Kompressionsforhold: Hvilken effekt har det på motoren?
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.
Indhold
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.
Slagvolumen: Hvad er det, og hvad bestemmer det?
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?
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
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.
Motorstempler: Hvordan fungerer de?
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.
Bankende forbrænding: Hvad er det, og hvordan forebygger man det?
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.