Давление в камере сгорания поршневого двигателя

Первые признаки износа мотора – затрудненный запуск «на холодную» и увеличенный расход масла (свыше 150 мл на 1 тыс. км пробега).

При появлении подобных симптомов выполняется проверка компрессии в цилиндрах двигателя, помогающая точнее определить техническое состояние цилиндропоршневой и клапанной группы.

Чтобы провести такую диагностику, необязательно ехать в автосервис: достаточно обзавестись специальным манометром и понимать, какой должна быть компрессия в исправном силовом агрегате.

Что понимают под компрессией?

Одна из основных характеристик двигателя, приведенная в инструкции по эксплуатации автомобиля, – степень сжатия. Это безразмерный коэффициент, показывающий, во сколько раз сжимается топливовоздушная смесь перед воспламенением.

Рассчитывается так: объем одного цилиндра (с учетом камеры сгорания) делится на величину хода поршня.

Данный параметр является постоянным и меняется только при глубоком тюнинге мотора – расточке цилиндров, установке другого коленвала и так далее.

Степень сжатия несведущие автолюбители путают с компрессией – реальным давлением, создаваемым поршнями при вращении коленчатого вала стартером (200–300 об/мин). Характеристика меняется по мере износа деталей и измеряется в таких единицах:

• Атм (атмосфера);
• кгс/см2 (килограмм-сила на сантиметр) = 0,97 Атм;
• МПа (мегапаскаль) = 9,9 Атм;
• Бар = 0,99 Атм.

Чтобы выявить неисправность главных элементов двигателя, нужно померить компрессию во всех цилиндрах и сопоставить полученные значения с оптимальной величиной. Почему в процессе эксплуатации мотора компрессия снижается:

1. Рабочие поверхности колец, поршней и цилиндров истираются, зазор между ними увеличивается. Когда коленвал крутится стартером, поршень не успевает «накачать» давление в камере сгорания – часть воздуха уходит через щели в картер.
2. Тарелки клапанов постепенно подгорают, неплотно садятся в седло и пропускают газы.
3. «Подвисший» клапан либо полностью прогоревший поршень не позволяет создать давление в цилиндре.
4. Царапины и задиры на цилиндрах также ведут к утечкам газов.

Оптимальное давление в цилиндрах

Чтобы определить момент критической изношенности цилиндропоршневой группы, нужно знать, какая нормакомпрессии считается удовлетворительной. Здесь прослеживается взаимосвязь со степенью сжатия – чем она выше, тем большее давление возникает в камерах сгорания при вращении коленчатого вала.

На данный момент встречается 3 разновидности моторов с различными параметрами:

• старые силовые агрегаты с низкой степенью сжатия (до 8,5);
• современные двигатели на бензине, где топливная смесь сжимается в 9–11 раз;
• дизели с величиной сжатия 16–24.

Камера сгорания дизельного мотора отличается малыми размерами, поэтому воспламенение солярки происходит от сильного сжатия.

Оптимальные значения давления в цилиндрах различных силовых агрегатов получены на основании многократных практических замеров. Когда мотор нагрет до рабочей температуры, аккумулятор заряжен и нет проблем со стартером, компрессия в двигателе должна быть следующей:

1. На дизеле – от 2,4 до 3 МПа. Первый показатель – минимально допустимый, при каком автомобиль способен завестись.
2. Оптимальное давление в цилиндрах инжекторного силового агрегата – 1,4–1,5 МПа. Допускается уменьшение компрессии до уровня 1,1 МПа.
3. В старых карбюраторных двигателях ВАЗ и других марок минимальный порог составляет 1 МПа или 10 Бар. Агрегат в отличном состоянии должен показать результат 13 Бар.

Примечание. Если проанализировать данные замеров, то можно выявить следующую закономерность: оптимальное давление равно степени сжатия, умноженной на коэффициент 1,4–1,5.

Чем нужно измерять?

Для оценки технического состояния цилиндропоршневой группы и плотности прилегания клапанов применяется диагностический прибор для измерения компрессии. В состав комплекта входят следующие детали:

• манометр стрелочный со шкалой 0–2,4 МПа (для дизеля – 0–4 МПа);
• гибкий патрубок с наконечником, вкручивающимся на место свечи зажигания;
• клапан обратный;
• ручной клапан сброса воздуха;
• насадки – переходники под различные резьбы.

Простейший вариант компрессометра – манометр с обратным клапаном и резиновой насадкой в виде конуса. В процессе измерения прибор необходимо прижимать к свечному отверстию и удерживать рукой, а не вкручивать.

Если назначение манометра понятно, то функции остальных элементов требуют пояснения.

Обратный клапан не дает воздуху покидать корпус прибора, пока поршень накачивает максимальное давление, что происходит за 5–10 тактов. Затем показания обнуляются путем сброса воздуха кнопкой.

Поскольку компрессия в дизельном двигателе меряется через отверстия для форсунок или свечей накала, прибор комплектуется различными переходниками.

Как часто проверять давление?

В профилактических целях проводить диагностику следует вместе с заменой свечей зажигания бензинового мотора. В зависимости от марки авто, технического состояния и качества изделий такая операция проводится с интервалом 25–50 тыс. км.

Поводом для внеочередной проверки компрессии служат такие симптомы:

• силовой агрегат начал «поедать» масло в количестве 150 мл на 1 тыс. км и более;
• заметен сизый дым из выхлопного тракта;
• автомобиль стал плохо заводиться «на холодную»;
• на холостом ходу мотор глохнет и трясется.

Так как причин появления подобных симптомов достаточно много, в первую очередь рекомендуется провести компьютерную диагностику автомобиля. Без посещения СТО проще всего это сделать с помощью недорогого сканера, к примеру Rokodil ScanX Pro.

Порядок выполнения замеров

Перед тем как проверить компрессию двигателя, необходимо обеспечить полный заряд аккумуляторной батареи и исправную работу стартера. Иначе вы получите заниженные показатели и возьметесь за ремонт силового агрегата вместо продолжения диагностики и поиска других причин.

Существует несколько способов измерения давления – «на холодную», «на горячую», с закрытым и полностью открытым дросселем. Практика показывает, что наиболее точные результаты дает проверка на прогретом моторе, выполняемая согласно инструкции:

1. Запустите двигатель и доведите температуру охлаждающей жидкости до 70 °С.
2. Снимите высоковольтные провода и выверните все свечи, на дизеле – форсунки.
3. Отключите форсунки от контроллера, отсоединив соответствующий разъем. Другой вариант – обесточить бензонасос, вытащив нужный предохранитель.
4. Вкрутите насадку компрессометра в отверстие 1-го цилиндра, откройте дроссельную заслонку, нажав педаль газа, и проверните коленвал стартером 5–10 раз.
5. Снимите показания и повторите операцию на остальных цилиндрах.

По результатам измерений делаются следующие выводы:

1. Если показатели замеров отличаются не более, чем на 1 Бар и близки к оптимальным, поршневая группа и клапаны исправны.
2. Та же ситуация, но показатели близки к минимальному порогу. Ресурс силового агрегата практически исчерпан, можно ездить дальше и доливать масло, но готовиться к ремонту.
3. Когда давление в одном из цилиндров на 2–3 Бар ниже остальных, сделайте повторную проверку, залив в свечное отверстие 5 мл моторной смазки. Компрессия выросла – значит, неисправна поршневая группа, поскольку масло уплотнило прилегание колец. Показания остались прежними – виноват прогоревший клапан.

Если давление во всех цилиндрах ниже нормы, придется делать капитальный ремонт. Тест с добавлением масла проводить бесполезно – двигатель все равно нужно разбирать.

Что такое компрессия, детонация и преждевременное воспламенение смеси

Существует несколько способов оценить работоспособность двигателя без его разборки. Наиболее простым и распространенным является измерение компрессии. В этой статье мы рассмотрим, что это такое. Также расскажем о смежных процессах – детонации и преждевременном воспламенении.

Что такое компрессия

Компрессия двигателя – это давление, создаваемое поршнем в конечном цикле сжатия в верхней мертвой точке. Часто это понятие путают со степенью сжатия или считают их одним и тем же.

Но это совсем не так.

Степень сжатия это неизменная величина, которая показывает, во сколько раз сжимается в цилиндре топливовоздушная смесь при перемещении поршня от нижней мертвой точки (НМТ) до верхней мертвой точки (ВМТ).

Проверка компрессии

Компрессия  и степень сжатия являются разными величинами, но они связаны друг с другом. Если степень сжатия – это постоянный параметр, то компрессия может меняться в зависимости от износа поршневой группы, качества топлива и по другим причинам. В свою очередь, от уровня сжатия будет зависеть и компрессия.

Компрессия в бензиновых и дизельных двигателях

Для разного типа двигателей есть свои нормы компрессии. Чтобы узнать норму компрессии бензинового четырехцилиндрового двигателя, нужно значение степени сжатия умножить на коэффициент для бензиновых двигателей. Обычно все эти параметры можно найти в технической документации автомобиля. Как правило, для бензиновых силовых агрегатов этот коэффициент равен 1,2 – 1,3.

Например, степень сжатия равна 11. Рассчитываем компрессию: 11*1,2 = 13,2. Показатель от 7 до 13 атмосфер считается нормой.

Этот параметр для дизельных силовых установок будет намного выше, так как в дизельных моторах больше степень сжатия, соответственно, выше и компрессия. Нормой для дизеля считается 25 – 33 атмосферы.

Проверка компрессии в цилиндрах

Замерить компрессию в каждом цилиндре можно с помощью прибора, который называется компрессометр. Это можно сделать самому, но нужно соблюсти определенные условия и иметь в наличии:

• компрессометр;
• полностью заряженный рабочий аккумулятор;
• рабочий стартер;
• свечной ключ.

Измерение компрессии в цилиндре

Компрессометр имеет специальный переходник, который устанавливается вместо свечи зажигания. Двигатель прокручивается стартером. Данные с прибора фиксируются в течение нескольких секунд, пока стрелка не перестанет расти. Такая процедура проделывается с каждым цилиндром. Чтобы получить более точные данные, нужно провести замеры на холодном и прогретом двигателе.

Вполне нормально, если показатели отличаются от заявленных производителем. Это происходит из-за износа поршневой группы и других деталей. Нормой считается расхождение в районе 10%. Стоит обратить внимание также на соотношение показателей в разных цилиндрах, они также не должны сильно отличаться.

Компрессия в дизельных моторах намного выше, так как степень сжатия больше. Условия замера компрессии в дизельном двигателе:

• отключить топливный насос;
• иметь заряженный аккумулятор и рабочий стартер;
• выкрутить одну форсунку;
• установить компрессометр на место форсунки.

Если показатели давления в цилиндрах ниже установленной нормы на 10-12%, то это может привести к следующим последствиям:

• увеличение расхода топлива;
• увеличение расхода масла;
• появление нагара в камере сгорания, токсичность;
• большее давление картерных газов.

Главной причиной низкого давления является износ поршневой группы или плохая герметичность клапанов. Подлежат замене гильзы, поршневые кольца или же проводится ремонт места сопряжения клапанов и головки блока цилиндров.

Низкая компрессия в дизельных двигателях проявляется выхлопом синего дыма. Недостаточное сжатие и, как следствие, температура не позволяет сгорать солярке полностью. Неправильно выставленное зажигание, неподходящее октановое число топлива и компрессия может привести к возникновению детонации.

Что такое детонация

При нормальном сгорании топливно-воздушная смесь сгорает в цилиндре в течение всего рабочего хода поршня от ВМТ до НМТ. За счет этого плавно совершается работа по движению поршня вниз и чтобы этот процесс медленного сгорания максимально эффективно отработал, требуется смесь вовремя поджечь.

Детонация двигателя представляет собой произвольное самовоспламенение смеси взрывного характера, что приводит к возникновению ударных волн. В нормальных условиях скорость распространения пламени после сгорания составляет 30 м/с, а при детонационном возгорании она доходит до 2000 м/с. Ударная волна ударяет о стенки цилиндра, вызывая характерный металлический стук.

Его часто приписывают стуку пальцев поршня, хотя они тут ни при чем.

Правильное и неправильное сгорание топлива

При стандартном режиме работы топливно-воздушная смесь воспламеняется, когда поршень почти достигает верхней мертвой точки. Нормальный угол опережения зажигания при этом 2-3 градуса. После завершения сгорания поршень идет в обратную сторону, получая необходимый толчок.

При детонации воспламенение начинается ещё в середине такта сжатия. Происходит преждевременное воспламенение смеси. Ударная волна идет в противоход поршню, подвергая его и цилиндр сильнейшим перегрузкам.

Причины возникновения детонации

Причин возникновения взрывного возгорания может быть несколько:

• октановое число бензина;
• конструктивные особенности двигателя;
• условия эксплуатации.

Октановое число бензина

В бензиновых двигателях возгорание топлива происходит от искры свечи системы зажигания. Октановое число бензина показывает его устойчивость к детонации. Чем выше октановое число, тем сильнее можно сжать топливовоздушную смесь без риска детонации. А чем выше степень сжатия, тем больше мощность двигателя.

Каждый двигатель настроен на определенное октановое число. Если рекомендуется использовать бензин с октановым числом 95, а залить 92, то при нагрузках будет происходить детонация.

Некачественное топливо с добавлением примесей для повышения октанового числа также может вызывать детонацию.

Конструктивные особенности двигателя

Детонация двигателя может появляться вследствие особенностей конструкции двигателя и его характеристик. Среди них можно выделить следующие:

• форма камеры сгорания;
• имеющийся наддув;
• форма днища поршня;
• местоположение свечей зажигания;
• степень сжатия.

Чем больше двигатель способен сжать топливо, тем больший риск детонации. Наличие наддува также требует использовать высокооктановый бензин.

Условия эксплуатации двигателя

Детонацию может вызвать неправильный выбор режима езды. Так, например, если двигаться на высокой передаче в гору с малой скоростью, то незамедлительно произойдет детонация. Поступает слишком много топлива, чем необходимо для этого режима движения поршней.

Преждевременное воспламенение

После детонирования низкооктанового бензина на стенках цилиндра остается нагар. Он может вызвать так называемое преждевременное воспламенение (калильное зажигание) смеси.

Воспламенение идет не от разряда свечи, а от раскаленного электрода или частички нагара на такте сжатия. Момент воспламенения при этом неуправляем. Происходит снижение мощности, так как часть работы идет на сжатие уже сгоревших газов.

Двигатель также может какое-то время работать после отключения зажигания.

Последствия детонации

Последствия детонации

Систематическое возникновение этого явления наносит ущерб двигателю. Страдает не только поршневая группа, но и полностью головка цилиндров и кривошипно-шатунный механизм. Длительное воздействие может вывести ДВС из строя. Также возникает сверхповышенная температура в камере сгорания (до +3700 градусов). Это приводит к прогоранию прокладки ГБЦ и днища поршня, коррозии зеркала цилиндров.

Как предупредить детонацию

Датчик детонации

В инжекторных двигателях устанавливается датчик детонации. Этот небольшой прибор улавливает колебания, определяет детонацию и корректирует зажигание при необходимости. Прибор посылает сигнал блоку управления, который затем передает его системе. Корректируется подача топлива и угол опережения зажигания. Располагается датчик детонации обычно между вторым и третьим цилиндром.

Нужно помнить, что самым действенным способом борьбы с детонацией является использование рекомендованного автопроизводителем высококачественного топлива.

(6

Работа двигателя. Процессы горения и передачи тепла

У бензиновых двигателей после прохождения поршнем ВМТ давление и температура в цилиндре за счет сгорания топливо-воздушной смеси достигают максимума — давления порядка 3-6 МПа и температуры свыше 2500 К.

Весь процесс сгорания происходит вблизи ВМТ, длится 4060° угла поворо­та коленчатого вала (ПКВ), объем камеры сгорания при этом изменяется мало.

Именно поэтому бензиновые двигатели с искровым зажиганием в литературе называют иногда двига­телями с подводом тепла при постоянном объеме или двига­телями Отто (работающими по циклу Отто).

Для дизелей условно принимают, что часть теплоты под­водится при постоянном объеме, а часть — при постоянном давлении.

Поскольку у дизелей степень сжатия существенно выше, чем у бензиновых двигателей (е = 21-22), то макси­мальное давление при сгорании также выше и достигает 5,5 МПа.

При этом температура газов в цилиндре меньше и, как правило, не превышает 2000—5-2200 К.

Процесс сгорания топливо-воздушной смеси в двигателе очень сложен и до конца не изучен. При горении происходят химические реакции с выделением тепла и образованием продуктов сгорания.

Процесс горения существенно зависит от большого числа физических явлений в цилиндре: от геоме­трии (формы) камеры сгорания до состава, скорости и на­правления движения смеси в цилиндре в данный момент вре­мени в данной точке.

Для осуществления процесса горения необходимо, чтобы количество топлива, подаваемого в цилиндр, строго соответ­ствовало количеству воздуха, поступающего в цилиндр на такте впуска. Соотношение количеств воздуха и топлива в смеси определяется коэффициентом избытка воздуха.

где 15 — постоянный (стехиометрический) коэффици­ент для данного топлива — теоретически необходимое количе­ство воздуха (кг) для полного сгорания 1 кг топлива.

При а = 1, когда количество топлива точно соответствует количеству воздуха, необходимому для полного сгорания этого топлива, состав смеси называют стехиометрическим.

При сгорании коэффициент избытка воздуха а смеси для бензиновых двигателей традиционных конструкций должен находиться в интервале от 0,70-0,75 до 1,05-1,15 в зависимо­сти от режимов работы двигателя. Для этого система питания двигателя должна строго дозировать топливо.

Например, при разгоне целесообразно иметь, а меньше 1 («богатая» смесь и большой крутящий момент), в то время как для установивше­гося режима движения автомобиля желательно, чтобы а бы­ло близко к 1 (нормальная или слегка обедненная смесь, вы­сокая экономичность, а также приемлемая токсичность отработавших газов).

Для воспламенения и горения смеси у двигателей тради­ционных схем необходимо, чтобы топливо хорошо испарилось и перемешалось с воздухом еще на также сжатия, т. е. перед искровым разрядом. Это достигается внешним смесеобразо­ванием, т. е.

подачей топлива заранее во впускной трубопро­вод (с помощью карбюратора или форсунок системы впрыс­ка). При этом топливо успевает практически полностью испа­риться перед воспламенением.

После воспламенения смеси искровым разрядом образуется фронт пламени, распростра­няющийся по объему камеры сгорания.

Коэффициент избытка воздуха а существенно влияет не только на экономичность и мощность, но и на состав отрабо­тавших газов.

Например, если основная часть продуктов сго­рания — это углекислый газ СО2 и водяные пары Н20, то при работе на богатых смесях двигатель выделяет повышенное ко­личество оксида углерода СО, а также несгоревшие углеводо­роды CnHm (СН).

На некоторых режимах продукты сгорания содержат также повышенное количество оксидов азота NOx, что особенно характерно для двигателей с высокой степенью сжатия (оксиды азота образуются при высоких температурах).

Очень важное значение для состава отработавших газов имеет конструкция головки блока двигателя и особенно каме­ры сгорания — пространства между головкой и днищем порш­ня. От того, как организовано движение смеси по камере сго­рания перед и во время сгорания, сильно зависит количество вредных выбросов типа СО, NOx и СН.

В конечном счете, все указанные факторы влияют и на ко­личество выделившегося при сгорания тепла — чем оно боль­ше, тем выше основные параметры двигателя.

Например, двигатель, имеющий на определенном режиме большое коли­чество СО и несгоревших углеводородов СН в отработавших газах, вряд ли обеспечит на этом режиме хорошую мощность или экономичность.

С другой стороны, сгорание должно так­же происходить в строго определенной фазе цикла — слишком раннее или позднее сгорание приводит к уменьшению давле­ния в цилиндре и, в конечном счете, к ухудшению основных параметров двигателя.

При сгорании в цилиндре выделяется большое количество тепла. Часть его уходит с отработавшими газами, другая часть передается в стенки головки и гильзу цилиндра, в пор­шень. Если бы конструкция поршня не позволяла от­водить тепло от днища, то поршень очень быстро бы распла­вился и прогорел.

В самом деле, температура газа в камере сгорания превышает 1800-2000°С, в то время как рабочая температура деталей из алюминиевого сплава не должна быть больше 300-350°С. Для работы в таких условиях наибо­лее важна передача тепла через поршневые кольца в стенки цилиндра.

При этом через верхнее кольцо уходит до 50-60% всего тепла, переданного из камеры в поршень, а через среднее — до 15-20%. Для того, чтобы обеспечить передачу тепла через кольца, необходимо точное (плотное) прилегание коль­ца к канавке поршня и к поверхности цилиндра.

Дефекты кольца (плохое прилегание к цилиндру, поломки) и поршня (деформация или разрушение перемычек) приводят к сниже­нию потока тепла от поршня и, соответственно, к его перегре­ву с последующим разрушением.

Другая часть тепла от порш­ня передается через его юбку в стенку цилиндра, а также че­рез палец в шатун и далее рассеивается в картере. Незначи­тельная часть тепла уходит в картер в результате вентиляции внутри поршневого пространства при возвратно-поступатель­ном движении поршня.

Тепловое состояние (т.е. распределение температуры) поршня в значительной степени зависит от его конструкции и материала. Эти факторы влияют на такие параметры, как за­зор между поршнем и цилиндром, износ юбки и др.

Чем хуже отвод тепла, тем больше температура поршня, тем больше его тепловое расширение и тем больше необходимый зазор. Если зазор между поршнем и цилиндром окажется меньше, чем на­до, поршень в цилиндре может заклинить.

При очень малом зазоре увеличивается трение юбки поршня о стенки цилинд­ра, из-за чего вместо отвода тепла может происходить его подвод (разогрев юбки от трения).

После заклинивания и по­следующего остывания поршень, как правило, деформируется (сжимается по юбке), а на поверхности цилиндра появляются глубокие царапины (задиры), иногда со следами алюминия, перенесенного с поршня на материал гильзы.

При определенных условиях в эксплуатации бензиновых двигателей могут возникать нарушения процесса сгорания. К ним относятся детонация и преждевременное воспламенение.

Явление детонации широко известно. Внешние проявле­ния детонации — характерный стук, появляющийся при работе на низкооктановом топливе с увеличением нагрузки (т. е. при открытии дроссельной заслонки).

Суть детонации заключается в ненормально быстром (в сотни раз быстрее обычного) сгорания части смеси. При этом образуются ударные волны, с большой скоростью распростра­няющиеся по камере сгорания.

В ударной волне происходит скачкообразный рост давления и температуры среды, в кото­рой распространяется волна.

А это вызывает воспламенение смеси не в результате обычного распространения пламени (скорость порядка 20-30 м/с), а из-за ее разогрева в ударной волне, движущейся со скоростью более 1000 м/с.

Механизм возникновения детонации поддается изучению с большими трудностями.

Опытным путем установлено, что компактные камеры сгорания с вытеснителями имеющие форму, близкую к сферической, менее склонны к образова­нию детонационных процессов, чем длинные и узкие камеры с острыми углами и выступами.

Однако в каж­дом конкретном случае при разработке нового двигателя оп­ределить наилучшую форму камеры сгорания — дело очень от­ветственное, долгое и кропотливое.

В эксплуатации детонация наиболее часто возникает на низкооктановом топливе при малых и средних частотах враще­ния и больших нагрузках.

Детонация изменяет характер проте­кания давления в цилиндре по углу поворота, резко увеличивает максимальное давление, температуру и нагрузки на детали дви­гателя. Последствия длительной работы двигателя с детонацией весьма тяжелы.

В первую очередь это — поломка поршней и пор­шневых колец из-за ударных нагрузок. Наиболее подвержены поломкам перемычки поршней между канавками колец.

Удар­ная волна, вызывая резкое повышение давления в зазоре меж­ду днищем поршня и цилиндром, бьет по верхнему поршневому кольцу. Удар передается на перемычку поршня, причем одно­временно не по всей окружности кольца, а в конкретной доста­точно узкой области, что облегчает поломку деталей.

Детонация вызывает не только поломку перемычек, но и перегрев и разрушение краев днища поршня (каверны на по­верхности), поломку поршневых колец. Последующий перегрев поршня обычно настолько велик (из-за уменьшения теплоотвода через кольца), что выгорает огневой пояс поршня от днища до верхнего и даже нижнего поршневого кольца.

После поломки деталей падает давление в цилиндре и мощность двигателя, увеличивается прорыв газов в картер (и давление в картере), расход масла.

Результатом длительной работы двигателя с детонацией может быть также износ по торцу верхней канавки поршня и верхнего кольца, износ по­верхностей сопряжения поршня и поршневого пальца.

Эти случаи встречаются довольно часто, но ускоренные износы не всегда удается связать с детонацией.

Режимы детонации ограничивают углы опережения зажи­гания на некоторых режимах. Это значит, что при увеличении опережения зажигания основные параметры двигателя повы­шаются, однако, работа на этих режимах недопустима из-за опасности поломки деталей. Электронные системы управле­ния двигателем точно отлеживают эти режимы, в том числе с помощью датчиков детонации.

На некоторых двигателях (TOYOTA, NIS­SAN) вместо одной свечи устанавливают две на один цилиндр. Такая конструкция является достаточно эффективной для уменьшения склонности двигателя к детонации при повышении степени сжатия за счет сокращения длины пути фронта пламе­ни по камере сгорания.

Снижает вероятность возникновения детонации более низкая температура поверхностей камеры i сгорания и днища поршня.

Это достигается интенсификацией i охлаждения камеры путем уменьшения толщины стенок, увеличения скорости течения охлаждающей жидкости у стенок и даже некоторым снижением уровня температуры охлаждающей жидкости (например, с 90-95°С до 80-850С) за счет схемы и конструкции системы охлаждения двигателя.

У двигателей с впрыском топлива температура топливо-воздушной смеси на входе в цилиндр обычно меньше, чем у карбюраторных двигателей, поскольку у последних необходим подогрев смеси на впуске (иначе не будет качественного испарения и сгорания топлива). Поэтому двигатели с впрыском топлива при прочих равных условиях менее склонны к детонации, что позвопяет несколько увеличить у них степень сжатия. Аналогичное влияние оказывает промежуточное ох­лаждение воздуха у двигателей с наддувом.

Кроме детонации, на практике встречается явление преждевременного воспламенения, называемое также калильным зажиганием.

При калильном зажигании происходит воспла­менение смеси не от искрового разряда свечи, а от нагретых до очень высоких температур (более 700°С) поверхностей ка­меры сгорания.

В качестве таких источников воспламенения могут выступать электроды свечи зажигания, тарелка выпуск­ного клапана или частицы нагара, если нагар лежит на дета­лях достаточно толстым слоем.

Обычно калильное зажигание возникает из-за несоответ­ствия характеристики свечи, рекомендованной изготовите­лем автомобиля, в частности, когда для двигателя с высокой степенью сжатия использована «горячая» свеча от низкофор­сированного двигателя.

При этом смесь в цилиндре самовос­пламеняется несколько раньше, чем происходит искровой разряд, но процесс сгорания протекает нормальным обра­зом.

С ростом нагрузки и частоты вращения момент самовос­пламенения отодвигается в раннюю сторону, из-за чего теп­ловое и силовое воздействие на детали двигателя, особенно, на поршень, значительно возрастает.

Опасность калильного зажигания заключается в том, что на начальной стадии его практически невозможно отличить «на слух» от обычного сгорания, в то время как с течение вре­мени (обычно от нескольких десятков секунд до нескольких минут), когда у двигателя появляется посторонний звук и он начинает терять мощность, детали поршневой группы уже мо­гут быть повреждены. Вследствие этого на двигате­лях современных автомобилей замена свечей зажигания оказывается весьма небезопасной для двигателя, если ста­вятся первые попавшиеся свечи.{jcomments on}

Как проверить компрессию и устранить перепады давления в цилиндрах двигателя своими руками?

Из статьи вы узнаете, как проверить компрессию и при надобности устранить перепады давления в цилиндрах двигателя автомобиля своими руками. Кроме того, выясним, в чем разница между степенью сжатия и давлением, а также, какие существуют наиболее эффективные способы измерения компрессии в гаражных условиях.

Рекомендуем ознакомиться со статьей: Причины появления синего дыма из выхлопной трубы?

Общепринятое понятие “компрессия” не считается профессиональным. Большинство профессиональных автомехаников в этом случае говорят о давлении в цилиндре силового агрегата в конце такта сжатия. Но мы, в дальнейшем, будем использовать более привычный для нашего лексикона термин — компрессия.

В ЧЕМ РАЗНИЦА МЕЖДУ СТЕПЕНЬЮ СЖАТИЯ И ДАВЛЕНИЕМ?

По большому счету, компрессия, то есть давление, образуется в цилиндре двигателя тогда, когда поршень находится в верхней мёртвой точке (ВМТ), а зажигание выключено. В случае с дизельными силовыми установками, компрессия образуется в цилиндре мотора тогда, когда подача топлива остановлена.

На компрессию оказывает влияние множество факторов: степень изношенности деталей цилиндропоршневой группы, давление в начале такта сжатия, рабочая температура в системе, а также фазы газораспределения.

В целом, компрессия — это верный показатель внутреннего состояния двигателя, которое не становится лучше в процессе его эксплуатации.

Справочно заметим, что в отличии от компрессии, на степень сжатия возраст силовой установки (пробег) не влияет.

Этот параметр конструктивно заложен в двигатель внутреннего сгорания и считается безразмерным. Он обуславливает геометрию цилиндра, или отношение камеры сгорания к его полному объёму.

Добавим, что степень сжатия влияет на компрессию, тогда как компрессия не влияет на степень сжатия.

НИЗКАЯ КОМПРЕССИЯ ИЛИ ЕЕ ОТСУТСТВИЕ

При низкой компрессии у бензинового или дизельного двигателя могут возникнуть проблемы с запуском. Особенно это относится к дизельным силовым агрегатам, в которых от температуры такта сжатия и давления непосредственно зависит процесс воспламенения горючего.

Если речь идёт о бензиновых моторах, то в них при пониженной компрессии нарушается режим испарения топлива, поэтому горючее остаётся в цилиндре в виде капель.

Также наблюдается увеличение токсичности из-за повышения давления картерных газов и происходит ускоренное засорение камеры сжатия.

Для справки заметим, что, если мотор на холостом ходу начал вибрировать, значит компрессия в цилиндрах неравномерная.

Одной из основных причин низкой компрессии в цилиндрах зачастую становится, перегрев силового агрегата. Как утверждают автомеханики, в случае сильного перегрева мотора, могут появляться механические повреждения на стенках цилиндров и даже самих поршнях, то есть возникают задиры. Кроме того, поршни, при сильном перегреве имеют свойство прогорать и плавиться.

Так, например, современные двигатели ВАЗ (в том числе и новая серия ВАЗ 11182 1.6) чаще других моторов страдают от перегревов.

У отечественных силовых агрегатов от перегрева нередко рассыпаются перегородки поршневых колец, из-за чего резко падает показатель компрессии в цилиндрах, а мотор начинает троить и тарахтеть на холостых оборотах.

Проблемы в газораспределительной системе также очень часто становятся причиной снижения компрессии в цилиндрах. Так, например, прогорел один из клапанов – показатель компрессии может сразу упасть на “двоечку-троечку”, из-за чего автовладельцу придется вскрывать ГБЦ, проверять клапана и возможно их менять или притирать.

Следующая ситуация. Произошел перескок цепи ГРМ или обрыв ремня ГРМ.

В этом случае владельцу очень повезет, если не согнутся клапана, а вот компрессия уже неминуемо упадет. Или другая ситуация, связанная с регулировкой тепловых зазоров клапанов.

Зазор выставили неправильно или клапан не закрывается, в последствии возникает пониженная компрессия или ее полное отсутствие.

Также причиной низкой компрессии может быть пробитая прокладка, расположенная между блоком цилиндров и головкой. Или наоборот, прокладка ГБЦ банально прогорела и отработанные газы выходят в систему охлаждения или напрямую в масляную магистраль.

Низкий показатель компрессии может также возникать из-за чрезмерного износа поршневых колец, поршней и критической выработки стенок цилиндров, которые принимают форму эллипса.

В данном случае наряду с падением давления в цилиндрах может наблюдаться повышенный расход горючего и масла (масложор).

Опасной причиной низкой компрессии иногда могут служить и появившиеся трещины в ГБЦ.

Кроме того, наглухо засоренный воздушный фильтр двигателя также нередко становится виновником падения давления в цилиндрах.

Дело все в том, что загрязнения, скопившиеся на сетке фильтрующего компонента, не пропускают необходимый поток воздуха, который стремится в цилиндры, из-за чего опять же, снижается компрессия.

Как расход топлива зависит от объема двигателя автомобиля?

САМЫЕ ЭФФЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПРЕССИИ

Чтобы точно замерить компрессию в цилиндрах вам в любом случае понадобиться специальное приспособление — прибор, предназначенный для измерения давления рабочей смеси по завершению такта сжатия. Данный прибор называется компрессометр. На сегодняшний день существует множество видов компрессометров и внешне они могут быть различными, но предназначение у них одно.

Итак, как правильно замерить компрессию при помощи компрессометра? Перед проведением диагностики силовой агрегат потребуется подготовить. Аккумулятор автомобиля необходимо зарядить полностью.

Мотор нужно прогреть до оптимальной рабочей температуры (около 60 градусов по Цельсию). Чтобы не удалить со стенок цилиндров масляную плёнку, следует закрыть подачу топлива.

Для этого можно просто рассоединить общий разъём форсунок.

Далее переходим к размыканию модуля зажигания и колодки проводов, а также выкручиваем свечи и вынимаем их из колодцев. Не забудьте аккуратно вычистить свечные колодцы, чтобы в цилиндр не попал песок или грязь. В цилиндры должен поступать воздух.

Поэтому, если привод дросселя тросовый, то нужно до отказа выжать педаль акселератора. Если привод электронный, чтобы удостовериться что дроссельная заслонка открывается, потребуется нажать на педаль газа и включив зажигание немного провернуть стартер.

Кроме того, многие автомеханики настоятельно рекомендует отсоединять патрубок дросселя и воздушного фильтра. Если заслонка останется в закрытом положении, узел придётся демонтировать. Впрочем, заслонку можно приоткрыть вручную и удерживать в данном состоянии в процессе проведения замеров давления.

Теперь настала очередь компрессометра. В одно из свечных отверстий вворачиваем наконечник этого полезного прибора и начинаем вращать стартер до тех пор, пока показание на манометре не зафиксируется.

После того, как показатель отобразится на шкале, нужно записать полученные данные.

Как можем видеть, особых трудностей процедура по замеру компрессии у автовладельца вызвать не должна, главное иметь под рукой компрессометр и четко соблюдать пошаговую инструкцию.

Когда менять маслосъемные колпачки двигателя? Причины и признаки для замены

РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗМЕРЕНИЯ КОМПРЕССИИ

В автомобиле с исправным бензиновым мотором компрессия должна варьироваться от 11,0 до 14,0 Бар. Разница давления в цилиндрах должна быть не более 1,0 Бара. Если компрессия низкая, нужно залить в свечное отверстие немного моторного масла (около 10 кубических сантиметров) и ещё раз провести замер.

Повышение компрессии на пару Бар является свидетельством того, что поршневые кольца залегли или износились и требуют замены. Если показания остались прежними, значит отсутствует необходимая степень прилегания клапанов к седлам. Подобное наблюдается при некорректных тепловых зазорах, прогаре или выработке седел клапанов.

Диагностика с использованием компрессометра, это первичный и несложный метод оценки технического состояния силового агрегата. При более детальном исследовании можно применить эндоскоп, чтобы иметь представление о степени утечки воздуха из цилиндров.

Иногда диагностика проводится мотор-тестером с подключением его к датчикам управления силовой установкой автомобиля.

В этом случае наверняка потребуется навестить ремонтный сервис, так как своими руками подобную процедуру провести ощутимо сложнее, чем при помощи компрессометра.

В завершении статьи отметим, что компрессию цилиндров можно назвать одним из ключевых показателей жизнеспособности двигателя, ведь он напрямую демонстрирует текущее состояние здоровья силового агрегата, от уровня которого зависят многие процессы в моторе (расход масла, быстрота заводки, сгораемость топливно-воздушной смеси и стабильность работы двс). Таким образом, компрессия – это максимально возможный показатель давления воздуха в камерах сгорания цилиндров, который образуется при достижении поршнями самых верхних мертвых точек в процессе такта сжатия.

БЛАГОДАРИМ ВАС ЗА ВНИМАНИЕ! ПРОЯВЛЯЙТЕ ВЗАИМОУВАЖЕНИЕ НА ДОРОГАХ!