Компрессия и степень сжатия двигателя внутреннего сгорания являются очень важными понятиями для любого двигателя внутреннего сгорания. Значение компрессии при известной степени сжатия могут многое сказать хорошему специалисту о состоянии ДВС автомобиля, но для этого необходимо глубокое понимание самого процесса. Разберемся со всем по порядку.
Степень сжатия двигателя внутреннего сгорания
Перед тем как начать разбираться со степенью сжатия, необходимо обновить в памяти представление о устройстве двигателя внутреннего сгорания. Поршневой двигатель внутреннего сгорания(ДВС) является достаточно сложным механизмом, который состоит из множества составных частей. Каждая из этих частей выполняет свою функцию. Одной из таковых составных частей является цилиндр поршневого двигателя, который в большинстве автомобилей объединен в цельнометаллический блок (блок цилиндров). Цилиндр поршневого двигателя представляет собой рабочую камеру объемного вытеснения. Рабочая камера двигателя внутреннего сгорания ограничивается снизу подвижным поршнем, а сверху — неподвижной головкой блока цилиндра с клапанным механизмом.
Исходя из принципа работы ДВС поршень может иметь три положения в цилиндре двигателя:
- Нижняя мертвая точка(НМТ);
- Верхняя мертвая точка(ВМТ);
- Рабочий ход.
Покончив с теорией строения двигателя внутреннего сгорания приступим к степени сжатия. Степень сжатия является постоянной величиной, которая рассчитывается конструкторами при проектировке двигателя.
Степень сжатия (CR) представляет собой отношение между объемом цилиндра двигателя при нахождении поршня в нижней мертвой точке (Vd+Vc) и объемом камеры сгорания при нахождении поршня в верхней мертвой точкой Vc.
Формула расчета статической степени сжатия следующая:
CR = (Vd+Vc) / Vc
где Vd — рабочий объем поршня. Он представляет собой объем внутри цилиндра от НМТ до ВМТ, который является рабочим ходом поршня в цилиндре;
Vc — объем клиренса, который представляет собой объем от ВМТ до головки блока цилиндров.
Рабочий объём поршня Vd рассчитывается по формуле объема цилиндра:
Vd=(π/4)*b2*s;
где b — диаметр цилиндра;
s — длинна хода поршня;
Что же касается объема клиренса Vc, то из-за сложной формы поршня математическими выражениями описать объем от ВМТ до головки блока цилиндров очень затруднительно. Поэтому вычисление объема клиренса проводится способом залива жидкости в положении поршня в ВМТ и затем измерения объема использованной жидкости.
Компрессия в двигателе внутреннего сгорания
Теперь разберемся с компрессией в двигателе внутреннего сгорания. Определения компрессии как такового нет. Компрессией принято называть максимальное давление воздуха в камере сгорания при окончании такта сжатия. Компрессию замеряют специальным прибором, который называется компрессометр.
Замеры производятся при отключенной подаче топлива и системе зажигания(для бензиновых двигателей). В отверстие для свечей зажигания (накаливания) или форсунок вкручивается штуцер со шлангом и манометром(компрессометр). Помощник прокручивает двигатель стартером, а в это время механик снимает показания манометра. Показания компрессии для полностью исправных бензиновых двигателей составляет порядка 9 — 14 Бар. В случае с дизельными двигателями этот показатель может разнится в пределах 20 — 32 Бар.
По мере эксплуатации автомобиля двигатель внутреннего сгорания так же подвержен старению. Составные части двигателя со временем могут изнашиваться и постепенно ухудшать свои технические характеристики. Соответственно компрессия со старением частей двигателя будет уменьшаться. Уменьшение компрессии в цилиндрах двигателя является нормальным явлением с течением времени. Главным фактором является равномерный износ. Равномерным износом считается, когда разница между компрессией в цилиндрах двигателя составляет не более 1 атмосферы. Если разница между значениями превышает три атмосферы — возможно проявление признаков неправильной работы двигателя (начинает троить, увеличивается расход топлив и т.п.).
Причины изменения величины компрессии
Значение степени сжатия является постоянной величиной, а компрессия в свою очередь — переменной. Максимальное давление в конце такта сжатия напрямую зависит от степени сжатия. Компрессия не может увеличиваться в ходе эксплуатации двигателя самостоятельно, но вот снижение дело нередкое. Уменьшение максимального давления в конце такта сжатия может происходить по разным причинам. Самыми популярными причинами снижения компрессии являются проседания поршневых колец, прогарания клапанов, самого поршня или прокладки, появления зазоров и трещин, и других дефектов в конструкции. Все эти причины являются серьезными дефектами для устранения которых требуется вмешательство специалистов.
После восстановительных работ компрессия может вернуться в исходное состояние. Под восстановительными работами подразумевается замена комплектующих которые вышли из строя(поршневые кольца, клапаны, прокладка ГБЦ и т.д). В некоторых случаях компрессия может даже превзойти значение заводского, но это является не самым хорошим признаком долгой эксплуатации ДВС. Увеличение компрессии выше заводского значения означает увеличение степени сжатия за счет уменьшения объема клиренса. Такое явление может происходить из-за образования нагара и отложений на поршне и стенках цилиндра или из-за неквалифицированных специалистов производивших ремонт. Причины могут быть разными, но должен соблюдаться баланс, который заложили конструкторы. Это необходимо из-за того, что при проектировке ДВС рассчитывается огромное количество параметров и изменение значения хотя бы одного из них может повлечь последствия. В пример можно привести увеличение рабочей температуры в камере сгорания из-за увеличения степени сжатия. Увеличение температуры может повлиять на качество работы системы смазки, системы охлаждения и повлечь ускоренное прогарание поршневых колец и клапанов.
