Puristussuhde

Puristussuhde on polttomoottorin puristustilavuuden ja iskutilavuuden summan suhde puristustilavuuteen. Puristussuhde siis kertoo, kuinka paljon polttoaine-ilmaseos puristuu ennen syttymistään.

Yksi merkittävä asia polttomoottorin toiminnalle on puristussuhde. Puristussuhde tarkoittaa sitä, kuinka pieneen tilaan polttoaineseos puristetaan puristustahdin aikana. Tavallisesti vapaastihengittävän (eli ahtamattoman) moottorin puristussuhde on välillä 9:1 - 10:1. Esimerkiksi jos suhde on 10:1, puristetaan seos sylinterissä; puristustahdissa tilavuudeltaan yhteen kymmenesosaan vapaasta tilavuudestaan. Puristussuhde on sikäli merkityksellinen koska se vaikuttaa suoraan moottorin termiseen hyötysuhteeseen, eli siihen paljonko polttoaineesta saadaan energiaa sen palaessa. Mitä korkeampi puristussuhde, sitä parempi hyötysuhde. Puristussuhdetta ei kuitenkaan voi rajattomasti nostaa polttoaineen huonon puristuskestävyyden takia. Kun polttoaineseos puristetaan kasaan kuumenee se huomattavasti, mitä korkeampi puristussuhde, sitä enemmän seos kuumenee. Polttoaineella on vain rajallinen puristuskestävyys, ja kun tuo raja saavutetaan tapahtuu itsesytytys, eli polttoaine syttyy palamaan itsekseen josta seuraa nopea liekkirintama joka vielä törmää sytytystulpan sytyttämään liekkirintamaan. Kun nämä liekkirintamat kohtaavat syntyy paineisku, joka rasittaa moottoria huomattavasti ja voi jopa puhkaista männät. Tämä ilmiö tunnetaan nakutuksena, ja siitä lähteekin voimakas kaliseva tai nakuttava ääni josta ilmiö on saanut nimensä. Mikäli moottori rupeaa kalkattamaan kuormituksessa kannattaakin välittömästi keventää kaasua jotta vahingoilta vältyttäisiin. Moottorin puristussuhdetta voi nostaa jälkikäteen kahdella tavalla. Paras ja hintaa lukuun ottamatta suositeltavin tapa on vaihtaa männät korkeampiin, jolloin puristussuhde nousee. Paljon halvempi keino on sylinterinkannen laskeminen, jolloin sylinterinkannesta höylätään materiaalia pois siten että kansi madaltuu ja puristussuhde nousee.

Bensiinimoottorissa puristussuhde on yleensä väliltä 6:1–12:1, mutta vielä korkeampi puristussuhde on mahdollinen, joskin harvinainen. Dieselmoottorissa puristussuhde on yleensä väliltä 15:1–19:1, joissakin etukammiodieseleissä jopa 22:1.

Kaava

Iskutilavuus = $Vi$

Puristustilavuus = $Vp$

Puristussuhde = $(Vi+Vp)/Vp$

Puristussuhde merkitään muodossa $X:1$, jossa $X$ on puristussuhde.

Esimerkki

Erään moottorin iskunpituus on 80 mm, männän halkaisija 82 mm ja puristustilavuus 50 cm³. Lasketaan moottorin puristussuhde.

Lasketaan $Vi$ lieriön tilavuuden kaavalla π$*(8,2cm/2)^{2}*8,0cm$ = 422,5 cm³

Seuraavaksi sijoitetaan juuri laskettu $Vi$ ja valmiiksi tiedossa ollut $Vp$ puristussuhteen kaavaan:$(422,5cm^{3}+50cm^{3})/50cm^{3}$ = 9,45

Kyseisen moottorin puristussuhde on siis 9,45:1.