В конце сжатия поршня первого цилиндра (2 видео)

Работа двигателя внутреннего сгорания может быть представлена в виде систематически повторяющихся процессов, которые принято называть рабочими циклами. Рабочим циклом двигателя называется ряд последовательных, периодических повторяющихся процессов в цилиндрах, в результате которых тепловая энергия топлива преобразуется в механическую работу. При этом каждый полный рабочий цикл может быть разделен на одинаковые (повторяющиеся) части – такты.

Часть рабочего цикла, совершаемого за время движения поршня от одной мертвой точки до другой, т. е. за один ход поршня, называется тактом . Двигатели, рабочий цикл которых совершается за четыре хода поршня (два оборота коленчатого вала), называются четырехтактными.
В головке блока цилиндров, над камерой сгорания (рис. 1) карбюраторного двигателя устанавливаются впускной 4 и выпускной 6 клапаны, управляемые газораспределительным механизмом, а также свеча зажигания 5.

Рабочий цикл карбюраторного четырехтактного двигателя состоит из последовательных тактов впуска, сжатия, расширения и выпуска.

Содержание

Такт впуска
Такт сжатия
Такт расширения (рабочий ход)
Такт выпуска
Рабочий цикл четырехтактного дизеля
Такт впуска
Такт сжатия
Такт расширения (рабочий ход)
Такт выпуска
Рабочий цикл двухтактного двигателя
Приведение поршня первого цилиндра в положение верхней мертвой точки (ВМТ) конца такта сжатия
🔍 Видео

Такт впуска

В результате вращения коленчатого вала при пуске двигателя (вручную или с помощью специального устройства — например, заводной рукоятки или электродвигателя — стартера) поршень совершает движение от верхней мертвой точки (ВМТ) к нижней мертвой точке (НМТ). При этом впускной клапан 4 открыт, а выпускной клапан 6 закрыт.
Так как объем цилиндра при движении поршня вниз (к НМТ) быстро увеличивается, давление над поршнем уменьшается до 0,07. 0,09 МПа, т. е. внутри цилиндра создается вакуум – избыточное разрежение.
Впускной клапан 3 сообщается со специальным устройством – карбюратором, который приготавливает горючую смесь из топлива и воздуха. Вследствие разности давлений в карбюраторе и цилиндре горючая смесь всасывается через открытый впускной клапан в цилиндр двигателя.

Если двигатель уже работает, то горючая смесь, попадая в цилиндр из карбюратора, смешивается с остаточными продуктами сгорания от предыдущего цикла, и образует рабочую смесь. Смешиваясь с остаточными продуктами сгорания и соприкасаясь с нагретыми деталями цилиндра, рабочая смесь нагревается до температуры 75. 125 ˚С.

Такт сжатия

При подходе поршня к НМТ впускной клапан закрывается. Далее поршень начинает перемещаться вверх (к ВМТ), сжимая смесь воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания, которые не были удалены из цилиндра при выпуске. При движении поршня от НМТ к ВМТ вследствие сокращения объема цилиндра при закрытых клапанах повышаются давление, при этом возрастает температура рабочей смеси (в соответствии с законом Гей-Люссака).
В конце такта сжатия давление внутри цилиндра повышается до 0,9…1,5 МПа, а температура смеси достигает 270-480 ˚С.
В этот момент к электродам свечи зажигания 5 подводится высокое напряжение, которые вызывает между ними искровой разряд, результате чего рабочая смесь воспламеняется и сгорает.
В процессе сгорания топлива выделяется большое количество теплоты, из-за чего температура газов (продуктов сгорания) повышается до 2200-2500 ˚С, и давление внутри цилиндра достигает 3,0…4,5 МПа. Газы начинают расширяться, перемещая поршень вниз, к НМТ.

Такт расширения (рабочий ход)

Под давлением расширяющихся газов поршень движется от ВМТ к НМТ (при этом оба клапана закрыты). В этот промежуток времени (такт) происходит преобразование тепловой энергии в полезную работу, поэтому ход поршня в такте расширения называют рабочим ходом.
При движении поршня к НМТ объем цилиндра увеличивается, вследствие чего давление уменьшается до 0,3…0,4 МПа, а температура газов снижается до 900…1200 ˚С.

Такт выпуска

При подходе поршня к НМТ открывается выпускной клапан 6, в результате чего продукты сгорания рабочей смеси вырываются наружу из цилиндра.
При дальнейшем вращении коленчатого вала поршень начинает перемещаться от НМТ к ВМТ. Выталкивая отработавшие газы через открытый выпускной клапан, выпускной канал 7 и выпускную трубу в окружающую среду. К концу такта выпуска давление в цилиндре составляет 0,11…0,12 МПа, а температура – 600…900 ˚С.

При подходе поршня к ВМТ выпускной клапан закрывается, впускной открывается и начинается такт впуска, дающий начало новому рабочему циклу.

Рабочий цикл четырехтактного дизеля

Рабочий цикл дизельного двигателя принципиально отличается от цикла карбюраторного двигателя тем, что рабочая смесь (смесь топлива, воздуха и остаточных продуктов сгорания) приготовляется внутри цилиндра, поскольку воздух подается в цилиндр отдельно, а топливо отдельно – через форсунку. В дизельном двигателе нет специального устройства для поджигания рабочей смеси – она самовозгорается в результате высокой степени сжатия.
Т. е. в дизеле, в отличие от карбюраторного двигателя, через впускной клапан подается не горючая смесь, а атмосферный воздух, а топливо впрыскивается через форсунку в конце такта сжатия. В цилиндре, как и в случае с карбюраторным двигателем, остаются продукты сгорания рабочей смеси, которые не удалось удалить продувкой.
Смесеобразование (перемешивание воздуха, топлива и остаточных продуктов сгорания) в дизеле протекает внутри цилиндра, что и обуславливает основные отличия череды тактов, составляющих рабочий цикл.

Высокая степень сжатия приводит к тому, что поступивший в цилиндр через впускной клапан воздух, смешивается с остаточными газами и раскаляется (в буквальном смысле этого слова) до высоких температур. И в это время в цилиндр впрыскивается топливо, которое вспыхивает и начинает гореть.

Читайте также: Момент инерции материального цилиндра

Рабочие процессы в дизельном двигателе протекают в следующей последовательности (рис. 2) :

Такт впуска

В период такта впуска поршень 2 движется от НМТ к ВМТ. При этом впускной клапан 5 открыт, выпускной клапан 6 закрыт. В цилиндре 7 из-за разности давлений в окружающей среде и в цилиндре в конце такта впуска возникает разрежение 0,08. 0,09 МПа, при этом температура внутри цилиндра не превышает 40…70 ˚С.

Такт сжатия

В процессе такта сжатия оба клапана закрыты. Поршень 2 движется от НМТ к ВМТ, сжимая смесь воздуха и отработавших газов. Давление в конце такта сжатия достигает 3…6 МПа, а температура – 450…650 ˚С (превышает температуру самовоспламенения топлива).

При подходе поршня к ВМТ, в цилиндр через форсунку 3 впрыскивается распыленное жидкое топливо. Топливо подается к форсунке (через трубку высокого давления) топливным насосом 1 высокого давления (ТНВД). Форсунка обеспечивает тонкое распыление топлива в сжатом воздухе. Распыленное топливо самовоспламеняется и сгорает. В результате сгорания температура в цилиндре достигает 1600…1900 ˚С, давление – 6…9 МПа.

Такт расширения (рабочий ход)

Такт выпуска

При подходе к нижней мертвой точке (НМТ) выпускной клапан 6 открывается и большая часть отработавших газов под воздействием высокого давления вырывается из цилиндра в атмосферу. Поршень начинает перемещение от НМТ к ВМТ и через открытый выпускной клапан выталкивает оставшиеся в цилиндре отработавшие газы в окружающую среду. К концу такта давление газов в цилиндре составляет 0,11…0,12 МПа, а температура – 600. 700 ˚С.
Далее рабочий цикл повторяется.

Видео:Точная установка ВМТ поршня первого цилиндраСкачать

Таким образом, в четырехтактном двигателе только один такт – рабочий ход является полезным с точки зрения совершения полезной работы, остальные три вспомогательные, они осуществляются за счет кинетической энергии маховика, закрепленного на конце коленчатого вала.

Рабочий цикл двухтактного двигателя

В двухтактных ДВС рабочий цикл осуществляется за один оборот коленчатого вала.
Схема двухтактного дизеля представлена на рис. 3 .
Воздух насосом 3 нагнетается через впускное (продувочное) окно 4 в цилиндр. В нижней части цилиндра напротив впускного окна имеется выпускное окно 7. В головке 5 блока цилиндра установлены форсунки 6.

Первый такт (рис. 3, а) совершается при движении поршня от НМТ к ВМТ за счет кинетической энергии маховика двигателя. Оба окна открыты. Нагнетаемый через впускное окно 4 воздух вытесняет из цилиндра оставшиеся в нем отработавшие газы, которые выходят через выпускное окно 7. Таким образом происходит очистка цилиндра от отработавших газов (продувка) и заполнение его свежим зарядом.

Движущийся вверх поршень 8 сначала закрывает впускное окно, а затем выпускное окно. С этого момента начинается процесс сжатия, в конце которого через форсунку 6 впрыскивается топливо.
Таким образом, за первую половину оборота коленчатого вала совершаются процессы наполнения и сжатия, и начинается сгорание топлива.

Второй такт (рис. 3. б) происходит при движении поршня ВМТ к НМТ. В результате выделения теплоты при сгорании топлива повышается температура и давление внутри цилиндра. Поршень перемещается вниз, совершая полезную работу.
Как только поршень открывает выпускное окно, отработавшие газы под давлением начинают выходить в окружающую среду. К моменту открытия впускного окна давление внутри цилиндра снижается на столько, что возможна очистка цилиндра путем вытеснения отработавших газов свежим зарядом воздуха, подаваемым в цилиндр насосом 3.
Этот процесс называется продувкой цилиндра. При этом одновременно с вытеснением отработавших газов происходит наполнение цилиндра свежим зарядом. Далее все процессы повторяются в той же последовательности.

Рабочий цикл двухтактного карбюраторного двигателя аналогичен рабочему циклу двухтактного дизеля. Отличие состоит в том, что в цилиндр поступает не чистый воздух, а горючая смесь, и в конце процесса сжатия в цилиндре посредством свечи зажигания подается искра, в результате чего происходит воспламенение горючей смеси.

Одним из преимуществ двухтактного двигателя по сравнению с четырехтактным является то, что каждый рабочий ход здесь протекает в период одного оборота коленчатого вала, а не двух. Очевидно, что снижение количества тактов должно привести к повышению КПД из-за уменьшения паразитических процессов . А поскольку в четырехтактном двигателе за два оборота коленчатого вала протекают четыре такта, из которых полезным является лишь такт рабочего хода (т. е. остальные три такта являются паразитическими), то естественно предположить, что КПД четырехтактного двигателя должен быть ниже, чем КПД четырехтактного двигателя.

Существенными недостатками двухтактных двигателей является их низкая топливная экономичность и меньший срок службы по сравнению с четырёхтактными двигателями. Объясняется этот недостаток тем, что при продувке цилиндра (или цилиндров) свежая горючая смесь частично удаляется вместе с отработавшими газами, поскольку, в отличие от четырехтактного двигателя, выпуск и впуск газов протекает одновременно.
Этими недостатками, а также большей токсичностью отработавших газов объясняется ограниченное применение двухтактных двигателей на автомобилях.

Приведение поршня первого цилиндра в положение верхней мертвой точки (ВМТ) конца такта сжатия

1. Верхней мертвой точкой (ВМТ) называется наивысшая точка хода поршня в своем цилиндре. В 4-тактных двигателях в процессе вращения коленчатого вала данное положение достигается каждым из поршней дважды в течение одного рабочего цикла: один раз в конце такта сжатия и второй — в конце выпускного такта. Определение положения ВМТ поршня в конце такта сжатия (обычно первого цилиндра) имеет важное значение для многих проводимых далее работ, например, для замены зубчатого ремня, проверки фаз газораспределения и замены прокладки головки блока цилиндров. Иногда ВМТ такта сжатия называют также моментом зажигания.

Читайте также: Второй цилиндр как определить

6.1 Нумерация цилиндров 6 цилиндрового двигателя стрелкой указано направления движения автомобиля

Для снятия верхней крышки привода ГРМ необходимо отпустить крепежные болты (1) (двигатели Z16XE/Z18XE)

Замечание: Номера цилиндров считаются в последовательности с 1 по 4. Первый цилиндр находится со стороны привода вспомогательных агрегатов/привода ГРМ. На 6-цилиндровых двигателях нумерация начинается с ближнего левого (если смотреть на двигатель со стороны привода ГРМ) цилиндра .

