Компрессия в бензиновых двигателях: Какая компрессия должна быть в двигателе и как ее проверить?

Нормальная компрессия двигателя способствует стабильности работы всех систем автомобиля

Уменьшение объема газа при помощи внешнего воздействия называется компрессией. Какая компрессия должна быть в двигателе автомобиля для его бесперебойного функционирования?

Работа двигателей внутреннего сгорания осуществляется при помощи создания высокого давления в рабочих цилиндрах. Уменьшение объема при движении поршня вверх приводит к существенному повышению температуры в камере сгорания с последующим воспламенением топливовоздушной смеси. Компрессия в цилиндрах двигателя косвенно показывает состояние всех элементов, входящих в цилиндропоршневую группу.

Степень сжатия двигателя характеризует отношение объемов цилиндра при расположении поршня в верхнем положении и нижнем соответственно. Для каждого движка данная величина является постоянной.

Компрессия в двигателе имеет склонность к постепенному уменьшению, т. к. в процессе эксплуатации элементы двигателя, принимающие участие в его работе, изнашиваются и приходят в негодность, что приводит к нарушению герметичности в системе.

От давления в цилиндрах силового агрегата зависят следующие свойства:

1. Бесперебойный запуск мотора, особенно в зимнее время.
2. Отсутствие вибрации силового агрегата при работе на малых и холостых оборотах.
3. Сбалансированность мотора.
4. Наличие хороших характеристик в динамике автомобиля.

Перечень деталей, ответственных за уровень компрессии движка

При давлении топливной смеси от 15 до 30 атмосфер наибольшую нагрузку получают следующие элементы:

• прокладка головки блока цилиндров;
• поршень;
• корпус цилиндра;
• впускные и выпускные клапаны;
• компрессионные кольца.

Все перечисленные детали газораспределительного механизма испытывают многократные нагрузки, возникающие в результате воздействий высокой температуры и давления. Износ любого из этих элементов влияет на компрессию, мощность мотора и его экономические характеристики.

Давление в дизелях и бензиновых моторах

Из-за отличий в конструкции дизелей и моторов, работающих на бензине, наблюдается разная компрессия в цилиндрах двигателя. Норма давления для дизельных моторов вдвое выше, чем для бензиновых. Это обусловлено потребностью в более высоком рабочем давлении для образования вспышки дизельного топлива.

Какой величины должна быть компрессия дизеля? Дизельный двигатель можно запустить только при создании давления в цилиндрах более 22 атмосфер. Оптимальная величина компрессии для дизелей находится в пределах 28–32 атмосфер. Такой уровень возможен благодаря высокой технологичности и сложности устройства мотора.

Компрессия бензинового двигателя характеризует уровень давления на холостых оборотах силового агрегата. Величина давления зависит от марки и модели автомобиля.

Сколько должна быть компрессия в бензиновом двигателе? Для карбюраторных двигателей норма компрессии рассчитывается по специальной формуле. В основу расчета входит степень сжатия, указанная в технической документации и коэффициент, величина которого определяется принадлежностью бензинового мотора к определенной группе.

К примеру, данный коэффициент для четырехтактного движка с искровым разрядом в свече зажигания равен 1,2–1,3. Нормальная компрессия двигателя, работающего на бензине, должна быть немного выше десяти атмосфер.

Низкая компрессия может быть вызвана использованием некачественного масла, несоблюдением режима замены смазки, частой ездой на высоких скоростях.

При появлении таких симптомов, как увеличение расхода топлива и масла, снижение тяги, необходимо осуществлять диагностику мотора. Для выявления причин необязательно разбирать движок, достаточно произвести замер компрессии в цилиндрах.

Описание измерения давления

Измерение компрессии производится на прогретом движке. Проверка давления в каждом цилиндре производится своими силами при наличии измерительного прибора. Компрессия измеряется при помощи специального инструмента — компрессометра.

При выборе измерительного прибора особое внимание необходимо уделить его резьбовому наконечнику, который должен подходить для вкручивания его вместо свечей зажигания.

Для проведения диагностики мотора необходимо выполнить следующие действия:

1. Снять свечу с одного цилиндра.
2. Установить измерительный прибор вместо снятой свечи.
3. Провернуть коленвал с помощью стартера.
4. Зафиксировать показание прибора.
5. Замерить давление во всех цилиндрах с последующей фиксацией данных.
6. Сопоставить полученные результаты.
7. Добавить немного машинного масла в поршни.
8. Прокрутить мотор стартером, не вставляя свечи.
9. Повторно замерить компрессию в цилиндрах.

