Was ist der Zusammenhang zwischen Verdichtungsverhältnis und Kraftstoffverbrauch?

Haben Sie bemerkt, dass die Welle von Autos mit großem Kraftstoffverbrauch auf den Markt kommt? Der Mazda3 mit dem SkyActiv-Motor kann 17,9 Kilometer pro Liter erreichen. Der Chevrolet Cruze Eco kann 17 Kilometer pro Liter erreichen, der Hyundai Elantra auch. Und verstehen Sie das: Obwohl diese Autos einige der besten Benzinmeilen der Branche erreichen, verwenden sie keine benzinelektrische Hybridtechnologie, alternative Kraftstoffe oder andere umweltfreundliche Tricks. Sie werden vom altmodischen Verbrennungsmotor angetrieben. Was macht ihren Kraftstoffverbrauch so gut? Ihre Motoren sind sehr effizient, da ihre Ingenieure mit einem kleinen Kompressionsverhältnis spielen.

Ihr grundlegender Automotor arbeitet, indem er chemische Energie aus einer kontrollierten Explosion des Gemisches aus Luft, Benzin und Funken in mechanische Bewegung umwandelt. Weitere Informationen zu diesem Vorgang finden Sie unter Funktionsweise eines Automotors. Die grundlegende Geschichte ist jedoch, dass jeder Automotor eine festgelegte Anzahl von Zylindern hat, in denen sich Kolben befinden. Durch die kontrollierte Explosion bewegt sich der Kolben auf und ab, wodurch die Kurbelwelle des Motors (dh die Umwandlung von chemischer in mechanische Energie) gedreht wird, was wiederum die Räder antreibt.

Das Kompressionsrate ist das Verhältnis des Volumens des Zylinders und der Brennkammer, wenn sich der Kolben unten befindet, und des Volumens der Brennkammer, wenn sich der Kolben oben befindet. Automobilingenieure können die Kraftstoffeffizienz und den Kraftstoffverbrauch verbessern, indem sie Motoren mit hohen Verdichtungsverhältnissen entwickeln. Je höher das Verhältnis, desto stärker wird die Luft im Zylinder komprimiert. Wenn die Luft komprimiert wird, kommt es zu einer stärkeren Explosion des Luft-Kraftstoff-Gemisches, und es wird mehr Kraftstoff verbraucht. Stellen Sie sich das so vor: Wenn Sie sich in der Nähe einer Explosion befinden müssten, würden Sie sich wahrscheinlich dafür entscheiden, sich irgendwo außerhalb einer Explosion zu befinden, da sich die Kraft der Explosion auflösen würde und sie nicht so stark erscheinen würde. In einem kleinen Raum würde die Kraft jedoch enthalten sein, wodurch sie sich viel stärker anfühlt. Das Gleiche gilt für Kompressionsverhältnisse. Indem die Explosion auf kleinerem Raum gehalten wird, kann mehr Kraft genutzt werden. Wenn Sie beispielsweise das Kompressionsverhältnis von 8: 1 auf 9: 1 erhöhen, können Sie den Kraftstoffverbrauch um etwa 5 bis 6 Prozent senken.

Die Art des Kompressionsverhältnisses, die wir gerade kennengelernt haben, ist das, was als a bezeichnet wird statisches Kompressionsverhältnis. Es wird als statisch bezeichnet, da es nur gemessen wird, wenn das Einlassventil geschlossen ist. Es gibt eine andere Art von Kompressionsverhältnis, das das Öffnen und Schließen des Einlassventils berücksichtigt. Wir werden auf der nächsten Seite darüber sprechen.

Wie wir auf der vorherigen Seite erfahren haben, wird die statische Motorkompression gemessen, wenn das Luftansaugventil eines Motors vollständig geschlossen ist. Im realen Betrieb passiert dies jedoch fast nie. Der Motor läuft so schnell, dass das Luftansaugventil möglicherweise wieder geöffnet werden muss, bevor der Kolben seinen vollen Auf- und Abhub beendet hat. In diesem Fall tritt ein Teil des Drucks im Zylinder aus, 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 Luftansaugventils. Ingenieure können einen Motor so einstellen, dass das Luftansaugventil früher geschlossen wird, wodurch der Zylinderdruck aufgebaut wird. Der Motor kann auch so eingestellt werden, dass das Ventil später geschlossen wird. Dies lässt jedoch etwas Luft heraus und verringert die Effizienz des Kraftstoffverbrauchs des Motors.

Berechnung der dynamisches Kompressionsverhältnis ist eigentlich ziemlich hart. 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 Kompression bedeutet ein höheres Kompressionsverhältnis eine effizientere Kraftstoffnutzung und einen besseren Kraftstoffverbrauch.

Heutzutage verdanken die hocheffizienten Motoren vieler heutiger Autos einen großen Teil ihres Kraftstoffverbrauchs ihren hohen Verdichtungsverhältnissen. Ein Motor mit hoher Kompression hat aber auch seine Nachteile. Damit es in Topform bleibt, müssen Sie Gas mit hoher Oktanzahl verwenden, das teurer ist als normales bleifreies Gas. Wenn Sie im Laufe der Zeit auf das Premium-Benzin verzichten, kann der Motor ein Klopfen entwickeln. Ein Motor klopft Dies ist der Fall, wenn die Luft-Kraftstoff-Verbrennung nicht zum optimalen Zeitpunkt des Kolbenhubs erfolgt. Die Verwendung von Kraftstoff mit niedriger Oktanzahl in einem Motor mit hoher Kompression kann die Wahrscheinlichkeit eines Motorklopfens erhöhen. Wenn Sie also ein neues, kraftstoffsparendes Auto mit hoher Kompression erhalten, stellen Sie sicher, dass Sie die in Ihrer Bedienungsanleitung empfohlene Gasart verwenden, um die zu erhalten das meiste davon.

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Quellen

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