Откуда берётся и куда исчезает компрессия в двигателе

Работа двигателя внутреннего сгорания происходит за счёт расширения нагревающейся при горении смеси. Чтобы это расширение происходило с большей энергией, топливно-воздушную смесь в цилиндре нужно предварительно сжать. Теоретическую величину, на которую мы сжимаем смесь в цилиндре, характеризует степень сжатия — отношение полного объёма цилиндра, при котором поршень находится в нижней точке своего движения, к минимальному его объёму, когда поршень поднялся до верхней точки. Это в теории. А на практике не вся топливно-воздушная смесь, попавшая в цилиндр, сожмётся поднимающимся поршнем: часть её вытолкнется обратно во впускной коллектор, а часть может просочиться в зазор между поршневыми кольцами и стенкой цилиндра. Проверить, насколько эффективно наш конкретный двигатель выполняет работу по сжатию горючей смеси, мы можем, измерив его компрессию.

Содержание

1 Степень сжатия и компрессия: в чём отличие
2 Дизель может больше
3 Зачем измерять компрессию

4 Чем можно измерить величину показателя
5 Диагностируем неисправности

Степень сжатия и компрессия: в чём отличие

Компрессия — это значение максимального давления топливно-воздушной смеси в цилиндре двигателя. Очевидно, что чем выше степень сжатия, тем выше и нормальные значения компрессии. Но интересно то, что в исправном двигателе значения компрессии всегда больше, чем степень сжатия. Это происходит оттого, что при сжатии газы внутри цилиндра нагреваются, а при нагревании растёт и их давление. Так, для двигателей ВАЗ степень сжатия равна 9,6:1, а компрессия 11–13 бар (или привычных нам «атмосфер», выраженных в кгс/см2). В среднем, компрессия выше степени сжатия в 1,2 раза на бензиновых двигателях, и в 1,8 раза — на дизельных.

Больше не всегда лучше

Почему нельзя увеличить степень сжатия и тем самым поднять мощность двигателя? Потому что из-за того самого нагрева при сжатии топливно-воздушная смесь может воспламениться самопроизвольно раньше, чем поршень приблизится к верхней точке своего движения (специалисты называют её «верхней мёртвой точкой» — ВМТ), и встречный удар расширяющихся при горении газов будет препятствовать правильному движению поршня и приводить к разрушению деталей кривошипно-шатунного механизма.

Степень сжатия определяется, как отношение полного объема цилиндра (Va) к объему камеры сгорания (Vc)

Дизель может больше

Чтобы избежать описанной выше неприятности, гениальный немецкий инженер Рудольф Дизель придумал сжимать чистый воздух, а не его смесь с топливом, а топливо впрыскивать непосредственно в цилиндр в конце хода сжатия. В этот момент температура в цилиндре, наоборот, должна быть гарантированно выше температуры воспламенения смеси, что не просто позволяет, а требует даже увеличения степени сжатия. Поэтому нормальные значения компрессии для дизельных двигателей превышают 25–30 кгс/см2. В этих двигателях верхние значения степени сжатия (и, соответственно, компрессии) ограничиваются, по сути, только прочностью деталей двигателя, ведь расширяясь с большей силой, горючие газы настолько же сильнее нагружают их. Этим и объясняется более жёсткая работа дизельного двигателя.

Первый работоспособный двигатель Дизеля имел мощность менее 20 лошадиных сил при 172 оборотах в минуту, при этом он весил около пяти тонн и достигал в высоту трёх метров. Его КПД составил 26,2%. Для 1897 года это был великолепный результат!

Зачем измерять компрессию

Почему так важно знать реальные значения компрессии в двигателе? Всё просто — чем ближе к норме компрессия, тем лучше состояние двигателя: меньше зазоры между поршневыми кольцами и стенкой цилиндра, лучше прилегание клапанов к седлу, правильно отрегулирован момент закрывания впускного клапана.

Измерять компрессию имеет смысл, когда вы заметили один из следующих симптомов:

снижение мощности двигателя (снижение тяги, увеличение времени разгона);
повышенный расход масла;
перебои в работе двигателя (если замена свечей и проверка катушек ничего не дала);
повышенный расход топлива.

На номинальную величину компрессии в той или иной конструкции двигателя оказывают влияние самые разные факторы, поэтому точное значение и допускаемые отклонения уточняйте в руководстве по ремонту своего автомобиля.

Измерение компрессии в цилиндрах поможет своевременно выявить неисправность

Чем можно измерить величину показателя

Измеряют компрессию специальными манометрами (компрессометрами). При выборе нужного вам прибора обращайте внимание на следующие характеристики:

для какого двигателя, дизельного или бензинового, он предназначен — это также можно определить по диапазону измерений, указанному на шкале прибора;
способ соединения наконечника прибора с отверстием в цилиндре — так называемые прижимные наконечники не требуют ввинчивания в отверстие и поэтому позволяют выполнить измерения гораздо быстрее, чем резьбовые, но требуют участия помощника, который будет включать стартер, прокручивая двигатель, когда вы плотно прижимаете наконечник компрессометра к свечному отверстию в головке двигателя;
наличие подходящей резьбы на наконечнике (или на переходнике), если вы будете выполнять работу в одиночку;
наличие гибкого шланга достаточной длины, в случае когда прямой доступ к отверстиям для свечей зажигания затруднён.

Компрессометр выбирается, исходя из типа двигателя и способа соединения наконечника прибора с отверстием в цилиндре

Как правильно измерять

Как правильно выполнить измерения? Для этого нужно прогреть двигатель до рабочей температуры (80–90 градусов по Цельсию). Если двигатель не заводится, то измерять компрессию можно и вхолодную. При этом нужно учитывать, что измеренные значения будут ниже, и практическую ценность для оценки состояния двигателя будет иметь уже не величина компрессии, а различия её для разных цилиндров. Затем выворачиваются свечи зажигания сразу из всех цилиндров двигателя. Это нужно, для того, чтобы незадействованные в конкретном измерении цилиндры не создавали дополнительного сопротивления при проворачивании коленвала.

Свечные колодцы современных двигателей часто бывают глубокими и труднодоступными. Чтобы не повредить резьбу в головке двигателя при завинчивании свечи «вслепую», бывалые ремонтники рекомендуют использовать кусок резинового шланга, который надевается на изолятор свечи. Вращая свечу вручную через шланг, вы не сможете приложить больших усилий, при этом свеча легко устанавливается в самый глубокий и узкий колодец. Окончательную затяжку, конечно, нужно производить специальным ключом.

Высоковольтные провода нужно обязательно промаркировать, чтобы не перепутать их при установке свечей обратно. В целях безопасности отсоедините провода первичной цепи от катушек зажигания. Отключите систему питания, сняв предохранитель топливного насоса, если он электрический, или отсоединив топливный шланг, чтобы избежать впрыска топлива в цилиндры во время проверки. Аккумулятор должен быть исправен и хорошо заряжен, чтобы позволить стартеру вращать коленвал с требуемой скоростью, так как от этого тоже зависит точность измерений.

Чтобы учесть все особенности вашего автомобиля при выполнении работ, неплохо обзавестись руководством по ремонту и внимательно изучить его. Когда все готово для выполнения работы, вы, или ваш помощник нажимает педаль газа «в пол», чтобы полностью открыть дроссельную заслонку, обеспечивая наилучшее наполнение цилиндра воздухом, и несколько секунд проворачивает двигатель с помощью стартера. Разумеется, наконечник компрессометра в это время плотно прижат к свечному отверстию. Измерение считается выполненным, когда показания прибора перестают возрастать. Для перехода к следующему измерению прибор имеет кнопку сброса давления.

Во время измерений все свечи должны быть вывернуты. При необходимости используется переходник

Сложность измерения компрессии дизеля в том, что давление в нём намного выше, и прижимной компрессометр тут не подойдёт. Поскольку свечей зажигания в дизельном двигателе нет, то выворачивать нужно калильные свечи, или форсунки. Для этого можно заранее обзавестись соответствующим инструментом, а компрессометр должен иметь наконечник или переходник с подходящей для вашего двигателя резьбой.

Грубую проверку компрессии можно выполнить, даже не имея прибора. В этом случае функцию прижимного наконечника выполняет ваш собственный палец. Так можно сравнить компрессию в разных цилиндрах, и обнаружить среди них «больные».

Диагностируем неисправности

Выполнив измерения во всех цилиндрах, следует обратить внимание на два момента. Первый — это соответствие измеренной компрессии минимально допустимой величине. Она определяется разработчиками двигателя и указана в руководстве по ремонту. Второй — это разница в значениях компрессии в разных цилиндрах одного двигателя. Как правило, она не должна превышать 20% от номинального значения.

Если вы обнаружили, что давление в каком-то из цилиндров ниже нормы, впрысните в него из ручной маслёнки три порции масла. Не впрыскивайте больше трёх порций масла, так как его излишки могут привести к образованию гидростатической пробки, что может послужить причиной поломки колец, поршня или даже привести к трещине в головке блока. Масло уплотнит зазор между кольцами и цилиндром, и если причина низкой компрессии была в этом зазоре, то при такой «влажной» проверке компрессия должна существенно вырасти. Тогда проверяйте состояние колец, и в случае повреждения или «залегания» одного из них — замените. Если так себя ведёт компрессия во всех цилиндрах, то, вероятно, пришло время серьёзного ремонта с расточкой цилиндров и установкой колец следующего ремонтного размера.

Простая замена колец на новые — мера не столь эффективная, как расточка цилиндра в следующий ремонтный размер, так как в процессе работы давление на стенки цилиндра распределяется по окружности неравномерно, и по мере износа окружность его приобретает некоторую овальность.

На сходном с масляным клином эффекте уплотнения зазоров построено действие присадок, повышающих компрессию. Это самый простой способ в какой-то степени восстановить былую резвость двигателя. Только при этом нужно помнить, что действие их довольно кратковременно, а повторное применение такого эффекта уже не имеет. Поэтому этот способ часто применяется перед продажей автомобиля, чтобы не тратиться на дорогостоящий ремонт двигателя.

Если же после впрыскивания масла в цилиндр компрессия изменилась незначительно, то, скорее всего, причина её падения в неисправностях клапанной группы или в пробитой прокладке головки блока цилиндров. Из всего сказанного следует ещё один вывод: низкая, но примерно равная во всех цилиндрах, компрессия свидетельствует о естественном износе деталей двигателя, а вот резко отличающееся падение её в одном или нескольких цилиндрах — о неисправности.

Иногда повреждение или износ масляного кольца может привести к росту компрессии выше значений, установленных для нового двигателя. Это происходит из-за того, что изношенное кольцо не удаляет излишки масла со стенок цилиндра, и оно уплотняет зазор между цилиндром и компрессионными кольцами, а затем, во время рабочего хода поршня, масло выгорает, образуя нагар на головке блока. Если этот процесс продолжается долгое время, то слой нагара становится столь существенным, что приводит к уменьшению объёма камеры сгорания, а значит, к росту компрессии. Это явление опасно возникновением детонации двигателя. А также оно приводит к повышенному расходу масла.

Видео: измеряем компрессию правильно

Компрессия — важный показатель здоровья двигателя. Если она в норме, то можно с уверенностью говорить об исправности основных его деталей: головки цилиндра, цилиндров, поршней, поршневых колец и клапанной группы. Если же измеренные значения компрессии отличаются от допустимых изготовителем двигателя значений, то это повод для скорейшего выяснения и устранения причины неисправности.