Как влияет компрессия на работу двигателя?

Компрессией называют величину максимального давления в цилиндре, создаваемого при холостой прокрутке двигателя стартером (например, при отключении свечи зажигания). Чтобы измерить компрессию, необходимо вместо свечи установить компрессометр. Этот прибор представляет собой манометр, соединенный шлангом со штуцером и обратным клапаном. При вращении коленчатого вала двигателя в шланг нагнетается воздух до тех пор, пока давление в шланге не сравняется с максимальным давлением в цилиндре. Его значение зафиксирует манометр.
Видимая простота и доступность снискали компрессометру славу некоего “универсального” прибора, способного не только определить неисправность, но и вообще оценить техническое состояние двигателя в целом. К сожалению, эта универсальность обманчива – полученные результаты измерений часто требуют специального анализа, и делать по ним однозначные выводы не всегда правильно.
Вот только два тому примера. Сравнительно новый двигатель не удается запустить. Компрессия в цилиндрах составляет 0,5-0,6 МПа (5-6 кг/см2), что примерно вдвое ниже нормы. Причинами могут быть механическая поломка или износ деталей цилиндро-поршневой группы. Но такое же падение компрессии будет наблюдаться, если из-за неисправности системы управления в цилиндры поступил избыток топлива. Оно смыло масло со стенок цилиндров, и поршневые кольца перестали надлежащим образом уплотнять полость камеры сгорания.
Другой случай: у старого двигателя измеренная компрессия составляет 1,1-1,2 МПа. Норма! Однако двигатель расходует масла свыше 1 л на 1000 км. Оно и понятно, если принять во внимание износ колец, поршней и цилиндров. В чем же дело? Да просто большое количество масла, проникающего в камеру сгорания, хорошо уплотняет зазоры между изношенными деталями.
Как видим, к результатам замеров следует относиться с осторожностью. И, чтобы во время ремонта не ошибиться в выводах, следует знать, в каких случаях на результаты измерений можно с уверенностью положиться, а когда – только принять к сведению.

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.

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.

Александр Хрулев,
к. т. н., директор фирмы “АБ-Инжиниринг”, “А+С”

Компрессия двигателя

Каждый автомобилист слышал на своем веку такие, чисто технические понятия, как компрессия двигателя и степень сжатия. Если компрессия в двигателе падает, то это плохо — уменьшается мощность, используется больше горючего, автомобиль сложнее завести.

Попробуем разобраться с данным вопросом — что такое компрессия двигателя, почему она падает, как влияет на работу двигателя, как ее нужно измерять.

Определение понятия компрессия двигателя

Несложно догадаться, что слово «компрессия» обозначает в переводе с латыни на русский «сжатие».

Говоря простым языком, избегая сложных физических терминов и формул, речь идет о давлении в камере сгорания в высшей мертвой точке такта сжатия. Чем выше компрессия, тем сильнее сжимается топливно-воздушная смесь, никакие газы не прорываются в картер двигателя, соответственно коэффициент рабочего действия двигателя выше.

Если уровень компрессии соответствует техническим характеристикам, которые заявлены производителем, то двигатель работает в оптимальной режиме: при движении поршня вниз в камеру сгорания засасывается необходимое количество воздуха, а когда поршень поднимается вверх, в камеру впрыскивается порция бензина, дается искра, и вся эта смесь детонирует и сгорает без остатка, выделяется минимальное количество отработанных газов.

Компрессия измеряется в атмосферах, паскалях, килограммах на сантиметр, но наиболее распространенная единица измерения — атмосферы.

Так, например, в двигателях КАМАЗ уровень компрессии колеблется от 29 до 38 атмосфер, а в ВАЗовской «девятке» — он составляет примерно 9,5-13 атмосфер.

На страницах нашего портала Vodi.su мы как-то рассматривали различия между дизельными и бензиновыми двигателями, а также разницу между бензином марки Аи-92 и Аи-95. Так вот, в дизельных двигателях уровень компрессии должен быть намного выше, что мы и видим на примере КАМАЗа, поскольку детонация происходит за счет добавления ДТ к разогретому под высоким давлением воздуху.

Это же можно сказать и о разнице между различными марками бензина — А-76, А-80, А-92, А-98. Октановое число как раз и определяет, при каких значениях давления и температур данный тип бензина начинает детонировать. То есть если вы зальете в бензобак Газона А-95 вместо А-80, то двигатель может просто не завестись, поскольку в двигателе не создается необходимых условий для детонации.

Компрессия связана с таким понятием, как «Степень сжатия». Степень сжатия не измеряется в каких-то определенных единицах, типа атмосфер, бар или паскалей. Она просто показывает во сколько раз, размер камеры сгорания меньше полного объема цилиндра.

Исходя из степени сжатия определяется октановое число бензина:

• бензин А-92 нужно заливать при степени сжатия меньше 10;
• А-95 — 10-12;
• А-98 — выше 12.

Причины уменьшения компрессии

Как известно, поршень двигается внутри цилиндра, и хоть на внутренних стенках образуется защитная пленка, все равно со временем со стенок цилиндра снимается слой за слоем, и внутренний объем цилиндра возрастает. Соответственно между поршневыми кольцами и стенками образуются зазоры, через которые газ под давлением может прорываться в картер, то есть сгорать будет не вся топливно-воздушная смесь, а только ее часть.

В таких случаях говорят, что компрессия уменьшилась.

Это отображается на работе двигателя:

• завести машину сложнее;
• наблюдаются провалы в работе во всех режимах;
• увеличивается расход масла и топлива;
• растет давление в патрубках системы охлаждения;
• черный дым из трубы;
• отчетливо слышны хлопки и удары.

Компрессия снижается и по другим причинам:

• образование нагара на стенках цилиндров, в камере сгорания;
• из-за высоких температур прогорает днище поршней;
• прогорают и деформируются клапана;
• трещины в головке блока цилиндров;
• требуется произвести замену прокладки головки блока;
• засоренный воздушный фильтр.

Опытный автомеханик может назвать вам еще множество других причин. Но если вы начинаете замечать какие-либо из перечисленных выше признаков, значит время отправляться на диагностику.

Затягивание с ремонтом может привести к значительным расходам в будущем.

Измерение компрессии двигателя

Специалисты советуют измерять уровень компрессии через каждые 3-5 тысяч километров (для отечественных автомобилей) или через 10-20 для иномарок. Процедура эта несложная и под силу любому автолюбителю, правда нужно иметь специальный инструмент — компрессометр. Его нужно подбирать под конкретную модель автомобиля.

Компрессометр измеряет давление в камере сгорания.

Для этого вам нужно будет:

• прогреть двигатель до температуры не ниже 80 градусов;
• снять катушку и все свечи;
• если есть ЭБУ — снять предохранители;
• закрутить ножку компрессометра в свечной колодец;
• нажать педаль газа до упора и вращать коленчатый вал с помощью стартера;
• повторить операцию для всех остальных цилиндров.

Полученные данные нужно сравнить между собой — они не должны различаться больше, чем на десять процентов.

Понятно, что для проведения измерений аккумулятор должен быть полностью заряжен, а стартер — в исправном состоянии, чтобы мог прокрутить коленвал хотя бы до ста оборотов в минуту.

Автомеханики измеряют компрессию различными способами и сравнивают показания компрессометра при открытой или закрытой дроссельной заслонке. Если компрессия пониженная, то приступают к поиску причины: поршневые кольца, клапаны, прогоревшие поршни и так далее. Ремонт может вылиться в большую сумму, а возможно понадобится только замена прокладки или воздушного фильтра.

С вашей же стороны, как от владельца автомобиля, требуется полностью следовать требованиям производителя: заливать нужный тип масла, заправляться бензином указанной марки, время от времени проходить диагностику.

На данном видео вы увидите как определять компрессию двигателя.

Пример, замерки компрессии на автомобиле марки ВАЗ.

Компрессия в цилиндрах двигателя – норма и алгоритм измерения

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/см 2 (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.

Указанные процессы аналогично протекают во время работы мотора: топливо не догорает, газы проникают в картер, а масло – в камеру сжигания. То есть, величина компрессии отражает реальную картину внутри двигателя.

Оптимальное давление в цилиндрах

Чтобы определить момент критической изношенности цилиндропоршневой группы, нужно знать, какая норма компрессии 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.

Последний признак может указывать на неисправность системы зажигания либо выход из строя 1–2 свечей. Перед измерением давления подобные неполадки желательно устранить. На дизелях износ поршневой группы и клапанов проявляется аналогичными симптомами, особенно затрудняется холодный пуск – при недостатке давления солярка попросту не вспыхивает.

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.

Если вы не хотите касаться электроники, то форсунки бензинового двигателя можете не отключать, на точность показаний это не повлияет, но при диагностике в масляный картер попадет небольшое количество горючего. Топливоподача на дизеле с механическим ТНВД отключается с помощью рычага отсечки.

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.