Что происходит с топливом при сжатии в двигателе

Как определить, какой бензин нужен вашему авто?

Современные цены на топливо достаточно велики, поэтому нередко встает вопрос — какой же бензин лучше залить 92 или 95?

По логике вещей, стоит заливать тот вид бензина, который рекомендует производитель машины, но на практике все обстоит несколько по-другому. Это вопрос можно рассматривать с двух позиций. Первая — это точное следование регламенту, а вторая — то, что есть в реальности.

Октановое число. Октановое число является признаком, определяющим устойчивость бензина к детонации, то есть возможность противостояния самостоятельному воспламенению при сжатии в камере сгорания.

Наибольшее октановое число в нашей стране имеет 85 бензин. С целью приведения его к нужным показателям, его производители применяют нужные присадки. Существует всего три разновидности присадок для бензина. Первая из них имеет в качестве основы металлосодержащие составы, что приводит к получению этилированного бензина. Но она была запрещена к использованию еще в 80-х годах, по причине слишком большого количества выбрасываемого свинца в атмосферу, слишком вредного для окружающей среды. Положительной стороной такого типа топлива становилось улучшенное горение.

В качестве основы для второй присадки использовались ферроцен, никель, марганец, а также метилаланин. Отрицательной стороной подобной присадки являлся налет, оставляемый на поршнях, свечах зажигания и катализаторе.

Третья разновидность присадок получила очень широкое распространение в нашей стране, и основывается на эфире и спиртах. Положительным качеством такого типа топлива становится пониженный уровень загрязнения окружающей нас атмосферы, кроме того, они не будут оседать внутри мотора. Но есть у них и минус — низкое октановое число. Для поднятия, например, 85 бензина, производимого в нашей стране, до уровня 95, потребуется немалое количество этих присадок.

Соотношение степеней сжатия. Современные производители топлива в погоне за увеличением мощности и снижением потребления топлива увеличивают также и степень сжатия. Чем больше увеличивается степень сжатия, тем меньше становится потребление топлива и увеличивается мощность. Но до бесконечности такой показатель увеличиваться не может, поскольку порог детонации будет минимальным, и она будет наблюдаться даже на 95 бензине, что может привести к поломке мотора. Поэтому, если степень сжатия на вашем автомобиле равна 10 атмосферам, то в него может быть залит и 92 бензин. При степени сжатия в 12 атмосфер, заливаться должен бензин не ниже 95-го. Если же степень сжатия превышает отметку в 12 атм, то заливаемый бензин должен быть не ниже 98-го.

Примером может послужить автомобиль Ford Focus II, у двухлитрового двигателя которого имеется степень сжатия в 10,8 атм, то есть бензин нужно заливать 95-й.

Здесь может возникать вопрос, а можно ли как-то определить, что во время приобретения 95 бензина заливается именно он, а не, например, 92? К сожалению, этого сделать невозможно, но производители машин побеспокоились об этом, и на современных машинах устанавливается датчик детонации.

Он прикручивается к блоку двигателя, а задачей его становится улавливание всех колебаний и лишних звуков, и передачей всех найденных сигналов ЭБУ. Его работа состоит в выполнении коррекции топлива при появлении детонации мотора во время работы на низких и средних оборотах. Если же обороты мотора уходят ближе к красной зоне, датчик детонации попросту не успеет откорректировать обороты на топливе с низким октановым числом.

Итог. Если в обыкновенный гражданский автомобиль залить вместо 95 бензина 92-й, ничего страшного не произойдет, поскольку эксплуатация его проходит на малых и средних оборотах. А вот при необходимости выезда за город, где обороты будут намного выше, заливать лучше бензин с высоким октановым числом.

Степень сжатия, компрессия и октановое число

Очень часто начинающие водители задаются вопросом, какой бензин лучше заливать в автомобиль. На данный момент существует несколько разновидностей топлива, с разным октановым числом. Какой именно тип лучше использовать, чтобы не «приговорить» мотор? Что такое октановое число и степень сжатия двигателя? Попробуем разобраться в нашей сегодняшней статье.

Про степень сжатия

Итак, сперва разберемся с данным определением. Степень сжатия – это геометрическая безразмерная величина, которая вычисляется по следующему принципу. Полный объем цилиндра делится на объем камеры сгорания. В результате и получается степень сжатия. На двигателях старых ВАЗов данная величина составляла около 8 единиц. А моторы старых ЗИЛов и ГАЗонов имели степень сжатия, равную 6. Сейчас же картина изменилась. Современные иномарки имеют данные показатели в 12 и более единиц. Наиболее технологичным сейчас является мотор «СкайАктив» от . Его степень сжатия увеличили до 14 единиц.

Что определяет данное число? Чем оно выше, тем больше вероятность, что смесь внутри камеры самовоспламенится от большого давления. Также отметим, что степень сжатия определяет мощность и расход топлива. Соответственно, чем выше данное число, тем мощнее и экономичнее мотор, и наоборот (двигатели ЗИЛов как раз являются прямым подтверждением). И чтобы топливо могло противостоять самовоспламенению, оно должно обладать определенными характеристиками. Отсюда и пошло понятие «октановое число». Об этом расскажем далее.

Что такое степень сжатия?

Степень сжатия (СЖ) — соотношение общего объема цилиндра и рабочего объема камеры сгорания при нахождении поршня в ВМТ (верхней мертвой точке). Само значение имеет безразмерную величину. Бензиновые приводы имеют показатель в 8-12 единиц, дизели — 12-18. СЖ имеет прямое влияние на компрессию, оттого их часто путают или принимают одно за другое. Первая вычисляется простым соотношением объемов. Значение же второй может изменяться в зависимости от дополнительных факторов: состава рабочей смеси, температуры мотора, присутствие в клапанных приводах зазоров и т.д.

Само соотношение отражается в количестве работы, воспроизводимой двигателем автомобиля. Чем выше СЖ, тем выше показатели выделяемой энергии и, как следствие, мощности. Увеличение количества лошадиных сил под капотом без большего расхода топлива достигается путем увеличения этого показателя.

Но есть и недостатки — высокий показатель увеличивает вероятность самовоспламенения рабочей смеси под высоким давлением. Отсюда и требование к топливу с высокой СЖ — он должен иметь повышенную детонационную стойкость, называемую октановым числом (ОЧ).

Октановое число – что это?

Данная характеристика определяет детонационную стойкость топлива. То есть октановое число – это величина способности бензина противостоять самовозгоранию при сжатии. Другими словами, чем выше ОЧ, тем меньше вероятность, что топливо воспламенится от давления. На сегодняшний момент можно приобрести бензин с разным ОЧ. Обычно это топливо А-92 и А-95. Однако, существует еще 98-й и «сотый» бензин, но встречаются они гораздо реже. Есть и спортивные двигателя со степенью сжатия в 16 единиц. Для них требуется наличие бензина с октановым числом не ниже 102.

Как видите, степень сжатия и октановое число – очень важные параметры. Стоит отметить, что при производстве бензина в ходе гидрокрекинга, его ОЧ не будет превышать отметки в 85 единиц. Но как тогда на АЗС продается топливо с гораздо большим ОЧ? Все просто – перед продажей в топливо добавляются присадки. Именно они доводят бензин до нужного октанового числа. В качестве присадок используются спирты и эфиры.

Также существует разграничение между атмосферными и турбированными двигателями. В последнем случае при любых обстоятельствах должен применяться бензин с ОЧ не ниже 95.

Степень сжатия и октановое число бензина атмосферного двигателя

1. Если степень сжатия 12 и выше — заливать не ниже АИ-98. 2. Если степень сжатия 10 и до 12 — заливать не ниже АИ-95. Объем камеры сгорания с такой степенью сжатия сделан именно под это число. 92 как бы можно заливать, но не нужно, расход будет больше. 3. Если степень сжатия ниже 10 — заливать октановое число АИ-92 (кроме турбо). Экзотические АИ-102 и АИ-109 — от 14 и от 16 соответственно. Для турбодвигателей минимум АИ-95 и выше!

Не путайте степень сжатия с компрессией в цилиндрах двигателя.

Степень сжатия — это геометрическая безразмерная величина, вычисляется как отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания.

Компрессия — это физическая величина, давление в цилиндре в конце такта сжатия. Измеряется в атмосферах или кг/см2 при прокрутке стартером на хорошо заряженном аккумуляторе и выкрученными свечами для замера.

Оптимальная компрессия мотора очень приблизительно высчитывается умножением степени сжатия на 1.4 атмосферы.

Бензин с высоким октановым числом.

Можно ли заливать топливо с более низким ОЧ?

Продолжаем изучать зависимость октанового числа от степени сжатия. Возьмем такой пример. У нас имеется автомобиль, в который завод-производитель рекомендует заливать 95-й бензин. Что будет, если использовать топливо А-92? В таком случае возникает большая вероятность детонации. Что это такое? Это процесс взрывного воспламенения топлива в камере сгорания двигателя. при детонации, пламя может распространяться со скоростью до 2 тысяч м/с (норма – не более 45). Ударная волна негативно влияет на все части двигателя, с которыми она соприкасается. Это головка блока цилиндров, впускные и выпускные клапана, а также кривошипно-шатунный механизм.

Смесь при детонации воспламеняется задолго до того момента, как поршень дошел до верхней мертвой точки. Ввиду этого, поршень испытывает колоссальные нагрузки. Также отметим, что смесь будет возгораться не от свечи, а от давления, как на дизельном моторе. При такой работе ресурс двигателя сокращается в десятки раз. Поэтому так важно знать, какой у автомобиля степень сжатия, и октановое число бензина, что рекомендует использовать производитель.

