Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?

Скажете ли вы на память, какая степень сжатия у двигателя вашего авто? Допустим, 9,8; не слишком ли много? А может, наоборот, – мало?

Непростой вопрос, ведь конструкторы моторов с искровым зажиганием [Мы обычно говорим бензиновый, хотя знаем, что автомобильные двигатели прекрасно работают и на газе.

А также на спирте – метиловом или этиловом… Так что лучше выражаться: с искровым зажиганием. Или Отто (по имени создателя такой конструкции Николауса Отто) – в отличие от Дизеля. Хоть и странновато звучит, но точнее.

] всячески стремятся повысить степень сжатия. А создатели двигателей с воспламенением от сжатия наоборот – стараются ее понизить…

Своеобразная характеристика д.в.с., вокруг которой бытует немало недоразумений. Причем одна из ключевых – от степени сжатия зависит многое. Хотя, на первый взгляд, нет ничего проще: отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Или иначе: частное от деления объема надпоршневого пространства в н.м.т. на него же – в.м.т. То есть, геометрическая степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь (воздух в цилиндрах дизеля) при движении поршня от н.м.т. к в.м.т.

Геометрическая; а в жизни, естественно, получается не всегда так, как в геометрии…

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?Объемы 4-тактного поршневого двигателя: Vk – объем камеры сгорания; Vp – рабочий объем цилиндра; Vo – полный объем цилиндра; ВМТ – верхняя мертвая точка; НМТ – нижняя мертвая точка.

Вперед и выше

На заре автомобилизма степень сжатия двигателей Отто (а собственно, других 100 лет назад и не знали) делали невысокой – 4-5. Чтобы при работе на низкооктановом бензине (гнали как умели) не возникала детонация [Кто не слышал детонационные звуки в цилиндрах? Как говорится, «пальцы стучат».

При слишком высокой (по качеству горючего) степени сжатия, горение топливовоздушной смеси после ее воспламенения от искры нарушается. Оно приобретает взрывной характер, в камере сгорания возникают ударные волны, от которых мотору не поздоровится.]. Скажем, при рабочем объеме цилиндра в 400 «кубиков» объем камеры сгорания – 100 миллилитров.

То есть, геометрическая степень сжатия у нашего двигателя

  • e = (400+100)/100 = 5.
  • Если же объем камеры сгорания уменьшить – при прочих равных – до 40 см3 (технически несложно), то степень сжатия повысится до
  • e = (400+40)/40 = 11.

Замечательно – и что? А то, что термический к.п.д. двигателя увеличится почти в 1,3 раза. И если 6-цилиндровый 2,4-литровый мотор развивает со степенью сжатия 5 мощность в 100 л.с., то со степенью сжатия 11 она повысится до без малого 130. Причем при неизменном расходе горючего! Иными словами, расход топлива в расчете на 1 л.с. в час сокращается на 22,7%.

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?Короткоходный 3,8-литровый двигатель Porsche 911 со степенью сжатия 11,8! Объем камеры сгорания настолько мал (59 см3), что трудно устроить углубления в днище поршня под головки клапанов

Поразительный результат – самыми простыми средствами. Не слишком ли хорошо, чтобы быть правдой? Никакой мистики: чем выше степень сжатия, тем ниже температура отработанных газов, идущих на выхлоп. При e = 11 мы попросту заметно меньше обогреваем атмосферу, чем при степени 5; вот и все.

Азы теплотехники

Автомобильные двигатели – разновидность тепловых машин, которые подчиняются законам термодинамики. Еще в 1-й половине XIX в. замечательный французский физик и инженер Сади Карно заложил основы теории тепловых машин – в том числе и д.в.с. Так вот, по Карно, к.п.д.

двигателя внутреннего сгорания тем выше, чем больше разница между температурой газов (рабочего тела) к концу горения топливовоздушной смеси – и их температурой на выпуске.

А разница температур зависит от e – вернее, от степени расширения рабочих газов в цилиндрах.

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?Sadi Carnot (1796-1832)

Да, тут есть нюанс: по Карно, для термического к.п.д. важна не степень сжатия, а именно степень расширения. Чем сильнее расширяются горячие газы на рабочем ходу, тем ниже падает их температура – естественно. Просто в обычных конструкциях д.в.с. степень расширения геометрически совпадает со степенью сжатия; вот мы и привыкли говорить.

Тем более что детонация зависит как раз от e – то есть от компрессии. Чем сильнее сжимается топливовоздушная смесь в цилиндрах двигателя Отто [Именно Отто, дизели детонации не знают. Почему – отдельный разговор.

], чем выше давление и температура к моменту искрообразования, тем вероятнее возникновение ударных волн в камере сгорания.

Взрывное горение, детонация. Она-то и ограничивает степень сжатия, но степень расширения рабочих газов здесь ни при чем. Вот если каким-то образом отделить одну степень от другой – чтобы при умеренной компрессии добиться сильного расширения рабочих газов…

Пятитактный цикл

Pourquoi бы и не pas; ведь уже полвека с лишним известен так называемый 5-тактный цикл Atkinson’а/Miller’а. Он как раз и разводит степень сжатия и степень расширения по разные стороны.

Представьте, что у вашего 1,5-литрового 16-клапанника ВАЗ-2112 впуск заканчивается не на 36° после н.м.т. (по углу поворота коленчатого вала), а очень поздно – на 81°. То есть, при 3 тыс. оборотов поршень на своем ходе к в.м.т.

вытесняет часть топливовоздушной смеси через открытые клапаны обратно во впускной коллектор (не беспокойтесь, она там не пропадет). Иными словами, такт сжатия начинается только где-то на 75° после н.м.т.

, а до того имеет место своеобразный такт обратного вытеснения смеси.

Тактов теперь не 4, а 5: впуск, обратное вытеснение, сжатие, рабочий ход, выпуск.

На первый взгляд, идиотская схема: зачем гонять смесь туда-обратно? На первый взгляд и Солнце обращается вокруг Земли… Следите за моими руками: допустим, обратно вытесняется 20% топливовоздушной смеси, уже попавшей в цилиндр, и сжимается только 80%.

И пусть геометрическая e равна 13 – исключительно высокая для Отто. Однако реальная степень сжатия, компрессия гораздо ниже: при 20-процентном обратном вытеснении смеси она равна 10,6. Что и требовалось доказать.

У конструкции с реальной степенью сжатия 10,6 (вполне допустимо для товарного бензина) степень расширения рабочих газов – 13. Термический к.п.д.

двигателя по факту в 1,0518 раза выше, чем по его реальной степени сжатия; не так много, но моторостроители годами бьются ради 5-процентной экономии горючего. Двигатели пассажирских автомобилей уже вовсю работают по 5-тактному циклу.

Возьмите 1,5-литровую тойотовскую «четверку» 1NZ-FXE (для Prius) или фордовскую 2,26-литровую (для Escape hybrid). Вроде блестящее решение, однако у медали есть и оборотная сторона.

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?Тойотовская «четверка» 1NZ-FXE: тоже 5-тактный цикл. На глаз заметно, насколько профиль впускного кулачка шире выпускного: крайне позднее закрытие впускных клапанов

Геометрическая e (степень расширения рабочих газов) у 1NZ-FXE – 13, реальная степень сжатия – около 10,5. Печаль в том, что из-за обратного вытеснения смеси 1,5-литровый мотор по крутящему моменту и мощности опускается примерно до 1,2-литрового; выигрываем в термическом к.п.д. – ценой потери реального литража. Так что с одной стороны – с другой стороны.

Мало того, двигатель с поздним закрытием впускных клапанов совсем не тянет «на низах». Поэтому 5-тактный цикл годится в «гибридных» силовых агрегатах, где тяговый электромотор как раз и принимает на себя нагрузку при самых низких оборотах. А потом подхватывает д.в.с.; так или иначе, 5-тактный цикл позволяет повысить степень расширения рабочих газов и термический к.п.д. двигателя.

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?У двигателя Honda, работающего по 5-тактному циклу, часть топливовоздушной смеси вытесняется поршнем обратно во впускные каналы 1 – впуск; 2 – обратный выброс топливовоздушной смеси; 3 – пятый такт: сжатие.

А вот наддув – наоборот – вынуждает понижать степень сжатия. При подаче топливовоздушной смеси под избыточным давлением, реальная компрессия в цилиндрах оказывается слишком высокой – даже при умеренной геометрической e. Приходится отступать; отсюда снижение термического к.п.д. и повышенный расход бензина у двигателей с наддувом, если не применять спецгорючее.

На спирту

Чем больше октановое число бензина, тем выше допустимая (по условиям детонации) степень сжатия, тем эффективнее работает мотор. Так ведь не бензином единым… Исключительно высокую e допускает в роли горючего газ – нефтяной или природный.

Без наддува 13-14 не вопрос, с компрессором – 10-11. Водород тоже отличается стойкостью против детонации. И еще спирт – метиловый или этиловый: потрясающие антидетонационные качества.

Вдобавок у спирта высокая теплота испарения; испаряясь, он сильно охлаждает топливовоздушную смесь (а заодно и поверхность камеры сгорания). Холодная смесь плотнее, и в цилиндр ее – по весу – входит заметно больше; реальный коэффициент наполнения оказывается выше.

Крутящий момент, мощность. Так и говорят: «компрессорный» эффект спиртового горючего.

Мощность, термический к.п.д. – все удовольствия сразу. Кроме того, этиловый (питьевой!) спирт еще и экологичен; что еще пожелать? Правда, расход спиртового топлива в литрах оказывается гораздо выше, чем бензина, поскольку теплотворная способность метанола и этанола невысока.

Как водка и «сушняк»; равнять литр на литр тут бессмысленно. А вот в энергетическом эквиваленте спирт заметно эффективнее бензина – благодаря высокой степени сжатия (расширения). Так что в перспективе – спиртовое топливо, чистое или в смеси с бензином. Скажем, E85: на 85% этанол и на 15% бензин.

И лет через 25 нефть потеряет свое значение в мире…

Истина в мере

В перспективе, а пока повысить степень сжатия ВАЗовского 16-клапанника с 10,5 до 11,5 – на 92-м бензине от местной АЗС – ой как непросто. Скажем, применить впрыск бензина непосредственно в камеры сгорания – вместо впускных каналов.

Испарение бензина не на впуске, а в цилиндрах – тот же самый «компрессорный» эффект. Или организовать 2-искровое зажигание – с 2 свечами на цилиндр; кое-что дает. А также поставить выпускные клапаны с внутренним (натриевым) охлаждением; раскаленные тарелки провоцируют детонацию.

Очистить поверхность камеры сгорания от нагара – и отполировать ее.

Влияет конфигурация камеры сгорания – и скорость вихревого движения топливовоздушной смеси. Есть много способов борьбы с детонацией – хороших и разных.

А до какого уровня есть смысл поднимать e двигателя Отто? Тут вот что: термический к.п.д. нарастает с повышением степени сжатия (расширения!), но не линейно. То есть, рост к.п.д.

замедляется: если от 5 до 10 он повышается в 1,265 раза, то от 10 до 20 – только в 1,157 раза. Зато быстро накапливаются побочные заморочки, которых лучше избегать. Поэтому степень сжатия 13-14 – разумный компромисс, к которому и следует стремиться.

Только оставьте окончательное решение за инженерами-конструкторами; они знают лучше.

Как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия

В теории все довольно просто, однако реализовать идею на практике оказалось не так уж легко.

Идея создания бензинового мотора, где степень сжатия в цилиндрах была бы величиной непостоянной, не нова. Так, при разгоне, когда требуется наибольшая отдача двигателя, можно на несколько секунд пожертвовать его экономичностью, уменьшив степень сжатия, — это позволит предотвратить детонацию, самопроизвольное возгорание топливной смеси, которое может возникнуть при высоких нагрузках.

