Компрессия и ресурс двигателя. Компрессия бензинового двигателя
Степень сжатия в цилиндре, компрессия
Одним из важнейших факторов, определяющих работу ДВС (двигателя внутреннего сгорания), являются степень сжатия и компрессия. От их размера зависит, насколько эффективно работает мотор, и каков у него износ. Попробуем разобраться, что такое компрессия, в чём её измеряют, чем от неё отличается степень сжатия – и как можно изменить эти параметры.
Что такое степень сжатия двигателя, работающего на бензине, или в дизеле?
Проще всего начать со степени сжатия, поскольку этот параметр всегда задан конструктивно. Понять смысл этого термина легко, если вспомнить конструкцию ДВС. В рабочем цилиндре движется поршень – и движение это происходит в определённых пределах, ограниченных двумя мёртвыми точками – верхней (ВМТ) и нижней (НМТ). При этом постоянно изменяется объём поршня, находящийся между поверхностью поршня и головкой цилиндра.
Чтобы определить степень сжатия двигателя, необходимо измерить:
- Свободный объём цилиндра, когда поршень опущен в НМТ.
- Такой же объём, когда поршень в ВМТ, где, собственно и происходит зажигание.
Степень сжатия поршневого двигателя будет определяться, как разность между двумя этими объёмами. Она устанавливается конструкцией двигателя и не может быть изменена без замены блока цилиндров.
ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО
Вопрос о том, как определить степень сжатия двигателя, решается очень просто: по сути, достаточно измерить ход цилиндра между мёртвыми точками. Учитывать площадь поршня при этом обычно не надо: в сечении рабочий цилиндр ДВС одинаков, и меняется только высота того пространства, в котором находится топливная или газовая смесь. Однако такие данные будут лишь приблизительными, поскольку не учитывается объём камеры сгорания. Для точного расчёта лучше использовать калькулятор степени сжатия, который приводится на многих ресурсах автомобильной тематики.
Кроме того, во многих случаях расчет степени сжатия не требуется: производители нередко указывают этот параметр в документах на автомобиль. Например, степень сжатия дизельного двигателя обычно выше, чем у работающего на бензине – и в сопроводительных документах указывают: «Степень сжатия 18:1». Это означает, что во время работы двигателя топливная смесь сжимается в 18 раз.
motorstory.ru
Компрессия и ресурс двигателя
- абразивным действием пыли при подсосе нефильтруемого воздуха,
- высокой температурой из-за близости камеры сгорания,
- агрессивным действием компонентов топлива,
- повышенным давлением компрессионного кольца на стенку цилиндра,
- недостаточным поступлением масла в эту область,
- смывом масляной пленки топливом.
Из-за неравномерного износа верхней части цилиндров с формированием конусности и эллипсности увеличивается утечка топливовоздушной смеси на такте сжатия через зазор цилиндр –кольцо и снижается величина компрессии (давления, до которого сжимается топливовоздушная смесь перед воспламенением). При уменьшении компрессии ухудшается сгорание рабочей смеси и очистка цилиндров от продуктов сгорания, что ведет к ухудшению работы двигателя. Часть несгоревшего топлива по стенкам цилиндров стекает в картер и разбавляет моторное масло. Разбавленное топливом масло теряет герметизирующие и смазывающие свойства: повышается прорыв газов в картер, увеличивается расход и снижается давление масла, начинается износ кривошипношатунного и газораспределительного механизмов. Двигатель на этой стадии эксплуатации неудержимо приближается к необходимости капитального ремонта.
Рис.1 Снижение компрессии в цилиндрах при эксплуатации различных марок автомобилей Почему же величина компрессии в 10 атм является тем пороговым значением, после достижения которого двигатель вступает в предкризисную стадию эксплуатации с быстрым ухудшением всех рабочих параметров (перерасход топлива, расход масла на угар, снижение мощности и приемистости, повышение дымности и токсичности выхлопных газов)?
В бензиновых двигателях (с принудительным воспламенением от искры) топливо в камере сгорания для полного сгорания должно находиться в газообразном состоянии. Степень испарения топлива перед воспламенением зависит от температурных пределов его выкипания (фракционного состава) и температуры, до которой разогревается рабочая смесь в процессе сжатия.
В настоящее время с целью увеличения выхода бензина из нефти расширен фракционный состав бензинов. Если согласно ранее действовавшим ГОСТам компоненты бензина должны испаряться в диапазоне 35- 185 0С - для зимних и 195 0С - летних бензинов, то по действующим стандартам конец выкипания бензинов сдвинут до 215 0С для всех бензинов.
Рис.2 Влияние температуры конца кипения бензинов на износ цилиндров Утяжеление фракционного состава топлива крайне отрицательно сказывается на ресурсе двигателей. Повышение температуры конца перегонки бензина со 195 0С до 215 0С приводит к ускорению износа цилиндров в 1,5 –2 раза, а при повышении этой характеристики топлива до 250 0 С износ увеличивается более чем в 5 раз.
Такой характер данной зависимости объясняется следующим. При снижении компрессии в цилиндрах одновременно уменьшается и температура, до которой разогревается топливная смесь в процессе сжатия. Для дизелей роль этого фактора на ухудшение работы очевидна: при снижении компрессии и, соответственно, температуры сжимаемой смеси ниже критического порога самовоспламеняемости (для дизельного топлива примерно 300-400 0С) дизель просто не запускается.
Разогрев топливной смеси в процессе сжатия не менее важен и для работы бензиновых двигателей с принудительным воспламенением от искры. При уменьшении температуры, до которой разогрета смесь перед воспламенением, увеличивается количество топлива, находящегося в камере сгорания не в газообразной, а в жидкой фазе. В результате этого замедляется скорость горения и уменьшается полнота сгорания топлива.
Для двигателей с высокими значениями компрессии в цилиндрах утяжеление фракционного состава топлива менее чувствительно. Для двигателей же с пониженной компрессией (при конструктивно заложенной невысокой степени сжатия, а также при уменьшении компрессии после более-менее продолжительной эксплуатации) ситуация оказывается более критичной.
Рис.3 Зависимость температуры рабочей смеси (1) и жидкофазной доли топлива в камере сгорания перед воспламенением (2) от величины компрессии в цилиндреКак видно из рисунка 3, при величине компрессии 16 атм температура рабочей смеси в конце такта сжатия достигает 250 0С (в результате чего возможно самовоспламенение бензина без искры, с чем сталкивались многие механики при измерении компрессии на двигателях иномарок в отличном состоянии при отключенном зажигании, но без отключения подачи топлива). При таких значениях компрессии и температуры все компоненты бензина (с температурой кипения до 215 0 С) находятся перед воспламенением в газообразном состоянии.
При величине компрессии 14 атм температура топливной смеси перед ее воспламенением превышает 180 0 С, и в этом случае примерно 90 % топлива в камере сгорания находится в газообразной фазе, что обеспечивает как хорошие пусковые свойства, так и высокую полноту сгорания топлива.
При давлении в надпоршневом объеме 12 атм температура смеси ниже 120 0С; т.е. компоненты топлива с температурой кипения превышающей это значение (до 50 % от количества подаваемого бензина ) находятся в жидком состоянии. Поэтому приемистость, мощностные характеристики и расход топлива таких двигателей уступают соответствующим характеристикам двигателей с более высокими значениями компрессии.
При компрессии меньшей 10 атм повышение температуры смеси в камере сгорания составляет всего 50 0С, а значит до 90 % бензина находится в жидком состоянии. В этом случае бензин может заливать свечи при запусках, а часть топлива, конденсируясь на охлаждаемых стенках цилиндров, смывает масляную пленку с цилиндров и стекает в картер.
Попадание бензина в масло происходит в любом случае при пуске холодного двигателя; однако легкокипящие фракции топлива из масла испаряются по мере прогрева двигателя. Тяжелые же компоненты бензина (с температурой кипения свыше 160- 180 0С) накапливаются при эксплуатации в моторном масле с ухудшением его герметизирующих и смазывающих свойств. Этот процесс сопровождается постепенным увеличением расхода масла через некоторое время после его замены, снижением давления масла в системе и износом тяжелонагруженных узлов кривошипношатунного и газораспределительного механизмов. Продолжительность предкризисной стадии эксплуатации для разных двигателей различна, но ее финал одинаков - необходимость капитального ремонта.
Таким образом, высокая компрессия в цилиндрах - это барьер на пути попадания топлива в масло и залог долголетия двигателя. Уменьшение же компрессии хотя бы в одном цилиндре ниже критических значений (менее 10 атм) запускает процесс разрушения в области двигателя, где ранее моторное масло надежно справлялось со своими защитными обязанностями.
avto74.com
Компрессия двигателя и её проверка
компрессия двигателя
Если в работе двигателя вы заметили упадок мощности, увеличения расхода топлива, а также масла и на холостом ходу чувствуете заметную вибрацию, значит один из цилиндров внутри двигателя не работает как должен.Также если при замене свечей ничего не изменилось, тогда нужно проверить, какая компрессия двигателя.
Компрессия — это величина макс. давления в цилиндре, которое создается при прокрутки холостого хода двигателя стартером (при отключении свечей зажигания).
Измеряем компрессию двигателя
Перед измерением компрессии, необходимо вместо свечей зажигания вставить компрессометр (прибор, который измеряет компрессию внутри цилиндров двигателя).Когда вращается коленчатый вал двигателя, в шланге нагревается воздух, пока давление в шланге не уровняется с макс. давлением в цилиндре. Это значение и фиксирует манометр. К этим результатом нужно относиться с осторожностью, чтобы делая ремонт не было ошибочных выводов.
Факторы влияющие на компрессию двигателя
Если брать точку зрения ремонтной практики, то на компрессию влияет количество поступаемого воздуха, например: больше воздухе — выше компрессия.
Во-первых очередь отмечаем положение дроссельной заслонки, открытие и закрытие, которая в свою очередь уменьшает давление в цилиндре. От количества воздуха так же влияет и воздушный фильтр, т.е. его пропускаемость (загрязненность).
Так же может влиять на компрессию ошибка при установке в двигатель фаз газораспределения, это монтаж ремня или монтаж цепи привода у распределительного вала. Неправильная установка приводит к заметному изменению закрытия или открытия впускного клапана. При этом значения компрессии в двигателе отличаются.
На нее сильно влияют также зазоры в приводе клапанов. Итак, малейший зазор в приводе впускного клапана скорее всего приведет к запоздалому закрытию, тем самым уменьшит компрессию. Одновременно из-за малых зазоров в выпускных клапанах произойдет увеличение «перекрытия» клапанов, т.е. увеличится угол коленвала. Итог — увеличение компрессии.
Так же роль играет температура двигателя, чем ниже t, тем сильнее охлаждается воздух, сжимаемый в цилиндре, уменьшая при этом давление.Кстати и зазоры (в приводе клапанов) следят за t, чем ниже, тем меньше компрессия.
При максимальном сжатии воздуха в цилиндре, появятся утечки через изношенные или поврежденные детали, которые уплотняют полость камеры сгорания. Хотим заметить, что даже у новейшего двигателя тоже есть утечки, только они минимальны.
Перечень дефектов бензиновых двигателей, которые можно выявить при измерении компрессии.
Таблица компрессии двигателя
Как правильно проверить компрессию в двигателе
Принимая во внимание выше перечисленные факторы и соблюдаем следующие правила:
— Выворачиваем все свечи зажигания. Такой выборочный демонтаж свечей практикуется на СТО. Это увеличивает сопротивление вращению и снижает обороты в произвольной прокрутке двигателя стартером.
— Аккумулятор должен быть полностью заряжен.
Компрессия двигателя измеряется с закрытой или открытой дроссельной заслонкой. Каждые способы имеют свои результаты, тем самым определяют разные дефекты.
Итак, при закрытой заслонке поступает меньше воздуха и из-за этого будет низкая компрессия, примерно 0,6-0,8 МПа. В этом случае утечка воздуха равна с ее поступлением в ваш цилиндр двигателя, приэтом компрессия падает.
Предполагаемые дефекты:
— Плохое прилегания клапана к седлу.— Зависание (залипание) клапана.— Дефект кулачка распред. вала.— Неравномерный износ кулачка или биение тыльной стороны.— Плохая герметичность из-за прогара накладки головки или из-за трещины находящийся в стенке вашей камеры сгорания.
Если измерять компрессию с открытой дрос. заслонкой, то замеры будут другими.При большом поступлении воздуха, давление возрастет в цилиндре, тем самым и увеличатся утечки. тогда значение компрессии будет 0,8-0,9 МПа.
Этот способ замеров при раскрытой заслонке, выявляет более грубые дефекты двигателя:
— Прогары или поломки поршней.— Залипание (зависание0 или поломки колец в канавках двигательных поршней.— Прогары или деформация клапанов.— Значительные повреждения поверхностей цилиндров.
Учитывая динамику возрастания давления в этих двух способах. Вы сможете с большей точностью установить истинные неисправности.
Измерение компрессии в двигателе автомобиля
Если при измерении компрессометром будет низкая 0,3-0,4 МПа, а при измерении вторым способом резко возрастет, то это говорит о том, что износились поршневые кольца. Для этого заливаем в цилиндр небольшое кол-во моторного масла (3-5 кубических см), это увеличит давление и компрессия.
Если при первой проверке давление 0,7-0,9 МПа, а при второй проверке почти не изменилась, значит плохая герметичность клапана или не герметичность прокладки головки.
Помните, что все итоги измерений компрессии двигателя относительны и установить точную причину неполадок, поможет полная диагностика двигателя.Тем ни менее иногда можно положиться на величину компрессии вашего двигателя. Но для этого нужно знать исходную величину компрессии (при новом двигателе) и во-вторых необходимо иметь полную базу данных по компрессии вашей модели двигателя, на обсолютно разных этапах его эксплуатирования. Так же данные должны включать в себя и замеры: температуру (t) масла, t воздуха, рабочее состояние всех систем автомобиля и др.
Благодаря этому вы сможете сделать вывод об износе поршневой группы.
Также вы можете перейти на статью «Как устранить люфт руля».
autouxod.ru
