22Апр

Компрессия бензинового двигателя: Компрессия в двигателе внутреннего сгорания

Содержание

Компрессия в двигателе внутреннего сгорания

Компрессия и степень сжатия – совсем не одно и то же. Незадачливые автовладельцы часто путают эти характеристики – видимо, их сбивают похожие цифры. На самом деле степень сжатия отражает, во сколько раз уменьшается объем цилиндра во время хода поршня от нижней к верхней мертвой точке. Иными словами степень сжатия – это отношение максимального объема цилиндра к минимальному. Степень сжатия может быть равной, например, десяти (10). В свою очередь под компрессией подразумевается давление воздуха в ВМТ, которое выражается в барах (атмосферах или паскалях). В бензиновых двигателях минимально допустимой компрессией считается 10 бар.

Температура воздуха при сжатии поднимается, что может привести к росту давления в исправном цилиндре до 13 бар. Однако, утечка воздуха через изношенные кольца и клапаны, может свести компрессию на нет. При значительном падении компрессии двигатель перестает заводиться, поскольку в цилиндрах невозможно создать условия для воспламенения топливовоздушной смеси.

Причиной отсутствия нормальной компрессии могут быть не только изношенные кольца и клапаны. Последние даже в исправном состоянии должны быть правильно отрегулированы. Если зазор меньше нормы, то клапан не будет полностью закрываться и через него произойдет утечка воздуха.

В бензиновых моторах нормальная компрессия находится в пределах 12-14 бар. Различия в цилиндрах в норме не превышают 1 бар. Однако если в одном из цилиндров компрессия ниже на 6-7 бар, то двигатель начинает троить на низких оборотах. При анализе выхлопных газов наблюдается повышенное содержание несгоревших углеводородов, СО и О2 и низкий показатель СО2.

При повышении оборотов в определенный момент неработающий цилиндр подключается, однако его реальный вклад в крутящий момент ничтожен. К тому же, вибрация никуда не девается, поскольку крутящий момент неравномерен. В современных моторах при падении компрессии в цилиндре электроника отключает его форсунку, дабы защитить нейтрализатор несгоревшего топлива от критического перегрева. Разумеется, при отключении нескольких цилиндров мотор перестанет работать.

Для дизелей компрессия не менее важна. При ее недостатке распыленная солярка попросту не воспламенится, т.к. не будет достигнута необходимая для этого температура сжатого воздуха. Чем меньше компрессия, тем труднее запускается холодный дизель. Чтобы дизельный автомобиль заводился зимой, давление в его цилиндрах должно составлять не менее 20-25 бар. Есть моторы, у которых данное требование еще выше.

Замер компрессии в дизельном двигателе имеет свои особенности. ТНВД необходимо отключить, чтобы перекрыть подачу топлива в цилиндры. Прибор для измерения давления необходимо вводить через отверстия свечей накаливания или форсунки. При этом наконечник прибора необходимо обязательно вкрутить, поскольку рукой давление 30-35 бар не удержать.

Косвенные признаки недостаточной компрессии

Чтобы понять, что давление в цилиндрах недостаточно, не обязательно производить замеры компрессии. Если на низких оборотах двигатель работает вяло и неустойчиво, а на высоких как бы «просыпается», то это явный признак плохой компрессии. При этом из выхлопной трубы, как правило, валит сизый дым – еще один признак.

Изношенные маслосъемные кольца плохо справляются со своей функцией, но на высоких оборотах масло, которое они пропускают, уплотняет зазоры компрессионных колец, в результате чего компрессия возрастает. Однако так продолжается, пока свечи не забросает маслом. Данное явление позволяет оценить износ колец, залив в цилиндры 5-10 мл моторного масла. Если после этого давление увеличится на 6-8 бар, то виноваты кольца. Проводя такой тест, необходимо учитывать, что компрессия может повыситься и за счет временного уменьшения объема камеры сгорания на эти самые 5-10 мл масла. В таком случае степень сжатия увеличивается, а вместе с ней и реальное давление в цилиндре.

При увеличении компрессии во время «масляного теста» только на 1-2 бара или если она вообще останется без изменений, то это весьма тревожный сигнал. В худшем случае это может означать наличие дыры в поршне, и тогда путь один – капремонт!

Если при обычном замере компрессии давление в одном из цилиндров поднимается заметно медленнее и оказывается на 3-5 бар ниже нормы, то есть вероятность прогорания прокладки между блоком и головкой.

А бывает, что компрессию удается повысить простой промывкой инжектора сольвентом. Это говорит о том, что мотор эксплуатировался на низкокачественном топливе, и многие его детали покрылись нагаром.

Зрим в корень: сказки про компрессию двигателя

Залегшие кольца или трещина в клапане — значительно более частые причины снижения компрессии, чем износ двигателя.

2

Компрессия — это вульгаризм. Правильно — давление конца такта сжатия. Это давление, которое создается в цилиндре при выключенном зажигании (или без подачи топлива — для дизеля) при положении поршня в верхней мертвой точке. Так вот, многие диагносты по величине замеренной компрессии (прости, наука, за жаргон!) дают заключение: «жив пациент» или «в морг», то есть на капитальный ремонт. По мнению многих продвинутых автомобилистов, компрессия для мотора чуть ли не всё! Но так ли это?

Компрессия и степень сжатия — одно и то же: сказка первая


Нет, не так! Компрессия — это давление в цилиндре, степень сжатия — безразмерный параметр, описывающий геометрические параметры цилиндра: это отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия (камера сжатия — это объем пространства над поршнем при его положении в ВМТ (еще он называется объемом конца сжатия — это то же самое). Называть ее камерой сгорания некорректно, поскольку сгорание топлива происходит во всем объеме цилиндра.) Компрессия от степени сжатия зависит, а степень сжатия от компрессии — нет! Компрессия зависит еще от кучи параметров: давления начала сжатия, регулировки фаз газораспределения, температуры, при которой проводится замер, протечек из камеры сгорания. А протечки определяются изношенностью колец и цилиндров. «Компрессия» — то максимальное давление, которое мы измеряем в цилиндре при выключенном зажигании.

1 no copyright

Поднял компрессию — увеличил мощность: сказка вторая


Не совсем так. Компрессию можно поднять двумя способами — увеличить степень сжатия или уменьшить протечки из камеры сгорания. Посмотрим, что будет в каждом случае: в нашем распоряжении стенд. Для начала уменьшим объем камеры сжатия. Проще всего для этого прошлифовать нижнюю плоскость головки цилиндров. У базового мотора «одиннадцатого» ВАЗа рабочий объем цилиндра чуть больше 370 кубиков. При штатной степени сжатия 9,8 объем камеры сжатия составит 42,6 см³. Можно посчитать, что, сняв 2 мм с посадочной поверхности головки блока цилиндров, мы уменьшаем объем камеры сжатия на 5,1 см³. Новая степень сжатия составит 11 единиц, то есть на 1,2 выше, чем у базового мотора. А теперь, просто из интереса, уберем еще 2 мм. Степень сжатия возрастает уже до 12,6. В учебнике находим нужную формулу и получаем: термический КПД цикла поршневого двигателя теоретически должен вырасти в первом случае минимум на 4%, во втором — на 9%. Здорово! А теперь ставим эти головки на стендовый мотор и снимаем моментные характеристики. Снижение расхода топлива существенно меньше, чем обещала теория, — на 2,5% в первом случае и на 4,5% во втором. Причем эффект более выражен в зоне малых нагрузок. Прибавка мощности еще меньше: от силы 2–3%, причем в зоне малых и средних оборотов. А на высоких — никакого эффекта… Все ясно: с увеличением степени сжатия резко растет давление в цилиндре, этот рост провоцирует детонацию, ее ловит соответствующий датчик — и сдвигает угол опережения зажигания назад. Следовательно, мощность падает. А потому и теоретический эффект существенно уменьшается. Зато растут температуры на выпуске, — стало быть, риск пожечь клапаны и поршни с таким мотором значительно выше. Способ второй — уменьшаем протечки. Пойдем от обратного: сравним, что станет с моментной характеристикой, если заменить кольца такими, чтобы зазоры в них стали больше, скажем, раза в два. Сделали. Для нового мотора — всё нормально, для всех цилиндров компрессия 13,2…13,4 бар. Для испорченного кольцами с большими зазорами — 10,8…11,1. А что показали замеры мощности? В зоне малых оборотов мощность испорченного мотора чуть-чуть упала, но когда перешли 2500 об/мин, кривые момента практически слились. Всё потому, что протечки из камеры сгорания в картер, которые должны бы снизить мощность, заметны только на малых оборотах, а на высоких их масса за один цикл резко падает, ведь с уменьшением времени цикла при увеличении частоты вращения коленчатого вала уменьшается и время на протечку. Компрессия резко выросла, а мощность — нет. Вместе с компрессией проснулась детонация, и угол опережения зажигания пришлось сдвигать назад. А он влияет на мощность сильнее.

2 no copyright

Нет компрессии — сразу на капиталку: сказка третья


Обычно механик, обнаруживший низкую компрессию, тут же заявляет: «Двигатель изношен, требуется капиталка». Так ли все однозначно? Нет, конечно! На спор можем назвать двадцать возможных причин снижения компрессии. Тут и проблемы с механизмом газораспределения, и механические или термические повреждения деталей двигателя, и закоксованность поршневых колец. И только одна из них будет связана с катастрофическим износом мотора. Важно уметь различать эти причины, понимать степень их опасности и знать методы борьбы с ними. Но это — тема отдельной статьи.

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.

3 no copyright

И совсем не сказка…


Так на что же влияет компрессия? На многое! Главное — на пусковые свойства мотора, особенно при низких температурах. В первую очередь это касается дизельных двигателей, где от давления и температуры конца сжатия зависит, воспламенится топливо в цилиндре или нет. Но и бензиновые двигатели в холодном состоянии тоже чувствительны к изменению компрессии: она влияет на испаряемость топлива, которое при холодном пуске только теоретически должно испаряться по пути в цилиндр. А реально — попадает туда в виде негорючих жидких капель. Сниженная компрессия повышает давление картерных газов. В этом случае через систему вентиляции на впуск двигателя летит больший объем паров масла. Плохо это: и токсичность растет, и темп загрязнения камеры сгорания резко увеличивается. Неравномерная по цилиндрам компрессия вызывает вибрации двигателя, особенно ощутимые на холостом ходу и при малых оборотах. А это, в свою очередь, вредит и трансмиссии, и подвеске мотора. Да и самому водителю. Словом, роль компрессии как диагностического признака, во многом характеризующего состояние двигателя, очень велика. И наши «сказки» никоим образом не призывают махнуть на нее рукой — наоборот! Но стремление к безудержному ее повышению в поисках дополнительных «лошадок» — дело в целом бесперспективное.

Компрессия в двигателе автомобиля: что это, как измерить и какая норма

Уже при первых проблемах с двигателем — затруднённый пуск, повышение расхода масла — рекомендуется проверять техническое состояние поршней. Зная, какая компрессия должна быть в двигателе, можно не ехать в сервис. Достаточно иметь диагностический прибор и уметь проводить расчёты.

Что такое компрессия?

Это давление (не путать с артериальным), создаваемое поршнем в конце такта сжатия. Но никак не степень сжатия — разница объёмов пространства цилиндра при противоположных состояниях поршня или безразмерный коэффициент. Степень сжатия — показатель практически неизменный, меняется только после проведения тюнинга ДВС или расточки цилиндров.

Компрессия — это давление, создаваемое поршнями мотора при вращении коленвала маховиком на оборотах 200-300 в минуту. По мере износа поршневой группы, показатель меняется. Поэтому его и используют для точной диагностики двигателя внутреннего сгорания. Замеряется он в барах, мегапикселях, кгс/см 2. Но, чаще измеряют в атмосферах. Для нахождения проблемной зоны, значение фиксируют во всех цилиндрах и затем сопоставляют с оптимальной величиной.

Причины снижения

Причины снижения компрессии:

  • износ поршневой группы двигателя, с увеличением зазоров и прочими дефектами;
  • подгорание тарелок клапанов, неплотно сидящих в сёдлах и пропускающих газы;
  • прогар или подвисание клапанов, что не позволяет создавать нужное давление;
  • цилиндр имеет задиры на поверхностях, ведущие к утечке газов.

По величине значения можно в полной мере судить о картине, царящей внутри мотора.

Нормы компрессии

Для определения критической изношенности цилиндро‐поршневой группы нужно сверять стандартный показатель с имеющейся величиной. Естественно, идеальным он не может быть, тем более, на моторах со старым устройством. Различают 3 приемлемых значений, при которых работа движка считается удовлетворительной:

  • для старых карбюраторных моторов с низкой степенью сжатия — до 9,9 атмосфер;
  • для инжекторов — 10,8 атмосфер;
  • для дизелей — до 29.7 атмосфер.

Такой разброс значений легко объяснить разностью степени сжатия. На старых силовых агрегатах она априори низкая — редко превышает 8,5 единиц. На DIESEL этот показатель, наоборот, высокий из‐за малых размеров камеры сгорания — доходит до 24 единиц. И только на современных бензиновых инжекторных моторах компрессия равна 9 или максимум 11 единицам.

Принято считать, что компрессия прямо связана со степенью сжатия. Если знать последнюю величину, которая всегда представлена в технических документах на автомобиль, определить компрессию не составит труда. Достаточно умножить коэффициент сжатия на 1,4 или 1,5. Но желательно всё‐таки использовать те значения, которые приведены в официальных источниках.

На двигателе Ваз-2106 показатель компрессии равен 11 кгс/см2, а на уже на Ваз-2110 — 13 кгс/см 2. Дизельный BHDA или BHDB, устанавливаемый на Ford Focus, отличается более высоким значением — 18 кгс/см

2. На Mitsubishi ASX с движками 1.6, 1.8 и 2.0 литра, этот показатель варьируется в пределах 12-13 кгс/см 2.

Как проводят измерение?

Компрессия обязана замеряться на двигателях, набравших свою рабочую температуру. Аккумулятор должен быть хорошо заряжен, проблемы со стартером и другими электрическими узлами — отсутствовать. Иначе замеры нельзя считать правильными.

Измерения следует проводить с помощью специального диагностического прибора. В его состав помимо стрелочного манометра со шкалой 0–4 МПа должно входить:

  • гибкий шланг с резьбовым наконечником для вкручивания в свечное гнездо;
  • обратный клапан, обеспечивающий герметизацию во время 5–10 тактов накачивания максимального давления;
  • ручник — нужен для сброса воздуха, чтобы обнулить показания;
  • переходники под различные резьбовые номера ‐ поскольку дизельные агрегаты мерятся через разные отверстия для форсунок или свечей накала.

Можно также использовать простейший вариант прибора ‐ обычный манометр с клапаном и конусообразной резиновой фурмой. Но в процессе измерения его надо вручную придерживать на свечном отверстии, так как шланг не вкручивается. Да и показатель, который он выдаст в таких условиях, нельзя считать оптимально верным. Куда правильнее использовать, пусть и дорогой, но профессиональный инвентарь.

Наиболее точные результаты получаются на прогретом двигателе. Ниже приводится подробный алгоритм действий:

  • запустить силовой агрегат, довести рабочую температуру до 80 градусов Цельсия;
  • скинуть бронепровода, вывернуть свечи зажигания, на дизеле — форсунки;
  • обесточить топливный насос, вытащив нужный предохранитель;
  • вкрутить насадку манометра в отверстие от первой свечи;
  • открыть дроссель, выжав педаль акселератора, и завернуть стартер несколько раз — 7–8;
  • снять показания с прибора;
  • повторить процедуру на всех цилиндрах.

На дизельных силовых установках можно исключить попадание горючего в масляный картер, отключив электронное управление форсунками. На моторах с механической топливоподачей это делается с помощью рычага отсечки, который взаимодействует с ТНВД.

Безупречными можно считать результаты, которые не отличаются между всеми цилиндрами более чем на 1 бар. Это означает, что поршневая группа и клапаны находятся в исправном состоянии. Если отличия существенные — 2–3 бара и больше — повторите процедуру, но с залитым в проблемные свечные отверстия 5 миллилитрами автола. Повышение значения скажет о том, что неисправна поршневая группа, ведь смазка уплотняет прилегание колец. Если ничего не изменится — прогорел клапан. Наконец, при показаниях ниже нормы во всех цилиндрах, капитальный ремонт неизбежен. Здесь уже никакие тесты с маслом не помогут — мотор придётся разбирать.

Известен также способ проверки с закрытой дроссельной заслонкой, но эффективен он лишь для выявления малых дефектов силового агрегата. Такой вариант поможет определить трещины на клапанной тарелке, отсутствие герметичности и прогар кромки.

Как часто проверять?

Как правило, специалисты рекомендуют проводить данную процедуру одновременно с заменой свечей зажигания — каждые 30–40 тыс. км. Таким образом, обеспечиваются и профилактические цели.

Однако двигатель нуждается во внеплановом проведении замера, если наблюдаются такие признаки:

  • увеличился расход масла до 150 мл/1000 километров;
  • затруднился пуск по утрам и в холодные дни;
  • появился сизый дым из глушителя;
  • ухудшился режим нейтрального хода — мотор частенько трясёт, он глохнет.

Все эти симптомы могут указывать и на другие неполадки. К примеру, нестабильный ХХ является характерным признаком неисправной системы зажигания. Поэтому перед измерениями всё это надо устранять. Иначе показатели будут неточными, а ремонт и затраты — лишними.

Восстановить компрессию агрегата можно, если нет повреждений ГРМ и показатель снижен из‐за закоксовки. Нужно купить специальную жидкость и провести раскоксовку на горячем моторе. Обычно в Москве такую процедуру проводят по сниженным ценам.

Компрессия в цилиндрах двигателя, норма для различных видов силовых агрегатов

Уменьшение объема газа при помощи внешнего воздействия называется компрессией. Какая компрессия должна быть в двигателе автомобиля для его бесперебойного функционирования?

Работа двигателей внутреннего сгорания осуществляется при помощи создания высокого давления в рабочих цилиндрах. Уменьшение объема при движении поршня вверх приводит к существенному повышению температуры в камере сгорания с последующим воспламенением топливовоздушной смеси. Компрессия в цилиндрах двигателя косвенно показывает состояние всех элементов, входящих в цилиндропоршневую группу.

Степень сжатия двигателя характеризует отношение объемов цилиндра при расположении поршня в верхнем положении и нижнем соответственно. Для каждого движка данная величина является постоянной.

Компрессия в двигателе имеет склонность к постепенному уменьшению, т. к. в процессе эксплуатации элементы двигателя, принимающие участие в его работе, изнашиваются и приходят в негодность, что приводит к нарушению герметичности в системе.

От давления в цилиндрах силового агрегата зависят следующие свойства:

  1. Бесперебойный запуск мотора, особенно в зимнее время.
  2. Отсутствие вибрации силового агрегата при работе на малых и холостых оборотах.
  3. Сбалансированность мотора.
  4. Наличие хороших характеристик в динамике автомобиля.

Перечень деталей, ответственных за уровень компрессии движка

При давлении топливной смеси от 15 до 30 атмосфер наибольшую нагрузку получают следующие элементы:

  • прокладка головки блока цилиндров;
  • поршень;
  • корпус цилиндра;
  • впускные и выпускные клапаны;
  • компрессионные кольца.

Все перечисленные детали газораспределительного механизма испытывают многократные нагрузки, возникающие в результате воздействий высокой температуры и давления. Износ любого из этих элементов влияет на компрессию, мощность мотора и его экономические характеристики.

Давление в дизелях и бензиновых моторах

Из-за отличий в конструкции дизелей и моторов, работающих на бензине, наблюдается разная компрессия в цилиндрах двигателя. Норма давления для дизельных моторов вдвое выше, чем для бензиновых. Это обусловлено потребностью в более высоком рабочем давлении для образования вспышки дизельного топлива.

Какой величины должна быть компрессия дизеля? Дизельный двигатель можно запустить только при создании давления в цилиндрах более 22 атмосфер. Оптимальная величина компрессии для дизелей находится в пределах 28–32 атмосфер. Такой уровень возможен благодаря высокой технологичности и сложности устройства мотора.

Компрессия бензинового двигателя характеризует уровень давления на холостых оборотах силового агрегата. Величина давления зависит от марки и модели автомобиля.

Сколько должна быть компрессия в бензиновом двигателе? Для карбюраторных двигателей норма компрессии рассчитывается по специальной формуле. В основу расчета входит степень сжатия, указанная в технической документации и коэффициент, величина которого определяется принадлежностью бензинового мотора к определенной группе.

К примеру, данный коэффициент для четырехтактного движка с искровым разрядом в свече зажигания равен 1,2–1,3. Нормальная компрессия двигателя, работающего на бензине, должна быть немного выше десяти атмосфер.

Низкая компрессия может быть вызвана использованием некачественного масла, несоблюдением режима замены смазки, частой ездой на высоких скоростях.

При появлении таких симптомов, как увеличение расхода топлива и масла, снижение тяги, необходимо осуществлять диагностику мотора. Для выявления причин необязательно разбирать движок, достаточно произвести замер компрессии в цилиндрах.

Описание измерения давления

Измерение компрессии производится на прогретом движке. Проверка давления в каждом цилиндре производится своими силами при наличии измерительного прибора. Компрессия измеряется при помощи специального инструмента — компрессометра.

При выборе измерительного прибора особое внимание необходимо уделить его резьбовому наконечнику, который должен подходить для вкручивания его вместо свечей зажигания.

Для проведения диагностики мотора необходимо выполнить следующие действия:

  1. Снять свечу с одного цилиндра.
  2. Установить измерительный прибор вместо снятой свечи.
  3. Провернуть коленвал с помощью стартера.
  4. Зафиксировать показание прибора.
  5. Замерить давление во всех цилиндрах с последующей фиксацией данных.
  6. Сопоставить полученные результаты.
  7. Добавить немного машинного масла в поршни.
  8. Прокрутить мотор стартером, не вставляя свечи.
  9. Повторно замерить компрессию в цилиндрах.

Для получения реальных результатов при проведении диагностики компрессия должна измеряться при количестве оборотов коленчатого вала, равном 200–250 оборотов в минуту.

Данные мероприятия проводятся с целью выявления сбоя в работе одного из цилиндров. Существенное увеличение давления свидетельствует о повреждении поршня или поршневых колец. Если давление осталось неизменным,следовательно,поломка коснулась элементов головки блока цилиндров или ее прокладки.

Факторы, влияющие на давление в двигателе

Результаты измерения компрессии часто отличаются друг от друга, даже если все детали, участвующие в газораспределении, исправны. На давление в цилиндрах оказывают влияние следующие условия:

  • количество поступающих воздушных масс;
  • скорость вращения коленчатого вала;
  • температура двигателя;
  • вязкость моторного масла.

Если возникли проблемы с запуском теряется мощность, двигатель нуждается в тщательной профессиональной диагностике. Ремонтно-восстановительные работы необходимо доверить опытным специалистам. Продление срока службы двигателя и поддержание компрессии в норме зависит от грамотного и внимательного отношения к мотору.

Увеличение мощности двигателя при помощи компрессора

Компрессор — это устройство, осуществляемое сжатие и подачу воздушных масс под давлением к потребителю. Наибольшую популярность компрессоры приобрели у автогонщиков и приверженцев скоростных режимов вождения.

Для существенного увеличения мощности мотора вместо увеличения его объема можно нагнетать больше воздуха в камеру сгорания. Это повлечет подачу большего количества топлива, что создаст повышенное давление и усиление толчка выбрасываемого газа. Для этих целей используется нагнетатель воздуха — компрессор.

Автомобильный компрессор дает возможность двигателю прибавить более 45% мощности, увеличить крутящий момент на 31%.

В зависимости от способа подачи воздуха нагнетатели делятся на три вида:

  1. Центробежный компрессор.
  2. Двухвинтовой.
  3. Роторный.

Благодаря конструктивным особенностям центробежного компрессора, осуществляющего принудительное повышение мощности,его используют чаще других видов нагнетателей.

Компрессор запускается при помощи вращающегося коленчатого вала двигателя, что создает дополнительную нагрузку на силовой агрегат. При создании моторов, работающих в паре с нагнетателем, дополнительно усиливают узлы, получающие добавочную нагрузку при взрывах в камере сгорания. Усовершенствование элементов силового агрегата существенно увеличивает стоимость двигателя и автомобиля в целом.

Компрессия в бензиновом и дизельном двигателях: что такое и как измерить

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС) относится к основной части любого транспортного средства. Зачастую вместе с понятием ДВС можно услышать и такое понятие как компрессия в двигателе. Это важный показатель, который отвечает за работу двигателя автомобиля. Разберемся, что такое компрессия, какая компрессия должна быть в двигателе и что будет с двигателем при нарушении норм.

Что такое компрессия?

Слово «компрессия» происходит от латинского «compression», что в переводе означает «сжатие». Т.е. под компрессией понимается сжатие газа, происходящее из-за действия внешних сил, чтобы уменьшить объем газа, а также увеличить температуру и давление.

Чтобы понять, что представляет собой компрессия в двигателе, стоит разобраться для начала из чего состоит двигатель внутреннего сгорания. В нем есть блок цилиндров, клапана, поршни с компрессионными и масляными поршневыми кольцами, шатуны и коленчатый вал.

При поднятии поршня на такте сжатия, клапаны закрыты, поэтому происходит топливной смеси, при этом давление образуется в цилиндре максимальное. А цифровое значение этого давления и представляет собой компрессию двигателя.

Измеряется компрессия в единицах измерения давления – бар, кг/см2, МПа.

Нормы компрессии

На показатель компрессии влияют множество факторов. Среди них:

  • посадка клапанов, особенно если они установлены плотно;
  • наличие небольших трещин между седлами клапанов;
  • цилиндры и поршни слишком изношены;
  • поршневые кольца изношены;
  • присутствие в цилиндрах масла.

Для того, чтобы понять работает двигатель в штатном режиме или есть проблемы нужно знать заводские параметры компрессии для каждого двигателя, т.к. они будут отличатся.

Обычно норма компрессии указывается в технических характеристиках. Можно только отметить, что из-за различий дизельных и бензиновых двигателей компрессия будет разная. Как правило, дизели имеют норму давления больше в два раза.

Компрессия в дизельном двигателе составляет более двадцати атмосфер. Чаще всего, она колеблется от двадцати восьми до тридцати двух атмосфер. Такие высокие показатели обусловлены сложностью устройства двигателя.

Норму компрессии для бензиновых двигателей можно рассчитать по формуле, в которую входит степень сжатия двигателя и коэффициент Х, который определяется в зависимости от типа мотора. Степень сжатия берется из технической документаций на автомобиль.

Х = 1,2-1,3 для четырехтактных моторов;
Х = 1,7-2 для четырехтактных дизельных моторов.

Как правило, норма компрессии бензинового двигателя немного больше десяти атмосфер.

Хорошо знать норму компрессии для своего автомобиля, но нужно еще и уметь ее измерять, чтобы быть уверенным, что двигатель работает исправно. Рассмотрим, какие способы измерения компрессии двигателя существуют.

Измерение компрессии своими руками

Чтобы измерить компрессию можно, конечно, обратиться в автосервис. Но проще сэкономить деньги и произвести измерения самостоятельно. Для таких измерений достаточно просто купить специализированный прибор – компрессометр. Это, по сути, манометр, но имеющий обратный клапан, измеряющий максимальное давление в цилиндре двигателя.

Сейчас на рынке предлагаются компрессометры для дизельных и для бензиновых моторов. Отличия в допустимых пределах измерений, потому как в дизельных движках давление намного выше.

Для проверки компрессии нам в первую очередь потребуется:

  1. проверка уровня зарядки аккумулятора. Это необходимо, потому как, при измерении давления двигатель будет работать на аккумуляторе.
  2. прогреть двигатель авто до рабочей температуры. Это необходимо, чтобы получить максимально точные результаты измерения.

После чего переходим ко второму этапу:

  1. снятие всех свечных проводов;
  2. выкручивание свечи зажигания каждого цилиндра;
  3. при электрическом бензонасосе – его необходимо вытащить. Если бензонасос обычный, то просто отключается шланг, отвечающий за топливо;
  4. отключение питающего провода с форсунок при необходимости.

Выполнив эти действия, можно приступать непосредственно к измерению компрессии в цилиндрах двигателя. Желательно измерения проводить вдвоем, чтобы один человек фиксировал результаты измерения, а другой – вращал мотор.

Для измерения выполняются следующие действия:

  1. вкручивание компрессометра в проверяемый цилиндр;
  2. нажатие педали газа до упора, чтобы полностью открыть дроссельную заслонку. Ключ зажигания начинаем вращать стартер. Вращение производится до тех пор, пока показатель прибора не перестанет расти – это и будет компрессия двигателя.

После полученного результата, необходимо сравнить с нормами, которые должны быть для данного двигателя. Если же результаты приближены к показателям нормы, то компрессия в двигателе хорошая и двигатель работает отлично, либо причина поломки двигателя не в этом.

Причины и последствия низкой компрессии

Если при измерениях получена низкая компрессия двигателя, то необходимо в срочном порядке восстанавливать давление в цилиндрах. Иначе могут быть серьезные последствия в дальнейшем при эксплуатации автомобиля. Например, будет сложно завести движок, обороты двигателя будут скакать, мотор будет очень сильно шуметь, мощность двигателя значительно снизится, увеличится расход топлива, появится синий дым, который будет выходить из выхлопной трубы при запуске двигателя.

Самыми распространенными причинами низкой компрессии может быть:

  • сгорела прокладка блока цилиндра;
  • сгорел поршень или клапан;
  • сильный износ деталей цилиндра;
  • разрушилось седло клапана.

В первую очередь необходимо проверить все эти детали и заменить неисправные. После чего, компрессия должна быть в норме, стоит провести повторные измерения.

Причины и последствия высокой компрессии

Если же результаты измерения компрессии оказались высокими, то стоит проверить, возможно в камеру сгорания попадает масло или двигатель перегревается.

Последствия высокой компрессии приводят к детонации и возникновению калильного зажигания, что в свою очередь способствует повреждению поршня и цилиндра двигателя.

При высоких показателях компрессии стоит также, проверить, не износились ли маслосъемные колпачки и кольца или нет ли нагара в цилиндрах, возможно двигателю потребуется раскоксовка ДВС.

Если у вас возникли вопросы — оставляйте их в комментариях под статьей. Мы или наши посетители с радостью ответим на них

Какая компрессия должна быть в бензиновом и дизельном двигателе

На чтение 5 мин Просмотров 2.2к. Опубликовано Обновлено

Практически каждый автомобилист сталкивался с такой неприятной ситуацией, когда мощность автомобиля снижалась буквально на глазах, машина тяжело набирала скорость, а двигатель вовсе плохо запускался. В таком случае ничего не остаётся, кроме как провести диагностику мотора. Диагностика подразумевает под собой целый ряд технических мероприятий.

Но опытные автомобилисты знают, что первым делом необходимо измерить компрессию двигателя, которая позволяет предварительно установить все проблемы силового агрегата и по возможности устранить их.

Компрессия двигателя – что это и как измеряется

Часто можно встретить, как некоторые автомобилисты путают понятие компрессии со степенью сжатия. Это две принципиально разные характеристики. Степень сжатия характеризует отношение максимального значения объёма цилиндра к минимальному, в то время компрессия – это показатель давления в цилиндрах авто, создаваемое поршнем в ВМТ своего движения в заключительной стадии такта сжатия. Как видим, ничего общего.

Степень сжатия – постоянный параметр, который может измениться только лишь в случае изменения конструктивной особенности мотора. Давление в цилиндрах двигателя может периодически меняться. Вообще компрессия является оценочным критерием состояния мотора. Какой должна быть компрессия в цилиндрах двигателя? Для каждого силового агрегата эта цифра различна, но в большой мере она зависит именно от показателя степени сжатия.

Как проверить компрессию на бензиновых и дизельных моторах

Проверка компрессии в цилиндрах двигателя различными методами позволяет более точно установить проблемное место, где следует сосредоточить свои силы. Производить замер можно в собственном гараже, не прибегая к услугам специалистов. Если вы решили собственноручно измерить этот чрезвычайно важный показатель, то необходимо вооружиться следующим арсеналом:

  1. Сам прибор замера – компрессометр.
  2. Заряженный автомобильный аккумулятор.
  3. Свечной ключ.
  4. Исправный стартер.

Специалисты зачастую проводят замер на непрогретом двигателе. Если должного опыта в проведении подобной работы нет, то предварительно необходимо прогреть мотор. После чего производится демонтаж воздушного фильтра, отключение низковольтных проводов.

Компрессометр – обычный манометр со специальным переходником. Устройство подключается к свечному отверстию и таким образом происходит замер в каждом цилиндре с одновременным запуском мотора на холостом ходу. Компрессометр удерживается несколько секунд. Как только стрелка перестаёт расти, прибор отсоединяется. Данную процедуру желательно проделать несколько раз, после чего вывести среднее значение. Вполне нормальная ситуация, когда полученные данные отличаются от заверенных производителем. Ведь в ходе эксплуатации авто происходит естественный износ деталей поршневой группы, что способствует уменьшению компрессии. Расхождение в пределах 10% считаются допустимым.

Если некоторые отклонения от нормы компрессии бензинового мотора допустимы, то для дизельного двигателя всё намного серьёзней. Производить замеры дизеля стоит не только с целью определения состояния поршневой группы, но и для того, чтобы получить рамки температурного режима, при которых возможна стабильная работа «холодного» дизельного мотора. Для того, чтобы измерить давление в цилиндрах дизельного двигателя, необходимо отключить питание, оставив в работоспособном состоянии только стартер. При замере необходимо соблюдать, пожалуй, самое важное условие – коленчатый вал должен совершать 200-250 оборотов в минуту.

Чтобы измерить данный параметр в цилиндрах дизельного мотора, необходимо соблюсти следующие условия:

  • Отключить подачу топлива;
  • Выкрутить одну форсунку;
  • Убедиться в работоспособности аккумулятора и стартера.

Необходимо обесточить электромагнитный клапан подачи топлива по магистрали. После чего компрессометр подключается к отверстию форсунки. Прибор должен быть с пределом измерения, по меньшей мере, 60 атмосфер.

Норма компрессии в бензиновом и дизельном двигателе

Важно помнить, что компрессия не должна быть ниже нормы. Низкие показатели приводят к следующим негативным последствиям:

  • Увеличение давления картерных газов;
  • Ускоренное загрязнение камеры сгорания, увеличение токсичности;
  • Повышенный расход топлива;
  • Существенное увеличение расхода масла.

Какова норма этой характеристики? Для определения нормы давления в цилиндрах различных силовых агрегатов существует следующая формула: степень сжатия, указанная производителем в документации авто, умножается на коэффициент, который для бензиновых силовых агрегатов равен 1,2-1,3. Цифра от 7 до 12 атмосфер считается нормальной.

Компрессия в дизельном двигателе значительно выше, следовательно, и границы нормы будут другие. Для дизеля допустима компрессия от 25 до 33 кг/см2. Разница между двумя различными цилиндрами не должна превышать трёх атмосфер. Повысить этот показатель, хоть и временно, можно за счет использования различных присадок. Но также стоит понимать, что слишком низкие показатели свидетельствуют о том, что двигатель нуждается в ремонте. Чаще всего замене подлежат гильзы. Существенно увеличивает износ этих составляющих дизтопливо неприемлемого качества.

Что делать, если компрессия слишком низкая?

Давление в цилиндрах ДВС может падать по различным причинам: прогар поршня, деформация клапана, дефект распределительного кулачка, износ маслосъёмных колпачков. Если уровень компрессии упал в одном цилиндре, есть большая вероятность, что проводить капитальный ремонт мотора не потребуется. Для устранения проблемы порой хватает простой чистки камеры сгорания от образовавшегося налёта. Другая ситуация, когда компрессия ниже нормы во всех цилиндрах. В таком случае к ремонту «сердца» авто необходимо подходить комплексно. Это более тяжелый случай, ведь потребуется регулировка зазоров ГРМ, восстановление герметичности камеры сгорания, что в конечном итоге потребует капитального ремонта.

В дизельных моторах кроме проблем с гильзами также можно обнаружить износ зеркала цилиндров. При таком недуге появляется синий дым из выхлопной трубы, который образуется из-за неполного сгорания солярки. Происходит это потому, что увеличивается зазор между составляющими, что и служит причиной образования низкого давления в камере сгорания.

Заключение

Проверка компрессии в цилиндрах двигателя является обязательной процедурой для тех, кто ищет неисправности в работе «сердца» своего автомобиля. Однако профессионалы не используются результаты замеров, как абсолютные. Полученные данные подсказывают, на что следует обратить внимание в первую очередь.

Как повысить компрессию в двигателе? Способы повышения давления могут быть различными. Всё зависит от найденной неисправности. В одних случаях хватает использования более вязкого масла, различных присадок для мотора, замена колец. В других случаях требуется капитальный ремонт силового агрегата. Поэтому, увеличить компрессию возможно в тех случаях, когда была правильно обнаружена причина её снижения.

Проверка компрессии двигателя автомобиля — результаты измерения

Недавно двигатель работал нормально, но упала мощность, увеличились расход топлива и масла, а на холостом ходу появилась вибрация. В подобных случаях для определения причины неисправности прибегают к измерению компрессии. Расскажем как правильно проверить компрессию двигателя и на что влияют результаты измерений.

Что это такое

Компрессией называют величину максимального давления в цилиндре, создаваемого при холостой прокрутке двигателя стартером (например, при отключении свечи зажигания). Компрессию двигателя не стоит путать со степенью сжатия, т.к. это разные понятия. 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, пока давление в шланге не сравняется с максимальным давлением в цилиндре. Его значение зафиксирует манометр.

Как правильно проверить

  • 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 с открытой или с закрытой дроссельной заслонкой. Каждый из способов дает результаты и позволяет определять свои дефекты. Когда заслонка закрыта, в цилиндры 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. При измерении компрессии с открытой заслонкой картина будет иной. Большое количество поступившего воздуха и рост давления в цилиндре, конечно, способствуют увеличению утечек. Но они заведомо меньше подачи воздуха. Вследствие этого компрессия падает не столь значительно (приблизительно до 0,8-0,9). Поэтому, замер компрессии с открытой заслонкой лучше подходит для определения «грубых» дефектов двигателя, таких как: поломки поршней, закоксовывание колец, прогары клапанов, 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), а при последующих тактах резко возрастает, — это косвенно свидетельствует об износе поршневых колец.

В таком случае заливка в цилиндр небольшого количества масла сразу увеличит не только давление на первом такте, но и компрессию.

Чем проверяют

Самым распространенным прибором является компрессометр. Также в продаже имеются целые наборы с комплектом переходников (адаптеров), позволяющих проводить измерения на автомобилях любых марок и моделей.

