Kompresný pomer

Kompresný pomer vyjadruje, ako tesne motor stláča vzduch alebo zmes vzduchu a paliva vnútri každého valca počas kompresného zdvihu. Definuje sa ako pomer dvoch objemov: celého priestoru vo valci, keď piest sedí úplne dole v svojej dráhe, a oveľa menšieho priestoru zostávajúceho, keď piest dosiahne vrch. Hodnota 10:1 napríklad znamená, že zmes sa pred zapálením stlačí na desatinu pôvodného objemu. Toto jediné číslo prezrádza veľa o charaktere motora, jeho nárokoch na palivo a účinnosti.

Pomer je dôležitý preto, že silnejšie stlačenie náplne pred spaľovaním robí motor tepelne účinnejším a schopným získať z každej jednotky paliva viac práce. Vyšší kompresný pomer zvyšuje tlak a teplotu vo valci v okamihu zapálenia, čo znamená, že následné horenie tlačí na piest silnejšie a uvoľňuje svoju energiu účinnejšie. Termodynamika cyklu motora odmeňuje vyššiu kompresiu väčšou účinnosťou a väčším výkonom pri danom množstve paliva, a preto sú inžinieri vždy v pokušení zvyšovať ju, ako len podmienky dovolia.

V benzínových motoroch však existuje pevný strop daný klepaním. Ako kompresia stúpa, stúpa aj teplota zmesi, a za istým bodom sa palivo môže vznietiť samovoľne a nerovnomerne ešte pred preskočením iskry na zapaľovacej sviečke, čím vznikajú deštruktívne tlakové špičky známe ako klepanie alebo detonačné spaľovanie. Odolávať tomu vyžaduje palivo s vyšším oktánovým číslom, ktoré pod tlakom horí ovládateľnejšie, takže vysokokompresné benzínové motory vyžadujú prémiové palivo. Tento kompromis historicky obmedzoval kompresné pomery benzínových motorov zhruba na rozsah 9:1 až 13:1, pričom vyššie hodnoty sú vyhradené pre motory navrhnuté okolo vysokooktánového paliva alebo dômyselného riadenia spaľovania.

Dieselové motory tento limit menia na prednosť tým, že na vznietenie paliva sa spoliehajú práve na samotnú kompresiu. Bežia s oveľa vyššími pomermi, zvyčajne od približne 15:1 nahor, pretože teplo vzniknuté samotným stlačením vzduchu musí stačiť na vznietenie nafty vstreknutej na vrchole zdvihu. Niet zapaľovacej sviečky; vysoká kompresia je zdrojom zapálenia. To je zásadný dôvod, prečo sú dieselové motory stavané robustnejšie než benzínové jednotky, keďže musia zniesť oveľa väčšie tlaky, ktoré takéto pomery vytvárajú.

Moderná technológia niektoré z týchto starých obmedzení uvoľnila. Priame vstrekovanie paliva ochladzuje prichádzajúcu náplň pri odparovaní paliva vnútri valca, čo benzínovým motorom umožňuje bežať s mierne vyššou kompresiou bez klepania, zatiaľ čo preplňovanie, ktoré dotláča viac vzduchu, si vo všeobecnosti vyžaduje nižší geometrický pomer, aby sa udržali špičkové tlaky pod kontrolou. Niektoré pokročilé motory dokonca menia svoj kompresný pomer počas jazdy, aby vyvážili účinnosť a výkon. Kompresný pomer tak sedí v jadre návrhu motora, dôverne prepojený s objemom, návrhom piesta a širším správaním spaľovacieho motora.