На современных двигателях есть датчики детонации. Они в случае использования низкооктанового топлива корректируют угол зажигания. Таким образом, риск детонации снижается в несколько раз. Однако намеренно использовать 92-й бензин там, где прописан 95-й, не рекомендуется.

Степень сжатия и октановое число: можно ли заливать более высокооктановое топливо?

Рассмотрим другой пример. В автомобиль залит 95-й бензин, однако производитель рекомендует А-92. Что произойдет в таком случае? Есть миф, что при таком раскладе прогорает прокладка головки. Но как показывает практика, это случается лишь на старых карбюраторных моторах. В случае с инжекторными автомобилями, коих сейчас абсолютное большинство, ничего трагического не произойдет. Электроника автоматически исправит угол зажигания. Также будет небольшой прирост мощности на 2 процента. Но смысла лить дорогой 98-й бензин в иномарку 2000-х годов нет. Поэтому лучше использовать тот сорт, который прописан производителем.

Расчет коэффициента сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания. Vр намного больше чем Vс. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S.

Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см3. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см.

Степень сжатия двигателя и октановое число бензина: что лучше заливать?

Определить, какое именно топливо можно лить в автомобиль, можно и по степени сжатия. Так, если последний показатель составляет не более 8,5, то двигатель может работать на топливе А-76. Если октановое число составляет от 8,5 до 9 единиц, рекомендуется использовать топливо А-80. 92-й бензин заливают в автомобили, где степень сжатия двигателя от 10 до 10,5. Это большинство иномарок 90-х и начала 2000-х годов. Если у вас более новый автомобиль, где степень сжатия двигателя от 10,5 до 12, необходимо применять бензин с ОЧ 95. Для каких машин подходит 98-й сорт? Это топливо рекомендуется заливать в двигатели со степенью сжатия от 12 до 14 единиц. А если это спортивный мотор, здесь стоит использовать «сотый». Это касается двигателей со степенью сжатия более 14 очков.

Таблица зависимости

НУ и в конце, как и обещал, небольшая таблица зависимости октанового числа и степени сжатия.

Октановое число	Степень сжатия
АИ-76	8,0 – 8,5
АИ-80	8,5 – 9,0
АИ-92	10 – 10,5
АИ-95	10,5-12
АИ-98	12-14
АИ-100	более 14

НО повторюсь еще раз, если сейчас залить топливо с большим или меньшим октановым числом на современном моторе – НИЧЕГО СТРАШНОГО ПРОИЗОЙТИ НЕ ДОЛЖНО. Если октан ниже, то немного упадет мощность и вырастит расход. Если выше, то наоборот упадет расход и вырастит мощность. НО опять же на уровень погрешности около 3 – 4% не более.

Сейчас видео версия смотрим

НА этом заканчиваю, думаю моя статья, таблица и видео были вам полезны. Искренне ваш АВТОБЛОГГЕР.

Добавить комментарий Отменить ответ

Возможна ли экономия?

Рассматривая степень сжатия и октановое число, стоит отметить тот факт, что при использовании топлива с более высоким ОЧ, расход двигателя немного снижается. Но добиться существенной экономии все же не получится – говорят водители. Разница лишь в пределах погрешности – не более четырех процентов. При этом стоит понимать, что цена высокооктанового бензина всегда выше, а потому экономия сводится на нет.

Можно ли смешивать АИ-92 и АИ-95

Многие автолюбители, пытаясь снизить затраты на топливо, смешивают 95 и 92 бензин. При этом считается, что октановое число становится средним: в районе 93-94. Это не так.

95 бензин легче 92. Он более чистый, в нем присутствуют этиловые присадки, увеличивающие степень воспламенения.

92 менее очищенный, с меньшим количеством присадок, он тяжелее 95. Поэтому эти 2 типа топлива не могут смешаться до полной концентрации: они разделяются. При разделении 92 оказывается ниже, 95 — выше. При смешивании сначала израсходуется один тип топлива, потом второй. Какой-либо выгоды из этого не получится.

Маневровые локомотивы

Основы работы двигателей внутреннего сгорания

Тепловые двигатели — это машины, в которых химическая энергия топлива преобразуется сначала в тепловую энергию, а затем в механическую работу. К тепловым двигателям относятся паровые машины, паровые турбины, поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС). газотурбинные двигатели (ГТД), комбинированные турбо-поршневые двигатели, реактивные двигатели.

Особенность применяемых на тепловозах двигателей внутреннего сгорания поршневого типа состоит в том, что превращение химической энергии в тепловую, совершающееся при сгорании топлива, происходит непосредственно в самом рабочем цилиндре

Рис 11. Принципиальная схема двигателя внутреннего сгорания в течение очень короткого времени (тысячных долей секунды) при высоких температурах. Это и обусловливает преимущества поршневых ДВС — малые тепловые и гидравлические потери и высокий коэффициент полезного действия, а также компактность.

Процесс превращения тепла в двигателях внутреннего сгорания в работу можно проследить по схеме, изображенной на рис. 11. Поступивший в цилиндр двигателя через клапан 5 воздух сжимается поршнем и нагревается при этом до температуры 600-650 °С, что выше температуры самовоспламенения распыленного жидкого топлива. В конце сжатия в нагретый воздух впрыскивается через форсунку 4 топливо, которое воспламеняется и сгорает. В результате сгорания топлива в цилиндре 2 образуются газы с высокой температурой и давлением. Под давлением газов поршень 1 перемещается вниз и совершает работу. Во время расширения температура и давление газов понижаются. Отдав часть тепла на совершение работы, отработавшие газы выбрасываются в атмосферу через выпускной клапан 3 при движении поршня 1 вверх, а свежий воздух вновь поступает в цилиндр. Затем все повторяется снова. Двигатели внутреннего сгорания имеют шатунно-кривошипный механизм, состоящий из поршня 1, шатуна 6, кривошипа 7 и вала 8. Этот механизм преобразует возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение вала.

В течение одного оборота кривошипа поршень 2 раза изменяет направление движения. Это происходит в так называемых «мертвых» положениях (или «мертвых» точках) механизма, которые характерны тем, что сила, действующая на поршень, находящийся в одном из этих положений, не вызывает вращающего момента на кривошипе. Между поршнем, находящимся в верхней мертвой точке (в.м.т.), и крышкой цилиндра заключен объем пространства сжатия или камеры сжатия. Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия называется степенью сжатия.

Для удовлетворения нужд народного хозяйства двигатели внутреннего сгорания поставляются промышленностью в разнообразном исполнении: мощностью от I до 20 000 кВт в одном агрегате, с числом цилиндров от 1 до 20 и более, частотой вращения вала от 120 до 6000 об/мин.

Двигатели современных тепловозов имеют мощность от 400 до 5000 кВт, частоту вращения вала 750- 1500 об/мин, число цилиндров от 4 до 20. Они расходуют от 200 до 230 г дизельного топлива на 1 кВт-ч выработанной энергии. Удельная масса тепловозных двигателей внутреннего сгорания составляет от 2,5 до 18,5 кг/(кВт-ч)

Способы зажигания топлива. По способу воспламенения топлива поршневые двигатели внутреннего сгорания делятся на двигатели с принудительным зажиганием (низкого сжатия) и с самовоспламенением (высокого сжатия) — дизели. На тепловозах применяются исключительно двигатели высокого сжатия — дизели типов: Д100, Д45, Д50, М750, Д49, Д70. Они значительно экономичнее и мощнее, чем двигатели низкого сжатия.

Двигатели низкого сжатия работают на легком топливе (бензине и керосине). В этих двигателях в цилиндры засасывается не воздух, а рабочая смесь (пары бензина и воздух). Смесь сжимается до температуры, меньшей, чем температура ее самовоспламенения, поэтому зажигание смеси осуществляется принудительно от постороннего источника. В большинстве случаев применяется электрическое зажигание: в цилиндр двигателя вставляют электрическую свечу, включенную в цепь высокого напряжения. В определенный момент цепь тока высокого напряжения замыкается, вследствие чего между электродами овечи возникает искра, которая и воспламеняет рабочую смесь в цилиндре. Двигатели низкого сжатия устанавливают на автомобилях.

В цилиндры двигателей высокого сжатия поступает чистый воздух, который и сжимается. В конце сжатия, когда температура воздуха будет достаточно высокой, топливо в распыленном виде впрыскивается через форсунку в цилиндр и воспламеняется.

Дизели четырехтактные и двухтактные. Четырехтактными называются дизели, у которых полный рабочий цикл — поступление воздуха >в цилиндр, перемешивание и сгорание топлива, расширение газов и удаление их из цилиндра — осуществляется за четыре хода поршня (такта), т. е. за 2 оборота коленчатого вала. У двухтактных двигателей полный рабочий цикл в цилиндре происходит за два хода поршня, т. е. за один оборот коленчатого вала. Следует подчеркнуть, что у четырехтактных дизелей продувка и зарядка цилиндра свежим воздухом происходят Иначе, чем у двухтактных, само же смешение топлива с воздухом и сгорание рабочей смеси у обоих типов дизелей одинаково. Обычно задается вопрос — какой из этих типов дизелей лучше? На протяжении многих лет в различных отраслях народного хозяйства применяются и четырехтактные и двухтактные дизели. Однако качество дизеля определяет не его тактность, а надежность, экономичность, конструкционная и технологическая отработанность, долговечность и, наконец, правильный выбор типа дизеля для данного рода службы. Четырехтактные дизели имеют, как правило, меньший удельный расход топлива, меньшую тепловую напряженность, так как в единицу времени совершают меньшее количество тепловых и силовых циклов, чем двухтактные при тех же условиях.

