Компрессия и степень сжатия
По не вполне понятной причине очень многие автолюбители путают эти два понятия. Между тем, хотя они близки, но не являются одним и тем же. Примерно как угол опережения зажигания и угол замкнутого состояния контактов. Достаточно указать на тот факт, что степень сжатия является геометрической величиной, выражающейся в абсолютных единицах (то есть это просто число без единицы измерения) и являющейся практически постоянной величиной для двигателей одной модели в штатной комплектации, а компрессия меряется в единицах давления (атмосферах, МПа, барах) и сильно зависит от технического состояния двигателя и способа измерения. Скажем так, степень сжатия — расчётный параметр, примерно как колёсная база, а компрессия — эксплуатационный, примерно как расход топлива.
Итак, степень сжатия — геометрическая безразмерная величина, вычисляется как отношение полного объёма цилиндра к объёму камеры сгорания. Полный объём цилиндра — сумма рабочего объёма и объёма камеры сгорания, то есть объём в цилиндре, когда поршень находится в нижней мёртвой точке НМТ, объём КС — когда он в ВМТ; рабочий объём — объём между ВМТ и НМТ. Для волговского мотора, как правило, это 6.7. Это следует грубо понимать так, что рабочая смесь, засосанная в цилиндр, сжимается в 6.7 раз по объёму. Именно раз, а не атмосфер. Поскольку степень сжатия — это деление кубических сантиметров на кубические сантиметры, то специальной единицы измерения нет (в таких случаях говорят об абсолютных единицах, проще говоря — разах).
Степень сжатия не меняется при работе мотора, это такая же его константа, как рабочий объём или масса. (Строго говоря, при работе двигателя кольца трутся о гильзы, снимают с них ничтожные слои молекул, рабочий объём растёт, степень сжатия падает — но на настолько микроскопические величины, что этим можно совершенно смело пренебречь и принять, что степень сжатия в принципе не меняется). От неё зависит прежде всего применяемое топливо, точнее, его октановое число. Чем выше степень сжатия, тем более высокооктановое топливо требуется мотору.
Компрессия — физическая величина, давление в цилиндре в конце такта сжатия. Измеряется в атмосферах или кг/см2, можно в барах, килопаскалях или других единицах. Может сильно изменяться в процессе работы мотора по мере его износа. Зависит от степени сжатия (оптимальная компрессия мотора очень приблизительно высчитывается умножением степени сжатия на 1.4 атм — это связано с эффектом адиабатического сжатия). Таким образом, характерные значения компрессии для стандартного мотора — около 8…9 атмосфер. (Для форсированного под 92 бензин — 10…12).
Смысл компрессии — техническое состояние двигателя и всего автомобиля в целом, наряду с давлением масла. Чем она выше, тем меньше газов прорывается в картер двигателя и соответственно больше газов совершают полезную работу, благодаря чему у двигателя высокий КПД и низкий расход топлива, а также высокая мощность. От компрессии зависит расход масла, стабильность работы двигателя, приёмистость, расход топлива, быстрота запуска двигателя. Помимо двигателя, на величину компрессии может повлиять состояние электрооборудования (стартёра, аккумуляторной батареи, соединяющих их проводов) — но только при измерении.
При падении компрессии в любом цилиндре или во всех ниже 6 атмосфер или сильном разбросе по цилиндрам (более 1 атмосферы) двигатель подлежит ремонту. Как правило, основная причина падения компрессии — «севшие» поршневые кольца, например после перегрева. На втором месте стоят клапана. Потом пробой прокладки ГБЦ. Могут быть ещё экзотические случаи типа прогоревшего поршня или вылезшего поршневого пальца, «профрезеровавшего» гильзу. Чтобы определить, что именно, после измерения компрессии в цилиндры заливают масло и снова меряют. Если компрессия существенно возрастает, почти всегда виноваты кольца. Если нет — дело в головке, скорее всего в клапанах.
Проблемы, вызываемые низкой компрессией — падение мощности, ухудшение динамики разгона, снижение максимальной скорости, возрастание расхода масса и топлива, порой очень чувствительные.
