Степень сжатия дизельного двигателя – как увеличить параметры?

Содержание

Норма компрессии в цилиндрах дизельного двигателя вопрос довольно интересный. Для понимания этих цифр нужно знать, что из себя представляет этот показатель. И зачем его необходимо знать. Многие водители путают компрессию и степень сжатия. Хотя на самом деле это совершенно разные показатели. Но все-таки они имеют отношение к работе поршневой группы. Для прояснения ситуации посмотрим определения этих понятий:

• Степень сжатия – так называют соотношение объема пространства в цилиндре при НМТ к объему надпоршневого пространства в ВМТ;
• Компрессия – это максимальное давление, образующееся при достижении поршнем ВМТ такта сжатия.

Для бензиновых двигателей основным показателем считается степень сжатия. Именно этот показатель напрямую связан с увеличением крутящего момента, а соответственно и эффективности мотора. Компрессия у бензиновых агрегатов не является определяющим показателем, скорее это способ достижения максимально возможного сжатия

Для работы дизелей крайне важно высокое давление. Поэтому здесь на первый план выходит именно компрессия

Но в целом, степень сжатия и в дизельных моторах имеет огромное значение для оценки работы двигателя.

О проблемах с компрессией могут говорить самые разные показатели. Как правило, часть из них может быть следствием и других неисправностей. Поэтому обязательно проверьте все возможные причины неисправностей. Проверять этот показатель нужно при следующих проблемах:

• Дизель троит;
• Повышенный расход топлива.

При появлении любого из этих признаков можно смело замерять компрессию. Скорее всего, проблема именно в этом. Норма. Для дизелей норма компрессии выше, чем для бензиновых собратьев. Связано это с более высоким рабочим давлением таких моторов, требующимся для воспламенения топливно-воздушной смеси. Все дизеля запускаются только при давлении не менее 22 кг/см3, оптимальной компрессией считается показатель 28-32 кг/см3. Известны случаи, когда удавалось запустить двигатель при 15 кг/см3, но для этого в цилиндры заливалось трансмиссионное масло. Делать это можно только в экспериментальных целях и в том случае, когда двигатель предполагается под замену, а дотянуть до сервиса необходимо.

Существует 2 методики замера компрессии. На бензиновых моторах применяется способ с закрытой дроссельной заслонкой. На дизелях можно применять оба метода. Из-за высокого давления положение заслонки не влияет на конечный результат.В дизельных агрегатах желательно проверять компрессию на холодном моторе. Для более точного результата дайте мотору постоять несколько часов. За это время масло, имеющееся на стенках цилиндра стечет вниз. Ведь низкий показатель (менее 18 кг/см3) делает запуск мотора невозможным. Для проведения измерений вам понадобится компрессометр. Его можно приобрести практически в любом магазине автозапчастей. Выкрутите свечу накаливания и вкрутите на ее место прибор. После чего ваш помощник должен крутануть стартер. Ваша задача зафиксировать максимальное значение компрессии. Если показатель выше 24 кг/см3, то это неплохо. Более низкий показатель говорит о необходимости ремонта двигателя. Компрессия больше 35 кг/см3 свидетельствует о наличии большого нагара.

Такую проблему может вызывать повреждение поршня или залегание компрессионных колец. Придется производить ремонт поршневой группы. Значительно реже встречаются задиры цилиндров. Это более сложная поломка. Придется либо шлифовать цилиндры, либо менять блок целиком. Существует и еще одна причина снижения компрессии, но она на дизелях встречается редко. Прогар клапанов или их неправильная настройка. Выявив причину поломки, следует ее устранить.

Заключение. Рано или поздно владельцы машин с дизелями сталкиваются с их неустойчивой работой. Для проверки причин нужно производить комплексную проверку. Чаще всего норма компрессии в цилиндрах дизельного двигателя оказывается выше показателей вашего автомобиля. В таком случае вам необходимо устранить причину неисправности, до момента окончательного выхода мотора из строя.

• http://krutimotor.ru/kompressiya-dizelnogo-motora/
• https://avtooverview.ru/ekspluataciya/kakaya-kompressiya-dolzhna-byt-v-benzinovom-i-dizelnom-dvigatele/
• https://www.dieselkraft.by/poleznaya-informatsiya/kompressiya-v-dizelnom-motore.html
• http://autoflit.ru/1815-norma-kompressii-v-cilindrah-dizelnogo-dvigatelya-chto-i-kak-dolzhno-byt.html

Главные признаки нарушения компрессии в дизельном двигателе

В большинстве случае компрессия в дизельном двигателе не пропадает резко. Но и такое может произойти. Для резкого падения компрессии в цилиндрах необходимо, чтобы возникли условия смывания смазки. К примеру, двигатель собран после капитального ремонта, в нем еще нет достаточного количества смазки. После долгих попыток запуска стартером также может подсесть компрессия. Но в подавляющем большинстве случаев нарушения компрессии случаются постепенно, что характеризуется появлением таких показателей:

• затрудненный запуск работы дизельного агрегата, планомерное ухудшение зажигания;
• плавающие обороты, отсутствие устойчивой работы двигателя, что мешает его нормальной эксплуатации;
• отказ работы одного цилиндра или сразу нескольких частей силового агрегата;
• внутри силового агрегата формируются избыточные топливные испарения, происходят небольшие взрывы;
• расход топлива постепенно растет, на двигателя с очень плохой компрессией расход превышает норму в два раза;
• также агрегат начинает сильно греться, что повышает интенсивность работы системы охлаждения.

Простые меры предосторожности могут выявить проблему снижения компрессии на ранней стадии и помочь побороть ее дешевыми способами. Помните, что все представленные явления происходят постепенно

Сначала вы заметите увеличение расхода на несколько десятых частей литра, затем появится легкое плавание оборотов и так далее. С такими неполадками вполне можно пользоваться двигателем, но когда это приведет к большим неприятностям, ремонт будет стоить очень дорого. А начало развития любого подобного показателя означает неизбежный путь к разрушению.

Условия проверки

Номинальное значение компрессии и величину предельного допуска можно посмотреть в эксплуатационной документации на автомобиль.

Проверка компрессии должна производиться при частоте вращения коленвала 200-250 об/мин. Также необходимым условием для точности замеряемых показаний является состояние воздушных фильтров. При забитом фильтре показания компрессии могут быть искажены.

Замер компрессии производится в тех температурных условиях, в которых обычно происходит реальный запуск двигателя. Существует прямая зависимость между температурой окружающей среды и минимальной компрессией, при которой возможен запуск двигателя. Данная характеристика для конкретного двигателя может быть получена в результате серии тестов, проведенных в условиях станции технического обслуживания.

Замер компрессии двигателя — самый простой и наиболее часто применяемый способ оценить состояние и износ двигателя (оценка состояния колец, выработка гильзы и герметичность клапанов). Проверка компрессии (измерение давления сжатия в цилиндре) нужна чтобы узнать «реальную» компрессию в цилиндрах двигателя и сравнить её с номинальными. а также для обнаружения «больного» цилиндра. Так замер компрессии позволяет выявить неисправность в цилиндре, далее диагностику продолжают уже специализированным диагностическим оборудованием.

Для измерения компрессии двигателя используют диагностический прибор — компрессометр. Есть еще более дорогие приборы — компрессографы. Это тот же компрессометр, только с возможностью графической фиксации параметров замера компрессии по цилиндрам.

На многих бензиновых авто замерить компрессию можно самостоятельно, если есть желание выкручивать свечи зажигания, тут главное чтобы к свечам обеспечивался легкий доступ. Для этой цели достаточно прикупить простой компрессометр за 500-800 рублей (его обычно хватает на 2-3 диагностики двигателя).

Совет: выбирайте прибор с резьбовым наконечником, т.е. чтобы он вкручивался в свечное отверстие, а не вжимался в него. Тогда замеры компрессии будут более точные и их можно провести и одному. Также проверьте, чтобы клапан фиксации давления компрессометра находится в головке, которая вкручивается в свечное отверстие, а не под манометром. Так Вы избежите занижения показателей компрессии при измерении.

Для владельцев дизельных авто лучше обратиться в автосервис, т.к. демонтаж форсунки или свечи накала требует специальных навыков и специального инструмента, да и компрессометр там понадобится со специальным переходником для крепления его в форсуночном или свечном отверстии. Хотя дизельный компрессометр TU-15A у нас покупают именно для личного автомобиля, им удобно диагностировать через отверстия для свечей накаливания.

Замер компрессии бензинового и дизельного мотора

В списке общих требований для того, чтобы точно замерить компрессию, находятся:

1. Двигатель должен быть прогрет до 80-90 градусов;
2. Подача топлива должна быть обязательно отключена;
3. Все без исключения свечи должны быть выкручены;
4. Стартер должен быть абсолютно исправным;
5. Аккумулятор необходимо полностью зарядить;

• В случае с механической коробкой переключения передач можно включить верхнюю (повышенную) передачу, а также предотвратите возможность передвижения автомобиля. Для этого следует использовать стояночный тормоз и/или противооткатные упоры. Допускается также замер компрессии в положении рычага МКПП «нейтраль». В машинах с «автоматом» селектор устанавливается в режим парковки (Р).
• Следующим шагом становится проверка состояния воздушного фильтра. Загрязненный фильтр перед замерами компрессии меняют на новый. Вторым способом является временное отсоединение от впуска трубопровода для подачи воздуха.
• В бензиновых ДВС потребуется отключение системы зажигания. Для этого необходимо произвести отсоединение от прерывателя проводки для подачи низкого напряжения, которое подводится к катушке зажигания. Моторы, оборудованные распределителем зажигания, потребуют снятия с катушки главного высоковольтного провода. Указанный провод далее подсоединяют на массу.
• Для эффективного отключения топливоподачи в конструкциях, которые включают в себя механический бензонасос, потребуется отсоединение топливной магистрали. Далее патрубок глушат. Для электробензонасоса будет достаточно убрать контакт с его реле.
• После осуществляется очистка от грязи мест для установки свечей зажигания и производится снятие наконечников высоковольтных проводов со свечей. Затем свечи выкручиваются.
• С выкрученными свечами потребуется осуществить несколько проворотов двигателя стартером. Процедура необходима для того, чтобы очистить цилиндры от возможного нагара и других отложений.
• Последним этапом становится соединение компрессометра со свечным колодцем цилиндра. Измерять компрессию лучше с напарником, который выжмет до упора педаль акселератора. Педаль газа выжимается для того, чтобы замер компрессии производился с открытой дроссельной заслонкой, а сопротивление во впуске благодаря этому было снижено. С выжатой педалью мотор крутят стартером около 5 секунд. Необходимо следить за тем, когда на шкале появится самое высокое значение. Указанное значение отмечают и переходят к дальнейшим замерам в других цилиндрах мотора.

Что касается особенностей замера компрессии на дизельном двигателе, тогда:

• Отключение подачи топлива в дизеле достигается путем отжатия вниз рычага отсечки. Данный рычаг находится на ТНВД. Вторым способом является отключение электромагнитного клапана, что также приведет к блокировке топливоподачи в дизельный ДВС. Указанный клапан находится на топливопроводе, который отвечает за подачу горючего.
• Компрессометр в дизеле подключается через отверстия форсунок или свечей накала. Это зависит от того, до каких элементов удобнее добраться, а также соответственно рекомендациям для конкретного типа дизельного двигателя.
• Для замера компрессии на дизеле потребуется особый компрессометр, который будет иметь соответствующий наконечник для надежного закрепления в отверстии форсунки или свечи накаливания. Порог максимального замера у такого компрессометра для дизеля должен быть выше сравнительно с бензиновым аналогом. Дизельный компрессометр должен иметь возможность фиксировать давление около 60 атмосфер.
• При замере компрессии дизеля необходимость нажимать на педаль газа исключена. Дело в том, что в устройстве большинства дизельных моторов дроссельной заслонки нет. Отдельно стоят только дизели, которые имеют специальный клапан во впуске. Клапан необходим для создания разрежения. Разрежение обеспечит функциональность вакуумного регулятора и усилителя тормозов.

Подачу топлива нужно отключать для того, чтобы горючее не смывало так называемый масляный клин. Для прекращения топливоподачи можно воспользоваться одним из перечисленных способов отключения бензонасоса, ТНВД или форсунок. Свечи нужно обязательно выкручивать все.

Если осуществлять замер, выкручивая только свечу в одном цилиндре, тогда заметно увеличение сопротивления вращению коленвала. В момент прокручивания стартером это сопротивление приводит к снижению оборотов. При неисправностях батареи или слабой АКБ можно использовать пусковое устройство, хотя данный способ не рекомендуется.

Прибор для измерения компрессии

Конечно же, для выполнения данных измерений будет необходимый инструмент, в данном случае — это нехитрый прибор, который в основном состоит из барометра.

Подобный барометр используется и в компрессорах, для накачивания давления в шинах, или в отдельных приборах, которые называются одноименно, барометрах. Но следует сделать одну оговорку, компрессометр рассчитан на более большое давление.

Компрессометр — простая конструкция, которая в основном состоит из манометра. Он, в свою очередь, соединен с переходником, на котором расточена такая же резьба, как и на стандартной свече и имеет похожий вид.

Также выше было сказано, что существует и другой прибор, называющийся компрессографом. Различия, как было сказано, минимальны, но преимущество в цене все-таки остается у первого варианта. Хотя удобство может возместить материальные затраты.

Также цена зависит от многих других факторов, на которые тоже стоит обратить внимание. И первым и, наверное, самым главным фактором является качество

Да, даже самый дешевый товар может быть качественным, но лучше взять что-то в средней ценовой категории. И желательно от проверенного бренда-производителя.

Что делать, если низкая компрессия?

При невысокой компрессии возникают трудности с холодным запуском силового агрегата.  Становится заметным перерасход горючего и масла, ухудшение разгонной динамики. В силовых установках, работающих на бензине, ещё заливает свечи.

Низкий уровень компрессии — свидетельство появления утечек в камере сгорания или возникновения крупных зазоров между отдельными деталями цилиндропоршневой группы. Проблема может заключаться и в большом количестве нагара на клапанах, разрушении поршня, износе маслосъёмных колец, дефектах на прокладках ГБЦ и т.д.

Очень часто при серьёзных нарушениях компрессии приходится разбирать силовой агрегат. Например, для проведения расточки или гильзовки БЦ, замены поршней и колец, выполнения других работ.

Если мотор имеет большой пробег, то  без капитального ремонта не обойтись. Однако низкая компрессия не всегда является приговором для ДВС. Автомеханики, которые после проверки уверяют владельца транспортного средства в 100-процентной необходимости проведения капремонта мотора, либо заблуждаются, либо лукавят.

Проблема в том, что низкая компрессия связана с менее серьёзными дефектами, устранение которых не требует больших денежных затрат. В первую очередь это относится к:

• Закоксованности колец;
• Необходимости регулирования газораспределительного механизма.

Поэтому на первый план в решении проблемы с невысокой компрессией выходит умение определять её истинную причину. Владельцы, плохо разбирающиеся в технической части транспортного средства, убеждены, что очень высокая компрессия – это всегда хорошо. Отчасти это является заслугой продавцов автохимии, говорящих о «волшебных» свойствах присадок. Подобные препараты действительно работают. Однако увеличение компрессии происходит за счёт изменений с камерой сжатия, которая просто уменьшается в объёмах.

Если разобрать двигатель после продолжительного использования специальных добавок и присадок, то можно обнаружить налёт неизвестного происхождения. Таким образом, покупка и применение автохимии является лишь временным решением проблемы. Присадка не устраняет неполадку. Дополнительные образования в камере сжатия ухудшают отведение тепла, что приводит к детонации и появлению эффекта «калильного зажигания». 

Просто было на бумаге…

Идея создания ДВС с изменяемой степенью сжатия овладела умами моторостроителей не вчера. Можно сказать, что в последнее время она лишь переживает свое второе рождение. Первое случилось еще на заре XX века, так что идея изменения неизменного ненамного моложе самих двигателей внутреннего сгорания. Примерно к середине прошлого столетия уже были разработаны и запатентованы (в виде схем или конструкций) практически все известные на сегодня способы, позволяющие варьировать степень сжатия в ДВС. Некоторые из предложенных решений в силу разных причин так и остались на бумаге, некоторые были воплощены в железе. Часть из созданных VCR-двигателей была доведена до уровня экспериментальной отработки, и лишь единицы выпускались мелкими сериями и устанавливались на автомобили. Существуют и такие «воплощения», которые уже почти сто лет применяются и будут применяться в ДВС, но не для транспортных целей. Подробнее об этом будет рассказано далее. Вначале посмотрим, в каких направлениях развивалась идея изменения неизменного.

Принципиально определить эти направления несложно. Для этого нужно припомнить, что геометрическая степень сжатия – это отношение максимального и минимального объема цилиндра, когда поршень находится в НМТ и ВМТ соответственно (см. шпаргалку 1). Из приведенного выражения для в видно, что воздействовать на степень сжатия можно путем изменения объема камеры сжатия (V), рабочего объема двигателя (Vh) или обоих параметров одновременно. Причем при постоянном рабочем объеме варьировать степень сжатия можно только за счет объема камеры сжатия. Анализ конструктивной схемы традиционного ДВС с кривошипно-шатунным механизмом (КШМ) дает основные способы воздействия на высоту камеры сжатия (hc):

1) изменение остова двигателя (расстояния от оси вращения коленвала до свода камеры сжатия);

2) изменение высоты поршня;

3) изменение длины шатуна;

4) изменение радиуса кривошипа.

Важно отметить, что в последнем случае – при изменении радиуса кривошипа – вместе со степенью сжатия будет меняться и рабочий объем двигателя (величина хода поршня). Возможность одновременного воздействия на оба геометрических параметра ДВС весьма заманчива. Особенно если они будут подчиняться обратной зависимости – с увеличением степени сжатия рабочий объем будет уменьшаться, и наоборот

Это позволит, например, уменьшить литраж двигателя на режимах пуска и частичных нагрузок и при этом работать с высоким индикаторным и механическим КПД за счет большой в и сокращения насосных потерь. С повышением нагрузки и ростом давления наддува двигатель будет «разжиматься» и одновременно «увеличиваться» в размерах. Так можно будет получить и высокую номинальную мощность, и максимальную топливную экономичность в каждой точке нагрузочной характеристики мотора

Особенно если они будут подчиняться обратной зависимости – с увеличением степени сжатия рабочий объем будет уменьшаться, и наоборот. Это позволит, например, уменьшить литраж двигателя на режимах пуска и частичных нагрузок и при этом работать с высоким индикаторным и механическим КПД за счет большой в и сокращения насосных потерь. С повышением нагрузки и ростом давления наддува двигатель будет «разжиматься» и одновременно «увеличиваться» в размерах. Так можно будет получить и высокую номинальную мощность, и максимальную топливную экономичность в каждой точке нагрузочной характеристики мотора.

Уменьшать или увеличивать объем камеры сжатия можно не только путем изменения ее высоты. Учтем прочие способы воздействия на величину У отдельным, пятым пунктом. Получившийся перечень также не будет полным без еще одного, шестого пункта. Дело в том, что приведенные выше соображения касались двигателей, в которых поступательное движение поршня преобразуется во вращение коленвала с помощью КШМ. В технике известно множество других преобразующих механизмов, в том числе и таких, которые позволяют управлять движением поршней и воздействовать на степень сжатия и рабочий объем. Их использование в конструкции VCR-двигателей также может быть весьма перспективным.

За почти вековой период, прошедший с момента зарождения идеи, инженеры-изобретатели не оставили без внимания ни одно из указанных направлений. Отметим некоторые из достигнутых ими результатов.

Правила замера компрессии

Замер компрессии двигателя производите соблюдая следующие правила: — двигатель должен быть «теплым» (60-70 градусов, чтобы масло имело «рабочую» текучесть). Обычно двигатель «прогревают» до первого срабатывания вентилятора охлаждения, а потом сразу начинают замерять компрессию; — подачу топлива следует отключить. Можно, например, отключить бензонасос, форсунки или использовать другие способы, препятствующие попаданию большого количества топлива в цилиндры (чтобы не размывался масляный клин и не занижалось давление в цилиндре); — необходимо вывернуть свечи из всех цилиндров. Выборочный демонтаж свечей недопустим, так как увеличивает сопротивление вращению и произвольно снижает обороты при прокрутке двигателя стартером; — аккумуляторная батарея должна быть полностью заряжена, а стартер — исправен. Иногда измерение компрессии осуществляют при помощи пускозарядного устройства. Это повышает точность замера параметров, т.к. измерения компрессии во всех цилиндрах происходят на одинаковой скорости вращения коленчатого вала. Разряженный аккумулятор не позволит точно произвести замер компрессии.

КАК ПРАВИЛЬНО ЗАМЕРИТЬ КОМПРЕССИЮ

Замер компрессии производят как с открытой, так и с закрытой дроссельной заслонкой (не трогая или полностью выжимая педаль газа). При этом каждый из способов дает свои результаты и позволяет определять свои дефекты.

Измерение компрессии двигателя с закрытой дроссельной заслонкой

Когда заслонка закрыта в цилиндры поступает меньше воздуха, поэтому замеряемое давление будет низким и составит около 11-13 бар (кг/см2) для АИ-95. Утечки воздуха в этом случае сравнимы с его поступлением в цилиндр. Вследствие этого измеряемый параметр становится особо чувствительным к утечкам – даже при малых утечках его значение падает в несколько раз.

Эта величина позволяет сделать выводы или предположения о следующих дефектах двигателя: не герметичность пары клапан-седло; зависании клапана, например, из-за неправильной сборки механизма с гидротолкателями; дефектах профиля кулачка распределительного вала в конструкциях с гидротолкателями, и том числе неравномерном износе или биении тыльной стороны кулачка; не герметичности из-за прогара прокладки головки или трещиной в стенке камеры сгорания.

Измерение компрессии двигателя с открытой заслонкой

При измерении давления с открытой заслонкой картина будет иной. Большое количество поступившего воздуха и рост давления в цилиндре, конечно, способствуют увеличению утечек. Однако они заведомо меньше подачи воздуха. Вследствие этого компрессия падает не столь значительно, приблизительно до 12-14 атм (бар). Поэтому замер компрессии с открытой заслонкой лучше подходит для определения более «грубых» дефектов двигателя, таких, как поломки и прогар поршня, поломки или зависание (коксование) колец в канавках поршня, деформации или прогар клапана, серьезные повреждения (задиры) поверхности цилиндров.

В обоих способах диагностики желательно учитывать динамику нарастания давления — это поможет установить истинный характер неисправности с большей вероятностью. Так, если на первом такте величина компрессии, измеряемая компрессометром, низкая (4-5 атм), а при последующих тактах резко возрастает, — это косвенно свидетельствует об износе поршневых колец.