2. Проверка и регулировка фаз газораспределения является очень трудоемкой операцией и может быть выполнена только с применением специального инструмента фирмы Opel, заранее убедитесь, что все необходимые принадлежности есть в наличии и находятся под рукой. Данный инструмент, как правило, доступен только на сервисной станции. Кроме того, на большинстве двигателей данная операция требует трудоемких подготовительных работ — рекомендуется доверить проведение данной процедуры специалистам СТО кампании Opel.

Замечание:Ниже приводиться подробное описание процедуры лишь для некоторых двигателей. Для остальных двигателей порядок выполнения подготовительных работ описан в соответствующем разделе.

3. Для приведения поршня первого цилиндра в ВМТ необходимо равномерно и медленно повернуть коленчатый вал так, чтобы совпали метки ВМТ. В зависимости от условий, проворачивание коленчатого вала двигателя может выполняться следующими способами:

• Вывесите одно из передних колес и установите автомобиль на подставку. Включите 5-ю передачу — при проворачивании вывешенного колеса будет проворачиваться коленчатый вал двигателя (модели с РКПП). Для проворачивания колеса при проведении регулировок воспользуйтесь помощью ассистента.-

• Если под рукой нет приспособлений для поддомкрачивания автомобиля, выберете ровную достаточно большую площадку и включите 5-ю передачу. При перемещении автомобиля путем толкания будет проворачиваться и коленчатый вал (модели с РКПП).

• В стационарных условиях проворачивание коленчатого вала осуществляется при помощи ключа-трещотки и сменой головки, которая устанавливается на центральный болт крепления шкива коленчатого вала, при этом должна быть включена нейтральная передача и взведен стояночный тормоз. Коленчатый вал следует поворачивать по часовой стрелке (если смотреть со стороны привода ГРМ).

Видео:Грубая установка ВМТ поршня первого цилиндраСкачать

Внимание: Не проворачивайте двигатель за болт крепления зубчатого колеса распределительного вала — при этом сильно натягивается зубчатый ремень/цепь привода газораспределительного механизма (ГРМ)!

4. Пред началом выполнения работ по выставлению ВМТ отсоедините провод от отрицательной клеммы аккумуляторной батареи

Двигатели Z16XE/Z18XE

5. Снимите верхнюю крышку двигателя

6. Выверните 3 крепежных болта , отделите верхнюю крышку зубчатого ремня от заднего кожуха ГРМ и снимите ее.

7. Поверните шкив коленчатого вала в направлении вращения двигателя (по часовой стрелке) так, чтобы совпали метки на шкиве и блоке двигателя — при этом также должны совпасть метки на зубчатых колесах распределительных валов Теперь поршень первого цилиндра находится в ВМТ такта сжатия.

6.7 Выставление ВМТ (двигатели Z16XE/Z18XE) — метки (2) шкива коленчатого вала и метки (1) зубчатых колес распределительных валов должны совпасть

Замечание: Если метки распределительных валов находятся на наружных сторонам зубчатых колес, проверните коленчатый вал еще на один оборот.

При несовпадении меток зубчатых колес ГРМ требуется провести регулировку фаз распределения для чего необходимо снять зубчатый ремень

8. По окончании выполнения проверки установите на место снимавшиеся компоненты. Установка производится в обратном порядке. Пред установкой верхней крышки ГРМ проверьте ее целостность и тщательно протрите снаружи и изнутри.

Двигатели Z22SE/Z22YH

Внимание: В отличие от других на данных двигателях определяется ВМТ такта сжатия для поршня 4-го цилиндра!

Замечание: Проверка и регулировка фаз газораспределения может быть произведена только при помощи специального прибора Opel-KM-6148.

9. Снимите крышку двигателя

10. Снимите воздухоочиститель и сбросьте давление в системе подач, топлива

11. Высвободите из держателей, отпустите крепление и снимите топливопровод. Для предотвращения попадание грязи в топливную систему закройте свободные концы топливопровода под ходящими заглушками.