Для измерения компрессии служит прибор, называемый компрессометром, который представляет собой обыкновенный манометр, аналогичный тем, с помощью которого меряется давление в шинах, со специальным переходником, который либо ввинчивается вместо свечи, либо просто плотно прижимается к свечному отверстию резиновым кольцом. На переходнике имеется золотник (ниппель), который позволяет сохранять показания прибора для удобного считывания. Компрессометры продаются на автомобильных рынках.
При стандартном измерении компрессии воздушный фильтр должен снят, подача топлива отключена — поплавковая камера осушена, а бензонасос отключен от бака и также опустошен, все свечи вывинчены, клапана отрегулированы. Мерять необходимо на предварительно хорошо прогретом двигателе с хорошо заряженным и не старым аккумулятором, иначе компрессия окажется заниженной (скорость вращения коленвала играет важную роль). Рекомендуется провести 3-4 цикла измерений компресии и усреднить полученные результаты, чтобы добится большей достоверности данных, в идеале — повторить замеры с интервалом в несколько дней. К сожалению, при измерении компрессии можно часто получить неверные данные из-за погрешности прибора, неплотном прижатии переходника к свечному отверстию, наличию во впускном коллектора остатков бензина итп.
Обычно компрессию меряют в двух вариантах: самый простой — с открытыми заслонками в карбюраторе, более продвинутый — с закрытыми. Впрочем, профессионалы могут мерять компрессию в разных сочетаниях, в том числе с невывинченными свечами в остальных цилиндрах, на холодном двигателе, с закрытыми или открытыми заслонками в карбюраторе итп. При этом каждый из способов дает свои результаты и позволяет определять свои дефекты.
Если заслонка полностью закрыта, то в цилиндры поступает малое количество воздуха. Максимальное давление в цилиндре оказывается невелико (порядка 6-8 атм) из-за малого давления в коллекторе (0.5-0.6 атм вместо 1 при полностью открытом дросселе). Утечки при закрытой заслонке также оказываются малы из-за малого перепада давления, но даже при этом соизмеримы с поступлением воздуха. Вследствие этого величина компрессии в цилиндре оказывается очень чувствительной к утечкам — даже из-за незначительной причины давление падает сразу в несколько раз.
При полностью открытом дросселе этого не происходит. Значительное увеличение количества поступившего в цилиндры воздуха приводит и к росту компрессии, однако утечки, несмотря на их небольшой рост, становятся значительно меньше подачи воздуха. Вследствие этого компрессия даже при серьезных дефектах может ещё не упасть до недопустимого уровня (например, до 8-9 атм у двигателя под АИ-93 или 5-6 атм у двигателя под А-72).
Исходя из особенностей различных вариантов измерения компрессии, можно дать некоторые рекомендации по их использованию.
Измерения компрессии с полностью открытой заслонкой позволяют обнаружить:
— поломки и прогары поршней;
— зависание (закоксовывание) колец в канавках поршня;
— деформации или прогар клапанов;
— серьезные повреждения (задиры) поверхности цилиндра.
Измерением компрессии с закрытой заслонкой можно определить:
— не вполне удовлетворительное прилегание клапана к седлу;
— зависание клапана — дефекты профиля кулачка распределительного вала (в конструкциях с гидротолкателями).
Дефекты и неисправности бензинового двигателя, выявляемые измерением компрессии на примере двигателя под 92 бензин
Неисправность Признаки неисправности Величина компрессии, атм при дроссельной заслонке:
открытой, закрытой:
Неисправности нет, норма — 10-12 6-8
Трещина в перемычке поршня Синий дым выхлопа, большое давление в картере — 6-8 3-4
Прогар поршня То же, цилиндр не работает на холостом ходу — 0-5 0-1
Прогар клапана Цилиндр не работает на холостом ходу и малых нагрузках — 1-4 0
Деформация клапана То же — 3-7 0-2
Залегание колец в клапанах поршня То же с синим дымом выхлопа, большим давлением в картере — 2-4 0-2
Задир на поверхности цилиндра То же, возможна не вполне устойчивая работа цилиндра — 2-8 1-4
Переобогащение смеси Затруднен запуск, черный дым выхлопа — 5-8 3-4
«Зависание» клапана Цилиндр не работает на холостом ходу — 5-8 1-3
Дефект профиля кулачка распределительного вала То же — 7-8 1-3
Естественный износ поршневых колец и цилиндров Повышенный расход масла — 6-9 4-6
Повышенное количество нагара в камере сгорания в сочетании с изношенными маслоотражательными колпачками и/или маслосъемными кольцами Повышенный расход масла, синий дым выхлопа — 13-16 10-14
Тщательно записывая результаты измерений и проводя их по нескольку раз в каждом варианте, можно сделать выводы о состоянии двигателя, не разбирая его.
