Компрессия бензинового двигателя: параметры и способы измерения

О чем речь? Компрессия бензинового двигателя – показатель, описывающий давление в цилиндре в момент достижения поршнем мертвой точки. Его нередко путают с похожим параметром – степенью сжатия, но они отличаются. Данный показатель может измениться из-за износа деталей ДВС, а сила сжатия будет всегда одинаковой.

На что обратить внимание? Норма компрессии устанавливается для каждого мотора отдельно, и это значение не указывается производителем в документации. Чтобы его узнать, нужно умножить параметр степени сжатия на коэффициент. Получив нормальное значение уровня давления, можно устанавливать фактическое.

Понятие и норма компрессии бензинового двигателя

Компрессия бензинового двигателя – это уровень давления, которое создается в цилиндрах при окончании такта сжатия, то есть по достижении поршнем ВМТ. После того как достигнута верхняя мертвая точка, измеряют пиковое значение этого параметра. Единицы измерения – физические атмосферы (Атм)или мегапаскали (МПа).


Компрессией принято называть уровень давления поршня в верхней мертвой точке рабочего цикла двигателя сгорания, а степенью сжатия – объем камеры сгорания (не путать с полным объемом цилиндра) на пике рабочего цикла.

Какой должна быть компрессия бензинового двигателя? Этот параметр производители не включают в техническую документацию, которая входит в комплект поставки транспортного средства. Здесь вы найдете только рекомендованные значения степени сжатия, измеряемой в мерах объема – кубических метрах (м3). Для перевода этого показателя в физические атмосферы нужно использовать коэффициент 1,3, умножив на него указанную в паспорте величину. Это и будет нормальная компрессия в цилиндрах данного ДВС.

Например, бензиновый двигатель G4KE 2.4 (Kia/Hyundai) имеет степень сжатия 10,4 м3. Умножаем это значение на коэффициент 1,3 и получаем компрессию 13,5 атм. Этот показатель и будет нормальным для цилиндров данного мотора в верхней мертвой точке рабочего цикла.

Вместо коэффициента 1,3 нередко используют 1,2 (незначительно видоизмененный коэффициент, используемый в уравнении Пуассона, описывающем адиабатный процесс, протекающий в идеальном газе).

Уравнение имеет вид:


Где:

P – давление газа;
V – объем, занимаемый газом;
Ү – показатель адиабаты 1,42.
Выполнив такие вычисления с помощью калькулятора, довольно просто пересчитать объем в давление. «P» в данном случае принимаем равным единице (один мегапаскаль по шкале избыточного давления для сжатого воздуха).

Замер компрессии бензинового двигателя компрессометром

Для измерения компрессии в цилиндрах бензинового двигателя обычно пользуются специальным диагностическим прибором – компрессометром, который представляет собой аналог воздушного манометра, предназначенный для выполнения измерений до определенного предела значений (не более 20 кгс/см² для ДВС, работающих на бензине, и до 40 кгс/см² для дизельных моторов). Наличие специального резьбового или приставного наконечника позволяет подключаться к свечным колодцам. Также предусмотрена функция автоматической фиксации максимальных показателей.

Компрессия в цилиндрах бензинового двигателя может замеряться с применением различных методик, позволяющих диагностировать те или иные неполадки. Однако чаще всего измерения выполняются на горячем двигателе с полностью открытой дроссельной заслонкой. Проводить замеры лучше с напарником или посредством видеофиксации, чтобы контролировать показания стрелки в ходе процедуры.

Рекомендованная последовательность действий:

► Прогрейте мотор до рабочей температуры.
► Приставьте или вкрутите прибор в свечной колодец цилиндра, предварительно выкрутив из него свечу зажигания.
► Заглушите двигатель и перекройте подачу бензина. На старых моделях ДВС это можно сделать, удалив предохранитель из топливного насоса. В современных двигателях это может привести к тому, что электронный блок управления выдаст ошибку и на панели приборов загорится индикатор Check engine. Для удаления таких сбоев лучше всего воспользоваться OBD-сканером.
► В автосервисах компрессию нередко замеряют, прокручивая коленчатый вал с помощью специального пускового устройства, подключаемого к стартеру, без выключения ЭБУ. Такой способ позволяет обойти электронику, поэтому можно не обесточивать зажигание и форсунки. Однако следует помнить, что неосторожные действия могут привести к повреждению чувствительных элементов электрического оборудования автомобиля.
► Поверните ключ в замке зажигания и отслеживайте показания прибора в течение 3-4 секунд. Этого времени достаточно, чтобы достичь максимальных показателей, повторив процедуру несколько раз.
Повторите измерения на остальных цилиндрах.
► Проанализируйте результаты. Важно понимать, что показатели могут существенно различаться даже на двигателях одной модели. В норме максимальные значения компрессии должны достигаться за 3–5 повторений.

Например, максимально допустимое значение должно составлять 11,5 кгс/см². В норме примерный алгоритм движения стрелки прибора должен быть: 8-10-11-11,5. Если же речь идет о десяти циклах, то о нормальной компрессии речи уже не идет. Также в нормальном состоянии во всех цилиндрах двигателя этот параметр должен иметь схожие показатели.

Дополнительные методы замера компрессии двигателя

Нередко прибегают к дополнительным измерениям, чтобы выяснить, почему снизилась компрессия. Для этого внутрь цилиндра вливается 50 мм моторного масла, а затем выполняются повторные замеры. Если давление остается ниже нормы, значит, мы имеем дело с просачиванием воздуха. Причина может скрываться в прогоревшем клапане или поврежденной прокладке головки блока цилиндров. А значительный подъем давления возможен из-за того, что закоксовались поршневые кольца.

Также можно использовать для диагностики компрессограф.

По принципу действия этот прибор похож на компрессометр, однако для фиксации показаний в нем используются листы бумаги или пластиковые карты, которые удобно архивировать. В дальнейшем данные можно сравнивать с результатами новых тестов. Минус данного метода в том, что с его помощью сложно оценить динамику повышения давления в цилиндре.

Более эффективный способ диагностики – измерение компрессии с помощью мотортестера.

Суть в том, что прибор определяет давление в цилиндре по амплитуде пульсации токов при прокручивании коленчатого вала. Главный плюс данной методики – возможность выполнения измерений сразу на всех цилиндрах. Снимать свечи зажигания при этом не требуется, что существенно упрощает тестирование многоцилиндровых двигателей внутреннего сгорания.

Раньше водители нередко прибегали к нестандартному методу, чтобы косвенно оценить компрессию в цилиндрах, не используя манометр или специальную диагностическую аппаратуру. Суть этого способа в том, что нужно вставлять в свечной канал подобие пыжа из мятой бумаги, по очереди выкручивая одну свечу за другой. При нормальной компрессии данная пробка с хлопком выстреливает из отверстия. Если она осталась на месте – давление в этой камере сгорания ниже требуемого.

Причины низкой компрессии бензинового двигателя

Если компрессия в цилиндре снизилась или вовсе сошла на нет, для выяснения причин необходимо владеть минимальными знаниями.

В верхней части цилиндра герметичность может пострадать, если некорректно работает клапан. Однако снижение давления в камере сгорания также бывает следствием не только разгерметизации между его тарелкой и седлом. Нередко просвет впускных клапанов частично или даже полностью перекрывается смолистыми отложениями.

Плохое прилегание может ухудшить отведение тепла. Перегрев в свою очередь часто вызывает прогорание металла. Все подобные явления могут приводить к образованию кольцевого зазора между элементами, приводя к снижению компрессии, о котором, как правило, свидетельствует потеря мощности двигателя.

При неправильно выставленных фазах газораспределения к снижению компрессии приводит несвоевременное открытие и закрытие клапанов. Отличительный признак – одновременное снижение давления во всех цилиндрах на одинаковую величину.

В некоторых моделях современных ДВС для регулирования подачи воздуха используется не дроссельная заслонка, а изменение высоты и фаз движения впускных клапанов (Valvetronic BMW, MultiAir Fiat и др.). Если в работе такой системы возникают постоянные неполадки, это может стать причиной снижения компрессии, которое произойдет одновременно во всех камерах сгорания. При кратковременных сбоях измерение давления в цилиндрах каждый раз будет давать новые результаты, что затруднит диагностику.

В нижней части камер сгорания герметичность обеспечивается элементами, входящими в цилиндропоршневую группу. Компрессия может снижаться из-за износа, приводящего к увеличению зазора между стенкой цилиндра и поршнем, что приводит к утечке газов. Также причиной могут стать деформация поршней и/или цилиндров, вызванная перегревом, залегшие кольца, царапины на зеркале цилиндра, поломка компрессионных колец. Если поршень прогорает, это сначала приводит к появлению посторонних звуков, сопровождающих работу мотора, и только потом к снижению компрессии в камерах сгорания.

Также следует помнить о возможности прогорания прокладки ГБЦ. Для того чтобы исключить эту причину снижения компрессии, необходимо создать давление внутри цилиндра при закрытых клапанах, например, с помощью компрессора, а затем наблюдать, не появятся ли пузырьки воздуха в расширительном бачке для охлаждающей жидкости или шумы в одном из соседних цилиндров.

Что делать при низкой компрессии

Устранение любых неполадок, вызвавших снижение компрессии в цилиндрах ДВС, вполне возможно. Если корень проблемы – неисправные клапаны или прокладка головки блока цилиндров, на ремонтные работы придется потратить от 10 000 до 20 000 рублей в зависимости от модели двигателя. Расточка и установка гильзы в один цилиндр будет стоить около 3000.

Поршни при повреждении подлежат замене. Стоимость такой процедуры может колебаться в довольно широких пределах, что также зависит от модели ДВС и стоимости запасных частей. К примеру, поршень Kolbenschmidt для двигателя TFSI обойдется в 6000 рублей, а оригинальная деталь будет стоить от 19 000 до 20 000 рублей.

Также необходимо учитывать затраты на демонтаж, разборку, сборку и монтаж двигателя. В сумме капитальный ремонт двигателя TFSI/TSI объемом 2000 мл3 с заменой всех четырех поршней будет стоить около 100 000 рублей. Если дело доходит до капремонта, владельцы авто, как правило, прибегают к установке модернизированных поршней, которые полностью решают проблемы, связанные с «масложором».

Капитальный ремонт и гильзовка блока цилиндров часто становится выходом из положения для владельцев транспортных средств, двигатели которых подвержены быстрому изнашиванию цилиндропоршневой группы, появлению задиров на стенках цилиндров. Это относится ко многим бензиновым моторам. Помимо TFSI/TSI, которыми оснащаются автомобили Audi/VW, речь идет о ДВС, устанавливаемых на BMW, Mercedes-Benz, Kia, Hyundai (G4KD/4B11), Mitsubishi и др. Благодаря замене поршней обычно удается навсегда решить проблему снижения компрессии в цилиндрах.

В случаях, когда компрессия снижается из-за износа или повреждения прокладки головки блока цилиндров, проблема решается значительно проще.

Если снижение компрессии в цилиндрах бензинового ДВС стало следствием ошибки при обслуживании или слишком большого пробега, можно заменить двигатель контрактным. Замена обойдется примерно от 30 000 до 50 000 рублей за сам мотор, если речь идет о средней ценовой категории, и от 15 000 до 30 000 рублей за работу по демонтажу/монтажу, замене масла плюс расходные материалы. Опытные водители советуют приобретать такие силовые агрегаты у хорошо зарекомендовавших себя поставщиков, которые предоставляют гарантию на приобретаемые у них изделия.

Часто задаваемые вопросы о компрессии бензинового двигателя

С какой периодичностью нужно замерять компрессию в цилиндрах бензинового ДВС?
Поскольку оптимальным решением будет выполнять эту процедуру при плановой замене свечей зажигания, измерение компрессии обычно производится через каждые 30–40 тысяч километров.

В каких случаях возникает необходимость внепланового измерения компрессии?
Срочная диагностика и устранение причин требуются, если возникают следующие проблемы:

► увеличение расхода моторного масла до 150 мл на 1000 км;
► проблемы с запуском двигателя «на холодную»;
► сизый дым в выхлопных газах;
► вибрация и самопроизвольная остановка двигателя на «нейтралке».

Нужно ли измерять степень сжатия?
Этот параметр контролировать не нужно. Степень сжатия – постоянная величина для конкретного двигателя, она не изменяется. Для того чтобы узнать ее показатель, достаточно открыть инструкцию по эксплуатации вашего авто и заглянуть в раздел «Параметры двигателя».

Компрессия в цилиндрах бензинового двигателя внутреннего сгорания или уровень давления топливно-воздушной смеси в верхней мертвой точке рабочего цикла – важный показатель состояния силового агрегата. Если она высокая, механизм газораспределения и цилиндропоршневая группа работают сбалансированно и правильно. В противном случае необходима диагностика, о которой шла речь выше. Если вы не обладаете достаточными навыками и знаниями, лучше доверить эту работу профессионалам.