Двигатель автомобиля Камаз. Степень сжатия камаз


Двигатель Камаз

Двигатель состоит из кривошипно-ша­тунного и газораспределительного меха­низмов, а также из систем охлаждения, смазочной, питания и регулирования, пуска. С помощью кривошипно-шатунного ме­ханизма возвратно-поступательное движе­ние поршней в цилиндрах преобразуется во вращательное движение коленчатого вала.

 

Продольный разрез двигателя КамАЗрис. 1

Рис. 1.1. Двигатель КамАЗ-740.10 (базовая модель): а — продольный разрез, б — поперечный разрез; 1 — генератор, 2 — топливный насос низкого давления, 3 — ручной топливопрокачивающий насос, 4— топливный насос высокого давления, 5 — автоматическая муфта опережения впрыскивания топлива, 6 — ведущая полумуфта привода топливного насоса высокого давления, 7 — соединительный патрубок впускных воздухопроводов, 8 — фильтр тонкой очистки топлива, 9 — распределительный вал, 10 — маховик, 11 — картер маховика, 12 — пробка сливного отверстия; 13 — поддон картера, 14 — коленчатый вал, 15 — масляный насос, 16 — вал привода гидромуфты, 17 — шкив привода генератора; 18 - лопасти   вентилятора,   19 — полнопоточный   масляный   фильтр,   20 — маслозаливная   горловина, указатель уровня масла в картере двигателя, 22 — центробежный масляный фильтр, 23 — коробка остатов, 24 — передний   рым-болт, 25 — компрессор, 26 — насос   гидроусилителя   рулевого   при­, 27 — задний рым-болт, 28 — левая водосборная труба, 29 — факельная свеча, 30 — левый впуск­ воздухопровод, 31 — форсунка, 32 — скоба крепления форсунки 33 — патрубок выпускного коллектора, 34 — выпускной коллектор

 

Поперечный разрез двигателя Камазрис. 2

Механизм газораспределения своевре­менно открывает и закрывает клапаны, ко­торые пропускают в цилиндры воздух и вы­пускают из цилиндров отработавшие газы.

Система охлаждения поддерживает требуемый тепловой режим двигателя.

Смазочная система подает масло к тру­щимся деталям двигателя для уменьшения трения и их изнашивания.

Система питания очищает и подает в цилиндры воздух и топливо, а с помощью регулятора автоматически регулирует поступление (подачу) топлива в камеру сго­рания в зависимости от нагрузки двига­теля.

Система пуска дизеля необходима для проворачивания коленчатого вала при пуске.

Здесь мы опишем набор со­ставных частей двигателей КамАЗ-740.10, КамАЗ-7403.10 и КамАЗ-7409.10, объясним схему действия и принцип работы их механизмов и систем. Двигатель КамАЗ-740.10 (рис. 1) — четырехтактный дизель жид­костного охлаждения с V-образным расположением восьми цилиндров; является ба­зовым для всех модификаций двигателя марки. Двигатель КамA3 - 7403.10 (рис. 2) имеет увеличенную мощность за счет применения газотурбинного наддува, при котором для сжатия воздуха и его на­гнетания в цилиндры используется часть энергии отработавших газов. Газодизель 7409.10 (рис. 3) может работать как на природном газе с воспламенением его запальной дозой ди­зельного топлива, так и на дизельном топ­ливе в режиме дизеля.

Общий вид двигателя К.амАЗ-7403.10 с турбонаддувомрис. 3

Рис. 3. Общий вид двигателя К.амАЗ-7403.10 с турбонаддувом:1 — объединительный патрубок, 2 — топливный насос высокого давления модели 334, 3, воздухопроводы, 4,7 — турбокомпрессоры,6 — патрубок, 8 — выпускной коллектор,модели 271 5 — впускные 9 — форсунка

Общий вид двигателя КамАЗ-7409.10 (газодизель)рис. 4

 Рис. 4. Общий вид двигателя КамАЗ-7409.10 (газодизель):1 — объединительный патрубок. 2, 10 — впускные воздуховоды, 3 — топлив­ный насос высокого давления модели 335, 4 — индивидуальный воздухо­очиститель компрессора, 5 — редуктор низкого давления. 6 — электромагнитный клапан с фильтром, 7 — привод управления с дозатором газа, 8 — дозатор газа. 9 — смеситель, 11 — привод управления регуля­тором частоты вращения

Основные конструктивные данные и па­раметры двигателей приведены в техниче­ской характеристике (в скобках даны зна­чения при работе двигателя в режиме дизеля).

Техническая характеристика двигателей КамАЗ

Модель

740.10

7403.10

7409.10

Число тактов

4

Число цилиндров

8

Расположение цилиндров

V-образное, угол развала 90°

Порядок работы цилиндров

1—5—4—2—6—3—7—8

Направление вращения коленчатого вала

правое

Диаметр цилиндров и ход поршня, мм

120 X 120

Рабочий объем, л

10,85

Степень сжатия

17

16

17

Номинальная мощность, кВт

154

191

154

Максимальный крутящий момент, Нм

637

785

637

Частота вращения коленчатого вала, об/мин:

номинальная

2600

2600

2550 (2600)

при максимальном крутящем моменте

(1600 ... 1800)

1600…1800

1600... 1800

1300... 1800

на режиме холостого хода мини­мальная, не более

600

то же, максимальная, не более

2930

Фазы газораспределения впускного кла­пана:

открытие

13° до в. м. т.

закрытие

49° после н. м. т.

То же, впускного клапана:

открытие

66° до н. м. т.

закрытие

10° после в. м. т.

Давление масла в прогретом двигателе, кПа:

при номинальной частоте вращения

400 ... 550

при минимальной частоте враще­ния

на  режиме холостого хода, не менее

100

 

Модель форсунки

33-01

271

33-01

Модель топливного насоса высокого давления

33-02

334

335

 

autoruk.ru

Газовый двигатель – Основные средства

Перспективный 8-цилиндровый газовый двигатель КамАЗ-830.13-400 Euro 5 размерности 120х130, с рабочим объемом 11,762 л, с турбонаддувом, системой EGR, чугунными моноголовками, электронным управлением, системами нейтрализации отработавших газов и бортовой диагностики

О достоинствах газомоторного топлива, в частности метана, сказано немало, но напомним о них еще раз.

Это экологичный выхлоп, удовлетворяющий текущие и даже будущие законодательные требования к токсичности. В рамках культа глобального потепления это важное преимущество, поскольку нормы Euro 5, Euro 6 и все последующие будут насаждаться в обязательном порядке и проблему с выхлопом так или иначе придется решать. К 2020 г. в Евросоюзе новым транспортным средствам будет разрешено производить в среднем не более 95 г СО2 на километр. К 2025 г. этот допустимый предел могут еще опустить. Двигатели на метане способны удовлетворить эти нормы токсичности, и не только благодаря меньшему выбросу СО2. Показатели выбросов твердых частиц в газовых двигателях также ниже, чем у бензиновых или дизельных аналогов.

Далее, газомоторное топливо не смывает масло со стенок цилиндра, что замедляет их износ. Как утверждают пропагандисты газомоторного топлива, ресурс двигателя волшебным образом вырастает в разы. При этом они скромно умалчивают о теплонапряженности работающего на газе двигателя.

Низкопольный городской автобус НефАЗ 5299-30-51 Euro 5 на компримированном метане. Двигатель – Mercedes-Benz M 906

И главное преимущество газомоторного топлива – это цена. Цена и только цена покрывает все недостатки газа как моторного топлива. Если мы говорим о метане, то это неразвитая сеть АГНКС, которая буквально привязывает газовый автомобиль к заправке. Количество заправок сжиженным природным газом ничтожно, этот вид газомоторного топлива сегодня представляет собой нишевой, узкоспециальный продукт. Далее, газобаллонное оборудование занимает часть полезной грузоподъемности и полезного пространства, ГБО хлопотно и накладно в обслуживании.

Технический прогресс породил такой вид двигателя, как газодизель, живущий в двух мирах: дизельном и газовом. Но как универсальное средство газодизель не реализует в полном объеме возможности ни того, ни другого мира. Нельзя оптимизировать ни процесс сгорания, ни показатели КПД, ни образование выбросов для двух видов топлива на одном двигателе. Для оптимизации газовоздушного цикла нужно специализированное средство – газовый двигатель.

Для автомобилей нового поколения «Урал NEXT» предусмотрена комплектация с газовым двигателем ЯМЗ-536 CNG

Сегодня все газовые двигатели используют внешнее образование газовоздушной смеси и воспламенение от свечи зажигания, как в карбюраторном бензиновом двигателе. Альтернативные варианты – в стадии разработки. Газовоздушная смесь образуется во впускном коллекторе путем инжекции газа. Чем ближе к цилиндру происходит этот процесс, тем быстрее реакция двигателя. В идеале газ должен впрыскиваться прямо в камеру сгорания, о чем речь пойдет ниже. Сложность управления не единственный недостаток внешнего смесеобразования.

Инжекция газа управляется электронным блоком, который также регулирует угол опережения зажигания. Метан горит медленнее дизельного топлива, то есть газовоздушная смесь должна воспламеняться раньше, угол опережения также регулируется в зависимости от нагрузки. Кроме того, метану нужна меньшая степень сжатия, нежели дизельному топливу. Так, в атмосферном двигателе степень сжатия снижают до 12–14. Для атмо­сферных двигателей характерен стехиометрический состав газовоздушной смеси, то есть коэффициент избытка воздуха a равен 1, что в какой-то степени компенсирует потерю мощности от снижения степени сжатия. КПД атмосферного газового двигателя на уровне 35%, тогда как у атмосферного же дизеля КПД на уровне 40%.

АГНКС ПАО «ГАЗПРОМ» в Кургане

Автопроизводители рекомендуют использовать в газовых двигателях специальные моторные масла, отличающиеся водостойкостью, пониженной сульфатной зольностью и одновременно высоким значением щелочного числа, но не возбраняются и всесезонные масла для дизельных двигателей классов SAE 15W-40 и 10W-40, которые на практике применяются в девяти случаях из десяти.

Турбокомпрессор позволяет снизить степень сжатия до 10–12 в зависимости от размерности двигателя и давления во впускном тракте, а коэффициент избытка воздуха увеличить до 1,4–1,5. При этом КПД достигает 37%, но одновременно значительно возрастает теплонапряженность двигателя. Для сравнения: КПД турбированного дизельного двигателя достигает 50%.

Повышенная теплонапряженность газового двигателя связана с невозможностью продувки камеры сгорания при перекрытии клапанов, когда в конце такта выпуска одновременно открыты выпускные и впускные клапаны. Поток свежего воздуха, особенно в наддувном двигателе, мог бы охлаждать поверхности камеры сгорания, снижая таким образом теплонапряженность двигателя, а также снижая нагрев свежего заряда, это увеличило бы коэффициент наполнения, но для газового двигателя перекрытие клапанов недопустимо. Из-за внешнего образования газовоздушной смеси воздух всегда подается в цилиндр вместе с метаном, и выпускные клапаны в это время должны быть закрыты во избежание попадания метана в выпускной тракт и взрыва.

Мусоровоз «ГАЗон NEXT» с газовым двигателем ЯМЗ-534 CNG с искровым зажиганием, турбонаддувом и охладителем наддувочного воздуха

Уменьшенная степень сжатия, повышенная теплонапряженность и особенности газовоздушного цикла требуют соответствующих изменений, в частности, в системе охлаждения, в конструкции распредвала и деталей ЦПГ, а также в применяемых для них материалах для сохранения работоспособности и ресурса. Таким образом, стоимость газового двигателя не так уж отличается от стоимости дизельного аналога, а то и выше. Плюс к этому стоимость газобаллонного оборудования.