Компрессия двигателя: что это такое
Компрессия – это величина, показывающая максимальный уровень давления в цилиндрах автомобиля, созданного в период холостого прокручивания мотора при помощи стартера. Показатели компрессии позволяют с высокой точностью установить тип повреждения мотора и причину, которая привела к появлению неисправности.
Какой должна быть нормальная компресия
Норма компрессии двигателя (бензинового, дизеля) проверяется по формуле: Сж*Коэф, где:
Норма компрессии для бензинового двигателя
Исходя из формулы установлено, что для автомобилей с бензиновым мотором компрессия будет оптимальной при показателях 7-13 атмосфер. Разберем расчеты на примере автомобиля отечественного производства ВАЗ 2112 и ВАЗ 2110. Расчеты представлены в таблице.
| Наименование показателя | ВАЗ 2112 | ВАЗ 2110 |
| Уровень сжатия | 10,5 | 9,9 |
| Коэффициент | 1,2 | 1,2 |
| Норма компрессии | 10,5 * 1,2 = 12,6. | 9,9 * 1,2 = 11,88. |
Норма компрессии для дизельного двигателя
В дизельном моторе степень сжатия значительно выше, чем в бензиновом двигателе. Поэтому и показатели оптимальной компрессии окажутся существенно выше. В частности, компрессия на уровне:
Признаки низкой компрессии двигателя
Существует ряд признаков, сигнализирующих владельцу автомобиля, о низком уровне компрессии в двигателе машины. Признаки следующие:
Как проверить компрессию в двигателе
Уровень компрессии можно проверить несколькими способами: со специальным прибором или обычным бумажным кляпом. Оба способа имеют несколько особенностей.
Проверка прибором
Для проведения измерений компрессии нужно подготовить компрессометр. Этот инструмент изготовлен в виде манометра, имеющего специальный переходник.
Перед началом работ нужно включить двигатель и разогреть его до рабочей температуры (приблизительно 80 градусов). Далее нужно проверить состояние аккумулятора – если батарея заряжена не полностью, то её нужно подзарядить. А также рекомендуется осмотреть воздушный фильтр – если он окажется грязный, то его нужно заменить.
Система зажигания отключается методом отсоединения провода подачи низкого напряжения от прерывателя. Если мотор с распределителем, то чтобы отключить систему зажигания, нужно высоковольтный провод снять с катушки и подсоединить его к «массе» авто.
Подачу топлива в мотор можно предотвратить несколькими способами. Если бензонасос электрический, то потребуется обесточить реле устройства. Если бензонасос механический, то нужно будет отсоединить его от магистрали, по которой поступает топливо.
После вынимания свечей зажигания, нужно
При работе с коробкой передач нужно выполнить несколько действий:
Подсоединение компрессометра к цилиндрам осуществляется последовательно. Сначала к первому цилиндру, а после ко второму (и т.д.). После завершения диагностики, все разобранные детали двигателя устанавливаются на свое место.
Проверка бумажным кляпом
Также существует альтернативный способ проверки компресии с помощью бумажного кляпа. Проверка компрессии бумажным кляпом, сделанным из сухой газеты, происходит по такому же алгоритму, что и диагностика с использованием компрессометра. При этом, когда свечи зажигания будут вынуты, на их место следует установить бумажный кляп. После установки кляпа потребуется провернуть коленчатый вал двигателя. Если кляп вылетит из свечного отверстия цилиндра с хлопком, значит уровень компрессии в норме. Если хлопка не будет вовсе или он будет слабо слышимым – то это сигнализирует о низкой компрессии.
Читайте также: Что такое степень сжатия двигателя.
