Принцип работы дизельных силовых агрегатов основан на воспламенении топливной смеси в цилиндрах под высоким давлением. В отличие от бензинового мотора в дизеле отсутствует система искроподачи с помощью наконечников электродов на свечах: обогащённая кислородом смесь подаётся в камеру сгорания, где высокая температура образуется в процессе сжатия. Вместо образования электрической искры дополнительный предпусковой нагрев обеспечивают свечи накаливания.
Основной параметр для диагностики состояния дизельного двигателя– компрессия, от которой зависит мощность и стабильная работа механизмов цилиндропоршневой группы.
Что такое компрессия в дизельном двигателе
Компрессия – это показатель давления в цилиндре, которое создаётся поршнем в максимальной высшей (мёртвой) точке такта. В технической литературе принято использовать аббревиатуру ВМТ (высшая мёртвая точка). Величина измеряется в кг/см² и зависит от двух основных факторов:
- Нарушение герметичности камеры сгорания: происходит утечка воздуха, давление в системе падает. Изношенность клапанов, узлов цилиндропоршневой группы, либо неправильная регулировка газораспределительного механизма приводит к снижению компрессии.
- Состояние коленчатого вала и скорость его вращения: потеря стабильных оборотов приводит к тепловым потерям при сжатии воздуха поршнем. Показатель степени сжатия становится ниже нормы, что напрямую влияет на энергию, которая образуется в результате образования рабочих газов при сгорании топливной смеси в цилиндрах.
Быстрый износ механизмов ЦПГ (цилиндропоршневой группы) зависит от качества смазочных материалов, интенсивности нагрузок в период эксплуатации, количества холодных пусков при минусовой температуре воздуха и часов работы на максимальных оборотах. Некорректная регулировка клапанной системы способствует образованию нагара на стенках камеры сгорания, гильзах цилиндров, коксованию поршневых и маслосъёмных колец. В результате недостаточного давления топливная смесь сгорает не полностью, смешивается с остатками масла, оставляя продукты гари, сажи на узлах ЦПГ. Первый признак изношенности в таком случае– дымный выхлоп и падение мощности двигателя.
Во время запуска и срабатывания стартера коленчатый вал в дизельном агрегате вращается со скоростью 200-300 об/мин: чем выше крутящий момент- тем выше компрессия. Если давление в камере сгорания будет ниже 16 атмосфер- то дизель завести обычным способом с ключа становится невозможным. Теплопотери вызывают уменьшение показателя степени сжатия и нарушению регулировки фаз газораспределения.
Важно! Продолжительная эксплуатация дизельного агрегата с некорректной работой газораспределительного механизма приводит к выходу из строя всего блока цилиндров. Вплоть до заклинивания поршней без возможности восстановления и капитального ремонта.
Теория
Для того чтобы таких ошибок не возникало, стоит познакомиться с теорией. Помимо компрессии в цилиндрах существует также другая величина, которую называют степенью сжатия. Степень сжатия — это всего лишь геометрическая величина, которая отображает соотношение камеры сгорания между головкой и поршнем при его положениях в верхней и нижней мертвой точке.
Обычно эта величина стабильна и не может изменяться в процессе нормальной эксплуатации двигателя. Она может быть изменена за счет расточки двигателя или, наоборот, установки более толстой прокладки. Стоит отметить, что эта величина больше, чем у бензиновых двигателей.
Вот и получается, что чаще всего эти два понятия путают, хотя компрессия — это физическая величина, измеряется в килограммах на квадратный сантиметр, pci или барах и, по сути, является давлением, которое создается в цилиндрах двигателя при работе поршня. Величина компрессии всегда больше, чем степень сжатия.
Возникает это соответственно вследствие действия физики. При прохождении поршня в цилиндре происходит трение, в результате которого происходит нагрев. И получается так, что эта самая энергия отдается не металлу, а воздуху, который находится в цилиндре. Воздух увеличивается в объеме, увеличивается давление, поэтому степень сжатия всегда будет меньше, чем компрессия на дизельном двигателе, да и на бензиновом тоже.
Норма компрессии в цилиндрах дизельного двигателя
В зависимости от мощности силового агрегата, типа конструкции его камеры сгорания и системы впрыска, норма компрессии может быть разной. Ее необходимо искать в техническом описании каждой конкретной марки. Ниже указаны стандартные показатели соотношения температуры запуска и компрессии, при котором возможен пуск дизельного двигателя любого типа:
- Менее 18 кг/см² – запуск двигателя невозможен даже с принудительным подогревом системы;
- 22-24 кг/см² – пуск возможен только на горячем агрегате, после падения температуры ниже 0° С гарантирован отказ запуска со стартера;
- 24-26 кг/см² – запускается при температуре воздуха – 10° С;
- 26-28 кг/см² – максимальная температура запуска – 15° С;
- 28-32 кг/см² – возможен холодный пуск до – 25° С;
- 32-36 кг/см² – возможен холодный пуск до – 30° С;
- 36-40 кг/см² – возможен холодный пуск до – 40° С.
Эти нормы компрессии применяют только при исправности всех остальных систем, отвечающих за работу мотора: подача топлива (топливный насос высокого давления), 100% заряд аккумуляторной батареи, исправные узлы ГРМ. Современные типы дизелей с раздельной камерой сгорания и системой впрыска топливной смеси «Common Rail» имеют лучшие результаты: на каждый показатель компрессии в среднем будет плюс пять температурных значений. Так же погрешность увеличивается с количеством цилиндров в агрегате и типом компоновки: V-образные на 6 и 8 цилиндров имеют большее преимущество перед обычными рядными четырёхцилиндровыми.
Важно:
Коэффициент заполнения камеры сгорания воздухом при максимальной степени сжатия и достаточном давлении (компрессии) создают рабочую температуру воспламенения топливной смеси.
Каким должен быть уровень компрессии
Существует множество двигателей со своими характеристиками. И нельзя сказать точно, сколько должна быть компрессия в двигателе, универсальной цифры нет – она индивидуальна для каждого силового агрегата.
Значение компрессии рассчитывается по принципу: степень сжатия*умножающий коэффициент (т.н. число Х).
Степень сжатия и упомянутый коэффициент зависят от индивидуальных характеристик мотора.
Важно: уровень компрессии в любых дизельных двигателях гораздо выше, чем в их бензиновых собратьях, поскольку топливо воспламеняется за счет его добавления к нагретому высоким давлением воздуху. Но даже здесь нельзя сказать, какой должна быть компрессия в дизельном двигателе, данный параметр также индивидуален.
На номинальное значение компрессионного числа влияет сорт топлива, для которого проектировался двигатель: бензины с различным и октановыми числами детонируют в разных рабочих условиях. Поэтому если, например, ДВС, рассчитанный на 80-й бензин, со стандартным 92 или 95 может просто не завестись, и наоборот, ведь мотор не создает требуемых для нормального цикла воспламенения условий.
Таблица показателей, какая компрессия должна быть в двигателе, для некоторых иномарок:
Для отечественных она находится примерно в тех же значениях. А какая компрессия нормальна в дизельных двигателях?
То, какая компрессия должна быть в дизельном двигателе, тоже зависит от агрегата. Показатель дизелей выше, в общем случае она не должна быть ниже 23 кг. на кв. см.
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.
Методика измерения
Чтобы измерить компрессию дизельного двигателя, потребуется определенное специальное оборудование. При проведении замеров потребуется компрессометр — вариант манометра, приспособленный для измерения давления внутри цилиндров.
Как измерять компрессию? Работа состоит из следующих этапов:
- Для начала надо снять свечу накаливания или форсунку на одном из цилиндров.
- Вместо них вкручивается штуцер манометра.
- Коленчатый вал проворачивается с помощью стартера, в это время фиксируются показатели давления. Стартер должен обеспечивать не менее 200 об/мин.
- Манометр отсоединяется и проверка проводится аналогично во всех остальных цилиндрах. В норме результаты измерений должны быть примерно одинаковыми во всех цилиндрах.
- Свечи или форсунки вновь выкручиваются и в каждый цилиндр через отверстие впрыскивается 50 мл моторного масла.
- Движок прокручивается стартером при снятых свечах или форсунках. После этого вновь проверяется компрессия во всех цилиндрах.
Перед тем, как замерить компрессию дизельного двигателя, его надо прогреть до рабочей температуры.
Если показатель изменился в большую сторону, значит, имеет место износ деталей шатунно-поршневой группы в цилиндрах дизельного двигателя.
Если показатели компрессии будут такими же, то следует провести регулировку газораспределительного механизма (тепловых зазоров клапанов).
После проведения необходимых регулировок необходимо еще раз как проверить компрессию, так и устранить неисправности вспомогательного оборудования.
Почему компрессия может понижаться
Падение давления в цилиндрах сопровождается следующими характерными признаками:
- отказ запуска двигателя при низкой температуре либо плохое срабатывание системы зажигания;
- во время работы на холостых оборотах происходит «троение»;
- падение мощности с нестабильными оборотами;
- повышенный расход топлива;
- чрезмерное потребление масла;
- посторонние примеси выхлопных газов (дымный выхлоп);
- сильный шум, вибрации во время открывания дроссельной заслонки.
Пониженная компрессия возникает из-за утечек воздуха в системе газораспределительного механизма, блока цилиндров либо износа элементов и узлов цилиндропоршневой группы. ГРМ может некорректно работать по причине образования нагара на чашках клапанов, поломки приводных механизмов (пружин, седла). Для выявления конкретной причины проводят диагностику клапанной системы – измеряют зазоры клапанов.
В случае износа деталей ЦПГ (цилиндропоршневой группы) демонтируют головку блока цилиндров с целью нахождения изношенной чашки поршня, прокладок, поршневых колец или рабочей поверхности цилиндров. Прогары, трещины на корпусе головки блока можно установить визуально.
Как можно определить возможное снижение компрессии
Существует несколько признаков, по которым можно узнать об ее снижении.
- Затруднения при запуске (и холодного, и горячего).
- Отказ работы одного из цилиндров, пропуски зажигания
- Скачкообразное изменение оборотов, их неравномерность.
- Снижение мощности, провалы при работе.
- Перегрев силового агрегата, увеличение давления в системе охлаждения.
- Сизый дым из выхлопной трубы при запуске.
- Повышенный шум при работе, вибрации на любых оборотах, особенно минимальных.
- Потеки масла на поверхности силового агрегата.
- Значительное увеличение расхода топлива.
Появление хотя бы одного из этих признаков свидетельствует о необходимости замера компрессии дизельного двигателя
Способы устранения проблем
При обнаружении пониженной компрессии проводят полную проверку всех систем. Современные методы диагностики с помощью специального сканера «G‑Scan» позволяют установить причину поломки с точностью до конкретного узла на основе анализа данных топливной смеси, значений компрессии и различных показаний датчиков. Сканер учитывает записи журнала ЭСУД (электронной системы управления двигателем), где отклонения в работе систем детализированы, все сбои в механизмах ГРМ учтены согласно кодам ошибок.
Бортовая компьютерная диагностика обеспечит точное определение нарушения, которое можно пропустить при визуальном осмотре. Например, в процессе недостаточной подачи топливной смеси в цилиндр из-за нарушения зазора какого-либо клапана, блок-контроллер на основании показаний кислородного датчика регулирует дополнительный впрыск на конкретный цилиндр, отдавая команду на исполнительное устройство. При обычной проверке с измерением зазоров всех клапанов, установить причину нагара на конкретном участке бывает невозможно.
Причина снижения давления может быть из-за незначительной утечки воздуха, когда для исправления достаточно простой регулировки или замены прокладки. В случае серьёзного износа важных механизмов ЦПГ потребуется капитальный ремонт двигателя.
Что делать при снижении компрессии
Как же повысить компрессию? Низкие показатели обычно являются следствием износа при его большом пробеге. Так же, как и бензиновый мотор, такой дизель часто подлежит капитальному ремонту, а именно: замене шатунно-поршневой группы, притирке клапанов, замене прокладок головки блока цилиндров. Даже если проверка компрессии дизельного двигателя показывает ее снижение только в одном из них или в нескольких.
Тем не менее, немного отсрочить дорогостоящий ремонт можно при помощи специальных средств для увеличения компрессии. Это, в первую очередь, разнообразные присадки, которые добавляются при замене масла для дизельных двигателей. Они видоизменяют его начальный состав и повышают вязкостные характеристики, таким образом, удается минимизировать утечки давления через компрессионные кольца и поднять компрессию. Также для увеличения давления и уменьшения утечек проводят притирку клапанов.
Ремонт дизелей обходится значительно дороже из-за конструктивных особенностей и высоких технических требований к диагностике и специальному оборудованию. Поэтому важно регулярно проводить измерение компрессии дизельного двигателя, чтобы при помощи своевременных профилактических мер продлить его работоспособность.
Как завести мотор при недостаточной компрессии
При низких показателях компрессии дизельный агрегат не запускается обычным проворотом стартера. Если пуск производится в минусовую температуру на холодном моторе- то усилие для нормальной скорости вращения коленчатого вала требуется большее, так как масло на морозе становится более вязким. Для подогрева кардана используют обычную паяльную лампу, которую устанавливают внизу и разогревают системы двигателя горячим воздухом.
Искусственно повысить компрессию для разового холодного пуска можно также созданием масляной плёнки в цилиндрах. Для этого выворачивают свечи накала, либо форсунки и заливают моторное масло с помощью шприца прямо в камеру сгорания, объёмом не более 50 мл. Повторяют всю процедуру на каждом цилиндре в отдельности. После проворачивают коленчатый вал, чтобы на стенках образовалась равномерная масляная плёнка, которая обеспечит создание герметичности во время пуска. Используя такой способ нужно проследить распределения масла в цилиндра, до запуска двигателя поршень должен сделать несколько тактов стартером, чтобы избежать гидроклина.
Роль компрессии
Если показатель давления в конце такта высок, то газы сгоревшего топлива остаются в камере сгорания цилиндра, меньшее их количество вырывается в картер. Следовательно, ДВС может совершить больший объем полезной работы, а это прямо влияет на расход горючего и смазки, стабильность работ и приемистость.
Если компрессия исчезает совсем или падает, водитель начинает ощущать просадки мощности, нестабильную работу, пропадает тяга, авто теряет динамику. Расход бензина увеличивается, а в картере постоянно снижается уровень моторного масла. Если автовладелец столкнулся с этими симптомами, необходимо ехать на диагностику, возможно, дело именно в проблемах компрессии.
Компрессометр для дизельных двигателей – почему он необходим?
Для чего же проводится измерение компрессии дизельного двигателя? Существует две причины:
Компрессия измеряется и на бензиновом, и на дизельном двигателе, только требований и внимания к показателям, полученным для бензинового мотора, выделяют меньше, на некоторые недоборы по цифрам не обращают внимания, потому что у таких двигателей есть свои нюансы, которые не влияют на «сердечное» здоровье машины. А вот для «дизелей» эти нюансы становятся значимыми, поэтому этот процесс проводится чаще и тщательней, а любое отклонение от нормы позволяет говорить о проблемах в главном механизме автомобиля. Само понятие компрессия, с одной стороны, означает физическую величину, а не процесс или явление, и характеризует уровень создаваемого в цилиндрах давления. Стандартным условием считается отключенное питание (работает только стартер). С другой стороны, ее считают показателем максимального давления, которого достигает воздух в камере сгорания, подбираясь к верхней критической точке, именуемой «мертвой».
Немного о геометрии
Нередко даже опытные знатоки и механики путают определение компрессии и фактической степени сжатия, но только на самом деле это совершенно разные вещи и следует во всем этом подробно разобраться.
Что касательно степени сжатия, то эта величина относительна и не имеет какой-то строго определенной единицы измерения. Дело в том, что этот показатель включает в себя две характеристики, то есть объем каждого цилиндра и непосредственно камеры сгорания. Он может показать, в какой пропорции будет уменьшаться объем и давление топливной смеси или газов в момент, когда поршень будет подниматься вверх.
Если обратить внимание на характеристики современных двигателей, то чаще всего производители указывают их степень сжатия. Данная характеристика наглядно говорит о совершенстве конструкции, а также уровне форсирования
Степень сжатия, а также показатель компрессии неразрывно связаны между собой. Несложно понять, что степень сжатия будет большей, если компрессия не ниже, чем должна быть норма. О том, какая она должна быть у того или иного мотора, можно узнать из его технических характеристик. Никаких сложностей бы не возникало, если бы во время работы силового агрегата не присутствовали нагрев смеси, изменение давления масла и другие факторы.
Почему падает компрессия
Когда газы из цилиндра вырываются в пространство картера, они совершают не всю работу, которую должны производить в норме. Падение проявляется:
- плохим пуском двигателя в любых условиях;
- провалами мощности, плавающими оборотами;
- черным выхлопом из глушителя;
- ударами из двигателя, хлопками, и пр.
Распространенные причины снижения:
- появление нагара на поверхности цилиндра (или нескольких) ДВС;
- прогар поршней двигателя, клапанов;
- появление трещин ГБЦ;
- вышедшая из строя прокладка ГБЦ;
- загрязненный воздухофильтр, и прочие причины.
Все они требуют тщательного диагностирования и замены поврежденных деталей (но, как сказано выше, капремонт нужен далеко не всегда). В автосервисах для определения причин применяют комплексный компрессионно-вакуумный метод, измеряющий и давление, и разрежение в цилиндре.
Как правильно замерить компрессию на дизельных и бензиновых ДВС
Почему нормальный уровень компрессии (давления сжатия) бензиновых и дизельных двигателей так важен?
Давление сжатия является основным и наиболее важным показателем бесперебойной работы поршневого двигателя внутреннего сгорания. Компрессия уменьшает его износ. При снижении компрессии уменьшается мощность двигателя
и увеличивается расход топлива и масла, а также усиливается вентиляция газового картера, а это приводит к более быстрому загрязнению других элементов двигателя – впускного коллектора, дросселя и системы рециркуляции выхлопных газов (EGR).
