Компрессия

Компрессия (от лат. compressio - сжатие) - сжатие газа под действием внешних сил для уменьшения его объема, повышения давления и температуры. Компрессия осуществляется в частности при работе двигателя внутреннего сгорания.

Сжатие топливовоздушной смеси в цилиндре позволяет повысить полезную энергию, высвобождающуюся при ее сгорании.

Большинство автомобилей на сегодняшний день оснащается 4-тактными двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Впуск - сжатие - рабочий ход - выпуск, как <Отче наш>, просили запомнить еще на теоретических занятиях в автошколе. Но вот вопрос, где же спряталась эта компрессия? Говоря отстраненно - в камере сгорания, между днищем поршня, компрессионным кольцом и стенками самой камеры. А когда она там появляется? Именно в момент такта сжатия, когда поршень в цилиндре почти доходит до верхней мертвой точки (ВМТ), и остается всего несколько мгновений до воспламенения смеси.

Сама по себе она служит лишь показателем состояния цилиндропоршневой группы двигателя и некоторых других узлов, если оставить в стороне тему форсирования (или дефорсирования) двигателя.

Вся <ответственность> за компрессию лежит на поршне, компрессионных кольцах, впускных и выпускных клапанах, прокладке головки блока двигателя и некоторых других устройствах, наличие или отсутствие которых обусловлено типом силового агрегата. Давление в камере сгорания достигает 15 - 30 атмосфер (в зависимости от типа ДВС - бензиновый или дизельный), и все <ответственные> детали должны выдерживать такую нагрузку, причем не единожды, а многократно.

При движении поршня, когда над донышком создаётся повышенное давление, сжимаемые или сгоревшие газы попадают в зазор кольца и канавки поршня и прижимают кольца к поверхности цилиндра. Таким образом, кольца прижимаются к цилиндру не только силой собственной упругости, но и давлением газов.

Снижение компрессии

При компрессии вследствие износа деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ) и газораспределительного механизма (ГРМ) ухудшаются мощностные характеристики мотора и экономичность. При одинаковом техническом состоянии двигателя величина компрессии при разных условиях замера может отличаться. Зависит это от ряда факторов: количества воздуха, поступающего в цилиндр, частоты вращения коленвала и температуры двигателя. Более вязкое масло, оставшееся на стенках цилиндра, повышает компрессию, так как уплотняет зазоры в сопряженных деталях. Топливо, поступающее в цилиндр в избыточном количестве в виде капель (например, при неисправности форсунок системы впрыска), смывает масляную пленку и способствует снижению компрессии.

Если двигатель автомобиля стал плохо запускаться или <потерял> мощность, поставить правильный диагноз поможет измерение компрессии в его цилиндрах. Полученные при измерениях данные иногда могут озадачить автовладельца: например, слишком высокие значения компрессии двигателя автомобиля с пробегом в 150-200 тыс. км. Хотя причиной этого может быть и толстый слой нагара на деталях камеры сгорания, который снижает ее объем.

Диагностика

Рабочую величину компрессии двигателя исправного (нового) автомобиля устанавливают заводы-производители. Это значение указано в соответствующих инструкциях по обслуживанию и ремонту. Как правило, у бензиновых моторов с исправной ЦПГ компрессия, измеренная <на горячую>, должна составлять не менее 9,5-10 атмосфер (у дизельных - 28-30 атмосфер), а разброс ее значений по цилиндрам не должен превышать 0,5-1,0 атмосфер (для дизельных - 2,5-3 атмосфер). При измерении следует учитывать динамику нарастания компрессии. Если на первом такте сжатия регистрируемое давление низкое (3-4 атмосферы), а при последующих оно возрастает (например, до 6-8 атмосфер), это свидетельствует об износе колец, поршневых канавок или/и стенок цилиндра.

Что влияет на компрессию?

Теоретически максимальное давление в цилиндре в конце такта сжатия, когда поршень находится в верхней мертвой точке (ВМТ), зависит от целого ряда факторов. С точки зрения ремонтной практики они в конечном счете влияют на количество поступающего в цилиндр воздуха - чем оно больше, тем выше компрессия. В первую очередь отметим положение дроссельной заслонки - ее прикрытие или закрытие, очевидно, сильно уменьшит давление в цилиндре. Понятным образом на количество воздуха влияет и степень загрязнения воздушного фильтра.

Некоторые механики допускают ошибки в установке фаз газораспределения, например, при монтаже ремня или цепи привода распределительного вала. Это приводит к изменению момента закрытия впускного клапана, сдвигая начало сжатия в цилиндре в ту или другую сторону. Тогда и значения компрессии будут отличаться.

Довольно сильно на компрессию влияют зазоры в приводе клапанов. Так, малый зазор в приводе впускных клапанов приведет к более позднему их закрытию и, соответственно, к уменьшению компрессии. Одновременно малые зазоры в выпускных клапанах увеличат так называемое перекрытие клапанов - величину угла поворота коленвала, в течение которого открыты одновременно оба клапана в цилиндре. Результат тот же -компрессия уменьшится.

На компрессию повлияет и температура двигателя - чем она меньше, тем сильнее будет охлаждаться воздух, сжимаемый в цилиндре, и тем меньше будет его давление. Кстати, зазоры в приводе клапанов так же будут "следить" за температурой - чем она ниже, тем меньше зазоры и компрессия.

Но и это еще не все. Как только воздух в цилиндре оказывается достаточно сжат, станут проявляться разного рода его утечки через зазоры между изношенными или поврежденными деталями, уплотняющими полость камеры сгорания.

Естественным образом из сказанного вытекают выводы о том, что утечки будут минимальными, если цилиндр имеет идеально круглую форму, отсутствуют продольные риски на его рабочей поверхности, поршневые кольца идеально прилегают к ней и к торцевым поверхностям канавок поршня; если близка к нулю величина зазоров в замках колец и, наконец, тарелки клапанов идеально прилегают к седлам.

Но все мы знаем, ничего идеального в природе не бывает. Какие-то утечки есть всегда, даже у нового двигателя. Вопрос лишь в том, насколько они велики. Поэтому напомним факторы, в той или иной мере влияющие на интенсивность утечек воздуха, а, следовательно, и на компрессию:

в первую очередь укажем на температуру двигателя - она, повышаясь, увеличивает компрессию, так как детали лучше прилегают друг к другу, принимая размеры и взаимное положение, больше соответствующие рабочим;

затем напомним, что масло, поступившее в камеру сгорания через направляющие втулки клапанов, поршневые кольца, систему вентиляции картера и уплотнения турбокомпрессора, существенно повышает компрессию, так как оказывает уплотняющее действие;

топливо, поступившее в цилиндр в виде капель, напротив, снижает компрессию, так как разжижает и смывает масло с деталей и не оказывает уплотняющего действия из-за малой вязкости;

таким же образом сказываются негерметичность обратного клапана или шланга компрессометра, а также большое усилие пружины обратного клапана;

и, наконец, чем больше обороты коленчатого вала, тем меньше утечки через неплотности, тем выше компрессия.