Qual è il collegamento tra rapporto di compressione e risparmio di carburante?

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Alcuni motori sono super efficienti, grazie ai loro ingegneri che giocano con una piccola cosa chiamata rapporto di compressione. Guarda le foto dei motori delle auto. Duangkamon Khattiya / Photographer's Choice / Getty Images

Hai notato l'ondata di auto con una grande distanza in miglia del gas che colpisce il mercato? La Mazda3 con il motore SkyActiv può raggiungere 42 miglia per gallone (17,9 chilometri per litro). La Chevrolet Cruze Eco può arrivare a 40 miglia per gallone (17 chilometri per litro), e anche la Hyundai Elantra può farlo. E prendi questo: anche se queste auto ottengono alcuni dei migliori consumi di carburante del settore, non utilizzano la tecnologia ibrida benzina-elettrica, carburanti alternativi o altri trucchi ecologici. Sono alimentati dal vecchio motore a combustione interna. Allora cosa rende il loro risparmio di carburante così buono? I loro motori sono super efficienti, grazie ai loro ingegneri che giocano con una piccola cosa chiamata rapporto di compressione.

Il motore della tua auto di base funziona trasformando l'energia chimica da un'esplosione controllata della miscela di aria, benzina e una scintilla, in movimento meccanico. Per uno sguardo più dettagliato a questo processo, controlla come funziona il motore di un'auto. Ma la storia di base è che ogni motore di un'auto ha un determinato numero di cilindri che ospitano i pistoni. L'esplosione controllata fa muovere il pistone su e giù, il che fa girare l'albero motore del motore (che è la conversione dell'energia chimica in energia meccanica), che a sua volta alimenta le ruote.

Il rapporto di compressione è il rapporto tra il volume del cilindro e la camera di combustione quando il pistone si trova in basso e il volume della camera di combustione quando il pistone è in alto. Gli ingegneri automobilistici possono migliorare l'efficienza e il risparmio di carburante progettando motori con rapporti di compressione elevati. Maggiore è il rapporto, più compressa è l'aria nel cilindro. Quando l'aria viene compressa, si ottiene un'esplosione più potente dalla miscela aria-carburante e viene utilizzata una quantità maggiore di carburante. Pensaci in questo modo: se dovessi essere vicino a un'esplosione, probabilmente sceglieresti di esserne vicino da qualche parte all'esterno, perché la forza dell'esplosione si dissiperebbe e non sembrerebbe così potente. In una stanza piccola, tuttavia, la forza sarebbe contenuta, facendola sembrare molto più potente. È la stessa cosa con i rapporti di compressione. Mantenendo l'esplosione in uno spazio più piccolo, è possibile sfruttare più del suo potere. Aumentando il rapporto di compressione da 8: 1 a 9: 1, ad esempio, è possibile migliorare il risparmio di carburante di circa il 5-6 percento.

Il tipo di rapporto di compressione che abbiamo appena imparato è ciò che è noto come a rapporto di compressione statica. Si chiama statico perché viene misurato solo quando la valvola di aspirazione è chiusa. C'è un altro tipo di rapporto di compressione che tiene conto dell'apertura e della chiusura della valvola di aspirazione. Ne parleremo nella pagina successiva.

Come abbiamo visto nella pagina precedente, la compressione statica del motore viene misurata quando la valvola di aspirazione dell'aria di un motore è completamente chiusa. Tuttavia, nel funzionamento reale, ciò non accade quasi mai. Il motore gira così velocemente che potrebbe essere necessario riaprire la valvola di aspirazione dell'aria prima che il pistone abbia terminato la sua corsa completa su e giù. Quando ciò accade, parte della pressione all'interno del cilindro si perde, il che riduce l'efficienza. In sostanza, c'è più spazio per l'aria, quindi il motore perde parte della potenza dalla combustione aria-carburante.

I rapporti di compressione dinamici tengono conto del movimento della valvola di aspirazione dell'aria. Gli ingegneri possono mettere a punto un motore per far chiudere la valvola di aspirazione dell'aria prima, il che aiuta a costruire la pressione del cilindro. Il motore può anche essere messo a punto per chiudere la valvola in un secondo momento, ma ciò fa uscire un po 'd'aria e riduce l'efficienza con cui il motore utilizza il carburante.

Calcolando il rapporto di compressione dinamico in realtà è piuttosto difficile. Per farlo, si utilizza la lunghezza della corsa e la lunghezza della biella per determinare la posizione del pistone quando la valvola è completamente chiusa. Poiché questo rapporto si trova quando il pistone è a metà corsa, è sempre inferiore al rapporto di compressione statica. Come la compressione statica, un rapporto di compressione più elevato significa un uso più efficiente del carburante e una migliore economia di carburante.

Gli odierni motori ad alta efficienza su molte delle auto odierne devono gran parte del loro risparmio di carburante ai loro rapporti di compressione elevati. Ma un motore ad alta compressione ha anche i suoi svantaggi. Per mantenerlo in perfetta forma, è necessario utilizzare gas ad alto numero di ottano, che è più costoso del normale gas senza piombo. Se salti il ​​gas premium, nel tempo, il motore può sviluppare un colpo. Un battito del motore è quando la combustione aria-carburante non avviene nel momento ottimale nella corsa del pistone. L'uso di carburante a basso numero di ottani in un motore ad alta compressione può rendere più probabili gli urti del motore, quindi se acquisti un'auto nuova, a basso consumo di carburante e ad alta compressione, assicurati di utilizzare il tipo di gas consigliato nel manuale del più fuori di esso.

Cerchi maggiori informazioni sul rapporto di compressione del motore e sul risparmio di carburante? Segui i link nella pagina successiva.

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fonti

  • Toboldt, William K., Larry Johnson, W. Scott Gautier. "Goodheart-Willcox Automotive Encyclopedia. Goodheart-WilCox Company, 2006. Tinley Park, Illinois.
  • Vizard, David. "Compression Ratio Tech - The Power Squeeze". Popolare Hot Rodding Magazine. Febbraio 2009. (16 dicembre 2011) http://www.popularhotrodding.com/tech/0311_phr_compression_ratio_tech/index.html



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