Was ist ein Verdichtungsverhältnis?
Jeder Motor hat ein bestimmtes Verdichtungsverhältnis. Das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird im Zylinder komprimiert, um eine Zündung zu erzeugen, deren Kraft vom Verdichtungsverhältnis abhängt: das Volumen des Zylinders, wenn der Kolben am unteren Ende seines Hubs steht, gegenüber dem Volumen des Zylinders, wenn der Kolben am oberen Ende seines Hubs steht. Übrigens sollte man wissen, dass sich der Hubraum eines Motors auf die Gesamtkapazität aller Kolben während eines kompletten Zyklus bezieht.
Die Zündung erfolgt, wenn sich der Kolben am oberen Ende seines Hubs befindet, also am oberen Ende des Zylinders (auch Zylinderkopf genannt), der den Brennraum bildet. Das verbleibende Volumen des Luft-Kraftstoff-Gemisches im Brennraum ermöglicht es, das Verdichtungsverhältnis proportional zu bestimmen.
Das Verdichtungsverhältnis liegt normalerweise zwischen 8:1 und 10:1. Ein höheres Verdichtungsverhältnis – etwa von 12:1 bis 14:1 – bedeutet eine höhere Verbrennungseffizienz.
Foto: Sébastien D’Amour
Die Vorteile
Höhere Verdichtungsverhältnisse und eine effizientere Verbrennung bedeuten mehr Leistung mit weniger Kraftstoff und weniger Abgasen. Auf der anderen Seite erhöhen die heftigeren Zündungen die Hitze, die Reibung und den Verschleiß, was die internen Komponenten des Motors stark beansprucht. Die Automobilhersteller müssen den richtigen Kompromiss finden.
Betrachten Sie zum Beispiel die SKYACTIV-Technologie von Mazda. Die Ingenieure haben die internen Komponenten so umgestaltet, dass der Hub des Kolbens vergrößert wurde, um ein höheres Verdichtungsverhältnis zu erreichen. Allerdings müssen Fahrer, die die Vorteile dieser Technologie nutzen wollen, unbedingt Superbenzin (Benzin mit höherer Oktanzahl) verwenden.
Aufgeladene Motoren und Dieselmotoren
Natürlich angesaugte Motoren können ein höheres Verdichtungsverhältnis haben als aufgeladene Motoren (Supercharged oder Turbocharged). Bei einem aufgeladenen Motor beispielsweise wird die in den Brennraum eintretende Luft bereits mit Druck beaufschlagt, so dass das Verdichtungsverhältnis etwas niedriger sein muss, um eine übermäßige Belastung der Bauteile zu vermeiden. Aufgeladene Motoren haben meist ein Verdichtungsverhältnis zwischen 8:1 und 8,5:1.
Bei Dieselmotoren hingegen erfordert das Fehlen von Zündkerzen ein höheres Verdichtungsverhältnis – von etwa 14:1 bis hin zu 22:1. Sie verwenden heiße Luft, um den Kraftstoff zu verdampfen und dann zu entzünden.
Kraftstoffsorten
Je mehr Kompression und Hitze der Kraftstoff aushalten kann, bevor er sich entzündet, desto höher ist die Oktanzahl (87, 91, 94 usw.) und desto höher ist die Kraftstoffsorte (Normal, Premium usw.).
Wie ich bereits sagte, bedeutet ein höheres Verdichtungsverhältnis mehr Hitze im Motor. Ein Kraftstoff mit einer höheren Oktanzahl kann einem größeren Temperaturanstieg standhalten und ist weniger anfällig für eine vorzeitige Zündung oder Vorzündung, auch bekannt als Motorklopfen. Dieses Phänomen verändert den Hub des Kolbens und kann zu schweren Motorschäden führen.