Dyzelinio variklio suspaudimo laipsnis arba kompresija yra labai svarbus rodiklis. Nuo jo priklauso, kaip veiks jūsų automobilio variklis, kaip ilgai jis tarnaus bei kiek kuro vartos. Kitaip nei benzinu varomuose, dyzeliniuose varikliuose degalų ir oro mišinio uždegimas priklauso ne nuo kibirkšties, bet nuo suspaudimo. Todėl norint, kad dyzelinis motoras dirbtų gerai, būtina užtikrinti pakankamą kompresiją.
Kompresija - tai slėgis, kuriuo veikiamas oro ir degalų mišinys cilindre. Jis lemia degimo proceso eigą ir efektyvumą. Dyzeliniuose varikliuose suspaudimo laipsnis paprastai būna didesnis nei benzininiuose. Čia jis įprastai svyruoja nuo 14:1 iki 22:1.
Simptomai ir Diagnostika Volvo XC90 Dyzeliniame Variklyje
Kompresijos praradimo ir galios sutrikimų požymiai
Jeigu kompresija variklyje nukritusi, pastebėti galite du dalykus - labai išaugusias kuro sąnaudas ir suprastėjusią akceleraciją. Be to, iš variklio gali girdėtis kalenimo garsas, jis gali imti kaisti.
Vienas iš problemos pavyzdžių yra situacija, kai borto kompiuteris rodo klaidą: Slėgio. Tuomet užkūrus mašiną, trauka gali būti arba puiki, arba labai prasta, tarsi važiuojant su 1.4D varikliu - apsukos ir greitis vos kyla. Maksimalus greitis gali siekti vos 120 km/h, o įsibėgėjimas vyksta labai sunkiai. Į kalną krenta greitis, po to vėl bando bėgėtis. Automatinė 6 pavarų dėžė pavaras mėto gražiai. Kartais užgesinus variklį ar pastovėjus prie šviesoforo, užsidegus žaliai, trauka vėl tampa puiki. Tai rodo, kad problema yra kintama.
Pradiniai gedimo paieškos veiksmai
Esant galios sutrikimams, rekomenduojama atlikti šiuos veiksmus:
- Pakeisti oro filtrą.
- Praplauti oro srautą (MAF sensorių).
- Praplauti turbo slėgio daviklį.
Jeigu po šių veiksmų borto kompiuteris neberodo jokių klaidų, bet problema išlieka, tai gali reikšti gilesnę gedimo priežastį. Kiti planuojami veiksmai gali apimti EGR ir droselinės sklendės ardymą ir plovimą.
Kompresijos Problemos ir Taisymo Būdai
Jei nuodegomis pasidengę stūmoklio žiedai, didelės nuodegų sankaupos ant degimo kameros sienelių ir ant stūmoklių dugno, rekomenduojama bet kuriuo variklio eksploatavimo momentu pašalinti nuo cilindrų nuodegas. Tai atliekama įpilant į cilindrus per žvakių angas (benzininiams varikliams) arba per angas purkštukams arba degimo žvakėms (dyzeliniams varikliams) priemonės Verylube Nuodegų šalintojas. Tai galima daryti nekeičiant variklinės alyvos arba prieš planinį variklinės alyvos keitimą.
Esant susidėvėjusiems arba pažeistiems cilindrų darbiniams paviršiams, nekritiniam kompresinių cilindro žiedų nudilimui, galima apdoroti cilindrus XADO Geliu - revitalizantu cilindrams. Ši priemonė taip pat įpilama į cilindrus per žvakių angas (benzininiams varikliams) arba per angas purkštukams arba degimo žvakėms (dyzeliniams varikliams).
Turbokompresoriaus Veikimo Principai Dyzeliniuose Varikliuose
Idealios Dujos ir Išmetamųjų Dujų Energija
Prieš pradedant detaliau aptarti turbinas, svarbu trumpai apžvelgti vieną iš fizikos dėsnių - idealių dujų dėsnį. Trumpai tariant, dujų temperatūra, slėgis ir tūris yra tarpusavyje susiję. Suspaudus dujas (sumažinus jų tūrį), temperatūra pakils. Leidžiant dujoms plėstis, dujų temperatūra ir slėgis sumažės. Padidinus dujų temperatūrą, padidės dujų slėgis (uždaroje erdvėje) arba tūris (jei dujoms leidžiama plėstis). Pagaliau, dujos teka iš didesnio slėgio zonos į žemesnio slėgio zoną, ir kuo didesnis slėgių skirtumas, tuo didesne jėga dujos veržiasi į žemesnio slėgio zoną.
Keturtaktis variklis atlieka darbą plečiantis dujoms uždaroje erdvėje, kai didelis dujų slėgis spaudžia stūmoklį. Be to, dujos degimo metu įkaista, todėl gaunami dar didesni slėgiai ir didesnis galingumas. Tačiau didžioji šilumos dalis išmetama į išmetimo vamzdį dar prieš ją panaudojant, nes cilindras yra per trumpas, kad visą šilumą paverstų mechanine energija. Gaminti pakankamai ilgus cilindrus nėra praktiška, todėl šiluma, kuri yra energija, lieka nepanaudota.
Turbina ir Kompresorius: Nemokama Galia
Turbokompresorius (angl. turbocharger) - tai turbina, varoma išmetamųjų dujų, kuri velenu sujungta su kompresoriumi, pumpuojančiu orą į variklį. Didesnis oro kiekis cilindre reiškia, kad galima sudeginti daugiau kuro viename variklio cikle, o daugiau sudegusio kuro lemia daugiau išmetamųjų dujų ir didesnę galią bei išsiplėtimą. Tai yra "nemokami pietūs" inžinerijoje, nes beveik be jokių išlaidų panaudojama galia, kuri kitu atveju būtų prarasta.
Ar turbina nemažina variklio galios? Ar turbina nepadidina slėgio išmetimo sistemoje (angl. exhaust backpressure)? Kai turbokompresoriaus pagalba didinama variklio galia, slėgis neišauga. Atsidarius išmetimo vožtuvui, dujų slėgis cilindre yra daug didesnis negu turbinos įėjime. Slėgis cilindre labai greitai "išpučiamas". Be to, variklio išmetimo takto metu cilindro tūris greitai mažėja, ir pagal idealių dujų dėsnį slėgis palaikomas aukštesnis už turbinos įėjimo slėgimą. Baigiantis išmetimo taktui, kai slėgiai yra beveik vienodi, atsidaro įėjimo vožtuvas (angl. intake valve), ir oras įpučiamas į variklio cilindrą, nes jis yra suslėgtas kompresoriaus.
Detalus Turbinos Darbas
Turbina - tai įrenginys, panaudojantis energiją, kuri šiaip yra prarandama. Dažnai klystama, kad išmetamųjų dujų turbiną varo tiktai kinetinė dujų energija, kai dujos atsitrenkia į turbinos sparnelius. Taip, išmetimo dujų srauto kinetinė energija tikrai prisideda prie turbinos darbo, tačiau didžioji išgaunamos energijos dalis ateina iš kitur.
Aukšta temperatūra, didelis slėgis ir mažas tūris yra didelės energijos būsenos, o žema temperatūra, mažas slėgis ir didelis tūris yra mažos energijos būsenos. Išmetimo dujų banga išeina iš cilindro būdama aukštos temperatūros ir slėgio. Banga susijungia su išmetimo bangomis iš kitų cilindrų ir patenka į turbinos įėjimą, kuriame nedaug vietos. Šiame taške mes turime labai didelius slėgimą ir temperatūrą, taigi mūsų dujos turi daug energijos. Kai pro difuzorių dujos patenka į turbinos vidų, iš mažos ertmės jos patenka į didelę. Atitinkamai dujos plečiasi, vėsta, krenta jų greitis ir visą energiją jos atiduoda turbinos sparneliams. Sparneliai sumaniai įkišami į turbinos vidų taip, kad besiplečiančios dujos slėgtų turbinos sparnelius ir verstų ją suktis. Tokiu būdu gaunama energija iš išmetimo dujų šilumos, kuri šiaip būtų buvus prarasta.
