Что представляет собой степень сжатия двигателя
Повышение степени сжатия
Термический КПД двигателя ηt в значительной степени зависит от величины степени сжатия ε. Чем выше степень сжатия, тем меньше топлива используется для получения той же самой мощности, поэтому повышение степени сжатия — один из основных методов увеличения мощности двигателя. Термический КПД двигателя при увеличении степени сжатия увеличивается сначала быстро, а после значений степени сжатия 12-13 — несколько медленнее.
Увеличение степени сжатия ограничивается появлением детонации вследствие роста температуры рабочей смеси в конце хода сжатия, в результате чего двигатель перегревается, наполнение цилиндров бензовоздушной смесью ухудшается, износ основных деталей двигателя повышается в 2-3 раза. Сильная детонация может привести к прогоранию днища поршня. Практически предельное значение степени сжатия ограничивается октановым числом применяемого моторного топлива. Наиболее рациональным является форсировка двигателя до степени сжатия 9,8 — 10, что подтверждается опытом участия в спортивных соревнованиях в нашей стране и за рубежом. Указанные значения также типичны для двигателей, использующих распределительные валы с относительно коротким периодом впуска, подобные валам многих форсированных двигателей. При увеличении продолжительности такта впуска посредством установки распределительного вала с более длительным периодом впуска прирост мощности от степени сжатия становится еще более значительным.
Прирост мощности при увеличении степени сжатия можно определить по приведенной ниже таблице, показывающей приращение мощности двигателя от исходной величины при изменении степени сжатия. Для этого находят в таблице столбец с исходной степенью сжатия и колонку с новой предполагаемой степенью сжатия. Прочитанное значение в элементе таблицы покажет увеличение мощности в процентах.
исходная степень сжатия
новая степень сжатия
Данные таблицы базируются на механических степенях сжатия, определенных путем математических расчетов из фиксированного объема, а не на динамических степенях сжатия, которые будут увеличиваться при увеличении эффективности впуска. При улучшении наполнения цилиндра динамическая степень сжатия увеличивается подобно увеличению объема цилиндра, т.к. в цилиндр будет поступать больше воздуха и топлива.
Практически увеличение степени сжатия не всегда приводит к увеличению мощности. Если статическая (подсчитанная ) степень сжатия уже находится около предела детонации для используемого топлива, ее дальнейшее увеличение может ухудшить мощность и/или надежность двигателя. Это особенно справедливо, когда достигнут коэффициент наполнения цилиндра больше 1. К тому же, когда коэффициент наполнения цилиндра больше 1, поступившая смесь находится под небольшим положительным давлением, однако, она может заполнить только пространство в цилиндре плюс пространство в камере сгорания. Однако если мы увеличиваем степень сжатия путем уменьшения объема камеры сгорания или путем увеличения выпуклости поршня, то общее количество бензовоздушной смеси, которую может принять цилиндр, уменьшится на эту величину, и, как следствие, при увеличении степени сжатия ухудшается наполнение цилиндров. Чем лучше наполнение цилиндров (полученное турбиной, насосом, полировкой каналов, изменением фаз газораспределения и т.д.), тем меньше будет требуемая степень сжатия.
Замеренное компрессометром давление в цилиндре в конце такта сжатия может быть пересчитано в степень сжатия по формуле: ε= (Pc +3.9)/1.55, где Pc — давление, замеренное компрессометром, кг/с м² . Разница значения компрессии в разных цилиндрах не должна превышать 0.5 — 1 кг/с м² .
Практически степень сжатия двигателя зависит от объема камеры сгорания, размера и формы поршня и его хода. Так, для двигателей УЗАМ 3313 и 3318, имеющих одинаковый диаметр цилиндра и ход поршня и одинаковую головку блока цилиндров, за счет изменения формы поршня степень сжатия изменяется с 7.6 в двигателе УЗАМ-3313 до 9.2 в двигателе УЗАМ-3318, что приводит к увеличению максимальной мощности с 85 до 90 л.с., а максимального крутящего момента с 135 н/м до 145 н/м.
Наиболее просто увеличить степень сжатия двигателя можно фрезеровкой головки блока цилиндров, что позволяет уменьшить объем камеры сгорания. При этом необходимо следить за тем, чтобы при открывании клапана он не ударял по днищу поршня во всем диапазоне частот вращения двигателя (т .к. пружины клапанов имеют определенную инерцию), и при необходимости выполнить в поршне проточки под клапаны.В двигателях с чугунным блоком цилиндров возможна также фрезеровка поверхности блока цилиндров, сопрягаемой с головкой блока, самостоятельно или вместе с фрезеровкой поверхности головки блока цилиндров.
Ниже в таблице показана зависимость степени сжатия двигателя УЗАМ-412 от глубины фрезерования головки блока цилиндров:
Степень сжатия и компрессия двигателя
Современный автомобилист, если он хочет разбираться в своей машине, должен знать массу терминов и определений. При отсутствии технического образования, либо при недостаточных знаниях в теме автомобилестроения и физике в целом, водитель может путать такие определения, как степень сжатия и компрессия. Эти понятия, в целом, довольно близки друг к другу, но не тождественны, как думают многие водители. В рамках данной статьи рассмотрим, в чем разница между степенью сжатия и компрессией двигателя. Разобравшись в этих понятиях, станет гораздо проще анализировать работу мотора.
В чем разница между степенью сжатия и компрессией
Перед тем как подробно разбираться с каждым из определений, сформулируем кратко, что такое компрессия и степень сжатия:
- Под компрессией понимается давление, которое образуется в цилиндре при максимальном сжатии. Данный параметр можно замерить.
- Под степенью сжатия понимается число, которое определяет соотношение объема до начала сжатия и после него.
Если ознакомиться с технической литературой, можно заметить, что в ней чаще всего фигурирует термин “Степень сжатия”. Также данный показатель указывается в книге по технической эксплуатации автомобиля, например, в разделе про подбор топлива. Что касается компрессии, ее обычно используют в работе автомеханики. Диагностические приборы позволяют определить компрессию, на основе которой специалист имеет возможность сделать выводы о качестве работы мотора.
Что такое степень сжатия двигателя
Есть распространенное заблуждение, что степень сжатия — едва ли не самый главный параметр любого автомобильного двигателя. На самом деле, это не совсем так. Степень сжатия двигателя влияет на топливо, которое лучше использовать для мотора. Также от степени сжатия зависят параметры воспламенения. Если на автомобиле используется искровое зажигание (бензиновый двигатель), степень сжатия специалисты стремятся повысить, а если сгорание в цилиндрах происходит от сжатия (дизельный двигатель), то, наоборот, снизить.
Рассмотрим пример. Допустим, у нас бензиновый двигатель с объемом в 2,4 литра. Если в таком моторе степень сжатия равна 6 единицам, то мощность такого двигателя составит около 100 лошадиных сил. При этом, если оставить тот же мотор, но повысить степень сжатия в дважды — до 12 единиц, то мощность составит около 135-140 лошадиных сил. При этом в обоих рассмотренных случаях расход бензина будет одинаковый. Если сжатие выше, то ниже температура выхлопных газов, соответственно, больше высвободившейся энергии может быть преобразовано в механическую работу.
Если углубиться в физику процесса, можно вспомнить, что чем выше уровень расширения газов после произошедшего воспламенения, тем ниже температура этих газов. Соответственно, больше механической энергии в результате взрыва высвобождается. Поскольку в автомобильных двигателях степень сжатия и степень расширения газов в процессе взрыва практически идентичны (поскольку взрыв происходит в замкнутом цилиндре), отсюда следует, что с повышением степени сжатия удается повысить эффективность работы двигателя.
Само собой, повышать степень сжатия можно не до бесконечности — есть определенная граница. В зависимости от того, насколько высока температура и давление смеси в момент создания искры, определяется риск возникновения детонации. Если не просчитывать данный фактор, могут создаться серьезные проблемы в работе двигателя.
Обратите внимание: Чтобы нивелировать проблему с возникновением детонации в ходе повышения температуры, производители автомобилей ввели в двигателях пятый цикл. Смысл его в том, что закрытие впускных клапанов происходит позже, чем ранее. Соответственно, это позволяет лучше использовать топливо в цилиндрах, что снижает степень сжатия, но увеличивает уровень расширения. Такая схема используется на современных автомобильных моторах.
Если ознакомиться с технической информацией по автомобилю, можно заметить, что степень сжатия фигурирует в документации в качестве одного из параметров. Данная степень сжатия является постоянной для двигателя, и изменить заложенные производителем значения практически невозможно.
Степень сжатия можно измерить самостоятельно. Чтобы это сделать, необходимо поделить общий объём двигателя на число цилиндров. В результате данных вычислений удастся узнать полный объем одного цилиндра. Далее потребуется один из поршней мотора перевести в верхнюю мертвую точку и залить в данный цилиндр масло, отмерив его объем. Полученный объем — это объем камеры сгорания. Далее остается разделить общий объём цилиндра на объем камеры сгорания и узнать степень сжатия двигателя.
Что такое компрессия двигателя
В отличие от степени сжатия, параметр компрессии часто можно слышать в сервисных центрах, например, при прохождении диагностики. Мастера по техническому обслуживанию после считывания ошибок или проведения других работ могут сообщить, что у автомобиля повышенная или пониженная (что чаще) компрессия.
Если компрессия снижается в двигателе, это является сигналом о том, что имеются определенные проблемы с мотором.
Замерить компрессию двигателя можно и самостоятельно. Чтобы это сделать, потребуется компрессометр. Данный прибор можно приобрести практически в любом автомобильном магазине. Его нужно поместить в цилиндр, после чего прокрутить мотор стартером. Далее можно узнать по полученным результатам информацию о компрессии.
Обратите внимание: Если на автомобиле бензиновый двигатель, нормальный уровень компрессии для него находится на уровне в 10-14 атмосфер. Для дизельного двигателя данный показатель равен 24-35 атмосферам.
Если после замера компрессии вы обнаружили, что она значительно меньше, чем рекомендуется конкретно для вашего мотора, необходимо провести диагностику. Лучший способ диагностики — разобрать полностью мотор и посмотреть комплектующие. Но, поскольку это достаточно сложная процедура, требующая определенных знаний, лучше провести тестирование следующим образом:
Залейте в цилиндр двигателя около 15-20 грамм моторного масла;
- Далее повторно проведите замер компрессии двигателя;
- Если в результате измерения вы заметили, что компрессия увеличилась, это говорит о том, что клапаны не закрываются до конца, либо имеет место быть прогорание клапана. В случае, если после залития масла показатель компрессии остался на прежнем уровне, следует обратить внимание на возможность залегания поршневых колец. Но также следует брать во внимание, что в таком случае есть вероятность проблем с зеркалом цилиндра или с самим поршнем.
- механический износ поршневой системы. В этом случае на всех деталях, находящихся в непосредственном контакте между собой, возникают микроцарапины и выбоины. Происходит это в основном по причине использования некачественного топлива, после сгорания которого остается осадок, пагубно влияющий на стенки цилиндра и поршня;
- залегание или заклинивание уплотнительных колец. Причина ― некачественный бензин. По мере накопления остатков гари кольца буквально приклеиваются к пазам на поршне и не могут должным образом разжиматься при нагреве, что и приводит к потере давления;
- сколы. Поскольку любая составляющая поршневой системы имеет временной предел своей эксплуатации, рано или поздно наступает усталость металла, в результате которой от деталей начинают откалываться мелкие частицы, способные привести не только к потере давления, но и к серьезной поломке двигателя в целом.
- Измерить рабочий объем цилиндра. Для этого необходимо разделить его общий литраж на количество цилиндров. Например, если ваш четырехцилиндровый двигатель имеет размер в 1100 кубов, то рабочий объем будет равен 275 см 3 .
- Измерить размер камеры сгорания. Эту процедуру необходимо выполнять, когда поршень находится в верхней метровой точке. После этого можно воспользоваться обычным шприцем, в который набрано моторное масло. Зафиксировав количество вылитого масла, вы получите необходимый показатель.
- Разделить первый результат на второй. Полученное число и будет степенью сжатия двигателя.
- Проверка выполняется на прогретом двигателе, что необходимо для получения минимальной вязкости моторного масла. Необходимо отключить подачу топлива в двигателе, для чего снимают подающий патрубок от топливной системы. Также одновременно выкручиваются свечи и достаются высоковольтные катушки. При этом необходимо открыть на полную дроссельную и воздушную заслонку.
- Далее вам потребуется использовать специальный прибор под названием компрессометр. Он имеет соответствующий измерительный наконечник, который вставляется в отверстие выкрученной свечи. Компрессометр необходимо герметично вкрутить в резьбу свечи, после чего стартером прокрутить коленвал до момента прекращения увеличения давления в измеряемом цилиндре.
- Вам лишь останется записать показания прибора, сбросить компрессометр и провести аналогичные операции со всеми цилиндрами в двигателе. Как вы можете видеть, выполнение такой проверки по измерению компрессии не представляет особой сложности. Необходимо лишь использовать исправные компрессометры, и вы сможете самостоятельно выполнить данную процедуру, не прибегая к услугам соответствующих ремонтных мастерских.
Снижение уровня компрессии — достаточно серьезная проблема, которую можно определить на раннем этапе. Симптомами, которые указывают на подобную проблему, является повышение расхода уровня топлива и снижение мощности двигателя.
Степень сжатия и компрессия двигателя: подробное описание
О компрессии двигателя знают практически все автовладельцы. Увы, но до сих пор многие из них продолжают путать это понятие со степенью сжатия. Действительно, эти характеристики тесно связаны между собой, однако их ни в коем случае нельзя сравнивать, поскольку каждая из них играет собственную роль в работоспособности двигателя. Чем же отличается компрессия от степени сжатия, и что связывает эти два показателя? Рассмотрим всё по порядку.
Максимальная компрессия возникает в конце такта
Понятие компрессии
Чтобы наиболее подробно охарактеризовать значение компрессии, необязательно обращаться к справочникам и терминологии. Достаточно лишь запомнить то, что компрессия – это максимальное давление в цилиндре, возникающее в самом конце такта сжатия. Величина этого давления может измеряться в различных единицах, но наибольшее распространение получило измерение в атмосферах. Стоит сразу отметить, что компрессия не является постоянной величиной, как степень сжатия двигателя, и изменяется в меньшую сторону по мере его износа. Но об этом немного позже.
Что же касается величины оптимального давления в цилиндрах, то для определенной модели двигателя она индивидуальна и зависит от его объема. Чтобы иметь максимальное представление о разнице этих показателей, достаточно взглянуть на приведенную ниже таблицу:
| Модель двигателя | Объем | Давление (атмосфер) |
| ЯМЗ 236 | 11,15 л | 34―37 |
| ЕВРО-4 | 11,76 л | 33―39 |
| Lexus ES300 (б/у) | 3 л | 15―16 |
| ВАЗ 2101 | 1,6 л | 10―13 |
| Д240 | 4,75 л | 25―29 |
Причины низкого давления
Как уже было упомянуто выше, показатель компрессии зависит от износа двигателя. В связи с этим могут возникать различные причины, из-за которых давление в цилиндре может значительно сократиться. К основным таким причинам можно отнести следующие:
Методы увеличения компрессии
Пожалуй, прежде чем задаваться вопросом, как увеличить компрессию двигателя, следует определить первопричину падения давления в цилиндре, и только после этого приступить к устранению неисправности. На сегодняшний день существует несколько способов решения этой проблемы, которые применяются в зависимости от того или иного случая. Начнем с самой распространенной причины снижения компрессии – с износа поршневой системы.
Урвоень компрессии зависит от износа поршневой системы
Поскольку проблема износа цилиндро-поршневой группы двигателя связана с неплотным прилеганием деталей друг к другу, решить эту проблему можно инновационными способами. На рынке можно найти большое разнообразие различных присадок, с помощью которых можно нарастить на изношенный участок металла необходимую толщину, которой вполне хватит для увеличения компрессии. Кроме того, некоторые материалы, из которых изготовлены такие присадки, способны удерживать в себе моторное масло, благодаря чему давление увеличивается еще больше. Однако такой метод следует использовать лишь тогда, когда вы точно уверены в причине неисправности. К примеру, использование присадок при залегании поршневых колец никак не повлияет на ситуацию или же вовсе её усугубит. Поэтому крайне важно провести тщательную диагностику перед ремонтом. О том, какая компрессия должна быть у модели вашего двигателя, можно прочитать в его технической документации. Исходя из этого, следует делать определенные выводы касательно возможных причин поломки.
Что касается заклинивания или «закоксованности» поршневых колец, то здесь используются иные методы. Можно сказать, что даже старые, но весьма эффективные. Увеличить компрессию в таком случае достаточно просто. Необходимо отвинтить свечи, залить в каждое отверстие около 100 грамм моторного масла и подождать около часа. Чистое масло размягчит накопленную гарь, и при следующем запуске двигателя она попросту выработается. Если вы знаете, какая должна быть компрессия двигателя вашего авто, то можно сравнить её с показателями после проведения этой процедуры, измерив величину манометром. Если изменений нет, то, вероятно, причина кроется в механическом повреждении, поэтому единственным выходом из ситуации станет посещение мастерской.
Определение степени сжатия
Мы уже определили, что компрессией является уровень давления в цилиндрах. А что же такое степень сжатия? На самом деле, все очень просто. Степень сжатия двигателя – это отношение рабочего объема всего цилиндра к объему камеры сгорания. Исходя из этого, следует сразу отметить, что эта величина постоянна для марки вашего двигателя, она не измеряется ни в каких единицах, поэтому сравнивать её с компрессией не имеет никакого смысла. Также этот параметр напрямую влияет на мощность двигателя. Чем он больше, тем выше давление над поршнем, и, соответственно, выше крутящий момент.
Замер степени компрессии
Более того, зная степень сжатия, можно легко определить, какая именно компрессия должна быть на вашем двигателе. Для этого необходимо этот параметр умножить на 1,4 атмосферы. Результат получится, конечно, приблизительным, однако, на него можно полагаться как на оптимальную приблизительную величину давления.
Чтобы узнать степень сжатия, достаточно выполнить три простых шага:
Итак, сделав определенные выводы, можно смело сказать, что компрессия двигателя и степень сжатия – это две абсолютно разные вещи. Зная эти базовые понятия, вам будет намного проще определить те или иные проблемы, связанные с цилиндро-поршневой системой любого мотора.
Компрессия автомобильного двигателя: как измерять и причины ее изменения
Показатель мощности мотора напрямую связан с характеристикой компрессии и степенью сжатия мотора. При уменьшении этих показателей неизменно отмечаются проблемы с мощностью двигателя, который не обеспечивает должную тягу и плохо разгоняется при нажатии педали газа. Поговорим поподробнее о том, что же представляет собой компрессия двигателя, степень сжатия двигателя, а также опишем технологию ремонта при наличии подобных проблем.
Понятие компрессии и степени сжатия
Принято отличать два этих понятия, от которых непосредственно зависят технические характеристики конкретного силового агрегата.
Степень сжатия двигателя – это соотношение объема надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в его нижней мертвой точке (объем цилиндра полностью) к объему аналогичного подпоршневого пространства в верхней мертвой точке (объему камеры сгорания).
Соответственно, чем больше показатель степени сжатия двигателя, тем больше мощность мотора. Необходимо сказать, что степень сжатия является конструктивным параметром, который отображает изменение объемов цилиндра во время работы мотора. При этом отмечается зависимость степени сжатия и использования топлива с более высоким октановым числом. Последнее позволяет избежать появления детонации топлива при его сгорании.
Под компрессией двигателя принято понимать показатель максимального давления в цилиндрах, которое создается при движении поршня от нижней мертвой точки до верхней.
Проверка компрессии выполняется соответствующими измерительными приборами и позволяет определить наличие каких-либо отклонений данной характеристики в каждом из цилиндров. На основании полученных измерений можно будет определить имеющиеся проблемы силового агрегата и в последующем устранить поломки.
Причины изменения компрессии
Следует сказать, что проблемы с компрессией свидетельствуют о серьезных поломках двигателя, и, с большой долей вероятности, автовладельцу придется выполнять дорогостоящий капитальный ремонт автомобиля.
В том случае, если отмечается нарастание компрессии по мере увеличения тактов двигателя, это может говорить об износе стенок цилиндра, поршневых канавок и проблемах с кольцами.
Если же, наоборот, компрессия двигателя не увеличивается и не достигает необходимых показателей, то в результате седла клапанов не обеспечивают должную герметизацию камеры сгорания и из нее выходит воздух. В данном случае необходим ремонт головки блока цилиндров.
В том случае, если измерения компрессии проводились при полностью открытой заслонке, и при этом отмечается недостаточный уровень данной характеристики, это говорит о прогаре поршней и клапанов, деформации клапанов и задирах на цилиндрах двигателя.
Последнее в особенности распространено на современных моторах, поэтому дополнительно при подозрении на задиры производят осмотр мотора специальными устройствами, которые позволяют визуально определять состояние каждого цилиндра на предмет выявления таких проблем. У таких моторов с задирами отмечается уменьшенная компрессия двигателя.
Измеряем компрессию мотора
Проверка компрессии позволяет определить состояние двигателя, в том числе его предполагаемый пробег и ресурс. Поэтому такую проверку достаточно часто проводят при покупке автомобиля с пробегом.
Опытный мастер по имеющимся данным о компрессии сможет определить имеющиеся у мотора проблемы, что и станет залогом качественного выбора автомобиля или его последующего правильного ремонта. Необходимо лишь качественно проводить такие измерения и в последующем грамотно восстанавливать автомобиль.
У большинства современных силовых агрегатов технология измерения компрессии стандартна. Условием проведения качественной проверки такой характеристики мотора является использование заряженной аккумуляторной батареи и исправного стартера.
В том случае, если вы определили существенные расхождения показателей компрессии в различных цилиндрах, или же этот показатель не достигает нужной величины, то необходимо либо самостоятельно заниматься ремонтом двигателя или же обратиться в соответствующие ремонтные мастерские.
Отметим, что такой ремонт отличается повышенной сложностью, поэтому браться за него самостоятельно можно лишь в том случае, если у вас имеется соответствующий опыт работы. А вот неквалифицированное вмешательство в двигатель неизменно приведет к усугублению имеющихся проблем, и в последующем стоимость восстановления мотора будет существенно выше, нежели чем первоначальные затраты на ремонт.
