SVEUČ IL IŠTE U SPLITU

FAKULTET ELEKTROTEHNIKE, STROJARSTVA I BRODOGRADNJE

DIPLOMSKI RAD

MJERENJE KOMPRESIJE NA MOTORIMA CESTOVNIH MOTORNIH VOZILA

Viktor Bubić

Split, siječanj 2010.

2

SADRŽAJ

1. UVOD .................................................................................................................................... 3 2. KOMPRESIJA KOD MOTORA S UNUTRAŠNJIM...................................................... 4

2.1. Stupanj kompresije.......................................................................................................... 4 2.2. Usporedba stvarnog i idealnog takta kompresije kod klipnih motora............................ 5 2.3. Moguća mjesta gubitka tlaka u cilindru motora............................................................ 10

2.3.1. Gubitak tlaka kroz klipne prstenove....................................................................... 10 2.3.2. Gubitak tlaka pored ventila .................................................................................... 12 2.3.3. Gubitak tlaka kroz brtvu glave motora................................................................... 13 2.3.4. Gubitak tlaka kroz klip........................................................................................... 14

3. MJERENJE KOMPRESIJE MOTOMETROM ............................................................ 16 3.1. Opis uređaja................................................................................................................... 16 3.2. Postupak mjerenja kompresije kod Otto motora ........................................................... 19 3.3 Postupak mjerenja kompresije kod Diesel motora......................................................... 25 3.4. Očitavanje rezultata sa kartice nakon mjerenja Otto motora motometrom................... 32

3.4.1. Motor sa odličnom kompresijom ........................................................................... 32 3.4.2. Motor sa niskom kompresijom............................................................................... 34 3.4.3. Izgoreni ventil ........................................................................................................ 34 3.4.4. Brtva glave motora propušta između dva susjedna cilindra................................... 36 3.4.5. Naslage na ventilima .............................................................................................. 37

3.5. Očitavanje rezultata sa kartice nakon mjerenja Diesel motora ..................................... 38 3.5.1. Motor sa odličnom kompresijom ........................................................................... 38 3.5.2. Motor poslije generalnog popravka........................................................................ 39 3.5.3. Motor sa lošom kompresijom................................................................................. 39 3.5.4. Kompresija dobra, a motor ne pali kada je hladno................................................. 41 3.5.5. Utjecaj kuteva otvaranja i zatvaranja ventila na kompresiju.................................. 42 3.5.6. Usporedba mjerenja kompresije «na vruće» i «na hladno» ................................... 44 3.5.7. Utjecaj naslaga čađe na kompresiju ....................................................................... 45

3.6. Preciznost mjerenja kompresije motometrom............................................................... 46 4. OSTALE METODE MJERENJA KOMPRESIJE......................................................... 50

4.1. Metoda mjerenja relativne kompresije.......................................................................... 50 4.1.1. Princip rada ............................................................................................................ 51 4.1.2. Rezultati mjerenja .................................................................................................. 53

4.2. Metoda mjerenje kompresije komprimiranim zrakom.................................................. 55 5. PRIJEDLOG UBRZANJA PROCESA MJERENJA KOMPRESIJE ......................... 58

5.1 Nedostaci postojećih metoda.......................................................................................... 58 LITERATURA ....................................................................................................................... 59

3

1. UVOD

Cilj ovog diplomskog rada je objasniti i opisati postojeće metode mjerenja kompresije Otto i

Diesel motora cestovnih motornih vozila, prezentirati rezultate mjerenja i predložiti inovacije

u smislu povećanja brzine mjerenja.

U eksperimentalnom dijelu ovog rada motometrom je izmjerena kompresija na oko 500

motora. U nastavku će biti prikazani samo karakteristični primjeri iz kojih će se vidjeti svrha

mjerenja kompresije.

Tijekom višegodišnjeg rada javila se potreba za ubrzanjem procesa mjerenja. Naime, mjerenje

kompresije motometrom zahtijeva dosta vremena zbog demontaže određenih dijelova motora.

Za potrebe eksperimentalnog dijela ovog rada projektirana i izrađena su dva potpuno nova

instrumenta koja na brži i jednostavniji način daju pouzdanu informaciju o istrošenosti

motora.

(Malo cenzuriran dio)

Zajednička im je karakteristika da daju preciznu informaciju o stanju motora što je i cilj

mjerenja kompresije.

4

2. KOMPRESIJA KOD MOTORA S UNUTRAŠNJIM IZGARANJEM

2.1. Stupanj kompresije

Stupanj kompresije je omjer volumena u cilindru kada se klip nalazi u DMT (donjoj mrtvoj

točki) i GMT (gornjoj mrtvoj točki), slika 2.1. i slika 2.2. Stupanj kompresije je

bezdimenzijska veličina i izražava se u obliku omjera, npr. 6:1. Broj 6 označava volumen

prije kompresije (kada je klip u DMT), a broj 1 označava volumen nakon kompresije (kada je

klip u GMT), prema [1].

slika 2.1. Klip u DMT iz [9] slika 2.2. Klip u GMT iz [9]

Volumen 1V sadrži sve volumene 1 do 6, volumen 2V sadrži volumen 1, dok je stupanj

kompresije je ε .

2

1

VV

=ε jednadžba za stupanj kompresije (2.1)

5

2.2. Usporedba stvarnog i idealnog takta kompresije kod klipnih motora

Adijabatska kompresija, dijagram 2.1 :

constVp =⋅ κ prema [9] (2.2)

iz toga slijedi: κ

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅=

2

112 V

Vpp

κε⋅= 12 pp (2.3)

gdje su:

=1p atmosferski tlak

=2p tlak na kraju kompresije

=1V volumen na početku kompresije

dijagram 2.1. Adijabatska kompresija iz [9]

=2V volumen na kraju kompresije

=ε stupanj kompresije

=κ 1,4 za zrak

Ako se uvrste u (2.3) konkretne vrijednosti za konkretni Diesel motor sa stupnjem kompresije

od 19,2:1 (Fiat Alfa Lancia 1,9 TD) i ako se pretpostavi da je vanjski tlak 1 bar i da je stupanj

punjenja cilindra 100% i da se usisni ventil zatvara točno u DMT onda se dobije:

κε⋅= 12 pp

4,12 2,191⋅=p

κκ2211 VpVp ⋅=⋅

6

6,622 =p bar

Ako se uzme u obzir da kut zatvaranja usisnog ventila nije točno u DMT nego °26 okretaja

radilice poslije DMT, onda se ne sabija kompletan volumen 1V nego umanjeni volumen '1V .

Oznake na slikama 2.3 i 2.4 su:

- hod klipa H ,

- rH 2= ,

- =r polumjer radilice.

Slika 2.3. Klip u DMT iz [9] Slika 2.4. Početak kompresije nakon

zatvaranja usisnog ventila iz [9]

Slika 2.3. shematski prikazuje situaciju kada bi se usisni ventil zatvarao točno u DMT, a slika

2.4. shematski prikazuje situaciju u stvarnom motoru u kojemu se usisni ventil zatvara nakon

što klip prođe DMT i radilica se okrene za kut α . Brojevi 1-6 koji označavaju kompresijski

prostor su samo shematski zbog preglednosti jer je pravi stupanj kompresije 19,2:1.

Hod klipa nakon zatvaranja usisnog ventila 'H

7

αcos' ⋅+= rrH

( )°+⋅= 26cos1' rH = 1,8988 r

%94,94'=H H

izračuna se koliki je 2V (za jedinični promjer)

ε=2

1

VV

ε=+⋅

2

22V

Vr

12

2

−=⋅ ε

Vr

12

2 −⋅

=ε

rV

izračuna se koliki je '1V

21 '' VHV +=

( ) 21 cos1' VrV ++⋅= α

a onda je 'ε pripadajući stupanj kompresije (fiktivni) za tako umanjeni volumen

2

1''VV

=ε

( )2

2cos1'V

Vr ++⋅=

αε

( )

12

cos11'

−

+⋅+=

ε

αε rr

( ) ( )2

cos111' αεε +⋅−+=

za konkretan stupanj kompresije od 19,2:1 i kut α od 26 stupnjeva

( ) ( )2

26cos112,191'ο+⋅−

+=ε

='ε 18,279

8

Sada se izračunava koliki bi bio tlak na kraju adijabatske kompresije ako se usisni ventil

zatvara nakon 26 stupnjeva okreta radilice nakon DMT: κε '' 12 ⋅= pp

4,12 279,181' ⋅=p

='2p 58,44 bar

Pošto stupanj punjenja cilindra nikad nije 100% jer zrak savladava otpore (filter zraka,

cjevovod, međuhladnjak, lopatice turbo punjača, usisna grana), pretpostavi se da je za niski

broj okretaja pri pokretanju stupanj punjenja cilindra 95% i izračunava se koliki bi tada bio

tlak na kraju adijabatske kompresije:

κε '95.0'' 12 ⋅⋅= pp

52,55''2 =p bar

Izmjerene vrijednosti na tom motoru kada je najbolji iznose 36 bara. Sada bi bilo interesantno

izračunati koeficijent politrope za konkretan motor. Znači proračun se odnosi na stupanj

punjenja cilindra sa 95% i kut zatvaranja usisnog ventila 26 stupnjeva okretaja radilice nakon

DMT.

κε '95.0'' 12 ⋅⋅= pp

pretpostavi se da je koeficijent politrope n=1,25 25,1

2 279,18195.0'' ⋅⋅=p

=''2p 35,91 bar

sada se pretpostavi da je n=1,26 26,1

2 279,18195.0'' ⋅⋅=p

=''2p 36,96

znači da bi koeficijent politrope n=1,25 odgovarao stvarnim uvjetima.

Taj pad koeficijenta je zbog toplinskih gubitaka za vrijeme takta kompresije. Zrak se u Diesel

motoru pri kompresiji zagrije na nekih 350-400 °C, a oko njega se nalazi komora izgaranja,

čelo klipa koji imaju radnu temperaturu motora od oko 90 °C.

9

Ovaj koeficijent politrope se poveća kod motora u radu jer tada motor radi na višim

okretajima i specifično vrijeme po taktu je znatno kraće i komprimirani zrak se tada teže hladi

što pozitivno utječe na koeficijent politrope.

Sada bi se za taj koeficijent politrope mogla izračunati temperatura u cilindru na kraju

kompresije:

Iz formule za politropsku kompresiju:

constVp n =⋅ , imamo 1

1

2

2

1

'

−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

n

VV

TT , a otprije

2

1''VV

=ε , pa je

'1

'1

2

ε=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛VV

iz toga slijedi: 1

2

1

'1 −

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

n

TT

ε i onda 1

12 ' −⋅= nTT ε

i za temperaturu od 20 °C + uvećanu za 30 °C zbog zagrijavanja , =1T 323 K

25,0

2 279,18323 ⋅=T = 667,86 K ili 394,86 °C

u slučaju adijabatske kompresije 2T bi bila

4,02 279,18323 ⋅=T = 1032,7 ili 759,7 °C.

10

2.3. Moguća mjesta gubitka tlaka u cilindru motora

Dva glavna mjesta kroz koja bježi stlačeni zrak (ili smjesa) pri kompresiji su klipni prstenovi

i ventili. Moguć je i gubitak kroz izgoreni klip ili puknute klipne prstenove te oštećenu brtvu

glave motora, ali su to rijetki slučajevi i u tom slučaju je obavezno skidanje glave motora. Na

slici 2.5. crvenim strelicama su prikazani volumetrički gubici pored klipa, pored prstenova i

preko ventila.

Slika 2.5. Gubici tlaka kroz prstenove i ventile iz [10]

2.3.1. Gubitak tlaka kroz klipne prstenove Na slici 2.6. crvenim strelicama su prikazani gubici plinova pored klipa i klipnih prstenova.

I kod najboljeg motora je normalan mali gubitak kroz klipne prstenove. Jednostavno brtvi

metal o metal, a klipni prstenovi su napravljeni u takvim tolerancijama da i pri radnoj

temperaturi postoji određena zračnost u klipnim kanalima da bi prsten mogao normalno

obavljati svoju funkciju brtvljenja sa cilindrom. Osim te zračnosti, tvornički je ostavljena

minimalna zračnost na krajevima prstena. Kada ne bi bilo te zračnosti postojala bi opasnost

od nabijanja krajeva i širenja opsega prstena, a onda bi postojala opasnost od grebanja i

zaribavanja.

11

Slika 2.6. Gubitak tlaka kroz klipne prstenove iz [11]

Prilikom eksploatacije motora te zračnosti se povećavaju, naročito zračnost na krajevima

prstena. Ta zračnost kod automobilskih motora od tvorničkih 0,1 mm zna narasti i na 5-6 mm.

U tom slučaju dolazi do značajnog gubitka kompresije kroz klipne prstenove i ovisno o vrsti

motora i izmjerenom tlaku donosi se odluka da li otvarati motor ili ne.

Uzroci povećane zračnosti mogu biti:

- istrošeni cilindar,

- istrošeni prstenovi i

- istrošeni cilindar i prstenovi.

Ako izmjerimo lošu kompresiju na motoru i zaključimo da treba skidati glavu motora, nakon

skidanja glave, najprije se izmjeri istrošenost cilindra. U slučaju da nije velika, onda je uzrok

istrošenost klipnih prstenova pa je potrebno skinuti klipove i zamijeniti prstenove.

U slučaju većeg istrošenja cilindara (npr. istrošenje u promjeru od 0,3 mm i više za

četverocilindrični Diesel motor od 1600 ccm) znači generalni popravak motora. Motor se

vadi, a blok motora ide na strojnu obradu. Na strojnoj obradi se buše i bruse cilindri na

sljedeću tvornički zadanu mjeru. Tada idu i novi klipovi sa odgovarajućim promjerom. Ako je

12

motor sa mokrim košuljicama, onda se mijenjaju košuljice, a klipovi ako zadovolje određene

tvorničke vrijednosti mogu ostati isti.

2.3.2. Gubitak tlaka pored ventila

Na slici 2.7. su crvenim strelicama prikazani gubici pored ventila. Strogo gledajući taj gubitak

je između ventila i sjedišta ventila. Brtvi metal o metal i ako su ventili i sjedišta ventila dobro

obrađeni ti gubici mogu biti zanemarivi ili jednaki nuli. Jedino prilikom stvaranja tvrdih i

poroznih naslaga na sjedištima kompresija može drastično pasti, a u slučaju izgaranja ventila

biti jednaka nuli

Slika 2.7. Gubitak tlaka pored ventila iz [7]

Sve navedeno se odnosi na Otto motore, a kod Diesel motora nema stvaranja tvrdih naslaga

jer je čađa relativno mekana i ne smeta pri brtvljenju. Također je kod Diesel motora zbog

stotinjak stupnjeva niže temperature ispušnih plinova izgaranje ventila gotovo nepoznat

pojam.

Gubitak kroz ventile može biti i zbog loše podešenog zazora na ventilima koji nemaju

automatsku regulaciju preko hidropodizača.

13

Zračnost između bregastog vratila i ventila je potrebna jer se prilikom rada motora ventil više

toplinski širi od glave što utječe na njegovo produljenje. Ovisno o vrsti motora ta zračnost

iznosi 0,1-0,5 mm.

Ukoliko ventil ima manju zračnost od propisane može se pri radnoj temperaturi dogoditi da

ventil ostane blago otvoren (0,1 mm) i tako omogući gubitak kompresije. Posljedica je

gubitak snage, a u drastičnijem slučaju gašenje motora. Motor se ponovo može upaliti tek kad

se ohladi na temperaturu na kojoj će ventili imati bar minimalnu zračnost.

2.3.3. Gubitak tlaka kroz brtvu glave motora

Ovi gubici obavezno spadaju u kvarove kod kojih je nužno skidati glavu motora. Razlikujemo

3 glavna tipa oštećenja brtve glave motora:

- oštećenje koje povezuje kompresioni prostor između dva susjedna cilindra (na slici 2.8

1),

- oštećenje koje povezuje kompresioni prostor i kanal za hlađenje (na slici 2.8 strelica

2),

- oštećenje koje povezuje kanal za hlađenje i kanal za dovod ulja u glavu motora.

Slika 2.8. Gubici tlaka kroz brtvu glave motora iz [23]

Mjerenjem kompresije jedino se prvi slučaj relativno lako otkriva jer tada ta dva susjedna

cilindra imaju sniženu kompresiju ili u krajnjem slučaju ravnu nuli. U ostalim slučajevima je

vrlo mali gubitak kompresije, a kvarovi se otkrivaju drugim metodama.

14

Drugi slučaj se najlakše ispita tako da se posuda sa vodom napuni do vrha, čep se ne stavi,

motor upali i prati se ima li mjehurića. Ako je brtva ispravna mjehurića ne smije biti.

Treći slučaj se lako vizualno otkriva ako se uoči ulje u tekućini za hlađenje ili emulzija na

šipci ulja.

2.3.4. Gubitak tlaka kroz klip

Ovo također spada u teške kvarove, a uzrok može biti izgaranje klipa, bilo sa strane bilo na

čelu klipa. Kompresija u ovim slučajevima obavezno pada na nulu i potrebno je otvaranje

motora i zamjena klipova. Vidljive manifestacije su u velikom dimljenju iz ispušne cijevi jer

ulje iz kartera ide u cilindar u kojemu izgara i nastaje bijeli dim. Moguće je na Otto i Diesel

motorima.

Na Otto motorima izgaranja ventila ili klipova mogu nastati zbog siromašne smjese.

Siromašna smjesa je siromašna sa molekulama goriva koje su u ovom slučaju međusobno

udaljene i brzina plamena zbog toga drastično pada. Pri većem broju okretaja motora u taktu

izgaranja gorivo ne uspije izgorjeti i kada se prije DMT otvori ispušni ventil plamen preko

njega ide u ispušni kanal. To znatno povećava temperaturu ventila i klipa i može doći do

izgaranja klipa ili ventila.

Drugi slučaj je detonativno izgaranje kada se stvaraju velike temperature i tlakovi koji također

mogu oštetiti klip. Kod Diesel motora sa direktnim ubrizgavanjem izgaranje klipa može

nastati zbog neispravnog visokotlačnog ubrizgača. Loš ubrizgač umjesto da rasprši gorivo u

finu maglu, baca mlaz koji udara direktno u klip. Na tom mjestu se odvija i glavno izgaranje

koji lokalno toplinski preopterećuje klip. Kombinacijom kavitacije i izgaranja dolazi do

ukopavanja na klipu koje u zadnjoj fazi može probušiti rupu na klipu i tako ga onesposobiti.

15

Slika 2.9. Djelomično izgoreni klip iz [12]

Strelica na slici 2.9. prikazuje mjesto gdje je djelomično izgorio klip sa strane gdje su se

spajali klipni prstenovi. Klipni prstenovi očito nisu bili pravilno montirani jer se pri montaži

pazi da spojevi budu što udaljeniji jedan od drugoga.

Slika 2.10. Izgoreno čelo klipa iz [13]

Slika 2.10. prikazuje veliku rupu na klipu koja spada u najteže kvarove. Mogući uzrok kod

Otto motora je detonativno izgaranje, a kod Diesel motora neispravan viskokotlačni ubrizgač.

16

3. MJERENJE KOMPRESIJE MOTOMETROM

3.1. Opis uređaja

Mjerenje kompresije motometrom je najrašireniji način mjerenja kompresije. Njegova

prednost je da može mjeriti kompresiju na svakom cilindru posebno i rezultat mjerenja ostane

zabilježen na kartici koja je napravljena od voštanog papira. Nedostatak je što se kod Otto

motora moraju skinuti svjećice, a kod Diesela visokotlačni ubrizgači ili grijači što oduzima

dosta vremena.

Uređaj se sastoji od tijela uređaja, produžetaka i adaptera prema [6].

Slika 3.1. Tijela uređaja (za Diesel i Otto motore) iz [6]

Slika 3.1. prikazuje tijelo motometra: lijevo je uređaj za Diesel motore, a desno za Otto

motore. Razlikuju se u mjernom području.

17

Slika 3.2. prikazuje produžetke koji se mogu koristiti za oba uređaja osim drugog adaptera s

desne strane koji je isključivo namijenjen za mjerenje kompresije na Otto motorima.

Slika 3.2. Produžetci za Diesel i Otto motore iz [6]

Slika 3.3. prikazuje adaptere za mjerenje kompresije na Otto motorima. Gore su 3 adaptera sa

gumenim završecima koji se prislone na otvor za svjećicu, a donji adapteri (9-14) se uviju u

otvor za svjećicu.

Slika 3.3. Adapteri za Otto motore iz [6]

18

Slika 3.4. prikazuje priključke za različite Diesel motore, a slika 3.5. adaptere koji se

montiraju na mjesto dizne ili grijača.

Slika 3.4. Priključci za Diesel motore iz [6]

Slika 3.5. Adapteri za Diesel motore iz [14]

19

3.2. Postupak mjerenja kompresije kod Otto motora

Prvi korak kod mjerenja kompresije na Otto motoru je zagrijavanje motora na radnu

temperaturu (slika 3.6.) prema [5] . Standardni postupak mjerenja podrazumijeva mjerenje

kompresije na motoru koji je zagrijan na radnu temperaturu. Ukoliko bi se vršilo mjerenje na

hladnom motoru dobili bi se pogrešni (umanjeni) rezultati.

Slika 3.6. Zagrijati motor na radnu temperaturu iz [5]

Sljedeći korak je spriječiti bacanje iskre na svjećicama. To je najbolje napraviti tako da se

skine dovodna žica na visokonaponski kalem (slika 3.7.). Kod Otto motora koji imaju

ubrizgavanje goriva i katalizator potrebno je onemogućiti dovod goriva u motor. To se

najlakše uradi ako se izvadi osigurač pumpe goriva. To je važno jer bi se neizgorena smjesa

eksplozivno zapalila u katalizatoru prilikom mjerenja kompresije.

Slika 3.7. Onemogućiti bacanje iskre na kablovima iz [5]

20

Treći korak je umetanje kartice u držač kartice (slika 3.8.). Ovaj korak ne mora biti nužno

treći, još je bolje da to bude prije prethodnog koraka dok su još ruke čiste. Pri umetanju paziti

da se stavi pravilna kartica jer postoje tri vrste: za Otto, za Diesel do 40 bara i za Diesel do 60

bara.

Slika 3.8. Umetnuti karticu za mjerenje u držač kartice iz [5]

Sljedeći korak je umetanje držača u tijelo uređaja. Držač gurnuti u krajnji položaj tako da

kazaljka bude na broju «1».

Slika 3.9. Držač umetnuti u tijelo uređaja iz [5]

Peti korak je skidanje svjećica (slika 3.10.). Po pravilu se skinu sve svjećice tako da se

mjerenje obavi u što kraćem roku pa cilindri imaju gotovo jednake uvjete.

21

Slika 3.10. Odviti sve svjećice iz [5]

Sljedeći korak je zavrtjeti motor «na prazno» tj. uključiti desetak sekundi elektropokretač

(slika 3.11.). To se radi iz dva razloga. Prvi je zbog ispuhivanja nečistoća koje se mogu

skupiti u prostoru oko svjećice, a drugi je da se podigne tlak ulja i tako 1. cilindar ima jednake

uvjete mjerenja kao i preostali cilindri.

Slika 3.11. Pokrenuti motor elektropokretačem i tako držati desetak sekundi iz [5]

Sedmi korak (slika 3.12.) je izabiranje odgovarajućeg produžetka i adaptera. Treba birati što

kraći produžetak jer tada treba manje vremena držati elektropokretač uključen.

22

Slika 3.12. Izabrati odgovarajući produžetak i adapter iz [5]

Osmi korak (slika 3.13.) je opcija za one uređaje koji imaju mogućnost spajanja direktno na

elektropokretač. Ta opcija je korisna ako nema pomoćnika koji će u kabini okrenuti ključ. Za

one uređaje koji nemaju tu opciju korak 8 se preskače.

Slika 3.13. Motometar spojiti na elektropokretač ( opcija ) iz [5]

Sljedeći korak je mjerenje (slika 3.14.). Treba snažno pritisnuti instrument na otvor svjećice i

tako držati dok god kazaljka ide u desno. Papučicu pedale gasa stisnuti do kraja. Kada se

kazaljka smiri, mjerenje završava, elektropokretač se gasi.

23

Slika 3.14. Mjerenje iz [5]

Deseti korak je završetak mjerenja i vađenje instrumenta iz otvora svjećice (slika 3.15.).

Slika 3.15. Završetak mjerenja iz [5]

Slika 3.16. samo prikazuje različite adaptere. Lijevo su adapteri sa samoodzračivanjem, a

desno oni koje treba ručno odzračiti.

