Степень сжатия двигателя. как рассчитать и изменить степень сжатия двигателя компрессия в степень сжатия калькулятор

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.

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.

Принцип работы

В дизельных моторах в процессе сжатия, то есть когда происходит движение поршня к ВМТ, происходит очень быстрое сокращение объёма цилиндра. В итоге в камере сгорания располагается только воздушная масса, именно она сжимается, такой процесс носит название такт сжатия. Когда к ВМТ подходит поршень, сжатие воздуха происходит на необходимую степень, происходит подача топлива в камеру сгорания под высоким давлением.

Топливо-воздушная смесь при образованном высоком давлении мгновенно воспламеняется и создает повышенное давление в камере, поршень в такой момент как раз проходит ВМТ. Одним из преимуществ дизеля является то, что смесь возгорается только от давления, нет необходимости в сложной и высокоточной системе зажигания

Но роз без шипов не бывает — обратной стороной повышенного давления является особое внимание к герметизации соединений и наличие топливного насоса высокого давления (ТНВД), штуки прецизионной и очень капризной. В процессе сгорания смеси образуется сильное давление, которое начинает давить на поршень и вести его к НМТ

При помощи шатуна все поршневые движения преобразуются во вращение коленчатого вала.

Процесс образования давления при возгорании смеси, которое заставляет передвигаться поршень к НМТ, носит название рабочий ход. Степень сжатия играет особую роль в такте сжатия. Чем больше степень, тем быстрее и легче воспламеняется смесь, которая полностью сгорает и образует требуемое давление.

Если степень сжатия дизельного двигателя имеет высокий показатель, то она будет создавать высокую мощность при низком заборе топлива. Но у них степень сжатия способна варьироваться в оптимальном диапазоне, который нарушать не стоит, и это не просто так:

• Если образовалась степень сжатия ниже допустимого диапазона, то значительно понижается мощность показателя, а объем потребляемого топлива начнет расти;
• Если образовалась степень сжатия выше необходимого диапазона, то образуется сильная нагрузка на цилиндры и поршни, в результате они быстро изнашиваются.
• Если произошло сильное увеличение степени сжатия, поршень начинает прогорать, а шатун изгибаться.

Зафиксированы случаи, когда при сильном повышении сжатия происходил взрыв всей системы без возможности ее восстановления.

Зачем нужно проверять объем двигателя

Чаще всего узнают объем двигателя когда хотят увеличить степень сжатия, то есть если хотят расточить цилиндры с целью тюнинга. Поскольку чем больше степень сжатия, тем больше будет давление на поршень при сгорании смеси, а следовательно, двигатель будет более мощным. Технология изменения объема в большую сторону, дабы нарастить степень сжатия, очень выгодна — ведь порция топливной смеси такая же, а полезной работы больше. Но всему есть свой предел и чрезмерное её увеличение грозит самовоспламенением, вследствие чего происходит детонация, которая не только уменьшает мощность, но и грозит разрушением мотора.

Подпишись

на наш канал вЯ ндекс.Дзене Еще больше полезных советов в удобном формате

Введение

Как всегда, для рассмотрения какого-либо вопроса, вспомним уже известную нам информацию по теме степени сжатия. Преобладающее количество людей, конечно, скажут, что степень сжатия – это безразмерная величина, отображающая отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания. Также известно, что для современного атмосферного бензинового двигателя она равняется примерно 9-11, для турбированных моторов 7-8. Но каков ее физический смысл? Какое влияние она оказывает на процессы, происходящие в двигателе, рассмотрим этот вопрос более детально.

