Tömörítési arány: milyen hatással van a motorra?
A kompressziós arány a dugattyús belsőégésű motorok egyik alapvető jellemzője, amely a hengertérfogat arányát jelzi az alsó és a felső holtpontban lévő dugattyú között.
A kompressziós arány tehát a henger teljes munkatérfogatának a kompressziós tér térfogatához viszonyított aránya. Más szóval a hengerbe szívott keverék térfogatának és a hengerben összenyomott keverék térfogatának az aránya.
Tartalomjegyzék
Tömörítési arány számítása
A kompressziós arány számítása eltér a dugattyús motor és a forgódugattyús motor esetében.
A sűrítési arány kiszámítása egyenes vonalú dugattyús mozgású motornál:
εk = (VK + VZ) : VK
A változók magyarázata:
- εk – kompressziós arány
- VK – tömörítési tér/térfogat
- VZ – lökettérfogat
A hengerben lévő dugattyú végzi az oda-vissza mozgást. Míg a forgattyústengelytől való mozgásának legtávolabbi helyzetét felső holtpontnak, a főtengelytől való mozgásának legkevésbé távoli helyzetét alsó holtpontnak nevezzük.
Az alsó és felső holtpont közötti teret lökettérfogatnak nevezzük. A lökettérfogat a henger furatátmérőjétől és a dugattyú löketétől függ. A hengerben lévő teret, amikor a dugattyú a felső holtpontban van, kompressziós térnek nevezzük.
Forgódugattyús motor kompressziós arányának kiszámítása:
Ezekben a motorokban a kompressziós arányt a munkatér legnagyobb és legkisebb térfogatának arányaként határozzák meg a dugattyú forgása alatt.
εk = V1 : V2
A változók magyarázata:
- εk – tömörítési arány
- V1 – a munkaterület legnagyobb térfogata
- V2 – a munkaterület legkisebb térfogata
Hogyan befolyásolja a sűrítési arány a motort?
Egy klasszikus dugattyús belsőégésű motorban a kompressziós arány állandó, és mindig kompromisszumot jelent a különböző vezetési módok között. Egyes motorok azonban zökkenőmentesen módosíthatják a kompressziós arányt a terhelésnek megfelelően.
Egy ilyen motor tehát kis terhelés esetén nagy sűrítési aránnyal, nagy terhelés esetén pedig fordítva alacsony kompressziós aránnyal tud működni.
Nagy terhelésnél ajánlatos a kompressziós arányt alacsonyan tartani, és ezzel elkerülni a detonációkat. Alacsony terhelésnél magasabbnak kell lennie a motor lehető legjobb hatásfoka érdekében. Minél nagyobb a kompressziós arány, annál nagyobb a keverék összenyomása a gyújtás előtt.
Motorteljesítmény és nyomaték: Melyik paraméter a fontosabb?
A tömörítési arány alapvetően befolyásolja:
- A belső égésű motor elérhető hatásfoka és ezáltal teljesítménye és nyomatéka is
- Motor károsanyag-kibocsátása
- Üzemanyag-fogyasztás
A megnövelt tömörítési arány hátrányai:
- Előfordulhat az üzemanyag idő előtti öngyulladása (detonációs égés), különösen a benzinmotorokon belül
- A motor alkatrészei idővel jobban kopnak, mint alacsonyabb kompressziós aránynál, ezért az ilyen motort tartósabb alkatrészekkel kell felszerelni, amelyek sokkal drágább (kerámia és titán alkatrészek)
Kompressziós nyomás mérése
A hengerek kompressziós nyomásának mérése olyan módszer, amely pontos információkat ad a motor állapotáról. A kompressziós nyomást kompressziómérővel mérjük. A kompressziós nyomás mérése előtt a motort üzemi hőmérsékletre melegítik, hogy meghatározzák a dugattyú és a henger közötti hézagot.
Motordugattyúk: hogyan működnek?
A nyomásmérőt a gyújtógyertya helyett a hengerfejbe csavarják. Ezt követően az önindítóval felpörgetik a motort, miközben a gázpedál teljesen nyitva van (a gázpedál teljesen lenyomva). A kompressziós nyomás a kompressziómérő tűjén látható, amely az elért legmagasabb nyomást rögzíti.
A kompressziós nyomás a motor kompressziós ütemének végén elérhető legnagyobb nyomás, amikor a keverék még nem ég. A kompressziós nyomás nagysága függ a sűrítési aránytól, a motor fordulatszámától, a hengerek töltöttségi fokától és az égéstér tömítettségétől. Mindezek a paraméterek, kivéve az égéstér tömítettségét, változatlanok, és a motor kialakítása határozza meg.
Ha a mérés során azt találják, hogy az egyik henger nem éri el a gyártó által megadott értéket, ez szivárgást jelez az égéstérben. Az is döntő fontosságú, hogy az összes henger kompressziós nyomása azonos legyen.
Mi okozza az alacsonyabb kompressziós nyomást?
- kopott vagy sérült dugattyúgyűrű
- kopott motorhenger
- sérült vagy repedt hengerfej
- sérült tömítés a hengerfej alatt
- sérült szelep
- sérült szeleprugó
- kopott szelepülés
Ha az égésterek rendben vannak, az egyes hengereken a kompressziós nyomások maximális különbsége 1 bar (0,1 MPa) lehet. A kompressziós nyomás benzinmotoroknál 1,0-1,2 MPa, dízelmotoroknál 3,0-3,5 MPa.
Melyek a motor sűrítési arányának normál értékei?
A detonáció (az üzemanyag idő előtti öngyulladása) megelőzése érdekében a kompressziós arány nem nagyobb, mint 10:1 benzinmotoroknál. A detonációs égésérzékelővel, elektronikus vezérlőegységgel és egyéb eszközökkel felszerelt motorok azonban akár 14:1-es tömörítési arányt is elérhetnek.
Motorrobbanás: mi ez, és hogyan lehet megelőzni?
A turbófeltöltős benzinmotorokban a kompresszió aránya 8,5:1 körül van, mivel a munkaanyag kompressziójának egy része a turbófeltöltőben történik. A dízelmotorok sűrítési aránya 20:1 vagy még ennél is magasabb, mert azon az elven működnek, hogy a befecskendezett üzemanyag a sűrítés hőjétől meggyullad.
Ez az oka annak, hogy a dízelmotorok kompressziós arányának nagyobbnak kell lennie, mint a benzinmotoroké. A motor hengerének nyomásából származó terhelés korlátozza a dízelmotor kompressziós arányát.