Har du märkt vågen av bilar med stor bensinkörning som slår ut på marknaden? Mazda3 med SkyActiv-motor kan få 42 miles per gallon (17,9 kilometer per liter). Chevrolet Cruze Eco kan få 40 miles per gallon (17 kilometer per liter), och Hyundai Elantra kan också. Och få det här:Även om dessa bilar får några av de bästa bensinkörningarna i branschen, använder de inte bensin-elektrisk hybridteknik, alternativa bränslen eller andra gröna knep. De drivs av en gammaldags förbränningsmotor. Så vad gör deras bränsleekonomi så bra? Deras motorer är supereffektiva, tack vare att deras ingenjörer leker med en liten sak som kallas kompressionsförhållande.
Din grundläggande bilmotor fungerar genom att omvandla 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 in hur en bilmotor fungerar. Men den grundläggande historien är att varje bilmotor har ett visst antal cylindrar som innehåller kolvar. Den kontrollerade explosionen gör att kolven rör sig upp och ner, vilket vrider motorns vevaxel (det är omvandlingen av kemisk till mekanisk energi), som i sin tur driver hjulen.
Kompressionsförhållandet är förhållandet mellan volymen av cylindern och förbränningskammaren när kolven är i botten, och volymen av förbränningskammaren när kolven är i toppen. Fordonsingenjörer kan förbättra bränsleeffektiviteten och bränsleekonomin genom att designa motorer med höga kompressionsförhållanden. Ju högre förhållandet är, desto mer komprimerad är luften i cylindern. När luften komprimeras får du en kraftigare explosion från luft-bränsleblandningen och mer av bränslet går åt. Tänk på det så här:Om du var tvungen att vara nära en explosion, skulle du förmodligen välja att vara nära en någonstans utanför, eftersom kraften från explosionen skulle försvinna, och den skulle inte verka lika kraftfull. I ett litet rum skulle kraften dock hållas kvar, vilket gör att den känns mycket kraftfullare. Det är samma sak med kompressionsförhållanden. Genom att hålla explosionen i ett mindre utrymme kan mer av dess kraft utnyttjas. Genom att öka kompressionskvoten från 8:1 till 9:1, till exempel, kan du förbättra bränsleekonomin med cirka 5 till 6 procent.
Den typ av kompressionsförhållande vi just har lärt oss om är vad som kallas statiskt kompressionsförhållande . Det kallas statiskt eftersom det bara mäts när insugningsventilen är stängd. Det finns en annan typ av kompressionsförhållande som tar hänsyn till öppning och stängning av insugningsventilen. Vi kommer att prata 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 drift händer det nästan aldrig. Motorn går så fort att luftintagsventilen kan behöva öppnas igen innan kolven har avslutat sitt fulla upp- och nedslag. När det händer, försvinner en del av trycket i cylindern, vilket minskar effektiviteten. I grund och botten finns det mer utrymme för luften, så motorn förlorar en del av kraften från luft-bränsleförbränningen.
Dynamiska kompressionsförhållanden tar hänsyn till luftintagsventilens rörelse. Ingenjörer kan ställa in en motor så att luftintagsventilen stängs tidigare, vilket hjälper cylindertrycket att byggas upp. Motorn kan också trimmas så att ventilen stängs senare, men det släpper ut lite luft och minskar hur effektivt motorn använder bränsle.
Beräknar det dynamiska kompressionsförhållandet är faktiskt ganska tufft. För att göra det använder du slaglängden och vevstakens längd för att bestämma kolvens läge när ventilen är helt stängd. Eftersom detta förhållande hittas när kolven är i mitten av sitt slag, är det alltid lägre än det statiska kompressionsförhållandet. Precis som statisk kompression betyder ett högre kompressionsförhållande effektivare bränsleanvändning och bättre bränsleekonomi.
Dagens högeffektiva motorer på många av dagens bilar beror mycket på sin bränsleekonomi på sina höga kompressionsförhållanden. Men en motor med hög kompression har också sina nackdelar. För att hålla den igång i toppform måste du använda högoktanig gas, som är dyrare än vanlig blyfri gas. Om du hoppar över premiumgasen kan motorn med tiden utveckla en knackning. En motorknack är när luft-bränsleförbränningen inte sker vid den optimala tidpunkten i kolvens slaglängd. Att använda lågoktanigt bränsle i en högkompressionsmotor kan göra att motorn knackar mer sannolikt, så om du skaffar en ny, bränslesnål bil med hög kompression, se till att du använder den typ av gas som rekommenderas i din instruktionsbok för att få det mesta av det.
Letar du efter mer information om motorns kompressionsförhållande och bränsleekonomi? Följ bara länkarna på nästa sida.