Теоретическое пояснение

Итак, рассмотрим, что же такое с физической точки зрения Степень сжатия, в классическом ее понимании. Как мы уже знаем, это отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, т.е. другими словами, мы понимаем под этим, что объем воздуха поступившее в цилиндр на такте впуска равняется объему цилиндра… Но так ли это на самом деле? Нам известно, например, что для двигателей с 2-мя клапанами на цилиндр Эффективное наполнение (volumetric efficiency) составляет для гражданских двигателей 75-80%, для 16-ти клапанных этот показатель немного выше – 80-85%. Таким образом, получается, что в двигатель, в лучшем случае, попадет воздуха около 85% от объема цилиндра. А также, забегая немного вперед, надо отметить, что произойдет это в режиме максимального наполнения. Как мы видим, реальная степень сжатия уже будет отличаться. Также, мы должны понимать, что степень сжатия будет равняться расчетной, если уменьшение объема (сжатие) ТВС будет происходить в замкнутом пространстве от Объема V1 к V2. Грубо говоря, сжатие начнется при положении поршня в НМТ и закончится тогда, когда поршень достигнет ВМТ. Но опять же по факту, в реальном двигателе этого не происходит, потому что впускной клапан закрывается с определенным запаздыванием после НМТ, и по сути само сжатие ТВС начинается с запаздыванием относительно НМТ. Что же мы видим? Получается, что объем воздуха в реальном двигателе, участвующий в сжатии и физический объем, намного меньше, соответственно и степень сжатия, рассчитанная нами ранее, является не корректной, или скажем так, мало информативной. Ведь помимо физического объем цилиндра, разные конструкции двигателей имеют абсолютно разные и другие геометрические параметры, начиная от диаметра цилиндра, хода поршня и заканчивая различными распределительными вала, а также различными системами изменения фаз газораспределения. Таким образом, является целесообразным ввести некую величину, которая позволит нам учитывать все параметры, влияющие на реальную степень сжатия – назовем эту величину Динамическая степень сжатия (DCR).

Понятие DCR

Динамическая степень сжатия (DCR) – величина, которая позволяет нам учитывать различные аспекты конструкции ДВС влияющие в процессе работы на конечное давление в конце такта сжатия, именно конечное давление и будет являться бенефициаром нашего расчета. Также, нам необходимо систематизировать полученные данные по соответствию значения DCR — конкретному октановому числу топлива.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S.

Чем выше степень сжатия, тем больше компрессия ДВС и его мощность (при прочих равных условиях). Повышая степень сжатия, мы также способствуем увеличению КПД двигателя за счет снижения удельного расхода топлива. Степень сжатия ДВС, определяет октановое число используемого для работы мотора бензина. Так, низкооктановое топливо станет причиной детонации мотора с большим значением этого коэффициента. Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.

Исходные данные

Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

• 7,0–7,5 октановое число 72–76.
• 7,5–8,5 октановое число 76–85.
• 5,5–7 октановое число 66–72.
• 10:1 октановое число 92.
• От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
• От 12 до 14,5 октановое число 98.

Выравнивание плоскости сопряжения головки с блоком срезанием слоя металла приводит к уменьшению камеры сгорания мотора. От этого показатель сжатия увеличивается в среднем на 0,1 при уменьшении толщины головки на 0,25 мм. Имея в своем распоряжении эти данные, можно определить, не превысит ли он после ремонта головки блока допустимые пределы. И не следует ли принять меры для его снижения. Опыт показывает, что при удалении слоя менее 0,3 мм последствия можно не компенсировать.

Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

1. Форсирование двигателя.
2. Желание приспособить мотор для работы на бензине с другим октановым числом. Было время, когда газовое оборудование для авто не встречалось в продаже. Не было и газа на заправках. Поэтому советские автовладельцы часто переделывали двигатели для работы на более дешевом низкооктановом бензине.
3. Неудачный ремонт мотора, для ликвидации последствий которого требуется корректировка коэффициента сжатия. К примеру, фрезеровка головки блока после слишком сильной тепловой деформации. Когда выровнять сопрягаемую с блоком цилиндров поверхность удается ценой снятия слоя металла чрезмерно большой толщины. От этого значение коэффициента увеличивается столь сильно, что работа на бензине, для которого был рассчитан мотор, становится невозможной.

Методы увеличения:

• Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
• Уменьшение объема камер сгорания. Выполняется за счет удаления слоя металла со стороны плоскости сопряжения головки с блоком. Эту операцию из-за мягкости алюминия лучше делать на фрезерном или на строгальном станке. Шлифовальный станок использовать не следует, так как его камень будет постоянно забиваться пластичным металлом.

Способы снижения:

• Снятие слоя металла с днища поршня (делается это обычно на токарном станке).
• Установка между головкой и блоком цилиндров дюралюминиевой проставки между двумя прокладками.

