Verdichtungsverhältnis


Verdichtungsverhältnis

Als Verdichtungsverhältnis ε bezeichnet man (vor allem im Zusammenhang mit Verbrennungsmotoren) das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Raum nach der Verdichtung.

\varepsilon = \frac{V_h + V_k}{V_k} (Gesamtvolumen durch Restvolumen)

Vh = Hubvolumen (Kolbenhub * Kolbenfläche)

Vk oder Vc = Kompressionsvolumen (Restvolumen)

Hubraum VH = Vh + Vk (Gesamtvolumen)

Das Verdichtungsverhältnis eines nicht aufgeladenen Ottomotors bei KFZ, welcher für Normalbenzin ausgelegt ist, liegt typisch bei 10:1. Auf Zuverlässigkeit optimierte Flugmotoren, die mit AVGAS betrieben werden, laufen oft mit nur 7:1. Bei Dieselmotoren liegt die Verdichtung prinzipbedingt höher, ein typischer Wert bei nicht aufgeladenen PKW-Dieseln ist 20:1.

Mit höherem Verdichtungsverhältnis steigt der Wirkungsgrad an, gleichzeitig nimmt bei Ottomotoren allerdings auch die Klopfneigung zu. Das Klopfen kann wiederum durch Benzin mit höherer Oktanzahl, Optimierung der Brennraumform oder den Einsatz mehrerer Zündkerzen reduziert werden. Teilweise wird auch ein Klopfsensor eingesetzt, der bei minderwertigem Benzin den Zündzeitpunkt in Richtung spät verlegt.

Als grober Anhaltswert für den Kraftstoffverbrauch gilt: eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses um einen Punkt bringt etwa 2% Verbrauchsreduktion (siehe Wirkungsgrad Otto-Kreisprozess). Da bei hoher Verdichtung in der Regel die Höchsttemperatur zunimmt, steigen auch die thermischen Verluste überproportional.

Mit der Dicke der Zylinderkopfdichtung kann in geringem Maße Einfluss auf das Verdichtungsverhältnis genommen werden. Weiterhin wird bei dem im Rahmen einer Überholung notwendigen Planschleifen des Zylinderkopfes teilweise mehr Material abgenommen, um die Verdichtung, und damit die Leistung und den Wirkungsgrad geringfügig zu erhöhen.

Literatur

  • Richard van Basshuysen, Fred Schäfer: Handbuch Verbrennungsmotor Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 3. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden, 2005, ISBN 3-528-23933-6

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