Energijos Išgavimo Efektyvumo Didinimas
Kai visa kita yra pastovūs dydžiai, turbinos atliekamas darbas yra nusakomas slėgių skirtumu tarp turbinos įėjimo ir išėjimo. Padidinus įėjimo slėgimą, sumažinus išėjimo arba pakeitus abu, gaunama daugiau galios. Slėgimas yra karštis, karštis yra slėgimas. Pakelti įėjimo slėgį turbinoje galima, bet sudėtinga. Sumažinti išėjimo slėgį lengva - pakanka prisukti didesnį išmetimo vamzdį su mažesniu pasipriešinimu dujų srautui.
Patobulinus išmetimo sistemą, turbina gali įsisukti daug greičiau. Taip įvyksta dėl slėgimo sumažinimo turbinos išėjime. Padidėja slėgių skirtumas, išmetimo dujos turbinoje išsiplečia daugiau ir atlieka daugiau darbo. Taip pat turėtų būti pastebimas mažesnis sukimo momento kritimas prie maksimalių variklio apsukimų, kurio priežastis - ribotas išmetimo sistemos pajėgumas praleisti dujų srautą. Jei viršijamas maksimalus išmetimo sistemos pralaidumas, visas papildomas dujų kiekis, kurį bandysite prastumti pro išmetimo sistemą, tik didins turbinos išėjimo slėgimą, o tai lems didesnį išėjimo slėgimą, mažesnį slėgių skirtumą ir mažiau darbo bei mažesnį sukimo momentą.
Kompresorius: Atvirkštinė Turbina
Kadangi galima išgauti darbą iš besiplečiančių turbinoje dujų, taip pat sėkmingai galima suspausti dujas, sukant turbinos veleną išorinio galios šaltinio pagalba. Kitaip tariant, kompresorius - tai atvirkščiai veikianti turbina. Veikia tie patys fizikos dėsniai, tik kita kryptimi: imamos žemo slėgio dujos, atliekamas su jomis darbas, jas suspaudžiant kompresoriaus sparneliais, ir gaunamos didelio slėgio bei aukštos temperatūros dujos kompresoriaus išėjime. Suspaudimo metu atsirandantis temperatūros padidėjimas yra nepageidautinas. Nors turbinos ir kompresoriaus dalys iš esmės panašios, jos nėra visiškai vienodos dėl procesų, vykstančių degimo metu. Duotas oro tūris yra pakankamas sudeginti tam tikrą tiksliai apibrėžtą degalų kiekį (oro santykis su degalais yra maždaug 14:1). Išmetimo dujų kiekis daug didesnis už oro kiekį, sunaudotą degimo metu, ir išmetimo dujų slėgis daug didesnis, negu paduodamo oro, todėl veleno ir turbinos vidaus konstrukcija labai skiriasi.
Pagrindiniai Turbinos Trūkumai ir "Turbo Lag"
Turbinos yra nuostabūs įrenginiai - lengvos, labai efektyvios, tačiau turi ribotą darbinių apsukimų intervalą. Turbokompresorius yra labai efektyvus prie tam tikrų apsukimų ir tam tikro dujų kiekio, bet jei veleno apsukimus keisite dideliame intervale, efektyvumas smarkiai sumažėja. Jei greitis per didelis, pradeda veikti kavitacija ir kiti nepageidaujami aerodinaminiai reiškiniai, o oro srautas sumažėja. Jei greitis per mažas, sparneliai negauna pakankamo "stumtelėjimo" ir dujų srautas taip pat sumažėja.
Turbinos puikiai tinka transporto priemonėms, kurios visą laiką juda pastoviu greičiu - tankams, laivams, lėktuvams, „IndyCar“ bolidams. Tačiau transporto priemonėms, kurioms važiuojant keičiasi variklio apsukimai, turbinos tinka mažiau. Jei turbina tinkama darbui pastoviu greičiu, o išmetimo dujų pakanka turbinai tik esant maksimaliam droseliui (angl. WOT - Wide Open Throttle), reikia apribojimo įrangos, palaikančios pastovius turbinos apsisukimus. Žinant, kokį oro slėgimą norime sukurti variklio įėjime ir kiek oro sunaudoja variklis dirbdamas maksimaliu galingumu, galima parinkti turbiną (tiksliau kompresorių ir turbinos korpusą), kad būtų pasiektas didžiausias turbinos efektyvumas reikiamame darbo taške.
