Verdichtungsverhältnis
Verdichtungsverhältnis
Das Verdichtungsverhältnis wird grundlegend in 2 Kategorien eingeteilt:
- Geometrisches Verdichtungsverhältnis
- Effektives Verdichtungsverhältnis
Das Verdichtungsverhältnis ist nicht zu verwechseln mit der Kompression, die zwar einen Zusammenhang mit dem Verdichtungsverhältnis hat, aber es gibt weitere Faktoren die die Kompression beeinflussen! Im Wesentlichen die Dichtigkeit des Motors, z.B. Zustand der Kolbenringe, Kolbenspiel, Kolbenringstossspiel, Menge an Öl zwischen Kolben und Zylinderlaufbahn, aber auch wie schnell komprimiert wird.
Geometrisches Verdichtungsverhältnis
Die geometrische Verdichtung ist eine theoretische Angabe. Sie geht davon aus, dass das gesamte Gasvolumen zu Beginn des Verdichtungstaktes (im UT) auf das Brennraumvolumen zum Ende des Verdichtungstaktes komprimiert werden kann, siehe [1] bzw. [2]. Das geometrische Verdichtungsverhältnis wird beschrieben als das Verhältnis aus Hubvolumen + Brennraumvoluemn und Brennraumvolumen. p=(Vh+Vb)/Vb Vh=Hubvolumen Vb=Brennraumvolumen
Typische Grössenordnungen sind 8:1 original Motoren bis 13:1 für getunte Vespa Motoren. Oberhalb 12:1 nimmt der thermische Wirkungsgrad nur noch gering zu, während die mechanischen und thermischen Belastungen stark ansteigen![3] Seite 38ff.
Effektive Verdichtung
Im Gegensatz zum geometrischen Verdichtungsverhältnis berücksichtigt das effektive Verdichtungsverhätnis die Tatsache, dass beim Zweitakter Auslass und Überströmer während des Verdichtungstaktes noch einige Zeit offen stehen und Gas damit entweichen kann. Das zuletzt schliessende Auslassfenster bestimmt hier die Grösse der effektiven Verdichtung: Je länger die Auslasssteuerzeit ist, bzw. je höher das Auslass liegt, um so geringer ist der sogenannte Nutzhub und damit auch die effektive Verdichtung.
p_e=(Ve+Vb)/Vb Ve=Vh(1-ha/s) ha=Höhe Auslasskante s=Hub
Praxisbezug
Streng genommen sind aber beide Angaben falsch, da durch Gasschwingungen des Ein- und Auslasses (Resonanzauspuffanlagen) im Idealfall eine Aufladung erfolgt [4] S102ff.
Je höher das Verdichtungsverhältnis ist, desto höher auch der Verbrennungsdruck und das Drehmoment und somit die Leistung. Allerdings steigt auch die thermische Belastung auf den Motor, weshalb in einigen Fachbüchern ein geom. Verdichtungsverhältnis von 12:1 und ein eff. Verdichtungsverhältnis von 7.5:1 als sinnvolle Obergrenze genannt wird. Was nicht bedeutet, dass im Motorsport nicht wesentlich höhere Verdichtungsverhältnisse gefahren werden! Das Verdichtungsverhältnis beeinflusst die Motorcharakteristik in Bezug auf Drehmomentverlauf, maximaler Leistung und Drehfreudigkeit stark. Voraussetzung für eine hohe Verdichtung ist, dass entsprechend gute Kühlungsverhältnisse herrschen.
Erhöhen kann man die geometrische und effektive Verdichtung, indem man das Brennraumvolumen verkleinert, was durch entnehmen von Zylinderfuss- oder Kopfdichtungen bzw. Abdrehen selbiger erfolgen kann. Gleichzeitig wird die effektive Verdichtung verringert, wenn man die Steuerzeiten verlängert, sprich: den Zylinder höher setzt und umgekehrt Bitte hierzu jedoch den Artikel "Brennraum" beachten.
Das Ermitteln des Verdichtungsverhältnisses erfolgt über die Bestimmung des unbekannten Brennraumvolumens. Dies kann durch geometrische Verfahren oder Auslitern (Volumenbestimmung) ermittelt werden. Beide Verfahren bergen eine gewisse Ungenauigkeit und man muss sehr genau Arbeiten und am besten mehrmals Messen um eine gewisse statistische Sicherheit zu haben.
Die Kolbenringe müssen hierzu eingefettet werden, anschliessend stellt man den Kolben an den oberen Totpunkt (OT). Jetzt stellt man den Motor mit dem Zylinder senkrecht auf. Jetzt wird, am besten mit einer Spritze mit kleiner Skalenaufteilung, Öl in den Brennraum gegeben, bis das Öl die hälfte des Zündkerzengewindes erreicht. Nun lest ihr ab, wie viel in den Brennraum gepasst hat. Bei 50ccm Motoren liegt dies meist im Bereich zwischen 4-9cm³ (nur als Richtwert, kann abweichen).
Jetzt wird gemäß oben stehender Rechnung gerechnet: Hubraum + Brennraum / Brennraum
Bei unserem 50ccm Motor mit 5ccm Brennraumvolumen wären das dann: (50+5) / 5 = 11 Nun haben wir ein geometrisches Verdichtungsverhältnis von 11:1.
by redroostervogel