Was ist der Zusammenhang zwischen Verdichtungsverhältnis und Kraftstoffverbrauch?

Haben Sie die Welle von Autos mit großem Benzinverbrauch bemerkt, die auf den Markt kommen? Der Mazda3 mit dem SkyActiv-Motor kann 42 Meilen pro Gallone (17,9 Kilometer pro Liter) erreichen. Der Chevrolet Cruze Eco kann 40 Meilen pro Gallone (17 Kilometer pro Liter) erreichen, und der Hyundai Elantra kann das auch. Und holen Sie sich das: Obwohl diese Autos einige der besten Benzinmeilenzahlen in der Branche erreichen, verwenden sie keine Benzin-Elektro-Hybridtechnologie , alternative Kraftstoffe oder andere grüne Tricks. Sie werden vom altmodischen Verbrennungsmotor angetrieben. Was macht ihren Kraftstoffverbrauch so gut? Ihre Motoren sind supereffizient, dank ihrer Ingenieure, die mit einem kleinen Ding namens Kompressionsverhältnis spielen.

Ihr grundlegender Automotor funktioniert, indem er chemische Energie aus einer kontrollierten Explosion der Mischung aus Luft, Benzin und einem Funken in mechanische Bewegung umwandelt. Für einen detaillierteren Blick auf diesen Prozess, sehen Sie sich an, wie ein Automotor funktioniert. Aber die grundlegende Geschichte ist, dass jeder Automotor eine bestimmte Anzahl von Zylindern hat, die Kolben beherbergen. Die kontrollierte Explosion bewirkt, dass sich der Kolben auf und ab bewegt, wodurch die Kurbelwelle des Motors gedreht wird (das ist die Umwandlung von chemischer in mechanische Energie), die wiederum die Räder antreibt.

Das Kompressionsverhältnisist das Verhältnis des Volumens des Zylinders und des Verbrennungsraums, wenn sich der Kolben unten befindet, und des Volumens des Verbrennungsraums, wenn sich der Kolben oben befindet. Automobilingenieure können die Kraftstoffeffizienz und den Kraftstoffverbrauch verbessern, indem sie Motoren mit hohen Verdichtungsverhältnissen konstruieren. Je höher das Verhältnis, desto komprimierter ist die Luft im Zylinder. Wenn die Luft komprimiert wird, entsteht eine stärkere Explosion des Luft-Kraftstoff-Gemisches und es wird mehr Kraftstoff verbraucht. Stellen Sie sich das so vor: Wenn Sie in der Nähe einer Explosion sein müssten, würden Sie sich wahrscheinlich dafür entscheiden, irgendwo draußen in der Nähe einer Explosion zu sein, da sich die Kraft der Explosion auflösen würde und nicht so stark erscheinen würde. In einem kleinen Raum wäre die Kraft jedoch begrenzt, wodurch sie sich viel stärker anfühlen würde. Genauso verhält es sich mit den Kompressionsverhältnissen. Indem die Explosion auf kleinerem Raum gehalten wird, kann mehr von ihrer Kraft genutzt werden. Indem Sie beispielsweise das Verdichtungsverhältnis von 8:1 auf 9:1 erhöhen, können Sie den Kraftstoffverbrauch um etwa 5 bis 6 Prozent verbessern.

Die Art der Kompressionsrate, die wir gerade kennengelernt haben, ist die sogenannte statische Kompressionsrate . Es heißt statisch, weil es nur gemessen wird, wenn das Einlassventil geschlossen ist. Es gibt eine andere Art von Verdichtungsverhältnis, die das Öffnen und Schließen des Einlassventils berücksichtigt. Darüber sprechen wir auf der nächsten Seite.

Wie wir auf der vorherigen Seite gelernt haben, wird die statische Motorkompression gemessen, wenn das Lufteinlassventil eines Motors vollständig geschlossen ist. Im realen Betrieb passiert das jedoch fast nie. Der Motor läuft so schnell, dass das Lufteinlassventil möglicherweise wieder geöffnet werden muss, bevor der Kolben seinen vollständigen Auf- und Abwärtshub beendet hat. Wenn dies geschieht, entweicht ein Teil des Drucks im Zylinder, was die Effizienz verringert. Im Wesentlichen gibt es mehr Platz für die Luft, sodass der Motor einen Teil der Leistung aus der Luft-Kraftstoff-Verbrennung verliert.

Dynamische Verdichtungsverhältnisse berücksichtigen die Bewegung des Lufteinlassventils. Ingenieure können einen Motor so einstellen, dass das Lufteinlassventil früher schließt, was den Aufbau des Zylinderdrucks unterstützt. Der Motor kann auch so eingestellt werden, dass das Ventil später schließt, aber das lässt etwas Luft heraus und verringert die Effizienz des Kraftstoffverbrauchs des Motors.

Die Berechnung des dynamischen Kompressionsverhältnisses ist eigentlich ziemlich schwierig. Dazu bestimmen Sie anhand der Hublänge und der Pleuellänge die Position des Kolbens bei vollständig geschlossenem Ventil. Da dieses Verhältnis gefunden wird, wenn sich der Kolben in der Mitte seines Hubs befindet, ist es immer niedriger als das statische Kompressionsverhältnis. Wie bei der statischen Verdichtung bedeutet ein höheres Verdichtungsverhältnis eine effizientere Kraftstoffnutzung und einen geringeren Kraftstoffverbrauch .

Die hocheffizienten Motoren vieler heutiger Autos verdanken einen Großteil ihres Kraftstoffverbrauchs ihren hohen Verdichtungsverhältnissen. Aber ein Hochkompressionsmotor hat auch seine Nachteile. Um es in Topform zu halten, müssen Sie Benzin mit hoher Oktanzahl verwenden , das teurer ist als normales bleifreies Benzin. Wenn Sie das Supergas überspringen, kann der Motor im Laufe der Zeit ein Klopfen entwickeln. Ein Motorklopfen tritt auf, wenn die Luft-Kraftstoff-Verbrennung nicht zum optimalen Zeitpunkt im Kolbenhub erfolgt. Die Verwendung von Kraftstoff mit niedriger Oktanzahl in einem Motor mit hoher Verdichtung kann das Klopfen des Motors wahrscheinlicher machen. Wenn Sie sich also ein neues, sparsames Auto mit hoher Verdichtung zulegen, stellen Sie sicher, dass Sie die Art von Benzin verwenden, die in Ihrem Benutzerhandbuch empfohlen wird, um das zu bekommen das meiste davon.

Suchen Sie nach weiteren Informationen über das Verdichtungsverhältnis des Motors und den Kraftstoffverbrauch? Folgen Sie einfach den Links auf der nächsten Seite.

Zum Thema passende Artikel