Степень сжатия дизельного двигателя – как увеличить параметры

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.

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.

Как замерять давление в цилиндрах

Снятие показателей компрессии выполняют при помощи специального прибора – компрессометра. Компрессометр работает по принципу манометра: переходник с конструкцией наконечника форсунки или свечи накаливания предназначен для установки в головку блока цилиндров и имеет запорный клапан, который препятствует потере давления во время измерений. Простые устройства снабжены обычной шкалой со стрелкой, более точные профессиональные приборы – электронные цифровые, либо синхронизированы с компьютером.

Внимание! Компрессометр должен быть откалиброван с точностью до 0,1 кгс/см² – в противном случае результаты замеров не будут соответствовать нормам.

Перед измерением дизельный двигатель прогревают на максимальных оборотах до рабочей температуры масла, проверяют работу стартера и состояние заряда аккумуляторной батареи в 100%. Каждый цилиндр замеряют по отдельности.

• из головки блока вывернуть свечу накаливания или форсунку (в зависимости от типа дизельного агрегата);
• штуцер переходника компрессометра вставляют на место свечи (форсунки), убедившись в герметичности штатного соединения;
• включают зажигание, не запуская двигатель до поворота стартера – первичный оборот коленчатого вала (скорость вращения должна быть не менее 200 об/мин);
• снимают результат замера (в верхней мёртвой точке хода цилиндра);
• замеряют компрессию в остальных цилиндрах подобным образом;
• сверяют показатели компрессии всех цилиндров;
• далее в каждый цилиндр впрыскивают около 50 мл масла;
• коленчатый вал проворачивают насколько раз стартером со снятыми форсунками (свечами);
• устанавливают форсунки на места и проводят новые замеры на каждом цилиндре вновь;
• сверяют разницу показаний с первым замером.

При сверке обращают внимание на расхождение показателя компрессии каждого цилиндра: минимальная погрешность не должна превышать 1 кгс/см². Равные величины замеров свидетельствуют об одинаковом износе узлов и механизмов цилиндропоршневой группы.

Если результаты второго измерения превышают допустимую норму погрешности, то значит система негерметична. Возможные причины нарушений в таком случае: нарушения зазоров клапанов (дефекты), износ поршневых колец, утечка в корпусе головки блока цилиндров (прогар), поломка чашки поршня. При обнаруженной недостаточной компрессии двигателя диагностируют и устанавливают причину неисправности.

Как можно определить возможное снижение компрессии

Существует несколько признаков, по которым можно узнать об ее снижении.

1. Затруднения при запуске (и холодного, и горячего).
2. Отказ работы одного из цилиндров , пропуски зажигания
3. Скачкообразное изменение оборотов , их неравномерность.
4. Снижение мощности , провалы при работе.
5. Перегрев силового агрегата , увеличение давления в системе охлаждения.
6. Сизый дым из выхлопной трубы при запуске.
7. Повышенный шум при работе , вибрации на любых оборотах, особенно минимальных.
8. Потеки масла на поверхности силового агрегата.
9. Значительное увеличение расхода топлива .

Появление хотя бы одного из этих признаков свидетельствует о необходимости замера компрессии дизельного двигателя

Когда проверять и параметры замера

Процедура проверки компрессии должна проходить по правильному сценарию. Необходимо четко знать диагноз, чтобы правильно определить состояние машины. К примеру, если машина плохо заводится зимой – значит, компрессию нужно мерять при заводке на холодном моторе. На каждый мотор есть своя документация, которая обозначает степень сжатия, а также компрессии – минимальный параметр, оптимальный и максимально-допустимый.

Если компрессия не будет совпадать с этими параметрами – то машина будет заводиться и работать значительно хуже. Нормальным показателем компрессии в современном дизельном двигателя является замер на 20-25 бар. Для старого дизельного автомобиля показатель равняется 28-32 бар. Новая система «Common Rail» набирает не менее, чем 15 бар для оптимальной работы. плохая компрессия на дизеле может свидетельствовать о многих проблемах машины.

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.

Форсирование двигателя

Чтобы снимать больше мощности или получить возможность ездить на более дешевых сортах топлива, ДВС можно форсировать путем изменения объема камеры сгорания.

Для получения дополнительной мощности двигатель следует форсировать, увеличивая степень сжатия.

Важно: заметный прирост по мощности будет лишь на том двигателе, который штатно работает с более низкой степенью сжатия. Так, например, если ДВС с показателем 9:1 тюнингован до 10:1, он выдаст больше дополнительных «лошадей», чем двигатель со стоковым параметром 12:1, форсированный до 13:1.

Возможные следующие методы, как увеличить степень сжатия двигателя:

• установка тонкой прокладки ГБЦ и доработка головки блока;
• расточка цилиндров.

Под доработкой ГБЦ подразумевают фрезеровку ее нижней части, соприкасающейся с самим блоком. ГБЦ становится короче, благодаря чему уменьшается объем камеры сгорания и растет степень сжатия. То же происходит и при монтаже более тонкой прокладки.

Важно: эти манипуляции могут также потребовать установки новых поршней с увеличенными клапанными выемками, поскольку в ряде случаев возникает риск встречи поршня и клапанов. В обязательном порядке настраиваются заново фазы газораспределения.

Расточка БЦ также ведет к установке новых поршней под соответствующий диаметр. В результате растет рабочий объем и становится больше степень сжатия.

Как изменить степень сжатия двигателя

У современных двигателей внутреннего сгорания меняют степень сжатия как в сторону увеличения, так и в строну уменьшения. Если ее необходимо увеличить, то растачивают цилиндры и устанавливают поршни большего диаметра. Еще один достаточно распространенный способ — это уменьшение объема камер сгорания. Для этого там, где головка цилиндров сопрягается с блоком, удаляется слой металла. Эту операцию производят на строгальном или фрезерном станке.

Если по тем или иным причинам нужно снизить степень сжатия двигателя внутреннего сгорания, то проще всего для этого между блоком цилиндров и головкой установить дополнительную прокладку из дюралюминия. Еще один, более сложный способ состоит в том, что на токарном станке с днища поршня удаляется слой металла.