Степень сжатия

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.

Оглавление: 1. В чем разница между степенью сжатия и компрессией 2. Что такое степень сжатия двигателя 3. Что такое компрессия двигателя

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:

  1. Залейте в цилиндр двигателя около 15-20 грамм моторного масла;
  2. Далее повторно проведите замер компрессии двигателя;
  3. 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.

Компрессия и степень сжатия.

Компрессия и степень сжатия, что это такое и в, чем разница между ними ? Приблизительно, как между дедушкой и бабушкой.

А именно компрессия — это физическая величина, имеющая размерность давления и измеряемая. Бар(ах), Атмосферах и в МПа. Степень сжатия — величина относительная. Относительность степени сжатия происходит из того, что она представляет собой отношение двух объемов — полного объема цилиндра (Vn) и объема камеры сгорания (Vc) — и показывает, во сколько раз уменьшается объем смеси или воздуха находящихся в цилиндре, при движении поршня от нижней мертвой точки (НМТ) к (ВМТ) верхней мертвой точке. Это параметр конструктивный, раз и навсегда присущий данному типу двигателя и не изменяющийся в процессе эксплуатации, если только Вы сами там не чего не изменили.

В технических характеристиках двигателя чаще всего указывают именно степень сжатия, которая отражает совершенство конструкции, степень форсированности, способность работать на современных, высокооктановых сортах топлива. Степень сжатия и компрессия связаны между собой. Из общих соображений понятно, что чем выше степень сжатия, тем больше должно быть давление, в результате этого сжатия создаваемое. Все было бы так просто, если бы не существовало таких факторов, как нагрев смеси и ее утечка из сжимаемого объема, что не позволяет сделать вывод о прямой зависимости этих параметров.

В различных источниках на английском языке эти две величины пишутся очень похоже. Компрессия-Compression pressure. Compression ratio — Степень сжатия. Так что не путайте одно с другим.

Кто изучает устройство автомобиля, встречает непонятные термины из области работы двигателя. В данной статье расскажем: что такое компрессия и степень сжатия мотора, их определения. Также рассмотрим работу мотора с изменяемой степенью сжатия.

Что такое степень сжатия

Степень сжатия двигателя — это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания.
На бензиновом моторе, в зависимости от конкретной задачи, степень сжатия может серьезно варьироваться, достигая величин в 8 до 12. На дизельных двигателях из-за их конструктивных особенностей она намного больше и оставляет от 14 до 18 единиц.

Для бензиновых двигателей, чем выше степень сжатия — тем выше удельная мощность. Но если её сильно увеличить, то может снизится ресурс и возрастает риск проблем с мотором при заправке некачественным топливом.
Подробнее в статье: как уменьшить или увеличить степени сжатия двигателя. Компрессия — это максимальное давление воздуха в камере сгорания в конце такта сжатия.
Компрессия это давление в цилиндре. Поэтому она зависит от степени сжатия (величина давления в меньшем объеме всегда будет больше, т.е. при увеличении степень сжатия компрессия растет). По величине компрессии можно предварительно судить о состоянии двигателя. При этом важно правильно провести процедуру замера компрессии.
При снижении уровня компрессии необходимо выяснить причину. Это могут быть поршневые кольца или проблемы в клапанном механизме, выяснить это можно так. В проблемные цилиндры с помощью шприца вводят 15-20 грамм моторного масла. Процедуру замера повторяют. Если показания манометра выросли — причина падения в поршневых кольцах, если остались на прежнем уровне — в клапанах.

Двигатели с изменяемой степенью сжатия

Если автомобильная Европа пытается усовершенствовать гибридные двигатели, то японские производители пошли другим путем, а именно улучшили эффективность традиционного двигателя. Они это сделали за счет поднятия степени сжатия до 14:1, что ранее не удавалось ни одному из производителей и было просто невозможно. Они заявляют, что с данной степенью сжатия могут работать, как бензиновый, так и дизельный двигатели, причем на обычном 95-ом бензине. Как это возможно?
Один из важных недостатков бензиновых моторов с искровым зажиганием — относительно невысокая степень сжатия. Если ее поднять с нынешних 10:1 до 12,5:1, то эффективность использования теплоты сгоревшего топлива возрастет процентов на шесть. Но чем сильнее мы сжимаем поршнем воздух с парами бензина, тем выше риск взрывного неконтролируемого самовоспламенения смеси — это детонация, страшный враг двигателя: ударные нагрузки, перегрев, разрушение поршней и колец. Не зря степень сжатия бензиновых агрегатов редко поднимается выше 11:1.
На самом деле все дело в снижении средней температуры цикла. Чем «холоднее» горючая смесь в камере сгорания, тем сильнее ее можно сжать без риска возникновения детонации. Думаете, японцы решили охлаждать всасываемый воздух? Нет, они занялись системой выпуска.
Этот прием давно известен по гоночным моторам — «настроенные» выпускные каналы по схеме 4-2-1, в которых порции выхлопных газов из всех четырех цилиндров не «толкаются» друг с другом, а строго поочередно вылетают в атмосферу. При чем здесь температура цикла? «Настроенный» выпуск за счет газодинамического наддува улучшает продувку цилиндров — в них остается меньше горячих отработавших газов, которые неизбежно подмешиваются к свежему воздуху на такте впуска и поднимают температуру в конце такта сжатия.
Как уверяют, если долю выхлопа снизить с обычных 8% до 4%, то степень сжатия можно безболезненно поднять на три единицы. А за счет охлаждения воздуха при распыле бензина прямо в цилиндр — сжатие можно увеличить еще на единичку.
Чтобы реализовать продвинутый газообмен, пришлось раскошелиться на фазовращатели на обоих распредвалах — и впускном, и выпускном. А вдобавок с помощью компьютерного моделирования придумать еще кучу всяких ухищрений. К примеру, чтобы улучшить «термоизоляцию» камеры сгорания, диаметр цилиндра пришлось уменьшить с нынешних 87,5 мм до 83,5 мм, соответственно увеличив ход поршня.
Длинноходность способствует увеличению крутящего момента на низких оборотах, вдобавок тягу «на низах» улучшают непосредственный впрыск и увеличение степени сжатия — и возникает эффект, который именуют downspeeding. Мол, мотор настолько хорошо тянет «внизу», что среднестатистические обороты при езде снижаются на 15% — это дает эффект по части снижения расхода бензина и выбросов СО2 по сравнению с турбомотором с уменьшенным до 1,4 л рабочим объемом.

По этому компрессия могла бы быть меньше степени сжатия, но за счёт всё того же расширения при нагреве, при сжатии происходит обратный процесс- повышение температуры, времени на процесс сжатия отводится крайне мало, поэтому тепло, не успевает полностью поглотиться стенками ЦПГ. Оно просто идет на расширение газа или, другими словами, на дополнительное увеличение давления того же воздуха. В итоге повышается давление и температура (в дизельных двигателях на столько что этого достаточно для воспламенения топлива, впрыск происходит в верхней мертвой точке и топливо загорается соприкасаясь с горячим воздухом, свечи накаливания в большей степени компенсируют поглощение тепла ЦПГ и предкамеры, где и стоит свеча). При не достаточной компрессии в дизельном двигателе просто не хватает температуры для возгорания, что и проявляется в холодное время, в бензиновом двигателе труднее происходит воспламенение как правило они с трудом и перебоями но заводятся. В случае сжатия максимальное возможное давление в конце такта сжатия («компрессия») оценивается согласно уравнению Пуассона

PVx=const

показатель степени для идеального двухатомного газа составляет x=1,4. Таким образом, для двигателя со степенью сжатия 8.5 максимальное давление составляет примерно 20 атм. Кстати, очень похожая цифра (16-17 атмосфер) 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 атмосферы получаются, например, за счет того, что начальное давление меньше 1 атм. При измерении компрессии без масла давление составляет 12 атмосфер, 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), что на 4 атмосферы больше чем с маслом (запомните эту цифру). Поэтому обычно говорят, что «компрессия исправного двигателя в 1.2 -1.3 раза больше степени сжатия».

До тех пор пока двигатель работает исправно, все эти данные просто никому не нужны, даже авторемонтникам. Они становятся интересны лишь во время диагностики неисправности. Хотел бы в общих чертах попробовать объяснить как вообще происходит ремонт и диагностика в том числе. Прошу простить за юмор, но тем не менее когда вы стоите рядом с неисправным автомобилем в компании бывалого авторемонтника или начинающего (на нем в принципе не написано ведь), на самом деле в этот момент у вас гораздо больше информации об этом авто чем у ремонтника, он то его первый раз видит. А вы ездили на нём и могли слышать или чувствовать что либо, что ему как раз и не мешало бы знать. В любом случае, анализируя ваши слова и симптомы неисправности, диагност на основании знания устройства автомобиля предполагает неисправность. По сути он её придумывает. Потом проверяет правильность своих соображений. И только потом ремонт.

Фундаментом для диагностики является знание процессов происходящих при работе автомобиля. Попытаюсь на примере компрессии описать износ цилиндра поршневой группы. Исправный двигатель – компрессия 12 атмосфер, хоновая сетка присутствует на стенках гильз и поршне (царапины равномерно нанесённые на всю площадь гильзы и круговые риски на поршне). В этих углублениях остается смазка ослабляющая трение. До тех пор пока есть хон износ идёт медленно. При эксплуатации постепенно хон истирается. В середине гильзы в первую очередь, так как верхний край трет только верхний край поршня, а нижний только нижний. Середину трёт верхний, нижний край поршня и середина. Постепенно цилиндр гильзы начинает превращаться в бочку (в середине больший диаметр). Это приводит к прорыву газов пока не значительному, но компрессия может упасть немного 0.5… 0.6 атмосферы на работе двигателя почти не сказываются. Но в этот момент начинается износ поршневых канавок, потому что кольцо при каждом ходе поршня в середине гильзы немного выходит из поршня и потом заходит назад. Когда появляется износ в поршневых канавках, гильза тоже к этому времени немного подтачивается, прорыв увеличивается значительно- компрессия падает до 10 атмосфер. В принципе это уровень компрессии большинства подержанных иномарок. Японцы в силу малого пробега чуть лучше. Дальше увеличивается лишь степень износа и в тот момент когда компрессия должна была бы упасть ещё на 1..2 атмосферы за счёт большого количества масла попадающего в середину гильзы, так же надо отметить что маслосъёмные кольца к этому времени не справляются со своей задаче полностью, компрессия повышается на те самые три четыре атмосферы (на которые я просил обратить ваше внимание выше)- 12 атмосфер, компрессия нового двигателя (естественно это всего лишь показания, двигатель уже начинает работать заметно хуже). Правда потом компрессия начинает падать снова, но уже начинают становиться заметны следы масла на свечах и излишние нагары. Вывод не утешителен, компрессия может быть рассмотрена лишь как косвенный показатель в ряду других: потеря мощности (косвенный), повышенный расход, нагары, прорыв картерных газов и т.д. Тем не менее, существует большое количество не исправностей которые можно определить при помощи этого косвенного показателя (компрессия).

Некоторые дефекты и неисправности бензиновых двигателей, выявляемые измерением компрессии

Кто-то хочет больше мощности и задумывается над увеличением степени сжатия. Другие, желают дефорсировать мотор и уменьшают её. Поговорим про уменьшение и увеличение степени сжатия, зачем это делают.

Увеличение степени сжатия

Увеличение степени сжатия является одной из основных методик поднятия мощности. Тем самым можно получить больше отдачи с того же объема двигателя. Одним словом мощность повысится, а расход останется на прежнем уровне. Возникает вопрос, а почему с завода не поднимают степень сжатия до максимально возможного уровня?
Дело в характеристиках бензина не позволяющим поднимать степень сжатия больше определенного уровня, без образования детонации. Если мы значительно повысим степень сжатия, то мощность повысится, но придется заправляться более высокооктановым топливом. С другой стороны, двигатель теперь работает более эффективно и на той мощности на которой вы ездили раньше, он будет потреблять меньше топлива и разность в цене будет несущественна.

Как увеличить степень сжатия? 2 способа

1. Установка более тонкой прокладки двигателя. При таком варианте, клапана могут столкнуться с поршнями и нужно все тщательно рассчитывать. Как вариант, это установка новых поршней с более глубокими выемки под клапана. Также изменятся фазы газораспределения и нужно будет их заново настраивать.
2. Растачивание цилиндров. Такая процедура требует замены поршней, но этот метод увеличивает рабочий объем двигателя и одновременно повышает степень сжатия, так как камера сгорания остается прежней но объем цилиндра увеличивается. Отношение объема возросшего цилиндра к прежнему объему камеры сгорания покажет большую величину степени сжатия.
Прибавка мощности за счет степени сжатия тем выше, чем под более низкую степень сжатия изначально настроен двигатель. Простыми словами, повышение мощности более эффективно при поднятии степени сжатия с 8 до 9, чем с 13 до 14.

Уменьшение степени сжатия

Для чего производиться уменьшение степени сжатия мотора? Если при увеличении — мы добивались повышения мощности, то тут ситуация противоположная — уменьшение степени сжатия производиться с целью перевести автомобиль на более дешевый бензин.
Так, в старые времена поступали владельцы «Жигулей» и «Москвичей», когда переводили машины с дорогого 92-ого бензина на более дешевый и доступный 76-ой. Для этих целей используется аналогичный способ, только придется увеличить высоту прокладки под головку двигателя. Берем две обычные прокладки и между ними вставляем алюминиевую нужной толщины. Прокладки, если нужно, вырезались самостоятельно в гараже с помощью подручных средств.
Если на современной иномарке уменьшить степень сжатия до 8, то ее динамика будет как у «копейки». Многие моторы можно заправлять 92-ым бензином вместо 95-ого и у многих даже детонации не случается. Но если машина на гарантии, я бы не стал этого делать, ради мнимой экономии. Ведь на 95-ом бензине расход топлива меньше, чем на 92-ом и при чуть высшей цене — общая стоимость на бензин выходит равной. Что было проверено на практике.

Другое дело, производитель указывает ездить за более высокооктановом бензине из-за норм экологичности. Если в новую машину заправить более дешевый бензин может выйти из строя катализатор, т.к. 92-ый бензин имеет меньшую температуру горения. Плюс могут засориться форсунки. По поводу детонации. Делать переделку мотора, ради того, чтобы заправлять 92 вместо 95 бензина — глупо. Чтобы сознательно уменьшать степень сжатия нужны более веские причины, например так поступают при установке турбокомпрессора на двигатель, чтобы избавиться от детонации. После вышеописанной процедуры уменьшиться степень сжатия за счет увеличения камеры сгорания двигателя и можно заливать дешевый бензин. Не рекомендуем делать эту операцию на современном авто, оборудованным большим количеством электроники, во избежании неприятностей.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *