Как перевести степень сжатия в компрессию

Чем отличается компрессия от степини сжатия?

Степень сжатия и компрессия
Степень сжатия — величина определяемая геометрическими параметрами двигателя:

1. Объем камеры сгорания — Объем образующийся над поршнем, когда он находится в ВМТ
2. Полный объем цилиндра — Это объем камеры сгорания, когда поршень
находится в НМТ, он равен сумме рабочего объема и объема камеры сгорания.

Степень сжатия = полный объем цилиндра/объем камеры сгорания.

Для движков классики составляет 8.5.
Изменяется при помощи изменения объема камеры сгорания (например прокладкой) .
Повышение степени сжатия в карбюраторном двигателе ограничено стойкостью топлива к детонации.

Под компрессией понимают давление в конце такта сжатия. Эта величина и измеряется манометром (компрессиометром) .

Как соотносятся степень сжатия и компресия?

Немного теории. Компрессия обычно больше, чем степень сжатия (12 у нового приработанного 2103 двигателя) , поскольку сжатие происходит практически адиабатически, и, соответственно, сопровождается изменением (увеличением) температуры смеси. Эта величина была бы равна степени сжатия, если бы сжатие происходило изотермически в герметически замкнутом объеме.
В случае адиабатическиго сжатия максимальное возможное давление в конце такта сжатия («компрессия») оценивается согласно уравнению Пуассона

показатель степени для идеального двухатомного газа составляет x=cp/cv =7/5. Таким образом, для
«классического» движка со степенью сжатия 8.5 максимальное давление составляет примерно 20
атм. Кстати, очень похожая цифра (16-17 атм) получается у двигателя с идеально притертыми
клапанами при измерении компрессии «с маслом», когда кольца (и замки колец) герметизированы
залитым в цилиндр моторным маслом. Недостающие 3-4 атм получаются, например, за счет того,
что начальное давление меньше 1 атм. При измерении компрессии без масла давление составляет 12 атм, за счет вытекания горючей смеси из цилиндра при сжатии через замки колец и в зазор между кольцами и цилиндром, который имеется в силу конструктивных особенностей (например сетка Хона) . Поэтому обычно говорят, что «компрессия у исправного двигателя в 1.2 -1.3 раза больше степени сжатия».

Измеряется компрессия следующим образом. На прогретом двигателе выкручиваются все свечи,
обычно одна из свечей устанавливается с центральным электродом на массу, нажимается «газ в пол» и двигатель прокручивается стартером, пока значение на установленном в свечном отверстии
компрессиометре не стабилизируется.

Следует отметить, что «бытовые» компрессиометры, особенно с резиновым наконечником могут иметь значительную погрешность, и, в случае получения низких значений, желательно проверить
результаты измерений другим компрессиометром. Кроме того, стартер должен обеспечивать
достаточную частоту вращения коленчатого вала, для чего двигатель должен быть прогретым, а
аккумуляторная батарея нормально заряжена.

По компрессии можно судить о степени износа цилидро-поршневой группы. Согласно
«Руководству по ремонту ..» для наших движков, признаком необходимости капремонта является
компрессия ниже 10 атм или отличие компрессии в различных цилиндрах более 1 атм.

Для того, чтобы определить, в чем проблема, в негреметичности колец или клапанов, компрессию
измеряют повторно, залив в цилиндр 10-30 г моторного масла. Если компрессия останется такой же — то проблема в клапанах, если повысится — то в кольцах.

Все про компрессию и степень сжатия дизельного двигателя

Михаил Когут

Д вигатель внутреннего сгорания (бензиновый, дизельный) является сложным устройством, состоящим из множеств механизмов и систем.

Взаимодействие их между собой позволяет преобразовывать энергию, возникающую при сгорании топливно-воздушной смеси во вращательное движение кривошипно-шатунного механизма с дальнейшей передачей вращения на трансмиссию.

Основная работа по преобразованию энергии происходит внутри цилиндро-поршневой группы, а именно в цилиндрах.

Преобразование энергии зависит от многих факторов, среди которых степень сжатия двигателя и компрессия. Особенно эти критерии важны в дизельных силовых установках, поскольку воспламенение горючей смеси в цилиндрах таких моторов происходит в результате ее нагрева за счет сжатия.

Понятие степени сжатия

Зачастую эти понятия путают между собой или объединяют в один термин. В действительности это два разных термина, и характеризуются они по-разному.

Сначала разберем все о степени сжатия дизельного мотора.

Соотношение объема цилиндра двигателя в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке (НМТ) к объему камеры сгорания в момент, когда поршень достигает верхней мертвой точки и есть степень сжатия двигателя.

Данное соотношение указывает на разницу давления, возникающую в цилиндре двигателя в тот момент, когда в цилиндр поступает топливо.

В технической документации, идущей вместе с дизельной силовой установкой, степень сжатия указывается в виде математического соотношения, к примеру — 18:1 .

Для дизельного агрегата самой оптимальной степень сжатия варьируется в диапазоне от 18:1 до 22:1 . Именно при таких показателях у этого двигателя достигаются максимальные показатели эффективности.

Как все работает

У дизельного мотора при такте сжатия, когда поршень движется к ВМТ, объем в цилиндре быстро сокращается. В этот момент в камере сгорания находиться только воздух, он-то и сжимается, данный процесс называется тактом сжатия.

При подходе поршня к ВМТ, воздух сжимается на указанную в документации степень сжатия, в камеру сгорания под давлением подается топливо.

Смесь из топлива и воздуха из-за воздействия на нее высокого давления воспламеняется, значительно увеличивая давление внутри камеры, поршень в этот момент проходит ВМТ .

Образовавшееся в результате сгорания топливовоздушной смеси высокое давление начинает давить на днище поршня, заставляя его двигаться к НМТ .

Посредством шатуна поступательное движение поршня преобразовывается во вращательное движение колен. вала.

В данном случае давление, возникшее в результате воспламенения смеси, заставляет двигаться поршень к НМТ называется рабочим ходом. Рабочий ход является одним из тактов работы цилиндро-поршневой группы.

При такте сжатия как раз и важна степень сжатия. Чем она выше, тем более легче воспламениться горючая смесь и в более полной мере она сгорит, обеспечив большее давление.

При хорошем показателе степени сжатия дизельный мотор будет обеспечивать больший выход мощности при меньшем количестве сгораемого топлива.

Однако у дизельных силовых установок не зря имеется диапазон степени сжатия, за который выходить не рекомендуется.

Степень сжатия меньше 18:1 приводит к снижению мощностного показателя установки, при этом потребление топлива увеличивается.

Но и чрезмерная степень сжатия у мотора тоже сказывается нехорошо на двигателе, особенно дизельном. За счет увеличенных нагрузок, которые испытывают цилиндропоршневая группа, их ресурс очень быстро сокращается.

Увеличение сверх нормы степени сжатия может привести к прогоранию поршня, изгибу шатуна.

В некоторых случаях увеличение данного показателя приводит к взрыву силовой установки без возможности последующего восстановления.

ВАЖНО ЗНАТЬ : Степень сжатия у водородных двигателей значительно больше.

Возможность замера степени сжатия

Проверить степень сжатия дизельного агрегата в гаражных условиях практически невозможно. Поскольку нужно проводить некоторые замеры, которые сделать очень сложно.

Одним из таких замеров является выяснение объема в цилиндре при нахождении поршня в ВМТ.

Далее нужно знать некоторые параметры силовой установки, часть из которых можно узнать из тех. документации, но некоторые узнать довольно сложно.

Для расчета степени сжатия потребуется знать объем камеры сгорания, поскольку между блоком цилиндров находиться прокладка, то нужно знать ее толщину и диаметр поршневого отверстия в ней, ход поршня и диаметр цилиндра.

Имея все эти данные, а также произведя замеры объема в цилиндре, можно математическим путем провести вычисления степени сжатия.

Способы повышения показателя

Замерить степень сжатия на дизельном двигателе сложно, а вот изменить данный показатель в лучшую сторону – можно.

Есть несколько способов увеличения показателей степени сжатия на дизельном агрегате.

Уменьшаем камеру сгорания двигателя

Самым простым способом увеличения данного показателя является уменьшение камеры сгорания.

Поскольку степень сжатия – это соотношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, то изменив объем одного можно поменять и сам показатель соотношения.

Уменьшить объем камеры сгорания

Можно несколькими путями. Первое, что можно сделать – это заменить прокладку между блоком и головкой двигателя на более тонкую, за счет этого и измениться объем камеры сгорания.

Дополнительно можно провести торцевание головки блока цилиндров. В этом случае с головки блока снимается слой металла, из-за чего и уменьшается камера сгорания.

Использование турбированного нагнетателя

Вторым способом изменения данного показателя является увеличение давления в камере сгорания.

Применение такого устройства, как турбинный нагнетатель, он же турбонаддув, позволяет увеличить степень сжатия.

В дизельных силовых установках, не имеющих данного устройства, воздух, требуемый для создания горючей смеси, подается за счет разрежения в цилиндре, возникающего при такте впуска.

При такой подаче воздуха в цилиндры высокое давление на такте сжатия обеспечить в полной мере невозможно, поскольку количество воздуха получатся ограниченным.

При использовании нагнетателя воздух в цилиндры подается принудительно. Это обеспечивает подачу большего количества воздуха, и как следствие большего давления в цилиндре при такте сжатия.

Интеркулер

Часто на дизельных моторах, помимо нагнетателя применяется еще одно устройство – интеркулер. Он также позволяет увеличить давление в цилиндре, но по несколько иному принципу, чем нагнетатель.

В задачу интеркулера входит охлаждение воздуха перед подачей его в цилиндры. Приводит это к тому, что при охлаждении плотность воздуха увеличивается, а значит и давление в цилиндре будет выше.

Это основная информация, что касается степени сжатия. Перейдем к компрессии.

Понятие компрессии

Компрессия – это показатель давления в цилиндрах двигателя. Измеряться данный показатель может в нескольких величинах – кг/см кв., Барах, Атмосферах, Паскалях.

Особое внимание заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как данный показатель очень важен в дизельных моторах. У дизеля компрессия должна быть порядка 22 Атм., хотя на разных двигателях может быть и больше, при этом значительно.

Высокая компрессия в цилиндрах дизеля должна обеспечиваться потому, что воспламенение горючей смеси производится именно из-за высокого давления.

Если данный показатель на дизеле будет значительно меньше нормы, запуск мотора – затруднителен или невозможен.

Компрессия дизельного двигателя в цилиндре достигается путем сжатия воздуха поршнем при такте сжатия. Но полной герметичности внутри цилиндра добиться просто невозможно, всегда будет утечка воздуха.

Воздух частично может прорываться через изношенные компрессионный кольца, когда они уже не могут обеспечить должное прилегание к цилиндру, часть воздушной массы может выходить из цилиндра через неплотное прилегание клапанов к седлам.

Если говорить в общем, то показатель компрессии указывает на состояние двигателя.

Сильное несоответствие компрессии двигателя от заданных норм всегда указывает на сильный износ механизмов силовой установки. Поэтому измерение компрессии входит в комплекс диагностических работ двигателя.

Как замерить компрессию

В отличие от степени сжатия провести замеры компрессии двигателя не особо сложно. Для проведения данных работ достаточно иметь компессометр или компрессограф.

Принцип действия этих двух приборов одинаков, разница лишь в выводе информации.

У компрессометра значение давления указывается на шкале манометра.

У компрессографа же информация о давлении в цилиндре заносится на какой-либо носитель информации или же просто на бумагу.

Последовательность проверки компрессии в дизельном двигателе такова:

1. С одного цилиндра снимается форсунка, на ее место устанавливается прибор;
2. Затем производится проворот коленвала стартером и записывается полученный результат;
3. После проверяется компрессия во всех остальных цилиндрах;
4. Затем значения, полученные во всех цилиндрах, сверяются.

У неизношенного двигателя компрессия должна соответствовать или хотя быть близкой к номинальному значению, указанному в документации. Разбежность в показателях на разных цилиндрах тоже должна быть одинаковой, допускается незначительные отличия.

От чего зависит компрессия

Как уже сказано, компрессия дизельного двигателя, и не только его, а всех силовых установок, зависит от состояния цилиндро-поршневой группы и газораспределительного механизма.

Но помимо этого компрессия двигателя еще и зависит от количества оборотов коленвала. Чем ниже его обороты, тем больше времени у воздуха, находящегося внутри цилиндра найти место, где он может выйти из нее.

Поэтому при замере компрессии важно проследить о том, чтобы стартер обеспечил хотя бы минимальных 200-250 оборотов коленчатого вала в минуту. Иначе показания компрессометра не будут соответствовать реальному значению этого показателя.

Это конечно, не все факторы, влияющие на компрессию, но перечисленные являются одними из основных.

Особенности запуска дизельного двигателя

Но высокая компрессия дизельного двигателя, которой обеспечивается работоспособность силовой установки, играет не на руку легкости пуска.

Конечно, если двигатель хорошо прогреется, стартеру не составит труда обеспечить должные обороты коленвала, и как следствие должное давление в камере сгорания и запуск силовой установки.

У холодного же мотора появляется несколько дополнительных факторов, усложняющих запуск. Одним из таких факторов является повышенное трение между узлами и механизмами у холодного двигателя, поскольку масляной прослойки между ними нет.

А если к данному фактору у дизельной установки добавить еще и слабую компрессию, из-за которой воспламенение рабочей смеси затруднительно, поскольку давления в камере сгорания недостаточно, то пуск мотора очень затруднителен.

Поэтому чем ниже температура и слабее компрессия дизельного двигателя, тем меньше шансов его запустить.

И это еще не рассмотрена такая особенность дизельного топлива, как парафинированние его при низких температурах.

Компрессия в двигателе и степень сжатия: что полезно знать

Лайфхаки

Эти слова часто слышны в гаражных курилках и ремзонах сервисных станций. Понятиями «компрессия» и «степень сжатия» легко жонглируют водители и инженеры. А всегда ли правильно употребляют эти термины? Что это вообще такое? Чем эти величины могут быть нам с Вами полезны?

Определимся с терминами

Компрессия – это значение максимального давления воздуха в камере сгорания неработающего двигателя, которое развивается в конце такта сжатия. В нынешнее время величина измеряется в Барах (бар), Атмосферах (ат, атм) и Паскалях (Па), а раньше – в килограммах силы на квадратный сантиметр (кг/см2) и фунтах на квадратный дюйм (psi, ksi). Измерение компрессии – очень эффективный способ исследования, а полученное её значение – важный диагностический показатель «здоровья» мотора.

Степень сжатия – сугубо инженерная, расчётная и безразмерная характеристика. Она является частным деления объёма цилиндра, когда поршень находится в нижней мёртвой точке (НМТ), и остаточного объёма цилиндра (в т.ч. и объёма камеры сгорания), когда поршень находится в верхней мёртвой точке (ВМТ). Другими словами, степень сжатия – в какое количество раз сжимается объём газа (включая топливо-воздушную смесь), попавшего в цилиндр двигателя во время рабочего хода поршня.

Компрессия зависит от степени сжатия, но не наоборот. Чем выше степень сжатия, тем выше давление, регистрируемое при измерении. Однако на величину этого давления влияет большое количество внешних факторов, изменяя и анализируя которые, с высокой вероятностью можно обнаружить источник проблем, либо убедиться в его отсутствии.

• СЖ = 5.6 (двигателя ГАЗ-11 грузовика ГАЗ-51) – А-66;
• 5 («Волга» Газ-21) – А70-А72;
• 0 (МЗМА-408 «Москвичей» 403 и 408) – А72-А76;
• 5 (ВАЗ-2101) – АИ-92;
• 0 («атмосферный» двигатель EP6 легковых Mini One, Peugeot 308 и Citroen C4) – АИ-95;
• 0 и выше (Mazda Skyactive и т.п.) – АИ-98.

Если двигатель современной конструкции, то взаимосвязь между этими параметрами может отсутствовать благодаря «продвинутым» технологиям смешения, зажигания и сгорания топлива, как и компьютерному управлению, позволяющему менять настройки в широких пределах. Наличие турбонаддува подразумевает эксплуатацию на бензине с октановым числом не ниже АИ-95-98, а если «92-й» и упомянут в числе разрешённых, то только высококачественный, т.к. контрафактный станет для турбомотора смертельным ядом.

Как проверить компрессию в двигателе

При замерах обычно придерживаются следующего регламента: двигатель должен быть прогрет до рабочей температуры (не всегда), демонтирован воздушный фильтр и/или отсоединен блок дроссельной заслонки (если это возможно), либо дроссельная заслонка обязана быть полностью открытой, при наличии карбюратора – полностью открыта воздушная заслонка, вывернуты свечи зажигания (у дизелей – свечи накаливания) из всех цилиндров. Разумеется, для правильного проведения мероприятия, газораспределительный механизм обязан быть правильно отрегулирован (как минимум: метки находиться на своих местах, «перескоки» отсутствовать, а натяжители и их «башмаки» иметь нормальный износ) стартёр должен быть исправен, а АКБ – полностью заряжена.

Пример компрессометра простой конструкции

Компрессометры – приборы для замера компрессии. Их конструктивное исполнение и дизайн могут сильно отличаться, как и цена – от «косаря» за простейшее изделие мануфактурного производства до сотни тысяч рублей за профессиональный диагностический прибор с множеством дополнительных функций. Но принцип действия у всех – один и тот же.

Диагностический прибор с функцией измерения компрессии двигателя и выявления утечек

Обычно у компрессометров имеется наконечник, герметично присоединяемый к свечному отверстию и манометр «с памятью» и обратным клапаном. «Память» манометру нужна для фиксирования («запоминания») максимального давления, развиваемого в течение десятка оборотов коленчатого вала. После присоединения наконечника нужно повернуть ключ зажигания и с помощью стартёра дать мотору сделать около десятка оборотов. На циферблате (или дисплее) прибора мы увидим величину компрессии в данном цилиндре. «Для чистоты эксперимента» замеры необходимо провести 3-5 раз, после чего внести в таблицу среднее арифметическое значение.

Измерение компрессии в цилиндрах двигателя

А какая компрессия должна быть?

«Цифры показывают, как управляется мир» (Иоганн Вольфганг Гёте)

При измерении компрессии у разных марок и моделей двигателей мы получим разные значения у каждого из них. Это нормально, так как у них, как минимум, будет разная степень сжатия.

• Двигатель МЗМА-408 («Москвич-403-408») – 8.0 бар;
• Двигатель ВАЗ-2101 («Жигули-копейка») – 10.5 бар;
• Двигатель TU3JP (Citroen Berlingo First) – 11.3 бар;
• Двигатель EW10A (Peugeot 407) – 12.8 бар;
• Двигатель EP6C (Mini One) – 13.5 бар.

Эти цифры разрушают одно из опасных предубеждений, давно циркулирующих в водительских кругах, что значение компрессии численно как-то взаимосвязано со степенью сжатия мотора. Как видите – взаимосвязи нет: у одного двигателя со степенью сжатия 7.0 нормальная компрессия от 7.5 до 9.5 бар, а у другого, со СЖ = 11.0, диапазон «здоровой» компрессии от 12.0 до 14.0 бар.

Значение компрессии двигателя в течение его жизни и ресурса – меняется.

У «молодого», только что сошедшего с конвейера движка компрессия может составлять 8.0 – 10.0 бар, когда он «обкатался» и все его детали приработались друг к другу – 12.0 – 14.0 бар, а когда ресурс подходит к концу и на одометре более 200000 км пробега, компрессометр покажет 7.0 — 9.0 бар с тенденцией к дальнейшему снижению давления, что укажет на близкий к критическому износ цилиндро-поршневой группы, сёдел клапанов и их направляющих. Это – нормальные значения при естественном износе двигателя. Но основной задачей измерения компрессии является выявление «болезней» мотора на ранних стадиях.

Главный индикатор «здоровья» двигателя, содержащийся в ряду значений компрессии в каждом из цилиндров — их нахождение в узком диапазоне 2 бар. Иначе говоря: разница более 2 бар между наименьшим и наибольшим значениями компрессии среди цилиндров одного двигателя является критической и однозначно указывает на неисправность!

Также следует «бить тревогу», если, например: в трёх цилиндрах мотора компрессометр показал 12.3 — 12.6 бар, а в четвёртом – 11.5 бар. Такое «рассогласование» значений сигнализирует о наличии какого-то изъяна.

Задиры на зеркале — частая причина потери компрессии в одном из цилиндров

Если давление в конце такта сжатия одного из цилиндров двигателя явно ниже общего ряда значений, для «уточнения диагноза» и «выписки рецепта» воспользуемся знакомым ещё со времён «Побед» и «ЗиСов», простейшим методом: в «подозрительный» цилиндр через отверстие для свечи вливаем примерно 30-50 мл моторного масла, после чего, снова измеряем компрессию.

Если давление явно увеличилось – сигнал о том, что герметичность поршневых колец нарушена.

Маслосъёмные кольца «залегли»

Если давление не изменилось – велика вероятность трещин в клапанах, прогоревшего поршня, выпавшего клапанного седла, нарушения герметичности прокладки ГБЦ, и т.п.

Трещины в тарелках клапанов

Компрессия может быть не только ниже, но и выше нормы.

Слишком высокое в одном из цилиндров относительно других давление говорит о повышенном количестве нагара на тарелках клапанов, днище поршня и стенках камеры сгорания. Это может быть следствием изношенных маслосъёмных колпачков и направляющих втулок клапанов, «залегших» поршневых колец и критического износа зеркала цилиндра.

Слой нагара на днище поршня

Более глубокими причинами таких повреждений могут являться слишком большие пробеги между ТО, применение неподходящего или поддельного моторного масла, эксплуатация на низкосортном топливе, несвоевременная замена свечей зажигания, неправильно выставленные зазоры, использование дешёвых или контрафактных элементов системы зажигания и фильтров. Компрессия возрастает по причине того, что скопившиеся отложения уменьшают объём камеры сгорания, из-за чего увеличивается степень сжатия, а значит, и давление в конце такта сжатия.

Замер компрессии в двигателе: для профи и любителей

Изделие похожего назначения входит в состав «вооружения» профессиональных компрессометров. Однако дорогие приборы могут позволить себе далеко не все СТОА, а описываемое приспособление может создать даже обычный гаражный автолюбитель.

Конструкция изделия элементарна:

• штуцер резьбовой под шланг около 14 мм или фитинг с подходящей к свечному отверстию резьбой;
• шланг резиновый с внутренним диаметром 14 мм длиной около 3-4 метров;
• вентиль с резиновым корпусом для бескамерных шин легковых автомобилей;
• винтовые хомуты подходящего диаметра;
• электрический насос для накачивания автомобильных шин (чем мощнее и производительнее – тем лучше).

В одном из старых журналов «За рулём» для похожего изделия предлагалось взять металлический корпус вышедшей из строя свечи зажигания с извлечённым изолятором центрального электрода, и приварить (или припаять) к нему нужного диаметра стальную трубку, превратив в штуцер.

Приспособление собирается следующим образом … Штуцер (фитинг) присоединяется к шлангу и соединение фиксируется хомутом. От резинового корпуса вентиля острым ножом отрезается грибовидная «шляпка». Получившийся штуцер диаметром около 15 мм вставляется в противоположную часть шланга и соединение фиксируется хомутом. Штуцер герметично вкручивается в свечное отверстие ГБЦ исследуемого цилиндра. Вентиль присоединяется к насосу. Приспособление готово к работе.

Как это работает (после измерения компрессии) … Поршень исследуемого цилиндра устанавливается в положение, соответствующее моменту зажигания, когда все клапаны закрыты. Отворачивается пробка расширительного бачка системы охлаждения и вынимается масляный щуп. Если двигатель не имеет масляного щупа, то отвинчивается крышка маслозаливной горловины. Включается электрический насос. Если такового под рукой не оказалось, можно воспользоваться ножным шинным насосом и прибегнуть к услугам помощника. Воздух начинает нагнетаться в цилиндр двигателя. После этого на слух определяется источник утечек давления из камеры сгорания:

• Если шипение нагнетаемого воздуха исходит из выхлопной трубы, то вероятная проблема – негерметичность, трещина или прогар выпускного клапана;
• Если свист воздуха раздаётся из впускного коллектора, проблемы имеют впускные клапаны;
• Если воздух выходит из патрубка масляного щупа, что можно проверить мыльной водой или воздушным шариком – от негерметичности поршневых колец до прогоревшего поршня;

• Если в расширительном бачке видна «газировка» (выделение пузырьков), а при накрытии горловины ладонью ощущается давление воздуха изнутри – воздух поступает в рубашку охлаждения двигателя через прогоревшую прокладку ГБЦ.

Предложенное приспособление и проверка двигателя с его помощью помогают с большой долей точности выявить характер неисправности, не прибегая к «располовиниванию» двигателя.

В качестве эпилога к рассказу о компрессии, хочется заострить Ваше внимание на большой пользе этой характеристики: получив её значение, появляется отличная возможность продиагностировать двигатель без использования дорогого высокотехнологичного оборудования и сложной деликатной разборки мотора. Периодическое измерение компрессии на СТОА или своими силами, очень полезно не только в плане обеспечения долгой безбедной жизни двигателя и всего автомобиля, но и для экономии финансовых средств владельца, и самого главного – его нервов.

Что такое такое степень сжатия двигателя и на что она влияет

От величины сжатия зависит термический КПД двигателя. Но с ростом степени повышается и риск детонации, поэтому при форсировке и капитальном ремонте следует уделить время расчетам. Давайте рассмотрим, как увеличить степень сжатия двигателя, взаимосвязь компрессии и степени, и чем примечателен двигатель цикла Миллера-Аткинсона.

Как связаны степень сжатия и компрессия двигателя?

Степень сжатия в цилиндрах мотора – величина абсолютная и рассчитывается математически. На практике это соотношение отображает коэффициент сжатия поступившей в цилиндр топливной смеси на такте впуска. Понятие компрессии означает пиковое давление в камере сгорания в конце такта сжатия и может быть измерено практически. Компрессия хоть и является производной от степени сжатия, но зависит от многих факторов:

• герметичность цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) и клапанного механизма;
• мощность стартера, состояние АКБ и качество контактов, влияющее на количество оборотов стартера.

Форсирование двигателя путем увеличения степени сжатия

Чем выше степень, тем горячее воздух в конце такта сжатия и тем выше КПД двигателя. Но повышение одного параметра не гарантирует линейное возрастание второго. Наибольший прирост мощности ощущается при повышении степени до 10-11 единиц.

К примеру, увеличив степень сжатия стандартного ВАЗовского мотора с 9.8 до 11, мы в теории получаем прирост термического КПД на 4%. Тест на стенде при этом покажет куда более скромное значение – 2,5%. Повысив степень сжатия того же мотора еще на единицу, мы получим фактическую прибавку в 4.5%. Моментная характеристика возрастет главным образом на низких и средних оборотах. Дальнейшее увеличение степени сжатия без перехода на высокооктановое спортивное топливо и вовсе не даст результат.

Причина такого явления — в детонации, которая возникает в случае слишком высокого пикового давления в камере сгорания. При контакте с разогретым воздухом в таком случае смесь самовоспламеняется еще до момента подачи искры. При этом фронт пламени распространяется со скоростью более 2000 м/с, тогда как значение при нормальном сгорании не превышает 250-300 м/с.

Ударная волна такой силы оказывает разрушительное давление на цилиндры, стенки камеры сгорания, поршни. Также значительно повышается температура выхлопных газов, что приводит к прогоранию днища поршня, клапанов.

Поэтому тюнинг со сжатием следует проводить после точного математического расчета и с прицелом на октановое число бензина.

Основные методы увеличения

1. Уменьшение толщины ГБЦ, БЦ. С привалочной плоскости головки и блока методом фрезеровки либо шлифовки снимается слой металла и уменьшается объем камеры сгорания.
2. Установка поршней с выпуклостями. Цель, как и в предыдущем методе – уменьшение объема камеры сгорания.
3. Увеличение хода поршня за счет установки другого коленчатого вала, шатунов.

Как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия?

До недавнего времени показатель степени закладывался инженерами на этапе разработки и был фиксированным вне зависимости от режима работы двигателя. Нормальное значение для современных бензиновых моторов варьируется от 8 до 14 единиц, традиционно высокая степень сжатия у дизельных моторов – 18-23.

Ужесточение экологических норм заставляет гениев инженерной мысли искать новые пути увеличения термического КПД. Одно из таких решений – двигатель с изменяемой степенью сжатия. Было разработано несколько вариантов динамического изменения степени:

• дополнительная секция в полости ГБЦ. Открытие секции позволяет увеличить объем камеры сгорания, уменьшая тем самым степень. Система не получила распространения из-за избыточного усложнения конструкции ГБЦ;
• поршни с изменяемой высотой. Конструкция получилась слишком громоздкой, появились проблемы с перекосом поршней и уплотнением ЦПГ;
• регулировка высоты подъема коленчатого вала. Изменение степени сжатия осуществляется за счет специальных эксцентриковых муфт, которые регулируют высоту опорных подшипников коленвала. Технология долгое время тестировалась концерном VAG, но так и не вошла в серию;
• регулировка высоты поднятия ГБЦ. Специальный механизм с электроприводом и шарнирное соединение частей блока двигателя позволяли регулировать степень от 8 до 14 единиц. Разрабатывалась технология инженерами SAAB, но из-за ненадежности резинового кожуха, герметизирующего подвижные части блока, и излишней сложности конструкции также не пошла в серию;

• шатун с изменяемой длиной. Высота шатуна регулировалась специальным реечным механизмом с помощью давления масла. Как и в предыдущих случаях, разработка французских инженерах не была внедрена в массовое производство;

• траверсный механизм сочленения шатуна с коленчатым валом. За счет изменения угла поворота траверсы уменьшается либо увеличивается ход поршня. Разработка инженеров Infiniti используется на двухлитровом моторе VC-T, который сейчас устанавливается на кроссовер QX50. Двигатель развивает максимальную мощность в 268 л.с. и пиковый крутящий момент 380 Нм.

Цикл Миллера-Аткинсона

Большую известность цикл Миллера-Аткинсона получил благодаря рекламным брошюрам компании Mazda. Маркетологи гордо заявляют, что инженерам удалось поднять степень сжатия двигателей модели Skyactive до 14 единиц. На самом деле речь идет о геометрической степени сжатия, а не о фактической.

Трюк заключается в том, что во время поднятия поршня на такте сжатия выпускные клапаны еще долгое время открытые, из-за чего часть свежего воздушного заряда выталкивается в выхлопной тракт. Поэтому фактическая степень близка к стандартным для бензиновых моторов 12 единицам. Увеличение термического КПД при этом достигается за счет более эффективного использования энергии расширяющихся газов на такте рабочего хода. За счет большего хода (увеличен диаметр кривошипа) газы дольше давят на поршень. Поэтому при сгорании одной и той же доли топлива, в сравнении с обычным циклом Отто, на коленчатый вал передается больший крутящий момент. Технология позволяет в режимах малых и средних нагрузок значительно уменьшить расход топлива и количество вредных выбросов.

Математический расчет

Степень сжатия двигателя внутреннего сгорания равняется объему камеры сгорания к рабочему объему цилиндра и рассчитывается по формуле (V + C)/C = CR, где

• V — объем цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ). Для расчета необходимо сумму объемов всех цилиндров (указывается в технической характеристике ДВС) разделить на количество котлов;
• С — объем камеры сгорания, когда поршень в верхней мертвой точке (ВМТ). Включает в себя объем полости ГБЦ, прокладки ГБЦ и выемок в цилиндре. Если поршень имеет выпуклость, ее объем отнимается от общего объема камеры сгорания.

Вычислить степень сжатия математически довольно непросто из-за сложной геометрической формы камеры сгорания. Поэтому на практике применяются 2 основные методы вычисления.

Видео:Как измерить степень сжатия правильно.

Практический расчет методом проливки

Суть измерения заключается в поочередном заполнении жидкостью площади над поршнем, когда тот находится в верхней мертвой точке, и стенок камеры сгорания ГБЦ. Для измерения нам необходим кусок оргстекла, в котором будут пропилены отверстия для вкручивания болтов ГБЦ и отверстие для заливки жидкости. Между оргстеклом и блоком необходимо установить уже использованную (обжатую) прокладку. Стенки цилиндров для увеличения гидроплотности необходимо смазать густой консистентной смазкой (литиевой либо обычным солидолом).

Притянув оргстекло болтами, заполните образовавшейся объем жидкостью. Объем поместившейся воды будет соответствовать объему надпоршневого пространства. Аналогичный тест проводится и с головкой блока. При этом клапана должны быть притерты, между седлами и тарелками нанесена консистентная смазка. Сумма объема залитых жидкостей и будет объемом камеры сгорания.

Чтобы рассчитать степень сжатия на онлайн-калькуляторе , также будет необходимо измерить величину хода поршня и диаметр цилиндра. Все эти значения помогут вычислить объем двигателя, который изменяется при каждой фрезеровке плоскостей БЦ, ГБЦ, установке поршней иной геометрической формы, расточки цилиндров либо установке других шатунов, коленчатого вала.

Можно ли рассчитать степень, измерив компрессию?

Компрессия напрямую зависит не только от понятия степени сжатия двигателя, но и от природы сжимаемого газа и условий в камере сгорания. На практике зависимость этих параметров выливается в формулу Р = Ро*Ɛƴ, где

• Ро – начальное давление в цилиндре, принимаемое за 1;
• Ƴ – адиабатический показатель для воздуха. В двигателе внутреннего сгорания при сжатии часть тепла отдается стенкам цилиндра, камеры сгорания; происходит утечка части газа через неплотности, а воздух перемешан с частичками топлива, поэтому процесс считается недиабетическим. Показатель политропы при этом равняется не эталонным 1.4, а приближенным к фактическим 1.2.

Все это значит, что, измерив компрессию, мы можем вычислить показатель степени сжатия двигателя. К примеру, при компрессии 15,8 степень сжатия будет близка к 10 единицам. Чтобы уменьшить погрешность, нужно соблюсти все правила измерения компрессии: