Silnik wysokoprężny to nie zawsze Diesel - czym jest stopień sprężania?

Powszechnym zjawiskiem jest nazywanie silników o zapłonie samoczynnym silnikami wysokoprężnymi. Wynika to z faktu, że do samozapłonu mieszanki paliwowo-powietrznej potrzebne jest duże ciśnienie sprężania. Jednak to nie ono decyduje o tym, z jakiego rodzaju silnikiem mamy do czynienia. Kluczową różnicą między silnikami diesla a benzynowymi jest rodzaj zapłonu mieszanki. W przypadku silników benzynowym mówimy o zapłonie iskrowym, czyli takim, za którego inicjację odpowiadają świece zapłonowe. W przypadku silników Diesla mówimy o zapłonie samoczynnym, powstałym wskutek dużego ciśnienia mieszanki paliwa i powietrza.

Więcej artykułów o motoryzacji znajdziesz na stronie Gazeta.pl

Czym jest ciśnienie sprężenia?

Wspomniałem, że do samoczynnego zapłonu potrzebne jest wysokie ciśnienie sprężania. Jest to ciśnienie, jakie panuje w cylindrze silnika po zakończeniu suwu sprężania, czyli kiedy tłok jest w górnym martwym punkcie (GMP). Na jego wartość wpływa kilka różnych czynników, ale dwa są kluczowe. Pierwszym jest stopień napełnienia, czyli w uproszczeniu ilość ładunku, jaka zostanie dostarczona do cylindra podczas suwu ssania. Drugim, najważniejszym czynnikiem jest stopień sprężenia.

Co to jest stopień sprężania

Stopień sprężania jest to stosunek największej objętości cylindra nad tłokiem, czyli gdy znajduje się on w dolnym martwym punkcie, do objętości komory spalania, czyli przestrzeni nad tłokiem, gdy znajduje się on w górnym martwym punkcie. Innymi słowy, jest to stosunek objętości nad tłokiem znajdującym się najniżej do objętości nad tłokiem znajdującym się najwyżej.

Stopień sprężania fot. driving4aswers

Na powyższym rysunku stopień sprężania będzie opisany jako stosunek objętości niebieskiej do czerwonej.

Stopień sprężania silnika benzynowego i Diesla

W przypadku silników benzynowych, czyli o zapłonie iskrowym, stopień sprężania ma zazwyczaj wartość pomiędzy 8:1 a 12:1, ale w niektórych silnikach może być wyższy. Np. w jednostkach napędowych Toyoty często wynosi on 14:1, a w konstrukcji Skyactive-X od Mazdy wynosi on nawet 16:1. W silnikach o zapłonie samoczynnym stopień sprężania przyjmuje najczęściej wartości od 14:1 do 23:1.

Stopień sprężania silnika benzynowego, może więc być podobny w niektórych przypadkach do tego z silnika Diesla. Tak więc określanie silników o zapłonie samoczynnym wysokoprężnymi, może być błędne z technicznego punktu widzenia.

Stopień sprężania a ciśnienie sprężania

Ciśnienie sprężania, o którym wspominałem na początku, jest parametrem, który może określić zużycie silnika. Pomiar ciśnienia sprężania jest potocznie nazywany pomiarem kompresji. Jeśli nie znamy znamionowego ciśnienia sprężania, jakie powinien mieć nasz silnik, a chcemy sprawdzić jego stan, możemy obliczyć, jakie powinno ono być na podstawie stopnia sprężenia. Wystarczy pomnożyć go przez odpowiedni współczynnik, który dla silników benzynowych wynosi 1,25, a dla silników o zapłonie samoczynnym 2,1. Wynik otrzymamy w barach.

Dla silnika benzynowego o stopniu sprężania 11:1 ciśnienie sprężania będzie wynosić 1,25 x 11 = 13,75 bara.