Iš to gaunama mažesnė turbina, kuri turi mažesnę inerciją, greičiau įsisuka iki WOT greičio ir pasiekia reikiamą efektyvumą. Laiko tarpas tarp droselio atidarymo ir maksimalaus variklio galios užkėlimo turbinos pagalba paprastai vadinamas turbo lagu (angl. turbo lag). Turbo lagas yra vienintelis didelis turbinų trūkumas. Lago sumažinimas turi ir kitą šalutinį efektą: padidinus pereinamosios galios juostą (angl. transitional power band), netgi be maksimalaus galios padidinimo, labai padidėja sukimo momentas, reikalingas mašinos greitėjimui.
Turbokompresoriaus Komponentai ir Jų Funkcijos
Tarpinis Oro Aušintuvas (Intercooler)
Suspaustas oras, išeinantis iš turbokompresoriaus kompresorinės pusės, įkaista dėl atlikto darbo. Tai yra nepageidautina, nes aukštos temperatūros dujos turi mažesnį tankį, be to, padidėja detonacijos tikimybė, kuri riboja variklio galingumą. Siekiant atvėsinti orą neprarandant slėgio, naudojamas interkūleris (angl. intercooler). Tai paprastas oro radiatorius, montuojamas tarp kompresoriaus išėjimo ir variklio įėjimo ir aušinamas aplinkinio oro srautu. Tarpiniame oro aušintuve visada šiek tiek krenta suspausto oro slėgis.
Slėgio Reguliatorius (Wastegate)
Turbina - tai įrenginys su teigiamu grįžtamuoju ryšiu: kuo daugiau galios gauname, tuo daugiau susidaro išmetimo dujų; kuo daugiau turime išmetimo dujų, tuo daugiau suspaudžiame orą ir gauname galios. Todėl mums kažkaip reikia apriboti galingumą ir pasiekti, kad turbina veiktų pastoviu greičiu, siekiant maksimizuoti kompresoriaus efektyvumą.
Turbinos apsukimų matavimas yra nepraktiškas, tačiau nuo turbinos apsukimų tiesiogiai priklauso kompresoriuje suspaudžiamo oro slėgis. Šį slėgį ir kontroliuoja wastegate (liet. "dujų pertekliaus pašalinimo kanalas"). Tai yra paprasčiausias vožtuvas, kuris atsidaro pasiekus tam tikrą oro slėgį (angl. boost level) ir praleidžia išmetimo dujas aplink turbiną, vietoje to, kad leisti dujoms eiti per turbiną. Tokiu būdu sumažinamas slėgių skirtumas tarp turbinos įėjimo ir išėjimo, todėl mažiau atliekama darbo, ir turbinos sukimasis sulėtėja. Svarbu, kad wastegate’ui užtektų pajėgumo praleisti visą dujų perteklių, priešingu atveju gali atsirasti tolesnis lėtas oro slėgimo ir variklio galios didėjimas turbokompresoriaus darbo metu (angl. boost creep).
Perteklinio Oro Išleidimo Vožtuvas (BOV - Blow-off Valve)
Nors daugelis mėgsta BOV (angl. Blow-off Valve) dėl malonaus čiaudėjimo garso, jis išleidžia brangiai suslėgtą orą į aplinką, todėl yra laikomas ne pačiu efektyviausiu įtaisu. Nepaisant to, šis įtaisas yra būtinas. Kai greitėjant turbina pilnai įsisukusi ir staiga atleidžiama koja nuo gazo pedalo, droselio sklendė užsidaro. Suspaustas oras, vietoje to, kad tekėtų į variklį, atsitrenkia į uždarytą sklendę. Turbina dėl savo inercijos toliau sukasi ir pumpuoja orą, todėl oro, patekusio tarp turbinos ir droselio sklendės, slėgis greitai kyla. Gaunama aukšto slėgio banga, kuri keliauja nuo droselio sklendės atgal į kompresorių ir trenkiasi į kompresoriaus sparnelius. Tai sukelia panašų efektą, kaip įkišus pagalį į dviračio stipinus. Nuo pasikartojančių smūgių kenčia kompresoriaus mentės ir veleno guoliai, be to, sumažėja turbinos apsukimai ir vėliau tenka gaišti laiką pakartotiniam jos įsukimui.
