AUTORIDE

Kompressionsforhold: Hvilken effekt har det på motoren?

Engine pistons
Udgivet på Oversat ved hjælp af kunstig intelligens fra vores originale artikel (kilde: autoride.io)

Kompressionsforholdet er en af de grundlæggende egenskaber ved en stempelforbrændingsmotor, som angiver cylindervolumenforholdet mellem stemplet i bunden og stemplet i øverste dødpunkt.

Kompressionsforholdet er således forholdet mellem hele cylinderens arbejdsvolumen og kompressionsrummets volumen. Med andre ord forholdet mellem volumenet af blandingen suget ind i cylinderen og volumenet af blandingen komprimeret i cylinderen.

Indholdsfortegnelse

Beregning af kompressionsforhold

Beregningen af kompressionsforholdet er forskellig for en stempelmotor og en roterende stempelmotor.

Beregning af kompressionsforholdet for en motor med retlinet frem- og tilbagegående stempelbevægelse:

εk = (VK + VZ) : VK

Forklaring af variabler:

  • εk – kompressionsforhold

  • VK – kompressionsrum/volumen

  • VZ – slagvolumen

Stemplet i cylinderen udfører den frem- og tilbagegående bevægelse. Mens den fjerneste position af dens bevægelse fra krumtapakslen kaldes det øverste dødpunkt, og den mindst fjerne position af dens bevægelse fra krumtapakslen kaldes det nederste dødpunkt.

Mellemrummet mellem nederste og øverste dødpunkt kaldes slagvolumen. Slagvolumen afhænger af cylinderens huldiameter og stemplets slaglængde. Rummet i cylinderen, når stemplet er i øverste dødpunkt, kaldes kompressionsrummet.

Beregning af kompressionsforholdet for en roterende stempelmotor:

I disse motorer er kompressionsforholdet defineret som forholdet mellem det største og mindste volumen af arbejdsrummet under stemplets omdrejning.

εk = V1 : V2

Forklaring af variabler:

  • εk – kompressionsforhold

  • V1 - det største volumen af arbejdsområdet

  • V2 - den mindste volumen af arbejdsområdet

Hvordan påvirker kompressionsforholdet motoren?

Engine

I en klassisk stempelforbrændingsmotor er kompressionsforholdet konstant og er altid et kompromis mellem forskellige køretilstande. Nogle motorer kan dog uden problemer ændre kompressionsforholdet i henhold til belastningen.

En sådan motor kan således arbejde med et stort kompressionsforhold under lav belastning og omvendt med et lavt kompressionsforhold under høj belastning.

Ved høje belastninger er det tilrådeligt, at kompressionsforholdet er lavt og dermed forhindre detonationer. Ved lav belastning bør den være højere for den bedst mulige motoreffektivitet. Jo større kompressionsforhold, jo større kompression af blandingen før antændelse.

Kompressionsforholdet påvirker grundlæggende:

  • Forbrændingsmotorens opnåelige effektivitet og dermed også dens kraft og drejningsmoment

  • Motor emissioner

  • Brændstofforbrug

Ulemper ved et øget kompressionsforhold:

  • For tidlig selvantændelse af brændstoffet (detonationsforbrænding) kan forekomme, især inden for benzinmotorer

  • Motordele slides mere over tid end ved et lavere kompressionsforhold, så en sådan motor skal udstyres med mere holdbare dele, som er meget dyrere (keramiske og titaniumdele)

Kompressionstrykmåling

3D-model af en fungerende V8-motor. Stempler og andre mekaniske dele er i bevægelse.

Måling af cylinderkompressionstryk er en metode, der giver nøjagtige oplysninger om motorens tilstand. Kompressionstrykket måles ved hjælp af en kompressionsmåler. Før måling af kompressionstrykket, opvarmes motoren til driftstemperatur for at definere mellemrummene mellem stemplet og cylinderen.

Kompressionsmåleren er skruet ind i topstykket i stedet for tændrøret. Efterfølgende omdrejles motoren ved hjælp af starteren, mens gasspjældet er helt åben (gaspedalen trykket helt ned). Kompressionstrykket vises på nålen på kompressionsmåleren, som registrerer det højeste opnåede tryk.

Kompressionstryk er det maksimalt opnåelige tryk ved slutningen af motorens kompressionsslag, når blandingen endnu ikke brænder. Størrelsen af kompressionstrykket afhænger af kompressionsforholdet, motorhastigheden, cylindrenes fyldningsgrad og forbrændingskammerets tæthed. Alle disse parametre, bortset fra tætheden af forbrændingskammeret, er uændrede og bestemmes af motorens design.

Hvis det under målingen konstateres, at en af cylindrene ikke når den af producenten angivne værdi, indikerer dette en lækage i forbrændingskammeret. Det er også afgørende, at kompressionstrykket på alle cylindre er det samme.

Hvad forårsager lavere kompressionstryk?

  • slidt eller beskadiget stempelring

  • slidt motorcylinder

  • beskadiget eller revnet topstykke

  • beskadiget pakning under topstykket

  • beskadiget ventil

  • beskadiget ventilfjeder

  • slidt ventilsæde

Hvis forbrændingskamrene er i orden, er den maksimale forskel i kompressionstryk på de enkelte cylindere op til 1 bar (0,1 MPa). Kompressionstrykket varierer fra 1,0 til 1,2 MPa for benzinmotorer og 3,0 til 3,5 MPa for dieselmotorer.

Hvad er de normale værdier for en motors kompressionsforhold?

For at forhindre detonation (for tidlig selvantændelse af brændstoffet) er kompressionsforholdet ikke større end 10:1 for benzinmotorer. Motorer med en detonationsforbrændingssensor, en elektronisk styreenhed og andre enheder kan dog opnå et kompressionsforhold på op til 14:1.

I turboladede benzinmotorer er kompressionsforholdet omkring 8,5:1, fordi en del af kompressionen af arbejdsstoffet sker i turboladeren. Dieselmotorer har et kompressionsforhold på 20:1 eller endnu højere, fordi de arbejder efter princippet om, at det indsprøjtede brændstof antændes af kompressionsvarmen.

Dette er grunden til, at kompressionsforholdet for dieselmotorer skal være højere end benzinmotorer. Belastningen fra trykkene i motorcylinderen begrænser kompressionsforholdet for dieselmotoren.

Video af Jason fra Engineering Explained, der forklarer kompressionsforhold: