Компрессия в двигателе внутреннего сгорания

Компрессия и степень сжатия – совсем не одно и то же. Незадачливые автовладельцы часто путают эти характеристики – видимо, их сбивают похожие цифры. На самом деле степень сжатия отражает, во сколько раз уменьшается объем цилиндра во время хода поршня от нижней к верхней мертвой точке. Иными словами степень сжатия – это отношение максимального объема цилиндра к минимальному. Степень сжатия может быть равной, например, десяти (10). В свою очередь под компрессией подразумевается давление воздуха в ВМТ, которое выражается в барах (атмосферах или паскалях). В бензиновых двигателях минимально допустимой компрессией считается 10 бар.

Температура воздуха при сжатии поднимается, что может привести к росту давления в исправном цилиндре до 13 бар. Однако, утечка воздуха через изношенные кольца и клапаны, может свести компрессию на нет. При значительном падении компрессии двигатель перестает заводиться, поскольку в цилиндрах невозможно создать условия для воспламенения топливовоздушной смеси.

Причиной отсутствия нормальной компрессии могут быть не только изношенные кольца и клапаны. Последние даже в исправном состоянии должны быть правильно отрегулированы. Если зазор меньше нормы, то клапан не будет полностью закрываться и через него произойдет утечка воздуха.

В бензиновых моторах нормальная компрессия находится в пределах 12-14 бар. Различия в цилиндрах в норме не превышают 1 бар. Однако если в одном из цилиндров компрессия ниже на 6-7 бар, то двигатель начинает троить на низких оборотах. При анализе выхлопных газов наблюдается повышенное содержание несгоревших углеводородов, СО и О2 и низкий показатель СО2.

При повышении оборотов в определенный момент неработающий цилиндр подключается, однако его реальный вклад в крутящий момент ничтожен. К тому же, вибрация никуда не девается, поскольку крутящий момент неравномерен. В современных моторах при падении компрессии в цилиндре электроника отключает его форсунку, дабы защитить нейтрализатор несгоревшего топлива от критического перегрева. Разумеется, при отключении нескольких цилиндров мотор перестанет работать.

Для дизелей компрессия не менее важна. При ее недостатке распыленная солярка попросту не воспламенится, т.к. не будет достигнута необходимая для этого температура сжатого воздуха. Чем меньше компрессия, тем труднее запускается холодный дизель. Чтобы дизельный автомобиль заводился зимой, давление в его цилиндрах должно составлять не менее 20-25 бар. Есть моторы, у которых данное требование еще выше.

Замер компрессии в дизельном двигателе имеет свои особенности. ТНВД необходимо отключить, чтобы перекрыть подачу топлива в цилиндры. Прибор для измерения давления необходимо вводить через отверстия свечей накаливания или форсунки. При этом наконечник прибора необходимо обязательно вкрутить, поскольку рукой давление 30-35 бар не удержать.

Чтобы понять, что давление в цилиндрах недостаточно, не обязательно производить замеры компрессии. Если на низких оборотах двигатель работает вяло и неустойчиво, а на высоких как бы «просыпается», то это явный признак плохой компрессии. При этом из выхлопной трубы, как правило, валит сизый дым – еще один признак.

Изношенные маслосъемные кольца плохо справляются со своей функцией, но на высоких оборотах масло, которое они пропускают, уплотняет зазоры компрессионных колец, в результате чего компрессия возрастает. Однако так продолжается, пока свечи не забросает маслом. Данное явление позволяет оценить износ колец, залив в цилиндры 5-10 мл моторного масла. Если после этого давление увеличится на 6-8 бар, то виноваты кольца. Проводя такой тест, необходимо учитывать, что компрессия может повыситься и за счет временного уменьшения объема камеры сгорания на эти самые 5-10 мл масла. В таком случае степень сжатия увеличивается, а вместе с ней и реальное давление в цилиндре.

При увеличении компрессии во время «масляного теста» только на 1-2 бара или если она вообще останется без изменений, то это весьма тревожный сигнал. В худшем случае это может означать наличие дыры в поршне, и тогда путь один – капремонт!

Если при обычном замере компрессии давление в одном из цилиндров поднимается заметно медленнее и оказывается на 3-5 бар ниже нормы, то есть вероятность прогорания прокладки между блоком и головкой.

А бывает, что компрессию удается повысить простой промывкой инжектора сольвентом. Это говорит о том, что мотор эксплуатировался на низкокачественном топливе, и многие его детали покрылись нагаром.

Проверка компрессии на дизельном двигателе

Компрессия в моторе является одним из ключевых параметров, благодаря которому можно определить ресурс и исправность двигателя.

Мотор не берёт масло, а значит – компрессия хорошая. Это не так. Маслосъемные компрессионные кольца – это разные кольца. Степень их износа может происходить по разному, а значит — этот показатель ни о чем не говорит.

Когда проверять и параметры замера

Процедура проверки компрессии должна проходить по правильному сценарию. Необходимо четко знать диагноз, чтобы правильно определить состояние машины.

Заказать замер компрессии

К примеру, если машина плохо заводится зимой – значит, компрессию нужно измерять при заводке на холодном моторе. На каждый мотор есть своя документация, которая обозначает степень сжатия, а также компрессии – минимальный параметр, оптимальный и максимально-допустимый.

Если компрессия не будет совпадать с этими параметрами – то машина будет заводиться и работать значительно хуже. Нормальным показателем компрессии в современном дизельном двигателя является замер на 20-25 бар. Для старого дизельного автомобиля показатель равняется 28-32 бар. Новая система «Common Rail» набирает не менее, чем 15 бар для оптимальной работы. плохая компрессия на дизеле может свидетельствовать о многих проблемах машины.

Процедура проверка компрессии и инструменты

Замер компрессии на дизеле мало чем отличается от аналогичного замера на бензиновой системе. В частности, проверку компрессии чаще всего осуществляют через пути свечей накала. Правда, процедура проверки немного дороже по причине того, что при демонтаже свечи накала, она может обломаться. Какие компрессометры присутствуют на рынке?

• Компрессометры по свечам накала. Самый оптимальный вариант, точность данных и герметичность.
• Существуют также компрессометры для проверки через разъем форсунки

Как правильно измерять компрессию на дизеле?

Проверка компрессии на дизельном двигателе проходит за первые 3 оборота коленвала. Именно такое количество оборотов позволяет получить необходимый стартовый показатель, который должен быть в системе. Если показатели не будут совпадать с указанными регламентно в документации мотора, скорее всего, предстоит ремонт двигателя.

Заказать замер компрессии

При заказе вы получаете персонального менеджера который обеспечит максимально быстрое выполнение всех необходимых задач

Заказать замер компрессии

Какие виды диагностики мы выполняем?

Диагностика дизельного авто

Ремонт топливной аппаратуры

Ремонт турбины

Ремонт двигателя

Ремонт ходовой части

Почему наша диагностика — пожалуй, лучшая в Киеве?

Комплексный подход

Мы выполняем не только замер компрессии, а и ремонтируем двигатели. Поэтому после всех работ мы сможем отдать вам полностью рабочую машину.

Большой опыт

С 2013 года нами была проведена проверка компрессии и ремонт большого количества разнообразных двигателей разной степени сложности.

Алгоритм проверки

За годы работы мы разработали последовательность правильных действий, что позволяет добиться желаемого результата в 99% случаев.

Статистика 

TDS за 2021 год

Персонального менеджера

Системный подход к ремонту автомобиля

Запчасти в наличии

Всегда знаете за что платите

Гарантия на работу и запчасти

Все формы оплаты

Нужна консультация?

Наш специалист вам перезвонит!

Заказать звонок

Знаете ли вы?: Степень сжатия | Car News

Что такое степень сжатия?

У каждого двигателя своя степень сжатия. Топливно-воздушная смесь сжимается в цилиндре, создавая воспламенение, сила которого зависит от степени сжатия: объем цилиндра, когда поршень находится в нижней части своего хода, против объема цилиндра, когда поршень в верхней части его хода. Между прочим, вы должны знать, что рабочий объем двигателя относится к суммарной мощности всех поршней во время полного цикла.

Зажигание происходит, когда поршень находится в верхней части своего хода, то есть в верхней части цилиндра (также известного как головка цилиндра), который образует камеру сгорания. Оставшийся объем топливовоздушной смеси внутри камеры сгорания позволяет пропорционально определить степень сжатия.

Степень сжатия обычно составляет от 8:1 до 10:1. Более высокая степень сжатия, скажем, от 12:1 до 14:1, означает более высокую эффективность сгорания.

Преимущества
Более высокая степень сжатия и эффективность сгорания означают большую мощность при меньшем расходе топлива и меньшем количестве выхлопных газов. С другой стороны, более сильные воспламенения усиливают нагрев, трение и износ, что усложняет работу внутренних компонентов двигателя. Автопроизводителям приходится находить правильный компромисс.

Возьмем, к примеру, технологию Mazda SKYACTIV. Инженеры переработали внутренние компоненты, чтобы увеличить ход поршня, чтобы обеспечить более высокую степень сжатия. При этом водителям, которые хотят воспользоваться этим преимуществом, абсолютно необходимо использовать бензин премиум-класса (бензин с более высоким октановым числом).

Форсированные двигатели и дизельные двигатели
Безнаддувные двигатели могут иметь более высокую степень сжатия, чем форсированные двигатели (с наддувом или с турбонаддувом). Например, в двигателе с турбонаддувом воздух, поступающий в камеру сгорания, уже находится под давлением, поэтому степень сжатия должна быть немного ниже, чтобы избежать чрезмерной нагрузки на компоненты. Двигатели с наддувом обычно имеют степень сжатия от 8:1 до 8,5:1.

Однако, когда речь идет о дизельных двигателях, отсутствие свечей зажигания требует более высокой степени сжатия — примерно с 14:1 до 22:1. Они используют горячий воздух для испарения, а затем поджигают топливо.

Марки топлива
Чем большее сжатие и нагрев может выдержать топливо перед воспламенением, тем выше его октановое число (87, 91, 94 и т. д.) и выше сорт топлива (обычный, премиум и т. д.).

Как я уже сказал; более высокая степень сжатия означает больше тепла внутри двигателя. Топливо с более высоким октановым числом может выдержать большее повышение температуры и менее склонно к преждевременному воспламенению или преждевременному воспламенению, также известному как детонация двигателя. Это явление изменяет ход поршня и может привести к серьезному повреждению двигателя.

Чем выше степень сжатия, тем больше мощность? Да, и вот почему.

| Практическое руководство — двигатель и трансмиссия

Увеличит ли увеличение степени сжатия выходную мощность вашего двигателя? Вы можете подозревать, что ответ «да», и вы будете правы, но вы можете не знать всех причин, почему. Когда цель состоит в том, чтобы увеличить мощность мощных двигателей, есть несколько популярных способов добиться этого, включая добавление наддува с помощью турбонагнетателя, нагнетателя или закиси азота. Увеличение рабочего объема двигателя или увеличение его скорости (об/мин) также может привести к скачку мощности и также популярно, но увеличение степени сжатия, то есть уменьшение объема камеры сгорания, вероятно, является наименее понятным методом из всех. В конце концов, как можно сделать что-либо в двигателе меньше увеличивает свою мощность?!

Что такое сжатие?

Возможно, мы идем по уже утоптанной земле, но статическая степень сжатия двигателя проста для понимания: это весь объем цилиндра над компрессионным кольцом в нижней мертвой точке (НМТ) по сравнению с объемом над компрессионным кольцом в верхней мертвой точке (ВМТ). Чтобы узнать, как рассчитать статическую степень сжатия, нажмите здесь.

В четырехтактном двигателе внутреннего сгорания вся работа выполняется во время рабочего такта. Остаются три других такта (впуск, сжатие и выпуск), которые должны существовать, но ничего не добавляют к выходной мощности. На самом деле, они стоят энергии — очень много. Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания общеизвестно неэффективны, 20 процентов из них считаются святым Граалем, но большинство из них находятся в младшем подростковом возрасте. Это означает, что существует огромный потенциал повышения эффективности, и именно поэтому многие силовые установки с высокой степенью сжатия последних моделей, такие как Gen V GM, Ford Coyote и Gen III Hemi, выглядят так хорошо по сравнению со своими предшественниками.

Динамика мощного удара

Представьте себе на мгновение, что мы рассматриваем рабочий удар как однократное событие с открытым временем, подобное выстрелу из винтовки. В лучшем случае наша пуля (поршень) имеет только полость казенной части, удерживающую порох в оболочке, в качестве камеры сгорания, и всю длину ствола в качестве цилиндра (рабочий объем). Изменение начального положения пули от порохового заряда к месту дальше по стволу означает меньшее расстояние, на котором расширяющиеся газы воздействуют на пулю, прежде чем она выйдет.

Если вы перевернете концепцию сжатия с ног на голову и подумаете о нем как о событии расширения, вы получите сжатие в обратном порядке — коэффициент расширения. В этом больше смысла, потому что именно расширение, а не сжатие, создает силу, из которой мы получаем энергию. Итак, если посмотреть на аналогию с нашей винтовкой, у нас есть ствол той же длины и диаметра, та же пуля (поршень), тот же заряд (воздух и топливо), только мы запускаем пулю дальше по стволу. Чем дальше по стволу начинается пуля, тем меньшую силу расширения газ может воздействовать на пулю. Для наших целей эта сила представляет собой крутящий момент двигателя, а начальная точка пули аналогична динамической степени сжатия двигателя в заданном рабочем состоянии.

Статическое и динамическое сжатие

Степень статического сжатия (иногда называемая степенью механического сжатия) — это удобная справочная информация, которую производители двигателей используют для создания и описания двигателей, но нет двух действительно одинаковых двигателей с одинаковым CR, потому что на самом деле имеет значение динамическая степень сжатия. По этой причине застревание на статических степенях сжатия является тупиком для большинства вещей, кроме автомобильной тривиальной погони. Цилиндр с рабочим объемом 100 куб. см захватит 100 куб. см воздуха и топлива, закрыв впускной клапан в НМТ, но только 75 куб. см, если он закроется на четверть до отверстия. Поскольку количество воздуха и топлива, попавших в камеру сгорания, действительно имеет значение для выработки мощности, из двух наших гипотетических 100-кубовых двигателей тот, у которого больше всего захваченных воздуха и топлива, будет давать наибольшую мощность (при прочих равных условиях), хотя оба двигателя имеют одинаковый рабочий объем.

Где находится «динамическая» часть коэффициента динамического сжатия?

Наш предыдущий абзац не проливает много света на то, почему это называется «динамическим сжатием», пока мы не рассмотрим, как двигатель работает в различных условиях. Даже в двигателях с фиксированными фазами газораспределения (без VVT) эффективная степень сжатия изменяется при изменении частоты вращения двигателя и нагрузки. Короче говоря, если он изменяет количество заряда в камере сгорания от цикла к циклу, он меняет степень расширения и, следовательно, свою мощность. Настройка индукции, скорость двигателя, продувка выхлопных газов и положение дроссельной заслонки — все это изменяет динамическую компрессию от момента к моменту. Таким образом, статическая компрессия на самом деле является не индикатором удельной мощности двигателя, а критерием для расчета того, что будет дальше!

Стоит ли повышать коэффициент статического сжатия?

В недавнем динамометрическом тесте мы проверили производительность стандартного 70-кубового литья LS «317» (слева), сравнив его с меньшим 65-кубовым литьем «243», и обнаружили, что разница составляет чуть более полбалла при сжатии. .

При обсуждении степени сжатия, которая обычно используется в автомобильной сфере — от 8: 1 до 15: 1 — количество мощности, которое вы можете ожидать, будет варьироваться от 2 до 4 процентов на единицу увеличения статического сжатия. (Это, как мы отметим, является улучшением, которое вы получите только с компрессией, а не с оптимизацией фаз газораспределения.) Три процента могут показаться не такими уж большими по сравнению с тем, что вы получите, добавив турбокомпрессор, закись азота или даже кулачок, но все имеет значение. Более того, поднять степень сжатия на величину, достаточную для того, чтобы почувствовать разницу, может быть так же просто, как обработать блок или головки цилиндров на несколько тысячных во время следующего ремонта, так почему бы и нет? Подробнее об этом чуть позже.

Увеличение компрессии на этом 6-литровом LS стоило 15 л.с., и все, что мы сделали, это заменили большие камеры сгорания на меньшие.

Недавно мы провели динамометрический тест типичного 6-литрового Gen III LS (LY6) с уличным распредвалом. Со штатными 70-кубовыми камерами сгорания мощность достигала 490 л.с. Просто заменив штатные литые головки блока цилиндров 70cc 317 на стандартные литые головки 243 с меньшей камерой сгорания 65cc, мы увеличили мощность до 505 л. с., то есть на 15 л.с. (около 3 процентов).

Как насчет октана топлива?

Если вы повысите компрессию, вы окажетесь на крючке из-за подачи в двигатель топлива с достаточно высоким октановым числом, чтобы предотвратить разрушительную для двигателя детонацию. Однако усовершенствования головок цилиндров и другие технологии в последние годы значительно смягчили удар.

Есть один ограничивающий фактор, который может привести к резкому прекращению вашего плана по повышению компрессии — октановое число топлива. Октановое число — это описание склонности топлива к воспламенению при определенных условиях испытаний, которые учитывают степень сжатия, число оборотов в минуту, нагрузку, температуру охлаждающей жидкости, температуру воздуха на входе, влажность и множество других переменных. Более высокое октановое число означает, что топливо может противостоять самовозгоранию при более высоком давлении и температуре, чем топливо с более низким октановым числом.

При прочих равных, двигатели с более высокой степенью сжатия требуют топлива с более высоким октановым числом. Это связано с тем, что топливо с более низким октановым числом может начать воспламеняться до возникновения искры через систему зажигания, состояние, известное как детонация или самовоспламенение. Когда это происходит, ранний фронт пламени создает пиковое давление в камере до того, как поршень достигнет ВМТ. Этот всплеск давления усугубляется тем, что он ограничивается все меньшим пространством, поскольку поршень продолжает свое неумолимое движение к ВМТ. Детонации, почти всегда катастрофической для высокопроизводительных двигателей, следует избегать любой ценой — это все равно, что одновременно бить по поршням молотком и плазменной горелкой.

По этой причине работа с более высокой степенью сжатия может привести к повреждению двигателя, но ситуация постепенно меняется. Улучшения в таких вещах, как металлургия, покрытия и вычислительная динамика потока, означают, что инженеры и производители двигателей имеют множество инструментов для защиты от разрушительной детонации.