Motor teknolojisinde motorun verimini, gücünü ve yakıt karakteristiklerini doğrudan etkileyen en kritik parametrelerden biri sıkıştırma oranıdır.

1. Sıkıştırma Oranı Nedir?

Sıkıştırma oranı (Genellikle r veya ε simgesiyle gösterilir), piston Alt Ölü Nokta’da (AÖN) iken silindirin içindeki toplam hacmin, piston Üst Ölü Nokta’da (ÜÖN) iken kalan yanma odası hacmine orandır.

Basitçe ifade etmek gerekirse; silindir içerisindeki havalı yakıt karışımının veya sadece havanın, piston tarafından ne kadar sıkıştırıldığını gösteren boyutsuz bir sayıdır.

• Benzinli motorlarda genellikle 8:1 ile 14:1 arasındadır.
• Dizel motorlarda ise yüksek sıkışma sıcaklığıyla yakıtın kendi kendine tutuşmasını sağlamak amacıyla 15:1 ile 22:1 (hatta bazen daha yüksek) oranlarında değişir.

2. Temel Kavramlar ve Formül

Hesaplamaya geçmeden önce bilmemiz gereken hacimler şunlardır:

• V_s = Silindir Hacmi (Stroke Volume / Swept Volume): Pistonun AÖN ile ÜÖN arasında süpürdüğü hacim.
• V_c = Yanma Odası Hacmi (Clearance Volume): Piston ÜÖN’dezeyken silindir kapağı ile piston arasında kalan sıkışma hacmi.
• V_max = Piston AÖN’deyken silindirin toplam hacmi (V_s + V_c)
• V_min = Piston ÜÖN’deyken silindirin kalan hacmi (V_c)

Sıkıştırma oranı formülü şu şekilde ifade edilir:

Eğer silindir çapı (D) ve strok (S) biliniyorsa, silindir hacmi (V_s ) şu formülle hesaplanır:

3. Adım Adım Sıkıştırma Oranı Hesaplama Adımları

1. Silindir Hacmini (V_s ) Belirleyin: Motorun silindir çapını (baskı/çap) ve strok boyunu milimetre veya santimetre cinsinden formüle koyarak tek bir silindirin hacmini hesaplayın (Litre veya cm³cinsinden).
2. Yanma Odası Hacmini (V_c ) Belirleyin: Üst ölü noktada kalan boşluğun hacmini (genellikle cm³ cinsinden) ölçüm veya katalog verisi yoluyla tespit edin.
3. Toplam Hacmi Bulun: Silindir hacmi ile yanma odası hacmini toplayın (V_s + V_c ).
4. Oranı Hesaplayın: Toplam hacmi, yanma odası hacmine bölerek sıkıştırma oranını elde edin.

4. Örnek Soru ve Çözümü

Soru: Tek silindirli bir içten yanmalı motorun silindir çapı D = 80 mm (8 cm) ve piston stroku S = 90 mm (9 cm) olarak verilmiştir. Piston ÜÖN’de iken yanma odası hacmi V_c = 50 cm³ olduğuna göre, bu motorun sıkıştırma oranını hesaplayınız. (pi = 3.14 alınız.)

Çözüm:

Adım 1: Silindir hacmini (V_s ) hesaplayalım.

$V_s = \frac{\pi \cdot D^2}{4} \cdot S$

$V_s = \frac{3.14 \cdot (8)^2}{4} \cdot 9$

$V_s = \frac{3.14 \cdot 64}{4} \cdot 9 = 3.14 \cdot 16 \cdot 9$

$V_s = 452.16\text{ cm}^3\ (\text{cc})$

Adım 2: Sıkıştırma oranı formülünü uygulayalım.

$r = \frac{V_s + V_c}{V_c}$

$r = \frac{452.16 + 50}{50}$

$r = \frac{502.16}{50} = 10.04$

Sonuç: Bu motorun sıkıştırma oranı 10.04 : 1 olarak bulunur.