Köztudott, hogy a benzines, belső égésű dugattyús motorokban az üzemanyag-levegő keveréket a gyújtás előtt sűrítik. Az egyetlen különbség a dízelmotorokhoz képest, hogy a levegőt üzemanyag nélkül sűrítik. Mindkét belsőégésű motor egyik legfontosabb jellemzője a sűrítési arány. Azt jelzi, hogy a dugattyú alsó holtpontja fölött lévő tér térfogat hányszorosára változik a dugattyú alsó holtponttól a felső holtpontig.
Néha összekeverik a tömörítéssel, pedig a kettő között óriási a különbség. Végül is a fent említett jellemzők, bár összefüggnek egymással, valójában teljesen különbözőek. Ezt még a méreteik is jelzik. A sűrítési arány például 10:1, vagy egyszerűen 10, és nincs mértékegysége. Ez azt jelenti, hogy "raz"-ban mérik. A kompresszió viszont a hengerben a gyújtás előtt uralkodó maximális keveréknyomást jelzi, és kg/cm2-ben mérik. Például egy 10:1 sűrítési arányú belsőégésű motorban a sűrítés nem haladhatja meg a 15,8 kg/cm2 értéket. A sűrítési arányt másképpen is meg lehet mondani. Ez a dugattyú felett az alsó holtponton lévő térfogat és az égéstér térfogatának aránya. Az égéstér a dugattyú feletti tér, amely elérte a felső holtpontot.
A sűrítési arány kiszámítása
Egy belsőégésű motor sűrítési aránya a ξ = (Vp + Vc)/Vc képlet segítségével számítható ki; ahol Vp a henger hasznos térfogata, Vc pedig az égéstér térfogata. A képlet azt mutatja, hogy a sűrítési arány növelhető az égéstér térfogatának csökkentésével. Vagy a henger lökettérfogatának növelésével, az égéstér megváltoztatása nélkül. Vp sokkal nagyobb, mint Vc. Ezért feltételezhető, hogy ξ egyenesen arányos a munkatérfogattal és fordítottan arányos az égéstér térfogatával.
A henger hasznos térfogata a henger átmérőjének – D – és a dugattyú löketének – S – ismeretében számítható ki. A számítási képlet a következő: Vp = (π*D2/4)*S.
Az égéstér térfogatát, annak összetett alakja miatt, általában nem számítják, hanem mérik. Ezt úgy lehet megtenni, hogy folyadékot öntünk bele. Az égéstérbe helyezett folyadék térfogata mérőpohár vagy mérleg segítségével határozható meg. A méréshez célszerű vizet használni, mivel annak fajsúlya 1 g/cm3 . Tehát a grammban kifejezett súlya egyben a köbcentiméterben kifejezett térfogatát is mutatja.
A sűrítési arány hatása a motor teljesítményére
Minél nagyobb a sűrítési arány, annál nagyobb a belsőégésű motor sűrítése és a teljesítménye (ha minden más dolog egyenlő). A sűrítési arány növelésével a motor hatékonyságát is növeljük a fajlagos üzemanyag-fogyasztás csökkentésével. A belsőégésű motorok sűrítési aránya határozza meg a motor működtetéséhez használt benzin oktánszámát. Például az alacsony oktánszámú üzemanyag detonációt okoz egy magas oktánszámú motorban. Ha az oktánszám túl magas, a motor nem tudja kifejteni a teljes teljesítményét az alacsony sűrítésből.
Alapadatok
A különböző sűrítési arányú benzinmotorokhoz használt üzemanyag oktánszámát.
- 7,0-7,5 oktánszám 72-76.
- 7,5-8,5 oktánszám 76-85.
- 5,5-7,5 oktánszám 66-72.
- 10:1 oktánszám 92.
- 10,5-12,5 oktánszám 95.
- 12-14,5 oktánszám 98.
A fej és a blokk közötti kapcsolódási sík egy fémréteg levágásával történő kiegyenlítése kisebb égéstérhez vezet a motorban. Ez átlagosan 0,1 %-kal csökkenti a sűrítési arányt, miközben a fejvastagság 0,25 mm-rel csökken. Ezen adatok birtokában meghatározható, hogy a hengerfej átépítése után a sűrítési arány nem haladja-e meg a megengedett határértékeket. És hogy kell-e intézkedéseket hozni a csökkentésére. A tapasztalatok azt mutatják, hogy ha a 0,3 mm-nél kisebb réteget távolítják el, a következmények nem feltétlenül kompenzálhatók.
Miért lehet szükség a sűrítési arány módosítására?
Ennek a belső égésű motor paraméterének megváltoztatására meglehetősen ritkán van szükség. Csak néhány okot lehet felsorolni erre.
- A motor erőltetése.
- Az a vágy, hogy a motort más oktánszámú benzinnel is működtessék. Volt idő, amikor az autókhoz való gázkészülékek nem voltak elérhetők a piacon. A benzinkutakon sem volt benzin. Ezért a szovjet autótulajdonosok gyakran átalakították motorjaikat, hogy olcsóbb, alacsonyabb oktánszámú benzinnel működjenek.
- Sikertelen motorfelújítás, amely a következmények orvoslása érdekében a sűrítési arány beállítását igényli. Például a hengerfej marása a túlzott hődeformáció után. Amikor a hengerblokkal párosítandó felületet a túl vastag fémréteg eltávolításával lehet kisimítani. Ennek hatására az áttétel értéke annyira megnő, hogy a motor üzemelése lehetetlenné válik olyan benzinnel, amelyre a motort tervezték.
Hogyan változtatható a sűrítési arány
A növelés módszerei:
- A hengerek kifúrása és nagyobb dugattyúk felszerelése.
- Az égéstér térfogatának csökkentése. Ez úgy történik, hogy a fej és a blokk síkjától egy fémréteget távolítanak el. Az alumínium lágysága miatt ezt legjobban maró- vagy gyalugépen lehet elvégezni. Nem szabad csiszológépet használni, mivel annak köve tartósan eltömődik a műanyag fémmel.
Csökkentési módszerek:
- Egy fémréteg eltávolítása a dugattyú aljáról (ezt általában esztergán végzik).
- Duralumínium távtartó beépítése a hengerfej és a hengerblokk közé két távtartó közé.
A tömörítési arány és a tömörítés közötti kapcsolat
A sűrítési arány értékének ismeretében kiszámítható, hogy mekkora sűrítéssel kell rendelkeznie a motornak. Ez azonban fordítva nem lenne igaz. Mivel a sűrítés a henger-dugattyú és az időzítő alkatrészek kopásától is függ. Az alacsony sűrítés gyakran inkább a motor jelentős kopását és javítási igényét jelzi, mint az alacsony sűrítési arányt.
Turbófeltöltős motorok
A turbófeltöltős motorok hengereit egy kompresszor a légköri nyomásnál valamivel magasabb nyomásra szorítja. Tehát egy ilyen motor sűrítési arányának meghatározásához szorozza meg a képletből kapott értéket a turbófeltöltő áttételével. A turbófeltöltős benzinmotorok magasabb oktánszámú üzemanyaggal működnek, mint az ugyanezen motorok által fogyasztott, turbófeltöltő nélküli benzin, pontosan azért, mert a ξ együtthatójuk magasabb.