Быстро и эффективно измеряют компрессию современные мотор тестеры. Эти приборы фиксируют фактически не давление, а амплитуду пульсации электрического тока, потребляемого стартером во время прокрутки — ведь чем выше давление в цилиндре, тем больше затраты мощности стартера на вращение коленвала. Тем самым удается одновременно измерить компрессию во всех цилиндрах всего за несколько оборотов, не прибегая к выворачиванию свечей, что особенно важно для многоцилиндровых двигателей.

Недостаток мотор тестера — получаемые результаты выражаются в относительных единицах, например, в процентах к цилиндру, работающему лучше. Лишь самые дорогие мотортестеры способны измерять абсолютную величину компрессии в каждом цилиндре, но это возможно только на основе большого числа статистических данных по конкретной модели двигателя и их сопоставления с действительным давлением в цилиндре.

Результаты измерения

Неисправность Признаки неисправности Компрессия, МПа
полностью открытая заслонка закрытая заслонка
Полностью исправный двигатель Отсутствуют 1,0 — 1,2 0,6 — 0,8
Трещина в перемычке поршня Синий дым выхлопа, большое давление в картере 0,6 — 0,8 0,3 — 0,4
Прогар поршня То же, цилиндр не работает на малых оборотах 0,5 — 0,5 0 — 0,1
Залегание колец в канавках поршня То же 0,2 — 0,4 0 — 0,2
Задир поршня и цилиндра То же, возможна неустойчивая работа цилиндра на холостом ходу 0,2 — 0,8 0,1 — 0,5
Деформация клапана Цилиндр не работает на малых оборотах 0,3 — 0,7 0 — 0,2
Прогар клапана То же 0,1 — 0,4 0
Зависание клапана То же 0,4 — 0,8 0,2 — 0,4
Дефект профиля кулачка распредвала (для конструкций с гидротолкателями) То же 0,7 — 0,8 0,1 — 0,3
Повышение количества нагара в камере сгорания в сочетании с изношенными маслосъемными колпачками и кольцами Повышенный расход масла с синим дымом выхлопа 1,2 — 1,5 0,9 — 1,2
Естественный износ деталей поршневой группы То же 0,6 — 0,9 0,4 — 0,6

В большинстве случаев результаты замеров компрессии являются относительными. Это значит, что необходимо опираться на разницу в значениях компрессии у различных цилиндров, а не на саму ее абсолютную величину.

Как газовый двигатель Mazda с воспламенением от сжатия работает как дизель, не взрываясь

Вчера на Токийском автосалоне Mazda опубликовала новую информацию о своем долгожданном двигателе Skyactiv-X с воспламенением от сжатия. Все это немного обескураживает, если вы не инженер, но, к счастью, Mazda собрала короткое видео, объясняющее, как именно работает этот революционный двигатель.

По сути, этот газовый двигатель может работать как дизель, используя воспламенение от сжатия для сжигания топлива.Mazda называет это зажигание от сжатия с контролем искры (поскольку свеча зажигания все еще используется для инициирования сгорания), и это первый двигатель, который может плавно переключаться между сжатием и искровым зажиганием в зависимости от нагрузки.

В этом двигателе также используется новая система раздельного впрыска топлива и датчик давления в цилиндре для обеспечения стабильного сгорания и контроля нагрева. Вот как это объясняет Mazda:

SKYACTIV-X контролирует распределение топливовоздушной смеси, чтобы обеспечить сжигание обедненной смеси с помощью механизма SPCCI.Сначала бедная топливовоздушная смесь для воспламенения от сжатия распределяется по камере сгорания. Затем прецизионный впрыск топлива и завихрение используются для создания зоны более богатой топливовоздушной смеси — достаточно богатой для воспламенения искрой и минимизации образования закиси азота — вокруг свечи зажигания. Используя эти методы, SPCCI обеспечивает стабильное горение.

Вы можете прочитать гораздо более подробное описание этой технологии на веб-сайте Mazda, но мы уверены, что вы просто хотите узнать результаты. По сути, 2.0-литровый двигатель Skyactiv-X обеспечивает до 30 процентов больше крутящего момента, более резкую реакцию дроссельной заслонки и 20-процентное улучшение экономии топлива по сравнению с нынешним 2,0-литровым бензиновым двигателем Mazda. Mazda утверждает, что на низких скоростях Skyactiv-X может увеличить расход топлива благодаря своей способности работать на очень обедненной топливной смеси.

Skyactiv-X обещает лучшее из обоих миров — эффективность дизельного топлива с выбросами бензина и управляемость. Он выйдет в производство на Mazda 3 2020 года, дизайн которой был анонсирован в новом концепте Kai, который дебютировал в Токио.

Если все получится, эта технология может помочь двигателям внутреннего сгорания оставаться актуальными даже при ужесточении требований к выбросам и экономии.

[youtube align = ‘center’ autoplay = ‘0’] https://www.youtube.com/watch?v=RBlBrxT-Xy4&feature=youtu.be [/ youtube]

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

Основные причины низкой компрессии двигателя и способы их устранения

Возможно, вы не знакомы с проблемой низкой компрессии двигателя, но если она случится с вами, вы очень быстро поймете, насколько сложной она может быть. Что такое низкая компрессия двигателя, почему это происходит и что с этим делать?

Проще говоря: двигатель внутреннего сгорания, такой как двигатель вашего автомобиля, полностью работает по принципу сжатия. Топливные форсунки смешивают бензин и воздух и распыляют эту смесь в камеру сгорания, где она воспламеняется, создавая сгорание, которое сжимается в цилиндрах двигателя, приводя в движение автомобиль и заставляя его двигаться.Легко понять, насколько низкая компрессия может создать проблемы для автомобиля.

Если у вас есть проблемы с компрессией двигателя автомобиля, ваш автомобиль либо пропускает зажигание при запуске двигателя, либо работает плохо, либо, если у вас низкая компрессия во всех цилиндрах или ее нет, вообще не заводится. Вы не сможете водить машину долго, если вообще сможете, с низкой степенью сжатия. Вам нужно немедленно решить проблему, но сначала вы должны понять причины низкой компрессии двигателя.

Причины низкой компрессии двигателя

Есть несколько причин, по которым вы можете устранить потерю компрессии в ваших цилиндрах.Один из возможных вариантов — взорванная прокладка головки блока цилиндров. Прокладка головки соединяется с головкой блока цилиндров в верхней части двигателя. Если есть проблема, вы заметите зазор между цилиндром и головкой, и газ выйдет из цилиндра, что приведет к низкому сжатию.

Проблема также может заключаться в неисправности поршней, которые приводят в движение ваш автомобиль. Если ваш двигатель работает слишком горячо, тепло может прожечь отверстия в поршнях, которые являются еще одной областью утечки газа, что приведет к потере компрессии.Однако более вероятен сценарий, когда сами поршни целы, но поршневые кольца были повреждены из-за перегрева и не могут герметизировать газ внутри цилиндра. Часто виной всему низкая компрессия во всех цилиндрах.

Кроме того, утечка компрессии может быть не в поршнях или прокладке головки, а в клапанах. Выпускные клапаны и впускные воздушные клапаны в верхней части цилиндра также могут перегреться, и утечка газа или уплотнения клапанов могут стать слишком изношенными, чтобы обеспечить надлежащую герметизацию газа.В любом случае результатом часто является низкое сжатие.

Некоторые проблемы с клапанами могут привести к низкой компрессии. Во-первых, у вас может быть опущенное седло клапана. Это происходит, когда металлическое кольцо, обычно вдавливаемое в головку блока цилиндров, освобождается из-за теплового расширения и выпадает из головки, позволяя воздуху выходить в порт клапана.

Другой пример: пружина клапана может сломаться. Пружина клапана позволяет впускному или выпускному клапану снова закрываться после того, как распредвал открывает их. Если один сломается, клапан не сможет полностью закрыться, и компрессия выйдет из строя.

У вас может быть даже выпавший комплект фиксаторов клапана. Это небольшие металлические детали в держателе пружины клапана, которые удерживают клапан в соединении с пружиной клапана. Если они смещаются, они могут упасть в цилиндр и соприкоснуться с поршнем, препятствуя сжатию.

Еще одним вероятным виновником может быть ремень ГРМ. Это соединяет распределительный вал и коленчатый вал и требуется для поворота распределительного вала. Если он сломан или изношен, а распределительный вал не может вращаться, ремень газораспределительного механизма не сможет открыть выпускной или впускной клапан, чтобы сгорание приводило к сжатию, необходимому для движения автомобиля.Если у вас вообще нет компрессии в ваших цилиндрах, у вас, вероятно, плохой ремень ГРМ или сломанный распределительный вал.

Теперь, когда вы знаете некоторые из наиболее распространенных причин низкой компрессии двигателя, что с этим делать?

Как исправить низкую компрессию двигателя

Если у вас есть проблема с компрессией в вашем двигателе, вы, вероятно, знаете об этом, но вы можете проверить, чтобы убедиться, что проблемы с вашим двигателем не связаны с другой проблемой. Для этого вам следует приобрести манометр для проверки компрессии.Убедитесь, что вы отключили двигатель, чтобы он не запускался, пока вы проверяете цилиндры.

Снимите катушку зажигания и свечу зажигания с проверяемого цилиндра. Вставьте удлинитель манометра и закрутите его. Попросите кого-нибудь провернуть двигатель и смотреть на манометр, пока не достигнете максимального сжатия. В здоровом двигателе должно быть 100 фунтов на квадратный дюйм на цилиндр. Если два цилиндра рядом друг с другом имеют низкое давление, вероятной причиной является взорванная прокладка головки блока цилиндров.

Если вы обнаружите, что у вас низкая степень сжатия, единственное решение — заменить протекающую деталь, будь то поршень, поршневое кольцо, распределительный вал, прокладка головки или клапаны.Вы можете использовать информацию, предоставленную выше, чтобы провести небольшую детективную работу и вынюхать оскорбительную часть. Если ваш автомобиль склонен к перегреву или старый, причиной вашей проблемы с компрессией может быть несколько неисправных деталей.

В зависимости от неисправной детали вы можете потребовать дорогостоящего ремонта. Однако обычно у вас мало альтернатив, так как вы не можете ездить с низким уровнем сжатия или без него.

Компрессионная обработка двигателя

Если у вас нет времени или средств для физического ремонта (жесткой детали), следующим шагом должно стать добавление в двигатель средства для восстановления компрессии двигателя, такого как Rislone Compression Repair with RingSeal.Хотя такой продукт не гарантирует, что у вас никогда не будет проблем со сжатием (некоторые проблемы со сжатием слишком серьезны, и аппаратное исправление является единственным вариантом ремонта), он может значительно снизить вероятность этого, отклеивая кольца и заполняя зазоры в стенках цилиндров, которые возобновляются. изношенные двигатели, восстановить компрессию, отремонтировать прорвавшиеся двигатели и восстановить мощность.

Если вы ищете наш продукт для компрессионной обработки двигателя или другие подобные продукты, вы можете найти ближайший к вам магазин, где они продаются.

Обзор

Expert: что в любом случае вызывает потерю компрессии в двигателе?

В большинстве случаев для обслуживания двигателя не требуется отвозить автомобиль в магазин для дорогостоящего ремонта.И делать это самому в любом случае может быть гораздо выгоднее. Если вы похожи на нас в Rislone, вы хотите, чтобы ваш двигатель работал на максимальном уровне, независимо от того, является ли ваш автомобиль тяжелым грузовиком, высокопроизводительным автомобилем или обычным семейным седаном.

Ваш двигатель поддерживает вашу жизнь в движении, и вы ожидаете, что он останется надежным и эффективным. Но когда проблемы начинают возникать, лучшее, что вы можете сделать, это обучить себя, прежде чем обращаться в дилерский центр или к механику.

Потеря компрессии в двигателе может быть результатом многих неисправных компонентов, поэтому мы собираемся дать вам краткое изложение, чтобы показать вам каждую возможную проблему и то, как вы можете выполнить простой и эффективный ремонт.

Объяснение компрессии двигателя

Если вы автолюбитель или любите учиться на ходу, важно понимать, как работают различные компоненты двигателя. Если у вас есть базовая основа, вам будет легче находить проблемы и устранять их самостоятельно.

В вашем автомобиле есть двигатель внутреннего сгорания (иногда называемый ДВС), который использует сжатие для передачи энергии. Сжатие происходит в цилиндрах внутреннего сгорания, когда топливные форсунки выталкивают воздух и топливо в камеру сгорания.Смесь воспламеняется, и расширение горящих газов в цилиндрах приводит в движение поршень, переводя энергию сгорания в механическую энергию, которая приводит в движение транспортное средство.

Поскольку цилиндр сжимает воздух и топливо до их воспламенения, сжатие является жизненно важным процессом, позволяющим транспортному средству работать. Потеря сжатия является результатом утечки в одном или нескольких цилиндрах, вызванной нормальным износом двигателя.

Если вы испытываете потерю компрессии в одном цилиндре двигателя, это может привести к пропускам зажигания и ухудшению характеристик автомобиля.Снижение выходной мощности — признак износа внутренних деталей. Иногда код пропусков зажигания в двигателе может указывать на потерю компрессии, но сначала проверьте зажигание и топливо на наличие проблем. Если оба в порядке, пора проверить цилиндры на предмет надлежащего сжатия.

В случае отсутствия компрессии вообще, это означает, что произошла более серьезная механическая проблема, из-за которой ваш двигатель даже не запустился. Когда цилиндр не создает достаточного сжатия, тогда не хватает силы для перемещения поршня и коленчатого вала, что приводит к полной поломке вашего автомобиля.

Как проверить компрессию вашего двигателя

Когда вы испытываете нечеткие характеристики автомобиля или у вас возникают пропуски зажигания при повороте ключа, первым делом необходимо провести тест на сжатие. Поскольку многие элементы могут вызвать низкое сжатие или его отсутствие в двигателе, тест может помочь вам найти внутренние проблемы, вызывающие потерю сжатия.

Перед использованием манометра убедитесь, что вы сняли все свечи зажигания и отключили катушки зажигания или заземлили провод высокого напряжения.Если двигатель вашего автомобиля имеет зажигание без распределителя, вы должны отключить катушки зажигания, чтобы они не сработали. После того, как вы настроите и будете готовы, удерживайте дроссельную заслонку открытой и проверните двигатель в течение нескольких секунд, пока датчик компрессии находится в гнезде свечи зажигания. Запишите максимальное значение сжатия и повторите испытание для каждого цилиндра.

Если окажется, что у вашего двигателя низкая компрессия, вы можете провести тест на герметичность цилиндра, который поможет вам увидеть, что происходит внутри.Затем вы можете точно определить, где происходят конкретные утечки. При испытании на утечку используются манометры и регулирующее устройство. Вместе они предоставляют информацию, которая позволяет количественно оценить процент утечки.

Что вызывает потерю компрессии в двигателе?

Мы хотели бы сказать вам, что существует одна причина проблем с компрессией, но когда дело доходит до причин низкой компрессии двигателя или ее отсутствия, существует восемь различных потенциальных компонентов.Распространенные проблемы, такие как неисправные клапаны, проблемы с поршнями, утечки в головке цилиндров и неисправные ремни ГРМ, — это только начало.

Когда вы знаете, что вызывает утечки, это может помочь вам понять источник потерь при сжатии, что облегчит их устранение. Мы рассмотрим каждую возможность и обсудим, что вы можете сделать для ремонта двигателя.

1. Отверстия в поршне

Поршни, расположенные в цилиндре двигателя, подвергаются чрезмерному износу, поскольку находятся рядом с точкой сгорания.Каждый раз, когда вы запускаете двигатель, поршень взрывается. Когда происходит сгорание, он расширяет сжатые газы и перемещает поршень, который, в свою очередь, приводит в действие коленчатый вал.

Поскольку цилиндр испытывает экстремальные температуры воздуха и топливной смеси, может произойти перегрев. Он образует горячие точки на поршне и может вызвать отверстия или трещины в детали. Когда между поршнем и стенкой образуются отверстия и зазоры, они позволяют газам просачиваться, что приводит к низкой компрессии двигателя.

Вместо газов, скапливающихся в камере, они протекают и вызывают потерю энергии. Компоненты, которые могут вызвать горячие точки, включают газ с низким октановым числом, неисправные свечи зажигания и неисправные топливные форсунки.

Вы можете проверить поршни на предмет повреждений, залив масло в гнездо свечи зажигания и проверив компрессию. Если он выше среднего, у вас проблема с поршнем. Вы также можете вынуть каждый поршень и визуально осмотреть их, чтобы увидеть, какие из них страдают.Отверстия в поршне влияют на двигатель, вызывая низкую компрессию или полное ее отсутствие в одном цилиндре.

2. Негерметичные клапаны

Впускные и выпускные клапаны часто выходят из строя из-за перегрева цилиндра. Экстремальные температуры могут деформировать и разрушить клапаны, из-за чего они не сядут или не закроются должным образом. Как только уплотнение между клапанами и цилиндром сломается, газы могут просочиться. Результат — потеря сжатия.

В автомобиле впускные и выпускные клапаны находятся в верхней части цилиндра двигателя.Впуск — это место, где топливо и воздух проходят в цилиндр. Когда элементы сгорают, выпускной клапан избавляется от газов. Выпускной клапан выходит из строя чаще, потому что он больше всего подвержен воздействию нагретых газов, которые могут достигать температуры от 1200 до 1350 градусов по Фаренгейту.

Тепло может деформировать или сломать клапаны, что приведет к чрезмерным утечкам и потере сжатия. Клапаны цилиндра также могут накапливать углерод, что также часто происходит в выхлопных газах. Накопление углерода происходит здесь чаще всего, потому что именно здесь происходит постоянный поток дымовых газов.Чрезмерное количество углерода может разрушить седло, уменьшив уплотнение клапана.

Вставьте тестер компрессии в гнездо свечи зажигания и проверните двигатель. Тест покажет, есть ли проблемы с клапанами. Вы также должны знать об утечках из выхлопной трубы или впускного коллектора воздуха. Негерметичные клапаны могут быть причиной слабого воспламенения в одном цилиндре.

Неисправные клапаны также могут быть из-за неисправной компьютерной системы, которая сообщает впускной и выпускной патрубок открываться и закрываться в неправильное время.Обязательно проверьте компьютер или электрическую систему, если клапаны по-прежнему не работают.

3. Прокладки выдувной головки

Выдувание прокладок головки блока цилиндров или негерметичность головки блока цилиндров — третья причина низкой компрессии двигателя. Вы можете найти головку блока цилиндров в верхней части блока цилиндров, а прокладка головки находится между нижней и верхней половиной двигателя автомобиля. Прокладка отделяет масло от топливно-воздушной смеси, позволяя газам перемещаться в цилиндр, вызывая возгорание.После сгорания газы выходят через выпускной клапан.

Головка блока цилиндров имеет прокладку между собой и блоком цилиндров. Если прокладка изнашивается или ломается, отверстие или зазор могут образовывать воздушное пространство между головкой и цилиндром. Двигатель также может иметь смещенную, изношенную, потрескавшуюся или деформированную прокладку. Это известно как отказ прокладки головки блока цилиндров. Это может вызвать утечку газов, что приведет к потере компрессии. Неисправность прокладки головки блока цилиндров часто связывают с перегревом.

Результат потери компрессии включает снижение производительности двигателя.Вы можете использовать измеритель давления, чтобы определить, где находится поврежденная прокладка, измерив уровень сжатия цилиндра. Если вы записываете разные показания, проверьте прокладки, чтобы найти проблему. Если два цилиндра повреждены рядом друг с другом, часто причиной является взорвавшаяся прокладка. Утечки в цилиндрах являются причиной низкой компрессии в одном цилиндре.

4. Застекленные или осколки стенок цилиндров

Трещина в стенке цилиндра двигателя может вызвать плохую компрессию.Вы можете исследовать проблему, работая с открытой крышкой радиатора. Проверните двигатель и посмотрите, не выходят ли пузырьки воздуха. Если это так, пузырьки указывают на утечку продуктов сгорания, которые попали через расколотый цилиндр в систему охлаждения.

5. Ослабленный ремень привода ГРМ или треснувшая цепь

Ремень ГРМ — это компонент, соединяющий коленчатый вал и распределительный вал. Он контролирует, какие поршни поднимаются и опускаются для движения вашего автомобиля. Когда один поршень движется вниз от замка зажигания, ремень ГРМ поворачивается и перемещает другие поршни вверх.

Распределительный вал не может работать и вращаться при выходе из строя ремня ГРМ. Таким образом, впускной клапан не может закрыться, а выпускной канал будет закупориваться внутри цилиндра. Это цепная реакция двигателя. В среднем ремень ГРМ может прослужить от 60 000 до 100 000 миль, прежде чем его потребуется заменить. Захваченные газы внутри камеры сгорания могут вызвать низкое или полное отсутствие сжатия во всех цилиндрах.

6. Изношенные поршневые кольца

Три кольца поддерживают и соединяют поршень с валом.Верхнее кольцо прижимает поршень к стенкам цилиндра, а второе кольцо улавливает все, что не упустило первое. Последнее кольцо помогает контролировать количество излишка моторного масла, вытирая его.

Вал перемещает несколько поршней вверх, опуская другие с переменным темпом. Изношенные поршневые кольца двигателя могут перегреться и стать причиной утечки газов в картер. Когда поршни не работают должным образом, они могут не подниматься так высоко, как необходимо, или вообще не подниматься.

Вы можете проверить проблему, налив вязкое масло в гнездо свечи зажигания, которое позволит жидкости достичь цилиндра сгорания.Если компрессия увеличивается, вы можете сказать, что проблема в поршне или поршневом кольце. Хотя поршни могут быть повреждены из-за перегрева и не смогут запечатать газ, они все еще целы. Изношенные кольца могут вызвать низкую компрессию в одном или во всех цилиндрах.

7. Поврежденные пружины клапана, седла и фиксаторы

Большая потеря компрессии происходит из-за неисправных клапанов. В этом случае двигатель может иметь поврежденные пружины клапана, седла или фиксаторы. Пружины клапанов помогают впускному и выпускному клапанам закрываться после открытия каждого из распределительных валов.Хотя пружины изготовлены из высокопрочной стали, они также могут быть довольно хрупкими. Если пружина сломается, клапан не сможет полностью закрываться, и воспламенившиеся газы могут вытечь.

Седло клапана — это металлическое кольцо, прижимаемое к головке блока цилиндров. В основном изготовленные из алюминия, они могут расширяться от перегрева и расшатываться. Когда сиденье достаточно ослаблено, оно может упасть с головы и позволить воздуху выйти в порт. Вы можете отремонтировать или заменить выпавшее седло клапана.

Наконец, фиксатор клапана — это крошечный элемент, расположенный в пружине клапана, который может смещаться.Фиксаторы удерживают клапан на пружине. Но если он сместится и упадет в цилиндр, он может коснуться поршня и помешать процессу зажигания.

Все три элемента клапана могут влиять на двигатель, не вызывая сжатия в одном цилиндре.

8. Износ распределительного вала

Лепестки распределительного вала прикрепляются к клапанам, заставляя их открываться и закрываться. Как и все в вашем автомобиле, они могут со временем изнашиваться и препятствовать открытию клапанов.Это может вызвать цепную реакцию — когда клапаны не открываются, воспламеняющиеся газы остаются в камере. Изношенные распределительные валы могут быть причиной низкой компрессии в одном цилиндре или могут привести к отсутствию компрессии во всех цилиндрах.

Вы можете проверить проблему, сняв крышки клапанов и перевернув двигатель. Наблюдайте за реакцией клапанов и при необходимости замените распредвал.

Понимание восьми потенциальных причин потери компрессии в двигателе жизненно важно для поддержания вашего автомобиля в рабочем состоянии и избежания необходимости обращаться в ремонтную мастерскую.Чем больше вы знаете, тем больше вероятность, что вы сможете решить проблему самостоятельно и заняться более важными вещами в жизни — например, насладиться поездкой в ​​воскресенье после обеда.

В большинстве случаев ваш двигатель будет сталкиваться с низкой компрессией в одном цилиндре с пропуском зажигания при запуске автомобиля. Проблема становится более серьезной, когда есть несколько проблем, или если двигатель не имеет компрессии и не запускается.

Как исправить низкую компрессию двигателя

Если вы подозреваете, что у вашего автомобиля низкая компрессия двигателя или ее отсутствие, вы должны убедиться, что ваша гипотеза верна.Первый шаг — определить, есть ли реальная потеря сжатия в одном или нескольких цилиндрах, путем проведения испытания манометром.

Перед продолжением работы убедитесь, что двигатель выключен, затем снимите катушки зажигания и свечи зажигания. Вставьте и затяните датчик компрессии в гнездо свечи зажигания и попросите второго человека провернуть двигатель. Следите за манометром, пока он не достигнет максимального сжатия. В здоровом двигателе должно быть около 100 фунтов на квадратный дюйм на цилиндр. Если утечки присутствуют, очень важно проверить все возможные компоненты.

Осмотрите все, от поршневых колец, прокладок и распределительных валов до цилиндров, клапанов и поршней. Ищите трещины, изношенные участки, отверстия, повреждения или щели. Как только вы обнаружите один или несколько сломанных цилиндров, приступайте к ремонту или замене деталей.

Растворы для обработки рислоном

Некоторые детали требуют физического ремонта, а менее серьезные утечки можно устранить с помощью продуктов. Например, Rislone предоставляет вам наш ремонт компрессии с уплотнительным кольцом (4447).Это процедура восстановления компрессии двигателя, с помощью которой можно отклеивать поршневые кольца и заполнять царапины и зазоры в стенках цилиндра. Это решение также может уменьшить износ и трение, а также восстановить изношенные двигатели, устранить прорыв, восстановить компрессию и восстановить мощность.

В состав продукта не входят вредные выводы, которые могут повредить ваш двигатель, или другие опасные металлы, которые могут загрязнить различные компоненты. В его состав входит смесь нефтяных присадок, которые идеально подходят для двигателей с большим пробегом, которые испытывают пониженную компрессию или ее отсутствие.

