Содержание
Степень сжатия и компрессия. В чем разница? Это одно и тоже или все же нет
Двигатель внутреннего сгорания достаточно сложное устройство. Как говорят физики, принцип работы его основан на физическом эффекте расширения газов, которые образуются при сгорании воздушно-топливной смеси. ТО есть внутри цилиндра создается давление, которое толкает поршни, а они в свою очередь раскручивают «коленчатый вал», после эта «работа» передается нужным узлам и агрегатам. НО прежде чем воспламениться, «смесь» сжимается – тут то и вступают вроде бы два одинаковых термина «степень сжатия» и «компрессия». Многие уверены что это одно и тоже и разницы никакой нет, однако это не так. Сегодня я подробно и популярно объясню, что это такое …
Наверное, многие из профессиональных автолюбителей мерили компрессию двигателя, подключается специальный «компрессометр» далее крутят двигатель (в основном стартером от аккумулятора) и вырисовывается определенное значение, то есть вы получаете – компрессию вашего силового агрегата. По ее состоянию, можно понять, все нормально внутри, либо же есть какие-то проблемы. Например, когда компрессия падает, то возможно прогорание клапанов, «залегание» компрессионных колец и т.д., нужен ремонт.
Однако после такого замера многие уверены что компрессия, это не что иное, как и степень сжатия, то есть эти понятия – ОДНО И ТОЖЕ! НО ЭТО НЕ ТАК.
Степень сжатия указывается практически для всех современных автомобилей, на его основе производитель рекомендует вам заправлять то или иное топливо, скажем 92 или 95 бензин.
Разница у этих двух величин действительно есть, причем достаточно разительная, не смотря кажущуюся схожесть, давайте разберем каждую.
Степень сжатия
Пожалуй, начнем с самого сложного. Как мы все с вами знаем внутри блока цилиндров, ходят поршни. У каждого поршня есть «мертвые точки», это верхняя – когда топливо сжато до предела и ждет воспламенения, и нижняя – когда поршень уходит вниз, а пространство либо заполняется новой топливной смесью, либо расширившимися (воспламененными) газами.
Верхняя мертвая точка. Когда поршень находится в «верхней точке», над поршнем остается определенный объем (или пространство) именно в нем находится сжатая воздушно-топливная смесь, это и есть «камера сгорания» — для условного обозначения этот объем мы назовем «V1»
Нижняя мертвая точка. Здесь поршень находится в «нижней мертвой точке», и к объему камеры сгорания, добавляется объем цилиндра, точнее, объем находящийся над поршнем. В итоге у нас получаются как бы два объема – Vц (цилиндра) и V2 (общий = цилиндра + камера сгорания).
Теперь все просто — важные для нас параметры, это V1 и V2 (стоит отметить, что измеряются они в литрах). Для того чтобы получить степень сжатия нужно:
Степень сжатия = V2 / V1
Таким простым методом мы рассчитываем, во сколько сжимается воздушно-топливная смесь, при движении из нижней мертвой точки в верхнюю.
Зачастую производитель уже указывает эти характеристики в описании или инструкции, и мы можем видеть степень сжатия 9,5 – 10 – 10,5 – 11 – 12 – 14 и т.д. Это нам говорит о том — что топливная смесь, которая «всосалась» при движении поршня из «верхней мертвой точки» в «нижнюю», на такте впуска, сожмется в 9,5 – 14 раз, от первоначального объема и после подожжется свечой зажигания.
Думаю, теперь путать не будете, разжевано все досконально, теперь переходим к компрессии двигателя.
Компрессия двигателя
С этой величиной все намного проще, как обычно начнем с определения:
Компрессия – это давление, которое создается в конце такта сжатия (воздушно-топливной смеси), когда поршень идет в максимальную верхнюю (мертвую точку).
Чем выше компрессия, тем большую мощность может развить силовой агрегат. Почему? ДА все просто — увеличение этой величины способствует наилучшему сжатию топлива, а потому его воспламенение может происходить намного эффективнее. Так же большая компрессия даст больший толчок поршню, то есть прямая зависимость частоты вращения коленчатого вала и мощностью мотора.
Однако бесконечно увеличивать компрессию нельзя, все потому что воздушно-топливная смесь, а в нашем случае это бензин, разогревается и может воспламениться произвольно, то есть произойдет детонация, а этот процесс реально разрушительный для внутренностей двигателя в целом. Поэтому сейчас и появляются высокооктановые бензины, .
Стоит отметить, практически все производители указывают нормальный параметр этого показателя. Если при замере, ваша компрессия отличается в пару или даже несколько раз, то тут стоит задуматься, практически всегда это означает сложные поломки силового агрегата, как я уже писал выше — начиная с клапанов, заканчивая компрессионными кольцами на поршнях и т.д.
Так степень сжатия и компрессия это одно и тоже?
Как вы поняли, конечно же нет! Степень сжатия это коэффициент, который рассчитывается при помощи объемов, а вот компрессия банально замеряется специальными манометрами (компрессометрами).
Если взять практическое применение, то компрессия будет немного больше, чем степень сжатия (ст). Так например, при степени сжатия — 9,5, компрессия зачастую от 11 до 12!
Почему такое происходит? Да потому что при замере компрессии от давления разогревается воздушно-топливная смесь, происходит увеличение температуры.
Эти показатели можно было бы приравнять, если бы процесс был изотермическим (то есть исключающим воздействия температуры, как извне, так и изнутри) в закрытом герметичном корпусе. Но поскольку на практике это не возможно, то величины будут различаться.
Сейчас видео версия статья, смотрим
НА этом заканчиваю, думаю, моя статья была вам полезна, читайте наш АВТОБЛОГ.
Лада Гранта Замечательный «ПЕРСЕЙ» ›
Бортжурнал ›
В чем разница между компрессией и степенью сжатия?
Степень сжатия — величина относительная, относительность степени сжатия проистекает из того, что она представляет собой отношение двух объемов — полного объема цилиндра (поршень находится в нижней точке на такте сжатия, клапана уже закрыты)- и объема камеры сгорания (тот же такт сжатия поршень в верхней точке)- и показывает, во сколько раз уменьшается объем цилиндра, при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней.
во сколько раз уменьшается объем цилиндра, при движении поршня от нижней мертвой точки к верхней
n= V2/V1
Это параметр конструктивный, раз и навсегда присущий данному типу двигателя и не изменяющийся в процессе эксплуатации (в этой формуле не учитывается утечки, мы имеем дело с двумя объёмами, по этому теоретически он не изменен — ход поршня не меняется объём камеры сгорания тоже).
Компрессия это максимальная величина давления создаваемого в камере сгорания в верхней мёртвой точке (очень похоже на степень сжатия и здесь мы имеем дело с теми же объёмами, но только заполненными воздухом, топливом или смесью топлива и воздуха, а так как они имеют определённую плотность то после сжатия стремятся принять прежнее состояние — это и составляет давление). При нагреве, за счет увеличения расстояния между атомами линейные размеры тела увеличиваются. По этому при сборке приходится оставлять как минимум тепловые зазоры между деталями, иначе при нагреве их просто заклинит (что часто и происходит, надиры на поршнях и гильзах в основном являются следствием теплового расширения). Поэтому даже полностью исправная цилиндропоршневая группа всегда имеет зазоры в которые и стремится при сжатии проникнуть воздух из камеры сгорания, например в картерное пространство.
Возможные пути утечек давления.(см. рис.2)
схема возможных путей утечек давления
Основные места утечек воздуха из камеры сгорания:
а) 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.
По этому компрессия могла бы быть меньше степени сжатия, но за счёт всё того же расширения при нагреве, при сжатии происходит обратный процесс- повышение температуры, времени на процесс сжатия отводится крайне мало, поэтому тепло, не успевает полностью поглотиться стенками ЦПГ. Оно просто идет на расширение газа или, другими словами, на дополнительное увеличение давления того же воздуха. В итоге повышается давление и температура (в дизельных двигателях на столько что этого достаточно для воспламенения топлива, впрыск происходит в верхней мертвой точке и топливо загорается соприкасаясь с горячим воздухом, свечи накаливания в большей степени компенсируют поглощение тепла ЦПГ и предкамеры, где и стоит свеча). При не достаточной компрессии в дизельном двигателе просто не хватает температуры для возгорания, что и проявляется в холодное время, в бензиновом двигателе труднее происходит воспламенение как правило они с трудом и перебоями но заводятся. В случае сжатия максимальное возможное давление в конце такта сжатия («компрессия») оценивается согласно уравнению Пуассона
PVx=const
показатель степени для идеального двухатомного газа составляет x=1,4. Таким образом, для двигателя со степенью сжатия 8.5 максимальное давление составляет примерно 20 атм. Кстати, очень похожая цифра (16-17 атмосфер) получается у двигателя с идеально притертыми клапанами при измерении компрессии «с маслом», когда кольца (и замки колец) герметизированы залитым в цилиндр моторным маслом. Недостающие 3-4 атмосферы получаются, например, за счет того, что начальное давление меньше 1 атм. При измерении компрессии без масла давление составляет 12 атмосфер, за счет вытекания горючей смеси из цилиндра при сжатии через замки колец и в зазор между кольцами и цилиндром, который имеется в силу конструктивных особенностей (например сетка Хона), что на 4 атмосферы больше чем с маслом (запомните эту цифру). Поэтому обычно говорят, что «компрессия исправного двигателя в 1.2 -1.3 раза больше степени сжатия».
До тех пор пока двигатель работает исправно, все эти данные просто никому не нужны, даже авторемонтникам. Они становятся интересны лишь во время диагностики неисправности. Хотел бы в общих чертах попробовать объяснить как вообще происходит ремонт и диагностика в том числе. Прошу простить за юмор, но тем не менее когда вы стоите рядом с неисправным автомобилем в компании бывалого авторемонтника или начинающего (на нем в принципе не написано ведь), на самом деле в этот момент у вас гораздо больше информации об этом авто чем у ремонтника, он то его первый раз видит. А вы ездили на нём и могли слышать или чувствовать что либо, что ему как раз и не мешало бы знать. В любом случае, анализируя ваши слова и симптомы неисправности, диагност на основании знания устройства автомобиля предполагает неисправность. По сути он её придумывает. Потом проверяет правильность своих соображений. И только потом ремонт.
Фундаментом для диагностики является знание процессов происходящих при работе автомобиля. Попытаюсь на примере компрессии описать износ цилиндра поршневой группы. Исправный двигатель – компрессия 12 атмосфер, хоновая сетка присутствует на стенках гильз и поршне (царапины равномерно нанесённые на всю площадь гильзы и круговые риски на поршне). В этих углублениях остается смазка ослабляющая трение. До тех пор пока есть хон износ идёт медленно. При эксплуатации постепенно хон истирается. В середине гильзы в первую очередь, так как верхний край трет только верхний край поршня, а нижний только нижний. Середину трёт верхний, нижний край поршня и середина. Постепенно цилиндр гильзы начинает превращаться в бочку (в середине больший диаметр). Это приводит к прорыву газов пока не значительному, но компрессия может упасть немного 0.5… 0.6 атмосферы на работе двигателя почти не сказываются. Но в этот момент начинается износ поршневых канавок, потому что кольцо при каждом ходе поршня в середине гильзы немного выходит из поршня и потом заходит назад. Когда появляется износ в поршневых канавках, гильза тоже к этому времени немного подтачивается, прорыв увеличивается значительно- компрессия падает до 10 атмосфер. В принципе это уровень компрессии большинства подержанных иномарок. Японцы в силу малого пробега чуть лучше. Дальше увеличивается лишь степень износа и в тот момент когда компрессия должна была бы упасть ещё на 1.2 атмосферы за счёт большого количества масла попадающего в середину гильзы, так же надо отметить что маслосъёмные кольца к этому времени не справляются со своей задаче полностью, компрессия повышается на те самые три четыре атмосферы (на которые я просил обратить ваше внимание выше)- 12 атмосфер, компрессия нового двигателя (естественно это всего лишь показания, двигатель уже начинает работать заметно хуже). Правда потом компрессия начинает падать снова, но уже начинают становиться заметны следы масла на свечах и излишние нагары. Вывод не утешителен, компрессия может быть рассмотрена лишь как косвенный показатель в ряду других: потеря мощности (косвенный), повышенный расход, нагары, прорыв картерных газов и т.д. Тем не менее, существует большое количество не исправностей которые можно определить при помощи этого косвенного показателя (компрессия).