BOV montuojamas tarp kompresoriaus ir droselio sklendės. Jei BOV pastebi smūgio bangą, jis išleidžia ją kur nors - atgal į atmosferą arba į kompresoriaus įėjimą. Tokiu būdu prarandamas slėgimas, bet išsaugomi turbinos apsukimai. Sunku be matavimų patvirtinti, kiek tai efektyvu sportiniame automobilyje.
Konkretus Atvejis: XC90 D5 Tiksėjimo Garsas ir Diagnostika
Pavyzdžiui, po variklio keitimo „Volvo XC90 2005 D 120KW“ modelyje, įsibėgėjant iš variklio sklinda tiksėjimo garsas, kuris dingsta vos tik atleidus gazo pedalą. Garso nebūna ramiai važiuojant, bet vos tik paspaudus gazo pedalą, garsas atsiranda. Mechanikai, įskaitant ir variklį keitusį motoristą, patvirtino, kad tai nėra variklio kalimas ar smagračio garsas. Įtarimas kilo dėl purkštukų, tiksliau - kurio nors vieno, nes tiksėjimas yra palyginus retas, lyg sklistų tik iš vieno cilindro.
Atlikus diagnostiką „Sostenoje“ Vilniuje, purkštukų patikrinimas su „Vida“ sistema parodė, kad penktame cilindre purkštuko korekcijos reikšmė (angl. injector correction) yra gerokai per didelė - apie 33 kubinius mm. Buvo patarta susireguliuoti purkštukus ir vėl atvykti perprogramuoti unikalius kodus kiekvienam purkštukui.
Kompresijos Patikros Svarba
Vienos įmonės, užsiimančios purkštukų remontu, specialistai patarė pirmiau patikrinti kompresiją, nes dėl mažos kompresijos gali būti įpurškiama daugiau kuro, ir purkštukų remontas šioje situacijoje nepadėtų. Buvo pasiūlyta sukeisti du purkštukus vietomis ir tuomet patikrinti kuro įpurškimą. Sukeitus pirmą ir penktą purkštukus, „injector correction“ reikšmės vėl rodė tą pačią didelę reikšmę penktam cilindrui. Atlikti ir kiti du testai, esantys prie purkštukų testavimo „Vida“ sistemoje (kompresijos testas ir degimo testas), tačiau jų reikšmės, atrodo, didelių anomalijų nerodė.
Kyla klausimas, kas yra „kompresijos testas per kompiuterį“? Dažnai pabrėžiama, kad tikrasis kompresijos matavimas atliekamas atsukant žvakę ir matuojant slėgį manometru. Taip pat keliamas klausimas, ar vožtuvai negali caksėti dėl pavargusių hidrokompensatorių, kurie gali sukelti ir kompresijos trūkumą cilindre.
Reikėtų atkreipti dėmesį, kad atliekant diagnostiką „Euro3“ varikliams, purkštukų korekcijos dažnai rodomos klaidingai. Svarbu patikrinti, ar keičiant variklį buvo sumontuoti senieji purkštukai. Jei taip, mažai tikėtina, kad jie yra pagrindinė problema. Jei vožtuvai caksėtų, garsas greičiausiai būtų girdimas visą laiką dirbant varikliui, o ne tik įsibėgėjant, kai variklis dirba esant apkrovai. Patikrinus automobilį ant keltuvo, kai ratai sukasi ore ir pavaros perjungiamos, jokio caksėjimo garso iš apačios ar iš variklio nesigirdėjo.
tags: #volvo #xc90 #dingo #dyzelinio #visiskai #kompresija