Для получения реальных результатов при проведении диагностики компрессия должна измеряться при количестве оборотов коленчатого вала, равном 200–250 оборотов в минуту.

Данные мероприятия проводятся с целью выявления сбоя в работе одного из цилиндров. Существенное увеличение давления свидетельствует о повреждении поршня или поршневых колец. Если давление осталось неизменным,следовательно,поломка коснулась элементов головки блока цилиндров или ее прокладки.

Факторы, влияющие на давление в двигателе

Результаты измерения компрессии часто отличаются друг от друга, даже если все детали, участвующие в газораспределении, исправны. На давление в цилиндрах оказывают влияние следующие условия:

• количество поступающих воздушных масс;
• скорость вращения коленчатого вала;
• температура двигателя;
• вязкость моторного масла.

Если возникли проблемы с запуском теряется мощность, двигатель нуждается в тщательной профессиональной диагностике. Ремонтно-восстановительные работы необходимо доверить опытным специалистам. Продление срока службы двигателя и поддержание компрессии в норме зависит от грамотного и внимательного отношения к мотору.

Увеличение мощности двигателя при помощи компрессора

Компрессор — это устройство, осуществляемое сжатие и подачу воздушных масс под давлением к потребителю. Наибольшую популярность компрессоры приобрели у автогонщиков и приверженцев скоростных режимов вождения.

Для существенного увеличения мощности мотора вместо увеличения его объема можно нагнетать больше воздуха в камеру сгорания. Это повлечет подачу большего количества топлива, что создаст повышенное давление и усиление толчка выбрасываемого газа.

Для этих целей используется нагнетатель воздуха — компрессор.

Автомобильный компрессор дает возможность двигателю прибавить более 45% мощности, увеличить крутящий момент на 31%.

В зависимости от способа подачи воздуха нагнетатели делятся на три вида:

1. Центробежный компрессор.
2. Двухвинтовой.
3. Роторный.

Благодаря конструктивным особенностям центробежного компрессора, осуществляющего принудительное повышение мощности,его используют чаще других видов нагнетателей.

Компрессор запускается при помощи вращающегося коленчатого вала двигателя, что создает дополнительную нагрузку на силовой агрегат. При создании моторов, работающих в паре с нагнетателем, дополнительно усиливают узлы, получающие добавочную нагрузку при взрывах в камере сгорания. Усовершенствование элементов силового агрегата существенно увеличивает стоимость двигателя и автомобиля в целом.

Какая компрессия должна быть в двигателе

Одним из важных факторов работы двигателя внутреннего сгорания является компрессия в его цилиндрах, обозначающая максимальную величину давления при холостом прокручивании ДВС. Отдельно взятые модели двигателей предполагают разные показатели уровня компрессии. О том, какая компрессия должна быть в бензиновых и дизельных двигателях, пойдет речь в статье ниже.

Что такое компрессия двигателя?

Среди автовладельцев компрессия считается диагностическим фактором, который позволяет оценить работоспособность двигателя машины и состояние поршневой группы. Показатель компрессии — это значение давления в цилиндрах авто, которое создает поршень в своей верхней точке, при окончании такта сжатия. Единицами для измерения компрессии двигателя служат атмосфера, бар, кг/см2 и МПа.

Высокая компрессия в цилиндрах предохраняет картер от излишнего попадания газов, таким образом, все газы направляются на совершение полезной работы. При этом сокращается расход горючего и масла, соответственно, повышается мощность двигателя и его КПД. При низкой компрессии мощность ДВС падает, ухудшается динамика транспортного средства и растет расход ГСМ.

Не очень опытные владельцы авто иногда путают понятие «компрессия» с понятием «степень сжатия», но, на самом деле, это разные вещи. Степенью сжатия называют отношение объема цилиндра двигателя к объему камеры сгорания. Степень сжатия, в отличие от компрессии, является неизменной величиной и указана производителем в документации. Компрессия же со временем меняет свое значение из-за постепенного износа составляющих поршневой группы и уменьшения, вследствие этого, давления в цилиндре. Компрессия в двигателе авто зависит от степени сжатия, эта связь значений выведена в рассчитанных коэффициентах для каждого типа ДВС.

Какая должна быть компрессия бензинового двигателя?

Рассмотрим подробнее показатели компрессии двигателя для некоторых моделей автомобилей. Стандартная формула для определения компрессии выглядит так:

Компрессия = степень сжатия х коэффициент Х

Показатель степени сжатия указан в технических документах ДВС, при этом у каждой модели авто своя степень сжатия. Коэффициент Х также определен отдельно для каждой группы двигателей, например, 4х-тактные бензиновые двигатели с зажиганием от искры имеют коэффициент 1,2-1,3.

Для наглядности, приведем пример, как рассчитывается компрессия в двигателе ВАЗ, относящемся к 4х-тактным двигателям, при помощи этой формулы. Степень сжатия автомобиля ВАЗ 2112, указанная в документах — 10,5. Подставив нужные значения в формулу, получим следующее:

Компрессия в двигателе ВАЗ 2112 = 10,5 х 1,2 = 12,6

Показатели компрессии в других моделях автомобилей ВАЗ при условии исправности всех систем и агрегатов:

Автомобиль	Компрессия, кг/см2
ВАЗ 2106-07	11
ВАЗ 2109	11
ВАЗ 2110	13

Компрессия в бензиновых двигателях некоторых других моделей автомобилей различных производителей указана в таблице ниже:

Значение компрессии дизельных двигателей

Показатель компрессии в дизельном ДВС значительно выше, чем в бензиновых двигателях, так как зажигание горючей смеси в дизельных устройствах происходит от сжатия сильным давлением, а не от искры свечи. Горючее нагревается до температуры воспламенения при  давлении примерно 35 кг/см2. Конечно, окончательный показатель давления, достаточного для воспламенения солярки, зависит от некоторых условий вроде температуры окружающей среды или состояния самого двигателя. Но можно сделать очевидный вывод, что при понижении компрессии вследствие износа поршней становится все труднее завести машину с дизелем.

 

Специалисты рассчитали значение компрессии дизельного двигателя, достаточное для его запуска в условиях разной внешней температуры:

— 40 — двигатель заводится при температуре до -35;

— 36 — автомобиль заведется при -30 градусах;

— 32 — заводится после долгой стоянки при температуре -25;

— 28 — горючее воспламенится после долгой стоянки при -15;

— 25 — ДВС заводится без проблем в теплой среде и после долгой стоянки при -15;

— 22-23 — не остывший двигатель заводится сразу, долгая стоянка возможна исключительно в гараже при плюсовой температуре;

— меньше 18 — не заведется при любых условиях даже разогретый ДВС.

Приведенная градация будет достоверной при запуске исправных двигателей, в автомобилях со всеми работающими системами. При наличии неисправностей приведенные показатели могут не соответствовать действительности.

Значение компрессии в дизельном двигателе некоторых моделей автомобилей приведены ниже:

Автомобиль	Компрессия кг/см2
Камаз ЕВРО-0	29-35
Камаз ЕВРО-1	29-35
Камаз ЕВРО-2	29-35
Камаз ЕВРО-3	32-37
Камаз ЕВРО-4	32-39
ЯМЗ 236	33-38
ЯМЗ 236 Турбо	33-38
ЯМЗ 238	33-38
ЯМЗ 238 Турбо	33-38
ЯМЗ 240	33-38
ЯМЗ 240 Турбо	33-38
Д240-245(МТЗ80-82)	24-32
MAN F90/2000	30-38

Измерение компрессии двигателя

На показатель компрессии сильно влияют техническое состояние двигателя и условия, в которых проводятся замеры, поэтому измерение компрессии проводят всегда в одинаковом режиме, одним и тем же способом. Обычно замеры проводятся в следующих условиях:

— разогретый до рабочей температуры двигатель;

— открытая дроссельная заслонка;

— снятый воздушный фильтр;

— вывернутые свечи во всех цилиндрах;

— отключенные от катушек низковольтные провода;

— отсоединенный топливный шланг;

— заряженный аккумулятор;

— исправный стартер.

Сам процесс измерения компрессии производится при помощи компрессометра и свечного ключа. Компрессометр вставляется в отверстие от вывернутой свечи одновременно с запуском двигателя на холостом ходу и удерживается, пока показания на шкале не перестанут расти. Такие манипуляции проводятся со всеми цилиндрами двигателя.

Полученные при измерении компрессии данные обычно отличаются от цифр, заявленных производителем авто в технической документации. Расхождение в значениях объясняется износом поршневой группы, который возникает при регулярной эксплуатации транспортного средства. С увеличением износа деталей компрессия в цилиндрах двигателя уменьшается.

Конечно, при небольшом отклонении от заявленных производителем цифр, владелец автомобиля может продолжать им пользоваться, не ремонтируя поршневую группу, расхождение до 10% считается допустимым. При увеличении разрыва значений комплектующие ДВС считаются сильно изношенными.

Что делать при низкой компрессии двигателя?

В жизни многих автовладельцев наступает момент, когда они сталкиваются с проблемами низкой компрессии двигателя. Давление в цилиндрах ДВС может снижаться по следующим причинам:

— севшие в канавки поршня поршневые кольца — самая частая причина снижения компрессии;

— трещина в перемычке одного из поршней;

— прогар поршня;

— деформация или прогар клапана;

— дефект кулачка распредвала;

— появление нагара из-за износа маслосъемных колпачков.

При перечисленных причинах обычно происходит снижение компрессии в каком-то одном цилиндре, и капитальный ремонт двигателя не требуется. В этих случаях достаточно замены деталей и чистки камеры сгорания от нагара.

При снижении компрессии одновременно во всех цилиндрах, скорее всего, нарушена герметичность камеры сгорания и требуется регулировка зазоров и газораспределительного механизма (ГРМ), что может повлечь за собой капитальный ремонт двигателя.

В дизельных двигателях чаще всего причиной снижения компрессии выступает износ зеркала цилиндров. При этом изношенная внутренняя поверхность цилиндра увеличивает зазор между ним и поршнем, и получается так, что необходимое для зажигания смеси солярки и воздуха давление создать невозможно. Признаком снижения компрессии в дизеле служит появление синего дыма из выхлопной трубы из-за неполного сгорания солярки при недостаточно высокой температуре

Иногда неисправности сторонних деталей могут повлечь за собой снижение давления в цилиндрах, например, плохое распыление горючего из-за неисправности форсунки. В любом случае, своевременная замена или ремонт испорченных деталей и агрегатов устранит проблемы низкой компрессии двигателя, и его мощность снова возрастет.

Что такое степень сжатия в бензиновых и дизельных двигателях?

Степень сжатия является одной из основных характеристик двигателя внутреннего сгорания. Это отношение объема над поршнем, когда он находится в самом нижнем положении (НМТ), к объему над поршнем, когда он находится в самом верхнем положении (ВМТ). Он показывает, до какой степени вы сжимаете топливовоздушную смесь в двигателе.

Рисунок 1. Простая диаграмма камеры сгорания и коэффициента сжатия

Это отношение объема камеры сгорания от ее наибольшей емкости к наименьшей. Это отношение общего объема цилиндра вместе с камерой сгорания, когда поршень находится в НМТ (нижней мертвой точке), к объему только камеры сгорания, когда поршень находится в ВМТ (верхней мертвой точке). Это соотношение является одной из основных характеристик для всех двигателей внутреннего сгорания.

Рабочий:

Поскольку бензин очень летуч, «степень сжатия» для бензиновых двигателей обычно ниже. Таким образом, оно варьируется от 10:1 до 14:1. Бензиновый двигатель сжимает воздух и топливо в соотношении от 10:1 до 14:1. Бензиновый двигатель смешивает бензин с воздухом и сжимает эту смесь в камере сгорания. Лучшее смешивание воздуха и топлива друг с другом делает его однородным. Затем электрическая свеча зажигания воспламеняет смесь сжатого воздуха и топлива искрой. Таким образом, топливо сгорает полностью и мгновенно.

Степень сжатия

В дизельных двигателях степень сжатия варьируется от 18:1 до 23:1, что зависит от конструкции и конструкции двигателя. В бензиновых двигателях используется метод «искрового зажигания». Тем не менее, технологии дизельных двигателей, такие как «Прямой впрыск», «Непосредственный впрыск» и «Прямой впрыск Common-Rail», используют метод « Compression Ignition » . Однако степень сжатия остается почти одинаковой как для бензинового двигателя, так и для дизельного двигателя, соответственно, независимо от объема двигателя/рабочего объема.

Преимущества более высокой степени сжатия:

Чем выше степень сжатия, тем лучше тепловой КПД двигателя. Таким образом, двигатель может извлекать больше механической энергии из заданной массы воздушно-топливной смеси. В этом контексте дизельные двигатели имеют повышенную топливную экономичность при том же количестве топлива, что и бензиновые двигатели.

Это означает, допустим, что вы сравниваете обычные бензиновые и дизельные двигатели с одинаковым объемом двигателя 1,0 л. Тогда в реальном мире 1,0-литровый дизельный двигатель будет потреблять меньше топлива, чем 1,0-литровый бензиновый двигатель. Другими словами, автомобиль с 1,0-литровым дизельным двигателем будет иметь больший пробег по сравнению с автомобилем с 1,0-литровым бензиновым двигателем при одинаковых условиях вождения.

Продолжить чтение: Что такое соотношение воздух-топливо в бензиновых двигателях?>>

сообщите об этом объявлении

О CarBike Tech

CarBikeTech — технический блог в области автомобилей. Он регулярно публикует специальные технические статьи по автомобильным технологиям.

