Многие начинающие автомобилисты, которые не так давно приобрели свое транспортное средство, стараются вникнуть в особенности его устройства. В частности, полезно понять, что находится под капотом. И особый интерес в этом плане вызывает двигатель. Это крайне сложный механизм, состоящий из различных деталей. Поэтому разбираться в этом деле стоит хотя бы для того, чтобы самостоятельно устранить ряд неисправностей. В то же время, неопытные автолюбители не способны в полной мере понять, чем отличаются компрессия и степень сжатия. А разница есть, ведь каждый из этих терминов соответствует своему предназначению.
Степень сжатия
Для начала рассмотрим, что следует понимать под этим термином. Степень сжатия представляет собой геометрическую величину, не имеющую единиц измерения. Это обусловлено тем, что для ее определения используются параметры силового агрегата. Иными словами, степень сжатия – это отношение всего объема цилиндра к объему камеры сгорания.
В отношении двигателей, работающих на бензине, это значение может разительно варьироваться — в диапазоне от 8 до 12. Что касается дизельных силовых агрегатов, то у них данная характеристика еще больше – 14-18 единиц. Это во многом продиктовано конструктивными особенностями.
В поисках ответа на вопрос, в чем разница степени сжатия и компрессии, стоит рассмотреть другой момент в отношении бензиновых двигателей. Дело вот в чем. Чем больше будет значение степени сжатия, тем выше будет и удельная мощность. В то же время сильное увеличение этого параметра неизбежно приведет к заметному снижению ресурса мотора. И ко всему прочему могут появиться серьезные проблемы, если заправить машину топливом низкого качества.
Некоторые интересные факты
Метанольные двигатели гоночных машин имеют сжатие более 15:1. Для сравнения, стандартных карбюраторный двигатель, потребляющий неэтилированный бензин, имеет сжатие максимум 1.1:1.
Из серийных образцов моторов на бензине со сжатием 14:1 на рынке присутствуют образцы от Mazda (серия Skyactiv-G), ставящиеся, например, на CX-5. Но их фактическая СЖ находится в пределах 12, поскольку в данных моторах задействован так называемый «цикл Аткинсона», когда смесь сжимается в 12 раз после позднего закрытия клапанов. Эффективность таких двигателей измеряется не по сжатию, а по степени расширения.
В середине XX века в мировом двигателестроении, особенно в США, наблюдалась тенденция к увеличению степени сжатия. Так, к 70-м основная масса образцов американского автопрома имела СЖ от 11 до 13:1. Но штатная работа таких ДВС требовала использования высокооктанового бензина, который в то время умели получать только процессом этилирования – добавлением тетраэтилсвинца, высокотоксичного компонента. Когда в 1970-х годах появились новые экологические стандарты, этилирование стали запрещать, и это привело к обратной тенденции – снижению СЖ в серийных образцах двигателей.
Современные двигатели имеют систему автоматической регуляции угла зажигания, которая позволяет ДВС работать на «неродном» топливе – например, 92 вместо 95, и наоборот. Система управления УОЗ помогает избежать детонации и других неприятных явлений. Если же ее нет, то, например, залив высокооктановый бензин двигатель, не рассчитанный на такое горючее, можно потерять в мощности и даже залить свечи, поскольку зажигание будет поздним. Ситуацию можно поправить ручным выставлением УОЗ по инструкции к конкретной модели автомобиля.
Расчет степени сжатия
Для любого двигателя внутреннего сгорания важно, чтобы данный параметр обладал максимально возможной величиной. Однако при необходимости форсировать мотор следует знать, как эту характеристику можно вычислить. Это нужно для того, чтобы избежать детонации, из-за чего мотор может просто выйти из строя.
Формула, с помощью которой проводится вычисление, выглядит следующим образом:
CR=(V+C)/C,
где CR- степень сжатия, V – рабочий объем цилиндра, C – объем камеры сгорания.
Тому автолюбителю, который желает знать, какая между компрессией и степенью сжатия разница, будут интересны подобные вычисления. Возможно, это пригодится ему на практике.
Для определения этого параметра в отношении лишь одного цилиндра, следует общий рабочий объем двигателя разделить на количество «стаканов». В результате получаем значение V из формулы выше.
А вот определить показатель C заметно труднее, но тоже возможно. Для этого на примете у опытных автомобилистов и механиков, занимающихся ремонтом двигателей, имеется верное средство – бюретка. Она проградуирована в кубических сантиметрах. Самый простой способ – это залить в камеру сгорания бензин, после чего бюреткой измерить ее объем. Остается полученные данные занести в формулу.
Практический расчет методом проливки
Суть измерения заключается в поочередном заполнении жидкостью площади над поршнем, когда тот находится в верхней мертвой точке, и стенок камеры сгорания ГБЦ. Для измерения нам необходим кусок оргстекла, в котором будут пропилены отверстия для вкручивания болтов ГБЦ и отверстие для заливки жидкости. Между оргстеклом и блоком необходимо установить уже использованную (обжатую) прокладку. Стенки цилиндров для увеличения гидроплотности необходимо смазать густой консистентной смазкой (литиевой либо обычным солидолом).
Притянув оргстекло болтами, заполните образовавшейся объем жидкостью. Объем поместившейся воды будет соответствовать объему надпоршневого пространства. Аналогичный тест проводится и с головкой блока. При этом клапана должны быть притерты, между седлами и тарелками нанесена консистентная смазка. Сумма объема залитых жидкостей и будет объемом камеры сгорания.
Чтобы рассчитать степень сжатия на онлайн-калькуляторе , также будет необходимо измерить величину хода поршня и диаметр цилиндра. Все эти значения помогут вычислить объем двигателя, который изменяется при каждой фрезеровке плоскостей БЦ, ГБЦ, установке поршней иной геометрической формы, расточки цилиндров либо установке других шатунов, коленчатого вала.
Компрессия
Теперь познакомимся с этой характеристикой. В отличие от степени сжатия, компрессия – это давление в цилиндре на момент конца такта. И данная характеристика является физической величиной, поэтому ее уже можно измерить. Для этого используется специальное оборудование – компрессометр.
С теоретической точки зрения данный параметр должен быть равен степени сжатия. Но это все лишь в теории, в действительности же все по-другому. Компрессия практически всегда больше степени сжатия. Это обусловлено несколькими причинами, о которых далее пойдет речь.
Некоторые интересные факты
Метанольные двигатели гоночных машин имеют сжатие более 15:1. Для сравнения, стандартных карбюраторный двигатель, потребляющий неэтилированный бензин, имеет сжатие максимум 1.1:1.
Из серийных образцов моторов на бензине со сжатием 14:1 на рынке присутствуют образцы от Mazda (серия Skyactiv-G), ставящиеся, например, на CX-5. Но их фактическая СЖ находится в пределах 12, поскольку в данных моторах задействован так называемый «цикл Аткинсона», когда смесь сжимается в 12 раз после позднего закрытия клапанов. Эффективность таких двигателей измеряется не по сжатию, а по степени расширения.
В середине XX века в мировом двигателестроении, особенно в США, наблюдалась тенденция к увеличению степени сжатия. Так, к 70-м основная масса образцов американского автопрома имела СЖ от 11 до 13:1. Но штатная работа таких ДВС требовала использования высокооктанового бензина, который в то время умели получать только процессом этилирования – добавлением тетраэтилсвинца, высокотоксичного компонента. Когда в 1970-х годах появились новые экологические стандарты, этилирование стали запрещать, и это привело к обратной тенденции – снижению СЖ в серийных образцах двигателей.
Современные двигатели имеют систему автоматической регуляции угла зажигания, которая позволяет ДВС работать на «неродном» топливе – например, 92 вместо 95, и наоборот. Система управления УОЗ помогает избежать детонации и других неприятных явлений. Если же ее нет, то, например, залив высокооктановый бензин двигатель, не рассчитанный на такое горючее, можно потерять в мощности и даже залить свечи, поскольку зажигание будет поздним. Ситуацию можно поправить ручным выставлением УОЗ по инструкции к конкретной модели автомобиля.
Объяснение теории и практики
Обе характеристики будут равны лишь в том случае, когда в цилиндрах происходит бесконечно долгое изометрическое сжатие газа. В результате выделяемая энергия станет поглощаться поршнем, стенками цилиндров, головкой блока и прочими частями двигателя, причем полностью. За счет этого тепловой баланс не станет меняться. Сжатый газ отдает тепло, но не давит на манометр с большей силой, нежели расчетный показатель.
На практике все обстоит иначе – разница между компрессией и степенью сжатия в показаниях присутствует. Процесс носит адиабатный характер. Сжатие газа сопровождается значительным повышением температуры.
Не все тепло, выделяемое сжатым газом, поглощается стенками цилиндра, и по этой причине за счет остатка возникает давление.
Как проверить компрессию в двигателе
При замерах обычно придерживаются следующего регламента: двигатель должен быть прогрет до рабочей температуры (не всегда), демонтирован воздушный фильтр и/или отсоединен блок дроссельной заслонки (если это возможно), либо дроссельная заслонка обязана быть полностью открытой, при наличии карбюратора – полностью открыта воздушная заслонка, вывернуты свечи зажигания (у дизелей – свечи накаливания) из всех цилиндров. Разумеется, для правильного проведения мероприятия, газораспределительный механизм обязан быть правильно отрегулирован (как минимум: метки находиться на своих местах, «перескоки» отсутствовать, а натяжители и их «башмаки» иметь нормальный износ) стартёр должен быть исправен, а АКБ – полностью заряжена.
Пример компрессометра простой конструкции
Компрессометры – приборы для замера компрессии. Их конструктивное исполнение и дизайн могут сильно отличаться, как и цена – от «косаря» за простейшее изделие мануфактурного производства до сотни тысяч рублей за профессиональный диагностический прибор с множеством дополнительных функций. Но принцип действия у всех – один и тот же.
Диагностический прибор с функцией измерения компрессии двигателя и выявления утечек
Обычно у компрессометров имеется наконечник, герметично присоединяемый к свечному отверстию и манометр «с памятью» и обратным клапаном. «Память» манометру нужна для фиксирования («запоминания») максимального давления, развиваемого в течение десятка оборотов коленчатого вала. После присоединения наконечника нужно повернуть ключ зажигания и с помощью стартёра дать мотору сделать около десятка оборотов. На циферблате (или дисплее) прибора мы увидим величину компрессии в данном цилиндре. «Для чистоты эксперимента» замеры необходимо провести 3-5 раз, после чего внести в таблицу среднее арифметическое значение.
Измерение компрессии в цилиндрах двигателя
Старые и новые двигатели
В моторах, которые уже отработали порядочный срок, показатели компрессии будут заметно ниже, чем у недавно выпущенных силовых агрегатов. Это объясняется герметичностью. Двигатели новых автомобилей в значительной степени непроницаемы для газов. Поэтому через замки колец и прочие места цилиндров не будет выпускаться много тепла. Соответственно, компрессия не упадет. Разница компрессии и степени сжатия будет минимальной.
Со старыми двигателями все понятно – срок службы делает свое дело. И в результате долгого использования транспортного средства, включая воздействие высокой температуры, элементы теряют свои первоначальные свойства. Конечно, это происходит в течение длительного периода времени, но так или иначе характеристики двигателей в любом случае изменяются.
Факторы влияющие на уменьшение компрессии
- Пробег двигателя — фактическое состояние ЦПГ двигателя, это один из самых существенных факторов, которые влияют на состояние компрессии. Чем лучше притирка деталей в двигателе, тем меньше происходит утечки газов через возникшие неплотности и чем больше двигатель находится в эксплуатации, тем больше увеличивается выработка сопряженных деталей уменьшая компрессию ( не считая обкатку нового ДВС).
- Агрессивное вождение — резко изменяющееся амплитуда нагрузки и оборотов на двигателе, которая связана с резким торможением или перегазовкой, способствует более быстрому износу ЦПГ.
- Исправность сцепления, коробки передач, которые влияют на плавность хода и динамическую нагрузку в двигателе.
- Качество смазочных материалов и топлива – очень важно использовать качественные «фирменные» масла и качественное топливо.
- Запуск при низкой температуре воздуха, без прогрева масла, Застывшее масло не проходит по каналам уменьшая смазку трущихся поверхностей, что увеличивает износ.
- Качество регулировки зажигания и впрыска топлива.
Способы изменения степени сжатия
У современных силовых агрегатов можно откорректировать эту характеристику как в большую, так и в меньшую сторону. Если нужно повысить параметр, то для этого растачиваются цилиндры и ставятся поршни с большим диаметром. Любому, кому интересно понимать разницу в компрессии и степени сжатия двигателя сгорания, будут полезны эти сведения. Ведь среди автолюбителей есть сторонники разного рода тюнинга.
Другой, не менее эффективный способ изменения степени сжатия, заключается в уменьшении камеры сгорания. В этом случае с места сопряжения ГБЦ с блоком двигателя удаляется слой металла. Такая операция проводится с использованием строгального или фрезерного станка.
Если же по каким-либо причинам возникает необходимость в понижении степени сжатия, то, наоборот, стоит поместить дюралевую прокладку между блоком цилиндров и ГБЦ. Другой способ – это удаление слоя металла с днища поршня. Однако он более сложен в реализации, поскольку это потребует определенных усилий, навыков и умений. К тому же для этой процедуры нужен токарный станок.
Анализ данных замера
Замер разницы компрессии по цилиндрам не должен превышать 12%. Если в каком-то цилиндре давление ниже, это явно указывает на неисправность. Для предварительного определения неисправности необходимо в этот цилиндр добавить 5 -10 грамм моторного масла и вновь повторить замер. Если компрессия поднялась, возможна закоксовка компрессионных колец, в этом случае может помочь процедура промывки ДВС. Если же это не помогло, необходимо обратиться к специалистам по ремонту ДВС.
Итоги сравнения
В конечном счете в чем разница степени сжатия и компрессии? Проанализировав эти два термина, можно заметить существенное отличие. Степень сжатия является величиной безразмерной. Изменить ее можно, но лишь путем вмешательства в конструкцию двигателя.
Компрессия же способна варьироваться в период эксплуатации транспортного средства. Кроме того, этот параметр во многом зависит от степени сжатия. Ведь давление в меньшем объеме всегда будет большим.
Иными словами, если увеличивается степень сжатия, то и компрессия также растет.
Способ № 2. Блоки увеличения мощности
Популярность использования блоков для увеличения мощности дизельного двигателя объясняется их универсальностью, быстрый монтаж и способность значительно экономить топливо.
Из недостатков стоит отметить уменьшение ресурса блока цилиндра, форсунок и ТНВД и быструю выработку сажевого фильтра. Также модульный способ, в отличие от правильно проведенного чип-тюнинга, повышает выброс вредных веществ.
Блок для совершенствования режимов работы ЦП ЭБУ
Блок включается в топливную систему высокого давления и его вычислительный модуль контролирует работу двигателя в обход ЭБУ, не занижая показания датчиков. Диагностируя давление в топливной системе, и при его возрастании отправляет команду блоку управления на увеличение тайминга форсунок в допустимом диапазоне.
Модуль для управления форсунками
Установка модуля позволяет контролировать и изменять импульсы управления форсунками. Модуль подсоединяется в разрыв проводов форсунок и регулирует работу топливного инжектора, изменяя время открытия иглы форсунки. В результате меняется угол впрыска топлива, и эффективность сгорания повышается.
Модуль для изменения схемы работы ТНВД
Устанавливается на дизельных двигателях с механической системой впрыска. Блок увеличивает мощность дизельного двигателя благодаря изменениям функционирования топливного насоса. Модуль корректирует данные датчика топлива на более низкие показатели. В результате в корпусе топливного насоса с помощью электромагнитного клапана повышается давление.
К положительным сторонам этого способа можно отнести недорогое оборудование и легкость установки. Минусами можно назвать плавающие обороты двигателя и уменьшение ресурса ТНВД.
Модуль для преобразования данных датчика давления топливной рампы
Оборудование соединяется с проводами датчика давления рампы и отправляет в электронный блок управления данные о понижении компрессии в топливной рампе. ЭБУ меняет интенсивность работы форсунок, мощность ДВС повышается, а расход топлива снижается.
Модуль для уменьшения показателей давления топливного аккумулятора
За регулировку уровня давления в топливном аккумуляторе отвечает топливный насос. При помощи установки дополнительного блока в электронную схему топливной системы в ЭБУ подается информация о потере мощности ТНВД. ЭБУ отдаст команду на увеличение тайминга впрыска.
Способ № 3. Турбонаддув
Производительность двигателя увеличивается за счет установки турбины, которая подает большое количество воздуха в камеру сгорания. Блок управления топливной системой дает команду на увеличение впрыска топлива и мощность двигателя повышается.
Недостатком данного способа является повышения расхода топлива и маленький срок службы турбины. В то же время турбонаддув предотвращает провал двигателя при нажатии на педаль остановки авто.
Как происходит воздействие?
Так на что же оказывает влияние степень сжатия? Здесь стоит учитывать то количество работы, которое производит силовой агрегат. И чем выше этот параметр, тем больше энергии будет выделяться в ходе сгорания топливовоздушной смеси. Соответственно, повышается и мощность двигателя.
По этой причине большинство производителей старается увеличить силовые показатели мотора за счет одной эффективной методики. К ней стали прибегать еще с конца прошлого столетия. Вместо того чтобы двигаться в направлении увеличения объема цилиндров и камеры сгорания, специалисты, а они уж точно знают, какая разница между компрессией и степенью сжатия, стремятся повысить именно последний показатель.
Однако здесь имеются ограничения. Рабочую смесь нельзя сжимать бесконечно долго — по достижении определенной величины она детонирует, то есть взрывается. В то же время это касается только двигателей, работающих на бензине. Дизельные силовые агрегаты лишены риска детонации. Собственно, этим и объясняется их более высокая степень сжатия.
И, чтобы избежать столь разрушительного воздействия, ведь детонация для двигателя губительна, повышается октановое число бензина. А это, в свою очередь, увеличивает стоимость топлива. Ко всему прочему те добавки, которые служат этой цели, приводят к ухудшению экологических параметров мотора.
Цикл Миллера-Аткинсона
Большую известность цикл Миллера-Аткинсона получил благодаря рекламным брошюрам компании Mazda. Маркетологи гордо заявляют, что инженерам удалось поднять степень сжатия двигателей модели Skyactive до 14 единиц. На самом деле речь идет о геометрической степени сжатия, а не о фактической.
Трюк заключается в том, что во время поднятия поршня на такте сжатия выпускные клапаны еще долгое время открытые, из-за чего часть свежего воздушного заряда выталкивается в выхлопной тракт. Поэтому фактическая степень близка к стандартным для бензиновых моторов 12 единицам. Увеличение термического КПД при этом достигается за счет более эффективного использования энергии расширяющихся газов на такте рабочего хода. За счет большего хода (увеличен диаметр кривошипа) газы дольше давят на поршень. Поэтому при сгорании одной и той же доли топлива, в сравнении с обычным циклом Отто, на коленчатый вал передается больший крутящий момент. Технология позволяет в режимах малых и средних нагрузок значительно уменьшить расход топлива и количество вредных выбросов.
Дефорсирование под низкооктановое топливо
Такая операция проводится, когда вопрос мощности вторичен, а основная задача – приспособить двигатель под другое горючее. Это делается путем снижения степени сжимания, что позволяет двигателю работать на малооктановом бензине без детонации. Кроме того, налицо и определенная финансовая экономия на стоимости горючего.
Интересно: подобное решение нередко используется для карбюраторных двигателей старых машин. Для современных инжекторных ДВС с электронным управлением дефорсирование крайне не рекомендуется.
Основной способ, как уменьшить степень сжатия двигателя — сделать прокладку ГБЦ более толстой. Для этого берут две стандартные прокладки, между которыми делают алюминиевую прокладку-вставку. В результате растет объем камеры сгорания и высота ГБЦ.