При равномерном движении степень сжатия, напротив, желательно повысить, чтобы добиться более эффективного сгорания топливной смеси и снижения расхода горючего — в этом случае нагрузка на мотор невелика и опасность возникновения детонации минимальна.

Японские конструкторы стали первыми, кто сумел довести замысел до серийного образца.

Читайте также:  Демонтаж и разборка бокового стекла: правила и нюансы

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?

Разница степени сжатия в зависимости от положения ВМТ поршня. На левой картинке мотор находится в экономичном режиме, на правой — в режиме максимальной отдачи. A: когда требуется изменение степени сжатия, электромотор поворачивает и перемещает рычаг привода.

B: приводной рычаг поворачивает управляющий вал. C: когда вал вращается, он действует на рычаг, связанный с коромыслом, изменяя угол наклона последнего.

D: в зависимости от положения коромысла, ВМТ поршня поднимается или опускается, таким образом изменяя степень сжатия. 

Суть разработанной корпорацией Nissan технологии в том, чтобы, в зависимости от требуемой отдачи мотора, непрерывно изменять максимальную высоту подъема поршней (так называемую верхнюю мертвую точку — ВМТ), что в свою очередь приводит к уменьшению или росту степени сжатия в цилиндрах.

Ключевой деталью этой системы является особое крепление шатунов, которые соединяются с коленчатым валом через подвижный блок коромысел.

Блок в свою очередь связан с эксцентриковым управляющим валом и электромотором, который по команде электроники приводит этот хитрый механизм в движение, меняя наклон коромысел и положение ВМТ поршней во всех четырех цилиндрах одновременно. 

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?

Мотор Infiniti VC-Turbo.

В результате при разгоне степень сжатия уменьшается до 8:1, после чего мотор переходит в экономичный режим работы со степенью сжатия 14:1. Его рабочий объем при этом меняется от 1997 до 1970 см3. «Турбочетверка» развивает мощность 268 л. с.

и крутящий момент в 380 Нм — ощутимо больше, чем 2,5‑литровый V6 предшественника (его показатели — 222 л. с. и 252 Нм), расходуя при этом на треть меньше бензина.

Кроме того, VC-Turbo на 18 кг легче атмосферной «шестерки», занимает меньше места под капотом и достигает максимума крутящего момента в зоне более низких оборотов.

Кстати, система регулировки степени сжатия не только повышает эффективность работы мотора, но и снижает уровень вибраций.

Благодаря коромыслам шатуны при рабочем ходе поршней занимают почти вертикальное положение, в то время как у обычных двигателей они ходят из стороны в сторону (из-за чего шатуны и получили свое название). В результате даже без уравновешивающих валов этот 4‑цилиндровый агрегат работает так же тихо и плавно, как V6.

Но изменяемое положение ВМТ при помощи сложной системы рычагов — не единственная особенность нового мотора.

Меняя степень сжатия, этот агрегат также способен переключаться между двумя рабочими циклам: классическим Отто, по которому функционирует основная масса бензиновых двигателей, и циклом Аткинсона, встречающимся в основном у гибридов. В последнем случае (при высокой степени сжатия) из-за большего хода поршней рабочая смесь сильнее расширяется, сгорая с большей эффективностью, в результате растет КПД и снижается расход бензина.

Помимо двух рабочих циклов, этот мотор также использует две системы впрыска: классический распределенный MPI и непосредственный GDI, который повышает эффективность сгорания топлива и позволяет избежать детонации при высоких степенях сжатия.

Обе системы работают попеременно, а при высоких нагрузках — одновременно. Положительный вклад в повышение КПД двигателя вносит и особое покрытие стенок цилиндров, которое наносится методом плазменного напыления, а затем закаливается и хонингуется.

В результате получается ультрагладкая «зеркальная» поверхность, на 44 % уменьшающая трение поршневых колец.

Еще одна уникальная особенность мотора VC-Turbo — это интегрированная в его верхнюю опору система активного подавления вибраций Active Torque Road, основой которой является возвратно-поступательный актуатор.

Эта система управляется датчиком ускорений, фиксирующим колебания двигателя и в ответ генерирует гасящие вибрации в противофазе.

Активные опоры в Infiniti впервые использовали в 1998 году на дизельном моторе, но та система оказалась слишком громоздкой, поэтому не получила распространения. Проект пролежал под сукном до 2009 года, пока японские инженеры не взялись за его усовершенствование.

На то, чтобы решить проблему избыточного веса и размеров гасителя колебаний, ушло еще 8 лет. Но результат впечатляет: благодаря ATR 4‑цилиндровый агрегат нового Infiniti QX50 работает на 9 дБ тише, чем V6 его предшественника!

Источник

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Степень сжатия ДВС

Всем известно, что в бензиновых поршневых двигателях внутреннего сгорания топливовоздушная смесь перед воспламенением сжимается.

Аналогичный такт работы дизелей отличаются лишь тем, что сжимается воздух без топлива. Одной из важнейших характеристик обоих ДВС является степень сжатия.

Она показывает, во сколько раз изменяется объем пространства над днищем поршня при прохождении его от нижней мертвой точки до верхней.

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?Иногда этот показатель путают с компрессией, несмотря на то что разница между ними огромна. Ведь упомянутые выше характеристики, хоть и связаны между собой, по сути, совершенно различны. На что указывает даже их размерность. Степень сжатия – это соотношение, например, 10:1 или просто 10 и не имеет единиц измерения. То есть измеряется в «разах». Компрессия же показывает максимальное давление смеси в цилиндре перед воспламенением и измеряется в кг/см2. Так, компрессия ДВС, имеющего степень сжатия 10:1, должна быть не более 15,8 кг/см2. Сказать, что такое степень сжатия, можно и иначе. Это отношение объема над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке к объему камеры сгорания. Камерой сгорания называется пространство над поршнем, достигшим верхней мертвой точки.