24

Slika 3.16. Samoodzračivi i ručno odzračivi adapteri iz [5]

Sljedeći korak je ručno odzračivanje za one adaptere koji nisu samoodzračivi (slika 3.17.)

Zadnji korak je prebacivanje kartice na sljedeći cilindar. To se radi tako da se stisne dugme na

instrumentu.

Slika 3.17. Ručno odzračivanje iz [5]

25

Slika 3.18. Prebacivanje kartice na sljedeći cilindar iz [5]

Slike 3.6. do 3.18. prikazuju postupak mjerenja kompresije kod Otto motora. Izmjerene

vrijednosti bi trebale biti u tvornički zadanim vrijednostima, a odstupanje između cilindara u

iznosu do 1 bar je odlična vrijednost.

Trajanje cijelog postupka mjerenja (od početka demontaže do završetka montaže) ovisno o

pristupačnosti svjećica i broju cilindara traje od 10-60 minuta.

Ukoliko nema oznaka na motoru, prvi cilindar je uvijek na strani remenice, a zadnji cilindar

na strani zamašnjaka.

3.3 Postupak mjerenja kompresije kod Diesel motora Prvi korak kod mjerenja kompresije na Diesel motoru je zagrijavanje motora na radnu

temperaturu (slika 3.19.). Standardni postupak mjerenja podrazumijeva mjerenje kompresije

na motoru koji je zagrijan na radnu temperaturu isto kao i kod Otto motora.

26

Slika 3.19. Zagrijati motor na radnu temperaturu iz [5]

Sljedeći korak je umetanje kartice u držač kartice (slika 3.20.). Pri umetanju paziti da se stavi

pravilna kartica jer postoje tri vrste: za Otto, za Diesel do 40 bara i za Diesel do 60 bara.

Slika 3.20. Umetnuti karticu u držač kartice iz [5]

Treći korak je umetanje držača kartice u tijelo instrumenta (slika 3.21.). Držač kartice gurnuti

do kraja tako da kazaljka dodiruje broj «1» koji je oznaka za 1. cilindar.

27

Slika 3.21. Umetnuti držač kartice u tijelo instrumenta iz [5]

Sljedeći korak je opcija (slika 3.22.). Može se demontirati mehanizam za dodavanje «gasa»,

ali bolja opcija je da se to ne radi i umjesto toga samo pazi da se ne stisne pedala «gasa»

prilikom mjerenja. U ovom koraku je potrebno skinuti i dovod «+» napajanja sa grijača.

Slika 3.22. Demontaža mehanizma za povećanje broja okretaja. iz [5]

Peti korak je skidanje visokotlačnih ubrizgača (slika 3.23.). Ovaj korak obično zahtijeva

najviše vremena (ovisno o pristupačnosti). Potrebno ih je sve skinuti.

28

Slika 3.23. Skinuti visokotlačne ubrizgače iz [5]

Ručicu mjenjača staviti u neutralni položaj (slika 3.24.)

Slika 3.24. Staviti ručicu mjenjača u neutralni položaj iz [5]

U sljedećem koraku pokrenuti motor elektropokretačem (slika 3.25.) i tako držati desetak

sekundi. Kao i kod Otto motora to se radi iz dva razloga: zbog ispuhivanja nečistoća koje se

mogu skupiti u prostoru oko ubrizgača i da se podigne tlak ulja i tako 1. cilindar ima jednake

uvjete mjerenja kao i preostali cilindri.

29

Slika 3.25. Pokrenuti motor elektropokretačem iz [5]

Osmi korak je montiranje odgovarajućeg adaptera na mjesto ubrizgača (slika 3.26.). Pri tome

paziti da adapter po obliku i dimenzijama odgovara skinutom ubrizgaču.

Slika 3.26. Montirati adapter iz [5]

Deveti korak je montaža priključka na adapter (slika 3.27.). Sljedeće što treba napraviti je

spajanje instrumenta (slika 3.28.) uz pomoć odgovarajućih produžetaka (slika 3.29.). Na istoj

slici je prikazan način rješavanja problema teško dostupnih mjesta. Za tu namjenu postoji

fleksibilni produžetak (lijevo slika 3.29.) i kutni produžetak (desno slika 3.29.)

30

Slika 3.27. Montirati priključak iz [5]

Slika 3.28. Spojiti instrument iz [5]

Slika 3.29. Ukoliko su otvori za visokotlačni ubrizgač teško dostupni koristiti odgovarajuće produžetke iz [5]

31

Sljedeći korak je opcija, samo za one instrumente koji imaju mogućnost upravljanja

elektropokretačem (slika 3.30.). Ukoliko postoji pomoćnik u kabini koji može okrenuti ključ

za pokretanje elektropokretača, ovaj korak se preskače.

Slika 3.30. Mogućnost upravljanja elektropokretačem iz [5]

Na slici 3.31. je prikazano mjerenje. Potrebno je pokrenuti motor elektropokretačem i držati

dok se kazaljka ne zaustavi. To obično traje desetak sekundi. Mjerenje se vrši bez stiskanja

papučice gasa, osim za one motore koji imaju leptir na usisnoj grani (npr. stariji Mercedesi).

Slika 3.31. Mjerenje iz [5]

Zadnji korak je ujedno i završetak mjerenja. Da bi se mogao izvaditi instrument potrebno ga

je najprije odzračiti sa dugmetom za odzračivanje (slika 3.32.).

32

Slika 3.32. Završetak mjerenja, odzračivanje i vađenje instrumenta iz [5]

Za mjerenje sljedećeg cilindra potrebno je kliknuti jednom dugme koje prebacuje držač

kartice i karticu u položaj «2» (slika 3.33.). Za nastavak mjerenja opet ponoviti sve korake.

Slika 3.33. Kliknuti jednom za sljedeći cilindar i ponoviti postupak za sve cilindre iz [5]

Vrijeme trajanja mjerenja kod Diesel motora ovisno o pristupačnosti visokotlačnih ubrizgača ili grijača je od 30 minuta do 2 sata.

3.4. Očitavanje rezultata sa kartice nakon mjerenja Otto motora motometrom

3.4.1. Motor sa odličnom kompresijom

Motor sa odličnom kompresijom je onaj koji za određeni model motora postiže maksimalni ili

skoro maksimalni predviđeni tlak. Ove vrijednosti nisu iste za sve motore, a ovise najviše o

33

stupnju kompresije i kutevima otvaranja ventila u odnosu na položaj koljenčastog vratila

(KV).

Slika 3.34. Fiat 128 1.1 sa 15.000 km nakon generalnog popravka motora, rezultat iz [9]

Ovaj motor (slika 3.34.) ima stupanj kompresije 9,2:1 i maksimalni tlak kompresije je oko

14,2 bara. Tlak među cilindrima je ujednačen, iako bi se moglo reći da je dobra ujednačenost i

kada bi bili međusobno različiti do 1 bar.

Za veće stupnjeve kompresije budu i nešto veći tlakovi (maksimalno do 16 bara u najboljim

slučajevima). Sportski motori u pravilu imaju više stupnjeve kompresije, ali i takve kuteve

otvaranja i zatvaranja ventila koji su prilagođeni višem broju okretaja. Ako motor ima kuteve

bregastog vratila prilagođene za više okretaje onda se usisni ventil zatvara kasnije. To kasnije

zatvaranje usisnog ventila rezultira manjim volumenom koji je ostao između klipa i glave pri

zatvaranju usisnog ventila. Rezultat je nešto niži tlak kompresije.

Znači ukoliko se ugradi bregasto vratilo koje ima kuteve otvaranja prilagođene za visoke

brojeve okretaja, moguće je podići stupanj kompresije (strojnom obradom glave ili ugradnjom

«viših» klipova), a da tlak kompresije ostane isti.

34

3.4.2. Motor sa niskom kompresijom Pod ovim se smatra motor koji radi ali su mu tlakovi kompresije niski. Računa se otprilike da

je granica generalnog popravka kada tlakovi budu ispod 7 bara za Otto motor.

Takav motor (slika 3.35.) u pravilu ima velike gubitke smjese i ispušnih plinova preko klipnih

prstenova što značajno povećava potrošnju goriva i smanjuje snagu u nižim okretajima. Često

znaju trošiti i puno ulja ( preko 2 litre/1000 km).

U višim okretajima se motor ponaša normalno jer je zbog veće klipne brzine skraćeno vrijeme

koje plinovi imaju na raspolaganju za proći kraj prstenova.

