En förbränningsmotor bygger på processen att utöka ett bränsles arbetsvolym för att få en mekanisk åtgärd. För att detta ska ske krävs en snabb och effektiv förbränning som kan utveckla ett tillräckligt högt tryck för det mekaniska arbetet. Rent praktiskt utgörs det arbetet av kolvarna som komprimerar luft/bränsleblandningen i en förbränningskammare och när explosionen brinner av genereras en chock som flyttar kolven som roterar vevaxeln.
Kompression innebär således hur effektivt en motor kan antända en luft/bränsleblandning för att få kolvarna att tryckas ner och få motorn att snurra.
Här reder vi på ett kortfattat sätt ut vad skillnaden är mellan kompressionsförhållande (statiskt och dynamiskt), cylindertryck och kompressionstryck.
Kompressionsförhållandet är lika med hur många gånger cylindervolymen måste pressas samman för att få rum i förbränningsrummet som finns mellan cylinderhuvudet och kolv, det vill säga ett mått på hur mycket bränsle/luftblandningen pressas samman i cylindern, eller om man så vill kvoten av cylindervolymen och volymen på förbrännings/kompressionskammaren (utrymmet ovanför kolven när den är i övre dödcentrum).
CR är ett konstant värde och ändras först när parametrarna för cylindern eller kolven ändras. Det har en avgörande betydelse för motorns effektivitet, dess kraft och vridmoment, utsläpp samt bränsleförbrukning. Högt kompressionsförhållande ger bättre motoreffekt, men det kräver i gengäld – när det gäller ottomotorer – högre oktantal hos bränslet.
Kompressionsförhållandet kan uttryckas som statiskt och dymaniskt:
Skillnaden mellan det statiska och dynamiska förhållandet kan vara betydande då olika val och inställningar av tex kam påverkar slagvolymen och därmed kompressionsförhållandet.
Statiskt vs dynamiskt kompressionsförhållande - Skiss
Cylindertrycket är trycket i en cylinder under motorns fyra slag. Man skulle kunna påstå att det är trycket under expansionen som är det viktigaste då det är det tryck som trycker kolven för att producera kraft, men det är nödvändigt med cylindertryck under alla fyra slagen för att kunna förutsäga exakt motorprestanda.
Cylindertrycket mäts i förbränningskammaren, med en sensor som tål värme/tryck, under tiden motorn är igång. Det här värdet förändras nästan konstant beroende på flertalet faktorer, så som tex varvtal, insug, design, överlappning, ventiltiming, gasspjällsläge osv. Tex TFX-engine har utrustning för att mäta det här trycket.
Detta tryck brukar, i förhållande till vevaxelns position, ritas upp som en kurva snarare än maxtryck, dels för att se tryckets topp, men även position och utseende på kurva.
Detta anges i formatet 700 PSI eller valfri tryckskala.
Exempel på cylindertrycksmätare ser du till höger och nedan ser du ett exempel på hur diagrammen ritas upp.
Kompressionstrycket är ett mått på det tryck som uppstår i cylindern under kompressionstakten, då kolven rör sig från botten till toppen av sitt slag (mer exakt definierat som slutet av slagtrycket) och påverkas av motorns kompressionsförhållande. Kompressionstrycket gör också att temperaturen stiger i slutet av kompressionstakten.
Att kolla kompressionstrycket är det vanligaste sättet att mäta en motors kondition och mäts med en kompressionsmätare i tändstiftshålen (spridarhålen på en dieselmotor) på startmotorvarv med en varm motor. Man kan med fördel också mäta kompressionen medan man kör motorn på olika varvtal och spjälläge för att felsöka ytterligare, men för att kunna göra en sådan mätning krävs lite annan utrustning än när man bara kör på startmotorn.
Kompressionstrycket anges i formatet 170 PSI eller valfri tryckskala.
Värt att tänka på är att kompressionstrycket alltid överstiger det atmosfärstryck gånger kompressionsförhållandet som råder då även värme bidrar till en tryckstegring. Enligt fysikens lagar kan man dock aldrig ha mer än förhållandet 10:1 (exkl värmen) i tryck, men tryck som tillförs pga värmen från själva kompressionen och från cylinderväggar kommer ändå alltid att synas i mätningen. Dessutom förekommer alltid ett visst läckage i ringarna. Så när man mäter trycket får man bara ett referensvärde. För ett mer exakt värde så måste man göra en uträkning. Det här är också varför kompressionsförhållandet aldrig kan mätas med en tryckmätare.
Exempel på en kompressionstrycksmätare ser du till höger; den övre är för bensin- och den nedre är för dieselmotorer.
Kalkylator - Kompressionsförhållande
http://www.wallaceracing.com/cr_test2.php
Kalkylator - Dynamiskt kompressionsförhållande
http://www.wallaceracing.com/dynamic-cr.php
Brillko Engineering AB
Det lilla företaget med den stora kunskapen!
- Vi erbjuder förstklassig service inom bränsleinsprutning för V8-bilar,
hela vägen från tanke till installation.
E-post: brillko@hotmail.com