Бензиновый двигатель, который думает, что он дизель: как работает двигатель Mazda Skyactiv-X с воспламенением от сжатия

Просмотреть все отзывы о Mazda 3

► Компрессионное и искровое зажигание в одном двигателе
► Mazda заявляет, что он на 20–30 % экономичнее
► Новый взгляд на старую идею — на этот раз у нее есть потенциал

Mazda претендует на лучшее прорыв в технологии двигателей внутреннего сгорания за последние десятилетия благодаря новому двигателю с искровым зажиганием (SpCCI). Почему суета? Потому что он впервые сочетает искровое зажигание и сгорание от сжатия в бензиновом двигателе. Впервые он был показан в 2018 году.

Журнал CAR был одним из первых в мире средств массовой информации, познакомившихся с совершенно новым 2,0-литровым двигателем, который обещает экономичность дизеля со спортивным характером бензинового двигателя, при этом обеспечивая заявленное снижение расхода топлива на 20-30%.

Что такое

Зажигание от сжатия с искровым управлением?

SpCCI — это естественное продолжение программы Mazda Skyactiv, которую компания приступила к реализации в 2011 году, когда выпустила бензиновые и дизельные двигатели с общей степенью сжатия (CR) 14:1 — высокой для бензина и низкой для дизельного топлива. Skyactiv-X работает еще выше — 15,0:1.

Принято считать, что чем выше CR, тем лучше эффективность и выбросы, но могут быть проблемы, например, с преддетонацией.

В SpCCI очень высокая степень сжатия воспламеняет смесь воздуха и бензина при определенных условиях нагрузки (например, в дизельном двигателе), при этом свечи зажигания воспламеняют топливо только при холодном пуске или при большой нагрузке или ускорении.

Искровое зажигание (SI) запускает двигатель с плавным переключением между SI и воспламенением от сжатия (CI), хотя это не происходит в заданной точке.

Ключом к управлению этой стратегией является датчик давления в каждом цилиндре, который контролирует температуру и давление, чтобы определить, должно ли и когда воспламенение от сжатия (CI) заменить искровое зажигание (SI).

И GM, и Mercedes-Benz демонстрировали этот тип технологии двигателей в прошлом, но им не удалось сгладить переход между SI и CI, чего, похоже, добилась Mazda.

С наддувом, со сложной системой впрыска

Помимо нагнетателя типа Рутса (Mazda называет его «воздушным насосом») для нагнетания дополнительного воздуха в цилиндры, Skyactiv-X имеет два распределительных вала с регулируемыми клапанами и новая система впрыска, которая подает топливо под давлением 500 бар, по сравнению с 200 для прямого впрыска или 2000 плюс для дизельного топлива.

Топливно-воздушная смесь для SPCCI создается путем разделения впрыска на две фазы для тактов впуска и сжатия. В камере сгорания создается сильное завихрение для создания преднамеренно неравномерного распределения плотности топлива с обедненной смесью по периферии для КИ и относительно богатой воздушно-топливной смесью вокруг свечи зажигания в центре для создания огненного шара.

«Ключевой прорыв»

Исполнительный директор силовой установки Ичиро Хиросе объяснил, что Skyactiv-X представляет собой комбинацию нескольких прорывов:

‘Достижение сверхвысокой степени сжатия стало ключевым прорывом в реализации процесса сгорания с обедненной топливно-воздушной смесью. Во-вторых, чем меньше соотношение воздух-топливо, тем больше увеличивается удельная теплоемкость; чтобы сделать большой шаг вперед, нам нужно как минимум удвоить стехиометрические уровни с 14,7:1 до 30,0:1».

Но работает ли это в реальном мире?

Вождение прототипа Mazda 3s с механической и автоматической коробкой передач на испытательном маршруте протяженностью 30 миль, включая высокоскоростные автобаны, а также городские и проселочные дороги, привело к экономии топлива более чем на 13 % для механической и более 15 % для автоматической по сравнению с эквивалентными моделями с обычным двигателем.

Хорошо, эти цифры далеки от заявлений Mazda, но это может быть связано с нетипичным стилем вождения, используемым для демонстрации того, как двигатель может сильно тянуть от 1200 об/мин на шестой передаче до красной отметки 6000+ об/мин. . Более того, показания показали, что большую часть времени двигатель работал в режиме SpCCI. Мы сможем более тщательно протестировать эту интригующую новую силовую установку перед ее дебютом в выставочном зале в 2018 году.