Инженеры Rislone используют специальную присадку для ремонта поврежденных стенок цилиндров, чтобы восстановить компрессию и повысить производительность двигателя. Наша компрессионная ремонтная обработка работает двумя способами. Химические полимеры заполняют канавки, вмятины и царапины внутри цилиндра. Любые ссадины могут быть вызваны возрастом, износом и большим пробегом. Раствор также помогает освободить липкие кольца, расположенные в канавках поршня, помогая им лучше уплотняться и устранять утечки сжатия.

Часто неисправная компрессия требует ремонта и замены, но в других случаях вы можете найти решение, подобное нашему, которое поддерживает все масла на нефтяной основе и работает с газовыми и дизельными автомобилями.

Если вы положитесь на наш опыт и исключительную продукцию, вы сможете исправить неполадки, связанные с низкой степенью сжатия, и улучшить работу вашего автомобиля, грузовика или внедорожника. Мы даже можем помочь вам продлить срок службы вашего автомобиля. Когда он проезжает по стихиям и преодолевает тысячи миль по побережью, ваш автомобиль может выдерживать суровые условия. Но если вы не позаботитесь о двигателе должным образом, система может выйти из строя быстрее, чем обычно.

Средства для снижения компрессии двигателя

Rislone находится в авангарде производства химикатов более 95 лет, поддерживая людей, которые хотят отремонтировать и улучшить максимальные эксплуатационные характеристики своих автомобилей.Наши продукты, такие как средства для обработки двигателей, топлива и дизельного топлива, составы для ремонта компрессоров, присадки к цинковому маслу и жидкости для ремонта трансмиссий, помогают поддерживать и повышать производительность автомобиля.

Узнайте больше о нашем продукте для компрессионной обработки и о том, как он может поддержать ваш двигатель, или найдите ближайший к вам филиал, предлагающий наше решение. Если вам нужна дополнительная поддержка в том, как отремонтировать двигатель с низкой компрессией, вы можете положиться на нашу команду экспертов для получения личной и заслуживающей доверия помощи.

Почему дизельные двигатели более эффективны, чем бензиновые

Термический КПД, степень сжатия и плотность топлива являются основными факторами, определяющими эффективность использования топлива — a.к.а. экономия топлива — двигателя. При установке в автомобиле, пикапе, грузовике, лодке, корабле, тяжелом оборудовании и т. Д., Даже в большей степени, переменные факторы влияют на эффективность использования топлива в двигателе. Что касается топливной экономичности двигателя, используемого для передвижения, транспорта и мобильности, то здесь играют роль такие факторы, как вес транспортного средства, рельеф местности и динамика воздушного потока. Но, хотя эти переменные играют роль в определении эффективности использования топлива, они ни в коем случае не являются самыми важными факторами.

Три переменных, которые в наибольшей степени влияют на топливную эффективность двигателя, — это плотность топлива, полнота сгорания и тепловая эффективность. Из трех наиболее важных переменных, определяющих экономию топлива, наибольшее влияние оказывает термический КПД.

Никакая другая переменная не играет большей роли в определении экономии топлива, чем тепловой КПД. Причина в том, что тепловой КПД является побочным продуктом всех других переменных, связанных с сгоранием, включая плотность топлива, плотность энергии топлива, степень сжатия двигателя и соотношение воздуха и топлива, подаваемого в двигатель.

Тепловой КПД, для всех практических целей, — это «газового» пробега.

Что такое термический КПД

Как определение непрофессионала, так и строгое определение термического КПД — два самых простых объяснения в физике для понимания. Термический КПД — это процент энергии (топлива), который производит работу. Dictionary.com объясняет: «Определение термической эффективности, отношение производимой работы теплового двигателя к подводимой теплоте, выраженное в тех же единицах энергии.”Термический КПД — это часть энергии, которую двигатель производит во время сгорания, которая толкает автомобиль по дороге, раскручивает гребной винт лодки, поднимает стрелу и ковш экскаватора с обратной лопатой и т. Д.

Что касается двигателей внутреннего сгорания, тепловой КПД — это мера того, какой процент тепла — тепла, являющегося синонимом энергии / топлива — вложено в двигатель, который тот же самый двигатель может преобразовать в работу. Тепловая энергия — это мера процента тепла в галлоне топлива, которое двигатель может использовать, чтобы толкать транспортное средство по дороге или выполнять какую-либо другую механическую задачу, такую ​​как подъем ковша или стрелы, процент энергии в топливе, который двигатель не тратит впустую.

Другой взгляд на тепловую энергию

Тепловая энергия также может рассматриваться как количество энергии, которое использует двигатель, по сравнению с количеством энергии, которое он тратит впустую, сколько энергии в галлоне газа идет на движение и сколько тепла уходит в выхлоп или теряется. в окружающую среду, окружающую двигатель.

Чтобы понять основы термического КПД двигателя, необходимо понимать основы двигателей внутреннего сгорания.

Тепловой КПД дизельных двигателей по сравнению с бензиновыми двигателями

Двигатели внутреннего сгорания также называют «тепловыми двигателями». Двигатели внутреннего сгорания преобразуют энергию — энергию топлива — в тепло, а тепло создает работу. Но только небольшая часть тепла / энергии / топлива становится работой, гораздо меньше половины.

В транспортных средствах и механизмах используются два типа двигателей внутреннего сгорания: двигатели с искровым зажиганием и двигатели с воспламенением от сжатия. Дизельные и биодизельные двигатели — это двигатели сжатия, а двигатели, работающие на бензине, этаноле и пропане, — это двигатели с искровым зажиганием.

Механика искрового двигателя

Искровые двигатели воспламеняют топливно-воздушную смесь небольшим электрическим зарядом. Когда поршень начинает опускаться после такта выпуска — хода, в котором поршень выталкивает выхлопные газы предыдущего цикла выпуска из цилиндра, — форсунки заполняют цилиндр топливовоздушной смесью. С нижней точки своего хода поршень начинает подниматься, сжимая топливовоздушную смесь. В верхней части поршневого цикла зажигается искра, воспламеняющая смесь.

Механика компрессорного двигателя

В отличие от двигателей с искровым зажиганием, которые добавляют топливовоздушную смесь в конце поршневого цикла, только воздух находится в цилиндре внизу поршневого цикла в двигателе сжатия. Поршень поднимается и сжимает воздух, повышая температуру внутри цилиндра, а в верхней части хода поршня форсунки впрыскивают дизельное топливо в горячий сжатый воздух. Температура воздуха настолько высока, что вызывает возгорание дизельного топлива.

Хотя и компрессионные двигатели, и двигатели с искровым зажиганием на удивление неэффективны, дизельные двигатели значительно более эффективны, чем бензиновые.

Тепловые двигатели — особенно бензиновые, этанольные и газовые двигатели — чрезвычайно неэффективны. Даже самые термически эффективные бензиновые двигатели теряют около 70 процентов производимой ими энергии. По данным GreenCarReports, хотя и немного лучше, даже самые термически эффективные дизельные двигатели по-прежнему теряют от 50 до 60 процентов.com. «Эффективность, с которой они это делают, измеряется термином« тепловой КПД », и большинство бензиновых двигателей внутреннего сгорания в среднем составляют около 20 процентов теплового КПД. Дизель обычно выше — в некоторых случаях приближается к 40 процентам ».

Почему тепловые двигатели неэффективны

Существуют различные типы двигателей внутреннего сгорания — дизельный, бензиновый, этанол, природный газ, пропан, биодизель и т. Д. Но в разной степени все двигатели внутреннего сгорания неэффективны. Причина неэффективности двигателей внутреннего сгорания универсальна.Просто технологии двигателей, необходимые для преобразования 100 процентов тепла, производимого двигателем во время сгорания, не существуют.

Очень большая часть тепла, выделяемого при сгорании, выдувается через выхлопную трубу. Конвекция и теплопроводность несут ответственность за оставшуюся потерю тепла; тепловые двигатели производят то, что не превращается в механическую энергию. Блок двигателя впитывает тепло, потому что охлаждающая жидкость в радиаторе сохраняет двигатель холодным, поэтому он не перегревается и не заедает. Воздух за пределами двигателя также поглощает тепло, потому что он также отбирает тепло от блока цилиндров.

Честно говоря, не существует системы преобразования энергии, которая была бы эффективна на 100 процентов. Например, дровяные печи и электростанции тратят огромное количество энергии. Большая часть энергии просто выходит из дымохода или дымовой трубы.

Тепловые двигатели, однако, особенно неэффективны.

Но есть средства повышения теплового КПД двигателей внутреннего сгорания. Повышение степени сжатия двигателя внутреннего сгорания — первое средство.

Какая степень сжатия

Именно степень сжатия в большей степени, чем любая другая инженерная характеристика двигателя, определяет тепловой КПД — или, точнее, тепловую неэффективность . Степень сжатия — это разница в объеме цилиндра между временем, когда поршень находится в нижней части своего цикла, и временем, когда поршень находится в верхней части своего цикла.

Опять же, когда поршень находится в нижней части цикла, цилиндр заполнен воздухом в случае компрессионного двигателя и заполнен воздушно-топливной смесью в случае двигателя с искровым зажиганием и когда поршень движется вверх. , воздушная или воздушно-топливная смесь начинает сжиматься, и чем сильнее сжимается воздух или воздушно-топливная смесь, тем больше увеличивается температура внутри цилиндра, и как только поршень достигает вершины своего цикла, воздушно-топливная смесь сгорает.

Чем больше нагревается воздух или топливовоздушная смесь в результате сжатия перед сгоранием, тем выше термический КПД.

Как степень сжатия влияет на тепловую эффективность

Чем выше степень сжатия до определенного момента, тем выше термический КПД двигателя. Термический КПД определяется как количество тепла или теплового потенциала, то есть топлива, которое двигатель преобразует в механическую энергию, работу. Термическая эффективность, с точки зрения непрофессионала, — это процент топлива, которое двигатель использует, чтобы толкать автомобиль по дороге.

Формула теплового КПД проста. Формула теплового КПД — это количество тепла, выделяемого двигателем, деленное на количество тепла — опять же в виде топлива — затраченного на двигатель. Чем ближе две температуры, тем выше термический КПД двигателя. Если температура сжатого воздуха или топливовоздушной смеси в цилиндре такая же, как температура сгорания топлива и воздуха, тепловой КПД составляет 100 процентов.

Теоретически, сжатие воздуха или топливовоздушной смеси до тех пор, пока выделяемое тепло не сравняется с температурой сгорания топливовоздушной смеси, было бы идеальным.Однако это невозможно.

Пределы степени сжатия

Повышение степени сжатия конструкции двигателя невозможно сверх определенной степени. Инженеры могут сделать степень сжатия дизельного двигателя намного выше, чем у бензинового. Причина в том, что в цилиндре дизельного двигателя воздух находится только при подъеме поршня. Дизельное топливо впрыскивается в цилиндр, когда поршень достигает верхней точки своего хода. После впрыска дизельное топливо автоматически воспламеняется, и давление, создаваемое при сгорании дизельного топлива, толкает поршень обратно вниз, что приводит к вращению коленчатого вала.

Цилиндры бензиновых двигателей с искровым зажиганием, с другой стороны, заполняются воздушно-бензиновой смесью в нижней части поршневого цикла. Итак, когда поршень начинает подниматься, тепло, выделяемое при сжатии воздуха — в определенный момент — вызывает самовоспламенение бензина в топливовоздушной смеси.

Самовозгорание бензинового двигателя — катастрофическое событие. Самовоспламенение, также известное как , предварительное зажигание не следует путать с детонацией. Детонация — это когда карманы топливовоздушной смеси в цилиндре воспламеняются в разное время.Детонация вызывает свистящий звук, поэтому детонацию часто называют «стуком». Самовоспламенение полностью отличается от детонации. Детонация происходит при нижнем ходе поршневого цикла. Самовоспламенение происходит при движении вверх. Нет звука, связанного с самовоспламенением. Двигатель просто взрывается. Самовоспламенение разрушает головки поршней и штоки, разрушает кольца и уплотнения и даже может выдуть свечи зажигания сбоку двигателя.

Для предотвращения самовоспламенения в двигателе с искровым зажиганием — чтобы предотвратить воспламенение бензина в топливовоздушной смеси в результате тепла, выделяемого при сжатии поршнем смеси внутри цилиндра, — инженеры должны поддерживать степень сжатия между 8: 1 и 12: 1.

Но, поскольку дизельное топливо подается в цилиндр компрессионного двигателя в конце поршневого цикла — в верхней мертвой точке — в отличие от начала поршневого цикла, поскольку топливо находится в двигателе с искровым зажиганием, степень сжатия составляет дизельные двигатели могут быть намного выше: от 14: 1 до 25: 1. Это означает, что температура внутри дизельного двигателя становится намного выше, чем у бензинового двигателя, что означает, что температура на входе и температура на выходе ближе. Таким образом, дизельные двигатели обладают гораздо более высокой термической эффективностью, чем бензиновые.

Тепловой КПД, наряду с плотностью топлива, определяет топливный КПД двигателя. Дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые, потому что они более термически эффективны и потому что дизельное топливо является более плотным топливом. Дизельные двигатели имеют более высокий тепловой КПД, чем бензиновые, потому что у дизельных двигателей более высокая степень сжатия. Дизельные двигатели могут иметь более высокие степени сжатия, поскольку двигатели сжатия впрыскивают топливо в цилиндр двигателя в конце поршневого цикла.

Плотность топлива и топливная эффективность

Даже без большей степени сжатия, ведущей к более высокому тепловому КПД, дизельные двигатели все равно будут значительно более экономичными. Дизельные двигатели, естественно, более экономичны, поскольку дизельное топливо имеет более высокую плотность, чем бензин. В то время как дизельное топливо и бензин имеют одинаковую плотность энергии — равную сумму энергии при измерении по весу, — дизельное топливо имеет больше энергии при измерении по объему. А жидкое ископаемое топливо продается в единицах измерения объема, галлонах или литрах.

«Теплотворная способность дизельного топлива составляет примерно 45,5 МДж / кг (мегаджоули на килограмм), что немного ниже, чем у бензина, который составляет 45,8 МДж / кг. Однако дизельное топливо плотнее бензина и содержит примерно на 15% больше энергии по объему (примерно 36,9 МДж / литр по сравнению с 33,7 МДж / литр). С учетом разницы в плотности энергии общий КПД дизельного двигателя все еще примерно на 20% выше, чем у бензинового, несмотря на то, что дизельный двигатель также тяжелее ».

Из-за одной только плотности топлива дизельный двигатель проезжает пять (5) миль на каждые четыре (4) мили бензинового двигателя сопоставимого размера.

«Газовый» пробег — и причина того, что дизельные двигатели более экономичны, чем бензиновые — является результатом теплового КПД, а тепловой КПД — производным степени сжатия. Тепловой КПД и степень сжатия в сочетании с плотностью топлива являются причиной того, что дизельный двигатель имеет на 25-35 процентов большую экономию топлива, чем бензиновый двигатель.

Как работают газовые двигатели с воспламенением от сжатия

Вскоре после объявления Mazda эксперты автомобильной промышленности начали размышлять о том, может ли массовый двигатель с воспламенением от сжатия «спасти» газовые двигатели.То есть, по мере того, как отрасль все больше движется к гибридным и электрическим технологиям, может ли этот газовый двигатель быть достаточно эффективным, чтобы стать жизнеспособным соперником?

Чен говорит, что Mazda руководствуется убеждением, что «выжимая из двигателя внутреннего сгорания каждый бит эффективности (в сочетании с электрификацией после того, как двигатель внутреннего сгорания будет усовершенствован), мы можем предложить способ питания автомобиля в в этом столетии, у которого есть потенциал генерировать такие же или меньшие выбросы CO2, как у электромобилей, работающих на чисто аккумуляторных батареях, работающих от электростанций, работающих на ископаемом топливе, различных форм.»

Другими словами, Mazda считает, что при постоянных инновациях автомобиль с бензиновым двигателем может быть не менее эффективным, чем электромобиль, а, возможно, даже больше. Давайте посмотрим, как этот прорыв в области воспламенения от сжатия

В 2007 году Motor Trend использовала Saturn Aura с двигателем с воспламенением от сжатия, что позволило снизить расход топлива на 15 процентов по сравнению с обычной Aura [источник: Маркус]. В то время GM планировала выпустить автомобиль с двигателем с воспламенением от сжатия в 2015 году, но бренд Saturn был закрыт всего несколько лет спустя, и GM постепенно переключила свое внимание на электрические и гибридные автомобили с подключаемым модулем, такие как Chevrolet Volt. .

Примерно в то же время Mercedes-Benz работал над системой воспламенения от сжатия под названием DiesOtto, а у Ford также был проект [источник: Estrada]. Однако ни один из этих двигателей не получил зеленый свет для производства, и опыт Hyundai может помочь объяснить, почему [источник: Маркус].

Помимо Mazda, Hyundai, вероятно, добилась наибольшего прогресса, усилия которого впервые были обнаружены примерно в 2013 году [источник: Маркус]. Компания разработала свою версию двигателя с воспламенением от сжатия без свечей зажигания и свечей накаливания с целевой датой выпуска 2023 года.

Несмотря на многообещающий прогресс, в 2016 году Hyundai показала, что компоненты двигателя недостаточно прочные, чтобы справиться со сжатием, необходимым для работы процесса. Разумеется, можно сконструировать более прочные компоненты двигателя, а именно блок, кривошип и подшипники; вот как работают дизельные двигатели. Это просто очень дорого, а эти более прочные компоненты увеличивают вес автомобиля и снижают его общую эффективность. Hyundai с самого начала планировал использовать турбокомпрессор для увеличения мощности и поддержания необходимой компрессии, но они обнаружили, что им также понадобится нагнетатель, что еще больше разорило бюджет.И, наконец, Hyundai не удовлетворило количество загрязняющих веществ, производимых этими силовыми агрегатами. В конце концов, проект оказался намного дороже и далеко не таким чистым и эффективным, как планировалось [источник: Маркус].

Разработка Mazda продолжается почти так же долго, как и ее конкуренты.

«Skyactiv-X всегда был в планах, даже до того, как было выпущено Skyactiv первого поколения», — объясняет инженер Mazda Чен. «Первым шагом в этой дорожной карте была технология Mazda Skyactiv, [которая была] представлена ​​в 2009 году.Ключевым усовершенствованием в то время было применение нетрадиционно высокой степени сжатия двигателя для повышения общей эффективности двигателя, а также производительности трансмиссии. Это было достигнуто за счет синергетической комбинации существующих методов, применяемых вместе для достижения того, что (до этого) считалось невозможным для серийных двигателей ».

С точки зрения непрофессионала:« Skyactiv »- это термин, обозначающий стратегию Mazda по усилению сжатия для повышения эффективности, и Mazda пришлось немного повозиться, чтобы заставить готовящийся к выпуску Skyactiv-X работать.В результате этой работы Mazda добавила свечу зажигания в смесь, чтобы двигатель мог переключаться между сжатием и искровым зажиганием в зависимости от того, что является наиболее эффективным в данный момент. Может показаться, что это противоречит основам технологии двигателей с высокой степенью сжатия, но Чен говорит, что это работает.

«Этот прорыв, который мы называем искровым воспламенением от сжатия (SPCCI), значительно расширил полезный диапазон работы и управления с воспламенением от сжатия, а также предоставил решение для плавного перехода между CI [воспламенением от сжатия] и SI [искровым зажиганием] зажигание] режимы сгорания, используемые на высоких оборотах двигателя (в случае Skyactiv-X) », — говорит Чен.

Проще говоря, свеча зажигания — это волшебный ингредиент, который позволяет двигателю работать плавно и адаптироваться к различным условиям, и он будет использоваться только в случае крайней необходимости. Двигатель Mazda спроектирован так, чтобы контролировать себя и регулировать свою работу в зависимости от таких факторов, как текущие условия окружающей среды, способ вождения автомобиля, а также предпочтения и настройки водителя [источник: Estrada].

После того, как Mazda пришла в голову, на разработку двигателя ушло еще два года, за это время было принято еще одно важное решение.Автомобили, оснащенные двигателями Skyactiv-X, будут оснащены нагнетателями для увеличения мощности, что улучшит динамику движения и поможет убедить потенциальных покупателей воспользоваться этой новой технологией [источник: Estrada].

Последний большой вопрос — когда водители смогут его увидеть? Представитель Mazda говорит, что компания пока не может раскрыть, какие автомобили будут первыми оснащены двигателем Skyactiv-X и когда они появятся в продаже. Мы также не знаем, будут ли автомобили с двигателями с воспламенением от сжатия стоить больше, чем сопоставимые автомобили с двигателями с искровым зажиганием.Тем не менее, можно с уверенностью предположить, что, хотя Mazda будет первой на рынке с этой технологией, другие производители почти наверняка последуют за ней.

Описание бензинового двигателя Mazda Skyactiv-X SPCCI

Объявленный следующим большим достижением для бензиновых двигателей, гомогенное воспламенение от сжатия (HCCI) позволяет работать как в дизельном топливе, когда сжатие, а не искрообразование, сжигает обедненные смеси воздуха и бензина, что дает большую экономию топлива. По крайней мере, такова теория. Неустойчивый и сложный в управлении, полезное рабочее окно HCCI — и повышение эффективности — ограничено низкими нагрузками: холостым ходом или движением по шоссе.Более высокие обороты и более высокие нагрузки двигателя требуют, чтобы двигатели HCCI вернулись к искровому зажиганию, что является непредсказуемым и сложным процессом.

На протяжении многих лет проблемы HCCI означали, что производственные приложения ускользали от таких гигантов отрасли, как Hyundai, General Motors, Ford и Mercedes-Benz. Теперь крошечная Mazda, японский автопроизводитель, на долю которого приходится всего 2 процента мирового автомобильного рынка, заявляет, что к 2019 году выпустит в продажу газовый двигатель с воспламенением от сжатия. Двигатель Mazda Skyactiv-X технически не использует HCCI, торгуя этим аббревиатура от SPCCI, или Spark Plug Controlled Compression Ignition.Если отбросить пустословие, конечный результат тот же — воспламенение обедненной топливовоздушной смеси от сжатия. Вот как это работает. Внимание, ботаник! Это сложно.

Подводя итоги, вот как работают двигатели

Понимание Skyactiv-X легче, если вы ознакомитесь с «всасыванием, сжатием, ударом, ударом» цикла сгорания Отто четырехтактного бензинового двигателя, работой дизеля и, наконец, HCCI. Давайте начнем с газового двигателя, который смешивает воздух и топливо во время такта впуска (поршень движется вниз в цилиндре) перед зажиганием его в конце такта сжатия (поршень движется вверх в цилиндре) с помощью свечи зажигания.Хлопнуть! Начинается рабочий такт, поршень снова опускается, энергия горящего топлива передается на коленчатый вал, вращая двигатель. Когда поршень снова поднимается, выпускной клапан открывается, и побочные продукты сгорания выталкиваются из камеры, и цикл возобновляется.

С другой стороны, дизельное топливо поглощает и сжимает только воздух во время тактов впуска и сжатия. Сгорание приурочено не к искре (у дизелей нет свечей зажигания), а к впрыску топлива в конце такта сжатия, которое сгорает из-за наличия более горячего газа, создаваемого более высокой степенью сжатия в цилиндре.Двигатель HCCI находится где-то посередине. Хотя он сочетает в себе смесь воздуха и бензина во время такта впуска, как в двигателе с циклом Отто, эта смесь самопроизвольно воспламеняется из-за сжатия, как в дизельном топливе.

Mazda SPCCI отличается от экспериментальных двигателей HCCI, которые более крупные автопроизводители продемонстрировали (но так и не запустили в производство) тем, что в нем используется свеча зажигания для управления событиями сгорания. Начиная с такта впуска в цилиндр подается сверхчистая топливно-воздушная смесь.Соотношение воздух / топливо варьируется, но всегда намного больше стехиометрического, или идеального соотношения воздух / топливо 14,7: 1, и настолько бедное, что не может быть воспламенено искрой — отсюда и необходимость воспламенения от сжатия. Перегородка на впускном отверстии создает завихрение в камере сгорания, заставляя первичную топливно-воздушную смесь обнимать стенку цилиндра. В конце такта сжатия вторая струя топлива впрыскивается прямо рядом со свечой зажигания, где она, как птица в глазу урагана, удерживается вихревой смесью и быстро воспламеняется от искры.Пламя распространяется от пробки наружу и вниз, создавая волну давления, движущуюся напротив поднимающегося поршня. Повышение эффективного давления в цилиндре (а не фронта пламени) приводит к сгоранию первичной топливно-воздушной смеси и запускает рабочий такт.

Mazda обеспечивает еще более точный контроль над сочетанием искрового и компрессионного воспламенения, изменяя волну давления пламени с помощью регулировки впрыска и момента зажигания. Изменения этой волны давления, конечно же, приводят к изменениям эффективного давления в цилиндрах, что делает Skyactiv-X де-факто двигателем с переменной степенью сжатия.Однако, в отличие от будущего двигателя Infiniti Variable Compression-Turbo, который механически изменяет степень сжатия (расчет основан на минимальном и максимальном объеме цилиндров), X имеет фиксированную степень сжатия, но меняет эффективных давления в каждом цилиндре.

Но как, черт возьми. . . ?

Естественно, SPCCI Mazda началась с попытки построить двигатель HCCI. Mazda быстро столкнулась с теми же проблемами, что и другие автопроизводители. Управление событиями однородного сгорания, которые в противном случае потенциально могут привести к преждевременному воспламенению, затруднено без синхронизированных по времени событий искры или впрыска, требующих жесткого контроля над количеством воздуха и топлива в цилиндре, а также давлением и температурой.Таким образом, HCCI не терпит высоких оборотов двигателя и чрезвычайно чувствителен к колебаниям атмосферного давления, которые происходят с изменениями высоты или погодными условиями.