В цилиндры двигателя, имеющего турбонаддув, воздух нагнетается компрессором под давлением несколько больше атмосферного. Значит, для определения показателя сжатия такого мотора нужно значение, которое вы получите в результате расчета по формуле, умножить на коэффициент турбокомпрессора. Бензиновые двигатели с турбонаддувом работают на топливе с октановым числом выше, чем у бензина, который потребляют такие же моторы без турбин, именно потому, что их коэффициент ξ больше.

Диагностика подшипника задней ступицы ВАЗ 2114, причины и признаки износа

Перед заменой задний подшипник ступицы ВАЗ 2114 желательно проверять каждые 20 000 км пробега, тогда вы сможете заранее предусмотреть замену. Для диагностики поднимаем автомобиль домкратом, а точнее сторону с характерными признаки поломки:

• Шум со стороны колеса, переходящий в вибрацию;
• Скрежет свидетельствуется о том, что сепаратор или обоймы уже разрушены;
• Увеличенный люфт шасси — контргайка не затянута или подшипник вышел из строя.

Совет:

Попробуйте затянуть контргайку, если люфт и шум исчезнут, то запчасть прослужит ещё некоторое время.

Действия по диагностике подшипника:

1. Покрутите шасси в подвешенном состоянии, если слышите шум или другой посторонний звук, то подшипник придется заменить. Так же колесо при прокручивании может тормозить.
2. Проверьте люфт колеса, руками перемещая его в осевом направлении. Если значительного люфта нет, это не говорит о том, что деталь исправна. Так как осевой зазор проверяют специальной методикой. Ориентируетесь по пункту №1.
3. Для точного определения «диагноза», открутите болты и проверьте, как крутиться тормозной диск. При исправном изделии, лёгкость вращения — без заедания и шума. На видео показано, какой шум возникает при вращении шасси если есть неисправность в ступичном узле. На втором видео — подробно по замене.

Диагностика заднего подшипника

Замена подшипника задней ступицы ВАЗ без съемников

Как правильно замерить компрессию

Чтобы измерить компрессию, необходимо вместо свечи (зажигания или накала) установить компрессометр. Этот прибор представляет собой манометр, соединенный шлангом со штуцером и обратным клапаном. При вращении коленчатого вала двигателя в шланг нагнетается воздух до тех пор, пока давление в шланге не сравняется с максимальным давлением в цилиндре. Его значение зафиксирует манометр.

При измерениях компрессии надо соблюдать важные правила. Во-первых, двигатель должен быть «теплым». Подача топлива должна быть отключена. Можно, например, отключить бензонасос, форсунки или использовать другие способы, препятствующие попаданию большого количества топлива в цилиндры. Во-вторых, необходимо вывернуть все свечи. Выборочный демонтаж свечей, практикуемый на некоторых СТО, недопустим, так как увеличивает сопротивление вращению и произвольно снижает обороты при прокрутке двигателя стартером. В-третьих, аккумуляторная батарея должна быть полностью заряжена, а стартер – исправен.

Компрессию измеряют как с открытой, так и с закрытой дроссельной заслонкой. При этом каждый из способов дает свои результаты и позволяет определять свои дефекты. Так, когда заслонка закрыта, в цилиндры, очевидно, поступит мало воздуха, поэтому компрессия будет низкой и составит около 0,6-0,8 МПа. Утечки воздуха в этом случае сравнимы с его поступлением в цилиндр. Вследствие этого компрессия становится особо чувствительной к утечкам – даже при малых неплотностях ее значение падает в несколько раз.

При измерении компрессии с открытой заслонкой картина будет иной. Большое количество поступившего воздуха и рост давления в цилиндре, конечно, способствуют увеличению утечек. Однако они заведомо меньше подачи воздуха. Вследствие этого компрессия падает не столь значительно (приблизительно до 0,8-0,9). Поэтому замер компрессии с открытой заслонкой лучше подходит для определения более «грубых» дефектов двигателя, таких как: поломки поршней, закоксовывание колец, прогары клапанов, задиры поверхности цилиндров.

В обоих способах измерения желательно учитывать динамику нарастания давления – это поможет установить истинный характер неисправности с большей вероятностью. Так, если на первом такте величина давления, измеряемая компрессометром, низкая (0,3-0,4), а при последующих тактах резко возрастает, — это косвенно свидетельствует об износе поршневых колец. В таком случае заливка в цилиндр небольшого количества масла сразу увеличит не только давление на первом такте, но и компрессию.

Самым распространенным прибором для проверки компрессии является упомянутый выше компрессометр. В отличие от незамысловатых отечественных конструкций иностранные фирмы выпускают целые наборы с комплектом переходников (адаптеров), позволяющих проводить измерения на автомобилях любых марок и моделей.

Быстро и эффективно измеряют компрессию современные мотор тестеры. Эти приборы фиксируют фактически не давление, а амплитуду пульсации электрического тока, потребляемого стартером во время прокрутки. Ведь чем выше давление в цилиндре, тем больше затраты мощности стартера на вращение коленвала

Тем самым удается одновременно измерить компрессию во всех цилиндрах всего за несколько оборотов, не прибегая к выворачиванию свечей, что особенно важно для многоцилиндровых двигателей

Недостаток измерения мотор-тестером заключается в том, что получаемые результаты выражаются в относительных единицах, например, в процентах к цилиндру, работающему лучше. Лишь самые дорогие мотортестеры способны измерять абсолютную величину компрессии в каждом цилиндре, но это возможно только на основе большого числа статистических данных по конкретной модели двигателя и их сопоставления с действительным давлением в цилиндре.

Основное правило, которое следует помнить: в большинстве случаев результаты замеров компрессии являются относительными. Это значит, что в первую очередь необходимо опираться на разницу в значениях компрессии у различных цилиндров, а не на саму ее абсолютную величину.

2 способа увеличить степень сжатия

Ключевой принцип данного способа форсирования мотора заключается в изменении объема камеры сгорания. Это пространство над поршнем, в котором происходит смешивание горючего и порции сжатого воздуха (системы непосредственного впрыска) или подается уже готовая смесь.

Еще на заводе производитель рассчитывает определенный показатель степени сжатия для конкретного агрегата. Чтобы менять этот параметр, нужно рассчитать, до какой величины можно уменьшать объем надпоршневого пространства.

Рассмотрим два самые распространенные способа, благодаря которым камера над поршнем в верхней мертвой точке становится меньше.

Установка более тонкой прокладки двигателя

Первый способ – использование более тонкой прокладки ГБЦ. Прежде чем покупать этот элемент, нужно посчитать, насколько уменьшится надпоршневое пространство, а также учесть особенности строения поршней.

Некоторые разновидности поршней при уменьшении камеры сгорания могут сталкиваться с открытыми клапанами. От строения днища будет зависеть, можно ли использовать подобный способ форсирования мотора или нет.

Если все-таки принято решение уменьшить объем пространства над поршнем при помощи тоньшей прокладки, то стоит присмотреться к поршням с вогнутым днищем. Помимо установки новых деталей с нестандартными размерами придется также настраивать фазы газораспределения (что это такое, рассказывается здесь).

Когда производится замена прокладки по причине ее прогорания, головка обязательно шлифуется. В зависимости от того, сколько раз уже проводилась подобная процедура, объем надпоршневого пространства будет постепенно уменьшаться.

Прежде чем приступать к увеличению степени сжатия, важно убедиться, выполнялась ли шлифовка прежним владельцем авто или нет. От этого также будет зависеть возможность проведения процедуры

Растачивание цилиндров

Второй способ изменить показатель сжатия – расточка цилиндров. При этом саму головку не трогаем. В результате немного увеличивается объем двигателя (вместе с этим и повысится расход топлива), но сам объем надпоршневого пространства не меняется. Благодаря этому больший объем ВТС будет сжиматься до размеров неизменившейся камеры сгорания.

При выполнении этой процедуры следует учесть несколько нюансов:

1. Если форсирование ДВС проводится с целью повышения мощности, но не за счет увеличения расхода топлива, этот метод не подходит. Конечно, «прожорливость» машины увеличивается незначительно, но она все же присутствует.
2. Прежде чем растачивать цилиндры, нужно измерить, какие нужны будут поршни. Главное, чтобы можно было подобрать подходящие детали после модернизации.
3. Использование этого метода обязательно приведет к дополнительным растратам – нужно покупать нестандартные поршни, кольца, платить деньги профессиональному токарю, который качественно выполнит работу. И это помимо того, что потребуется перейти на другую марку бензина.
4. Больший эффект от повышения степени сжатия будет наблюдаться в случае с теми моторами, у которых с завода была настроена небольшая СС. Если машина оснащена уже форсированным агрегатом (с завода), то значительной прибавки от подобной процедуры не будет.

Лучшие автомобильные двигателя

Как увеличить степень сжатия двигателя

Если необходимо увеличить данный
показатель, используют несколько способов:

• расточка блока и установка поршней с большим диаметром;
• уменьшение объёма камеры сгорания путём удаления слоя металла в месте соединения ГБЦ.

Интересно, что лучше всех раскрыли
потенциал степени сжатия ДВС японские производители. В то время как европейские
автокомпании пошли путём усовершенствования гибридных моторов, японцам удалось
увеличить ССД до 14 единиц и на бензиновых силовых агрегатах, применив
изменяемую величину. Но как это возможно без детонационных моментов? Всё
оказалось просто. Оказывается, нужно охладить камеру, где происходит
возгорание. Тогда можно будет без опасения сжимать смесь. И вовсе не
обязательно для этого использовать прохладный воздух: достаточно модернизировать
систему выпуска.

Приём, давно известный ещё по гоночным
движкам. Выпускные каналы меняются согласно схеме 4-2-1. Порции выхлопных газов
здесь не мешаются, поочерёдно вылетают в трубу. Благодаря такой чёткой системе
выхлопа, улучшается продувка цилиндров, где остаётся меньше горячих газов.

Однако для реализации данного метода нужно
будет еще модернизировать газообмен, раскошелившись на фазовращатели обоих
распредвалов. Вдобавок потребуется доработать некоторые моменты. К примеру,
изменить длину поршневого хода посредством компьютерного вмешательства.

Применяется система изменяемого коэффициента на многих японских движках, например, для Inflniti. Способность автоматически менять этот показатель сжатия в зависимости от нагрузки позволяет значительно повышать КПД мотора, особенно турбированного. Каждая порция смеси сгорает при оптимальном на данный момент работы сжатии. Так, если нагрузки на мотор незначительные и смесь обеднённая, включается максимальное сжатие. И наоборот, в нагруженном режиме задействуется минимальная степень, так как бензина впрыскивается много и возможна детонация.

Курс на увеличение
степени сжатия двигателя наблюдался и в середине 20 века в
США. Основная масса американских двигателей, выпущенных в 70-е годы, находилась
в пределах 11-13 единиц. Но работали они только на очень качественном,
высокооктановом топливе, получаемом путём этилирования. После того как
этилирование запретили, в серийных образцах ДВС наблюдалось снижение показателя
сжатия.

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

На практике такая необходимость возникает нечасто. Менять сжатие может понадобиться:

• при желании форсировать двигатель;
• если нужно приспособить силовой агрегат под работу на нестандартном для него бензине, с отличающимся от рекомендованного октановым числом. Так поступали, например, советские автовладельцы, поскольку комплектов для переоборудования машины на газ в продаже не встречалось, но желание сэкономить на бензине имелось;
• после неудачного ремонта, чтобы устранить последствия некорректного вмешательства. Это может быть тепловая деформация ГБЦ, после которой нужна фрезеровка. После того, как повысили степень сжатия двигателя снятием слоя металла, работа на изначально предназначенном для него бензине становится невозможной.

Иногда меняют степень сжатия при конвертации автомобилей для езды на метановом топливе. У метана октановое число – 120, что требует повышать сжатие для ряда бензиновых автомобилей, и понижать – для дизелей (СЖ находится в пределах 12-14).

Перевод дизеля на метан влияет на мощность и ведет к некоторой потере таковой, что можно компенсировать турбонаддувом. Турбированный двигатель требует дополнительного снижения степени сжатия. Может потребоваться доработка электрики и датчиков, замена форсунок дизельного мотора на свечи зажигания, новый комплект цилиндро-поршневой группы.

Датчик давления масла