Kompresjonsforhold: Hvilken effekt har det på motoren?
Kompresjonsforholdet er en av de grunnleggende egenskapene til en stempelforbrenningsmotor, som indikerer sylindervolumforholdet mellom stempelet i bunnen og stempelet i øvre dødpunkt.
Kompresjonsforholdet er altså forholdet mellom hele sylinderens arbeidsvolum og volumet av kompresjonsrommet. Med andre ord, forholdet mellom volumet av blandingen sugd inn i sylinderen og volumet av blandingen komprimert i sylinderen.
Innhold
Beregning av kompresjonsforhold
Beregningen av kompresjonsforholdet er forskjellig for en stempelmotor og en roterende stempelmotor.
Beregning av kompresjonsforholdet for en motor med rettlinjet frem- og tilbakegående stempelbevegelse:
εk = (VK + VZ) : VK
Forklaring av variabler:
- εk – kompresjonsforhold
- VK – kompresjonsrom/volum
- VZ – slagvolum
Stempelet i sylinderen utfører den frem- og tilbakegående bevegelsen. Mens den lengste posisjonen for bevegelsen fra veivakselen kalles øverste dødpunkt, og den minst fjerne posisjonen for bevegelsen fra veivakselen kalles nederste dødpunkt.
Slagvolum: Hva er det, og hva bestemmer det?
Avstanden mellom nedre og øvre dødpunkt kalles slagvolumet. Slagvolumet avhenger av sylinderens boringsdiameter og stempelets slaglengde. Plassen i sylinderen når stempelet er på øverste dødpunkt kalles kompresjonsrommet.
Beregning av kompresjonsforholdet for en roterende stempelmotor:
I disse motorene er kompresjonsforholdet definert som forholdet mellom det største og minste volumet av arbeidsrommet under omdreining av stempelet.
εk = V1 : V2
Forklaring av variabler:
- εk – kompresjonsforhold
- V1 - det største volumet på arbeidsområdet
- V2 - det minste volumet på arbeidsområdet
Hvordan påvirker kompresjonsforholdet motoren?
I en klassisk stempelforbrenningsmotor er kompresjonsforholdet konstant og er alltid et kompromiss mellom ulike kjøremoduser. Noen motorer kan imidlertid jevnt endre kompresjonsforholdet i henhold til belastningen.
En slik motor kan således operere med et stort kompresjonsforhold under lav belastning og omvendt med et lavt kompresjonsforhold under høy belastning.
Ved høye belastninger er det tilrådelig at kompresjonsforholdet er lavt og dermed forhindre detonasjoner. Ved lav belastning bør den være høyere for best mulig motoreffektivitet. Jo større kompresjonsforhold, jo større kompresjon av blandingen før tenning.
Motorkraft og dreiemoment: Hvilken av disse parameterne er viktigst?
Kompresjonsforholdet påvirker fundamentalt:
- Den oppnåelige effektiviteten til forbrenningsmotoren og dermed også dens kraft og dreiemoment
- Motorutslipp
- Drivstofforbruk
Ulemper med økt kompresjonsforhold:
- For tidlig selvantenning av drivstoffet (detonasjonsforbrenning) kan forekomme, spesielt innenfor bensinmotorene
- Motordeler slites mer over tid enn ved lavere kompresjonsforhold, så en slik motor må utstyres med mer holdbare deler, som er mye dyrere (keramikk- og titandeler)
Kompresjonstrykkmåling
Måling av sylinderkompresjonstrykk er en metode som gir nøyaktig informasjon om motorens tilstand. Kompresjonstrykket måles ved hjelp av en kompresjonsmåler. Før måling av kompresjonstrykket, varmes motoren opp til driftstemperatur for å definere klaringene mellom stempelet og sylinderen.
Motorstempler: Hvordan fungerer de?
Kompresjonsmåleren er skrudd inn i sylinderhodet i stedet for tennpluggen. Deretter turtelleres motoren ved hjelp av starteren mens gassen er helt åpen (gasspedalen trykket helt ned). Kompresjonstrykket vises på nålen til kompresjonsmåleren, som registrerer det høyeste oppnådde trykket.
Kompresjonstrykk er det maksimalt oppnåelige trykket ved slutten av motorens kompresjonsslag når blandingen ennå ikke brenner. Størrelsen på kompresjonstrykket avhenger av kompresjonsforholdet, motorhastigheten, fyllingsgraden av sylindrene og tettheten til forbrenningskammeret. Alle disse parametrene, bortsett fra tettheten til forbrenningskammeret, er uendret og bestemmes av motordesignet.
Hvis det under målingen viser seg at en av sylindrene ikke når verdien spesifisert av produsenten, indikerer dette en lekkasje i forbrenningskammeret. Det er også avgjørende at kompresjonstrykket på alle sylindrene er det samme.
Hva forårsaker lavere kompresjonstrykk?
- slitt eller skadet stempelring
- slitt motorsylinder
- skadet eller sprukket sylinderhode
- skadet pakning under topplokket
- skadet ventil
- skadet ventilfjær
- slitt ventilsete
Hvis forbrenningskamrene er i orden, er den maksimale forskjellen i kompresjonstrykk på de enkelte sylindrene opptil 1 bar (0,1 MPa). Kompresjonstrykk varierer fra 1,0 til 1,2 MPa for bensinmotorer og 3,0 til 3,5 MPa for dieselmotorer.
Hva er de normale verdiene for en motors kompresjonsforhold?
For å forhindre detonasjon (for tidlig selvantennelse av drivstoffet), er kompresjonsforholdet ikke større enn 10:1 for bensinmotorer. Imidlertid kan motorer med en detonasjonsforbrenningssensor, en elektronisk kontrollenhet og andre enheter oppnå et kompresjonsforhold på opptil 14:1.
Motorbanking: Hva er det, og hvordan forhindres det?
I turboladede bensinmotorer er kompresjonsforholdet rundt 8,5:1 fordi en del av kompresjonen av arbeidsstoffet skjer i turboladeren. Dieselmotorer har et kompresjonsforhold på 20:1 eller enda høyere fordi de fungerer etter prinsippet om at det injiserte drivstoffet antennes fra kompresjonsvarmen.
Dette er grunnen til at kompresjonsforholdet til dieselmotorer må være høyere enn bensinmotorer. Belastningen fra trykkene i motorsylinderen begrenser kompresjonsforholdet til dieselmotoren.