Ciśnienie sprężania – co to jest?

Pomiar ciśnienia sprężania to jeden z podstawowych elementów diagnostyki silników benzynowych i wysokoprężnych. W ramach pomiaru bada się ciśnienie w komorach spalania silnika, zaraz po zakończeniu suwu sprężania.  

Pomiar ciśnienia sprężania pozwala na sprawdzenie stopnia szczelności przestrzeni roboczej wszystkich cylindrów w silniku.

Silnik spalinowy (benzynowy lub wysokoprężny) ulega zużyciu. Stopień zużycia silnika i czas, w jakim ono następuje, jest zależny od

• jakości konstrukcji i materiałów zastosowanych przez producenta silnika
• od sposobu eksploatacji jednostki napędowej przez użytkownika (np. jednostka zużywa się szybciej w czasie ciągłej jazdy po mieście)
• od przebiegu samochodu
• od sposobu serwisowania (czy kierowca stosował się do zaleceń producenta)
• od jakości stosowanych przez użytkownika materiałów (filtrów i płynów) eksploatacyjnych.

Na skutek zużycia silnika dochodzi do utraty szczelności komór spalania, co jest efektem zużywania się cylindrów, tłoków i zaworów, umieszczonych w głowicy.

Cylindry – tuleje z metalu, w których porusza się tłok.
Tłoki – ruchome elementy, poruszające się w cylindrach, uszczelnianie pierścieniami tłokowymi.
Zawory – ruchome elementy, sterowane przez mechanizm rozrządu, odpowiedzialne za sterowanie dopływem powietrza w silnikach wysokoprężnych, mieszanki paliwowo powietrznej w silnikach benzynowych i usuwaniem spalin w obydwu konstrukcjach.

W miarę zużywania się silnika dochodzi do:

• Powiększania się luzów w połączeniach pomiędzy tłokami, pierścieniami a cylindrami
• Zmniejszania się szczelności połączeń pomiędzy blokiem cylindrów a głowicą
• Coraz gorszego przylegania zaworów do gniazd zaworowych.

Utrata szczelności przez komory robocze silnika sprawia, że ciśnienie sprężania jest coraz mniejsze, co ma odczuwalny wpływ na pracę silnika.

Niewłaściwe ciśnienie sprężania – jakie są skutki dla silnika?

Zmniejszona szczelność komór roboczych i związana z nią zmiana napełniania cylindrów ma następujące, negatywne skutki dla silnika:

• Spadek mocy silnika i jego momentu obrotowego
• Przedmuchy gazów spalinowych do skrzyni korbowej.
• Zwiększone zużycie oleju silnikowego (dochodzące lub przekraczające 1 litr na 1000 km)
• Przyspieszone zużycie oleju silnikowego
• Przyspieszone zużycie turbosprężarki w jednostkach turbodoładowanych na skutek utrudnionego dopływu oleju do turbiny. Jest to spowodowane przeciwciśnieniem w skrzyni korbowej, wywołanym przez przedmuchy spalin.

Duże różnice ciśnienia sprężania w poszczególnych cylindrach jednostki napędowej wywołują niekorzystne drgania skrętne wału korbowego. Przyczyniają się one do zużycia elementów układu korbowo – tłokowego.

Jak mierzy się ciśnienie sprężania silnika?

Pomiar ciśnienia sprężania wymaga zastosowania specjalnego urządzenia – w profesjonalnych warsztatach używa się elektronicznego próbnika ciśnienia sprężania. Urządzenie to posiada końcówki, które wkręca się w miejsce świec żarowych lub wtryskiwaczy w silnikach wysokoprężnych albo świec zapłonowych w silnikach benzynowych.

W sklepach motoryzacyjnych i na aukcjach internetowych można też kupić urządzenia do zastosowań amatorskich (ceny od kilkudziesięciu złotych wzwyż), składające się z analogowego manometru oraz przewodów i gwintowanych końcówek, przeznaczonych do wkręcenia w miejsce świec zapłonowych albo żarowych.

Aby móc dokonać pomiaru, silnik musi być rozgrzany do temperatury roboczej (co przekłada się na osiągnięcie temperatury cieczy chłodzącej na poziomie 80 – 90 st. Celsjusza). Auto musi mieć sprawny rozrusznik i akumulator, o odpowiednim stopniu naładowania.

W silnikach, w których nie zastosowano hydraulicznej kompensacji luzu zaworowego, przed rozpoczęciem badania należy skontrolować luz i w razie potrzeby skorygować go zgodnie z ustawieniami producenta samochodu.

Przed rozpoczęciem badania należy również zastopować możliwość doprowadzenia paliwa do cylindrów. Niespalone paliwo trafiałoby np. do układu wydechowego, gdzie powodowałoby przyspieszone uszkodzenie katalizatorów.

Z racji innego ciśnienia sprężania w silnikach wysokoprężnych i benzynowych, stosuje się różne urządzenia

• W silnikach benzynowych – o zakresie pomiaru ciśnienia od 15 do 20 barów
• W silnikach wysokoprężnych – o zakresie pomiaru ciśnienia od 40 do 50 barów

Jak przebiega cały proces mierzenia ciśnienia sprężania w typowym aucie zasilanym benzyną?

Potrzebne są dwie osoby – jedna do pomiaru i jedna w kabinie.

• Ustawienie luzu zaworowego w silnikach bez hydraulicznej kompensacji
• Rozgrzanie silnika do temperatury roboczej
• Wyłączenie silnika, unieruchomienie auta (hamulec, bieg jałowy lub P)
• Demontaż świec zapłonowych (wcześniej zdjęcie osłony silnika, demontaż przewodów zapłonowych albo cewek zapłonowych, w zależności od konstrukcji pojazdu)
• Odcięcie dopływu paliwa do cylindrów (np. poprzez wyjęcie bezpiecznika pompy paliwa w pojazdach z silnikami benzynowymi)
• Przygotowanie miernika
• Wciśnięcie pedału gazu do oporu
• Umieszczenie miernika w otworze pierwszego gniazda świecy i dociśnięcie go
• Włączenie zapłonu, przekręcenie kluczyka, aby wał korbowy obracał się przez kilka sekund
• Dokonanie pomiaru
• Powtórzenie procesu dla każdego kolejnego cylindra.

Wyniki uzyskanych pomiarów porównuje się z nominalnymi wartościami ciśnienia sprężania, podawanymi przed producentów samochodów.

Badana jednostka napędowa na właściwe ciśnienie sprężania, jeśli wartości uzyskane przy pomiarze są o 15 – 20 % mniejsze od wartości nominalnych w przypadku silników benzynowych i o 20 – 25 % mniejsze od wartości nominalnych w przypadku silników wysokoprężnych.

Na koniec spójrzmy na cztery przykładowe wartości nominalne ciśnienia sprężania, podawane przez producentów aut:

• Volkswagen Golf V 1.4 16V benzyna – od 10 do 15 bar, maksymalna różnica 3 bar
• Toyota Corolla E15 1.4 (4ZZ-FE) benzyna – 13 bar
• Honda CIVIC 1.7 CDTI wysokoprężny – min. 25.5 bar
• Mazda 6 2.0 DI wysokoprężny – 35,7 bar, maksymalna różnica 2 bary