Сделайте это правильно, и HCCI будет работать хорошо, хотя и в мягких условиях вождения, с которыми мало кто когда-либо сталкивается при поездках между педалями и металлом. Переход к брекетингу с искровым зажиганием. Узкие идеальные условия эксплуатации HCCI (низкие обороты двигателя и небольшая нагрузка) чреваты такими проблемами, как пропуски зажигания и нежелательное преждевременное зажигание или детонация.Используя искру для управления процессами, Mazda решает большинство этих проблем и расширяет рабочий диапазон компрессионного воспламенения (CI) до более высоких оборотов двигателя и даже умеренных нагрузок, например, ускорения. Самовозгорание все еще существует, но, по мнению инженера Mazda, это «хороший детонация» или детонация, которая инициируется или происходит во время рабочего такта. Сравните это с «сильной детонацией», то есть с преждевременным зажиганием во время такта сжатия, с которым взрываются двигатели. Предварительное зажигание и детонация — разные вещи, но в разговоре они часто меняются местами.Mazda может назвать одну «хорошей», но вам не нужно ни того, ни другого в вашем двигателе.

Еще одним ключом к более частому использованию CI является небольшой нагнетатель с ременным приводом, тип Рутса, который может подавать давление максимум около 7,0 фунтов на квадратный дюйм. Это не для увеличения мощности; вместо этого вентилятор добавляет в двигатель больше воздуха для заданного количества топлива, сохраняя смесь достаточно бедной для воспламенения сгорания даже при более высоких оборотах двигателя. Он сцеплен так, что он может разъединяться на более низких оборотах двигателя, чтобы соотношение воздух / топливо не становилось слишком обедненным.

Охлаждаемая система рециркуляции выхлопных газов (EGR) с электронным управлением, заимствованная у CX-9, помогает контролировать температуру сгорания, а серийный четырехцилиндровый двигатель Skyactiv-G имеет регулируемые фазы газораспределения на впускной и выпускной сторонах. , система SPCCI заменяет гидравлическое срабатывание выхлопа G на более быстрое электрическое управление (как и G, он также использует электронное срабатывание для стороны впуска). Поскольку при работе CI отсутствие перекрытия клапанов может усложнить очистку выхлопных газов, и поскольку второй впрыск топлива во время SPCCI почти сразу воспламеняется, как топливо, впрыскиваемое в дизельный двигатель, Mazda требовалась способ минимизировать образование сажи.Решение? Система впрыска топлива под высоким давлением, которая помогает при втором впрыске топлива быстрее распыляться для более чистого сгорания.

Whizbangery SPCCI, установленный на 2,0-литровый рядный четырехцилиндровый двигатель, дает около 190 лошадиных сил и 207 фунт-фут крутящего момента. Сравните это с 2,0-литровым двигателем Skyactiv-G нынешней Mazda 3 с его 155 «пони» и 150 фунт-фут. Mazda также обещает на 30 процентов большую эффективность, и не только в циклах испытаний топливной экономичности EPA. Нам показали графики, на которых сравнивается расход топлива при разных оборотах двигателя и нагрузках как для Skyactiv-G, так и для нового Skyactiv-X, и хотя эффективная зона G выглядит как небольшой промежуток между нагрузкой на двигатель и осями оборотов, эффективная зона X выглядит как будто кто-то уронил на эту штуку большую шарик мороженого.Он просто более эффективен в более широком диапазоне скоростей и нагрузок, поскольку может работать в модифицированном режиме CI.

Значимость корпоративного акцента Mazda на удовольствии от вождения очевидна. Инженеры говорят нам, что передаточные числа имеют гораздо меньшее влияние на эффективность X, чем на G, позволяя использовать более короткие передаточные числа, которые улучшают отзывчивость, одновременно побуждая двигатель оставаться в эффективном режиме CI при более низких нагрузках. Но разве более быстрое вращение двигателя не вредно для экономии топлива? Помните, Mazda может подавать достаточно воздуха в двигатель через нагнетатель на более высоких оборотах, чтобы поддерживать достаточно бедную топливно-воздушную смесь для случая CI.Даже в режиме искрового зажигания X использует очень бедную топливную смесь и цикл Аткинсона (или цикл Миллера, если нагнетатель включен), в котором впускной клапан закрывается в конце такта сжатия, чтобы максимизировать эффективность мощности (расширение) Инсульт.

Из-за отсутствия более тяжелого блока цилиндров, последовательного турбонагнетателя и дополнительного оборудования по выбросам, которое увеличивает стоимость 2,2-литрового дизельного двигателя Mazda Skyactiv-D, X считается лишь немного дороже в сборке, чем Skyactiv-G.В виде прототипа X не имеет ничего общего с Skyactiv-G, хотя большая часть магии по-прежнему заключается в программном обеспечении X. Существуют предварительно загруженные карты двигателя для того, что должно произойти — с использованием искрового зажигания, CI или их сочетания — при заданных положениях дроссельной заслонки, частоте вращения двигателя и нагрузках. На практике компьютер сравнивает показания датчика детонации каждого цилиндра с этими базовыми настройками и вносит любые необходимые корректировки в соотношение воздух / топливо и систему рециркуляции отработавших газов.

Есть некоторые недостатки, которые необходимо решить, а именно шум, создаваемый так называемым «хорошим» стуком при переходе от искрового зажигания к воспламенению от сжатия, а также при окончательной настройке системы управления двигателем и испытаниях на долговечность.Но у Mazda есть два года, чтобы понять это правильно. На данный момент у него есть работающий бензиновый двигатель с воспламенением от сжатия и четкий план по продаже этого двигателя в качестве опции премиум-класса по сравнению с его вездесущим Skyactiv-G. Маленькая компания может быть относительно скудной, но, как и Skyactiv-X, она работает плохо.

Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io

Двигатели с воспламенением от сжатия — это большой прорыв — мы должны попробовать один

  • Это похоже на Mazda 3, но на самом деле это прототип новой архитектуры шасси Skyactiv и ее нового двигателя Skyactiv-X стоимостью миллион долларов.

    Mazda

  • Инженер Mazda Джей Чен объясняет, как работает компрессионное зажигание с контролем искры и почему это такой прорыв.

    Джонатан Гитлин

  • Двигатель Skyactiv-X.

    Джонатан Гитлин

  • Skyactiv-X под другим углом.

    Джонатан Гитлин

  • И еще один на удачу.

    Джонатан Гитлин

ИРВИН, Калифорния.- Несмотря на слухи об обратном, двигатель внутреннего сгорания еще далеко не мертв. Недавно мы увидели несколько технологических достижений, которые значительно повысят эффективность бензиновых двигателей. Одно из них, о котором впервые было сообщено еще в августе 2017 года, — это прорыв Mazda в области воспламенения от сжатия. Во вторник Mazda пригласила нас на свой научно-исследовательский центр в Калифорнии, чтобы узнать больше об этом новом умном двигателе Skyactiv-X, но, что более важно, нам действительно пришлось ездить на нем по дороге.

Что же такого особенного в этом двигателе?

Mazda

Идея Skyactiv-X состоит в том, чтобы иметь возможность запускать двигатель на как можно более бедной топливно-воздушной смеси (известной как λ).Поскольку очень бедное сгорание холоднее, чем стехиометрическая реакция (где λ = 1 и воздуха ровно достаточно, чтобы полностью сжечь каждую молекулу топлива, но не более), меньше энергии тратится в виде тепла. Более того, выхлопные газы содержат меньше вредных оксидов азота, а неиспользованный воздух начинает работать. Он поглощает тепло сгорания, а затем расширяется и давит на поршень. В результате получается более чистый, эффективный и мощный двигатель. А Skyactiv-X использует очень бедную смесь : λ до 2.5.

Звучит как святой Грааль для автомобилей, поэтому вам может быть интересно, почему все этого не делают. Как это часто бывает, реальный мир не так прост. Проблема с очень бедными топливно-воздушными смесями заключается в том, что их сгорание не особенно стабильно; поскольку молекулы топлива гораздо менее сконцентрированы, сгорание может легко прекратиться. Таким образом, решение состоит в том, чтобы сжать вещи в гораздо большей степени, чем обычно. А если достаточно сжать топливо и воздух, произойдет чудесное: он воспламеняется без искры.

Реклама Это известно как воспламенение от сжатия однородного заряда, или HCCI, идея, которую Кайл Нимейер подробно рассмотрел для нас еще в 2012 году. У HCCI есть и другие преимущества. Помимо охладителя сгорания и с меньшим количеством загрязняющих веществ, процесс сгорания происходит быстрее, с более высоким пиком давления, поэтому вы получаете больше работы с той же энергией. Все это звучит довольно замечательно, поэтому вы, вероятно, задаетесь вопросом, почему каждый бензиновый двигатель на дороге не использует только HCCI.

К сожалению, это была одна из тех идей, которые сработали в лаборатории, но так и не смогли воплотиться в производственный движок. Самая большая проблема всегда заключалась в том, чтобы точно контролировать момент, когда во время цикла двигателя происходит воспламенение от сжатия, что вы хотите как можно ближе к верхней мертвой точке.

HCCI, но со свечой зажигания?

Mazda сделала прорыв в понимании того, что свеча зажигания все еще может иметь значение. Двигатель Skyactiv-X был разработан с учетом очень высокой степени сжатия — фактически 16: 1 — и использования очень обедненного соотношения воздух: топливо, но оба эти показателя чуть ниже порога, необходимого для возникновения HCCI.Вместо этого двигатель Mazda использует искру, чтобы начать вечеринку; получившийся огненный шар затем добавляет больше тепла и давления в камеру сгорания, et voila! Сработало зажигание от сжатия. Mazda называет это воспламенением от искры со сжатием или SPCCI.

  • Mazda

  • Mazda

  • Mazda

  • Mazda

  • Mazda

  • Mazda

  • Mazda

  • Mazda

  • Mazda

  • Mazda

  • Mazda

  • Mazda

  • Mazda

Очевидно, здесь не обошлось без проблем.Чтобы зажечь искру, смесь топлива и воздуха должна быть немного богаче, чем вы хотите, чтобы она была в остальной части цилиндра. Это должны быть отдельные области, чтобы избежать падения λ до 2 или ниже (которые не будут подвержены воспламенению от сжатия). Это достигается за счет закручивания воздуха внутри цилиндра и создания вихревого эффекта, при котором спокойный центр имеет достаточно низкий λ, чтобы воспламениться от искры, окруженный областью с высоким λ, которая затем подвергается воспламенению от сжатия.

Реклама Следующей задачей Mazda

было предотвращение преждевременного возгорания или детонации.Более высокая степень сжатия увеличивает вероятность детонации, поэтому для двигателей с более высокой степенью сжатия обычно также требуется более дорогое топливо с более высоким октановым числом, устойчивое к детонации. Технически, воспламенение от сжатия — это детонация , но если это произойдет до того, как вы этого захотите — в верхней мертвой точке — могут произойти неприятности, потому что событие возгорания окажет давление на поршень, когда он движется вверх на такте сжатия. .

Решением здесь было сократить время нагрева смеси топливо: воздух.Сначала происходит небольшой начальный впрыск топлива, затем основная часть топлива вводится в цилиндр как можно позже во время такта сжатия. Это делается с помощью форсунок с несколькими отверстиями для увеличения распыления и смешивания топлива и воздуха.

Если всего этого недостаточно, есть дополнительная проблема с отслеживанием воспламенения от сжатия. В прошлом для двигателей HCCI это была одна из самых сложных проблем. В идеале вы хотите, чтобы сгорание происходило каждый раз в одной и той же точке цикла двигателя — примерно на четыре градуса после верхней мертвой точки.Но по мере изменения окружающих условий — холодный день в Денвере по сравнению с жарким в Хьюстоне — время, необходимое огненному шару для достижения достаточного давления, также изменяется. Таким образом, двигатель должен иметь возможность изменять время зажигания, чтобы поддерживать пиковое давление в нужном месте.

Skyactiv-X делает это, активно отслеживая давление в каждом цилиндре, поэтому он знает трассу повышения давления при каждом событии сгорания. Если он отклоняется, время зажигания корректируется для компенсации. Джей Чен, один из инженеров Mazda по трансмиссиям, объяснил, что это было тем, о чем компания думала некоторое время, но это стало возможным только недавно, когда процессоры управления двигателем стали достаточно быстрыми, чтобы управлять вещами событие за событием.

Skyactiv-X имеет некоторые другие особенности, которые отличают его от нынешнего семейства двигателей Mazda Skyactiv-G. У него есть топливная система с прямым впрыском под более высоким давлением для обеспечения распыления, которая работает где-то между текущей системой прямого впрыска бензина и дизельной системой прямого впрыска, хотя я не смог получить конкретное значение давления топлива. В цилиндрах есть датчики давления, которые необходимы для подачи в цифровой мозг двигателя данных, необходимых для управления синхронизацией. Есть своего рода нагнетатель типа Рутса с низким наддувом — Mazda называет это подачей воздуха с высоким откликом, так как его задача не в добавлении мощности, а действительно только при высоких нагрузках.Также есть промежуточный охладитель воздух-вода, охладитель рециркулятора выхлопных газов (EGR), который помогает предотвратить преждевременное сгорание, электрические приводы изменения фаз газораспределения (которые используют шаговые двигатели) для более быстрого газораспределения, и, наконец, мягкий гибридный запуск 48 В система остановки.