Расчет коэффициента сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания.

Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания. Vр намного больше чем Vс.

Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S.Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?

Объем камеры сгорания из-за ее сложной формы обычно не вычисляют, а измеряют. Сделать это можно залив в нее жидкость. Определить объем, поместившийся в камеру жидкости, можно при помощи мерной посуды или весов. Для взвешивания удобно использовать воду, так как ее удельный вес 1г на см3. Значит, ее вес в граммах покажет и объем в куб. см.

Влияние коэффициента сжатия на характеристики мотора

Чем выше степень сжатия, тем больше компрессия ДВС и его мощность (при прочих равных условиях). Повышая степень сжатия, мы также способствуем увеличению КПД двигателя за счет снижения удельного расхода топлива.

Степень сжатия ДВС, определяет октановое число используемого для работы мотора бензина. Так, низкооктановое топливо станет причиной детонации мотора с большим значением этого коэффициента.

Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.

Статья в тему:  Самостоятельная замена ступичного подшипника

Компрессия и степень сжатия двигателя. Что это такое?

Компрессия — это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия. Степень сжатия двигателя — это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?

Степень сжатия

На форсированном моторе, в зависимости от конечной задачи, степень сжатия может серьезно варьироваться, достигая величин в 11 — 11.5 . Все это направлено на снятие максимальной мощности с мотора конкретного объема. Чем выше степень сжатия — тем выше удельная мощность.

Правда при этом неизбежно снизится ресурс и резко возрастает риск проблем с мотором при заправке некачественным топливом. Одна заправка сомнительным топливом может быстро кончить «зажатый» мотор. Так что при форсировании мотор сэкономить на качестве бензина не удастся.

Поэтому, при тюнинге двигателя степень сжатия увеличивается не очень значительно, обычно что бы перейти на марку бензина, следующую за уже используемой по октановому числу. В принципе, косвенно, о величине степени сжатия можно судить по марке используемого бензина — на АИ-80 можно ездить при степени сжатия равной 9.0 , на АИ-92 — до 10.

0 (при условии, что бензин соответствует заявленным характеристикам). Поднятие степени сжатия — сложный процесс, требующий точных расчетов и очень высокой квалификации моториста. Поэтому самостоятельно этим заниматься крайне не рекомендуется.

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?

Компрессия

Как уже было сказано выше компрессия это давление в цилиндре. Именно поэтому компрессия зависит от степени сжатия (величина давления в меньшем объеме всегда будет больше, т.е. при увеличении степень сжатия компрессия растет). По величине компрессии можно предварительно судить о состоянии двигателя.

При этом важно правильно провести процедуру замера компрессии. Для этого необходимо: двигатель прогрет, АКБ полностью заряжена, дроссель открыт, воздушный фильтр снят, все свечи выкручены. В таком режиме полностью заряженная АКБ позволит стартеру раскрутить двигатель до 200 об/мин. Компрессия во всех цилиндрах должна быть ровной.

При снижении уровня компрессии необходимо выяснить причину падения. Это могут быть поршневые кольца или проблемы в клапанном механизме, выяснить это можно так. В проблемные цилиндры с помощью шприца вводят 15-20 гр. моторного масла. Процедуру замера повторяют.

Если показания манометра выросли — причина падения в поршневых кольцах, если остались на прежнем уровне — в клапанах.

Какая компрессия должна быть в двигателе и как ее проверить?

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?

Компрессия – важнейший показатель здоровья двигателя. Для каждого типа двигателей существует своя компрессия: бензин, дизель, турбированный, трех-  или многоцилиндровый… И  за компрессией нужно следить. Как?

Что такое компрессия двигателя и чем ее измерить?

Компрессия в цилиндрах — является величиной максимального давления в цилиндре, которое создается в верхней мертвой точке (ВМТ) поршня.

Измеряется в величинах мер давления:

—  один паскаль, Па(Ра) равен 1Н/кв.м.;

—  миллиметр ртутного столба (мм. рт. ст);

—  она же физическая атмосфера (атм.) равна 360 мм. рт.ст.,

— техническая атмосфера (1 атм. = 1 кгс/кв.см),

— бар и тп.

В автомеханике сегодняшнего дня давление принято измерять в атмосферах  и микропаскалях – Мпа.

Компрессия – величина физическая, это – давление. Ее нельзя путать, со степенью сжатия –  это величина математическая,  отношение объема камеры сгорания при нахождении поршня в ВМТ к общему объему цилиндра.

Степень сжатия, в отличии от компрессии, измеряется дробью 1:12,  1:20  и т. д.

Часто компрессия соответствует степени сжатия, но, например, в форсированных и турбированных двигателях эти величины значительно разнятся.

Зачем делать замер компрессии в двигателе? Для диагностики, она является косвенным указателем на проблемы в двигателе и измеряется специальными приборами, которые у мотористов так и называются – компрессометрами.

  • Какие бывают комперссометры?
  • — механические;
  • — электронные.

Механические приборы для измерения компрессии, в свою очередь, бывают прижимными и ввертываемыми. Это, как правило, специально проградуированный манометр с жестким наконечником или гибким шлангом высокого давления. Прижимается к свечному отверстию или ввертывается по свечной резьбе вместо свечи.

Электронные — это мотор-тестеры, они изменяют не столько давление в самом цилиндре, сколько колебания значений электрического тока стартера в момент холостой прокрутки двигателя. Таким электронным прибором  можно одновременно измерить компрессию всех цилиндров без выворачивания свечей, а заодно снять и множество других параметров.

Читайте также:  Основные правила и меры предосторожности при снятии автомобильного аккумулятора

Отечественные механические компрессометры довольно просты, а импортные являются настоящими наборами с комплектами переходников-адаптеров для измерений компрессии в двигателе любой марки и модификации автомобиля любого мирового производителя.

Замер компрессии в двигателе вашего автомобиля: как это сделать?

  1. Замер компрессии двигателя механическим компрессометром  проводится по следующему алгоритму.

    Следует вывернуть все свечи из цилиндров и вхолостую провернуть коленчатый вал двигателя, поочередно измеряя компрессию в каждом цилиндре:

  2. — желательно, чтобы двигатель был прогретым, хотя это и не критично;
  3. — подача топлива должна быть однозначно отключена;
  4. — если прокрутка двигателя осуществляется стартером, то аккумуляторная батарея должна быть заряжена, а стартер соотвественно – исправным;
  5. — также двигатель можно проворачивать вручную заводной рукояткой (если она есть) либо соответствующим ключом за храповик; прокрутка руками за шестерни,  ремень или цепь механизма ГРМ корректных результатов замера компрессии – не даст.

На профессиональном автосервисе компрессию измеряют с открытой и с закрытой дроссельной заслонкой, а разница показаний может косвенно указывать на некоторые дефекты в работе двигателя. При закрытой заслонке в цилиндры будет поступать меньше воздуха, и компрессия будет низкой — около 0,6-0,8 МПа. При открытой заслонке картина будет другая — причины дефектов двигателя можно определить по прилагаемой таблице внизу статьи.

В любом случае следует учитывать не только динамику нарастания давления, но и максимальные значения компрессии.

 А главное — в любом случае результаты замеров компрессии в цилиндрах являются величинами расчетными, относительными, и опираться следует именно на разницу давления в  разных цилиндрах.  Если в трех цилиндрах компрессия составляет, к примеру, 11-12 атм.

, а в четвертом 7-8 атм., то  проблема сосредоточилась именно в нем. Тут и следует искать причины потери герметичности цилиндропоршневой группы.

Как проверить компрессию без компрессометра?

Если существуют претензии к работе мотора, подозрения на потерю его мощности, а при этом под рукой компрессометра нет, то провести несложную самостоятельную диагностику все равно можно. Точных цифр показаний измерения компрессии вы не получите, но общая картина состояния мотора будет вам видна.

Старый шоферский способ довольно прост.

Следует поочередно вывернуть каждую свечу зажигания, а вместо нее в свечное отверстие вставить банальный бумажный кляп. Именно — бумажный. Делается он из смятой газеты — не из мокрой или промасленной тряпки-ветоши, а именно из сухой газеты.

Когда вы проворачиваете коленчатый вал, бумажный пыж буквально выстреливает вверх из свечного отверстия цилиндра. Причем — с очень громким хлопком, но только в том случае, если с компрессией данного цилиндра все в порядке.

Если герметичность нарушена, если прогорели клапаны (или клапан), если залегли поршневые кольца или разрушились перегородки на поршне, то хлопок будет не таким выразительным, или его вовсе не будет. Именно этот цилиндр и нуждается в «лечении».

То есть — в ремонте.

Какая компрессия должна быть в двигателе?

Каковы нормы степеней сжатия и компрессий для двигателей внутреннего сгорания? Они — разные.  Степень сжатия бензинового двигателя может  колебаться от 10:1 до 13:1,  14:1, а то  и выше. Компрессия дизельного двигателя не бывает ниже 20:1.

Учебники по теории автомобиля и всевозможные наставления определяют степень сжатия как: «…отношение полного объема цилиндра к объёму камеры сгорания.

Степень сжатия определяется c помощью следующей формулы (V + C)/C = CR, где V это рабочий объем цилиндра, а С это объем камеры сгорания».

Формул расчета компрессии — не существует, поскольку эта величина уже не расчетная геометрическая, а абсолютная. Это, как уже было выше сказано, — давление. Зависит компрессия от множества факторов, главным из которых является качество герметичности сопряженных пар — цилиндр-поршень, цилиндр-клапаны, цилиндр-дроссельная заслонка и т.д.

Анализ результатов замера компрессии

В зависимости от результатов замеров компрессии следуют  и выводы-рекомендации по ремонту двигателя. Общее и равномерное падение компрессии во всех цилиндрах двигателя говорит о  равномерном естественном износе деталей цилиндропоршневой группы и двигателя в целом.

Если компрессия одного цилиндра значительно отличается от компрессий в остальных, то на этот узел и следует обратить особое внимание. Негерметичность цилиндра может быть обусловлена, например, прогоревшим клапаном, тогда требуется разборка, притирка или замена клапанов.

Нарушение герметичности может быть обусловлено просевшими поршневыми кольцами. В этих случаях механики говорят «кольца залегли». Падение давления может быть спровоцировано прогоревшей прокладкой между блоком цилиндров и головкой блока цилиндров двигателя.

И в данном случае возможны не только падение компрессии, но и попадание охлаждающей жидкости в систему смазки и наоборот попадание масла в систему охлаждения.

Что делать, если слишком низкая компрессия в двигателе?

Основной причиной потери компрессии является, понятно, потеря герметичности. Но где именно произошла разгерметизация? Проверить это можно следующим образом.

В «подозрительный» цилиндр выливают 50 мл моторного масла и снова замеряют компрессию. Возможны два варианта.

Если компрессия осталась такой же низкой, то воздух выходит где-то сверху, в камере сгорания, и это могут быть либо негерметичная дроссельная заслонка, либо прогоревший клапан, либо пробой прокладки головки блока цилиндров. А то и все вместе.

Если же компрессия  существенно поднялась, следовательно причиной являются «залёгшие» поршневые кольца. И если разница между заводской компрессией и имеющейся превышает хотя бы 20-25%, то переборка — неминуема. То есть — капитальный ремонт двигателя.

Как повысить компрессию в двигателе? Помогают ли присадки в двигатель для повышения компрессии? Не всегда, но — помогают. И прежде, чем начать капитальную затрату средств на дорогостоящий ремонт, такой возможностью стоит воспользоваться. Но если результат окажется нулевым, то вашему автомобилю прямая дорога на СТО.