12. Отсоедините шланг системы вентиляции картера двигателя. Закройте свободные конец шланга и посадочный раструб подходящими заглушками.

13. Снимите модуль зажигания

Видео:Как выставить ВМТ любого цилиндра не зная меток и порядка работы цилиндровСкачать

14. Отсоедините шланг системы охлаж дения, отпустите крепежную гайку (2) и снимите трубку системы охлаждения. Рассоедините 2 разъема электропроводки лямбда-зонда и разъем клапана системы рециркуляции отработавших газов (EGR). Выверните 5 болтов и 2 крепежные гайки, выверните шпильки и снимите шину «массы». Снимите держатель жгута электропроводки.

6 .14 Подготовка крышки голо в ки цилиндров к снятию

3 Трубка системы охлаждения

15. Выверните 14 крепежных болта и снимите крышку головки цилиндров.

16. Установите автомобиль на подставки или вывесите его на подъемнике.

17. Снимите крышку мультиреберного ремня

18. Установите ВМТ такта сжатия для поршня 4-го цилиндра, для чего медленно и равномерно поворачивайте коленчатый вал в направлении вращения двигателя до тех пор, пока метки на шкиве коленчатого вала и на крышке ГРМ не совпадут, при этом кулачки см. сопр. иллюстрацию) распределительных валов над 4-ым цилиндром должны быть направлены вверх.

16.18 При установке ВМТ такта сжатия для поршня 4-го цилиндра кулачки (1 и 2) распределительных валов должны быть направлены вверх

Замечание: Если при совмещении меток кулачки направлены вниз, поверните коленчатый вал на еще на 1 оборот.

Запустите автомобиль на колеса.

19. Для проверки фаз газораспределения необходимо установить при помощи крепежных болтов специальное приспособление КМ-6148 — при этом направляющие должны войти в специальные отверстия на зубчатых шкивах распределительных валов. Если этого не произошло — необходимо произвести соответствующую регулировку.

Читайте также: Главный цилиндр сцепления а0022950206

20. Установка всех снимавшихся компонентов производится в порядке, обратном порядку снятия. Перед установкой крышки головки цилиндров очистите все сопрягаемые поверхности и резьбовые отверстия, установите крышку головки цилиндров с пятью новыми прокладками.

Двигатели Z19DT(H)

Внимание: Настройка датчика угла поворота рулевого колеса после каждого отсоединения аккумуляторной батареи сбивается и после завершения работ необходимо произвести настройку датчика заново!

21. Снимите переднее правое колесо

22. Снимите нижнюю крышку двигательного отсека

23. Ослабьте болты крепления шкива коленчатого вала

24. Снимите мультиреберный ремень

25. Выверните болты крепления шкива коленчатого вала и снимите шкив.

Видео:Как найти ВМТ 1-го цилиндра. Самый точный метод для того чтобы найти верхнюю мертвую точку.Скачать

Установка приспособления (1) (КМ-6148) для проверки фаз газораспределения (двигатель Z22YH)

2 Направляющие для проверки совпадения отверстий

26. Снимите воздухоочиститель

27. Снимите правую опору двигателя

28. Выверните 6 крепежных болтов и снимите верхнюю крышку зубчатого ремня. Отсоедините электропроводку от датчика угла поворота коленчатого вала. На двигателе Z19DTH дополнительно выверните крепежный болт и снимите направляющую трубку щупа измерения уровня двигательного масла и отсоедините линию системы вентиляции картера (PCV).

29. Двигатель Z19DT — необходимо провернуть коленчатый вал до совмещения меток на шкиве распределительного вала и на кожухе ГРМ .

Внимание: Не приворачивайте двигатель за распределительный вал, в противном случае слишком сильно натягивается зубчатый ремень!

6.29 Совмещение маток (1 и 2) распределительного вала (двигатель Z19DT)

30. Двигатель Z19DTH — для проверки необходимо предварительно вывернуть 2 резьбовые пробки спереди и сзади на корпусе распределительных валов и ввернуть вместо них специальные регулировочные оправки Opel-EN46789 (со стороны впускных клапанов) и EN-46789-100 (со стороны выпускных клапанов) . Проверните коленчатый вал так, чтобы регулировочные оправки зафиксировались в распределительных валах.

6.30 Установка приспособления EN46789 (1) на двигателе Z19DTH

31. Установите фиксатор натяжного устройства EN-46788 , для чего выверните болт (стрелка) масляного насоса и установите вместо него специальную крепежную шпильку. Установите фиксатор на шестерне коленчатого вала и закрепите его на шестерне болтом и гайкой на крепежной шпильке.

6.31 Установка фиксатора коленчатого вала (4) (EN-46788)

32. Если при установленном инструменте метки ВМТ на шкиве распределительного вала и корпусе распределительных валов совпадают, то фазы распределения отрегулированы правильно. В противном случае снимите зубчатый ремень и произведите соответствующую регулировку.

33. По окончании выполнения проверки установите на место снимавшиеся компоненты. Не забывайте устанавливать крышку двигателя

Двигатели Y22DTR/Y20DTH

Замечание: На протяжении практически всего периода эксплуатации цепь привода ГРМ не требует обслуживания и регулировки. Описание подготовительных работ для проверки регулировки фаз газораспределения приведено в соответствующем разделе.

34. Для проверки регулировки фаз газораспределения должны быть предварительно сняты крышка головки цилиндров и крышка звездочек привода топливного насоса высокого давления (ТНВД)

Видео:ВМТ первого цилиндра. Выступ поршня (измерения)Скачать

35. Медленно и плавно вращайте коленчатый вал в направлении вращения двигателя (по часовой стрелке) до тех пор, пока метка на шкиве коленчатого вала немного не дойдет до метки на крышке ГРМ . Кулачки распределительного вала над первым цилиндром должны быть направлены вверх, иначе проверните коленчатый вал еще на один полный оборот.

6.35 При совмещении меток (2 и 3) кулачки (1) распределительного вала над первым цилиндром должны быть направлены вверх

36. Установите специальное приспособление КМ-929 в отверстие под установку импульсного датчика коленчатого вала Слегка доверните коленчатый вал так чтобы приспособление заблокировалс вал от проворачивания — при этом метки на шкиве коленчатого вала и на крышке ГРМ должны совпасть.

6.36 Приспособление КМ-929 в установленном положении

37. Проверьте положение звездочки привода одинарной цепи на ТНВД стрелка на звездочке должна совпасть с промежутком на фланце и установочным отверстием топливного насоса . Установите Приспособление КМ-927 в установочное отверстие.

6.37 Установка приспособления КМ927 (3)

1 Стрелка на звездочке одинарной цепи привода ГРМ

38. Установите приспособление КМ932 с противоположной стороны распределительного вала так, чтобы штифприспособления вошел в отверстие на торце распределительного вала .

6.38 Установка приспособления КМ932 (3)

1 Отверстие в торце распределительного вала

40. Если в ходе установки приспособлений какие-либо метки не совпадут или установить приспособления В предназначенные для них отверстия не удается, необходимо произвести регулировку ГРМ.

Двигатели Y30DT и Z32SE

41. Двигатель Z32SE: Для проверке правильности установки фаз газораспределения необходимо снять переднюю крышку ГРМ. Данная операция описана в соответствующем разделе, там же приведено описание процедуры выставления ВМТ.

42. Двигатель Y30DT: Выставление ВМТ производиться при снятой верхней крышке ГРМ . Плавно вращайте коленчатый вал в направлении вращения двигателя (по часовой стрелке) до тех пор, пока метка на следущем зубчатом колесе ГРМ не совпадет с меткой на корпусе нижней крышки ГРМ. При этом должны совпасть метки на шкиве коленчатого вала и на корпусе нижней крышки ГРМ, а метки на . ышках распределительных валов с метками на приводных зубчатых колесах распределительных валов — на валу 2-4-6 цилиндров с меткой -LH», а на валу 1-3-5 цилиндров с меткой «RH». —

6.42 Метки для выставления ВМТ такта сжатия для 1 -го цилиндра (двигатель Y30DT)

1.3 На крышках распределительных валов

Видео:Выход поршня из блока цилиндров дизельного двигателяСкачать

2.4 На зубчатых колесах привода распределительных валов

5 На ведущем зубчатом колесе

7 На шкиве коленчатого вала

Замечание: Для проверки меток можэт потребоваться смотровое эеркало.Если хотя бы одна пара меток не совпадает, необходимо снять зубчатый ремень и произвести регулировку привода ГРМ.