Slika 3.35. Ford Capri 1300 sa 200.000 km, rezultati mjerenja iz [9]

Iskustvo je pokazalo da automobilski Otto motori mogu raditi i sa kompresijom od 4,5 bara.

3.4.3. Izgoreni ventil Dovoljna je i pukotina na rubu pečurke ventila manja od 1 mm da motor potpuno izgubi

kompresiju na tom cilindru (slika 3.37.). Izgaranje ventila se događa zbog povišene

temperature plinova koji idu kroz njega ili zbog premale zračnosti između brijega bregastog

vratila i ventila. Tada se ventil ne zatvara do kraja, pečurka ne sjeda na sjedište i nema

hlađenja ventila koji većinu viška topline predaje sjedištu ventila.

35

Slika 3.36. Lada 1300 s ugrađenim plinom, rezultati mjerenja iz [9]

Na slici 3.36. se vidi da je na 3. cilindru kompresija manja od 3 bara koliko je potrebno da se

pokrene kazaljka. Nakon skidanja glave otkriveno je da je izgoren ispušni ventil na 3.

cilindru.

Uzrok izgaranja je siromašna smjesa plin/zrak. Siromašna smjesa je siromašna sa molekulama

goriva koje su u ovom slučaju međusobno udaljene i brzina plamena zbog toga drastično

pada. Pri većem broju okretaja motora u taktu izgaranja gorivo ne uspije izgoriti i kada se

prije DMT otvori ispušni ventil plamen preko njega ide u ispušni kanal. Ventil se dodatno

zagrijava i moguće su ovakve posljedice. Na slici 3.9. se vidi kako izgleda izgoreni ventil.

Slika 3.37. Izgoreni ventil iz [15]

36

3.4.4. Brtva glave motora propušta između dva susjedna cilindra Ukoliko se dogodi ovaj slučaj na motoru onda oba cilindra ostanu bez kompresije (slika 3.38.)

Slika 3.38. Rezultati mjerenja kompresije iz [9]

2. i 3. cilindar na radilici rade u paru i dok je jedan u taktu kompresije drugi je u taktu ispuha i

obrnuto. Kroz rupicu na brtvi dolazi do protoka plinova između cilindara i izbacivanja u

ispušni kanal preko susjednog cilindra (slika 3.39.).

Slika 3.39. Probijena brtva između dva susjedna cilindra iz [16]

37

3.4.5. Naslage na ventilima Pri umjerenoj vožnji uglavnom po gradu, kod Ottto motora se na ventilima stvaraju tvde

porozne naslage koje mogu smanjiti kompresiju. U pravilu budu različite kompresije sa

velikim odstupanjima na svim cilindrima.

Automobil sa sljedećeg primjera je Renault Megane 1.4 sa 136.000 km.

Slika 3.40. Rezultati prije Slika 3.41. Rezultati nakon

«propuhivanja» iz [9] «propuhivanja» iz [9]

Iz kartice na slici 3.40. se vidi velika razlika između cilindara i u razgovoru sa vlasnikom

saznaje se da je auto vožen stalno po gradu bez jačeg pritiskanja pedale gasa.

Rješenje je bilo vratiti svjećice nazad i «propuhati motor» , tj. sa stisnutom pedalom gasa do

kraja voziti auto na uzbrdici nekoliko kilometara. Temperatura koja se razvije je dovoljna da

sprži naslage i nakon ponovljenog mjerenja kartica je izgledala kao na slici 3.41.

38

3.5. Očitavanje rezultata sa kartice nakon mjerenja Diesel motora motometrom

3.5.1. Motor sa odličnom kompresijom

Ovakav motor (slika 3.42.) ima tlakove oko 36 bara i dozvoljeno odstupanje između cilindara

je 2 bara. Kada je motor novi, direktno iz tvornice ili poslije generalnog popravka, tlakovi

nisu maksimalni niti ujednačeni. Tek nakon određenog perioda uhodavanja, tlakovi

kompresije postižu maksimalne vrijednosti i još dugo ih zadržavaju.

Nije rijetkost i da motori sa 200.000 km imaju kompresiju kao novi. U tom periodu cilindar i

prstenovi su se bar malo potrošili, ali isto tako su se stvorile blage naslage čađe na čelu klipa i

glavi motora koje podižu kompresiju i tako anuliraju gubitak zbog propuštanja kroz

prstenove.

Kod Diesel motora raznih proizvođača maksimalni tlakovi su ujednačeni i dostižu 36 bara.

Nema tu nekih većih odstupanja kao kod Otto motora ovisno o tipu motora. Čak i kod Diesel

motora sa različitim stupnjevima kompresije npr. od 23:1 i 19,2:1 izmjereni maksimalni

tlakovi su bili 36 bara. Kod motora sa odličnom kompresijom u pravilu nema ni velike

potrošnje motornog ulja.

Ovakav motor pali zimi i na -20 °C bez problema ukoliko mu nafta izdrži tu temperaturu bez

kristalizacije. Na slici 3.14. je rezultat mjerenja kompresije takvog motora.

Slika 3.42. Rezultati mjerenja za motor sa odličnom kompresijom iz [9]

39

3.5.2. Motor poslije generalnog popravka Pod generalnim popravkom se podrazumijeva bušenje i brušenje cilindara, promjena klipova i

klipnih prstenova, zamjena ili brušenje ventila, obrada sjedišta ventila i zamjena svih brtvi na

motoru. Kritična mjesta dodira, prstenovi i cilindri, ventili i sjedišta ventila imaju povećane

površinske hrapavosti u odnosu na motor koji je radio stotinjak i više sati. Zbog tih

površinskih hrapavosti i tolerancija prilikom obrade događa se određeno propuštanje plinova

preko sjedišta ventila i klipnih prstenova.

Svaka tvornica motora radi testove kompresije i tlakovi u cilindrima moraju biti u zadanim

granicama. Zbog manjeg gubitka vremena, mjeri se relativna kompresija, ali to je dovoljan

podatak da se vidi ujednačenost tlakova u cilindrima. Na slici 3.43. je prikazan rezultat

mjerenja kompresije motora VW Golfa 1.6 D koji je nakon generalnog popravka radio 1 sat.

Slika 3.43. VW Golf 1.6 D, Rezultat nakon 1 sata rada poslije generalnog popravka iz [9]

3.5.3. Motor sa lošom kompresijom Pod ovim pojmom podrazumijevamo motor koji je ispravan, ali zbog niskih tlakova

kompresije ima otežano paljenje ili uopće ne može upaliti. To otežano paljenje je zimi na

niskim jutarnjim temperaturama kada se prilikom takta kompresije ne može postići potrebna

kritična temperatura samozapaljenja goriva. Ako motor upali onda kasnije nema nikakvih

problema sa radom. Gubitak tlaka od 1/3 maksimalnoga za Diesel motore je veliki problem,

40

dok Otto motor i sa gubitkom tlaka od preko 1/2 može raditi sasvim normalno. Ovakvi

motori u pravilu troše i puno motornog ulja (preko 1 litre/1000 km).

Slika 3.44. Granična kompresija Slika 3.45. Granična kompresija

za generalni popravak za generalni popravak

u toplijim krajevima u hladnijim krajevima

iz [9] iz [9]

Slika 3.44. prikazuje granične vrijednosti za generalni popravak Diesel motora u primorskim

krajevima, a slika 3.45. se odnosi na granične vrijednosti za kontinentalnu klimu. Praksa je

pokazala da motori sa kompresijom od 26-27 bara ne mogu upaliti u zimskim jutrima u

kontinentalnim predjelima, a na višim temperaturama za desetak stupnjeva upale bez

problema. Tolika je otprilike razlika u jutarnjim temperaturama zimi za primorje i

unutrašnjost. Kod ovakvih motora sve mora biti savršeno da bi upalili u hladno zimsko jutro:

svi grijači ispravni, dobar akumulator i precizna faza ubrizgavanja.

Za dobro paljenje zimi je jako bitan i broj okretaja motora pri pokretanju. On je obično oko

240 o/min i može biti niži zbog lošeg akumulatora, a tada plinovi imaju više vremena na

raspolaganju za pobjeći između prstenova i više vremena za ohladiti se o hladne stijenke

cilindra, glave i klipa. I viskozitet ulja djeluje nepovoljno na broj okretaja pri pokretanju jer

uljna pumpa stvara puno veći otpor nego kada je ulje zagrijano.

I jedno pitanje se samo postavlja: da li bolje pali motor kojemu cilindri imaju ujednačenu

kompresiju ili motor sa istim ukupnim zbrojem ali sa neujednačenom kompresijom?

41

Slika 3.46. Neujednačena kompresija Slika 3.47. Ujednačena kompresija

iz [9] iz [9]

Na slikama 3.46. i 3.47. su prikazana dva motora koji imaju isti zbroj tlakova kompresije, ali

praksa je pokazala da motor na slici 3.46. bolje pali.

Prilikom startanja 2. i 3. cilindar koji imaju dobru kompresiju pale odmah i podižu broj

okretaja motora. Taj povišeni broj okretaja povoljno djeluje na cilindre 1. i 4. jer skraćuje

vrijeme takta kompresije i smanjuje gubitke zraka kroz prstenove i toplinske gubitke prema

vani. Čim se podigne broj okretaja upale i 1. i 4. cilindar i motor proradi normalno.

Motor na slici 3.47. će teže upaliti ako je vanjska temperatura zraka niska. Dobro je imati bar

jedan cilindar sa visokom kompresijom koji će pomoći i da ostali cilindri lakše upale.

Ova šarolikost tlakova kompresije na motoru sa slike 3.46. se ne primjećuje u radu. Motor

radi mirno i ni po čemu se ne bi reklo da mu cilindri imaju toliko različite tlakove. Viši broj

okretaja smanjuje te razlike jer ima manje vremena na raspolaganju za volumetričke i

toplinske gubitke. Broj okretaja na minimumu je oko 900 za automobilske turbo Dieselske

motore i u odnosu na početnih 240 okretaja kada se vrši mjerenje to je značajna promjena

koja povoljno djeluje na smanjenje razlike tlakova među cilindrima.

3.5.4. Kompresija dobra, a motor ne pali kada je hladno Kada se dogodi ovaj slučaj, uzrok nije u istrošenosti motora, nego u neispravnim grijačima ili

u pogrešnom predubrizgavanju ili kombinaciji ovih kvarova. Svi Diesel motori imaju

42

ubrizgavanje goriva prije GMT jer treba vremena gorivu da se rasprši i zapali da bi dolaskom

klipa u GMT dali maksimalni potisak. Ako se zapaljenje događa kada je klip prošao GMT

dolazi do povećanja kompresijskog prostora , smanjenja temperature i otežanog paljenja. Na

slici 3.48. je prikazan primjer motora koji ima vrlo dobru kompresiju.

Slika 3.48. Rezultati mjerenja motora koji ne pali kada je hladno (kompresija dobra) iz [9]

3.5.5. Utjecaj kuteva otvaranja i zatvaranja ventila na kompresiju

Kut otvaranja ventila je onaj kut koji opiše radilica (koljenčasto vratilo) od DMT ili GMT do

trenutka kada se otvori ventil. Kut otvaranja ispušnog ventila je u pravilu prije DMT, a kut

otvaranja usisnih ventila prije GMT. Kut zatvaranja ventila je onaj kut koji opiše radilica od

DMT ili GMT do trenutka kada se zatvori ventil. Kutevi se određuju prema bližoj MT. Tako

se npr. kaže 6 stupnjeva KV prije GMT ili npr. 8 stupnjeva KV iza GMT.

Za maksimalnu kompresiju bi bilo dobro da se usisni ventil zatvori odmah nakon DMT. Kod

brzohodnijih motora to nije slučaj nego raste i preko 30 stupnjeva i tako umanji volumen koji

sudjeluje u kompresiji pa ona bude niža zbog toga. Ali takav kut ventila bolje odgovara

visokom broju okretaja zbog inercija fluida.

Najlakše je na istom motoru provjeriti utjecaj kuteva otvaranja ventila tako da se izmjeri

kompresija u dva različita položaja «faze» bregastog vratila. Za to je potrebno skidati zupčasti

remen i svaki put ga uzubiti drugačije. Tipični primjer je prilikom promjene zupčastog

43

remena kada se novi zupčasti remen ne može montirati točno, nego ½ zuba «u ranije» ili ½

zuba «u kasnije»

Primjer je Lancia Delta TD sa 202.000 km

a b Slika 3.49. Ovako trebaju izgledati oznake na bregastom vratilu i remenici radilice iz [9]

Slika 3.50. Ovo je položaj bregastog vratila za ½ zuba «u ranije» iz [9]

Na slici 3.49. su crvenim strelicama prikazane oznake baš onako kako trebaju biti po

tvorničkim standardima. A na slici 3.50. je prikazan položaj bregastog vratila koji je ½ zuba u

ranijoj fazi od tvornički propisane dok je u isto vrijeme koljenčasto vratilo u pravilnom

položaju kao na slici 3.21. b.

44

Slika 3.51. Rezultat ½ zuba «u ranije» Slika 3.52. Rezultat ½ zuba «u kasnije»

iz [9] iz [9]

Iz slika 3.51. i 3.52. je vidljiva razlika od oko 3 bara. Zaključak je da kad god postoji dilema

da je bolje staviti fazu «u ranije». Nakon nekih 5000 km kada remen «sjedne» ispada kao da

se minimalno produžio i ta faza od ½ zuba «u ranije» postaje točno po oznakama. Bilo bi

pogrešno staviti u kasniju fazu koja bi nakon razrađivanja remena postala još kasnija. Radi se

o 3 bara koja na lošijim motorima mogu biti jako bitna.

3.5.6. Usporedba mjerenja kompresije «na vruće» i «na hladno» Pod pojmom mjerenje kompresije «na vruće» se podrazumijeva motor zagrijati na radnu

temperaturu, pa onda mjeriti. «Na hladno» znači izvršiti mjerenje na motoru koji je stajao

ugašen 12 i više sati.

Mjerenje «na vruće» je standardan postupak, a osim toga je neusporedivo precizniji od

mjerenja «na hladno» postupka. Motor zagrijan na radnu temperaturu jednako je topao i ljeti i

zimi pa su ljetnji i zimski rezultati usporedivi. Kod mjerenja «na hladno» to nije slučaj jer se

ljetnje i zimske temperature znatno razlikuju, pa rezultati mogu odstupati i nekoliko bara na

istom motoru. Ljetnja mjerenja «na hladno» daju bolje rezultate jer su manji toplinski gubici

prema hladnim stjenkama cilindra glave i klipova, motor se vrti sa nešto višim brojem

okretaja zbog nižeg viskoziteta ulja, pa su i volumetrički gubici manji.

45

Isti slučaj je i kada usporedimo mjerenja na vruće i hladno sa sat razmaka. Uvijek je veća

kompresija u korist «na vruće mjerenja».

Primjer mjerenja «na vruće» i «na hladno» na istom motoru sa vanjskom temperaturom od 8

stupnjeva C:

Slika 3.53. Rezultat na «vruće» iz [9] Slika 3.54. Rezultat na «hladno» iz [9]

Na slici 3.53. su prikazani rezultati mjerenja kompresije motora na vruće , a na slici 3.54.

rezultati mjerenja istog motora na hladno. Vidljiva je razlika u tlaku od oko 4 bara u korist

vrućega motora.

3.5.7. Utjecaj naslaga čađe na kompresiju

Najbolji način za otkriti koliko naslage čađe djeluju na kompresiju je: izmjeriti kompresiju,

otvoriti motor, ostrugati naslage, sastaviti i ponovo izmjeriti kompresiju. Upravo takav

primjer imamo na slikama. Motor je od Lancie Prisme TD kojemu se morala promijeniti brtva

glave zbog propuštanja vode. Kada je već bila skinuta glava ostrugane su naslage čađe sa čela

klipa i ravne površine glave (pretkomora je nedostupna).

46

Slika 3.55. Rezultat prije čišćenja naslaga Slika 3.56. Rezultat poslije čišćenja naslaga

iz [9] iz [9]

Na slici 3.55. je kompresija prije rastavljanja, a na slici 3.56. je kompresija poslije čišćenja

naslaga čađe. Sa slika je vidljivo da je kompresija pala za oko 2 bara. Čađa pozitivno djeluje

na povećanje kompresije prvenstveno zbog smanjivanja volumena kompresionog prostora i

manjim dijelom zbog toplinske izolacije.