Правильная, а главное профилактическая диагностика систем и узлов двигателя — залог его безаварийной работы. За компрессией в цилиндрах двигателя нужно периодически следить. Точно также — как и за всеми другими системами, агрегатами и узлами двигателя и всего автомобиля.

Примерная таблица вероятных неисправностей при замерах компрессии

  • Провести грамотную профессиональную диагностику, выявить причины падения той же компрессии в двигателе сумеют исключительно профессионалы, тем более, если у вас не древний карбюраторный автомобиль, а современная иномарка.
  • Воспользуйтесь формой внизу, чтоб найти профильные СТО поблизости и записаться на сервис в любое удобное для вас время.

Cepгeй Жeбaлeнĸo,aвтoмoбильный инжeнep, журналист,pyĸoвoдитeль aвтoмoбильнoй пpoгpaммы «Moтop-TB»

Что такое степень сжатия двигателя и чем она отличается от компрессии

Начинающие автолюбители, которые только недавно обзавелись машиной, очень часто пытаются разобраться в том, что находится внутри, то есть под капотом. Особый интерес у человека вызывает двигатель, так как строение у этого агрегата очень сложное, а разбираться в этом нужно, дабы сэкономить деньги в случае поломки.

Ведь если хорошо разбираться во всем этом, то можно и самостоятельно починить свою машину, не обращаясь в сервисный центр.

Неопытные автомобилисты часто путают понятия «компрессия» и «степень сжатия», хотя они не оказывают влияние один на другой. Стоит сказать, что компрессия меняется в период эксплуатации машины, а степень сжатия – величина безразмерная и относительная.

  • Что такое степень сжатия?
  • Компрессия: что это?

Как изменить степень сжатия двигателя

У современных двигателей внутреннего сгорания меняют степень сжатия как в сторону увеличения, так и в строну уменьшения. Если ее необходимо увеличить, то растачивают цилиндры и устанавливают поршни большего диаметра.

Еще один достаточно распространенный способ — это уменьшение объема камер сгорания. Для этого там, где головка цилиндров сопрягается с блоком, удаляется слой металла. Эту операцию производят на строгальном или фрезерном станке.

Если по тем или иным причинам нужно снизить степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, то проще всего для этого между блоком цилиндров и головкой установить дополнительную прокладку из дюралюминия. Еще один, более сложный способ состоит в том, что на токарном станке с днища поршня удаляется слой металла. 

Рекомендуем:  Схема подключения фаркопа автомобиля к прицепу

: Чем дизельный двигатель отличается от бензинового.

Норма компрессии по таблице для двухтактного ДВС

Несколько сложнее ситуация с двухтактными двигателями. В большинстве своём они имеют очень узкое применение там, где компактность и лёгкость важнее экономичности: на судах, в самолётах, лодках, скутерах, мотоциклах или мопедов.

Зачастую определить степень сжатия с помощью автомобильных приборов здесь вообще невозможно: конструкция двухтактников иногда предусматривает наличие декомпрессора – и тогда измерение показывает всё, что угодно, кроме реальных результатов. Кроме того, в документах на такие моторы часто данные не указываются. Наконец, надо учитывать, что в камеру двухтактника поступает не чистое топливо, а в смеси с маслом, которое в сгорании не участвует.

Тем не менее, опыт показывает, что нормой для двухтактных двигателей мотоциклов следует считать показания от 9 до 13. Если же показания опустились ниже 7 – следует срочно задуматься о ремонте. Возможно, мотор ещё поработает – но такая маленькая степень сжатия и компрессия заставляют насторожиться.

Что такое степень сжатия и компрессия двигателя?

Что такое степень сжатия?

Степень сжатия – геометрическая величина, который не имеет единицы измерения. Определить ее можно параметрами самого двигателя, так как этот параметр равен отношению полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Изменить степень сжатия можно только посредством вмешательства в конструкцию двигателя.

Этот параметр поменяется, если, например, изменить толщину прокладки ГБЦ, разными способами форсирования или дефорсирования мотора, которые поменяют саму геометрию мотора. Степень сжатия напрямую зависит от стойкости к детонации того горючего, которое используется для заправки этой машины. Данный параметр можно найти в инструкции по использованию машины, в разделе ТТХ.

Как рассчитывают степень сжатия двигателя

Поскольку очень желательно, чтобы двигатель внутреннего сгорания, установленный на автомобиле, имел максимально возможную степень сжатия, то необходимо уметь ее определять. Важно это еще и для того, чтобы при регулировке силового агрегата, направленной на его форсирование, избежать опасности детонации, которая может просто разрушить мотор.

Рекомендуем:  Гнутся ли клапана на двигателе Рено Логан?

Стандартная формула, по которой рассчитывается степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, имеет следующий вид:

  • CR=(V+C)/C,
  • где CR — степень сжатия двигателя, V — рабочий объем цилиндра, C — объем камеры сгорания.

Для того чтобы определить значение этой величины для одного цилиндра, нужно сначала разделить общий рабочий объем силового агрегата на их количество. Таким образом определяется значение параметра V из приведенной выше формулы. Определить объем камеры сгорания (то есть значение величины С) несколько сложнее, но вполне возможно.

Для этого опытные автомобилисты и механики, специализирующиеся на ремонте и наладке двигателей внутреннего сгорания, используют бюретку, которая проградуирована в кубических сантиметрах. Наиболее простой способ заключается в том, чтобы залить в камеру сгорания жидкость (например, бензин), а после этого измерить с помощью бюретки ее объем.

Полученные данные нужно подставить в формулу расчета.

На практике значение степени сжатия двигателя обычно определяется в следующих случаях:

  • При форсировании силового агрегата;
  • При его приспособлении для функционирования с топливом другого октанового числа;
  • После проведения такого ремонта ДВС, когда требуется корректировка степени сжатия.

Изменяемая компрессия: как при ремонте провести увеличение давления в двигателе с помощью присадки или другим способом?

В том случае, если компрессия недостаточная, её можно попытаться увеличить. Первый по распространённости способ – это использование специальных присадок к маслу.

По заявлениям производителей, специальный состав восстанавливает структуру металла, заполняет пустоты и тем самым обеспечивает нормальную работу двигателя. Насколько реальны эти обещания – вопрос спорный.

Специалисты по ремонту двигателей не дают тут однозначного ответа: одни считают, что присадки реально работают, другие объявляют их бесполезной тратой денег.

Куда надёжнее восстанавливает рабочий объем (а через него – и сжатие) переборка мотора. В этом случае могут использоваться следующие методы:

  • удаление нагара в цилиндре;
  • регулирование клапанов;
  • фрезеровка ГБЦ с целью уменьшить объём рабочей камеры;
  • замена цилиндров или колец на них;
  • использование турбокомпрессора, нагнетающего воздух под большим давлением. Однако здесь требуется точный расчет объема двигателя и мощности нового узла;
  • увеличение СС. На заводе степень не ставится на максимум, потому что иначе велик риск детонации и разрушения узлов ДВС. Но регулировка и настройка позволяет повысить сжатие в двигателе;
  • использование накладок на поршень. Крайне опасный метод, поскольку требует полной перенастройки двигателя. Но при правильном использовании позволяет добиться положительных результатов.

Что такое компрессия, куда она пропадает и почему бывает разной

На самом деле существует ошибочное мнение, что чем выше компрессия двигателя, тем выше его КПД (коэффициент полезного действия), мощность и ниже расход топлива. На самом деле это не так.

Наоборот, если при ненормально высоком уровне компрессии замерить расход топлива, скажем, на двигателе отечественного производства, установленном на ваз 2109, то в зависимости от режима работы расход топлива будет, либо действительно меньше (при малых оборотах), либо даже больше (при интенсивной “раскрутке”, разгоне оборотов выше 1000 об/мин).

То же самое и по мощности. Если проверять на стенде, то при высокой компрессии двигатель становится более “тяговитым” на низких оборотах, и разница никак не ощущается – на высоких.

Вот чему действительно серьезной подмогой является нормальная и высокая компрессия двигателя – так это холодному пуску. Причем актуален данный вопрос, в первую очередь, именно для дизельных двигателей.

Которым, во-первых, в силу особенностей используемого топлива требуется уровень компрессии в два раза (минимум) выше, чем на двигателях того же отечественного ваз 2109.

А во-вторых, воспламенение дизельного топлива при холодном пуске существенно затруднено… но, обо всем по порядку.

Чем проверяем уровень компрессии? Конечно же, компрессометром

  • На обыкновенном человеческом языке (не научно- техническом, на котором привыкли разговаривать инженеры), определение термина компрессия могло бы прозвучать следующим образом:
  • Это максимальный уровень давления, который создается в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания в процессе, между двумя крайними фазами месторасположения цилиндра – в верхней и нижней точках.
  • Узнать какая компрессия можно с помощью специального прибора компрессометра, рабочая головка которого либо вворачивается в блок мотора в гнездо с винтовой резьбой, откуда вывернута свеча зажигания, либо просто прижимается к отверстию при помощи уплотнительного кольца на конце.

Замер компрессии дизеля имеет свою специфику. Прибор вворачивается в отверстия форсунок, или же свечей накаливания. Компрессометр также необходим специальный, с повышенной шкалой измерений (компрессия дизеля выше).
Какая компрессия должна быть, на том или ином автомобиле, обычно указывает производитель.

Нужна исправная система пуска и мощный аккумулятор. После того, как произведен замер показаний прибора на всех цилиндрах, их (показания) сравнивают… и тут начинается самое интересное.

Причем замер должен производиться на прогретых двигателях, с исправной системой электропривода стартера, ибо через силу, медленно прокручивающийся стартер компрессии, сиречь, давления, попросту не успеет создать, все газы и сжатый воздух будут уходить, просачиваться сквозь кольца.

Низкая компрессия в двигателе

Общее падение показаний – не самое страшное. На самом деле низкая компрессия – это, конечно, не совсем хорошо. Свидетельствует о целом ряде проблем, которые может иметь двигатель.

Свидетельствует также о том, что степень изношенности определенных деталей на бензиновых двигателях достигла уровня, когда следует уже подумать как минимум о замене сальников и уплотнительных колец поршней.

Однако не так страшен случай, когда пропала компрессия в двигателе (значит, где-то что-то пропускает, и это что-то можно заменить новым, те же сальники и кольца, например). Если давление (компрессия) отсутствует на одном цилиндре – это гораздо хуже и затратнее.

Разница компрессии в цилиндрах

Гораздо хуже положение с двигателем, когда наблюдается разная компрессия в цилиндрах. Вот это однозначно может означать, что двигатель придется перебирать весь, и одной заменой сальников, клапанов или уплотнительных колец не обойтись.

Потому что откровенно низкая компрессия в одном цилиндре (если сравнивать показания с остальными) означает, что проблема, дефект находятся непосредственно на блоке или поршне. Может треснул, а может просто степень износа запредельная.

Как бы то ни было, один поршень (особенно на уже побегавших солидно двигателях) менять не принято. Разница пропадет только если поменять всю поршневую группу.

Как определяют и считают уровень компрессии

Так какова должна быть нормальная компрессия двигателя, скажем на родных, вазовских двигателях внутреннего сгорания, чтобы уже с чистой совестью искать причину неисправности (есть же таковая, если пришлось измерять компрессию) в других системах мотора? На двигателях отечественных ваз 2109, например, предусмотрена степень сжатия порядка 9,8.

А поскольку компрессия и степень сжатия взаимосвязаны самым непосредственным образом, то вычисляется показатель по нехитрой формуле, когда показатель степени сжатия умножается на коэффициент 1.2 и получаем, что нормальная компрессия двигателя ваз 2109 должна быть в пределах 11 – 12 атмосфер.

Так предусмотрено в ТХ (технических характеристиках) изготовителя для новеньких двигателей ваз 2109.

Компрессия в дизельном двигателе

Необходимая компрессия дизеля и бензинового двигателя различается в разы. Несколько иной уровень, можно сказать, степень важности фактора в таком явлении, как компрессия в дизельном двигателе. Не стоит забывать, что дизельное топливо воспламеняется гораздо труднее, нежели бензин.

И в этом плане в случае с дизельным двигателем от степени компрессии зависит холодный пуск. Причем показатель в дизельных двигателях колеблется в пределах, практически в два раза превышающих компрессию в бензиновых двигателях.

Компрессия дизеля колеблется, в зависимости от двигателя, в пределах 16-25 атмосфер, разница действительно существенная.

Именно из-за того, что требуется гораздо большая компрессия для того, чтобы воспламенялось топливо при холодном пуске на дизельном двигателе, они стоят на порядок дороже, и процесс их сборки и ремонта – на порядок сложнее технологически.

Причины неисправности могут быть самые разные

Правда причин, из-за которых вдруг, совершенно неожиданно, пропала компрессия в одном из цилиндров двигателя (как бензинового, так и дизельного), может быть множество:

  • начиная от скоксовавшихся уплотнительных поршневых колец и сальников, и заканчивая наличием трещины в том же блоке цилиндра или же в самом поршне, от чего и появляется разница давления;
  • а еще проблемы могут быть в системах впускного или выпускного клапанов;
  • еще причиной неисправности, когда именно в одном цилиндре пропала компрессия (чаще всего, кстати) может быть пробой прокладки головки блока цилиндров.

Пробуем продиагностировать самостоятельно

Со всеми этими причинами, с вопросами “почему” и из-за чего пропала, совсем нет, или попросту низкая компрессия у бензиновых и дизельных двигателей, разбираться, конечно же, нужно специалисту.

Хотя существует достаточно простой способ самому определить, в чем заключается причина того, что, скажем, у того же двигателя ваз 2109 наблюдается чрезвычайно низкая компрессия на одном из цилиндров.

Существует два относительно простых способа проверить, почему нет компрессии:

  1. проверка маслом;
  2. проверка компрессором.

Они не претендуют на 100% гарантию достоверности, но указать направление, в котором необходимо двигаться, вполне способны.

Проверяем “маслом”. Вариант самый легкий

Если залить в отверстие от вывернутой свечи немножко (грамм пятьдесят) моторного масла и вновь проверить уровень компрессии, то может оказаться, что она резко повысилась, и разница в уровнях компрессии между цилиндрами исчезла. Это может означать лишь одно: действительно скоксовались кольца или сальники на них.

Можно считать, что отделались достаточно легко, поскольку менять сальники, в принципе, может даже и не специалист, или моторист у которого нет очень высокой квалификацией. С уплотнительными кольцами дело, конечно же, обстоит посложней, придется снимать головку цилиндра (на том же двигателе ваз 2109).

Однако все равно операция не очень сложная и по времени и по технологичности. Следовательно, не очень дорогая.

Проверяем компрессором. Где шипит – там пробито

Если же низкая компрессия в одном цилиндре, который подвергся “проверке маслом”, так и не поднялась, значит, неисправность посложнее. Опять-таки можно попытаться установить самостоятельно, что же случилось, почему низкая компрессия в одном цилиндре, либо и вовсе пропала.

Здесь вам может помочь компрессор. Просто сжатый воздух подается в отверстие от свечи зажигания. Там, где пробита прокладка, будет шипеть (придется внимательно вслушиваться). Если сжатый воздух вырывается из выхлопной трубы, значит причина неисправности – впускные или выпускные клапана.

Придется менять.

Булькает в системе водяного охлаждения — прогорела прокладка

Если шипит и булькает в системе водяного охлаждения двигателя (и бензинового, и дизельного), значит причина того, что пропала компрессия в одном из цилиндров – прогорела прокладка головки блока. Кстати, в этом случае надо будет проверить и масло в картере.

Вполне вероятно, что сквозь трещину в прокладке уходит не только сжатый воздух и газы, но и вода попадает в картер двигателя.

Если же сжатый воздух вырывается из других отверстий свечей зажигания – значит пробой в самом блоке, и с неисправностью сможет справиться (если сможет) только специалист.

Точная диагностика очень важна

На самом деле, равномерное падение компрессии во всех четырех цилиндрах может означать только одно: детали поистерлись, поизносились. Двигатель отходил, отбегал свое сполна и пора ему на капиталку (полный ремонт).

Подобный диагноз очень любят ставить мотористы на станциях технического обслуживания, поскольку на самом деле им там гораздо легче двигатель попросту разобрать, заново отшлифовать сам блок и головку, и собрать новый ремкомплект.

Однако это – наиболее затратный вариант устранения неисправности.

Дешевле обойдется попробовать понять действительную причину случившегося пробоя, хотя и придется мотористу-специалисту попотеть для точного диагностирования, а потом и устранения неисправности.

В случае если пробит блок, попотеть действительно придется, хотя, говорят, современные технологии позволяют заделывать блоки двигателей методом, так называемой холодной сварки, без замены такого дорогостоящего узла, как блок цилиндров двигателя.

Опытные специалисты утверждают…

Однако следует всегда учитывать, что наиболее часто встречающаяся неисправность, из-за которой наблюдается падение компрессии в цилиндрах двигателя автомобиля — это, все-таки, прогорание прокладки головки блока цилиндров.

Водителю тогда действительно имеет смысл попытаться вспомнить, не перегревал ли он двигатель совсем недавно. Затем (так поступают специалисты с опытом) просто проверить щуп замера уровня масла.

Если на нем наблюдается характерная белая эмульсия или пенка (так случается, когда в картер попадает тосол), то о пробое прокладки можно говорить, практически, со стопроцентной уверенностью.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *