Какое давление в цилиндрах двигателя: замер, какая должна быть норма

Компрессии на горячую. Чем отличается и какая должна быть

Измерение компрессии на горячем двигателе дает возможность узнать ее значение в нормальном рабочем состоянии мотора. При прогретом моторе и полностью выжатой педали акселератор (открытой дроссельной заслонке) компрессия будет максимальной. Именно при таких условиях и рекомендуется ее измерять, а не на холодную, когда еще не установились все зазоры поршневого механизма и клапанов системы впуска/выпуска.

Содержание:

Что влияет на компрессию

Перед выполнением замера рекомендуется прогреть мотор до момента, когда включится вентилятор охлаждения, до температуры охлаждающей жидкости, равной +80°С…+90°С.

Разница в компрессии на холодную и горячую в том, что непрогретого, двигателя ее значение всегда будет ниже, чем у прогретого. Объясняется это достаточно просто. По мере прогревания двигателя его металлические детали расширяются, и соответственно, зазоры между деталями уменьшаются, повышается герметичность.

Кроме температуры двигателя на значение компрессии двигателя влияют также следующие факторы:

• Положение дроссельной заслонки. При закрытом дросселе компрессия будет ниже, и соответственно, ее значение будет возрастать по мере открытия дросселя.
• Состояние воздушного фильтра. Компрессия всегда будет выше при чистом фильтре чем если он забит.

  Забитый воздушный фильтр снижает компрессию

• Зазоры на клапанах. Если зазоры на клапанах больше положенного, не плотное прилегание в то своих «седлах» способствует значительному уменьшению мощности двигателя из-за пропуска газов и снижается компрессия. При малых авто и вовсе будет глохнуть.
• Подсос воздуха. Он может подсасываться в разных местах, но в любом случае при подсосе компрессия двигателя снижается.
• Масло в камере сгорания. Если в цилиндре имеется масло или нагар, то значение компрессии увеличится. Однако это на самом деле вредит двигателю.
• Излишнее топливо в камере сгорания. Если топлива будет много, то оно разжижает и смывает масло, которое играет роль уплотнителя в камере сгорания, и это снижает значение компрессии.
• Скорость вращения коленчатого вала. Чем будет выше — тем выше и значение компрессии, поскольку в таких условиях не будет утечек воздуха (топливовоздушной смеси) из-за разгерметизации.

  Скорость вращения коленвала зависит от уровня заряженности аккумуляторной батареи. Это может сказаться на результатах в абсолютных единицах до 1…2 атмосфер в меньшую сторону. Поэтому кроме того что меряют компрессию на горячую, важно еще чтобы АКБ была заряжена и хорошо крутила стартер при проверке.

Если двигатель исправен, то компрессия на холодном двигателе по мере прогрева должна возрастать очень быстро, буквально за считанные секунды. Если возрастание компрессии происходит медленно, то это означает, что, скорее всего, перегорели поршневые кольца. Когда же давление компрессии не растет вовсе (на холодную и на горячую одинаковая компрессия), а бывает, что и, наоборот, падает, то вероятнее всего пробита прокладка головки блока цилиндров. Так что если вы задались вопросом почему на холодную компрессия больше чем на горячую, якобы возможно так и должно быть, то ответ стоит искать именно в прокладке ГБЦ.

Проверка компрессии на горячую в разных режимах работы позволяет диагностировать поломки отдельных узлов цилиндро-поршневой группы двигателя (ЦПГ). Поэтому при проверке состояния двигателя мастера всегда первым делом рекомендуют измерить компрессию в цилиндрах.

Проверка компрессии на горячую

Для начала ответим на вопрос — почему компрессию проверяют на прогретом двигателе? Суть в том, что при диагностике важно знать, какая максимальная компрессия возможна в двигателе на пике его мощности. Ведь чем ниже будет это значение — тем в худшем состоянии находится двигатель. На холодном двигателе компрессию проверяют лишь в случае, когда машина плохо заводится на холодную, а все элементы системы запуска уже проверены.

Перед выполнением проверки компрессии двигателя необходимо знать, каким оно должно быть для измеряемого двигателя в идеале. Эта информация обычно приведена в руководстве по ремонту авто или самого ее двигателя. Если такой информации нет, то можно вычислить компрессию эмпирически.

Как узнать какой приблизительно должна быть компрессия

Для этого нужно взять значение степени сжатия в цилиндрах и умножить ее на коэффициент 1,3. У каждого двигателя значение будет разным, однако у современных автомобилей с бензиновым двигателем она составляет порядка 9,5…10 атмосфер для 76-го и 80-го бензина, и до 11…14 атмосфер для 92-го, 95-го и 98-го бензина. У дизельных моторов — 28…32 атмосфер для двигателей старой конструкции, и вплоть до 45 атмосфер у современных моторов.

Разница компрессии в цилиндрах между собой может отличаться у бензиновых моторов на 0,5…1 атмосферу, а у дизельных — на 2,5…3 атмосферы.

Как измерить компрессию на горячую

При первичной проверке компрессии двигателя на горячую обязательно должны выполняться следующие условия:

Универсальный компрессометр

• Двигатель должен быть прогрет, на холодном двигателе значение будет занижено.
• Дроссельная заслонка должна быть полностью открытой (педаль газа «в пол»). Если это условие не будет соблюдено, то камера сгорания в верхней мертвой точке не будет заполнена топливовоздушной смесью полностью. Из-за этого возникнет небольшой вакуум и сжатие смеси начнется с более низкого давления по сравнению с атмосферным. Это занизит значение компрессии при проверке.
• Должен быть полностью заряжен аккумулятор. Это необходимо для того, чтобы стартер вращал коленчатый вал с необходимой скоростью. Если скорость вращения будет низкой, то часть газов из камеры будет успевать выходить наружу через неплотности клапанов и колец. В этом случае компрессия также будет занижена.

