Степень сжатия двигателя

Норма компрессии по таблице для двухтактного ДВС

Несколько сложнее ситуация с двухтактными двигателями. В большинстве своём они имеют очень узкое применение там, где компактность и лёгкость важнее экономичности: на судах, в самолётах, лодках, скутерах, мотоциклах или мопедов.

Зачастую определить степень сжатия с помощью автомобильных приборов здесь вообще невозможно: конструкция двухтактников иногда предусматривает наличие декомпрессора – и тогда измерение показывает всё, что угодно, кроме реальных результатов. Кроме того, в документах на такие моторы часто данные не указываются. Наконец, надо учитывать, что в камеру двухтактника поступает не чистое топливо, а в смеси с маслом, которое в сгорании не участвует.

Тем не менее, опыт показывает, что нормой для двухтактных двигателей мотоциклов следует считать показания от 9 до 13. Если же показания опустились ниже 7 – следует срочно задуматься о ремонте. Возможно, мотор ещё поработает – но такая маленькая степень сжатия и компрессия заставляют насторожиться.

Что такое степень сжатия?

Степень сжатия – геометрическая величина, который не имеет единицы измерения. Определить ее можно параметрами самого двигателя, так как этот параметр равен отношению полного объема цилиндра к объему камеры сгорания. Изменить степень сжатия можно только посредством вмешательства в конструкцию двигателя.

Этот параметр поменяется, если, например, изменить толщину прокладки ГБЦ, разными способами форсирования или дефорсирования мотора, которые поменяют саму геометрию мотора. Степень сжатия напрямую зависит от стойкости к детонации того горючего, которое используется для заправки этой машины.

Данный параметр можно найти в инструкции по использованию машины, в разделе ТТХ.

Вычисляем степень сжатия двс по компрессии

Предположим, что поршень имеет вогнутое днище, объем полости в днище равен 6 см3 и что оставшийся объем над поршнем, когда он находится в ВМТ, до торцевой поверхности головки равен 1,5 см3.

Кроме того объем, равный толщине прокладки, равен 3,5 см3.

Сумма всех этих объемов, которые не входят в объем полости в головке равна 11 см3.

Для получения нужной нам степени сжатия 10/1 мы должны иметь объем полости в головке (27,7 – 11) = 16,7 см3. Чтобы определить, сколько металла нужно снять с торцевой поверхности головки, поместите ее на горизонтальную поверхность, или точнее поместите головку таким образом, чтобы торцевая ее поверхность была горизонтальной. После того как вы это сделаете, заполните камеру количеством жидкости, равным требующемуся окончательному объему. В этом примере этот объем равен 16,7 см3.

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.

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.

Как работает двигатель с изменяемой степенью сжатия?

До недавнего времени показатель степени закладывался инженерами на этапе разработки и был фиксированным вне зависимости от режима работы двигателя. Нормальное значение для современных бензиновых моторов варьируется от 8 до 14 единиц, традиционно высокая степень сжатия у дизельных моторов – 18-23.

Ужесточение экологических норм заставляет гениев инженерной мысли искать новые пути увеличения термического КПД. Одно из таких решений – двигатель с изменяемой степенью сжатия. Было разработано несколько вариантов динамического изменения степени:

  • дополнительная секция в полости ГБЦ. Открытие секции позволяет увеличить объем камеры сгорания, уменьшая тем самым степень. Система не получила распространения из-за избыточного усложнения конструкции ГБЦ;
  • поршни с изменяемой высотой. Конструкция получилась слишком громоздкой, появились проблемы с перекосом поршней и уплотнением ЦПГ;
  • регулировка высоты подъема коленчатого вала. Изменение степени сжатия осуществляется за счет специальных эксцентриковых муфт, которые регулируют высоту опорных подшипников коленвала. Технология долгое время тестировалась концерном VAG, но так и не вошла в серию;
  • регулировка высоты поднятия ГБЦ. Специальный механизм с электроприводом и шарнирное соединение частей блока двигателя позволяли регулировать степень от 8 до 14 единиц. Разрабатывалась технология инженерами SAAB, но из-за ненадежности резинового кожуха, герметизирующего подвижные части блока, и излишней сложности конструкции также не пошла в серию;

  • шатун с изменяемой длиной. Высота шатуна регулировалась специальным реечным механизмом с помощью давления масла. Как и в предыдущих случаях, разработка французских инженерах не была внедрена в массовое производство;

  • траверсный механизм сочленения шатуна с коленчатым валом. За счет изменения угла поворота траверсы уменьшается либо увеличивается ход поршня. Разработка инженеров Infiniti используется на двухлитровом моторе VC-T, который сейчас устанавливается на кроссовер QX50. Двигатель развивает максимальную мощность в 268 л.с. и пиковый крутящий момент 380 Нм.

На что влияет степень сжатия двигателя

Степень сжатия двигателя напрямую влияет на то количество работы, которое производит силовой агрегат. Чем она выше, тем больше энергии выделяется при сжигании топливной смеси, и, соответственно, тем большую мощность демонстрирует силовой агрегат. Именно по этой причине в конце прошлого века производители двигателей внутреннего сгорания старались делать свою продукцию мощнее именно за счет увеличения степени сжатия, а не за счет увеличения объемов цилиндров и камер сгорания. Следует заметить, что при форсировании моторов таким способом достигается существенный прирост мощности без дополнительного потребления топлива. Таким образом, моторы в итоге получаются не только мощными, но еще и экономичными.

У такого метода есть, однако, и свои ограничения, причем довольно существенные. Дело в том, что при сжатии до определенной величины топливная смесь детонирует, то есть происходит ее самопроизвольный взрыв. Это, правда, касается только бензиновых двигателей: в дизельных моторах детонации не происходит, и во многом именно поэтому они в среднем имеют более высокую степень сжатия.

Для того чтобы серьезно увеличить значение давления детонации, повышают октановое число бензина, что существенно удорожает топливо. Кроме того, многие химические добавки, которые для этой цели используются, ухудшают экологические параметры двигателей внутреннего сгорания. Некоторые не очень опытные автомобилисты считают, что чем выше октановое число бензина, тем больше энергии он выделяет при сгорании, однако на самом деле это совсем не так: эта характеристика не оказывает никакого влияния на теплотворную способность топлива.

Объяснение теории и практики

Обе характеристики будут равны лишь в том случае, когда в цилиндрах происходит бесконечно долгое изометрическое сжатие газа. В результате выделяемая энергия станет поглощаться поршнем, стенками цилиндров, головкой блока и прочими частями двигателя, причем полностью. За счет этого тепловой баланс не станет меняться. Сжатый газ отдает тепло, но не давит на манометр с большей силой, нежели расчетный показатель.

На практике все обстоит иначе – разница между компрессией и степенью сжатия в показаниях присутствует. Процесс носит адиабатный характер. Сжатие газа сопровождается значительным повышением температуры.

Не все тепло, выделяемое сжатым газом, поглощается стенками цилиндра, и по этой причине за счет остатка возникает давление.

Основное понятие

Важно знать, какая степень сжатия для мотора является оптимальной. Это сложный вопрос, ведь разработчики двигателей с зажиганием от искры нацелены на то, чтобы увеличить этот показатель. А если двигатель работает на воспламенение от сжатия, то этот параметр правильнее всего понизить. Именно степень сжатия представляет собой характеристику двигателей внутреннего сгорания, которая вызывает наибольшее число ошибочных мнений.

Самым распространенным заблуждением является то, что от степени сжатия многое зависит. Однако тут все просто – этот показатель является отражением отношения объема цилиндра к аналогичному параметру камеры сгорания, а если по-другому, то он равен частному от деления объема пространства над поршнем к объему камеры сгорания. Получается, что степень сжатия в геометрическом плане является отражением того, во сколько раз осуществляется уменьшение объема топливовоздушной смеси в цилиндрах двигателя в процессе движения поршня от нижней к верхней мертвой точке. Конечно, в жизни все редко аналогично выраженному в теории.

ЧТО ТАКОЕ СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ И КОМПРЕССИЯ ДВИГАТЕЛЯ?

Добрый день, сегодня мы узнаем, что из себя представляют автомобильные показатели двигателя внутреннего сгорания, такие как степень сжатия и компрессия силовой установки, а также чем они отличаются друг от друга. Кроме того, дадим определение понятиям компрессии и степени сжатия, расскажем про основные особенности данных показателей двигателя, а также установим, почему так важны значения этих параметров для того или иного мотора транспортного средства. В заключении мы поговорим, как влияют конечные значения компрессии силовой установки на установление возможных неисправностей двигателя, а также почему степень сжатия напрямую влияет на параметр мощности мотора автомобиля.

Для того, чтобы понять для чего нужны показатели компрессии и степени сжатия двигателя внутреннего сгорания, а также чем они отличаются друг от друга, необходимо знать их определения, осознавать важность каждого параметра, который напрямую или косвенно влияет на долговечность функционирования силовой установки транспортного средства. Данные вопросы мы и обсудим в нашем рассказе, чтобы получить исчерпывающее представление о степени сжатия и компрессии двигателя, а также почему не нужно путать эти, в какой то мере схожие показатели измерения работы мотора. Кроме того, рассмотрим часто задаваемый вопрос многими автолюбителями: “Чем отличаются параметры степени сжатия и компрессии двигателя друг от друга, а также какой показатель наиболее важен?”.

1

.Степень сжатия. Понятие и особенности автомобильного показателя Степенью сжатия силовой установки называется отношение объема рабочей области цилиндра к объему камеры сгорания топливно-воздушной смеси. На бензиновом двигателе, в зависимости от определенной задачи, показатель степени сжатия может находится в разном диапазоне величин от 7 до 11 пунктов. Что касается дизельных силовых установок, то в связи с определенными конструкторскими особенностями устройства, их степень сжатия значительно превышает бензиновые и составляет в среднем от 13 до 19 пунктов.

На сегодняшний день степень или показатель сжатия двигателя указывается почти на всех современных транспортных средствах. На основании этого параметра производитель в документации и еще, как правило, на лючке бензобака к тому или иному автомобилю указывает рекомендованное для заправки топливо, например, если транспортное средство оснащено бензиновым мотором, будет указание на марку бензина АИ-92 или АИ-95.

Для того, чтобы более детально представить, как и где создается степень сжатия в двигателе автомобиля, нужно первым делом себе представить блок цилиндров и поршни, которые в нем ходят. Дело в том, что у каждого поршня есть в блоке цилиндров, так сказать свои “мертвые точки“. Такой точкой называется верхняя плоскость блока, когда топливо сжато до предела и ждет момента для воспламенения. Нижняя точка – это та плоскость, где поршень опускается вниз, а пространство заполняется новой порцией топливной смеси или наоборот уже заполнено расширившимися от воспламенения газами.

Как связаны степень сжатия и компрессия

Так как СЖ величина абсолютная, то ее можно рассчитать математически. На практике этот показатель отображается в виде коэффициента. При этом компрессию в силовом агрегате измеряют только практическим путем. Она зависит от ряда факторов:

  • мощности стартера;
  • герметичности цилиндро-поршневой группы;
  • заряда аккумулятора;
  • качество контактов, которые влияют на количество оборотов стартера;
  • герметичности клапана.