Флагман отечественного автомобилестроения ПАО «КАМАЗ» серийно выпускает газовые 8-цилиндровые V-образные двигатели серий КамАЗ-820.60 и КамАЗ-820.70 размерностью 120х130 и рабочим объ­емом 11,762 л. Для газовых двигателей используют ЦПГ, обеспечивающую степень сжатия 12 (у дизельного КамАЗ-740 степень сжатия 17). В цилиндре газовоздушная смесь воспламеняется искровой свечой зажигания, установленной вместо форсунки.

Для большегрузных автомобилей с газовыми двигателями используют специальные свечи зажигания. Так, Federal-Mogul поставляет на рынок свечи с иридиевым центральным электродом и боковым электродом, выполненным из иридия или платины. Конструкция, материалы и характеристики электродов и самих свечей учитывают температурный режим работы большегрузного автомобиля, характерный широким диапазоном нагрузок, и сравнительно высокую степень сжатия.

Двигатели КамАЗ-820 оборудуют системой распределенного впрыска метана во впускной трубопровод через форсунки с электромагнитным дозирующим устройством. Газ инжектируется во впускной тракт каждого цилиндра индивидуально, что позволяет корректировать состав газовоздушной смеси для каждого цилиндра с целью получения минимальных выбросов вредных веществ. Расход газа регулируется микропроцессорной системой в зависимости от давления перед инжектором, подача воздуха регулируется дроссельной заслонкой с приводом от электронной педали акселератора. Микропроцесорная система управляет углом опережения зажигания, обеспечивает защиту от воспламенения метана во впускном трубопроводе при сбое в системе зажигания или неисправности клапанов, а также защиту двигателя от аварийных режимов, поддерживает заданную скорость автомобиля, обеспечивает ограничение крутящего момента на ведущих колесах автомобиля и самодиагностику при включении системы.

Трактор «АГРОМАШ 85ТК МЕТАН» с газовым двигателем

«КАМАЗ» в значительной степени унифицировал детали газовых и дизельных двигателей, но далеко не все, и многие внешне схожие детали для дизеля – коленвал, распредвал, поршни с шатунами и кольцами, головки блока цилиндров, турбокомпрессор, водяной насос, масляный насос, впускной трубопровод, поддон картера, картер маховика – не подходят для газового двигателя.

В апреле 2015 г. «КАМАЗ» запустил корпус газовых автомобилей мощностью 8 тыс. единиц техники в год. Производство размещено в бывшем газодизельном корпусе автозавода. Технология сборки следующая: шасси собирают и устанавливают на него газовый двигатель на главном сборочном конвейере автомобильного завода. Потом шасси буксируют в корпус газовых автомобилей для монтажа газобаллонного оборудования и проведения всего цикла испытаний, а также для обкатки автотехники и шасси. При этом газовые двигатели КАМАЗ (в том числе модернизированные с компонентной базой «БОШ»), собираемые на моторном производстве, также проходят испытания и обкатку в полном объеме.

«Автодизель» (Ярославский моторный завод) в содружестве с компанией Westport разработал и выпускает линейку газовых двигателей на базе семейства 4- и 6-цилиндровых рядных двигателей ЯМЗ-530. Шестицилиндровый вариант может устанавливаться на автомобили нового поколения «Урал NEXT».

Концепция непосредственного впрыска Direct4Gas

Как уже говорилось выше, идеальный вариант газового двигателя – это непосредственный впрыск газа в камеру сгорания, но до сих пор мощнейшее глобальное машиностроение не создало такой технологии. В Германии исследования ведет консорциум Direct4Gas, возглавляемый компанией Robert Bosch GmbH в партнерстве с Daimler AG и Штутгартским научно-исследовательским институтом автомобильной техники и двигателей (FKFS). Министерство экономики и энергетики Германии поддержало проект суммой в 3,8 млн евро, что на самом деле не так уж много. Проект будет работать с 2015-го до января 2017 г. На-гора должны выдать промышленный образец системы непосредственного впрыска метана и, что не менее важно, технологию ее производства.

По сравнению с нынешними системами, использующими многоточечный впрыск газа в коллектор, перспективная система непосредственного впрыска способна на 60% увеличить крутящий момент на низких оборотах, то есть ликвидировать слабое место газового двигателя. Непосредственный впрыск решает целый комплекс «детских» болезней газового двигателя, принесенных вместе с внешним смесеобразованием.

В проекте Direct4Gas разрабатывают систему непосредственного впрыска, способную быть надежной и герметичной и дозировать точное количество газа для впрыска. Модификации самого двигателя сведены к минимуму, чтобы промышленность могла использовать прежние компоненты. Команда проекта комплектует экспериментальные газовые двигатели недавно разработанным клапаном впрыска высокого давления. Систему предполагается тестировать в лаборатории и непосредственно на транспортных средствах. Исследователи также изучают образование топливно-воздушной смеси, процесс управления зажиганием и образование токсичных газов. Долгосрочная цель консорциума – это создание условий, при которых технология сможет выйти на рынок.

 

Итак, газовые двигатели – это молодое направление, еще не достигшее технологической зрелости. Зрелость наступит, когда Bosch со товарищи создадут технологию непосредственно впрыска метана в камеру сгорания.

os1.ru

Компрессия двигателя - что это такое, как измеряется и причины уменьшения

Каждый автомобилист слышал на своем веку такие, чисто технические понятия, как компрессия двигателя и степень сжатия. Если компрессия в двигателе падает, то это плохо — уменьшается мощность, используется больше горючего, автомобиль сложнее завести.

Попробуем разобраться с данным вопросом — что такое компрессия двигателя, почему она падает, как влияет на работу двигателя, как ее нужно измерять.

Определение понятия компрессия двигателя

Несложно догадаться, что слово «компрессия» обозначает в переводе с латыни на русский «сжатие».

Говоря простым языком, избегая сложных физических терминов и формул, речь идет о давлении в камере сгорания в высшей мертвой точке такта сжатия. Чем выше компрессия, тем сильнее сжимается топливно-воздушная смесь, никакие газы не прорываются в картер двигателя, соответственно коэффициент рабочего действия двигателя выше.

Компрессия двигателя2

Если уровень компрессии соответствует техническим характеристикам, которые заявлены производителем, то двигатель работает в оптимальной режиме: при движении поршня вниз в камеру сгорания засасывается необходимое количество воздуха, а когда поршень поднимается вверх, в камеру впрыскивается порция бензина, дается искра, и вся эта смесь детонирует и сгорает без остатка, выделяется минимальное количество отработанных газов.

Компрессия измеряется в атмосферах, паскалях, килограммах на сантиметр, но наиболее распространенная единица измерения — атмосферы.

Так, например, в двигателях КАМАЗ уровень компрессии колеблется от 29 до 38 атмосфер, а в ВАЗовской «девятке» — он составляет примерно 9,5-13 атмосфер.

На страницах нашего портала Vodi.su мы как-то рассматривали различия между дизельными и бензиновыми двигателями, а также разницу между бензином марки Аи-92 и Аи-95. Так вот, в дизельных двигателях уровень компрессии должен быть намного выше, что мы и видим на примере КАМАЗа, поскольку детонация происходит за счет добавления ДТ к разогретому под высоким давлением воздуху.