После выполнения первичной проверки с открытой дроссельной заслонкой нужно выполнить аналогичную проверку с закрытой заслонкой. Условия для ее выполнения те же, только не нужно давить на педаль газа.

Признаки неисправностей при пониженной компрессии на горячую в разных режимах

В случае когда при открытой дроссельной заслонке компрессия ниже номинального значения, то это говорит об утечке воздуха. Он может уходить при сильном износе компрессионных колец, имеющихся значительных задирах на зеркале одного или нескольких цилиндров, потертости на поршне/поршнях, трещине в блоке цилиндров или на поршнях, прогорании либо «подвисании» в одном положении одного или нескольких клапанов.

После проведения замеров на полностью открытом дросселе следует проверить компрессию при закрытой дроссельной заслонке. В таком режиме в цилиндры будет поступать минимальное количество воздуха, поэтому можно «вычислить» минимальные утечки воздуха. Обычно таким образом можно определить деформацию стержня клапана/клапанов, износ седла клапана/клапанов, прогорание прокладки головки блока цилиндров.

Для большинства дизельных двигателей положение дроссельной заслонки не так критично, как для бензиновых силовых агрегатов. Поэтому у них компрессия измеряется просто в двух состояниях мотора — на холодную и на горячую. Обычно при закрытой дроссельной заслонке (отпущенная педаль газа). Исключение составляют те дизельные двигатели, у которых конструкцией предусмотрен клапан во впускном трубопроводе, предназначенный для создания разрежения, используемое для работы вакуумного усилителя тормозов и вакуумного регулятора.

Проверку компрессии на горячую желательно проводить не однократно, а несколько раз, записывая при этом показания в каждом цилиндре и при каждом измерении. Это также позволит найти неисправности. Например, если при первом тесте значение компрессии низкое (около 3…4 атмосфер), а в дальнейшем оно увеличивается (например, до 6…8 атмосфер), то это означает, что имеет место износ поршневых колец, износ поршневых канавок, или появились задиры на стенках цилиндров. Если же при последующих замерах значение компрессии не увеличивается, а остается постоянным (а в некоторых случаях может и уменьшаться), то это означает, что воздух просачивается где-то через поврежденные детали либо неплотное их прилегание (разгерметизация). Чаще всего это клапана и/или их посадочные седла.

Замер компрессии на горячую с добавлением масла

Процесс замера компрессии в цилиндрах двигателя

При замере увеличить компрессию можно, капнув внутрь цилиндра немного (около 5 мл) моторного масла. При этом важно, чтобы масло попало не на дно цилиндра, а растеклось по его стенкам. В этом случае компрессия в испытуемом цилиндре должна увеличиться. Если в двух соседних цилиндрах компрессия низкая, и при этом добавление масла не помогло — скорее всего пробита прокладка ГБЦ. Другой вариант — неплотное прилегание клапанов к их посадочным седлам, прогорание клапанов, неполное их закрытие в результате неправильной регулировки зазоров, прогорание поршня или трещина в нем.

Если же после добавления масла на стенки цилиндров компрессия резко возросла и даже превысила рекомендуемые заводом показатели, то это означает, что в цилиндре имеется закоксованность или залегание поршневых колец.

Дополнительно можно проверить цилиндр воздухом. Это даст возможность проверить герметичность прокладки ГБЦ, прогара поршня, трещин в поршне. В начале процедуры необходимо установить диагностируемый поршень у ВМТ. Далее нужно взять воздушный компрессор и подать в цилиндр давление воздуха, равное 2…3 атмосферам.

При пробитой прокладке головки блока будет слышен звук воздуха, выходящего из соседнего свечного колодца. Если на карбюраторных машинах воздух в данном случае будет выходить через карбюратор, то это означает, что отсутствует нормальная посадка впускного клапана. Также нужно снять крышку с маслозаливной горловины. Если воздух будет идти из горловины, то велика вероятность трещины или прогара поршня. Если же воздух выходит из элементов выпускного тракта, то это означает, что неплотно прилегает к седлу выпускной клапан/клапана.

Дешевые компрессометры зачастую дают большую погрешность при измерении. По этой причине также рекомендуется выполнять несколько замеров компрессии в отдельных цилиндрах.

Кроме этого, полезно сохранять записи и сравнивать компрессию по мере износа двигателя. Например, через каждые 50 тысяч километров пробега — на 50, 100, 150, 200 тысячах километров. По мере износа двигателя компрессия должна уменьшаться. Замеры при этом должны быть выполнены в одинаковых (или близких) условиях — температуре воздуха, температуре двигателя, скорости вращения коленчатого вала.

Зачастую бывает, что у двигателей, пробег которых составляет порядка 150…200 тысяч километров пробега, значение компрессии составляет как у нового автомобиля. В этом случае радоваться совсем не стоит, поскольку это говорит не о том, что мотор в хорошем состоянии, а о том, что на поверхности камер сгорания (цилиндрах) скопился очень большой слой нагара. Это очень вредно для двигателя, поскольку затрудняется движение поршней, способствует залеганию колец и уменьшает объем камеры сгорания. Соответственно, в таких случаях необходимо воспользоваться чистящими средствами либо же уже пора делать капитальный ремонт двигателя.