Математический расчет

Степень сжатия двигателя внутреннего сгорания равняется объему камеры сгорания к рабочему объему цилиндра и рассчитывается по формуле (V + C)/C = CR, где

  • V — объем цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке (НМТ). Для расчета необходимо сумму объемов всех цилиндров (указывается в технической характеристике ДВС) разделить на количество котлов;
  • С — объем камеры сгорания, когда поршень в верхней мертвой точке (ВМТ). Включает в себя объем полости ГБЦ, прокладки ГБЦ и выемок в цилиндре. Если поршень имеет выпуклость, ее объем отнимается от общего объема камеры сгорания.

Вычислить степень сжатия математически довольно непросто из-за сложной геометрической формы камеры сгорания. Поэтому на практике применяются 2 основные методы вычисления.

Какая должна быть компрессия

Для выявления момента предельного износа деталей двигателя, нужно знать допустимые значения давления. Оно связано со степенью сжатия прямо пропорционально – чем больше, тем выше давление.

Сегодня можно встретить в эксплуатации 3 типа двигателей с отличающимися характеристиками:

  1. Старые моторы с небольшой степенью сжатия – до 8,5.
  2. Бензиновые современные двигатели, в которых топливовоздушная смесь уменьшается в объеме до 9-11 раз.
  3. Дизельные моторы, способные сжать топливную смесь от 16 до 24 раз.

Камера сгорания двигателя, работающего на дизельном топливе, характерна небольшим объемом. Поэтому мотору не требуется электрическая искра, достаточно сильного сжатия.

На величину компрессии влияют разные факторы:

  • герметичность посадки клапанов;
  • трещины в посадочных местах клапанов;
  • наличие смазки в цилиндрах;
  • износ колец;
  • износ деталей цилиндропоршневой группы.

Норма и минимум

Путем испытаний получены данные оптимального давления в цилиндрах для разных типов моторов. Когда двигатель достиг рабочей температуры, аккумулятор полностью заряжен, то компрессия должна быть:

  1. На старых моторах, оснащенных карбюраторами, наименьшее значение – 1 мегапаскаль. В старых единицах – 10 бар. Если двигатель новый, то давление может достигать 13 бар.
  2. Оптимальное давление в бензиновом моторе – 1,5 мегапаскалей. Минимальный уровень – 1,1 МПа.
  3. Для дизеля нормальное значение – 2,4-3 МПа.

Важно знать! Анализ замеров параметров позволяет установить закономерность, что степень сжатия с коэффициентом 1,5 дает оптимальное давление в цилиндрах.

Если точнее определить указанный коэффициент, то для 4-тактных бензиновых моторов он находится в пределах 1,2-1,3, для дизеля – 1,7-2.

Признаки плохой компрессии

Выявление нижнего предела компрессии свидетельствует о повышенном износе двигателя. Между кольцами поршня и цилиндром происходит трение, которое увеличивает зазор между деталями. По этой причине компрессия снижается.

По следующим признакам можно определить, что компрессия недостаточна:

  1. Из сапуна выходит много дыма. Это клапан, который служит для отвода картерных газов инжекторных и карбюраторных моторов.
  2. Снижение мощности силового агрегата, особенно заметное на небольших двигателях.
  3. Из выхлопной трубы выходит много дыма, так как моторное масло сгорает в большом объеме.
  4. Большой расход масла из-за износа маслосъемных колец и колпачков.

Если замечен хотя бы один из указанных признаков, то есть повод провести полную диагностику двигателя. Это позволит вовремя принять меры по восстановлению его работоспособности. Если рассматривать причины снижения компрессии, то можно выделить основные:

  1. Эксплуатация автомобиля на непрогретом моторе, поломка термостата.
  2. Перегрев силового агрегата.
  3. Применение смазки низкого качества.
  4. Несвоевременно проводится техобслуживание и замена масла.
  5. Выработан срок службы двигателя.

Если прогорела прокладка головки, повреждены клапаны, то замена смазки не поможет. В этих случаях потребуется ремонт двигателя с заменой деталей поршневой группы и других элементов.

Допустимая разница компрессии в цилиндрах

Если измеренная компрессия отличается в цилиндрах, то это усложняет дело. Двигатель придется разбирать и проводить капитальный ремонт. Потребуется не только замена колец, клапанов и уплотнительных колпачков.

Компрессия меньше минимального значения в одном цилиндре означает, что есть дефекты в поршне или цилиндре. При этом обычно меняют все элементы цилиндропоршневой группы, иначе разница в компрессии останется, и проблема не уйдет.

Нормальной величиной считается давление 10-12 бар, в зависимости от модели автомобиля и двигателя. Но также установлена допустимая разница компрессии в разных цилиндрах. Например, во 2 и 3 цилиндрах эта величина может быть ниже на 0,5 бар, что вполне допустимо. Она зависит от нагрузки на поршни – где больше, там износ выше.

Расчет степени сжатия

Для любого двигателя внутреннего сгорания важно, чтобы данный параметр обладал максимально возможной величиной. Однако при необходимости форсировать мотор следует знать, как эту характеристику можно вычислить. Это нужно для того, чтобы избежать детонации, из-за чего мотор может просто выйти из строя.

Формула, с помощью которой проводится вычисление, выглядит следующим образом:

где CR- степень сжатия, V – рабочий объем цилиндра, C – объем камеры сгорания.

Тому автолюбителю, который желает знать, какая между компрессией и степенью сжатия разница, будут интересны подобные вычисления. Возможно, это пригодится ему на практике.

Для определения этого параметра в отношении лишь одного цилиндра, следует общий рабочий объем двигателя разделить на количество «стаканов». В результате получаем значение V из формулы выше.

А вот определить показатель C заметно труднее, но тоже возможно. Для этого на примете у опытных автомобилистов и механиков, занимающихся ремонтом двигателей, имеется верное средство – бюретка. Она проградуирована в кубических сантиметрах. Самый простой способ – это залить в камеру сгорания бензин, после чего бюреткой измерить ее объем. Остается полученные данные занести в формулу.

На форсированном моторе

Степень сжатия. В зависимости от конечной задачи, степень сжатия может серьезно варьироваться, достигая величин в 11 — 11.5 . Все это направлено на снятие максимальной мощности с мотора конкретного объема. Чем выше степень сжатия — тем выше удельная мощность. Правда при этом неизбежно снизится ресурс и резко возрастает риск проблем с мотором при заправке некачественным топливом. Одна заправка сомнительным топливом может быстро кончить "зажатый" мотор. Так что при форсировании мотор сэкономить на качестве бензина не удастся.Поэтому, при тюнинге двигателя степень сжатия увеличивается не очень значительно, обычно что бы перейти на марку бензина, следующую за уже используемой по октановому числу. В принципе, косвенно, о величине степени сжатия можно судить по марке используемого бензина — на АИ-80 можно ездить при степени сжатия равной 9.0 , на АИ-92 — до 10.0 (при условии, что бензин соответствует заявленным характеристикам ).Поднятие степени сжатия — сложный процесс, требующий точных расчетов и очень высокой квалификации моториста. Поэтому самостоятельно этим заниматься крайне не рекомендуется.

Как уже было сказано выше компрессия это давление в цилиндре. Именно поэтому компрессия 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. Для этого необходимо: двигатель прогрет, АКБ полностью заряжена, дроссель открыт, воздушный фильтр снят, все свечи выкручены. В таком режиме полностью заряженная АКБ позволит стартеру раскрутить двигатель до 200 об/мин. Компрессия во всех цилиндрах должна быть ровной. При снижении уровня компрессии необходимо выяснить причину падения. Это могут быть поршневые кольца или проблемы в клапанном механизме, выяснить это можно так. В проблемные цилиндры с помощью шприца вводят 15-20 гр. моторного масла. Процедуру замера повторяют. Если показания манометра выросли — причина падения в поршне.

Источники:, ,