Компрессия

На что влияет компрессия

В широком смысле слова компрессия — это величина давления, которое создается в цилиндре в конце такта сжатия. Этот параметр в очень широких пределах зависит от условий, при которых его замеряют, и в значительной степени от технического состояния мотора. Именно поэтому компрессия «взята на вооружение» как диагностический фактор, позволяющий объективно оценивать исправность двигателя.
Как и для всякого оценочного показателя, режимы и способы замера должны быть всегда одинаковыми. Для компрессии они означают, что двигатель прогрет до рабочей температуры, дроссельная заслонка полностью открыта, свечи во всех цилиндрах — вывернуты стартер — исправен, аккумулятор — полностью заряжен.
Несколько слов о компрессометрах — приборах, которые необходимы для этой цели. Их множество, но в сущности они отличаются друг от друга лишь конструктивным исполнением. Как правило, компрессометр состоит из наконечника, вставляемого в свечное отверстие, обратного клапана на входе и манометра. Манометр с наконечником могут быть соединены шлангом или металлической трубкой. Клапан в наконечнике компрессометра необходим для того, чтобы стрелка манометра при замере фиксировалась на уровне наибольшего давления, возникшего в цилиндре. На СТО часто применяют более сложные приборы, где вместо стрелочного манометра установлен самописец, фиксирующий величину измеряемого давления на специальном бланке, либо цифровоке табло.
Как оценивать результаты при замере компрессии? В инструкционных материалах отечественные производитель приводит минимальные значения компрессии, допустимые при эксплуатации автомобиля. Но это не единственное условие. Очень важно, чтобы разница между цилиндрами по величине компрессии была минимальной. Одинаковые или близкие значения свидетельствуют о равноценном состоянии деталей и степени изношенности цилиндров. Возьмем такой пример: в одном из цилиндров мотора компрессометр зарегистрировал 10,1 кгс/см², а в остальных — 11,6—11,8 кгс/см². Несмотря на то, что абсолютные величины компрессии в каждом цилиндре находятся в допустимых пределах, их перепад — сигнал о какой-то неисправности. Поэтому технические нормативы допускают разницу между наибольшим и наименьшим показаниями компрессии в цилиндрах не более 1 кгс/см².
Остановимся на случае, когда компрессия не соответствует заводским требованиям в одном или нескольких цилиндрах. Как и где искать причину?
Простейший и хорошо известный способ: в «подозреваемый» цилиндр через свечное отверстие вливают примерно столовую ложку моторного масла и снова замеряют компрессию. Если давление заметно увеличилось — недостаточна герметичность поршневых колец, если нет — дефект вызван другими причинами (негерметичностью клапанов или прокладки под головкой цилиндров, трещиной или прогаром в стенках камеры сгорания, в днище поршня).
Если есть возможность устранить неисправность своими силами, целесообразно провести более подробное обследование, которое поможет установить конкретную причину пониженной компрессии. Для этого надо сделать простое приспособление. Понадобится вышедшая из строя свеча зажигания, из которой, выбивают изолятор, а к металлическому корпусу приваривают (можно прочно припаять) стальной вентиль от негодной автомобильной или мотоциклетной камеры. Устанавливают поршень обследуемого цилиндра в положение момента зажигания, вворачивают в свечное отверстие изготовленный переходник и присоединяют к нему шланг шинного насоса. Затем, предварительно сняв пробки радиатора и маслозаливной горловины и попросив помощника накачивать воздух в цилиндр, на слух определяют, каким путем происходит его утечка из камеры сгорания. Если воздух поступает в выхлопную трубу — негерметичен выпускной клапан, если во всасывающий коллектор — впускной клапан. При неплотности прокладки головки цилиндров воздух может поступать в рубашку системы охлаждения, что проявится пузырьками в верхнем бачке радиатора. Недостаточная герметичность поршневых колец часто может быть обнаружена по шипению воздуха, прослушиваемому через маслозаливную горловину. Такая проверка помогает более точно представить характер дефекта, объем предстоящих работ и избежать лишней разборки двигателя.
До сих пор речь шла о компрессии в связи с определением и устранением дефектов. Но не менее важно знать, от чего зависит компрессия на исправном двигателе и какие факторы влияют на ее величину.
Понятно, что самый очевидный фактор — степень сжатия в двигателе. Чем она выше, тем выше и давление в цилиндре после такта сжатия. Простота этой зависимости нередко приводит к ошибочному выводу, что величина компрессии должна быть численно равна степени сжатия. Фактически она заметно больше. Откуда же берется дополнительное давление?
Уместно напомнить, что степень сжатия — чисто конструктивный параметр, показывающий соотношение геометрических показателей — полного объема цилиндра над поршнем в нижней мертвой точке (НМТ) и объема камеры сгорания над поршнем, находящимся в верхней мертвой точке (ВМТ). Что же касается сжатия реального газа при перемещении поршня из НМТ в ВМТ, то тут в дело вмешиваются законы термодинамики. На сжатие газа (рабочей смеси или воздуха) затрачивается энергия, которая вызывает повышение его температуры (вспомните нагревание шланга у шинного насоса), что, в свою очередь, ведет к увеличению давления в камере сгорания в конце такта сжатия. Дополнительно этому способствует нагревание газа от стенок цилиндра и камеры сгорания, которые прогреты примерно до 90° С, в то время как всасываемый воздух имеет наружную температуру. На самом же деле тепловые процессы, безусловно, значительно сложнее, чем об этом сказано здесь, однако смысл в том, что именно от этих явлений, происходящих в строго определенный временной промежуток, зависит фактическая величина давления при сжатии. Отсюда ясно, как важно при замере компрессии выдерживать заданный тепловой режим двигателя и частоту вращения коленчатого вала.
Есть и другой фактор, имеющий практическое влияние на результат замера компрессии. В упрощенном виде можно принять, что перед тактом сжатия цилиндр заполнен газом, имеющим всегда одинаковое давление, практически — атмосферное. А если оно будет пониженным? Тогда, естественно, и конечное значение давления будет более низким. Заполняется цилиндр во время такта всасывания, когда в нем создается разрежение и порция воздуха проходит через весь впускной тракт — воздушный фильтр, впускной коллектор. Чем меньше здесь сопротивление газовому потоку, тем больше будет наполнение цилиндра перед сжатием. Вывод прост — забитый пылью воздушный фильтр может существенно исказить результат замера, даже если воздушная и дроссельная заслонки при этом будут открыты, как и положено.
Существует также конструктивный фактор, благодаря которому двигатели разных моделей могут отличаться друг от друга по компрессии, несмотря на то, что степень сжатия их одинакова. Считают, что сжатие в цилиндре начинается сразу, как только поршень начал движение вверх от НМТ. Это возможно лишь при условии, если впускной клапан, через который во время предыдущего такта заполнялся цилиндр, уже полностью закрыт. Однако в современных моторах впускной клапан закрывается значительно позже, когда поршень уже пройдет часть пути к ВМТ. Величина этого «запаздывания », выраженная в углах поворота коленчатого вала, составляет 40°-70°.
Такое конструктивное решение обеспечивает получение высокой мощности на больших оборотах коленчатого вала, поскольку в начале такта сжатия, когда давление в цилиндре еще невелико, поток топливной смеси по инерции продолжает поступать в цилиндр и тем самым производит его дозарядку. Иная картина на малых оборотах, когда скорость и инерционность потока смеси малы. При небольшой частоте вращения коленчатого вала, которая достигается стартером, к моменту закрытия впускного клапана поршень успевает вытолкнуть обратно во впускной тракт часть газа, заполнявшего цилиндр, и фактически сжатие начинается только после закрытия клапана.
Таким образом, двигатель каждой модели обладает индивидуальными особенностями, зависящими еще и от фаз газораспределения. В реальной жизни каждый мотор может иметь заметные отклонения от параметров фаз, которые заложены конструкторами. Причина этого — износы деталей привода и нарушение их регулировок. Следовательно, и этот фактор нужно учитывать на практике.
Еще раз подчеркнем роль компрессии: она дает хорошую возможность объективно оценить «состояние здоровья» двигателя, не требуя при этом сложного оборудования. Регулярная проверка компрессии — на СТО или самостоятельно — должна стать правилом, так как это позволит содержать двигатель исправным и, в конечном счете, экономить топливо, масло и средства на текущий ремонт.
На что влияет компрессия