Что такое компрессия двигателя и на что она влияет? | Обслуживание | Авто

20.09.2020 19:44

Владимир Гаврилов

Примерное время чтения: 3 минуты

6200

Категория: 
Обслуживание Авто

Первое, что делает покупатель поддержанного автомобиля, — это едет в сервис и просит замерить компрессию в двигателе. По результатам делается вывод о сохранности силового агрегата и о его остаточном ресурсе. Однако не все представляют смысл этого термина и нередко путают компрессию со степенью сжатия. За что же отвечает компрессия в бензиновом двигателе и какой должна быть ее величина для нормальной работы мотора?

Давление конца сжатия

Компрессия — это простонародное выражение, правильный термин — «давление конца сжатия». Оно создается в цилиндре движением поршня при выключенном зажигании и без подачи топлива.

Для измерения давления в цилиндрах мастера в технических сервисах обычно используют специальный прибор — компрессометр, который вкручивается вместо свечи зажигания. Измерительный элемент оказывается внутри цилиндра. Далее коленвал раскручивается стартером, и на шкале стрелка показывает определенное значение.

Чем выше компрессия, тем большую мощность может развить силовой агрегат. Она зависит от состояния колец поршней и их степени износа. Тарелки клапанов постепенно подгорают, неплотно садятся в седло и пропускают газы. «Подвисший» клапан либо прогоревший поршень не позволяют создать нужное давление в цилиндре.

При повреждении их газы проникают в картер, двигатель не может развить проектную мощность, и его характеристики искажаются. Если в одном цилиндре компрессия ниже, чем в других, на 25%, то необходим ремонт двигателя с полной его разборкой.

Нормальными значениями компрессии для распространенных 1,6-литровых атмосферных моторов считается 11-12 бар. В старых карбюраторных двигателях ВАЗ минимальный порог составляет 10 бар. Новый агрегат в отличном состоянии только что с конвейера должен показать 13 бар.

Бесконечно увеличивать компрессию нельзя из-за риска возникновения детонаций. Воздушно-топливная смесь при сжатии разогревается и может воспламениться произвольно еще до завершения цикла сжатия. То есть произойдет взрыв смеси раньше времени, из-за чего повреждаются детали двигателя.

Как увеличить мощность?

Увеличивают мощность двигателя за счет степени сжатия топливной смеси. Эта величина показывает отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Представим цилиндр в разрезе. Поршень ходит вверх и вниз. Когда он останавливается в верхней точке, то над ним остается свободное пространство объемом V1, где должно находиться сжатое под высоким давлением топливо и воздух, которые затем подрывается искрой.

Под силой расширяющихся газов поршень движется вниз и совершает работу. Когда он достигает нижней мертвой точки, то открывается второй объем V2, в который вновь впрыскивается смесь и начинается новый цикл сжатия.

Степень сжатия — это отношение V2/V1, то есть таким простым способом рассчитывается, во сколько раз сжимается воздушно-топливная смесь при движении поршня из нижней мертвой точки в верхнюю. Чем больше сжимается топливо, тем выше КПД.

К примеру, если старый 6-цилиндровый 3-литровый мотор со степенью сжатия 5 развивает мощность в 100 л. с., то при степени сжатия 11 он показывает уже 130 л. с. Причем при неизменном расходе горючего.

Насколько сжимается топливо?

На заре автомобилестроения степень сжатия двигателей Отто делали в 4-5 единиц. На старых карбюраторных моторах ВАЗа смесь топлива с воздухом сжималась в 9,5-10 раз. На инжекторных моторах – в 10,5-11 раз. Сейчас на современных турбированных агрегатах она сжимается в 12-14 раз. Но бесконечно это делать невозможно. Растут конструктивные издержки.

В общем, компрессия и степень сжатия — это не одно и то же. Но обе эти величины влияют на мощность мотора. Правда, с износом поршней, клапанов и колец компрессия может падать, а вот степень сжатия — никогда.

автозапчастидвигатель автомобиля

Следующий материал

Компрессия и степень сжатия двигателя автомобиля

Кто изучает устройство автомобиля, встречает непонятные термины из теории. Расскажем что такое компрессия и степень сжатия двигателя. Основные определения. Работа мотора с изменяемой степенью сжатия.

Что такое степень сжатия

Это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. На бензиновом моторе, в зависимости от конкретной задачи, степень сжатия может серьезно варьироваться, достигая величин в 8 до 12. На дизельных двигателях из-за их конструктивных особенностей она намного больше и оставляет от 14 до 18 единиц.

Для бензиновых двигателей авто, чем выше степень сжатия — тем выше удельная мощность. Но если её сильно увеличить, то может снизится ресурс и возрастает риск проблем с мотором при заправке некачественным топливом.

Что такое компрессия двигателя

Это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия.

Компрессия это давление в цилиндре. Поэтому она 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.

При снижении уровня компрессии необходимо выяснить причину. Это могут быть поршневые кольца или проблемы в клапанном механизме, выяснить это можно так. В проблемные цилиндры с помощью шприца вводят 15-20 грамм моторного масла. Процедуру замера повторяют. Если показания манометра выросли — причина падения в поршневых кольцах, если остались на прежнем уровне — в клапанах.

Двигатели с изменяемой степенью сжатия

Японские производители авто улучшили эффективность традиционного двигателя за счет поднятия степени сжатия до 14:1, что ранее было просто невозможно. Они заявляют, что с данной степенью сжатия могут работать, как бензиновый, так и дизельный двигатели, причем на обычном 95-ом бензине. Как это возможно?

Один из недостатков бензиновых моторов с искровым зажиганием — относительно невысокая степень сжатия. Если ее поднять с нынешних 10:1 до 12,5:1, то эффективность использования теплоты сгоревшего топлива возрастет процентов на шесть. Но чем сильнее сжимаем поршнем воздух с парами бензина, тем выше риск взрывного неконтролируемого самовоспламенения смеси — это детонация, страшный враг двигателя автомобиля: ударные нагрузки, перегрев, разрушение поршней и колец.

Не зря степень сжатия бензиновых агрегатов редко поднимается выше 11:1.

На самом деле все дело в снижении средней температуры цикла. Чем «холоднее» горючая смесь в камере сгорания, тем сильнее ее можно сжать без риска возникновения детонации. Думаете, японцы решили охлаждать всасываемый воздух? Нет, они занялись системой выпуска.

Этот прием давно известен по гоночным моторам — «настроенные» выпускные каналы по схеме 4-2-1, в которых порции выхлопных газов из всех четырех цилиндров не «толкаются» друг с другом, а строго поочередно вылетают в атмосферу. При чем здесь температура цикла? «Настроенный» выпуск за счет газодинамического наддува улучшает продувку цилиндров — в них остается меньше горячих отработавших газов, которые неизбежно подмешиваются к свежему воздуху на такте впуска и поднимают температуру в конце такта сжатия.

Как уверяют, если долю выхлопа снизить с обычных 8% до 4%, то степень сжатия можно безболезненно поднять на три единицы. А за счет охлаждения воздуха при распыле бензина прямо в цилиндр — сжатие можно увеличить еще на единичку.

Чтобы реализовать продвинутый газообмен, пришлось раскошелиться на фазовращатели на обоих распредвалах — и впускном, и выпускном. А вдобавок с помощью компьютерного моделирования придумать еще кучу всяких ухищрений. К примеру, чтобы улучшить «термоизоляцию» камеры сгорания, диаметр цилиндра пришлось уменьшить с нынешних 87,5 мм до 83,5 мм, соответственно увеличив ход поршня.

• Как уменьшить степени сжатия двигателя

Длинноходность способствует увеличению крутящего момента на низких оборотах, а тяга «на низах» улучшает непосредственный впрыск и увеличение степени сжатия — и возникает эффект downspeeding. Мотор автомобиля настолько хорошо тянет «внизу», что средние обороты при езде снижаются на 15% — это дает эффект снижения расхода бензина и выбросов СО₂ по сравнению с турбомотором рабочим объемом 1,4 л.

Как работает двигатель Infiniti с регулируемой степенью сжатия

Вот уже более века автомобильные инженеры борются с неизбежным балансированием, когда речь идет о сжатии двигателя. Теперь, благодаря инновациям от Infiniti, они могут получить лучшее из обоих миров.

Автомобили имеют единую степень сжатия двигателя, которая выражается в виде 10:1. Это соотношение сравнивает максимальное и минимальное значение объема цилиндра, когда поршень перемещается по всему его диапазону. Чем большее давление вы оказываете на топливно-воздушную смесь двигателя, тем выше число.

Как это работает

Infiniti

Проблема в том, что разные степени сжатия хороши в разное время. Но ограничения технологии двигателей вынуждают конструкторов устанавливать одно передаточное число для каждого двигателя, что оказывает огромное влияние на долговечность автомобиля, выбросы, экономию топлива, мощность на высоких и низких оборотах. Большой наградой для инженеров был бы способ позволить двигателю изменять степень сжатия на лету, указывая низкую степень сжатия, когда это выгодно, и высокую степень сжатия в других случаях. Но теории и надежды всегда опережали технологии.

Последние 20 лет Infiniti работала над мечтой о переменном сжатии. В процессе было разработано более 100 прототипов двигателей, пройдено более 1,8 миллиона миль во время дорожных испытаний и проведено более 30 000 часов работы на испытательных стендах. Плодом их труда стал двигатель VC-Turbo, а внедорожник Infiniti QX50 2019 года стал первым автомобилем, оснащенным первым в мире серийным двигателем с переменной степенью сжатия.

Как работает переменная компрессия

Infiniti

«VC» означает переменное сжатие, и это означает, что VC-Turbo может изменять коэффициент сжатия в непрерывном режиме от довольно низкого 8:1 до довольно высокого 14:1. Вот почему это так важно.

Высокая степень сжатия означает, что вы плотно сжимаете воздушно-топливную смесь в камерах сгорания двигателя, что, в свою очередь, означает большую мощность и эффективность использования топлива. Загвоздка в том, что двигатели с наддувом — с нагнетателями, турбонагнетателями и двойными нагнетателями — не любят высокие степени сжатия. Их работа состоит в том, чтобы собрать лишний воздух и загнать его в двигатель. Если воздух уже плотно спрессован, а турбонаддув еще сильнее, то воздух (однажды смешанный с парами топлива) может непредсказуемо воспламениться. Вот как вы получаете стук в двигателе, а стук в двигателе нехороший. Таким образом, инженеры попали в перетягивание каната. Вам нужна высокая степень сжатия ради мощности и эффективности, но не настолько высокая, чтобы детонация в двигателе приводила к поломке двигателя.

Инфинити QX50 2019 года.

Infiniti

Infiniti VC-Turbo представляет собой 2,0-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель с турбонаддувом, который может работать с очень высокой степенью сжатия без детонации благодаря переменной степени сжатия. Во время сильного турбонаддува компьютер управления двигателем VC-Turbo подает сигнал электродвигателю, чтобы он переместил рычаг привода, который сокращает досягаемость поршней внутри двигателя, что снижает степень сжатия, чтобы избежать детонации. Когда двигатель не так сильно использует турбонагнетатель, рычаг привода удлиняет досягаемость поршней, что увеличивает степень сжатия.

Больше «умных» двигателей

• Четырехцилиндровые двигатели появятся на полноразмерных грузовиках
• Как работает двигатель Skyactiv-X в Mazda 3 менеджер. Но это был только первый большой прорыв, сделавший возможным переменное сжатие.

  Другим требованием было добиться плавной работы двигателя за счет отказа от двух уравновешивающих валов, которые обычные рядные четырехцилиндровые двигатели должны уравновешивать вибрации. Infiniti говорит, что QX50 оснащен первой серийной опорой двигателя, которая активно гасит вибрации. Датчики, встроенные в верхние опоры двигателя, обнаруживают вибрации от VC-Turbo, а затем создают противоположные вибрации, чтобы нейтрализовать их. Все вместе, говорит Дэй, конструкция снижает уровень шума двигателя предыдущего QX50 на девять децибел, что делает этот четырехцилиндровый двигатель почти таким же тихим, как конструкция V6.

  Плавное переключение

  Infiniti

  VC-Turbo также может работать в цикле Аткинсона в определенных ситуациях для повышения эффективности использования топлива. Цикл Аткинсона работает, создавая небольшой промежуток времени, в течение которого впускные клапаны двигателя приоткрываются, втягивая дополнительный воздух в камеры сгорания как раз в тот момент, когда поршни начинают сжимать топливно-воздушную смесь. Уменьшая рабочий объем двигателя (объем), он позволяет двигателю вести себя как меньший и более эффективный двигатель во время впуска.

  После того, как зажигание полностью запущено, VC-Turbo вырабатывает мощность, равную настоящему большему двигателю. При высокой степени сжатия VC-Turbo плавно переключается на цикл Аткинсона, потому что двигатель развивает достаточную мощность, чтобы выдержать небольшое падение мощности в угоду эффективности. Двигатели с циклом Аткинсона распространены в гибридных бензиново-электрических автомобилях, которые подчеркивают эффективность использования топлива и в которых электродвигатели компенсируют снижение мощности, но редко используются в двигателях с прямым топливом.

  Под капотом QX50.

  Infiniti. компоновка привода и на 30 процентов более экономичный в полноприводной компоновке. Комбинированный расход топлива составляет 27 миль на галлон и 26 миль на галлон соответственно. VC-Turbo уступает в мощности по сравнению с предыдущим V6, но не в крутящем моменте. Вы получаете 268 л.с. и 280 фунт-фут крутящего момента для 2019 года.модели против 325 л.с. и 267 фунт-фут крутящего момента для модели 2017 года. (Не было 2018 года, так как Infiniti решила продлить модельный год 2017 до 2018 календарного года.)

  VC-Turbo уже продается в модели QX50 2019 года. Ужесточение стандартов экономии топлива и выбросов вытесняет двигатели внутреннего сгорания с одной стороны, а гибриды и чисто электрические автомобили — с другой. Автомобильные компании ожидают, что моторы, работающие только на газу, какое-то время останутся. Они по-прежнему составляют подавляющее большинство продаж, поэтому ожидайте, что автопроизводители сделают все возможное, как это сделала Infiniti с VC-Turbo, и все во имя того, чтобы маленькие двигатели работали так же, как большие электростанции последних лет. 0004

  Мэтью Джансер

  Мэтт Дженсер (Matt Jancer) — писатель из Юга, посвященный автомобилям и природе. Если он не находится снаружи, окруженный вещами или не просит животных оставаться неподвижными для фотографий, вы найдете его на обочине дороги под капотом старой машины, раздирающим оборудование для выбросов и ругающимся.

  Пять вещей, которые нужно знать о первом в мире коммерческом двигателе с воспламенением от сжатия

  Даже после более чем 100-летнего существования технологии двигателей внутреннего сгорания Mazda считает, что еще многое предстоит сделать. Вот почему инженеры Mazda потратили десятилетия на разработку двигателя внутреннего сгорания, который по мощности и экономичности не уступает дизелю, но может работать на гораздо более распространенном бензине.

  С этой целью Mazda недавно представила революционный двигатель SKYACTIV-X, первый в мире коммерчески доступный бензиновый двигатель с воспламенением от сжатия.

  Чтобы лучше понять этот скачок в технологии двигателя, вот пять вещей, которые вы должны знать о двигателе SKYACTIV-X.

  1. Неустанные инновации
  Двигатель SKYACTIV-X — это первый в мире коммерческий бензиновый двигатель, в котором используется воспламенение от сжатия. Что это значит? Вместо того, чтобы двигатель полагался исключительно на искру для воспламенения топлива, двигатель SKYACTIV-X использует экстремальное давление для воспламенения топлива (как в дизельном двигателе). Он сочетает в себе опыт более чем трех десятилетий технологий Mazda (двигатели Mazda с наддувом, работающие по циклу Миллера 19-го века).90-х годов и технологии SKYACTIV 2000-х и 2010-х годов) в изысканном корпусе с высоким крутящим моментом. Поскольку воспламенение от сжатия требует очень специфических условий для эффективной работы — обычно при очень малых нагрузках — прорыв Mazda SKYACTIV-X заключается в использовании традиционной свечи зажигания, чтобы начать процесс сгорания, используя повышение давления от образовавшегося ядра пламени, чтобы вызвать воспламенение от сжатия в остаток цилиндра. Это позволяет двигателю работать с соотношением воздух/топливо более 30:1, а не с обычным 14,7:1. И, конечно же, меньшее количество топлива, впрыскиваемого в двигатель, означает меньший расход топлива, поэтому этот двигатель обеспечивает на 20-30 процентов лучшую экономию топлива, чем даже собственный 2,0-литровый двигатель Mazda SKYACTIV-G, который сам по себе является одним из самых эффективных бензиновых двигателей в мире.

  2. Лучшее из обоих миров
  Обладая высокой эффективностью в широком диапазоне частот вращения и нагрузок двигателя, этот революционный двигатель обеспечивает водителям волнующие ходовые качества, которые они ожидают от Mazda, с превосходной экономией топлива, которую они заслуживают, работая больше эффективно независимо от того, путешествуете ли вы или используете в сценариях вождения с более высокими характеристиками.

  3. Чем меньше, тем лучше
  Представьте себе двигатель размером с 2,0-литровый Mazda SKYACTIV-G, мощностью 2,5-литрового двигателя Mazda и более эффективным, чем 1,5-литровый двигатель Mazda SKYACTIV-D для европейского рынка.