Проверка компрессии двигателя
Проверка компрессии двигателя производится для поиска неисправностей в двигателе внутреннего сгорания. Компрессия – это сжатие смеси в цилиндре под воздействием сил извне. Компрессия измеряется как степень сжатия умноженная на 1,3. При измерении компрессии можно найти цилиндр, который имеет сбои в работе.
Если у машины появились различного рода проблемы, как то падение мощности, потери масла, троение в моторе, то проверяют свечи, датчики, осматривают двигатель на предмет повреждений и течи. Когда такие проверки не приносят результата, то прибегают к замеру компрессии.
Самостоятельно проверить компрессию можно с помощью компрессометра. На станциях технического обслуживания такие проверки делаются с помощью компрессографа или мотортестера.
Компрессия двигателя может снизиться по многим причинам:
— Износ поршней и деталей поршневой группы
— Неверной настройкой ГРМ
— Прогар клапанов и поршней.
Чтобы конкретно определить причину неисправности и проводиться замер компрессии двигателя. Разберемся, как проводить такую процедуру.
Проверка компрессии двигателя
Для начала нужно подготовить двигатель к проверке. Для этого нам нужно для начала прогреть двигатель до высокой температуры в 70-90 градусов. После этого нужно отключить бензонасос, чтобы не подавалось топливо и вывернуть свечи зажигания.
Обязательно проверьте работоспособность стартера и зарядку аккумулятора. Последний этап подготовки – открыть дроссельную заслонку и воздушный клапан.
После всего этого переходим непосредственно к проверке компрессии:
1. Наконечник компрессометра вставляем в разъем свечи и стартером прокручиваем мотор до тех пор, пока не остановится рост давления.
2. Коленвал должен вращаться с оборотами около 200 в минуту.
3. Если двигатель исправен, то компрессия должна вырасти за считанные секунды. Если это происходит долго, свидетельство перегорания поршневых колец, если давление вообще не растет, то, скорее всего, нужно менять прокладку блока. вк.ком/autobap Минимальное давление в бензиновом двигателе должно быть от 10 кг/см? (в дизельном двигателе более 20 кг/см?).
4. После снятия показаний, спустите давление, открутив колпачок на приборе.
5. Аналогично проверьте все остальные цилиндры.
Есть другой способ проверки, который отличается от вышеуказанного тем, что в проверяемый цилиндр заливается моторное масло. Повышение давления указывает на износившиеся кольца поршней, если давление не повышается, то причина в прокладке головки цилиндра, или вообще есть течь в клапанах.
При исправности двигателя компрессия в нем должна быть от 9,5 до 10 атмосфер (бензиновый двиг.), при этом в цилиндрах она должна отличаться не более чем на атмосферу.
Диагностировать слабую компрессию можно также по работе карбюратора. При протечке воздуха нужно проверить прилегание пропускного клапана. Если же воздух вытекает через верх радиатора, то виноват неисправная головка цилиндра.
Что влияет на компрессию двигателя
1. Положение дросселя. При закрытом или прикрытом дросселе давление снижается
2. Загрязнение воздушного фильтра
3. Неверный порядок фаз газораспределениям, когда клапан закрывается и открывается не в нужные моменты. Такое бывает при неправильном монтаже ремня или цепи
4. Закрытие клапанов не вовремя из-за зазоров в их приводе.
5. Температура мотора. Чем больше его температура, тем больше и температура смеси. Следовательно, давление ниже.
6. Протечка воздуха. Утечки воздуха, снижают компрессию. Вызваны они повреждением или естественным износом уплотнителей камеры сгорания.
7. Попадание масла в камеру сгорания увеличивает компрессию
8. Если топливо попадает в виде капель, то компрессия снижается – смывается масло, которое играет роль уплотнителя
9. Отсутствие герметичности в компрессометре либо в обратном клапане
10. Скорость вращения коленвала. Чем она выше, тем выше компрессия, не будет утечек из-за негерметичности
Выше рассказано, как мерить компрессию в ДВС, работающего на бензине. В случае с дизельным мотором измерения производятся иначе.
Измерение компрессии в дизельном двигателе
1. Для того, чтобы отключить поступление дизеля в мотор, нужно отключить от электропитания клапан подачи топлива. Также это можно сделать зажимом рычага отсечки на насосе высокого давления.
2. Измерения на дизельном двигателе производятся специальным компрессометром, который имеет свои особенности.
3. При проверке не нужно жать педаль газа, так как в таких ДВС нет дросселя. Если же он есть, перед проверкой его необходимо прочистить.
4. Каждый тип двигателя снабжен специальной инструкцией о том, как проводится измерение компрессии на нем.
Стоить помнить, что замеры компрессии могут быть не точными. При измерениях по большей части нужно учитывать разницу давления в цилиндрах, а не среднюю величину компрессии.
Обязательно стоит учитывать такие параметры как температура масла, двигателя, воздуха, скорость вращения мотора и т.д. Только с учетом всех параметров можно делать вывод о степени износа поршней и других деталей, влияющих на компрессию. И как результат всех этих неисправностей давать заключение о потребности проведения капитального ремонта двигателя.
Какая компрессия должна быть в двигателе?
Для определения состояния силовой установки автомастера пользуются замером компрессии в цилиндрах мотора. Во время проверки этого параметра удается получить только цифры, но эта операция позволяет оценить состояние цилиндропоршневой группы без сильной разборки двигателя. Замер компрессии – операция, которая выполняется за считанные минуты, а информации эта процедура дает немало. Но не все знают, что такое компрессия и как по ней оценивается степень износа и состояние силового агрегата автомобиля.
Компрессия и степень сжатия
Компрессия – параметр, который показывает давление внутри камеры сгорания при достижении поршня ВМТ на такте сжатия. Она показывает, насколько сжимается топливовоздушная смесь, закачанная в цилиндр при такте впуска.
Давление – один из факторов, участвующих в процессе горения. Если брать дизельный мотор, то в нем воспламенение топливной смеси происходит за счет сильного сжатия, из-за чего смесь разогревается настолько, что происходит самовоспламенение. Давление напрямую влияет на горение.
В бензиновых же моторах загорание смеси происходит от искры свечи зажигания. Но и в таких моторах нужно, чтобы топливовоздушная смесь сжималась. В процессе этого топливо испаряется и лучше перемешивается с воздухом, что обеспечивает легкость воспламенения, полное сгорание смеси с лучшей отдачей энергии. Поэтому компрессия считается важным параметром двигателя.
Автопроизводители в технической документации указывают степень сжатия. Автолюбители воспринимают это показатель как компрессию. В действительности это два разных параметра.
Степень сжатия характеризует соотношение объема цилиндра при нахождении поршня в НМТ и ВМТ. Это геометрический параметр указывающий, как сильно сжимается топливная смесь. Единиц измерения он не имеет. В документации к автомобилю указывается, что степень сжатия составляет 10:1. Отсюда понимаем, что в цилиндре происходит 10-кратное уменьшение объема цилиндра при такте сжатия.
Но степень сжатия — не показатель давления. И виной тому физические процессы, происходящие в цилиндре. При сжатии происходит нагревание топливной смеси, которая находится в газообразном состоянии. А газ при повышении температуры расширяется, увеличивает свой объем. Это и становится причиной того, что значение компрессии выше, чем степени сжатия, на 20%. В результате при степени сжатия в 10:1 получаем давление в камере при завершении такта сжатия на уровне 12 кгс/см. кв. Но это значение не точное, поскольку компрессия меняется из-за тех же физических процессов. На холодном двигателе показатель ниже из-за меньшего расширения газа.
Компрессия в цилиндрах напрямую зависит от степени сжатия, но в обратном направлении никакой зависимости нет. Давление в цилиндрах на геометрический показатель повлиять не может.
Видео: Обманчивая компрессия.Диагностика двигателя без автомобиля
Какая компрессия считается нормальной?
Чрезмерное давление в цилиндрах, как и недостаточное, негативно сказывается на процессах в камерах сгорания. При слишком большой компрессии появляется взрывной характер сгорания топлива, начинается детонация мотора, сопровождающаяся созданием высоких температур и ударными нагрузками на ЦПГ и кривошипно-шатунный механизм.
Поэтому компрессия в двигателях находится в определенном диапазоне. На бензиновых двигателях давление, создаваемое в цилиндре, варьируется в диапазоне 11-13 кгс/см. кв. Но есть и исключения, силовые установки некоторых авто обладают компрессией 14-16 кгс/см. см.
Выше отмечалось, что воспламенение смеси в дизельных моторах происходит от давления, причем немалого. Поэтому в таких моторах показатель компрессии выше, чем у бензиновых. Рабочим считается у дизеля давление на уровне 22 кгс/см. кв.
Что влияет на давление в цилиндрах?
Сжать топливо в камере сгорания возможно только при условии, что в цилиндре обеспечивается герметичность. Поршни при работе мотора постоянно двигаются в цилиндрах, а где есть подвижное соединение, там будут зазоры. И хоть для устранения этих зазоров применяются уплотнители – поршневые кольца, но потери в месте контакта поршней с цилиндрами есть, поскольку часть газов прорывается в подпоршневом пространство.
Взаимодействие элементов ЦПГ между собой приводит к износу контактирующих поверхностей, из-за чего зазоры постепенно увеличиваются, что обеспечивает просачивание большего количества газов. А чем больше их выйдет, тем меньше будет компрессия.
Повлиять на компрессию могут и другие элементы, расположенные в камере сгорания. Закачка составляющих топливной смеси в цилиндр и отвод продуктов горения из него осуществляется клапанами газораспределительного механизма. При нормальном состоянии этих элементов их тарелки за счет пружин плотно прилегают к седлам. Но некоторые негативные процессы,которые проходят в цилиндрах, становятся причиной подгорания седел и кромки тарелки клапанов, образования слоя нагара на них. В результате имеем еще одно место утечки газов при сжатии.
Между головкой и блоком цилиндров помещается прокладка, у которой при перегреве образуются трещины, сказывающиеся на герметичности камеры сгорания.
Это снижает компрессию в цилиндрах. А без давления не соблюдаются условия для нормального сгорания топливной смеси.
Признаки снижение компрессии
Снижение компрессии приводит к изменениям в работе силовой установки. Топливо хуже перемешивается с воздухом, поэтому процесс горения проходит не так, как надо. Результатом этого становиться:
При критическом снижении компрессии в цилиндрах запуск дизельного мотора невозможен, бензиновый еще может завестись, но с трудом. Граничным считается падение давления на 10% от номинального показателя. К примеру, компрессия мотора составляется 11 кгс/см. кв. Если это значение упадет до 9,9 кгс/см. кв., то установка уже не запустится.
Видео:Компрессия двигателя
Помимо естественного износа существуют и другие факторы, которые влияют на компрессию. Использование некачественного топлива и смазочного материала становится причиной образования нагара внутри цилиндра и на поршне. Происходит закоксовка элементов ЦПГ, из-за которой поршневые кольца «залегают» — заклинивают в сжатом положении. Тот же нагар оседает на клапанах, мешает им плотно прилегать к тарелкам. Эти негативные факторы влияют на компрессию всех цилиндров.
Измеряем компрессию
Замер компрессии выполняется специальным прибором – компрессометром. Это манометр с переходником для установки на двигатель.
Технология замера несложная, но чтобы показания были корректными, необходимо выполнение некоторых условий. Для примера рассмотрим, как проводится операция на бензиновом моторе:
После замера сверяем показания, на основе которых получаем информацию. А она может быть разной.
Если показания в цилиндрах одинаковое или имеется разница (разбежность в показаниях до 1 кгс/см. кв. между цилиндрами считается нормальной) и при этом не отмечается падения ниже критической отметки – машину можно дальше эксплуатировать.
Компрессия в цилиндрах ниже граничной отметки – сильный износ ЦПГ. Двигатель требует капитального ремонта.
Давление в одном из цилиндров значительно меньше, чем в остальных – имеется место сильной утечки.
Выявить, что стало причиной сильного падения компрессии несложно. Для этого заливаем 20-30 гр. масла в него и повторно проводим замер. Если компрессия подскочила – кольца залегли или разрушились.
Если же заливка масла на компрессию не повлияла – неисправность ищем в клапанах ГРМ или прокладке ГБЦ. Бывают и более серьезные поломки – прогорание поршня или пробой стенки цилиндра, но такие неисправности проявляются не только падением давления, поэтому выявляются они раньше.
