Как поднять компрессию в двигателе за счет увеличения степени сжатия

Что такое компрессия двигателя

В отличие от степени сжатия, параметр компрессии часто можно слышать в сервисных центрах, например, при прохождении диагностики. Мастера по техническому обслуживанию после считывания ошибок или проведения других работ могут сообщить, что у автомобиля повышенная или пониженная (что чаще) компрессия.

Если компрессия снижается в двигателе, это является сигналом о том, что имеются определенные проблемы с мотором.

Двигателя можно и самостоятельно. Чтобы это сделать, потребуется компрессометр. Данный прибор можно приобрести практически в любом автомобильном магазине. Его нужно поместить в цилиндр, после чего прокрутить мотор стартером. Далее можно узнать по полученным результатам информацию о компрессии.

Обратите внимание: Если на автомобиле бензиновый двигатель, нормальный уровень компрессии для него находится на уровне в 10-14 атмосфер. Для дизельного двигателя данный показатель равен 24-35 атмосферам

Если после замера компрессии вы обнаружили, что она значительно меньше, чем рекомендуется конкретно для вашего мотора, необходимо провести диагностику.

Формула расчета цилиндра известна еще со школьной программы – объем равен произведению площади основания на высоту. И для того чтобы вычислить объем двигателя автомобиля либо мотоцикла также нужно воспользоваться этими множителями. Рабочий объём любого цилиндра двигателя рассчитывается так:

h — длина хода поршня мм в цилиндре от ВМТ до НМТ (Верхняя и Нижняя мёртвая точки)

r — радиус поршня мм

п — 3,14 не именное число.

Как определяется степень сжатия, и что это такое?

Степень сжатия – это показатель, при котором устанавливается, какой максимальный объем цилиндра двигателя может быть сжат в минимальный объем цилиндра. Этот показатель степени сжатия определяется как соотношение.

Например, обычно степень сжатия записывают вот таким образом: 9:1 (коэффициент сжатия двигателя «девять к одному»).

Теперь представьте цилиндр двигателя. Внутри цилиндра двигателя, как вы знаете, перемещается поршень: вверх и вниз. Когда поршень находится в самой нижней точке цилиндра двигателя, это называется «нижней мертвой точкой». Именно в этом положении поршня сверху него находится наибольший объем цилиндра. Когда поршень находится в самой высокой точке внутри цилиндра двигателя, это положение поршня называется «верхней мертвой точкой». В этом положении объем цилиндра находится в наименьшем значении. Вот сравнение этих двух объемов цилиндров над поршнями двигателя и образует соотношение степени сжатия

Обратите внимание, что когда поршень находится в верхней мертвой точке, все-таки над ним есть объемное пространство, где и происходит сжатие топливно-воздушной смеси

Для тех, кто любит больше смотреть, чем читать, внизу мы публикуем GIF-картинку, на которой демонстрируется, как работает четырехтактный двигатель

Обратите внимание, как поршень движется вверх во время такта сжатия топливной смести (топливо + кислород), которая подается клапанами головки блока двигателя. Напомним, что воздух и топливо, поступаемые в цилиндр двигателя, сжимаются поршнем, чтобы затем воспламенить эту смесь с помощью свечи зажигания (в бензиновых моторах) или за счет сильного сжатия (в дизельных моторах).

Если двигатель имеет высокую степень сжатия, это означает, что заданный объем воздуха и топлива в цилиндре сжимается в гораздо меньшем пространстве, чем в двигателях с небольшой степенью сжатия.

А теперь математический пример соотношения степени сжатия в ДВС.

Предположим, что у нас есть двигатель, объем цилиндра и камер сгорания которого в момент нахождения поршня в нижней мертвой точке составляет 10 куб. см. После того как впускной клапан головки блока двигателя закрывается и поршень поднимается вверх, начав такт сжатия, он сжимает воздух и топливную смесь в пространство 1 куб. см. Этот двигатель имеет коэффициент сжатия (степень) 10:1.

Также часто производители любят вычислять итоговую степень сжатия, деля большее значение объема цилиндра над поршнем на меньший объем цилиндра. В итоге во многих технических характеристиках автомобилей вместо соотношения производители указывают результат деления этих значений.

Таким образом вычисляется, во сколько раз сжимается топливно-воздушная смесь при движении из нижней мертвой точки поршня в верхнюю мертвую точку. Разделив большее значение на меньшее, мы и получим итоговое значение степени сжатия без соотношения большего объема к меньшему.

Чем выше компрессия, тем лучше: сказка четвертая

Частенько от апологетов разных присадок приходится слышать, как подпрыгнула компрессия после очередной обработки мотора. Рост до 15 бар, до 17 бар! Но надо иметь в виду, что в нормальном состоянии, даже восстановив зазоры до состояния нового двигателя, компрессию выше штатной не получить.

Откуда же цифры? Обычно на разобранном двигателе видно, что камера сгорания после обработки заросла непонятно чем и, как следствие, уменьшился объем камеры сжатия. Но эти отложения нарушают теплоотвод от камеры сгорания. Отсюда детонация, калильное зажигание и прочее. Так что небывалому росту компрессии не радоваться надо, а наоборот.

Изменение удельного расхода топлива при фиксированных оборотах (2500 об/мин) в двух вариантах двигателя — базовом и с кольцами, в которых увеличены зазоры. Компрессия упала, но по расходу это заметно только при малых нагрузках.

Увеличили степень сжатия на родном ДВС Нивы: как теперь едет и какой расход

Степень сжатия у двигателя Нивы 9.3 единицы. Такая степень сжатия отлично подходит для его эксплуатации на бензине АИ-92. Чтобы рассчитать степень сжатия, берется рабочий объем цилиндра (поршень в самом нижнем положении) + объём камеры сгорания (который складывается из объёма, создаваемого прокладкой, объема в днище поршня и объема камеры в ГБЦ). Поделив сумму объемов на объем камеры сгорания получаем степень сжатия. Однако это геометрическая степень сжатия, она может отличаться от реальной и связано это с наполнением.

На примере 8-ми клапанного двигателя Нивы: открывается впускной клапан, поршень уходит вниз, рабочий объём цилиндра начинает заполняться топливно-воздушной смесью, не факт, что за время открытия клапана (с родным распредвалом точно не факт) смесь успеет заполнить весь рабочий объём.

Принято считать, что КПД современных бензиновых ДВС около 30%. Однако еще в 1997 году, во время испытаний серийного электромобиля от GM EV1, было подсчитано, что на 100 км пути он потратил электроэнергии, количество которой содержится в 1 литре бензина. Такое вполне возможно, если предположить, что КПД бензинового ДВС около 7%.

В общем-то вернёмся к Ниве и её двигателю объемом 1.7 литра. В определённый момент на автомобиле товарища подошло время делать капитальный ремонт, который было решено совместить с небольшой доработкой. Собственно, доработка заключается в увеличении степени сжатия, а как следствие в увеличении КПД двигателя.

По неофициальным данным – увеличение степени сжатия в диапазоне от 8 до 10 позволяет получить прибавку КПД до 10%, а вот с 10 до 14 уже на 7%, с 14 до 17 уже +1%.

Чтобы увеличить степень сжатия, было решено пойти про протоптанной многими дороге – фрезеровать поверхность ГБЦ (сняли 1.7 мм), заменить родную прокладку на более тонкую (еще -0.7 мм), 0.5 мм сняли с блока. Чтобы выставить распредвал по меткам была куплена разрезная шестерня, а также доработан натяжитель цепи (наварен небольшой удлинитель).

По предварительным расчётам, с учётом расточки цилиндров в ремонтный размер, геометрическая степень сжатия должна выйти около 11.5 единиц.

Двигатель инжекторный с ЭБУ Январь 5.1, ранее владелец его уже настраивал онлайн, но большого эффекта это не дало. После переделки двигателя, вновь отправились на прошивку в реальном времени. Мастер перенастроил углы опережения зажигания, немного изменил настройки по смеси, так как увеличение степени сжатия позволяет ездить на более бедной смеси без потерь в тяге и с более поздними углами зажигания.

Что по бензину? После сборки, на 92 была ощутимая детонация, чтобы не угробить двигатель во время поездки до электрика решили залить 98, на нем проблем не было. После прошивки под новые характеристики получилось сделать так, что можно ездить и на 92, но на 95 ощутимо экономичнее и тяга очень приятная.

Источник

Изучаем теорию – что происходит внутри камеры сгорания?

Степень сжатия в теории – это соотношение объема в пространстве над рабочим поршнем в момент, когда он проходит нижнюю мертвую точку, к объему в камере над поршнем в момент прохождения верхней мертвой точки. Это определение выражает разницу давления в самой камере сгорания в момент, когда происходит впрыск топлива в цилиндр.

В повседневной жизни часто путают степень сжатия с другим понятием, а именно с компрессией дизельного двигателя, однако на практике это два разных термина. Компрессия – это наибольшее давление поршнем в цилиндре на момент его прохождения от нижней мертвой точки к верхней. Эту величину измеряют в атмосферах.

Степень сжатия измеряют математическим соотношением, к примеру, 19:1. Для дизельных двигателей наилучшим считается соотношение в рамках от 18 до 22 к 1. При такой степени сжатия сердце автомобиля будет работать наиболее эффективно. Использование топлива связано напрямую со степенью сжатия. Чем больше давление поднимается в камере и больше сжатие, тем экономичней будет расход топлива, при этом полученная мощность может увеличиваться.

Для чего бывает нужно изменить коэффициент сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания.

Рабочий объем цилиндра можно посчитать, зная диаметр цилиндра – D и ход поршня – S. Формула для его вычисления выглядит так: Vр = (π*D2/4)* S.

Чем выше степень сжатия, тем больше компрессия ДВС и его мощность (при прочих равных условиях). Повышая степень сжатия, мы также способствуем увеличению КПД двигателя за счет снижения удельного расхода топлива. Степень сжатия ДВС, определяет октановое число используемого для работы мотора бензина. Так, низкооктановое топливо станет причиной детонации мотора с большим значением этого коэффициента. Чрезмерно высокое октановое число топлива не позволит силовому агрегату, компрессия которого невысока, развивать полную мощность.

Исходные данные

Октановое число топлива, используемого для бензиновых двигателей с различной степенью сжатия.

7,0–7,5 октановое число 72–76.
7,5–8,5 октановое число 76–85.
5,5–7 октановое число 66–72.
10:1 октановое число 92.
От 10,5 до 12,5 октановое число 95.
От 12 до 14,5 октановое число 98.

Выравнивание плоскости сопряжения головки с блоком срезанием слоя металла приводит к уменьшению камеры сгорания мотора. От этого показатель сжатия увеличивается в среднем на 0,1 при уменьшении толщины головки на 0,25 мм. Имея в своем распоряжении эти данные, можно определить, не превысит ли он после ремонта головки блока допустимые пределы. И не следует ли принять меры для его снижения. Опыт показывает, что при удалении слоя менее 0,3 мм последствия можно не компенсировать.

Необходимость изменения этого параметра ДВС возникает довольно редко. Можно перечислить всего несколько причин, побуждающих сделать такое.

Форсирование двигателя.
Желание приспособить мотор для работы на бензине с другим октановым числом. Было время, когда газовое оборудование для авто не встречалось в продаже. Не было и газа на заправках. Поэтому советские автовладельцы часто переделывали двигатели для работы на более дешевом низкооктановом бензине.
Неудачный ремонт мотора, для ликвидации последствий которого требуется корректировка коэффициента сжатия. К примеру, фрезеровка головки блока после слишком сильной тепловой деформации. Когда выровнять сопрягаемую с блоком цилиндров поверхность удается ценой снятия слоя металла чрезмерно большой толщины. От этого значение коэффициента увеличивается столь сильно, что работа на бензине, для которого был рассчитан мотор, становится невозможной.

Методы увеличения:

Расточка цилиндров и установка поршней большего размера.
Уменьшение объема камер сгорания. Выполняется за счет удаления слоя металла со стороны плоскости сопряжения головки с блоком. Эту операцию из-за мягкости алюминия лучше делать на фрезерном или на строгальном станке. Шлифовальный станок использовать не следует, так как его камень будет постоянно забиваться пластичным металлом.

Способы снижения:

Снятие слоя металла с днища поршня (делается это обычно на токарном станке).
Установка между головкой и блоком цилиндров дюралюминиевой проставки между двумя прокладками.

В цилиндры двигателя, имеющего турбонаддув, воздух нагнетается компрессором под давлением несколько больше атмосферного. Значит, для определения показателя сжатия такого мотора нужно значение, которое вы получите в результате расчета по формуле, умножить на коэффициент турбокомпрессора. Бензиновые двигатели с турбонаддувом работают на топливе с октановым числом выше, чем у бензина, который потребляют такие же моторы без турбин, именно потому, что их коэффициент ξ больше.

Степень сжатия на практике – как это происходит?

Сгорание топливной смеси в двигателе происходит при взаимодействии смешанных паров топлива и воздуха. При возгорании смеси происходит ее расширение, в результате чего увеличивается давление в камере. Коленчатый вал при этом выполняет обороты, соответственно двигатель выполняет один такт полезной работы. В наше время уже практически не выпускаются дизельные двигатели с низкой степенью сжатия, так как в этом нет необходимости, также и низкооктановое топливо практически исчезло с рынка. Все стремятся к более экономичным и высокооборотистым двигателям с большей степенью сжатия.

Увеличения степени сжатия можно добиться за счет уменьшения камеры сгорания дизельного двигателя. Но при таких изменениях инженерам на заводах приходятся искать компромиссное решение, потому что нужно сохранить давление в камере, а также уменьшить объем сжигания топлива. Одним из способов увеличения сжатия является расточка блоков головки цилиндра – степень сжатия при этом увеличивается, а объем сгорания топлива в камере уменьшается. При этом цилиндр сохраняет свой рабочий объем, и объем двигателя не меняется.

Расчет коэффициента сжатия

Вычислить степень сжатия ДВС можно, если выполнить расчет по формуле ξ = (Vр + Vс)/ Vс; где Vр – рабочий объем цилиндра, Vс – объем камеры сгорания. Из формулы видно, что степень сжатия можно сделать больше, уменьшив, объем камеры сгорания. Или увеличив, рабочий объем цилиндра, не изменяя камеры сгорания. Vр намного больше чем Vс. Поэтому можно считать, что ξ прямо пропорционален рабочему объему и находится в обратной зависимости от объема камеры сгорания.

Установка специальных модулей

Устанавливать модули нетрудно, но необходимо следовать определенной инструкции, которая прилагается к каждому блоку. Всего существует 4 категории блоков:

Блок изменения сигналов управления форсунками. Он предназначен для осуществления контроля над активностью форсунок — затормаживает или останавливает поднятие иглы. В результате этого происходит оптимизация расходования топлива и увеличивается эффективность ее сгорания. Блок соединяется к форсункам при помощи проводов. Совмещается со всеми дизельными двигателями с современной топливной системой питания.

Блок изменения системы работы топливного насоса. Взаимодействуя с датчиком компрессии топливной смеси, данный блок занижает исходящие от него показания. Это приводит к понижению давления в ТНВД и повышает динамику мотора. Ресурс двигателя при этом никак не страдает. Блок соединяется с топливным насосом и ЭБУ при помощи проводов. Он вполне может быть совмещен со старыми дизельными двигателями, которые изготавливались еще до 2008 года.

Блок, изменяющий показания датчика давления топливной рампы. При помощи этого прибора происходит «обман» ЭБУ — ему сообщается, что давление в топливной рампе снижено. Блок управления «думает», что обороты мотора упали, и начинает менять динамику работы форсунок. Это приводит к уменьшению расхода топлива и к увеличению мощности мотора. К датчику давления рампы блок присоединяется при помощи проводов. Он может быть совмещен только с современными двигателями.

Блок оптимизации работы ЦП ЭБУ. С его помощью происходит определение давления топлива. При его увеличении поступает импульс в ЭБУ для увеличения тайминга форсунок. В модуль встроена специальная программа, производящая коррекцию работы двигателя без ЭБУ. Показания датчиков при этом не изменяются. Блок может быть совмещен со всеми видами современных моторов.

Положительные стороны использования модулей:

Мощность мотора увеличивается.
Расходование топлива уменьшается.
Установка проста и ни у кого не вызовет сложностей.

Срок службы блока цилиндров несколько уменьшается.
Уменьшается и срок службы топливного насоса.
Вредные вещества начинают выбрасываться более активно.

Турбонаддув

Данный способ заслуженно считается наиболее эффективным в плане роста мощности силовой установки. Об этом свидетельствует и рост количества моделей, производимых с наличием подобной опции (турбированные модификации сегодня не редкость даже для концерна АвтоВАЗ).

Впрочем, даже обладателям машин с турбонаддувом есть к чему стремиться, поскольку и у них имеется немало возможностей повысить количество выдаваемых двигателем лошадиных сил. Особенно интересен такой тюнинг владельцам маломощных авто (например, с объёмом двигателя 1.4-1.5 литров). Для того, чтобы добиться ещё более впечатляющих результатов, достаточно установить турбину больших размеров. Альтернативным вариантом считается увеличение давления заводской турбины. Все эти способы позволяют добиться заметного прироста мощности, но требует внесения немалого количества изменений. Вместо этого можно подобрать турбину с более высокими показателями производительности, благо на рынке представлено огромное количество моделей для большинства ходовых моделей.

Если говорить об установке турбины на атмосферный силовой агрегат, то это уже считается кардинальным изменением конструкции авто, оказывающим влияние как на настройки двигателя, так и на эксплуатационные моменты (необходимость обязательного прогрева мотора, даже в жаркое время года, более частая замена расходных материалов).

Однако выигрыш в мощности может оказаться почти двукратным, поэтому такая работа стоит затраченных усилий. Всё зависит от ваших умений, а также характеристик устанавливаемой турбины. Правда, кроме собственно турбины придётся устанавливать и интеркулер, поскольку она в процессе работы сильно разогревается, а вместе с ней греется и мотор. Чтобы снизить тепловую нагрузку, некоторые увеличивают объём ОЖ, поступающей в радиатор и улучшают его обдув, устанавливая более мощный вентилятор. Старые форсунки также нужно заменить на более производительные, поскольку они не рассчитаны на столь большую нагрузку.

Принцип действия турбокомпрессора достаточно прост – обеспечение подачи в цилиндр намного большего количества воздуха. А поскольку интенсивность процесса горения в максимальной степени зависит от наличия кислорода (напомним, в атмосферном воздухе его немного – около 21%), то чем больше воздуха поступает в камеру сгорания, тем лучше

Кстати, турбина приводится в действие благодаря энергии выхлопа, не используя мощности двигателя, однако необходимо принимать во внимание, что существует прямая зависимость между нажатием педали акселератора и производительностью турбины

Достоинства данного метода увеличения мощности силового агрегата очевидны: по эффективности (двукратное и более увеличение КПД двигателя) ему нет альтернативы, использование турбины можно отменить одним нажатием кнопки, если в этом нет потребности.

Но это и самый дорогой способ, к тому же требующий перепрошивки ПО бортового компьютера. Самостоятельно установить турбину также малореально – для этого требуется соответствующий опыт и знания. Хотя запитка турбины не требует отбора мощности мотора, на высоких оборотах неизбежен повышенный расход горючего – этого требуют элементарные физические законы. Установка турбины требует существенной доработки многих других узлов машины – использования более прочных деталей, усиления тормозных возможностей. Наконец, приготовьтесь к тому, что ресурс двигателя окажется заведомо меньше регламентного.

Изменение коэффициента сжатия

Зачем менять степень?

На практике такая необходимость возникает нечасто. Менять сжатие может понадобиться:

при желании форсировать двигатель;
если нужно приспособить силовой агрегат под работу на нестандартном для него бензине, с отличающимся от рекомендованного октановым числом. Так поступали, например, советские автовладельцы, поскольку комплектов для переоборудования машины на газ в продаже не встречалось, но желание сэкономить на бензине имелось;
после неудачного ремонта, чтобы устранить последствия некорректного вмешательства. Это может быть тепловая деформация ГБЦ, после которой нужна фрезеровка. После того, как повысили степень сжатия двигателя снятием слоя металла, работа на изначально предназначенном для него бензине становится невозможной.

Иногда меняют степень сжатия при конвертации автомобилей для езды на метановом топливе. У метана октановое число – 120, что требует повышать сжатие для ряда бензиновых автомобилей, и понижать – для дизелей (СЖ находится в пределах 12-14).

Перевод дизеля на метан влияет на мощность и ведет к некоторой потере таковой, что можно компенсировать турбонаддувом. Турбированный двигатель требует дополнительного снижения степени сжатия. Может потребоваться доработка электрики и датчиков, замена форсунок дизельного мотора на свечи зажигания, новый комплект цилиндро-поршневой группы.

Диагностика при помощи специальных приборов

Описанные выше признаки могут лишь указать на недостаточную компрессию в двигателе. Для того чтобы осуществить восстановление, понадобится точно установить причину неисправности, а для этого необходимо специальное оборудование:

компрессометр;
набор специальных ключей;
немного машинного масла;
шприц.

Первое, что вам нужно будет сделать для получения достоверных данных – это правильно выставить зазоры. В противном случае вся собранная вами информация, необходимая для восстановления компрессии внутри двигателя, будет бесполезной.

Компрессометр позволяет получить наиболее точные данные. Хотя можно провести все измерения вручную. Правда, в таком случае точность собранных данных будет под сомнением.

Для того чтобы определить, чем именно вызваны проблемы с компрессией в двигателе, вам нужно осуществить следующие манипуляции:

оставьте в гнезде только одну свечу. Все остальные выкрутите;
коленвал нужно провернуть до конца такта сжатия;
свечи необходимо выкручивать по очереди, при этом постепенно вращая коленвал.

В результате этих нехитрых манипуляций вы сможете понять, что именно вызывает нарушение компрессии в двигателе и осуществить восстановление.

Внимание! Лучше всего проводить все замеры тогда, когда двигатель будет немного прогрет.

Перед тем как снять показания с прибора, заведите автомобиль. Как только, температура в двигателе достигнет 85 градусов – глушите. После этого вам нужно будет выкрутить свечи и открыть дроссельную заслонку.

Чтобы получить точные данные, один человек должен быть у двигателя, а второй – за рулём. Задача помощника будет заключаться в том, чтобы включать стартёр, параллельно вдавливая педаль газа в пол.

Важно! Компрессометр нужно вставлять в отверстие свечи. Поворачивать коленвал можно только при включённом стартёре

Для получения информации, которая поможет восстановить компрессию в двигателе, у вас будет около двух секунд. Для определения проблемного места понадобится несколько замеров

Поворачивать коленвал можно только при включённом стартёре. Для получения информации, которая поможет восстановить компрессию в двигателе, у вас будет около двух секунд. Для определения проблемного места понадобится несколько замеров.

При измерении компрессии в двигателе вы должны учитывать, что для каждой модели машины будет свой идеальный показатель. Обычно эти данные должен предоставлять производитель в официальной документации или на своём сайте.

Стоит признать, что износ автомобиля – это закономерный факт, которого нельзя избежать. Поэтому после того, как ваше транспортное средство проедет достаточное количество километров — проверьте двигатель на компрессию. К тому же восстановить маленькую неисправность всегда проще, чем большую.