Степень сжатия дизельного двигателя

Все про компрессию и степень сжатия дизельного двигателя

Интересное

Двигатель любого транспортного средства, в том числе и дизельный, представляет собой довольно сложное устройство, состоящее из механизмов и систем.

Взаимодействие этих систем и механизмов между собой позволяет преобразовывать энергию, генерируемую при сгорании топливовоздушной смеси, во вращательное движение кривошипно-шатунного механизма с дальнейшей передачей вращения на коробку передач.

Основная работа по преобразованию энергии происходит внутри цилиндро-поршневой группы, то есть в цилиндрах.

Преобразование энергии зависит от многих факторов, включая компрессию двигателя. Эти критерии особенно важны в случае дизельных двигателей, поскольку воспламенение горючей смеси в цилиндрах этих двигателей происходит в результате ее нагрева за счет сжатия.

Понятие степени сжатия

Эти термины часто путают или объединяют в один термин. На самом деле это два разных термина, и они по-разному характеризуются.

Для начала разберем все, что касается степени сжатия дизельных двигателей.

Отношение объема цилиндра двигателя, когда поршень достигает нижней мертвой точки (ВМТ), к объему камеры сгорания, когда поршень достигает верхней мертвой точки, является степенью сжатия двигателя.

Этот коэффициент указывает на перепад давления, который возникает в цилиндре двигателя, когда топливо поступает в цилиндр.

В технической документации, прилагаемой к дизельному двигателю, степень сжатия указывается в виде математического отношения, например 18: 1.

Для дизельного двигателя оптимальная степень сжатия составляет от 18: 1 до 22: 1. Именно при этих передаточных числах двигатель достигает максимальной эффективности.

Как все работает

В случае дизельного двигателя во время такта сжатия, когда поршень достигает ВМТ, объем в цилиндре резко уменьшается. На данный момент в камере сгорания находится только воздух, и именно он сжимается; этот процесс называется тактом сжатия.

Когда поршень достигает ВМТ, воздух сжимается до степени сжатия, указанной в документации, и топливо под давлением подается в камеру сгорания.

Топливно-воздушная смесь воспламеняется под действием высокого давления, что значительно увеличивает давление в камере, и поршень затем переходит в состояние ВМТ.

Высокое давление горючей смеси увеличивает давление на головку поршня, заставляя его двигаться в сторону ВМТ.

Скользящее движение поршня преобразуется шатуном во вращательное движение коленчатого вала.

В этом случае давление, создаваемое воспламенением смеси, заставляет поршень двигаться в сторону NTM, это называется ходом. Ход — это один из рабочих ходов цилиндро-поршневой группы.

Степень сжатия — вот что важно во время такта сжатия. Чем он выше, тем легче воспламенить горючую смесь и тем полнее она горит, обеспечивая большее давление.

Благодаря хорошей степени сжатия дизельный двигатель обеспечивает большую мощность при меньшем расходе топлива.

Однако системы с дизельным приводом имеют диапазон степени сжатия, который не следует превышать по какой-либо причине.

Степень сжатия менее 18: 1 снижает мощность системы и увеличивает расход топлива.

Слишком высокая степень сжатия также отрицательно сказывается на двигателе, особенно на дизельных двигателях. Повышенные напряжения в цилиндрах и поршневых группах быстро сокращают срок их службы.

Повышенное сжатие может привести к изгибу поршней и изгибу шатунов.

В некоторых случаях увеличение степени сжатия может привести к взрыву электростанции без восстановления.

ВАЖНО: степень сжатия в водородных двигателях намного выше.

Возможность замера степени сжатия

Проверить степень сжатия дизельного двигателя в автомастерской практически невозможно. Так как некоторые замеры необходимо произвести, что сделать очень сложно.

Одним из таких измерений является определение объема цилиндра, когда поршень находится в точке ВМТ.

такженеобходимо знать некоторые параметры силовой установки, часть из которых можно найти в технической документации, а часть установить довольно сложно.

Для расчета степени сжатия необходимо знать объем камеры сгорания, так как прокладка находится между блоком цилиндров, необходимо знать ее толщину и диаметр отверстия поршня в нем, ход поршня и диаметр цилиндра. .

Имея все эти данные, а также коэффициент сжатия, можно математически рассчитать, измерив объем в цилиндре.

Способы повышения показателя

Степень сжатия в дизельном двигателе измерить сложно, но можно изменить в лучшую сторону.

Есть несколько способов увеличить степень сжатия дизельного двигателя.

Уменьшение камеры сгорания двигателя.

Самый простой способ увеличить этот показатель — уменьшить камеру сгорания.

Поскольку степень сжатия — это отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, изменение объема одного из них может изменить саму степень.

Объем камеры сгорания можно уменьшить несколькими способами.

Первое, что вы можете сделать, это заменить прокладку между блоком и головкой блока цилиндров на более тонкую, что изменит объем камеры сгорания.

Дополнительно головка блока цилиндров может быть вложенной. В этом случае с головки блока цилиндров снимается слой металла, так что камера сгорания уменьшается.

Второй способ изменить это значение — увеличить давление в камере сгорания.

Использование турбонагнетателя, также известного как турбонаддув, позволяет увеличить степень сжатия.

В дизельных двигателях, которые не имеют турбонагнетателя, воздух, необходимый для сжигания смеси, подается за счет отрицательного давления в цилиндре, которое создается во время такта впуска.

При таком типе подачи воздуха невозможно достичь высокого давления в такте сжатия, поскольку количество воздуха ограничено.

В случае турбокомпрессора воздух нагнетается в цилиндры. Это создает больше воздуха и, следовательно, большее давление в цилиндре по мере продвижения такта сжатия.

Часто в дизелях помимо наддува используется еще одно устройство — интеркулер. Он также позволяет увеличить давление в цилиндре, но на несколько иной основе, чем наддув.

Задача интеркулера — охлаждать воздух перед его поступлением в цилиндры. В результате плотность воздуха увеличивается по мере его охлаждения, и, следовательно, давление в цилиндре выше.

Это основная информация о степени сжатия. Теперь перейдем к сжатию.

Понятие компрессии

Компрессия — это мера давления в цилиндрах двигателя. Этот показатель может быть измерен в нескольких значениях — кг / см2, барах, атмосферах, паскалях.

Особого внимания заслуживает компрессия дизельного двигателя, так как этот размер очень важен для дизельных двигателей. В дизельных двигателях компрессия должна быть около 22 Атм, хотя в различных двигателях она может быть выше и значительно.

В цилиндрах дизельных двигателей необходимо обеспечить высокую степень сжатия, поскольку горючая смесь воспламеняется именно благодаря высокому давлению.

Если заданный показатель на дизельном двигателе существенно ниже нормы, запустить двигатель затруднительно или невозможно.

Сжатие в цилиндре дизельного двигателя достигается за счет сжатия воздуха через поршень во время такта сжатия. Однако добиться полной герметичности внутри цилиндра просто невозможно, утечки воздуха будут всегда.

Воздух может частично проникать в изношенные компрессионные кольца, когда они больше не могут должным образом прилегать к цилиндру, некоторая масса воздуха может выходить из цилиндра из-за неплотной посадки клапанов на седлах.

Разрушители легенд. Двигатель внутреннего сгорания. Часть №3. Степень сжатия.

На самом деле совершенно не степень сжатия является темой данной статьи. Я несколько раз менял название в ходе написания текста и в конце концов вернулся к первоначальному названию, хотя к тому времени сам почти перестал понимать — что это такое и зачем…

Итак.
Официальная трактовка:
Степень сжатия — отношение полного объёма цилиндра двигателя внутреннего сгорания(надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в нижней мёртвой точке) к объёму "камеры сгорания" (надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня в верхней мёртвой точке):

Степень сжатия — чисто геометрическая безразмерная характеристика двигателя.

Поскольку воздух при быстром(адиабатическом) сжатии нагревается — то у двигателя со степенью сжатия 10 давление конца сжатия будет не 10 атмосфер, а около 16. Эта характеристика того же самого двигателя называется компрессия ДАВЛЕНИЕ КОНЦА ТАКТА СЖАТИЯ:

На самом деле давление в ВМТ может быть и больше(если двигатель горячий), а может быть и меньше(если двигатель холодный и сильно изношен или если используются нестандартные фазы ГРМ)…

Как я уже писал в своих предыдущих опусах — сгорание в двигателе происходит на протяжении 50-70 градусов по коленвалу в определённых "климатических" условиях. Поскольку ни СТЕПЕНЬ СЖАТИЯ, ни КОМПРЕССИЯ нам об этих самых "климатических" условиях ничего толком сообщить не могут(хотя бы по той самой элементарной причине, что замеряются они в одной единственной точке на абсолютно неработающем двигателе) — то и оперировать в дальнейшем я буду ДАВЛЕНИЕМ и ТЕМПЕРАТУРОЙ.
Ибо только они показывают что происходит в цилиндре двигателя НА САМОМ ДЕЛЕ.

А НА САМОМ ДЕЛЕ там творится нечто подобное:

Синяя кривая — это давление в цилиндре НЕРАБОТАЮЩЕГО двигателя.
Ромбик в ВМТ — это "компрессия".

Вопрос залу — а что такое эдакое означают ромбики на кривых давления РАБОТАЮЩЕГО двигателя?!

А это есть СУММАРНАЯ "компрессия", которая обеспечивается не только поршневой группой двигателя — но и давлением, создаваемым сгорающим топливом, если это топливо запалить ДО верхней мёртвой точки.
Давление это до ВМТ будет толкать и поршень и коленвал в обратную сторону, ухудшая и без того низкий КПД двигателя — но именно это давление обеспечит топливу те самые ОПТИМАЛЬНЫЕ "климатические" условия, необходимые для его полного и качественного сгорания.

В том или ином виде суммарную "компрессию" повышают и турбокомпрессор, и ЕГР, и оптимальные фазы ГРМ, и всякого рода резонансные впускные коллектора… Не суть.

Давайте повнимательнее рассмотрим все кривые на рисунке.
Чем раньше(в разумных пределах) мы запалим топливо — тем выше будет давление в ВМТ, тем лучше и полнее сгорит топливо и тем больше давления мы получим — и по максимальному значению и по площади.
Не забываем — именно давление выполняет полезную работу!

Проблема заключается только в том, что КРИВОШИПНО-ШАТУННЫЙ МЕХАНИЗМ это ДАВЛЕНИЕ в РАБОТУ в зоне ВМТ преобразовать ЭФФЕКТИВНО не может.

Если обеспечить момент зажигания в той точке, которая обеспечит наилучшее СГОРАНИЕ топлива, то проблем получается аж три.

1). Воспламенение топлива до ВМТ значительно снижает КПД двигателя за счёт того, что выделяемая энергия ТОРМОЗИТ коленвал, пока он не перевалит через ВМТ. Для того чтобы скомпенсировать это торможение и просто выйти по нулям — нужно аннигилировать аналогичную площадь давления газов уже сразу после ВМТ.
Синий график давления самый эффективный по площади, но про жёлтый треугольник давления можно забыть — полезной работы он не создаст:

Забавная ситуация. Самый пик давления и температуры — а вся выделяемая энергия тупо идёт в нагрев двигателя — ибо именно в этот момент осуществляется максимальная теплопередача в стенки "камеры сгорания", а полезного с коленвала снять не получается вообще НИЧЕГО.
ВСЯ выделяющаяся энергия затрачивается из полезного — ТОЛЬКО на обеспечение тех самых, наилучших для сгорания топлива, "климатических условий".
Чтобы избавиться от этого безобразия нужно воспламенять топливо исключительно после ВМТ, но тогда топливо в наших двигателях не успевает сгореть…

2). Воспламенение топлива до ВМТ значительно снижает КПД двигателя и за счёт того, что выделяемая энергия не может эффективно трансформироваться коленвалом до тех пор, пока поршень находится в зоне ВМТ:

Сиреневая кривая — это усилие на коленвалу. То, что остаётся ПОЛЕЗНОГО от давления газов — от синей кривой.

Чтобы избавиться от этого безобразия нужно обеспечить пик сгорания где-то в районе 50-70 градусов после ВМТ — вот тогда толку от давления сгорающих газов будет в разы больше. Но в существующих ДВС нормальное сгорание на этом отрезке организовать вообще не возможно — так как объём "камеры сгорания" на этом участке уже раза в три-четыре больше, чем в ВМТ, и стремительно увеличивается.

3). Воспламенение топлива до ВМТ обуславливает сгорание бОльшей части топлива в зоне малого изменения объёма камеры сгорания. Полезной работы не производится вообще — и вся энергия сгорающего топлива расходуется исключительно на повышение давления и температуры внутри "камеры сгорания". Ну и на нагрев стенок "камеры сгорания", есстесственно… Если давление и температура превысят некоторый порог — детонационные процессы(которые в "бензиновом" двигателе присутствуют ВСЕГДА) начнут УСПЕВАТЬ развиваться во взрыв.
Если поршень уже интенсивно опускается(а он с каждым градусом по КВ опускается всё быстрее) — то снижение давления в "камере сгорания" детонацию активно подавляет — не даёт развиться новым очагам самовоспламенения. Если поршень вблизи ВМТ и объём "камеры сгорания" увеличивается ещё не интенсивно — то детонация будет максимальна, так как охватит всё невоспламенившееся ещё топливо. Детанационные пики на рисунке — это не набор микровзрывов. Взрыв по сути один — объёмный. Эти пики показывают как детонационная волна мечется по камере сгорания, отражаясь и переотражаясь от стенок и вызывая этим резонансные процессы:

Рисунок рисовали балбесы. Но этот рисунок самый лучший из десятков просмотренных в инэте(мне лень их рисовать самому, сорри) — он хотя бы правильно показывает ГДЕ на кривой расположена детонация в "бензиновом" двигателе.
Чем сильнее детонация — тем быстрее сгорает топливо — тем выше пик общего давления и тем быстрее он спадает.

Детонация плоха двумя вещами:
Первая — это чрезмерные ударные нагрузки, разрушающие двигатель.
Вторая — резкое укорачивание сгорания опять удерживает пик давления в области ВМТ, где эффективное преобразование давления в работу невозможно.

Дросселирование в "бензиновом" двигателе значительно уменьшает суммарную степень сжатия.
"Климатические" условия в камере сгорания рушатся — температура и давление конца такта сжатия значительно снижаются — ВОСПЛАМЕНЕНИЕ значительно ухудшается. Для исправления ситуации приходится делать зажигание всё раньше и раньше — со всеми положительными и отрицательными моментами.
КПД двигателя по мере прикрытия дроссельной заслонки стремительно падает…

В "дизельном" двигателе ситуация отличается не сильно, но в лучшую сторону:

1). Топливо в "камеру сгорания" поступает дозировано — соответственно нарастанием давления можно худо-бедно управлять. Предвпрыск до ВМТ обеспечивает необходимые "климатические условия" в зоне ВМТ и, самое главное, — пламя. ПЛАМЯ во "всём" объёме "камеры сгорания"!
Потому основной впрыск топлива можно осуществлять после ВМТ — уже в пламя. ВОСПЛАМЕНЕНИЕ свежих порций топлива происходит практически мгновенно.

2). Поскольку смесееобразование осуществляется параллельно со сгоранием — типичная для "бензинового" двигателя детонация не возможна в принципе.
Но попытка впрыскивать топливо слишком интенсивно приводит к тому, что образуются локальные зоны с большим содержанием топлива и зоны, вообще не содержащие топлива — это нарушает смесеобразование.
Ничего хорошего не выходит и при модном нынче у производителей затянутом впрыске — воздушный вихрь делает оборот в камере сгорания и впрыск опять осуществляется в воздушную область, где кислород уже выгорел, потому как туда топливо уже впрыскивалось на предыдущем обороте воздушного вихря.

Интенсивность впрыска топлива в "дизельном" двигателе должна чётко синхронизироваться со складывающейся турбулизацией в камере сгорания. В идеальном случае впрыскивание топлива в камеру сгорания дизеля должно продолжаться ровно столько по времени, за сколько воздушный вихрь совершает один полный оборот.
Это должно неплохо получаться у систем на базе CommonReil — где можно и давлением в рейке манипулировать как угодно и открытием форсунок управлять очень точно…

3). Более высокая по сравнению с "бензиновым" двигателем степень сжатия обуславливает и более высокий КПД "дизельного" двигателя на режиме максимальной мощности, и намного более высокий КПД на режиме холостого хода — ведь дросселирования на "дизельном" двигателе нет.

К сожалению быстрое и эффективное сгорание топлива в ДВС приводит к образованию окислов азота. Законодательство большинства стран прямо предписывает уменьшение азотистых выбросов из года в год. Но ДЕШЁВОГО и эффективного средства ОЧИСТКИ выхлопных газов от азотистых соединений не придумали до сих пор — потому развитие двигателестроения идёт по пути уменьшения ОБРАЗОВАНИЯ окислов азота.
Основной способ — ЗАМЕДЛЕНИЕ сгорания топлива за счёт снижения предельных температур и давления в камере сгорания. Соответственно современный трэнд развития двигателестроения — снижение степени сжатия.
Тьфу ты… зарёкся же… Снижение того, что принято обзывать степенью сжатия.
А добиться этого можно, как вы уже поняли, многими способами.

Степень сжатия дизельного двигателя – как увеличить параметры?

Знаете ли вы, как работает сердце вашего автомобиля – двигатель? Какие процессы происходят, когда вы давите на педаль газа или когда переключаете скорости? Не стоит открещиваться от этих знаний – чем лучше вы узнаете свой автомобиль, тем раньше почувствуете возможную неисправность. Одна из важных характеристик – степень сжатия двигателя.

Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?

Степень сжатия в теории – это соотношение объема в пространстве над рабочим поршнем в момент, когда он проходит нижнюю мертвую точку, к объему в камере над поршнем в момент прохождения верхней мертвой точки. Это определение выражает разницу давления в самой камере сгорания в момент, когда происходит впрыск топлива в цилиндр.

В повседневной жизни часто путают степень сжатия с другим понятием, а именно с компрессией дизельного двигателя, однако на практике это два разных термина. Компрессия – это наибольшее давление поршнем в цилиндре на момент его прохождения от нижней мертвой точки к верхней. Эту величину измеряют в атмосферах.

Степень сжатия измеряют математическим соотношением, к примеру, 19:1. Для дизельных двигателей наилучшим считается соотношение в рамках от 18 до 22 к 1. При такой степени сжатия сердце автомобиля будет работать наиболее эффективно. Использование топлива связано напрямую со степенью сжатия. Чем больше давление поднимается в камере и больше сжатие, тем экономичней будет расход топлива, при этом полученная мощность может увеличиваться.

Степень сжатия на практике – как это происходит?

Сгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия, так как в этом нет необходимости, также и низкооктановое топливо практически исчезло с рынка. Все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия.

Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем, и объем двигателя не меняется.

Изменение степени сжатия – как улучшить показатели?

В наше время инженеры нашли альтернативный способ повысить давление в камере сгорания – это установка турбо-нагнетателя. Установка данного устройства приводит к увеличению давления в камере внутреннего сгорания, при этом объемы самой камеры изменять не нужно. Появление подобных устройств привело к существенному увеличению мощности, вплоть до 50 % от изначальных цифр. Достоинством нагнетателей является возможность их установки своими руками, хотя лучше всего поручить эту задачу специалистам.

Принцип работы нагнетателей всех типов сводится к одному простому действию, которое понятно даже детям. Мы знаем, что мотор автомобиля работает благодаря постоянному сгоранию топливно-воздушной смеси, поступающей в цилиндры двигателя. Производители устанавливают оптимальное соотношение поступающих в цилиндры топлива и воздуха – последний попадает в камеру сгорания благодаря созданию разреженной атмосферы на такте впуска. Нагнетатели же позволяют в тот же объем камеры сгорания подать на впуске больше горючего и воздуха. Соответственно, увеличивается количество энергии при сгорании, растет мощность агрегата.

Однако автолюбителям не стоит увлекаться чрезмерным увеличением исходных показателей своего «железного коня» – при возрастании количества тепловой энергии увеличивается и амортизация деталей двигателя.

Быстрее прогорают поршни, изнашиваются клапаны, выходит из строя система охлаждения. Причем если турбонаддув можно установить своими руками, то ликвидировать последствия этого эксперимента далеко не всегда возможно даже в хорошей автомастерской. В особо неудачных случаях модернизации авто его «сердце» может попросту взорваться. Вряд ли нужно объяснять, что страховая компания откажется выплачивать вам какие-либо компенсации по этому прецеденту, возложив всю ответственность исключительно на вас.

В дизельных двигателях отсутствует дроссельная заслонка, в результате этого появилась возможность лучше и эффективней наполнять цилиндры независимо от оборотов. На очень многих современных автомобилях устанавливают такое устройство, как интеркулер. Он позволяет увеличить массу наполнения в цилиндрах на 20 %, что и поднимает мощность двигателя.

Увеличенное давление степени сжатия дизельного двигателя не всегда носит положительный характер и не всегда поднимает его мощность. Рабочая степень сжатия может находиться уже возле своего предела детонации для данного типа топлива, и дальнейшие её увеличение способно снизить мощность и время работы двигателя. В современных автомобилях давление в камере сгорания постоянно находится под управлением и контролем электроники, которая быстро реагирует на изменения работы в двигателе. Прежде, чем выполнить какие-либо операции по увеличению параметров современного «железного коня», обязательно проконсультируйтесь со специалистами.

Что такое компрессия и степень сжатия и чем они отличаются

Степенью сжатия является соотношение между полным объемом цилиндра, когда поршень располагается в нижней мертвой точке (НМТ) и объемом камеры сгорания во время достижения поршнем верхней мёртвой точки (ВМТ).

Такое соотношение показывает разницу в давлении, которое образуется в цилиндре мотора при попадании в него топлива. В документах, которые идут вместе с двигателем, такое соотношение указывается при помощи математических расчетов, например 18:1. Наилучшая степень сжатия в таком двигателе располагается в диапазоне от 18:1 до 22:1.

Для чего измеряют компрессию?

Все известно и понятно, но все же, нужно подумать и над таким вопросом, для чего вообще измерять компрессию? Да, в первую очередь для диагностики двигателя и его состояния. Но на самом деле, измерив компрессию можно сделать и другие выводы:

1. Как вариант, это определение технического состояния ЦПГ (цилиндропоршневая группа) и, конечно же, состояния клапанов. Однако, можно сказать, что это практически бесполезно, потому что на это самое состояние влияет огромное количество факторов:
   Сопротивление на выпуске и сопротивление воздушному потоку на выпуске
2. Фазы газораспределения, их соотношения.
3. Скорость вращения коленвала.
4. Изменение утечек воздуха в цилиндропоршневой группе.
5. Просто измерение компрессии для получения результатов работы двигателя в реальных условиях. Все или некоторые вышеперечисленные условия будут проявляться в той или иной степени при низкой компрессии.
6. Чем выше компрессия, тем ниже температура, при которой двигатель сможет без особых проблем завестись. При низких температурах газ уменьшается в объеме, соответственно компрессия становиться еще ниже. Поэтому стоит лишний раз убедиться, что с компрессией все в порядке. Лучше, если она будет в средних значениях, так как при высокой компрессии есть риск повредить двигатель, а при низкой просто нереально будет завести двигатель зимой.

Принцип работы

В дизельных моторах в процессе сжатия, то есть когда происходит движение поршня к ВМТ, происходит очень быстрое сокращение объёма цилиндра. В итоге в камере сгорания располагается только воздушная масса, именно она сжимается, такой процесс носит название такт сжатия. Когда к ВМТ подходит поршень, сжатие воздуха происходит на необходимую степень, происходит подача топлива в камеру сгорания под высоким давлением.

Топливо-воздушная смесь при образованном высоком давлении мгновенно воспламеняется и создает повышенное давление в камере, поршень в такой момент как раз проходит ВМТ. Одним из преимуществ дизеля является то, что смесь возгорается только от давления, нет необходимости в сложной и высокоточной системе зажигания. Но роз без шипов не бывает — обратной стороной повышенного давления является особое внимание к герметизации соединений и наличие топливного насоса высокого давления (ТНВД), штуки прецизионной и очень капризной. В процессе сгорания смеси образуется сильное давление, которое начинает давить на поршень и вести его к НМТ. При помощи шатуна все поршневые движения преобразуются во вращение коленчатого вала.

Процесс образования давления при возгорании смеси, которое заставляет передвигаться поршень к НМТ, носит название рабочий ход. Степень сжатия играет особую роль в такте сжатия. Чем больше степень, тем быстрее и легче воспламеняется смесь, которая полностью сгорает и образует требуемое давление.

Если степень сжатия дизельного двигателя имеет высокий показатель, то она будет создавать высокую мощность при низком заборе топлива. Но у них степень сжатия способна варьироваться в оптимальном диапазоне, который нарушать не стоит, и это не просто так:

• Если образовалась степень сжатия ниже допустимого диапазона, то значительно понижается мощность показателя, а объем потребляемого топлива начнет расти;
• Если образовалась степень сжатия выше необходимого диапазона, то образуется сильная нагрузка на цилиндры и поршни, в результате они быстро изнашиваются.
• Если произошло сильное увеличение степени сжатия, поршень начинает прогорать, а шатун изгибаться.

Зафиксированы случаи, когда при сильном повышении сжатия происходил взрыв всей системы без возможности ее восстановления.

Турбодизель

Эффективным средством повышения мощности и гибкости работы является турбонаддув двигателя. Он позволяет подать в цилиндры дополнительное количество воздуха и соответственно увеличить подачу топлива на рабочем цикле, в результате чего увеличивается мощность двигателя.

Давление выхлопных газов дизеля в 1,5-2 раза выше, чем у бензинового мотора, что позволяет турбокомпрессору обеспечить эффективный наддув с самых низких оборотов, избежав свойственного бензиновым турбомоторам провала – “турбоямы”. Отсутствие дроссельной заслонки в дизеле позволяет обеспечить эффективное наполнение цилиндров на всех оборотах без применения сложной схемы управления турбокомпрессором.

На многих автомобилях устанавливается промежуточный охладитель наддуваемого воздуха – интеркулер, позволяющий поднять массовое наполнение цилиндров и на 15-20 % увеличить мощность. Наддув позволяет добиться одинаковой мощности с атмосферным мотором при меньшем рабочем объеме, а значит, снизить массу двигателя. Турбонаддув, помимо всего прочего, служит для автомобиля средством повышения “высотности” двигателя – в высокогорных районах, где атмосферному дизелю не хватает воздуха, наддув оптимизирует сгорание и позволяет уменьшить жесткость работы и потерю мощности.

В то же время турбодизель имеет и некоторые недостатки, связанные в основном с надежностью работы турбокомпрессора. Так, ресурс турбокомпрессора существенно меньше ресурса двигателя. Турбокомпрессор предъявляет жесткие требования к качеству моторного масла. Неисправный агрегат может полностью вывести из строя сам двигатель. Кроме того, собственный ресурс турбодизеля несколько ниже такого же атмосферного дизеля из-за большой степени форсирования. Такие двигатели имеют повышенную температуру газов в камере сгорания, и чтобы добиться надежной работы поршня, его приходится охлаждать маслом, подаваемым снизу через специальные форсунки.

Прогресс дизельных двигателей сегодня преследует две основные цели: увеличение мощности и уменьшение токсичности. Поэтому все современные легковые дизели имеют турбонаддув (самый эффективный способ увеличения мощности) и Соmmоn Rail.

Разница степени сжатия бензинового и дизельного двигателей

Степень сжатия и количество расхода топлива считаются основными показателями в обоих видах двигателей. Так как между сжатием и мощностью существует прямая зависимость.

В двигателях на бензине показатель сжатия находится на отметке 12 единиц, а у дизельных моторов данное число варьируется от 13 до 25 единиц. Показателем экономичности является удельный расход топлива. Его прямой функцией является определение объема сжигаемого топлива во время работы при мощности 1 кВт за один час. Бензиновые двигатели за час сжигают около 305 граммов топлива, в то время как дизельные всего 200 граммов. К тому же у бензиновых моторов существует один существенный недостаток, у них низкая тяга во время работы на холостых оборотах. Очень часто двигатель глохнет, если совершается попытка движения на низких оборотах. А вот у дизельных двигателей такого недостатка нет.

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.

Степень сжатия

Если взглянуть на два типа мотора без головки блока цилиндров, то можно заметить тот факт, что у бензинового мотора поршень, находящийся в верхней мертвой точке, не доходит до края цилиндра. На дизельном моторе поршень в ВМТ находится в одной плоскости с блоком цилиндров, а плоскость головки блока цилиндров практически не имеет выемки. У дизельного мотора камера сгорания находится в выемке на поршне.

Таким образом, значительное уменьшение камеры сгорания дает возможность зажигать топливно-воздушную смесь за счет сильного давления. Чем выше давление при поднятии поршня — тем горячее воздух в цилиндре.

У бензинового мотора камера сгорания занимается место между ВМТ поршня и плоскостью блока цилиндров, а также в выемке на ГБЦ.

Это первая причина, почему у дизельного мотора степень сжатия в несколько раз больше бензинового.

Какой уровень компрессии должен быть

Все владельцы автомобилей с дизельными двигателями должны знать то, каким должна быть компрессия для нормального запуска холодного двигателя. При определенном уровне компрессии двигатель сможет запуститься в определенную погоду.

1. Уровень компрессии не более 28 кг/см2 — двигатель сможет запуститься при 15 градусах мороза.
2. Уровень переходит отметку в 30 кг/см2 — двигатель запуститься уже при -20 градусах.
3. Уровень переходит отметку в 32 кг/см2 — двигатель способен запуститься даже при 25 градусах мороза.
4. Уровень компрессии 36 кг/см2 — хороший показатель, при котором двигатель сможет запуститься при -30 градусах.
5. Уровень компрессии доходит до 40 кг/см2. При этом показателе дизель способен запуститься даже при -35 градусах.

Приведенные выше данные являются примерными, поскольку они могут колебаться в зависимости от типа двигателя или других нюансов (старый аккумулятор, изношенный насосный плунжер и так далее). Эти данные были написаны с таким расчетом, что все системы и механизмы автомобиля находятся в полном порядке. При этом нужно запомнить один фактор: чем уровень компрессии выше, тем лучше двигатель будет заводиться при низкой температуре.

Как измеряется компрессия на дизеле?

Для этой процедуры вам понадобится всего две вещи: заряженный аккумулятор и прибор для измерения компрессии. Обратите внимание, вам нужен именно компрессометр для дизельных двигателей. Они отличаются от обычных большим сопротивлением, так как предназначены для большего давления.

Итак, достав все необходимое, можно приступать к измерению:

• предварительно прогрейте двигатель;
• извлеките свечу накаливания в измеряемом цилиндре;
• вставьте дизельный компрессометр в свечное отверстие;
• попросите помощника нажать на педаль газа, и провернуть ключ зажигания в положение «пуск»;
• запишите полученные данные и повторите процедуру на других цилиндрах.

Как правило, во время приближения к последним цилиндрам аккумулятор немного садится. Поэтому его нужно будет немного подзарядить. Вы узнаете о необходимости в зарядке в том случае, когда стартер начнет медленно и внатяжку крутить.

Почему нужно знать, какая компрессия должна быть в дизельном двигателе

Компрессия дизельного двигателя является основным показателем его исправности. Компрессией называют максимальное значение давления, создаваемого в цилиндре, при нахождении поршня в ВМТ (верхней мертвой точке). Конструктивные особенности дизельных движков таковы, что малейшее отклонение компрессии от нормы приводит к сбоям в работе силового агрегата.

Заниженный показатель давления влечет за собой полный отказ в работе цилиндра. При возникновении сбоев или запуске дизеля и в работающем моторе необходимо производить тщательную проверку компрессии. Диагностика давления производится согласно инструкции, приложенной к прибору.

Технические характеристики двигателей внутреннего сгорания содержат информацию о конструктивном параметре — степени сжатия, который является постоянной величиной. Степень сжатия дизельного двигателя представлена в виде соотношения объемов цилиндра при расположении поршня в НМТ (нижней мертвой точке) и в ВМТ соответственно.

Определить степень сжатия можно путем деления величины объема цилиндра на объем камеры сгорания. Результат, полученный после деления, указывает во сколько раз уменьшается объем топливовоздушной смеси при перемещении поршня из нижней точки в ВМТ.

Основной характеристикой работы дизеля является именно компрессия в цилиндрах, потому что только при достижении рабочего давления определенного значения температура сжатого воздуха повышается и происходит воспламенение топливовоздушной смеси.

Описание признаков снижения компрессии

В процессе эксплуатации дизеля компрессия склонна к снижению вследствие постепенного износа его деталей и узлов. Величина давления отображает состояние элементов, входящих в состав дизельного мотора.

Проблемы, возникающие по причине пониженной компрессии, имеют следующие признаки:

1. Возникновение трудностей при запуске двигателя.
2. Плохое зажигание.
3. Скачки в работе движка, плавают обороты.
4. Троение дизеля, вызванное отказом одного или нескольких цилиндров.
5. Шумная работа мотора вследствие формирования и последующих микровзрывов избыточных топливных испарений в силовом агрегате.
6. Снижение мощности дизеля.
7. Возрастание давления в системе охлаждения.
8. Появление потоков масла снаружи двигателя.
9. Увеличение расхода дизтоплива почти в два раза.
10. Нагрев силового агрегата.
11. Появление синего дыма, выходящего из выхлопной трубы при запуске мотора.

Возникновение хотя бы одного из перечисленных признаков вызывает необходимость проверки давления сжатого воздуха в цилиндрах.

Уровень проверяемого показателя давления опосредованно информирует о высоте температуры сжатого воздуха, вследствие чего становится понятно, возможно ли запустить двигатель. Повышение температуры сжатого воздуха до необходимого уровня возможно только при обеспечении достаточного давления в цилиндрах.

Определение нормы компрессии дизеля

Автовладельцы часто задаются вопросом, какая компрессия должна быть в дизельном двигателе. Норма давления сжатого воздуха в цилиндрах дизеля более высокая в сравнении с бензиновыми моторами. Запуск дизельного движка происходит при достижении давления более 22 кг/см3.

Сжатие воздушно-топливной смеси приводит к интенсивному нагреву воздуха свыше 300 ˚С и вспышке впрыснутого дизельного топлива. Наиболее предпочтительным для успешного воспламенения топлива является значение компрессии 20-32 кг/см3.

Уменьшение поршневого давления приводит к снижению температуры сжатого воздуха в камерах сгорания, что является помехой для воспламенения дизтоплива и запуска двигателя особенно в зимнее время.

Владельцам современных автомобилей с дизельным двигателем необходимо обладать информацией о величине давления, при котором холодный мотор заведется при низкой температуре в окружающей среде:

• меньше 28 кг/см3 — дизель заведется только при морозе, слабее чем минус 15˚С;
• от 20 до 30 кг/см3 — до минус 20˚С;
• более 32 кг/см3 — минус 25˚С;
• 36 кг/см3 — до минус 30˚С;
• 37–40 кг/см3 — минус 35˚С.

Данные приведены в расчете на то, что все системы автомобиля, участвующие в запуске мотора, находятся в отличном состоянии.

Причины, вызывающие понижение давления в цилиндрах

Если в результате проверки выяснилось, что компрессия в дизельном двигателе занижена, то чтобы ее повысить, необходимо произвести комплексную проверку и выяснить причины, вызвавшие этот дефект. Причинами низкого давления в цилиндрах дизельного мотора являются следующие факторы:

• неисправности поршня;
• залегание компрессионных колец;
• задиры и сколы на стенках цилиндров;
• трещины в блоке цилиндров;
• отказ прокладки блока цилиндров, появление неровностей на прилегающей поверхности;
• нарушение герметичности корпуса двигателя, образование трещин;
• возникновение слоев нагара внутри силового агрегата вследствие использования топлива плохого качества;
• отказ клапанов в следствие прогорания или неправильной настройки.

Показатель компрессии находится в прямой зависимости от степени изношенности деталей, входящих в поршневую группу, от клапанов и зазоров, отвечающих за температуру сжатого воздуха, установленных при их регулировке.

При выявленных дефектах в поршне или компрессионных кольцах нужно ремонтировать всю поршневую группу. Чтобы увеличить давление при выявлении задиров на цилиндрах, необходимо произвести шлифовку стенок или замену всего блока цилиндров.

Изношенные и прогоревшие клапаны нуждаются в замене и последующей настройке. Неверная регулировка клапанов является причиной неравномерной компрессии в цилиндрах.

Проведение комплексной проверки дизельных моторов является обязательным мероприятием для предупреждения окончательного отказа мотора.

Состояние всех элементов двигателя влияет на уровень компрессии. Снижение этого показателя говорит о сильном износе механизмов силового агрегата. При проведении комплексной диагностики всегда измеряется уровень давления сжатого воздуха в цилиндрах дизельных моторов.

Алгоритм замера давления в цилиндрах

Проверять компрессию необходимо после тщательного прогрева движка. При проведении замеров давления в поршнях используется прибор под названием компрессометр, имеющий специальную шкалу манометра для вывода информации и резьбу, рассчитанную на вкручивание вместо свечей накаливания или форсунок.

Последовательность действий состоит в выполнении следующих операций:

1. Снятие свечи накаливания или форсунки с одного из цилиндров.
2. Установка измерительного прибора на место снятой свечи или форсунки.
3. Проворачивание коленчатого вала при помощи стартера.
4. Фиксирование полученного результата.
5. Замер давления в остальных цилиндрах производится подобными действиями.
6. Сверка полученных результатов.
7. Добавление 50 мл масла в каждый поршень при помощи медицинского шприца.
8. Прокручивание мотора при снятых свечах при помощи стартера.
9. Новый замер компрессии.
10. Возрастание данного показателя свидетельствует о проблемах, возникших в поршневой группе.
11. Если давление осталось неизменным, то необходимо производить ремонт и регулировку в клапанном механизме.

Для получения реальных результатов при проведении контрольных замеров необходимо обеспечить необходимое количество оборотов коленчатого вала, равное 200–250 оборотов в минуту.

Что делать при усиленном снижении компрессии дизельного двигателя?

При выявлении сниженной компрессии необходимо обратиться к специалистам с целью проведения тщательной диагностики силового агрегата. Серьезное снижение данного показателя при большом пробеге свидетельствует об износе элементов и необходимости их замены с последующими профессиональными регулировками на специальных стендах.

Если в одном из цилиндров давление занижено в сравнении с остальными, то придется производить переборку всего двигателя. Разное значение компрессии исчезнет только после замены всей поршневой группы.

Сборка и ремонт дизельных двигателей обходятся намного дороже вследствие технологических особенностей. Требования к величине компрессии объясняются тем, что воспламенение дизельного топлива при холодном запуске происходит только при заданной величине этого показателя.