Onderwerpen:
- Compressieverhouding
- Berekenen van de compressieverhouding
- Beperkingen
Compressieverhouding:
De compressieverhouding heeft veel invloed op de prestaties van de motor. Hoe hoger deze is, des te hoger de compressie-einddruk zal worden, dus des te meer energie de motor uit de brandstof kan halen, en dus meer vermogen oplevert. Daar zijn echter wel beperkingen aan. Later meer hierover.
De compressieverhouding is een vaste verhouding tussen het volume boven de zuiger in ODP en het volume boven de zuiger in het BDP. De compressieruimte is het volume van de verbrandingsruimte waarin de lucht door de zuiger wordt samengeperst. De compressieruimte is ook afhankelijk van de dikte van de koppakking, de hoek waarin de kleppen in de cilinderkop aangebracht zijn, de ruimte die de bougie en injector innemen. Dit maakt het moeilijk om te berekenen. Daarom wordt de compressieruimte gemeten door een bepaalde hoeveelheid vloeistof in de kop met gesloten kleppen te gieten en deze hoeveelheid te meten.
Berekenen van de compressieverhouding:
Het slagvolume wordt aangeduid met Vs en het compressievolume met Vc. Beiden zijn in kubieke centimeter (cm³). Met deze twee gegevens kan de compressieverhouding berekend worden. De compressieverhouding wordt aangegeven met de Griekse letter ε (Epsilon).
De gegevens van de motor zijn als volgt:
Vs = 460 cm³
Vc = 50 cm³
Ingevuld geeft dit:
Het berekenen van deze formule levert het antwoord 10 op. Dat betekent dat deze motor een compressieverhouding van 10:1 heeft. In de onderstaande afbeelding is de verhouding tussen het volume boven de zuiger in het ODP (10) en het volume boven de zuiger in het BDP (1) goed te zien. Het slagvolume + compressieruimte zijn 10x zo groot als de compressieruimte.
Een indirect ingespoten benzinemotor heeft vaak een compressieverhouding tussen de 7:1 en de 11:1. Een direct ingespoten benzinemotor tussen de 14:1 en de 20:1.
De compressieverhouding van een dieselmotor is vaak tussen de 18:1 en de 24:1.
Zoals eerder al is uitgelegd, wordt het compressievolume (Vc) gemeten doordat het berekenen erg lastig is. Het slagvolume kan wel worden berekend. De formule is aan de rechter kant getoond.
π (pi) = afgerond 3,14
d² = de diameter van de cilinder in het kwadraat
s = de slag in millimeters
In de standaard formule van de compressieverhouding wordt Vs vervangen door de formule waarmee de Vs berekend wordt. De haakjes links en rechts van de formule van Vs geven aan dat deze berekening eerst gedaan moet worden. De uitkomst hiervan moet bij Vc opgeteld worden en daarna door Vc gedeeld worden.
Als voorbeeld nemen we een motor met een boring x slag van 81,0 x 86,4 mm. De boring is de diameter van de cilinder die gekwadrateerd moet worden en de slag is de afstand die de zuiger van ODP naar BDP aflegt. Het compressievolume van deze motor is gegeven: 45 cm³.
Uiteraard kan de formule ook in stapjes worden uitgevoerd. Het invullen van deze gegevens in de formule geeft:
Het slagvolume van deze motor kan nu in de formule voor de compressieverhouding worden ingevuld:
Beperkingen:
Met een hogere compressieverhouding kan er meer vermogen worden behaald. Er kan namelijk meer energie uit de brandstof worden gehaald (een hoger rendement). De compressieverhouding kan niet zomaar verhoogd worden; door de hogere compressie-einddruk bestaat de kans op pingelen. De brandstof ontbrandt door de hogere druk en temperatuur al eerder dan de bedoeling is. Een motor die uitgevoerd is met een turbo heeft door de drukvulling een hogere compressie-eindruk. Met dezelfde compressieverhouding zou dat betekenen dat er gevaar voor pingelen aanwezig is. Daarom is de compressieverhouding bij turbomotoren lager dan bij atmosferische motoren.
Autofabrikanten passen ook technieken toe om de compressieverhouding te verhogen, zonder dat er gevaar voor pingelen ontstaat. Denk daarbij aan een pingelsensor om de ontsteking te vervroegen (wat tegenwoordig op elke motor aanwezig is), waterinjectie om de verbrandingsruimte te koelen, andere brandstoffen zoals methanol en ethanol (dit wordt toegepast in de racerij).
Gerelateerde pagina: