Verdichtung
Englisch: compression
Der Takt eines Verbrennungsmotors, bei dem das Kraftstoff-Luft-Gemisch verdichtet wird.
Verdichtung: Verdichtung der Ladung vor der Zündung
In einem Viertakt-Hubkolbenmotor ist die Verdichtung der zweite Hub, bei dem das Einlassventil schließt und der Kolben im Zylinder nach oben bewegt wird, wodurch das Volumen des Kraftstoff-Luft-Gemischs verringert und sein Druck sowie seine Temperatur erhöht werden. Dies bereitet die Ladung für die Zündung im Arbeitshub vor. Das Verdichtungsverhältnis, ausgedrückt als Zahlenverhältnis wie 10:1, vergleicht das Volumen des Zylinders, wenn sich der Kolben am unteren Totpunkt befindet, mit dem Volumen, wenn er sich am oberen Totpunkt befindet.
Höhere Verdichtungsverhältnisse gewinnen mehr Arbeit aus derselben Kraftstoffmenge, weil die Ladung bei höherem Druck und höherer Temperatur zündet. Die meisten Benzinmotoren laufen mit Verdichtungsverhältnissen zwischen 9:1 und 12:1. Dieselmotoren arbeiten typischerweise bei 14:1 bis 22:1, weil Dieselkraftstoff weniger flüchtig ist und höhere Temperaturen erfordert, um ohne Zündkerze zuverlässig zu zünden. Rennmotoren treiben die Verhältnisse gegen 13:1 oder höher, dies erfordert aber Kraftstoff mit höherer Oktanzahl, um Klopfen zu vermeiden.
Verdichtung und Klopfen
Das Risiko übermäßiger Verdichtung ist Detonation, auch Klopfen oder Klingen genannt. Wenn Druck und Temperatur während des Verdichtungshubs zu stark ansteigen, kann unverbrannter Kraftstoff spontan zünden, bevor die Zündkerze feuert, und erzeugt Stoßwellen, die auf den Kolben schlagen und den Motor beschädigen. Deshalb benötigen Hochverdichtungsmotoren Kraftstoff mit höherer Oktanzahl. Die Oktanzahl misst die Klopffestigkeit eines Kraftstoffs unter Druck.
Die Verdichtung wird auch durch den Zustand des Motors beeinflusst. Kohlenstoffablagerungen in der Brennkammer erhöhen das effektive Verdichtungsverhältnis, indem sie den Freiraum reduzieren. Verschlissene Kolbenringe lassen Gase an der Abdichtung vorbei, verringern den Verdichtungsdruck und reduzieren Motorleistung und Wirkungsgrad. Ein Verdichtungstest, der den Zylinderdruck beim Starten mit entfernten Zündkerzen misst, diagnostiziert verschlissene Ringe, festsitzende Ventile und Dichtungslecks.
Der Begriff "Verdichtung" gilt gleichermaßen für Zweitakt- und Viertaktmotoren, obwohl die Mechanik unterschiedlich ist. Bei einem Zweitakt erfolgt die Verdichtung, während der Auslasskanal noch offen ist, sodass Spülung und Verdichtung überlappen. Kompressoren und Turbolader erhöhen die Verdichtung, indem sie mehr Luft in den Zylinder drücken und den Druck über das hinaus erhöhen, das der Kolben allein erreichen kann, was die Leistung erhöht, aber auch das Klopfrisiko vergrößert.