Na ovome motoru je trebalo oko 60.000 km da povrati kompresiju koju je izgubio struganjem

naslaga čađe, znači otprilike toliko treba da naslage postignu jednu stabilnu debljinu. Ukoliko

naslage postanu predebele komadići pucaju i otkidaju se i na njihovom mjestu nastaju nove.

Kod novoga Diesel motora do nekih 50.000-60.000 km imamo porast kompresije koji

možemo većim dijelom zahvaliti čađi, a manji dio i to samo do 20.000 km se odnosi na

«sjedanje» prstenova i ventila.

3.6. Preciznost mjerenja kompresije motometrom

Sam instrument je vrlo precizan jer možemo očitati vrijednost od 0,1 bara. U svrhu

preciznosti potrebno ga je periodički baždariti. Ali još nekoliko bitnih faktora koji utječu na

preciznost:

47

1. Mjerenjem «na vruće» kako propisuje proizvođač postižu se ujednačeni rezultati mjerenja

ljeti i zimi. Ukoliko se ne držimo ovoga postižemo nepreciznost do 4 bara u odnosu na

propisani postupak.

2. Kod Otto motora pri mjerenju držati stisnutu papučicu gasa do kraja. Nepridržavanje

povlači nepreciznost do 1,5 bara (manja je kompresija kad pedala nije stisnuta).

3. Akumulator mora imati dovoljan kapacitet da se prvo i zadnje mjerenje odvijaju na

približno istom broju okretaja. Ukoliko elektropokretač sporo okreće motor ovisno o broju

okretaja može se izgubiti i po nekoliko bara.

4. Kod Otto motora je prije mjerenja potrebno «propuhati» motor, tj. nekoliko minuta ga

voziti sa maksimalnom snagom da se sprže tvde naslage na sjedištima ventila. Ako je motor

duže vremena vožen sa malim opterećenjem naslage na sjedištima ventila mu mogu oduzeti i

do 5 bara.

5. Adapteri za Diesel motore (slika 3.57.) moraju imati provrt što manjeg promjera jer on

postaje dio kompresijskog prostora sve do nepovratnog ventila koji je na vrhu adaptera.

Provrt promjera do 3 mm je prihvatljiv.

Slika 3.57. Adapter za Diesel motor iz [9]

48

Može se izračunati koliko utječe adapter dužine 60 mm i promjera provrta od 3 mm na

rezultate mjerenja:

Volumen provrta adaptera u 3cm : ldVa ⋅⋅

=4

2 π (3.1.)

64

3,0 2

⋅⋅

=π

aV = 0,424 3cm

Volumen komore izgaranja 4-cilindričnog Diesel motora sa 1929 ccm i stupnjem kompresije

19,2:1

25,4824

1929==cV

pošto je ε=2

1

VV

, a 21 VVV c += onda je

ε=+

2

2

VVVc

ε=+12V

Vc

12 −=ε

cVV

12,1925,482

2 −=V = 26,5 3cm

Novi ε (zbog promjera provrta adaptera koja je postao sastavni dio kompresijskog prostora)

ćemo nazvati 'ε

a

a

VVVV

++

=2

1'ε

424,05,26424,05,2625,482'

+++

=ε =18,91

otprije na stranici 6 smo imali npp ε⋅= 12 i za koeficijent politrope n=1,25

49

19,402,191 25,12 =⋅=p

i onda je tlak sa adapterom 43,3991,181' 25,12 =⋅=p

što znači da zbog adaptera na ovom motoru tlak padne za nekih 0,76 bara ili 1,9%.

6. Adapteri za Otto motore djeluju na isti način, ali s obzirom na niži stupanj kompresije tj.

relativno veće komore izgaranja taj utjecaj na automobilske motore je još manji. Jedino

značajno odstupanje je kod malih Otto motora.

50

4. OSTALE METODE MJERENJA KOMPRESIJE

4.1. Metoda mjerenja relativne kompresije

Ovaj termin se odnosi na mjerenje kompresije u kojemu rezultati mjerenja nisu izraženi u

jedinicama tlaka nego u međusobnoj razlici između cilindara. Cilindar sa najvećim tlakom se

označava sa 100%, a svi ostali cilindri imaju istu ili manju vrijednost izraženu u postocima.

Odmah je vidljiv nedostatak ove metode, a to je da se ne zna kolike tlakove ima svaki

cilindar.

Prednost metode je što je brza i što nema potrebe za rastavljanjem dijelova motora. Ova

metoda se koristi u samim tvornicama motora, kada treba brzo provjeriti da li motor

zadovoljava tvorničke norme u smislu ujednačenosti cilindara. Koristi se i u auto servisima za

brzu dijagnostiku.

Uređaj za dijagnostiku:

Slika 4.1. Oprema za dijagnostiku iz [17]

51

Slika 4.1. prikazuje uređaj za dijagnostiku Pico, (izvor [8]) koji sadržava digitalni osciloskop i

razne priključke koji služe za mjerenje napona, otpora i jakosti struje, a priključuju se na

akumulator.

4.1.1. Princip rada Ovom metodom se mjere oscilacije u naponu ili u jakosti struje, a «mozak» uređaja je

digitalni osciloskop koji ima sposobnost brzog prihvata i obrade informacija koja do njega

dolaze preko priključaka. Moguća su dva načina davanja signala za mjerenje relativne

kompresije: oscilacijom napona ili oscilacijom jakosti stuje. Ako mjerimo preko oscilacije

napona potrebno je spojiti štipaljke na polove akumulatora, a ako mjerimo preko jakosti struje

onda je potrebno kliještima za mjerenje jakosti struje obujmiti «+» kabel koji ide do

elektropokretača.

Prije mjerenja je potrebno onesposobiti sistem ubrizgavanja goriva, spojiti priključak s jedne

strane na akumulator, a s druge strane na digitalni osciloskop, a njega na kompjuter ili

prijenosno računalo koji u sebi imaju instaliran program za dijagnostiku. U programu odabrati

broj cilindara i elektropokretačem pokrenuti motor. Struja koju daje akumulator nije

konstantna nego ovisi o tome u kakvom su položaju klipovi što se tiče taktova i drugačija je u

svakoj tisućinki sekunde. Npr. taktovi usisa i ispuha zahtijevaju relativno malo snage na

elektropokretaču, takt ekspanzije ne samo da ne predstavlja otpor nego gura klip prema dolje

(i bez izgaranja goriva), a takt kompresije zahtijeva najveću snagu elektropokretača.

Pošto je snaga umnožak napona i jakosti struje prema [3]:

IUP ⋅= (4.1)

gdje su:

=P snaga

=U napon

=I jakost struje

52

Napon manje oscilira od jakosti struje i ako mjerimo jakost struje sa odgovarajućim kliještima

za mjerenje, a tu jakost struje dovoljno brzi digitalni osciloskop pretvori u informacije u

nekoliko okreta radilice se na osnovu dobivenih podataka može dobiti dijagram relativne

kompresije.

Slika 4.3. Kliješta do 2000 A iz [18] Slika 4.4 Kliješta do 600 A iz [18]

Slika 4.3. prikazuje kliješta za mjerenje jakosti struje do 2000 A, a slika 4.4. kliješta za

mjerenje jakosti struje do 600 A. Na tijelu lijevo imaju dugme za širenje štipaljki koje

prilikom mjerenja moraju okruživati kabel.

Slika 4.5. Digitalni osciloskop iz [19]

Slika 4.5. prikazuje digitalni osciloskop koji sa prednje strane ima konektore za priključke, a

sa stražnje strane (ne vidi se) USB priključak za PC.

53

4.1.2. Rezultati mjerenja

Slika 4.6. Dobra ujednačenost kompresije među cilindrima iz [20]

Slika 4.6. prikazuje rezultate mjerenja dobivene za motor sa 4 cilindra i rezultat kaže da imaju

dobru ujednačenost kompresije. Metoda mjerenja relativne kompresije ne pravi razlike

između Otto i Diesel motora, jer se mjeri samo međusobno odstupanje. Najbolji cilindar ima

vrijednost 100%, a ostali mogu u najbolju ruku imati isti postotak, uglavnom manji. Granica

prihvatljive ujednačenosti je 80%. Ova metoda čak i ne daje informaciju o kojim se cilindrima

radi nego su označeni sa slovima A, B, C i D.

Slika 4.7. Tri cilindra sa dobrom kompresijom, a jedan sa lošom iz [21]

54

Slika 4.7. pokazuje primjer jednog motora sa 4 cilindra koji ima 3 dobra i jedan loš cilindar.

Iako se ne zna iz dijagrama o kojem se cilindru radi, nije to neki veliki nedostatak jer će se

ionako morati skidati glava motora.

Nedostatak je kod «V» i «bokser» motora koji imaju po dvije glave, pa bi se moralo nekom

drugom metodom utvrditi točno o kojem cilindru se radi da bi se otkrilo koju glavu treba

skinuti.

55

4.2. Metoda mjerenje kompresije komprimiranim zrakom

Ova metoda najmanje ima veze sa stvarnim taktom kompresije. S ovom metodom se u stvari

mjeri zbroj volumetričkih gubitaka u cilindru i tako na posredan način dobiva informaciju o

stanju motora koja je i najvažnija. Za mjerenje je potrebno imati poseban instrument i

spremnik komprimiranog zraka.

Slika 4.8. Shematski prikaz mjerenja kompresije komprimiranim zrakom iz [25]

Slika 4.9. Shematski prikaz instrumenta iz [24]

Princip rada:

Na slici 4.8. je shematski prikazan način spajanja instrumenta na motor, a na slici 4.9.

shematski prikaz instrumenta. Instrument se s jedne strane spoji na komprimirani zrak, a sa

druge strane se spoji na otvor svjećice ili visokotlačnog ubrizgača (ovisno da li se radi o Otto

ili Diesel motoru). Nakon spajanja se pusti komprimirani zrak i na manometru koji pokazuje

56

postotak curenja očita se vrijednost. Ta vrijednost ne bi smjela biti manja od 20%, a najbolji

motori imaju vrijednost 3-5%.

Postupak za jedan cilindar:

1. Motor zagrijati na radnu temperaturu

2. Skinuti sve svjećice ili visokotlačne ubrizgače

3. Okretati motor dok klip ne dođe u gornju mrtvu točku (GMT) i onda ga blokirati

(ubaciti mjenjač u brzinu i povući ručnu kočnicu)

4. Uviti adapter u otvor svjećice ili visokotlačnog ubrizgača

5. Spojiti instrument na izvor komprimiranog zraka

6. Podesiti regulator tlaka (žuti kotačić na slici 4.10.) tako da pokazuje 100 psi (6,89 bar)

na ulaznom manometru (lijevi na slici 4.10.)

7. Spojiti adapter sa instrumentom

8. Očitati vrijednost na manometru do motora (desni na slici 4.10.)

Slika 4.10. Instrument za mjerenje kompresije komprimiranim zrakom iz [26]

Na slici 4.10. je prikazan instrument za mjerenje kompresije komprimiranim zrakom koji se

sastoji od dva manometra, regulatora ulaznog tlaka, adaptera za svjećice ili ubrizgače i

gumenog crijeva. Unutar tijela instrumenta se nalazi kalibrirana prigušnica.

Prednost ove metode je što joj rezultati ne ovise o stupnju kompresije, naslagama čađe ili

stanju akumulatora. Prednost je i što se točno može odrediti gdje su volumetrički gubici. Sa

57

slušalicama (čak i bez njih) se može osluškivati šištanje zraka i otkriti da li propušta usisni ili

ispušni ventil ili klipni prstenovi. Može se otkriti i propuštanje kompresije u sistem hlađenja

tako da se posuda sa tekućinom za hlađenje napuni do vrha i prati da li izlaze mjehurići. Ako

ne izlaze onda je brtva glave dobro brtvi sistem hlađenja. Pošto naslage čađe nemaju utjecaja

na rezultate mogu se precizno mjeriti i motori koji nisu prešli puno kilometara.

Nedostatak metode je sporost. Sporija je od mjerenja motometrom jer uz sav posao

demontaže i montaže kao i kod mjerenja motometrom treba za svaki cilindar dovoditi klip u

GMT. Još je i nedostatak što pri ruci treba imati komprimirani zrak pa nije podesna za rad na

terenu. Motor obavezno treba blokirati pri mjerenju jer se radi sa tlakom od skoro 7 bara koji

može pokrenuti motor. Ukoliko se radi sa standardnim tlakom iz kompresora onda se može

koristiti instrument sa jednim manometrom (slika 4.11.), onim na strani motora.

Slika 4.11. Instrument za mjerenje kompresije komprimiranim zrakom sa jednim

manometrom iz [27]

58

5. PRIJEDLOG UBRZANJA PROCESA MJERENJA KOMPRESIJE

5.1 Nedostaci postojećih metoda

Mjerenje kompresije motometrom je precizna metoda, ali u slučajevima kada nije važno brzo

doći do informacije o stanju motora. Mjerenje kompresije motometrom za Otto motore traje

10-60 minuta, a Diesela 30 minuta do 2 sata ovisno o pristupačnosti svjećica, odnosno

visokotlačnih ubrizgavača ili grijača. Situacija kada je bitna brzina je npr. kupovina rabljenog

automobila posebno ako ima nekoliko automobila u ponudi na jednom mjestu. Osim toga

prodavači znaju negodovati kada treba nešto rastavljati na motoru, pa makar to bilo samo

skidanje svjećica, grijača ili visokotlačnih ubrizgavača. Metoda mjerenja motometrom ima i

nedostatak što je neprecizna za motore koji nisu puno potrošeni. Naime zbog utjecaja naslaga

čađe (naslage povećavaju kompresiju) za motor sa odličnom kompresijom se ne može znati je

li to novi motor ili onaj sa 60.000 km koji je dobio naslage čađe, jer će oba pokazivati odlične

rezultate.

Metoda mjerenja relativne kompresije ima brzinu, ne zahtijeva skidanje dijelova motora ali

najveći joj je nedostatak što ne daje informaciju o istrošenosti motora koja je najvažnija

prilikom kupovine rabljenog vozila. Manji joj je nedostatak što još treba znati na svakom

vozilu kako isključiti sistem dobave goriva.

Znači, trebalo bi naći brzu metodu koja daje informaciju o istrošenosti motora.

-

-

-

59

LITERATURA

1 Grljušić, Mirko: «Motori s unutrašnjim izgaranjem», FESB, Split, 2000. g.

2 Fabris, Orest: «Osnove inženjerske termodinamike», Svjetlost, Sarajevo, 1991. g.

3 Maletić, Ante: «Osnove elektrotehnike», FESB, Split, 1988. g.

4 Pilić-Rabadan, Ljiljana: «Mehanika fluida», FESB, Split, 1988. g.

5 Iveka, uputstva za korištenje motometra: http://www.iveka.de/downloads/pdf/bedienungsanleitungen/KPS_Bedienungsanleitung_manual.pdf

6 Iveka, proizvodi: http://www.iveka.de/downloads/pdf/produkte/IVEKA_1000_3_Kompressionsdruckschreiber.pdf

7 Motorradseiten: http://www.motorradseiten.at/old/technik-ventile.htm

8 Pico Technology: http://www.picoauto.com/

9 Viktor Bubić, vlastite fotografije i crteži

10 http://vowelmovers.wordpress.com/2009/08/03/you-cant-make-this-stuff-up/

11 http://www.freepatentsonline.com/6543408.html

12 http://home.comcast.net/~walterclark1/gti/gti_web_4_files/Burned_piston_1.JPG

13 http://www.smellofdeath.com/lloydy/images/oh_bugger_kanckered_TS1_piston%20001.jpg

14 http://www.mityvac.com/pages/products_ede-da.asp

15 http://photobucket.com/images/burned%20valve/

16 http://www.ehow.com/about_5443821_symptoms-blown-head-gasket.html

17 http://www.picoauto.com/automotive-kit.html

18 http://www.picoauto.com/automotive-accessories.html

19 http://www.picoauto.com/diagnostic-scopes.html

20 http://www.picoauto.com/pico-diagnostics.html

21 http://www.picoauto.com/pico-diagnostics.html

22 http://www.imagesforme.com/show.php/902288_motorpresjek.jpg

23 http://www.deaven.net/~deaven/Truck/index.html

24 http://en.wikipedia.org/wiki/Leak-down_tester

25 http://www.wcengineering.com/articles/leakdown.html

26 http://www.cometkartsales.com/store/gauges/longacre.htm

27 http://www.carcraft.com/techarticles/116_0406_cylinder_leakdown_tester/index.html

Napomena: sve web stranice su bile aktivne na dan 29.12.2009.

60

Napomena: Ovo je samo dio diplomskoga rada namijenjen za www.alfisti.hr

61