Компрессия (Статья)

[VaDIMM 0]

содержание

1 снижение компрессии

2 способы измерения

3 диагностика

4 что влияет на компрессию?

5 как правильно измерить компрессию?

6 как использовать на практике результаты измерений

7 чем измеряют компрессию?

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.

способы измерения

существует несколько методик измерения компрессии: с открытой и закрытой дроссельной заслонкой, с холодным и разогретым двигателем. 1. при полностью открытой заслонке в цилиндры поступает максимально возможное количество воздуха. на результат измерений в этом случае в основном влияют большие утечки воздуха, например, при сильном износе компрессионных колец, крупных задирах на стенках цилиндров и поршней, трещинах в блоке цилиндров и поршнях, прогарах и <зависании> клапанов и т.д. 2. при полностью закрытой заслонке в цилиндры поступает минимальное количество воздуха. воспользовавшись этом методом, можно вычислить незначительные утечки воздуха, например, образующиеся при деформации стержня клапана или износе его седла, прогаре прокладки головки и т.д. при диагностике дизельных двигателей положение воздушной заслонки из-за высокого давления в цилиндрах не имеет такого значения, как в бензиновых. 3. компрессию в бензиновых моторах, как правило, измеряют <на горячую>, при рабочей или близкой к рабочей температуре мотора (80-90°с). при этом зазоры между подвижными деталями цпг и вязкость масла минимальны. следует помнить, что компрессия в разогретом двигателе всегда будет больше, чем при проверке <на холодную>. 4. при затрудненном пуске мотора компрессию рекомендуется измерять <на холодную> (температура двигателя соизмерима с температурой окружающего воздуха). в этих случаях из-за сильного износа деталей цпг или при залегании поршневых колец давление в нескольких цилиндрах бензинового мотора обычно снижается в два раза (до 4,5-5,5 атмосфер). после пуска и прогрева компрессия, как правило, увеличивается на несколько единиц. вот почему <поймать> такую неисправность можно только при комплексной проверке. особенно показательны измерения <на холодную> при диагностике дизельных двигателей - мотор, компрессия которого упала до 17-18 атмосфер, завести практически невозможно. кроме того, в дизелях компрессия сильно зависит от наличия масла в цилиндрах, поэтому перед диагностикой мотор должен <отстояться> несколько часов, чтобы излишки масла стекли в картер. если компрессия не превышает 24 атмосфер, это свидетельствует о необходимости капремонта двигателя.

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. если же показания компрессометра при последующей прокрутке не увеличиваются, можно сделать вывод об утечках воздуха через поврежденные детали головки блока цилиндров (например, клапаны или их седла). вследствие возможного разброса показаний компрессометров разных типов и отклонений в скорости вращения ротора стартера, при измерении, в первую очередь следует учитывать не абсолютные показания прибора, а разницу величин давления, измеренных по цилиндрам. кроме того, для объективной оценки техсостояния двигателя рекомендуется сравнивать результаты измерений с данными, полученными ранее (например, при пробеге в 50, 100, 150 тыс. км и т.д.). при этом замеры должны производиться в одинаковых условиях (температура двигателя, частота вращения коленвала, температура окружающего воздуха и т.д.).

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.

как правильно измерить компрессию?

если принять во внимание все перечисленные выше факторы, то при измерениях компрессии надо соблюдать следующие несложные правила:

двигатель должен быть "теплым". подача топлива должна быть отключена. можно, например, отключить бензонасос, форсунки или использовать другие способы, препятствующие попаданию большого количества топлива в цилиндры;

необходимо вывернуть все свечи. выборочный демонтаж свечей, практикуемый на некоторых сто, недопустим, так как увеличивает сопротивление вращению и произвольно снижает обороты при прокрутке двигателя стартером;

аккумуляторная батарея должна быть полностью заряжена, а стартер - исправен.

основные места утечек воздуха из камеры сгорания: a) в зазор между кольцами и поверхностью цилиндра или в зазор в замке колец;

б) в зазор по торцевым поверхностям колец и канавок поршней;

в) в зазор между седлом и клапаном;

г) в зазор между поврежденной прокладкой и плоскостью головки или блока;

д) в трещину в стенке камеры сгорания.

компрессию измеряют как с открытой, так и с закрытой дроссельной заслонкой. при этом каждый из способов дает свои результаты и позволяет определять свои дефекты.

так, когда заслонка закрыта, в цилиндры, очевидно, поступит мало воздуха, поэтому компрессия будет низкой и составит около 0,6-0,8 мпа. утечки воздуха в этом случае сравнимы с его поступлением в цилиндр. вследствие этого компрессия становится особо чувствительной к утечкам - даже при малых неплотностях ее значение падает в несколько раз. эта посылка позволяет сделать выводы или предположения о следующих дефектах двигателя: не вполне удовлетворительном прилегании клапана к седлу; зависании клапана, например, из-за неправильной сборки механизма с гидротолкателями; дефектах профиля кулачка распределительного вала в конструкциях с гидротолкателями, и том числе неравномерном износе или биении тыльной стороны кулачка; негерметичности вызванной прогаром прокладки головки или трещиной в стенке камеры сгорания.

при измерении компрессии с открытой заслонкой картина будет иной. большое количество поступившего воздуха и рост давления в цилиндре, конечно, способствуют увеличению утечек. однако они заведомо меньше подачи воздуха. вследствие этого компрессия падает не столь значительно (приблизительно до 0,8-0,9 мпа). поэтому способ замеров с открытой заслонкой лучше подходит для определения более "грубых" дефектов двигателя, таких, как поломки и прогары поршней, поломки или зависание (закоксовывание) колец в канавках поршня, деформации или прогары клапанов, серьезные повреждения (задиры) поверхности цилиндров.

в обоих способах измерения желательно учитывать динамику нарастания давления - это поможет установить истинный характер неисправности с большей вероятностью. так, если на первом такте величина давления, измеряемая компрессометром, низкая (0,3-0,4 мпа), а при последующих тактах резко возрастает, - это косвенно свидетельствует об износе поршневых колец. в таком случае заливка в цилиндр небольшого количества масла (3-5куб.см) сразу увеличит не только давление на первом такте, но и компрессию.

с другой стороны, когда на первом такте давление достигает 0,7-0,9 мпа, а на последующих тактах почти не растет, вероятнее всего налицо негерметичность клапана или прокладки головки. разумеется, более точно установить причину можно с помощью других средств диагностики.

как использовать на практике результаты измерений

основное правило, которое следует помнить: в большинстве случаев результаты замеров компрессии являются относительными. это значит, что в первую очередь необходимо опираться на разницу в значениях компрессии у различных цилиндров, а не на саму ее абсолютную величину.

такой подход позволяет, с одной стороны, быстро локализовать неисправность в конкретном цилиндре. с другой стороны, исключаются ошибки, часто встречающиеся в ремонтной практике при попытке оценить техническое состояние двигателя в целом - слишком много факторов влияет на компрессию, чтобы учесть это влияние на результаты. тем не менее, на саму величину компрессии иногда тоже можно положиться. но для этого необходимо, во-первых, знать данные о величине компрессии этого двигателя, полученные на более ранних интервалах его эксплуатации (разумеется, если измерения проводились с полным соблюдением всех правил); и, во-вторых, иметь большую базу статистических данных по компрессии этой модели двигателя на разных этапах его эксплуатации.

эти данные обязательно должны включать такие условия проведения замеров, как температура масла, частота вращения, температура воздуха, состояние систем автомобиля и др.

только так можно использовать измеренную величину компрессии для того, чтобы судить об износе деталей поршневой группы.

чем измеряют компрессию?

самым распространенным прибором дня этих целей является упомянутый выше компрессометр. в отличие от незамысловатых отечественных конструкций иностранные фирмы выпускают целые наборы с комплектом переходников (адаптеров), позволяющих проводить измерения на автомобилях любых марок и моделей.

удобны в работе и компрессографы. их назначение то же, но результаты измерений записываются на бумаге или специальных пластиковых карточках, что дает возможность архивировать их для последующего сравнения в разные периоды эксплуатации автомобиля. недостатком компрессографа является трудность оценки динамики нарастания давления при прокрутке коленвала.

быстро и эффективно измеряют компрессию современные мотортестеры. эти приборы фиксируют фактически не давление, а амплитуду пульсации электрического тока, потребляемого стартером во время прокрутки - ведь чем выше давление в цилиндре, тем больше затраты мощности стартера на вращение коленвала. тем самым удается одновременно измерить компрессию во всех цилиндрах всего за несколько оборотов, не прибегая к выворачиванию свечей, что особенно важно для многоцилиндровых недостаток мотортестера - получаемые результаты выражаются в относительных единицах, например, в процентах к цилиндру, работающему лучше. лишь самые дорогие мотортестеры способны измерять абсолютную величину компрессии в каждом цилиндре, но это возможно только на основе большого числа статистических данных по конкретной модели двигателя и их сопоставления с действительным давлением в цилиндре.

позаимствовано с http://www.autodealer.ru/autopedia/repair/compression