Заключение

Проверка компрессии обычно проводится «на горячую». Ее результаты могут сообщить не только о ее снижении, а значит, и снижении мощности мотора, но и помогают выявить неисправные элементы в цилиндро-поршневой группе такие как износ компрессионных колец, задиры на стенках цилиндров, пробитой прокладке головки блока цилиндров, прогаре или «зависании» клапанов. Однако для комплексной диагностики мотора желательно выполнять проверку компрессии в разных режимах работы двигателя — на холодную, на горячую, с закрытой и открытой дроссельной заслонкой.

Спрашивайте в комментариях. Ответим обязательно!

Компрессия и степень сжатия дизельного двигателя

Двигатель любого автомобиля, в том числе и дизельный, является довольно сложным устройством, состоящим из механизмов и систем.

Взаимодействие этих систем и механизмов между собой позволяет преобразовывать энергию, возникающую при сгорании топливно-воздушной смеси во вращательное движение кривошипно-шатунного механизма с дальнейшей передачей вращения на трансмиссию.

Основная работа по преобразованию энергии происходит внутри цилиндро-поршневой группы, а именно в цилиндрах.

Преобразование энергии зависит от многих факторов, среди которых степень сжатия двигателя и компрессия. Особенно эти понятия играют более важную роль в дизельных силовых установках, поскольку воспламенение горючей смеси в цилиндрах этого агрегата производятся за счет сжатия смеси.

Понятие степени сжатия

Зачастую эти понятия путают между собой или объединяют в один термин. В действительности это два разных термина, и характеризуются они по-разному.

Сначала разберем все о степени сжатия дизельного мотора.

Соотношение объема цилиндра двигателя в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке (НМТ) к объему камеры сгорания в момент, когда поршень достигает верхней мертвой точки и есть степень сжатия двигателя.

Данное соотношение указывает на разницу давления, возникающую в цилиндре двигателя в тот момент, когда в цилиндр поступает топливо.

В технической документации, идущей вместе с дизельной силовой установкой, степень сжатия указывается в виде математического соотношения, к примеру — 18:1.

Для дизельного агрегата самой оптимальной степень сжатия варьируется в диапазоне от 18:1 до 22:1. Именно при таких показателях у этого двигателя достигаются максимальные показатели эффективности.

Как все работает

У дизельного мотора при такте сжатия, когда поршень движется к ВМТ, объем в цилиндре быстро сокращается. В этот момент в камере сгорания находиться только воздух, он-то и сжимается, данный процесс называется тактом сжатия.

При подходе поршня к ВМТ, воздух сжимается на указанную в документации степень сжатия, в камеру сгорания под давлением подается топливо.

Смесь из топлива и воздуха из-за воздействия на нее высокого давления воспламеняется, значительно увеличивая давление внутри камеры, поршень в этот момент проходит ВМТ.

Образовавшееся в результате сгорания топливовоздушной смеси высокое давление начинает давить на днище поршня, заставляя его двигаться к НМТ.

Посредством шатуна поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение колен. вала.

В данном случае давление, возникшее в результате воспламенения смеси, заставляет двигаться поршень к НМТ называется рабочим ходом. Рабочий ход является одним из тактов работы цилиндро-поршневой группы.

При такте сжатия как раз и важна степень сжатия. Чем она выше, тем более легче воспламениться горючая смесь и в более полной мере она сгорит, обеспечив большее давление.

При хорошем показателе степени сжатия дизельный мотор будет обеспечивать больший выход мощности при меньшем количестве сгораемого топлива.

Однако у дизельных силовых установок не зря имеется диапазон степени сжатия, за который выходить не рекомендуется.

Степень сжатия меньше 18:1 приводит к снижению мощностного показателя установки, при этом потребление топлива увеличивается.

Но и чрезмерная степень сжатия у мотора тоже сказывается нехорошо на двигателе, особенно дизельном. За счет увеличенных нагрузок, которые испытывают цилиндропоршневая группа, их ресурс очень быстро сокращается.

Увеличение сверх нормы степени сжатия может привести к прогоранию поршня, изгибу шатуна.

В некоторых случаях увеличение данного показателя приводит к взрыву силовой установки без возможности последующего восстановления.

ВАЖНО ЗНАТЬ: Степень сжатия у водородных двигателей значительно больше.

Возможность замера степени сжатия

Проверить степень сжатия дизельного агрегата в гаражных условиях практически невозможно. Поскольку нужно проводить некоторые замеры, которые сделать очень сложно.

Одним из таких замеров является выяснение объема в цилиндре при нахождении поршня в ВМТ.

Далее нужно знать некоторые параметры силовой установки, часть из которых можно узнать из тех. документации, но некоторые узнать довольно сложно.

Для вычисления степени сжатия потребуется знать объем камеры сгорания, поскольку между блоком цилиндров находиться прокладка, то нужно знать ее толщину и диаметр поршневого отверстия в ней, ход поршня и диаметр цилиндра.

Имея все эти данные, а также произведя замеры объема в цилиндре, можно математическим путем провести вычисления степени сжатия.

Способы повышения показателя

Замерить степень сжатия на дизельном двигателе сложно, а вот изменить данный показатель в лучшую сторону – можно.

Есть несколько способов увеличения показателей степени сжатия на дизельном агрегате.

Уменьшаем камеру сгорания двигателя.

Самым простым способом увеличения данного показателя является уменьшение камеры сгорания.

Поскольку степень сжатия – это соотношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, то изменив объем одного можно поменять и сам показатель соотношения.

Уменьшить объем камеры сгорания можно несколькими путями.

Первое, что можно сделать – это заменить прокладку между блоком и головкой двигателя на более тонкую, за счет этого и измениться объем камеры сгорания.

Дополнительно можно провести торцевание головки блока цилиндров. В этом случае с головки блока снимается слой металла, из-за чего и уменьшается камера сгорания.

Использование турбированного нагнетателя.

Вторым способом изменения данного показателя является увеличение давления в камере сгорания.

Применение такого устройства, как турбинный нагнетатель, он же турбонаддув, позволяет увеличить степень сжатия.

В дизельных силовых установках, не имеющих данного устройства, воздух, требуемый для создания горючей смеси, подается за счет разрежения в цилиндре, возникающего при такте впуска.

При такой подаче воздуха в цилиндры высокое давление на такте сжатия обеспечить в полной мере невозможно, поскольку количество воздуха получатся ограниченным.

При использовании нагнетателя воздух в цилиндры подается принудительно. Это обеспечивает подачу большего количества воздуха, и как следствие большего давления в цилиндре при такте сжатия.

ЧИТАЙТЕ ПО ТЕМЕ: Турбированный или атмосферный двигатель, что лучше.

Интеркулер.

Часто на дизельных моторах, помимо нагнетателя применяется еще одно устройство – интеркулер. Он также позволяет увеличить давление в цилиндре, но по несколько иному принципу, чем нагнетатель.

В задачу интеркулера входит охлаждение воздуха перед подачей его в цилиндры. Приводит это к тому, что при охлаждении плотность воздуха увеличивается, а значит и давление в цилиндре будет выше.

Это основная информация, что касается степени сжатия. Перейдем к компрессии.

Понятие компрессии

Компрессия – это показатель давления в цилиндрах двигателя. Измеряться данный показатель может в нескольких величинах – кг/см кв., Барах, Атмосферах, Паскалях.

Особое внимание заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как данный показатель очень важен в дизельных моторах. У дизеля компрессия должна быть порядка 22 Атм., хотя на разных двигателях может быть и больше, при этом значительно.

Высокая компрессия в цилиндрах дизеля должна обеспечиваться потому, что воспламенение горючей смеси производится именно из-за высокого давления.

Если данный показатель на дизеле будет значительно меньше нормы, запуск мотора – затруднителен или невозможен.

Компрессия дизельного двигателя в цилиндре достигается путем сжатия воздуха поршнем при такте сжатия. Но полной герметичности внутри цилиндра добиться просто невозможно, всегда будет утечка воздуха.

Воздух частично может прорываться через изношенные компрессионный кольца, когда они уже не могут обеспечить должное прилегание к цилиндру, часть воздушной массы может выходить из цилиндра через неплотное прилегание клапанов к седлам.

Если говорить в общем, то показатель компрессии указывает на состояние двигателя.

Сильное несоответствие компрессии двигателя от заданных норм всегда указывает на сильный износ механизмов силовой установки. Поэтому измерение компрессии входит в комплекс диагностических работ двигателя.

Как замерить компрессию

В отличие от степени сжатия провести замеры компрессии двигателя не особо сложно. Для проведения данных работ достаточно иметь компессометр или компрессограф.

Принцип действия этих двух приборов одинаков, разница лишь в выводе информации.

У компрессометра значение давления указывается на шкале манометра.

У компрессографа же информация о давлении в цилиндре заносится на какой-либо носитель информации или же просто на бумагу.

Последовательность проверки компрессии в дизельном двигателе такова:

1. С одного цилиндра снимается форсунка, на ее место устанавливается прибор;
2. Затем производится проворот коленвала стартером и записывается полученный результат;
3. После проверяется компрессия во всех остальных цилиндрах;
4. Затем значения, полученные во всех цилиндрах, сверяются.

У неизношенного двигателя компрессия должна соответствовать или хотя быть близкой к номинальному значению, указанному в документации. Разбежность в показателях на разных цилиндрах тоже должна быть одинаковой, допускается незначительные отличия.

От чего зависит компрессия

Как уже сказано, компрессия дизельного двигателя, и не только его, а всех силовых установок, зависит от состояния цилиндро-поршневой группы и газораспределительного механизма.

Но помимо этого компрессия двигателя еще и зависит от количества оборотов коленвала. Чем ниже его обороты, тем больше времени у воздуха, находящегося внутри цилиндра найти место, где он может выйти из нее.

Поэтому при замере компрессии важно проследить о том, чтобы стартер обеспечил хотя бы минимальных 200-250 оборотов коленчатого вала в минуту. Иначе показания компрессометра не будут соответствовать реальному значению этого показателя.

Это конечно, не все факторы, влияющие на компрессию, но перечисленные являются одними из основных.

Особенности запуска дизельного двигателя

Но высокая компрессия дизельного двигателя, которой обеспечивается работоспособность силовой установки, играет не на руку легкости пуска.

Конечно, если двигатель хорошо прогреется, стартеру не составит труда обеспечить должные обороты коленвала, и как следствие должное давление в камере сгорания и запуск силовой установки.

У холодного же мотора появляется несколько дополнительных факторов, усложняющих запуск. Одним из таких факторов является повышенное трение между узлами и механизмами у холодного двигателя, поскольку масляной прослойки между ними нет.

А если к данному фактору у дизельной установки добавить еще и слабую компрессию, из-за которой воспламенение рабочей смеси затруднительно, поскольку давления в камере сгорания недостаточно, то пуск мотора очень затруднителен.

Поэтому чем ниже температура и слабее компрессия дизельного двигателя, тем меньше шансов его запустить.

И это еще не рассмотрена такая особенность дизельного топлива, как парафинированние его при низких температурах.

90000 The pressure-volume (pV) diagram and how work is produced in an ICE — x-engineer.org 90001 90002 The internal combustion engine is a 90003 heat engine 90004. It’s working principle is based on the variation of 90003 pressure and volume 90004 inside the engine’s cylinders. All heat engines are characterized by a 90003 pressure-volume diagram 90004, also known as 90003 pV diagram 90004, which basically shows the variation of the pressure in the cylinder function of its volume, for a complete engine cycle.90011 90002 Also, the 90003 work 90004 produced by the internal combustion engine is directly dependent on the variation of the pressure and volume inside the cylinder. 90011 90002 By the end of this tutorial, the reader should be able to: 90011 90018 90019 understand the meaning of the 90003 pV diagram 90004 90022 90019 how a pV diagram is drawn for a 4 stroke internal combustion engine 90022 90019 when the intake and exhaust valves are actuated during the engine cycle 90022 90019 when the ignition / injection is produced during the engine cycle 90022 90019 how the 90003 work 90004 is produced by the internal combustion engine 90022 90019 what’s the difference between 90003 indicated 90004 and 90003 brake work 90004 90022 90019 what is the 90003 mechanical efficiency 90004 of the engine 90022 90043 90002 Let’s get started by looking at a pV diagram of a 4 stroke atmospheric internal combustion engine.90011 90002 Image: Pressure-volume (pV) diagram for a typical 4 stroke ICE 90011 90002 where: 90011 90002 S — piston stroke 90051 V 90052 c 90053 — clearance volume 90051 V 90052 d 90053 — displaced (swept) volume 90051 p 90052 0 90053 — atmospheric pressure 90051 W — work 90051 TDC — top dead center 90051 BDC — bottom dead center 90051 IV — inlet valve 90051 EV — exhaust valve 90051 IVO — inlet valve opening 90051 IVC — inlet valve closing 90051 EVO — exhaust valve opening 90051 EVC — exhaust valve closing 90051 IGN (INJ) — ignition (injection) 90011 90002 The 90003 pressure-volume (pV) diagram 90004 is drawn by measuring the pressure inside the cylinder, and plotting its value against the angle of the crankshaft, over a complete engine cycle (720 °).90011 90002 Let’s see what’s happening in the cylinder during each piston stroke, how the pressure and volume are changing inside the cylinder. 90011 90002 Notice that the timing of the intake and exhaust valves have 90003 advance 90004 and 90003 delay 90004, relative to the position of the piston. For example, the intake valve it’s opening during the exhaust stroke of the piston and it is closing during the compression stroke. In the same time, when the intake stroke is starting, the exhaust valve is still open for a short while.The opening of the exhaust valve is done before the power stroke has finished. 90011 90083 INTAKE (a-b) 90084 90002 The engine cycle starts in point 90086 a 90087. The intake valve is already open and the piston moves from TDC towards BDC. The volume increases constantly as the piston travels the stroke length. The maximum volume is reached when the piston is at BDC. The pressure is below atmospheric pressure, during the whole stroke, because the piston movement is creating volume and the air is drawn inside the cylinder due to the vacuum effect.90011 90083 COMPRESSION (b-c) 90084 90002 After the piston has passed BDC, the compression stroke begins. In this phase the volume starts to decrease and the pressure to increase. It takes a while until the pressure in the cylinder exceeds the atmospheric pressure so the intake valve is still open also after the piston passes BDC. As the piston goes towards TDC, the pressure increases gradually. Around 25 ° before TDC, the ignition is triggered and the pressure rises rapidly towards maximum pressure.90011 90083 POWER (c-e) 90084 90002 After the ignition / injection event, the pressure in the cylinder rises sharply, until it hits the maximum values ​​90086 p 90052 max 90053 90087. The value of the maximum pressure depends on the type of the engine, what fuel it’s used. For a typical passenger vehicle engine, the maximum cylinder pressure can be around 120 bar (gasoline) or 180 bar (diesel). The power stroke starts when the piston moves from TDC towards BDC. The high pressure in the cylinder is pushing the piston, therefore the volume rises and the pressure starts to drop gradually.90011 90083 EXHAUST (e-a) 90084 90002 After the power stroke, the piston is again at the BDC. The volume in the cylinder is again at maximum value and the pressure around minimum (atmospheric pressure). The piston starts to move towards TDC and it’s pushing the burnt gases out of the cylinder. 90011 90002 As you can see, there is a continuous variation of the pressure and volume inside the engine’s cylinders. We’ll see that the work produced by the ICE is function of the pressure and volume changes.90011 90002 90003 Work 90004 90086 W [J] 90087 is the product between the force 90086 F [N] 90087 which is pushing the piston and the displacement, which in our case is the stroke 90086 S [m] 90087. 90011 \ [W = F \ cdot S \ tag {1} \] 90002 We know that pressure is force divided by area, therefore: 90011 \ [F = p \ cdot A_p \ tag {2} \] 90002 where 90086 p [ Pa] 90087 the pressure inside the cylinder and 90086 A 90052 p 90053 [m 90125 2 90126] 90087 is the piston’s area. 90011 90002 Replacing (2) in (1), gives: 90011 \ [W = p \ cdot A_p \ cdot S \ tag {3} \] 90002 We know that multiplying a distance with an area we get a volume, therefore: 90011 \ [W = p \ cdot V \ tag {4} \] 90002 This is the 90003 instantaneous work 90004 produced in the cylinder for a certain pressure and volume.To determine the work for the complete engine cycle we need to integrate the instantaneous work: 90011 \ [W = \ int F \ cdot dx = \ int p \ cdot A_p \ cdot dx \ tag {5} \] 90002 where 90086 x 90087 is the piston travel. 90011 90002 The product between the travel of the piston and the piston area gives the differential volume 90086 dV 90087 displaced by the piston: 90011 \ [dV = A_p \ cdot dx \ tag {6} \] 90002 Replacing (6) in (5 ), gives the 90003 work 90004 produced in the cylinder for a 90003 complete cycle 90004: 90011 \ [\ bbox [# FFFF9D] {W = \ int p \ cdot dV} \ tag {7} \] 90002 Since the vast majority of the internal combustion engine have several cylinders, we are going to introduce a more appropriate parameter to quantify work, which is 90003 specific work 90004 90086 w [J / kg] 90087.90011 \ [w = \ frac {W} {m} \ tag {8} \] 90002 where 90086 m [kg] 90087 is mass of air-fuel mixture inside the cylinders for a complete cycle. 90011 90002 We can define also the 90003 specific volume 90004 90086 v [m 90125 3 90126 / kg] 90087 as: 90011 \ [v = \ frac {V} {m} \ tag {9} \] 90002 The derivative of the specific volume will be: 90011 \ [dv = \ frac {1} {m} \ cdot dV \ tag {10} \] 90002 from which we can write: 90011 \ [dV = m \ cdot dv \ tag {11} \] 90002 Replacing (7) in (8) gives: 90011 \ [w = \ frac {1} {m} \ int p \ cdot dV \ tag {12} \] 90002 From (11) and (12) we get the mathematical expression of 90003 specific work 90004 for a complete engine cycle: 90011 \ [\ bbox [# FFFF9D] {w = \ int p \ cdot dv} \] 90002 The work produced inside the engine’s cylinders is called 90003 indicated specific work 90004, 90086 w 90052 i 90053 [J / kg] 90087.What we get at the crankshaft is a 90003 brake specific work 90004 90086 w 90052 b 90053 [J / kg] 90087. It is called «brake» because, when engines are tested on a test bench, they are connected to a braking device (hydraulic or electric), which is simulating the load. 90011 90002 To get the brake work we have to subtract from the indicated work all the losses of the engine. The losses are the internal frictions and the auxiliary devices which require power from the engine (oil pump, water pump, supercharger, air conditioner compressor, alternator, etc.). These losses have an equivalent 90003 friction specific work 90004 90086 w 90052 f 90053 [J / kg] 90087. 90011 \ [w_b = w_i — w_f \] 90002 By looking at the indicated pressure-volume (pV) diagram above, we can see that there are two distinct areas: 90011 90018 90019 the upper area, formed during the compression and power strokes ( + W) 90022 90019 the lower area, formed during exhaust and intake strokes (-W), also named 90003 pumping work 90004 90022 90043 90002 Depending on the value of the intake pressure, the pumping work area can be negative or positive.For atmospheric engines, the pumping work is negative because it’s using energy from the engine to push exhaust gases out of the cylinders and draw fresh air during intake. 90011 90002 For gasoline atmospheric engines, due to intake air throttling, the pumping losses are higher, being maximum at idle speed. Diesel engines are more efficient than gasoline engines because there is no throttle on the intake, the load being controlled through fuel injection. 90011 90002 If we divide the brake specific torque to the indicated specific torque, we get the 90003 mechanical efficiency 90004 of the engine 90086 η 90052 m 90053 [-] 90087: 90011 \ [\ bbox [# FFFF9D] {\ eta_m = \ frac {w_b} {w_i}} \] 90002 For most of the engines, mechanical efficiency is around 80-85% at full load (wide open throttle) and it’s dropping to zero at idle, where all the engine torque is used to maintain idle speed and not for propulsion.90011 90002 For any questions, observations and queries regarding this article, use the comment form below. 90011 90002 Do not forget to Like, Share and Subscribe! 90011.90000 Everything you need to know about engine cylinders 90001 90002 What is an engine cylinder and why do they differ from engine to engine? 90003 90004 90005 The engine cylinders of a high performance car 90006 90005 The cylinder is the power unit of the engine. This is where fuel is burned and converted into mechanical energy that powers the vehicle. The number of cylinders in a typical car could be four, six or eight. 90006 90005 The cylinder is made of metal and is sealed shut.It contains a piston that moves up and down, compressing the fuel, which ignites and causes combustion. There are two valves at the top of the cylinder; an inlet valve and an outlet valve. The inlet valve is where the fuel and air enter the cylinder from the carburettor or electric fuel injector, and the outlet valve is where exhaust gases escape. 90006 90005 The exhaust gases created during combustion in the cylinder rotate an axle known as the crankshaft. These are connected to the bottom of the cylinder which in turn powers the gearbox that drives the wheels.90006 90005 The more cylinders there are, the more pistons are combusting the fuel, and therefore more power is generated. 90006 90005 Cylinders can be laid out under the bonnet in a straight line, in two rows or in a flat arrangement. Engines with cylinders in a straight line are known as an inline engine (i.e. I4 or L4). These usually have less than six cylinders. Those in two rows are referred to as a V engine, as they are usually in a ‘V’ formation and have more than six cylinders. UK Engines with a flat arrangement generally have four to six cylinders.90006 90002 How do I know if an engine cylinder is not working? 90003 90005 If an engine cylinder is not working efficiently then there may be overheating, leaking or misfiring. These can be obvious problems that can be detected by smell, smoke or visible leaks. 90006 90005 If you have a problem with the cylinders, you would be able to detect a sweet and rubbery smell when inside the car. This smell can be created by coolant leaking into the cylinders. 90006 90005 Grey smoke is a good indicator that your cylinders are not working efficiently and the engine is overheating.90006 90005 Leaks can be obvious, particularly on dry days. If there’s a puddle of liquid underneath your car you might want to check its coolant levels. 90006 90005 Cylinder pressure should be balanced to maintain efficient combustion and good engine condition. Low pressure will be easily identifiable as the main indicator is an engine misfire when it is started, or poor performance when driving. 90006 90005 The pressure can be measured using a compression gauge. You can do this yourself if you have one or you can ask a mechanic to do it for you.90006 90005 If your car is displaying any of these issues, you should have someone check it over. The engine cylinders and gaskets are important working parts of an engine. 90006 90002 About the Author 90003 90005 Nicole Ferguson 90006 90005 Staff writer at Arnold Clark 90006 .90000 What is the Mean Effective Pressure (MEP) of an engine? — x-engineer.org 90001 90002 The 90003 Mean Effective Pressure (MEP) 90004 is a theoretical parameter used to measure the performance of an internal combustion engine (ICE). Even if it contains the word «pressure» it’s not an actual pressure measurements within the engine cylinder. 90005 90002 The cylinder pressure in an ICE is continuously changing during the combustion cycle. For a better understanding of the pressure variation within the cylinder, read the article The pressure-volume (pV) diagram and how work is produced in an ICE.90005 90002 The 90003 mean effective pressure 90004 can be regarded as an 90003 average pressure 90004 in the cylinder for a complete engine cycle. By definition, mean effective pressure is the ratio between the work and engine displacement: 90005 \ [p_ {me} = \ frac {W} {V_d} \ tag {1} \] 90002 where: 90005 90002 90017 p 90018 me 90019 [ Pa] 90020 — mean effective pressure 90021 90017 W [J] 90020 — work performed in a complete engine cycle 90021 90017 V 90018 d 90019 [m 90028 3 90029] 90020 — engine (cylinder) displacement 90005 90002 From equation (1) we can write the expression of the engine work as: 90005 \ [W = p_ {me} V_d \ tag {2} \] 90002 There is also a direct relationship between the power of the engine and the work produced: 90005 \ [W = \ frac {n_r P} {n_e} \ tag {3} \] 90002 where: 90005 90002 90017 n 90018 r 90019 [-] 90020 — number of crankshaft rotations for a complete engine cycle (for 4-stroke engine 90017 n 90018 r 90019 = 2 90020) 90021 90017 P [W] 90020 — engine power 90021 90017 n 90018 e 90019 [rps] 90020 — engine speed 90005 90002 By making equation (2) equal to (3), we get the expression of the 90003 mean effective pressure 90004 function of power and engine speed: 90005 \ [\ bbox [# FFFF9D] {p_ {me} = \ frac {n_r P} {n_e V_d}} \ tag {4} \] 90002 Power is the product between torque and speed: 90005 \ [P = \ omega T = 2 \ pi n_e T \ tag {5} \] 90002 By replacing (5) in (4), we get the expression of mean effective pressure function of engine torque: 90005 \ [\ bbox [# FFFF9D] {p_ {me} = \ frac {2 \ pi n_r T} {V_d}} \ tag {6} \] 90002 As you can see, from expression (6), the mean effective pressure is not influenced by the engine speed.Also, since the torque is divided by the engine capacity, the mean effective pressure parameter can be used to compare internal combustion engines of different displacements. 90005 90002 For an engine with multiple cylinders we have to take into account the total volumetric capacity. For 90017 n 90018 c 90019 90020 being the number of cylinders, the expression of mean effective pressure becomes: 90005 \ [p_ {me} = \ frac {2 \ pi n_r T} {n_c V_d} \ tag {7} \] 90002 90003 Mean effective pressure 90004 is used for initial engine design calculations, with engine torque and MEP as inputs, the engine designer can calculate what is the required engine volumetric capacity.Remember that mean effective pressure is only a parameter to measure engine performance and does not reflect the actual pressures inside an individual combustion chamber. 90005 90002 There are different «flavors» of mean effective pressure: 90005 90078 90079 indicated mean effective pressure (IMEP) 90080 90079 brake mean effective pressure (BMEP) 90080 90079 friction mean effective pressure (FMEP) 90080 90085 90002 90003 Indicated mean effective pressure ( IMEP) 90004 is the mean effective pressure calculated with indicated power (work).This parameter does not take into account the efficiency of the engine. 90005 90002 90003 Brake mean effective pressure (BMEP) 90004 is the mean effective pressure calculated from the dynamometer power (torque). This is the actual output of the internal combustion engine, at the crankshaft. Brake mean effective pressure takes into account the engine efficiency. 90005 90002 90003 Friction mean effective pressure (FMEP) 90004 is an indicator of the mean effective pressure of the engine lost through friction and it’s the difference between indicated mean effective pressure and brake mean effective pressure.90005 \ [\ text {FMEP} = \ text {IMEP} — \ text {BMEP} \ tag {8} \] 90002 If we know the friction mean effective pressure, from equation (7), we can calculate the friction torque 90017 T 90018 f 90019 [Nm] 90020 as: 90005 \ [T_f = \ frac {n_c V_d \ text {FMEP}} {2 \ pi n_r} \ tag {9} \] 90002 If we consider the 90003 mechanical efficiency 90004 of the engine 90017 η 90018 m 90019 [-] 90020, we can write the brake mean effective pressure function of the indicate mean effective pressure: 90005 \ [\ text {BMEP} = \ eta_m \ cdot \ text {IMEP} \ tag {10} \] 90002 from which we can rewrite the expression of the mechanical efficiency as: 90005 \ [\ eta_m = 1 — \ frac {\ text {FMEP}} {\ text {IMEP}} \ tag {11} \] 90114 How to calculate IMEP, BMEP and FMEP 90115 90002 Let’s work through an 90003 example 90004.For a 4-stroke internal combustion engine, with the following parameters: 90005 90002 90017 S = 97 mm 90020 (piston stroke) 90021 90017 B = 85 mm 90020 (cylinder bore) 90021 90017 n 90018 r 90019 = 2 90020 (number of crankshaft rotations for a complete engine cycle) 90021 90017 n 90018 c 90019 = 4 90020 (number of cylinders) 90021 90017 T 90018 i 90019 = 250 Nm 90020 (indicated torque) 90021 90017 T 90018 e 90019 = 230 Nm 90020 (effective torque) 90005 90002 calculate the indicated mean effective pressure (IMEP), brake mean effective pressure (BMEP), friction mean effective pressure (FMEP), friction torque (T 90018 f 90019) and mechanical efficiency (90017 η 90018 m 90019 90020).3 \] 90002 90003 Step 3 90004. Calculate the indicated mean effective pressure 90005 \ [\ text {IMEP} = \ frac {2 \ pi n_r T_i} {n_c V_d} = 1426889.7 \ text {Pa} = 14.27 \ text {bar} \] 90002 90003 Step 4 90004. Calculate the brake mean effective pressure 90005 \ [\ text {BMEP} = \ frac {2 \ pi n_r T_e} {n_c V_d} = 1312738.6 \ text {Pa} = 13.13 \ text {bar} \] 90002 90003 Step 5 90004. Calculate the friction mean effective pressure 90005 \ [\ text {FMEP} = \ text {IMEP} — \ text {BMEP} = 114151.18 \ text {Pa} = 1.14 \ text {bar} \] 90002 90003 Step 6 90004.Calculate the friction torque 90005 \ [T_f = \ frac {n_c V_d \ text {FMEP}} {2 \ pi n_r} = 20 \ text {Nm} \] 90002 this could also be easily calculated by subtracting the effective torque from the indicated torque: 90005 \ [T_f = T_i — T_e = 20 \ text {Nm} \] 90002 90003 Step 7 90004. Calculate the mechanical efficiency 90005 \ [\ eta_m = 1 — \ frac {\ text {FMEP}} {\ text {IMEP}} = 0.92 = 92 \ text {%} \] 90002 Some facts about 90003 brake mean effective torque (BMEP ) 90004: 90005 90078 90079 for any internal combustion engine, the maximum BMEP is obtained at full load (for a particular engine speed) 90080 90079 throttling the engine decreases the BMEP due to higher pumping losses 90080 90079 for a fixed engine displacement, if we increase the BMEP, we produce more effective torque at the crankshaft 90080 90079 for the same value of the BMEP, a 2-stroke internal combustion engine has nearly double torque, compared to a 4-stroke engine 90080 90079 the higher the BMEP, the higher the mechanical and thermal stress on the engine components 90080 90085 90002 You can also check your results using the calculator below.90005 90114 Brake Mean Effective Pressure (BMEP) Calculator 90115 90002 For any questions, observations and queries regarding this article, use the comment form below. 90005 90002 Do not forget to Like, Share and Subscribe! 90005.90000 Piston and cylinder | engineering 90001 90002 90003 Piston and cylinder 90004, in mechanical engineering, sliding cylinder with a closed head (the piston) that is moved reciprocally in a slightly larger cylindrical chamber (the cylinder) by or against pressure of a fluid, as in an engine or pump. The cylinder of a steam engine (90005 qv 90006) is closed by plates at both ends, with provision for the piston rod, which is rigidly attached to the piston, to pass through one of the end cover plates by means of a gland and stuffing box (steam-tight joint).90007 90003 piston and cylinder 90004 Pistons and cylinders of an automobile engine. 90010 © Thomas Sztanek / Shutterstock.com 90011 90002 Read More on This Topic 90007 90002 gasoline engine: Piston-and-cylinder engines 90007 90002 Most gasoline engines are of the reciprocating piston-and-cylinder type. The essential components of the piston-and-cylinder engine are … 90007 90002 The cylinder of an internal-combustion engine is closed at one end by a plate called the head and open at the other end to permit free oscillation of the connecting rod, which joins the piston to the crankshaft.The cylinder head contains the spark plugs on spark-ignition (gasoline) engines and usually the fuel nozzle on compression-ignition (diesel) engines; on most engines the valves that control the admission of fresh air-fuel mixtures and the escape of burned fuel are also located in the head. 90007 90002 On most engines the cylinders are smoothly finished holes in the main structural component of the engine that is known as the block, which is generally made of cast iron or aluminum. On some engines the cylinders are lined with sleeves (liners) that can be replaced when they become worn.Aluminum blocks employ centrifugally cast iron liners that are placed in the mold when the aluminum is being cast; these liners are not replaceable, but they can be rebored. 90007 90002 Pistons are usually equipped with piston rings. These are circular metal rings that fit into grooves in the piston walls and assure a snug fit of the piston inside the cylinder. They help provide a seal to prevent leakage of compressed gases around the piston and to prevent lubricating oil from entering the combustion chamber.90007 Get exclusive access to content from our тисяча сімсот шістьдесят вісім First Edition with your subscription. Subscribe today 90002 An important characteristic of an internal-combustion engine is its compression ratio, defined as the total volume of the combustion chamber with the piston fully extended (maximum volume) divided by the total volume with the piston fully compressed (minimum volume). The actual compression ratio in practice is somewhat less. Higher compression ratios usually provide better engine performance, but they require a fuel with better antiknock characteristics.90007 90002 Closely associated with the compression ratio is a characteristic known as the displacement- 90005 ie, 90006 the change in volume (measured in cubic inches or cubic centimetres) of the combustion chamber that takes place as the piston moves from one extreme to the other . The displacement is related to the horsepower rating of an engine. 90007.