Читать еще: Фольксваген убрал стуки с двигателя поло седан

В двухтактных дизелях проще система газораспределения, но в них хуже очищаются и продуваются свежим воздухом цилиндры. Вместе с тем с 1 л рабочего объема цилиндра при прочих равных условиях у двухтактных дизелей снимается на 60-70 % большая мощность, чем у четырехтактных. Однако с увеличением давления наддува (см. ниже) все яснее вырисовывается преимущество четырехтактных дизелей перед двухтактными для тепловозов, так как четырехтактные дизели с газотурбинным наддувом имеют более простую систему воздухо-снабжения, более высокую экономичность, а главное — лучшую приспособляемость к переменным эксплуатационным нагрузкам и разным сортам топлива и масла.

На тепловозах ТЭЗ, ТЭ7, тепловозах типов 2ТЭ10, М62 и ТЭП60 установлены двухтактные дизели (2Д100, 10Д100, 14Д40 и 11Д45), а на тепловозах 2ТЭ116, ТЭП70, ТЭМ7, ТЭМ2, ТЭМ1, ЧМЭ2, ЧМЭЗ, ТГМ4 и ТГМЗ, а также на дизель-поездах — четырехтактные дизели (типов Д49, ПД1М, Д50, КбБЗЮт М756). Как показывает мировая практика, четырехтактных дизелей строится 65-70 %, а остальные — двухтактные. Двигатели низкого сжатия, за исключением маломощных, изготовляют только четырехтактными.

Способы смесеобразования в дизелях. По способу образования горючей смеси (смесеобразования) дизели делятся на однокамерные — со струйным распыливанием (рис. 12,а) и двухкамерные, которые подразделяются на вихрекамерные с выносной камерой в крышке (рис. 12,6), предкамерные (рис. 12,в) и с камерой в поршне (рис. 12,г).

Наибольшее распространение получили дизели со струйным распыливанием, так как при этом способе смесеобразования расход топлива (при нормальных нагрузках) наименьший. Особенно такие двигатели экономичны при мало изменяющихся нагрузках и частотах вращения. Однако при переменных режимах работы у этих двигателей проявляются существенные недостатки. На малых нагрузках и холостом ходу у них ухудшаются распы-ливание топлива и перемешивание его с воздухом. Кроме того, дизели со струйным распыливанием требуют высококачественного топлива и очень точного изготовления и хорошего содержания топливной аппаратуры.

На тепловозах применяются, как правило, дизели с однокамерным струйным смесеобразованием. На таких дизелях установлены топливные насосы (секции) плунжерного типа высокого давления (до 90 МПа) и форсунки закрытого типа. При нагнетании топлива игла форсунки поднимается и топливо под высоким давлением через отверстия в распылителе диаметром 0,30-0,40 мм впрыскивается в камеру сгорания в виде мельчайших капель, которые перемешиваются с воздухом, воспламеняются и сгорают. Величина порции впрыснутого топлива в цилиндр изменяется поворотом плунжера. Управляет величиной подачи регулятор дизеля.

Для образования качественной смеси топлива с воздухом при струйном смесеобразовании необходимо правильно выбирать фор.му камеры сжатия в соответствии с направлением, количеством и дальнобойностью топливных струй, мелкостью распыливания топлива и вихревыми движениями воздуха в камере.

Сущность двухкамерного смесеобразования (см. рис. 12,6 и в) заключается в том, что при ходе поршня к верхнему положению сжатый воздух из цилиндра с объемом Уц перетекает в выносную камеру объемом Ув. Выносная камера может иметь объем 20-60 % общего объема камеры сжатия Ус. Благодаря тангенциальному направлению соединительного канала воздух, вытесняемый поршнем в вихревую камеру (см. рис. 12,6), получает

Рис 12. Схемы способов распыливания топлива и смесеобразования:

а — струйное; б — вихрекамерное; я — предкамсрное; г — объемно-пленочное; 1 — форсунка; 2

вращательное движение, что способствует хорошему перемешиванию воздуха с впрыскиваемым топливом.

В дизелях с предкамерным смесеобразованием (см. рис. 12,в) во время сжатия воздух перетекает в предкамеру, куда при невысоком давлении (7-10 МПа) впрыскивается дизельное топливо. Здесь топливо воспламеняется и частично сгорает. Все топливо в предкамере сгорать не может, так как для этого не хватает воздуха. В результате частичного сгорания топлива давление в предкамере быстро возрастает, и газы вместе с несгоревшим топливом выбрасываются в цилиндр, где происходит догорание топлива. Таким образом, хорошее смешение топлива с воздухом обеспечивается тут в основном потоком горячего газа.

При двухкамерном смесеобразовании, как правило, применяются простые и надежные в работе насосы и форсунки. Однако вследствие больших поверхностей охлаждения имеют место повышенные тепловые потери, а также потери энергии при перетекании воздуха и продуктов сгорания через соединительные каналы. Поэтому дизели с двухкамерным смесеобразованием имеют невысокую экономичность.

В двигателях с камерой в поршне (см. рис. 12,г) осуществляется объемно-пленочное смесеобразование. Хорошее качество процесса достигается тем, что факел топлива направляется на горячие стенки поршня и делится на две части: меньшая распыливается в пространстве камеры, а большая, попадая на внутренние стенки камеры поршня, образует тонкую пленку. Создаваемые в процессе движения поршня потоки воздуха как бы сдувают со стенок камеры пары топлива, которые хорошо перемешиваются с воздухом и сгорают. При двухкамерном смесеобразовании качество смеси и ее сгорание мало зависят от нагрузочного и скоростного режима работы двигателя.

Бензин как причина поломки

Без сомнений, некачественное топливо – одна из самых часто встречающихся причин поломки автомобильного двигателя. Но при этом и одна из самых сложных для выявления. Так, с одной стороны, кажется, что «выловить» такую причину и принять меры «по недопущению» совсем нетрудно. Но с другой стороны, поскольку это часто встречающаяся проблема, то на некачественное топливо нередко пытаются «списать» почти все поломки и неисправности мотора. Что превращает эту проблему в источник большого числа спекуляций.

Ни для кого не секрет, что у нас в стране бензин не везде и не всегда «правильный». Поэтому после проведения анализа топлива при экспертизе неисправности двигателя нередко выясняется, что в бензине есть отклонения некоторых параметров от предписываемых стандартами значений. В таких случаях многие эксперты с криками «Эврика!» спешат объявить виновником плохое топливо. И даже пытаются подвести под свои выводы некую наукообразную теоретическую базу. Хотя самая примитивная логика говорит: да, действительно, у топлива есть какие-то минимальные отклонения – в каком-то знаке после запятой. Но все они не имеют никакого отношения к данной поломке.

То есть топливо бывает с отклонениями, и часто – но на нем среднестатистический двигатель может прекрасно работать. Простейшим подтверждением чему служат тысячи и тысячи автомобилей вокруг, включая и сотни тех, которые были заправлены тем же самым «неправильным» топливом – скорее всего, ни один из них не сломался, в противном случае большинство топливных компаний давно бы разорились.

Другое дело, когда топливо-то в баке отличное, а вот двигатель взял и сломался… Тогда ищи не ищи лишнюю молекулу, а если ее нет, то причину нахрапом не взять – тут думать надо…

Дело «мастера» боится?

Причин у любой поломки двигателя может быть много – и в том числе из-за топлива. Только, к примеру, не того, которое в баке сейчас, а того, что было залито давно. Когда прошло несколько заправок качественным бензином, и машина проехала сотни, а то и тысячи километров, «плохой» бензин из бака уже выработался. Но для двигателя полученной когда-то порции «бензинового зелья» вполне могло хватить, чтобы через многие километры вдруг взять и «умереть» в одночасье.

Очевидно, связать некачественное топливо и поломку в таком случае очень сложно. А может ли топливо вообще привести к таким последствиям? И как оно должно при этом сгорать, чтобы так повредить поршень? Тут у исследователей причин повреждения полет фантазии становится поистине безграничным. Иногда кажется, что «бред сивого мерина в лунную ночь» при сравнении с некоторыми их заключениями – просто скучная истина. Потому что «заморачиваться» серьезным исследованием причин и последствий поломки обычно никто не хочет – сложно, долго, а потому дорого. И если возникает какая-то непонятная ситуация, то обычно говорят: «Все понятно! Это некачественный бензин!».

Детонация вызывает развитие ударной волны в цилиндре — именно ее и слышит водитель. Или не слышит…

Поразительно, но настоящие «мастера своего дела» могут назначить бензин виновником поломки вообще без каких-либо исследований – на то они и «мастера». Например, если бензин долго хранился в неисправном автомобиле, то параметры его изменились, и исследование бессмысленно, так так невозможно установить, что было в баке на момент поломки. Вот и хорошо – значит, бензин был некачественный! Или наоборот, будем исследовать бензин в баке через добрую пару лет хранения автомобиля после поломки и, найдя повышенное содержание смол (а как ему не быть повышенным – при таком длительном хранении?), не моргнув глазом назначим его же виновником. В зависимости от мастерства и фантазии. Все же и так понятно…

Хотя на самом деле – ничего не понятно. Но «списывается» все на топливо, поскольку сложности мало кому интересны.

Действительно, огромное количество повреждений и поломок двигателя никакого отношения к топливу не имеют. Оно просто не может создать именно такие поломки именно в этом месте данной детали – как говорят в таких случаях, признаки поломки противоречат предполагаемой причине. Но для некоторых «специалистов» это – не факт. Коленвал сломался? Топливо виновато, шибко горело! Вкладыш коленвала провернулся? Опять же оно, родимое – знаем-знаем, там же детонацией «настучало»!

Читать еще: Характеристика форда фокус с двигателем 2 литра

Собственно, для того чтобы «отделить зерна от плевел», и стоит рассмотреть основные ситуации, когда топливо (а сегодня мы говорим только о бензине) может повредить двигатель, а когда не может. И что оно может действительно повредить.

Эта ужасная детонация

Самый распространенный на практике случай: залитый на АЗС бензин имел низкое октановое число и вызвал в двигателе детонацию.

Детонация – вроде бы известный, но на самом деле сложный в физическом смысле процесс. Попробуем в нем разобраться, чтобы понять его опасность и последствия.

Итак, при движении поршня к верхней мертвой точке за счет роста давления в объеме цилиндра растет и температура смеси. Плюс к этому идет подогрев смеси от горячих стенок цилиндра. В этот момент срабатывает свеча – начинает распространяться фронт пламени, температура и давление в цилиндре быстро возрастают. Однако при нагреве в процессе сжатия может оказаться, что на периферии цилиндра, в районе пристеночных слоев, температура смеси оказывается слишком высока – выше, чем температура самовоспламенения топлива.

В результате почти одновременно со «штатным» и сравнительно медленным сгоранием, обусловленным нормальным распространением фронта пламени от свечи зажигания, происходит взрыв перегретой смеси в наиболее удаленной от свечи зажигания зоне. Этот взрыв имеет объемный характер и инициирует распространение ударной волны навстречу фронту пламени, что в свою очередь вызывает воспламенение смеси при повышении давления и температуры во фронте ударной волны. Далее, проходя по камере сгорания, ударная волна несколько раз отражается от стенок цилиндра, что и вызывает тот самый приметный стук в цилиндре.

А вот и «классика» детонации — рухнувшие перемычки на поршне

Но самое главное, ударная волна, действуя вместе со своими отраженными волнами, резко увеличивает нагрузку на детали двигателя, создавая в них нерасчетные дополнительные нагрузки – в основном на поршень (на его края), на поршневые кольца и перемычки между ними. А поскольку в этих местах (между первым и вторым кольцами) сечения сравнительно тонкие, именно там чаще всего и происходит поломка.

Но сама поломка от детонации отличается своей собственной «хитростью». Для того чтобы что-то сломалось, усилия от одиночного взрыва смеси не хватит – таких взрывов потребуются десятки и сотни тысяч. За это время произойдет накопление дефектов в микроструктуре материала, образование и развитие усталостной трещины и, наконец, усталостная поломка как финальный аккорд длинного (сотни и тысячи километров пробега) процесса разрушения. Вследствие такой большой продолжительности и будет разорвана во времени прямая связь между причиной (топливо, вызвавшее детонацию) и последствиями (поломка), сильно осложнив жизнь «мастерам»-экспертам.

Если же поломка поршня в результате воздействия детонации не произошла (такое встречается), то это совсем не значит, что повезло – детонационные взрывы на периферии камеры могут здорово перегреть поверхность поршня на краях вплоть до плавления и выгорания там металла.

Без детонации – никак?

Но если для поломки от детонации требуются десятки или даже сотни тысяч ударов и оборотов коленвала, то вполне очевидно, что пара-тройка одиночных ударов никак не смогут повредить поршень. То есть детонация – это не кувалда, которая ломает двигатель с одного удара. Ломает его количество ударов. Тогда надо понимать, что детонация – это никакая не «чума» для двигателя внутреннего сгорания, в чем совершенно убеждены наши «мастера»-эксперты, а вполне нормальный рабочий процесс. Важно только правильно им управлять.

Сказано – сделано. Именно так, «по детонации», и работает система управления двигателем. Как это происходит? При появлении детонации характерный стук регистрируется датчиком детонации – и происходит автоматическая регулировка угла опережения зажигания, длительности импульса на форсунку и другие действия, чтобы на следующем обороте коленвала «убрать» этот нежелательный для двигателя эффект.

Вот и получается, что наличие детонации является не вредным и фатальным, а напротив, совершенно необходимым условием работы системы управления современным двигателем. Разумеется, если это делается правильно. Более того, если детонация исчезает, то система управления просто «слепнет», не понимая, что ей делать. И начинает двигать угол опережения на более раннее зажигание – до тех пор пока детонация не появится или не сработают какие-то другие программные ограничения.

То есть сама по себе детонация не является причиной поломки, поскольку нормальный двигатель рассчитан на ее появление. Скажем больше – в нормально работающем двигателе она просто должна быть. И точка.

так выгладит не вполне характерный пример разрушения поршня в результате детонации — каверны буквально «съели» металл на краях

Но что происходит, если в бак залить низкооктановый бензин? Сразу появляется детонация? Ничего, это – вполне нормальное явление, и система управления начинает в штатном режиме уменьшать угол опережения зажигания. Но через несколько оборотов коленвала угол становится «на упор»: уменьшить его уже нельзя, поскольку программных возможностей нет. А детонация остается – и вот это является опасным режимом работы двигателя. Который даже фиксируется в памяти блока управления – там записывается соответствующий код ошибки.

Возможно, кто-то услышит эту детонацию. А возможно, и не услышит: сегодня звукоизоляция автомобилей находится на довольно высоком уровне. И вот здесь кроется вся сложность и опасность ситуации: например, водитель приглушил музыку в салоне, услышал стук – и принял меры. Но оказалось, что уже поздно: усталость металла сделала свое «черное дело», и какой-то из поршней уже сломан. Причем до момента наступления поломки ничто, как говорится, «не предвещало»…

Иногда на краях поршня, там, где и возникают детонационные взрывы, может появиться эрозия – и поверхность будет буквально «изъедена» кавернами. Такой эффект наблюдается чаще на турбированных двигателях. На «атмосферниках» эрозия не успевает проявиться: раньше рушатся перемычки колец, двигатель теряет компрессию, резко возрастает расход масла, и эксплуатацию такого двигателя прекращают, потому что он уже явно неисправен.

Некоторые «мастера»-эксперты убеждены: детонация настолько зла, что рушит все подряд, даже свечи зажигания. Аргумент, надо сказать, «так себе» – как бедной свече повредиться, если детонация возникает в самом дальнем «углу» камеры, наиболее удаленном от свечи? И нужны уникальные условия, чтобы такое повреждение все-таки произошло…

Та же история и с клапанами: во время возникновения детонации они закрыты и, как говорится, «и в ус себе не дуют», лежат спокойно в седле. Конечно, если они не герметичны, то их может «пристукнуть» и даже «прижечь», но в ином случае им ничего такого явно «детонационного» не грозит.

Вкладыши коленвала, конечно, тоже испытывают некие удары от детонации, однако она «бьет» через большое количество деталей: поршень, палец, шатун. И чтобы повредить вкладыш, необходим удар такой зубодробительной силы, который впору сравнить с ударом кувалды даже не по, а через наковальню – такой разрушил бы всю шатунно-поршневую группу, прежде чем смог бы достать до вкладыша. Возможен ли такой удар на практике, предоставим решить читателю самостоятельно в качестве «домашнего задания».

«Чума» XXI века – масляная?

Как известно, при работе двигателя попадание топлива в масло совершенно неизбежно. И ничего удивительного в этом нет: когда топливо-воздушная смесь впрыскивается во впускной коллектор (в двигателе с распределенным впрыском) или попадает сразу в цилиндры (в двигателе с непосредственным впрыском), то часть неиспаренного топлива в виде небольшого количества мелких капель неизбежно останется на стенках цилиндра. А поскольку цилиндры имеют не идеальную зеркальную поверхность, а заданную шероховатость с рисками (так называемый «хон»), то кольца при движении поршня вверх пропустят мимо себя часть топлива – и на последующем ходе поршня вниз оно теми же кольцами будет сброшено в картер.

Этот процесс может развиваться крайне быстро: при скорости 60 км/ч всего 1 км пробега за 1 мин – и 3000 оборотов двигатель сделал. А допустим, автомобиль проехал 100 км, тогда двигатель совершил уже 300 тыс. оборотов! И если за один оборот коленвала в картер попадают (в виде капель, паров) какие-то доли миллиграмма топлива, то после такой не слишком длительной эксплуатации разговор может идти уже о граммах и даже килограммах…

Разрушение поршневых колец — еще один явный признак низкого качества топлива

И все бы ничего, поскольку бензин быстро испаряется и выходит из картера через систему вентиляции туда, куда ему и положено – обратно во впускную систему и цилиндры двигателя. Если бы не одно «но» – взаимодействие топлива с моторным маслом при определенных условиях может запустить целую цепочку «нештатных» химических реакций и оказаться для этого масла фатальным. То есть попадание топлива в масло может в конечном счете привести к поломке двигателя. Почему?

В течение многих лет эффект очевидного и неизбежного попадания топлива в масло не вызывал никаких проблем. Однако в последние годы с повышением степени сжатия в цилиндрах современных двигателей и изменением рецептуры масел появилась проблема, которая напрямую связана с качеством бензина и его взаимодействием с моторными маслами. Это критическое изменение свойств моторного масла вплоть до загустевания масла и превращения в мазеобразную, иногда практически резиновую, субстанцию, быстро получило в народе заслуженное прозвище – масляная «чума».

…Однако более подробно об этой проблеме мы здесь говорить не будем – о ней можно прочитать, перевернув еще одну страницу.

Александр Хрулев, канд. техн. наук, директор фирмы «АБ-Инжиниринг»

голоса

Рейтинг статьи