Это же можно сказать и о разнице между различными марками бензина — А-76, А-80, А-92, А-98. Октановое число как раз и определяет, при каких значениях давления и температур данный тип бензина начинает детонировать. То есть если вы зальете в бензобак Газона А-95 вместо А-80, то двигатель может просто не завестись, поскольку в двигателе не создается необходимых условий для детонации.

Компрессия двигателя4

Компрессия связана с таким понятием, как «Степень сжатия». Степень сжатия не измеряется в каких-то определенных единицах, типа атмосфер, бар или паскалей. Она просто показывает во сколько раз, размер камеры сгорания меньше полного объема цилиндра.

Исходя из степени сжатия определяется октановое число бензина:

  • бензин А-92 нужно заливать при степени сжатия меньше 10;
  • А-95 — 10-12;
  • А-98 — выше 12.

Причины уменьшения компрессии

Как известно, поршень двигается внутри цилиндра, и хоть на внутренних стенках образуется защитная пленка, все равно со временем со стенок цилиндра снимается слой за слоем, и внутренний объем цилиндра возрастает. Соответственно между поршневыми кольцами и стенками образуются зазоры, через которые газ под давлением может прорываться в картер, то есть сгорать будет не вся топливно-воздушная смесь, а только ее часть.

В таких случаях говорят, что компрессия уменьшилась.

Это отображается на работе двигателя:

  • завести машину сложнее;
  • наблюдаются провалы в работе во всех режимах;
  • увеличивается расход масла и топлива;
  • растет давление в патрубках системы охлаждения;
  • черный дым из трубы;
  • отчетливо слышны хлопки и удары.

Компрессия двигателя3

Компрессия снижается и по другим причинам:

  • образование нагара на стенках цилиндров, в камере сгорания;
  • из-за высоких температур прогорает днище поршней;
  • прогорают и деформируются клапана;
  • трещины в головке блока цилиндров;
  • требуется произвести замену прокладки головки блока;
  • засоренный воздушный фильтр.

Опытный автомеханик может назвать вам еще множество других причин. Но если вы начинаете замечать какие-либо из перечисленных выше признаков, значит время отправляться на диагностику.

Затягивание с ремонтом может привести к значительным расходам в будущем.

Компрессия двигателя5

Измерение компрессии двигателя

Специалисты советуют измерять уровень компрессии через каждые 3-5 тысяч километров (для отечественных автомобилей) или через 10-20 для иномарок. Процедура эта несложная и под силу любому автолюбителю, правда нужно иметь специальный инструмент — компрессометр. Его нужно подбирать под конкретную модель автомобиля.

Компрессометр измеряет давление в камере сгорания.

Для этого вам нужно будет:

  • прогреть двигатель до температуры не ниже 80 градусов;
  • снять катушку и все свечи;
  • если есть ЭБУ — снять предохранители;
  • закрутить ножку компрессометра в свечной колодец;
  • нажать педаль газа до упора и вращать коленчатый вал с помощью стартера;
  • повторить операцию для всех остальных цилиндров.

Полученные данные нужно сравнить между собой — они не должны различаться больше, чем на десять процентов.

Понятно, что для проведения измерений аккумулятор должен быть полностью заряжен, а стартер — в исправном состоянии, чтобы мог прокрутить коленвал хотя бы до ста оборотов в минуту.

Компрессия двигателя1

Автомеханики измеряют компрессию различными способами и сравнивают показания компрессометра при открытой или закрытой дроссельной заслонке. Если компрессия пониженная, то приступают к поиску причины: поршневые кольца, клапаны, прогоревшие поршни и так далее. Ремонт может вылиться в большую сумму, а возможно понадобится только замена прокладки или воздушного фильтра.

С вашей же стороны, как от владельца автомобиля, требуется полностью следовать требованиям производителя: заливать нужный тип масла, заправляться бензином указанной марки, время от времени проходить диагностику.

На данном видео вы увидите как определять компрессию двигателя.

Пример, замерки компрессии на автомобиле марки ВАЗ.

vodi.su


Смотрите также