватки масла, что ведет к увеличению температуры в паре трения цилинд-поршень и появлению задиров.

Низкое качество масла или несоответствие его рекомендуемой вязкости приводит к закоксовыванию поршневых колец и как следствие, образованию рисок и задиров.

Грубая расточка блока цилиндров

При несоблюдении выдерживания необходимых зазоров между зеркалом цилиндра и поршнем, после сборки и запуска двигателя могут появиться задиры. Это вызвано тем, что после прогрева двигателя юбка поршня расширяется и начинает задевать зеркало цилиндра всей своей плоскостью, из-за малой величины зазора на расширение.

Неправильный подбор поршней для сборки мотора

Подобная ситуация может возникнуть и при замене поршней, когда приобретена неправильная группа поршней и поршневых пальцев, из-за неопытности автовладельца, выполняющего самостоятельный ремонт двигателя.

На фото: поршень в цилиндреНа фото: поршень в цилиндре

При установке тугого поршневого пальца изменяется конфигурация поршня (он по сути деформируется), что отразится после сборки двигателя. После запуска и нагрева мотора, поршня нагреются и начнут задевать за стенки цилиндров увеличенным местом контакта, за счет их деформации. В подобных случаях двигатель вообще может заклинить, что приведет к повторному и более дорогостоящему его ремонту либо замене.

Неисправность может быть вызвана и недостаточным зазором в замках колец, а также при сильном износе или поломке поршневых колец.

Способы ремонта

В зависимости от того, где появились задиры, на теле поршней или зеркале цилиндров, производится либо расточка цилиндров, либо их гильзование с установкой ремонтных поршней.

Расточка блока цилиндровРасточка блока цилиндров

Если же после обмера и осмотра цилиндров, они удовлетворяют всем требованиям заводских допусков, то производится только замена поршней, пальцев и поршневых колец.

Новые поршни и пальцыНовые поршни и пальцы

В случаях, когда неисправность связана с перегревом, производится ревизия и ремонт системы охлаждения с заменой изношенных элементов, таких как радиатор, помпа, термостат.

При проблемах с катализатором, его заменяют или удаляют сам катализатор и устанавливают обманку, имитирующую его работу. Клапан ЕГР, при его сильном износе также заменяют или ставят специальные заглушки, для исключения его негативной работы из системы впуска.

Еще пару слов

Из вышеизложенного материала напрашивается вывод. Всегда своевременно заменяйте моторное масло, предписанное производителем и следите за его уровнем при эксплуатации. Не допускайте повышения температуры охлаждающей жидкости, что приведет в итоге к сложному и дорогостоящему ремонту силового агрегата.

Для продления работы катализатора используйте только неэтилированный бензин и не допускайте «перелива» форсунок, что также опасно для решетки катализатора.

В случае необходимости ремонта мотора, отдавайте предпочтение проверенным автосервисам, где работают опытные мотористы и есть все необходимое оборудование для ремонта.

После ремонта двигателя рекомендуется эксплуатировать его в режиме обкатки, не допуская больших нагрузок, особенно при непрогретом двигателе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *