Компрессия и степень сжатия двигателя – что это и в чем разница

Сжатие воздуха или топливовоздушной смеси необходимо для обеспечения работы двигателя. Максимальный объем цилиндра достигается при нахождении поршня в нижнем положении. Затем начинается этап сжатия, продолжающийся до выхода поршня в верхнюю точку. Таким образом, исходными данными для расчета степени сжатия (далее СЖ) являются полный объем полости цилиндра и объем камеры сгорания. Нужно понимать, что параметр является расчетным и не меняется в процессе эксплуатации (небольшим повышением СЖ из-за образования нагара можно пренебречь).

СЖ определяет требования к детонационной стойкости топлива. Для двигателей на легком топливе родом из 50-х гг. прошлого века СЖ редко превышала 7 единиц. Впоследствии значение было доведено до 10-11 единиц на большинстве двигателей. Дизели могут иметь СЖ до 23-24 единиц, необходимую для нагрева воздуха до температур, достаточных для воспламенения распыленного топлива. У любых моторов с наддувом геометрическая СЖ уменьшена, но воздух в цилиндры подается под избыточным давлением, что позволяет увеличить эффективность сгорания смеси.

В 60-х гг. прошлого столетия в мировом автопроме наблюдалась тенденция к увеличению СЖ до 11,5-12 единиц для повышения мощности, стойкость бензина к детонации повышалась за счет использования присадок на основе тетраэтилсвинца. Поскольку было выявлено вредное воздействие свинца на окружающую среду, то впоследствии СЖ несколько уменьшили, а характеристики и экономичность двигателей стали улучшать другими способами. В XXI веке встречаются двигатели, работающие по циклу Миллера, позволяющему повысить СЖ до 14-15 единиц при использовании стандартных автомобильных бензинов.

Под компрессией понимается давление воздуха в цилиндре, измеренное в атмосферах, барах или кг/см² (в отличие от СД, являющейся безразмерной величиной) при выходе поршня в верхнюю крайнюю позицию, до предела открытом дросселе и отключенной подаче горючего. Для замера используется манометр, вкрученный в отверстие для свечи или форсунки. Параметр является переменным, значение зависит от технического состояния двигателя и ряда прочих условий. Компрессия также зависит от СЖ – чем сильнее сжимается воздух, тем выше будет конечное давление. Типовое значение компрессии на 20-30% превышает геометрическую СЖ, хотя данное соотношение является усредненным.

Герметичность цилиндра обеспечивается компрессионными кольцами, расположенными в верхней части поршня. На современных двигателях используется два компрессионных кольца, старые модели могли оснащаться 3-4 кольцами. При сжатии клапаны должны плотно прилегать к седлам, не допуская утечку воздуха. Нужно понимать, что сжимаемый в цилиндре воздух немного стравливается через зазоры между поршневыми кольцами. Для правильного замера требуется прокручивать коленвал с частотой, соответствующей оборотам пуска. Если вал вращается медленно, то корректно определить компрессию невозможно. Проверка должна проводиться при полностью заряженной батарее и исправном стартере.

По мере выработки деталей давление в цилиндре будет снижаться – газ может проникать через увеличившиеся зазоры в кольцах или через неплотно закрытый из-за нагара клапан. При проверке компрессии учитывают разброс параметра по цилиндрам – иногда износ деталей может быть только в одном цилиндре. Падение давления сжатия приводит к затруднению пуска и снижению характеристик мотора, а также появлению вибраций при работе. Нормой считается разброс не более 10%.

В технической литературе под понятием компрессия подразумевается термин давление в конце такта сжатия. Зачастую владельцы автомобиля считают компрессию основным параметром, характеризующим состояние двигателя, хотя такое утверждение в корне ошибочно. Мотор может иметь отличную компрессию, но из-за проблем в системе смазки состояние вкладышей шатунов или опор коленчатого вала будет аварийным.

Падение давления может быть связано с пробоем прокладки под головкой. В этом случае компрессия будет никой в смежных цилиндрах. Если двигатель ремонтировался со снятием деталей газораспределительного механизма, то даже небольшое отклонение фаз может стать причиной снижения компрессии. Еще один фактор, влияющий на давление – температура двигателя. Холодные стенки блока и головки приведут к снижению температуры воздуха и падению значения компрессии. По этой причине замер всегда проводят на прогретом ДВС.

Если замер показывает низкую компрессию, то можно попытаться понять причину без разбора двигателя. В цилиндры заливают немного моторного масла, а затем вновь проводят замеры. Если давление осталось неизменным, то утечка воздуха происходит через негерметичный клапан. Повышение давления свидетельствует о проблемах с поршневой группой, чаще всего – на залегание поршневых колец.

Понятия СЖ и компрессии отчасти связаны между собой, но нужно понимать разницу между параметрами. СЖ является безразмерным параметром, не меняющимся по мере износа деталей. Компрессия представляет собой значение давления воздуха в конце такта сжатия и всегда снижается по мере износа деталей поршневой группы и клапанов.