Themen:
- Kompressionsverhältnis
- Berechnen Sie das Kompressionsverhältnis
- Einschränkungen
Kompressionsrate:
Das Verdichtungsverhältnis hat großen Einfluss auf die Leistung des Motors. Je höher es ist, desto höher ist die Kompressionsenddruck desto mehr Energie kann der Motor dem Kraftstoff entziehen und somit mehr Leistung erzeugen. Allerdings gibt es hierbei Einschränkungen. Mehr dazu später.
Das Verdichtungsverhältnis ist ein festes Verhältnis zwischen dem Volumen über dem Kolben im ODP und dem Volumen über dem Kolben im TDC. Der Kompressionsraum ist das Volumen des Brennraums, in dem die Luft durch den Kolben komprimiert wird. Der Kompressionsraum hängt auch von der Dicke der Kopfdichtung, dem Winkel, in dem die Ventile im Zylinderkopf montiert sind, und dem Platz ab, den Zündkerze und Einspritzdüse einnehmen. Das macht die Berechnung schwierig. Daher wird der Kompressionsraum gemessen, indem bei geschlossenen Ventilen eine bestimmte Menge Flüssigkeit in den Kopf gegossen und diese Menge gemessen wird.
Berechnung des Kompressionsverhältnisses:
Das Schlagvolumen wird mit Vs und das Kompressionsvolumen mit Vc bezeichnet. Beide sind in Kubikzentimeter (cm³) angegeben. Mit diesen beiden Daten kann das Kompressionsverhältnis berechnet werden. Das Kompressionsverhältnis wird durch den griechischen Buchstaben ε (Epsilon) angegeben.
Die Motordaten lauten wie folgt:
Vs = 460 cm³
Vc = 50 cm³
Wenn dies abgeschlossen ist, erhalten Sie:
Die Berechnung dieser Formel ergibt die Antwort 10. Dies bedeutet, dass dieser Motor ein Verdichtungsverhältnis von 10:1 hat. Das Bild unten zeigt deutlich die Beziehung zwischen dem Volumen über dem Kolben bei ODP (10) und dem Volumen über dem Kolben bei TDC (1). Das Schlagvolumen + der Kompressionsraum sind 10-mal so groß wie der Kompressionsraum.
Ein Benzinmotor mit indirekter Einspritzung hat oft ein Verdichtungsverhältnis zwischen 7:1 und 11:1. Ein Benzinmotor mit Direkteinspritzung zwischen 14:1 und 20:1.
Das Verdichtungsverhältnis eines Dieselmotors liegt häufig zwischen 18:1 und 24:1.
Wie bereits erläutert, wird das Kompressionsvolumen (Vc) gemessen, da es sehr schwierig zu berechnen ist. Das Schlagvolumen kann berechnet werden. Die Formel wird rechts angezeigt.
π (pi) = gerundet 3,14
d² = Durchmesser des Zylinders im Quadrat
s = der Hub in Millimetern
In der Standardformel für das Kompressionsverhältnis wird Vs durch die Formel zur Berechnung von Vs ersetzt. Die Klammern links und rechts der Vs-Formel zeigen an, dass diese Berechnung zuerst durchgeführt werden muss. Das Ergebnis muss zu Vc addiert und dann durch Vc dividiert werden.
Als Beispiel nehmen wir einen Motor mit einer Bohrung x Hub von 81,0 x 86,4 mm. Die Bohrung ist der Durchmesser des Zylinders, der quadriert werden soll, und der Hub ist die Strecke, die der Kolben vom ODP zum TDC zurücklegt. Das Verdichtungsvolumen dieses Motors wird mit 45 cm³ angegeben.
Selbstverständlich kann die Formel auch schrittweise ausgeführt werden. Die Eingabe dieser Informationen in die Formel ergibt:
Der Hubraum dieses Motors kann nun in die Verdichtungsverhältnisformel eingegeben werden:
Grenzen:
Mit einem höheren Verdichtungsverhältnis kann mehr Leistung erreicht werden. Aus dem Brennstoff kann mehr Energie gewonnen werden (höhere Effizienz). Das Kompressionsverhältnis kann nicht einfach erhöht werden; Durch den höheren Verdichtungsenddruck besteht Klopfgefahr. Aufgrund des höheren Drucks und der höheren Temperatur entzündet sich der Kraftstoff früher als vorgesehen. Ein mit einem Turbolader ausgestatteter Motor hat aufgrund der Aufladung einen höheren Kompressionsenddruck. Bei gleichem Verdichtungsverhältnis würde dann Klopfgefahr bestehen. Daher ist das Verdichtungsverhältnis bei Turbomotoren niedriger als bei Saugmotoren.
Auch Automobilhersteller nutzen Techniken, um das Verdichtungsverhältnis zu erhöhen, ohne dass die Gefahr eines Klopfens entsteht. Denken Sie an einen Klopfsensor zur Vorverstellung der Zündung (der heutzutage bei jedem Motor vorhanden ist), eine Wassereinspritzung zur Kühlung des Brennraums oder andere Kraftstoffe wie Methanol und Ethanol (diese werden im Rennsport verwendet).
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