Увеличение коэффициента полезного действия (КПД) автомобильного двигателя весьма полезно с точки зрения его экономичности, но практически всегда заводит инженеров в конструкционный тупик. Так произошло и при попытках увеличения степени сжатия в цилиндрах. Бесконечно уменьшать объём камеры сгорания невозможно, ограничения накладывает применяемое топливо.
Что такое компрессия
Компрессия измеряется в единицах давления и представляет собой пиковое его значение в цилиндре при быстром подводе поршня к верхней мёртвой точке (ВМТ) в конце такта сжатия, когда клапаны закрыты, а утечкой через кольца можно пренебречь за счёт скорости процесса.
Читайте также: Как прогреть салон автомобиля в зимний период
В отличие от степени сжатия, которая выражается в отношении рабочего объёма цилиндра к пространству камеры сгорания и является величиной безразмерной, не зависящей от технического состояния мотора, компрессия двигателя может меняться и зависеть от множества условий.
Поэтому именно она представляет большой интерес для оценки текущего положения дел в двигателе. Ведь горение смеси происходит не в абстрактном цилиндре нового мотора, а во вполне конкретных условиях, иногда далёких от идеала.
Чем отличается компрессия в дизельных и бензиновых ДВС
В дизельном моторе воспламенение смеси происходит за счёт тепла, выделяемого воздухом при его быстром и значительном сжатии. Температура поднимается настолько, что при впрыске даже тяжёлого дизтоплива в этот раскалённый газ оно мгновенно и надёжно загорается во всём объёме.
Бензиновый мотор работает иначе. Смесь подготавливается заранее, независимо от того, происходит ли это в цилиндре (так называемый прямой впрыск бензина) или ещё во впускном коллекторе, по ту сторону от клапана.
При нормальной работе воспламеняться самопроизвольно она не должна, поджигание происходит от электрической искры в свече зажигания. И не во всём объёме сразу, а только в ограниченной области искрового промежутка, откуда дальше и распространяется фронт пламени, поджигающий всю оставшуюся смесь.
Отсюда и различия в уровне компрессии. Если не брать в расчёт новейшие разработки ещё не пошедших в серию двигателей, то компрессия в дизелях значительно больше, примерно вдвое от бензиновых аналогов.
Это интересно: Что такое Вебасто и как им подогреть двигатель и прогреть салон
Точные цифры привести невозможно, поскольку моторных технологий масса, а с появлением турбированных двигателей с большим избыточным давлением на впуске ситуация вообще сильно изменилась. Остался только общий принцип – при прочих равных условиях компрессия в дизеле должна быть выше, а ограничения в её росте существуют в обоих случаях.
Как проверить компрессию в цилиндрах
По определению понятия компрессии можно догадаться, как её измерить. Предварительно ДВС прогревается до высокой температуры 70-90 градусов.
Из цилиндра выворачивается свеча, а вместо неё вставляется наконечник жёсткого или гибкого армированного шланга, заканчивающегося манометром с подходящим пределом измерения давления.
После чего выполняется несколько процедур:
- отключается топливный насос, для чего достаточно вынуть соответствующий предохранитель;
- блокируется подача искры и топлива в цилиндры, например, снять разъёмы с модулей зажигания и форсунок;
- наконечник шланга плотно фиксируется для предотвращения утечек, полностью нажимается педаль газа для освобождения пути воздуха на впуск, после чего включается стартёр;
- как только показания манометра прекращают расти, данное финишное значение давления запоминается или записывается, это и будет означать компрессию в данном цилиндре.
Для каждого двигателя существует свой допустимый диапазон значения компрессии, зависящий от его конструкционной геометрической степени сжатия.
Среднее значение давление в бензиновом моторе составляет в районе — 10 кг/см² (в дизельном ДВС — 20 кг/см²).
Практический смысл имеет также разбег показаний между цилиндрами, поскольку все одновременно выходят из строя довольно редко.
Упомянутые выше утечки через кольца по мере износа начинают играть всё большую роль. Обычно компрессия уменьшается со временем, но случаются парадоксальные случаи так называемой масляной компрессии.
Масло поступает в цилиндр в таком количестве, что полностью заливает кольца, и компрессия может даже превысить показания нового мотора.
Что представляет собой детонация
В нормальном режиме смесь в бензомоторах горит достаточно медленно, и фронт пламени от свечи распространяется с небольшой скоростью порядка 50 м/с.
Однако при выполнении ряда условий эта скорость резко возрастает:
- низкое качество антидетонационных свойств бензина, характеризуемых его октановым числом;
- самовоспламенение по дизельному типу задолго до ВМТ;
- высокая температура в цилиндре;
- возникновение дополнительных нагретых очагов в камере сгорания;
- неконтролируемое увеличение степени сжатия, например, при сильном нагаре;
- низкие обороты при большой нагрузке;
- слишком бедная, быстро сгорающая смесь.
Физическими свойствами детонации становятся быстрое, взрывное горение и распространение волны со скоростью звука. Причём эта скорость в условиях высокого давления и температуры значительно превышает её в нормальной обстановке.
Причины возникновения
Условия проявления детонации вызваны неисправностями мотора или пренебрежением к правилам его эксплуатации:
- заправка некондиционным или неподходящим для данного мотора топливом;
- перегрев двигателя;
- езда на повышенных передачах с малыми оборотами и значительным нажатием на педаль акселератора;
- установка слишком раннего зажигания на двигателях, где оно регулируется;
- нагар в камере сгорания;
- неисправность датчика детонации, не вызывающая выявления его ошибки со стороны блока управления;
- чрезмерное обеднение смеси.
Полностью исправный двигатель, снабжённый электронной системой впрыска и заправленный положенным по инструкции горючим, не детонирует.
Признаки детонирования
Самое частое упоминание о детонации – это знаменитая фраза «пальцы стучат». Разумеется, никакие пальцы там не стучат, а характерный звук возникает от ударов волны с большой скоростью о днище поршня.
Это надо знать: Гидроудар двигателя, что это такое, признаки и меры предосторожности
При сбросе газа, а также при равномерном движении на больших оборотах звон пропадает, хотя в особо тяжёлых случаях мотор может звенеть постоянно, что очень опасно для него, тем более, что при раскрутке звон плохо различим.
Последствия процесса
Разница между нормальным процессом и детонацией примерно такая же, как между горением артиллерийского пороха и взрывом бризантных веществ.
Первое выталкивает снаряд, а второе разрушает его вместе со стволом пушки. Примерно то же возникает и в цилиндрах двигателя.
Разваливаются и прогорают поршни, сокрушаются перегородки между кольцами, перегревается и искривляется головка блока. Ездить с детонацией категорически недопустимо.
Меры устранения и профилактика
Всё сводится к соблюдению простейших правил:
- заправляться только проверенным бензином с заданным октановым числом;
- вовремя менять масло, не дожидаясь отложений нагара;
- следить за состоянием системы управления двигателем, проводя полную диагностику после появления сигналов об ошибках;
- не допускать перегревов;
- не ездить под нагрузкой на чрезмерно малых оборотах;
- при увеличении расхода масла двигателем проверять компрессию и не откладывая принимать решение о ремонте мотора.
Актуальность борьбы с детонацией резко уменьшилась после прощания с карбюраторными моторами и повышением общей культуры обслуживания автомобилей.
Но знать об этом явлении нужно, тем более, что запас прочности у новых двигателей значительно меньше, чем был во времена постоянно «звенящих» от детонации моторов старых «Москвичей» и любителей ездить на «Жигулях», заливая «76й» бензин.
Особенно быстро детонация убьёт турбомотор, где и так конструкторы вынуждены снижать степень сжатия из-за высокого начального давления на впуске.
