Vad är sambandet mellan kompressionsförhållande och bränsleekonomi?

Vissa motorer är supereffektiva tack vare deras ingenjörer som leker med en liten sak som kallas kompressionsförhållande. Se bilder på bilmotorer. Duangkamon Khattiya / Photographer's Choice / Getty Images

Har du lagt märke till den våg av bilar som har en stor gassträcka som träffar marknaden? Mazda3 med SkyActiv-motorn kan få 42 miles per gallon (17,9 kilometer per liter). Chevrolet Cruze Eco kan få 40 mil per gallon (17 kilometer per liter), och Hyundai Elantra kan också. Och få detta: Även om dessa bilar får några av de bästa gasmiljön i branschen, använder de inte bensin-elektrisk hybridteknologi, alternativa bränslen eller andra gröna knep. De drivs av den gammaldags förbränningsmotorn. Så vad gör deras bränsleekonomi så bra? Deras motorer är supereffektiva tack vare deras ingenjörer som leker med en liten sak som kallas kompressionsförhållande.

Din grundläggande bilmotor fungerar genom att förvandla kemisk energi från en kontrollerad explosion av blandningen av luft, bensin och en gnista till mekanisk rörelse. För en mer detaljerad titt på denna process, kolla hur en bilmotor fungerar. Men den grundläggande historien är att varje bilmotor har ett bestämt antal cylindrar som innehåller kolvar. Den kontrollerade explosionen gör att kolven rör sig upp och ner, vilket vrider motorens vevaxel (det är omvandlingen av kemisk till mekanisk energi), som i sin tur driver hjulen.

De kompressionsförhållande är förhållandet mellan volymen på cylindern och förbränningskammaren när kolven är i botten, och volymen för förbränningskammaren när kolven är i toppen. Biltekniker kan förbättra bränsleeffektiviteten och bränsleekonomin genom att designa motorer med höga komprimeringsgrader. Ju högre förhållande, desto mer komprimerad luft i cylindern är. När luften komprimeras får du en kraftigare explosion från luft-bränsleblandningen, och mer av bränslet används. Tänk på det här sättet: Om du var tvungen att vara i närheten av en explosion, skulle du förmodligen välja att vara nära en någonstans utanför, eftersom explosionens kraft skulle försvinna och den verkar inte lika kraftfull. I ett litet rum skulle kraften emellertid innehålla, vilket skulle göra det känns mycket kraftigare. Det är samma sak med kompressionsförhållanden. Genom att hålla explosionen i ett mindre utrymme kan mer av dess kraft utnyttjas. Genom att öka kompressionsrationen från 8: 1 till 9: 1 kan du till exempel förbättra bränsleekonomin med cirka 5 till 6 procent.

Den typ av kompressionsförhållande som vi just har lärt oss om är vad som kallas en statisk kompressionsförhållande. Det kallas statisk eftersom det endast mäts när insugningsventilen är stängd. Det finns en annan typ av kompressionsförhållande som tar hänsyn till öppning och stängning av insugningsventilen. Vi pratar om det på nästa sida.

Som vi lärde oss på föregående sida, mäts statisk motorkompression när luftintagsventilen på en motor är helt stängd. Men i verklig händelse händer det nästan aldrig. Motorn går så fort att luftintagventilen kan behöva öppnas igen innan kolven har slutat sin fulla upp och ner slag. När det händer tappar en del av trycket i cylindern ut, vilket minskar effektiviteten. I huvudsak finns det mer utrymme för luften, så motorn tappar lite av kraften från förbränningen med luft-bränsle.

Dynamiska kompressionsförhållanden tar hänsyn till luftintagsventilens rörelse. Ingenjörer kan ställa in en motor så att luftintagsventilen stängs tidigare, vilket hjälper cylindertrycket att byggas. Motorn kan också ställas in så att ventilen stängs senare, men det släpper ut lite luft och minskar hur effektivt motorn använder bränsle.

Beräkning av dynamiskt kompressionsförhållande är faktiskt ganska tuff. För att göra det använder du slaglängden och anslutningsstavens längd för att bestämma kolvens position när ventilen är helt stängd. Eftersom detta förhållande hittas när kolven är i mitten av sitt slag är den alltid lägre än det statiska kompressionsförhållandet. Liksom statisk komprimering innebär ett högre kompressionsförhållande effektivare bränsleanvändning och bättre bränsleekonomi.

Dagens högeffektiva motorer på många av dagens bilar är mycket skyldiga sin bränsleekonomi till deras höga kompressionsförhållanden. Men en motor med hög komprimering har dess nackdelar också. För att hålla den i toppform måste du använda högoktangas, vilket är dyrare än vanlig blyfri gas. Om du hoppar över premiumgas kan över tid utveckla ett slag. En motor knock är när förbränningen av luft-bränsle inte sker vid den optimala tiden i kolvens slag. Att använda lågoktanbränsle i en högkomprimeringsmotor kan göra motorns stötar mer troliga, så om du får en ny, bränsleeffektiv bil med hög komprimering, se till att du använder den typ av gas som rekommenderas i din bruksanvisning för att få det mesta av det.

Letar du efter mer information om motorns kompressionsförhållande och bränsleekonomi? Följ bara länkarna på nästa sida.

relaterade artiklar

• 10 sätt att skydda din motor på ett proaktivt sätt
• 5 nya motorteknologier som gör bilar roligare att köra
• 5 sätt moderna bilmotorer skiljer sig från äldre bilmotorer
• Car Smarts: Motorprestanda
• Hur bilmotorer fungerar
• Hur hästkrafter fungerar
• Vad är motor knock?
• Är premiumbensin verkligen bättre för lyxfordon?

källor

• Toboldt, William K., Larry Johnson, W. Scott Gautier. "Goodheart-Willcox Automotive Encyclopedia. Goodheart-WilCox Company, 2006. Tinley Park, Illinois.
• Vizard, David. "Compression Ratio Tech - Power Squeeze." Populära Hot Rodding Magazine. Februari 2009. (16 december 2011) http://www.popularhotrodding.com/tech/0311_phr_compression_ratio_tech/index.html