W ostatnim artykule pisałem o niebezpieczeństwach, jakie niesie ze sobą stosowanie zbyt wysokich stopni sprężania powodujących spalanie stukowe. Każdy silnik posiada graniczny stopień sprężania, powyżej którego, przy stosowaniu określonego paliwa nastąpi spalanie stukowe. Dotyczy to również przeróbki tuningowej silnika. Należy również rozróżnić stopień sprężania od ciśnienia sprężania.

Stopień sprężania jest niemianowaną liczbą, która wskazuje, ile razy objętość nad tłokiem, gdy jest on w dolnym położeniu, jest większa od objętości komory spalania.

Ciśnienie sprężania jest wielkością diagnostyczną uzyskiwaną drogą pomiaru ciśnienia, jakie panuje w komorze spalania podczas obracania wału korbowego silnikiem.

Stopień sprężania jest więc parametrem konstrukcyjnym silnika, ciśnienie sprężania natomiast mierzy się najczęściej w celu określenia stanu technicznego silnika, np.: zużycia zespołu tłok-cylinder. Tutaj ważna uwaga, o której trzeba pamiętać mierząc ciśnienie sprężania.

Na ciśnienie sprężania silnika mają bezpośredni wpływ czasy otwarcia zaworów. Nie należy więc się dziwić, że po montażu sportowego wałka rozrządu o dłuższych czasach do sprawnego technicznie silnika, ciśnienie sprężania zmniejszy się np.: z 12 do 8 barów. Nie ma to absolutnie żadnego związku ze stanem technicznym silnika, a wynika ze zmiany kątów, w których otwierają się i zamykają zawory. Po wymianie lub przestawieniu kątowym wałka rozrządu należy zmierzyć, jakie jest ciśnienie sprężania, by mieć jego wartość porównawczą do późniejszej diagnostyki silnika. W silnikach sportowych fabrycznie podawane wartości ciśnienia nie nadają się do tego.

Zwiększając moc silnika, szczególnie przeznaczonego do jazdy wyczynowej, chcemy stosować możliwie najwyższy stopień sprężania, gdyż wtedy uzyskamy najwyższą moc i sprawność silnika. Trudno jest określić stopień sprężania na drodze obliczeń i rozważań teoretycznych, gdyż wiele czynników wpływa na to, czy zjawisko spalania stukowego powstanie, czy nie. Z konieczności operujemy więc wartościami szacunkowymi stopni sprężania, które można zastosować. Obserwując konstrukcje nowoczesnych silników można zauważyć, że w miarę upływu czasu wytwórnie samochodowe stosują coraz wyższe stopnie sprężania. Samochody z lat 70. i 80. miały stopnie sprężania w granicach 7,5 - 9,5.

Obecnie produkowane silniki samochodów osobowych rzadko mają stopnie sprężania poniżej 9,5 - 10,5, a wysokoobrotowe silniki motocykli seryjnych w granicach nawet 13.

Dla celów wyczynowych stopnie sprężania stosuje się wyższe - w samochodowych silnikach wolnossących można przyjąć, że stopień ten może się zawierać od 11 do 13, a niekiedy nawet 16.

Dobierając jego wartość, należy jednak uwzględnić kilka ważnych czynników, które w istotny sposób wpływają na wartość możliwego do zastosowania stopnia sprężania.

LICZBA OKTANOWA PALIWA
Im paliwo posiada wyższą liczbę oktanową, tym wyższy może być stopień sprężania. W instrukcji lub książce napraw można sprawdzić, paliwo o jakiej minimalnej liczbie oktanowej musi być używane do danego silnika. Jeżeli, np.: wytwórnia podaje minimalną liczbę oktanową paliwa LO 91, to nawet stosując paliwo LO 95, już mamy rezerwę stopnia sprężania. Ogólnie dostępne paliwo handlowe ma maksymalnie LO 98-100. Jako ciekawostkę można podać, że powszechnie stosowany do napędu samochodów gaz ma liczbę oktanową około 100.

SZYBKOBIEŻNOŚĆ SILNIKA
Im na wyższych obrotach silnik pracuje, tym większy może być stopień sprężania. Przygotowując silnik do jazdy wyczynowej, z reguły podnosimy jego obroty pracy, więc zwiększanie stopnia sprężania prawie zawsze będzie uzasadnione.

WIELKOŚĆ KOMORY SPALANIA
Wielkość komory spalania ma dość istotne znaczenie - im większe są wymiary gabarytowe cylindra i komory spalania, tym mniejszy należy stosować stopień sprężania. Wypełniająca komorę spalania mieszanka w czasie spalania ma do pokonania dłuższą drogę, a więc czas spalania się wydłuża. Powoduje to wydzielanie większej ilości ciepła i możliwość wystąpienia spalania stukowego jest większa.

KSZTAŁT KOMORY SPALANIA
Kształt komory spalania wpływa przede wszystkim na zawirowanie mieszanki i tym samym na intensywność procesu spalania. Większe zawirowanie przyspiesza proces spalania i można wtedy zwiększyć stopień sprężania. Szczególnie warto tu zwrócić uwagę na rolę tak zwanego wyciskacza. Chodzi o część komory spalania nisko sklepionej nad tłokiem, która wprowadza intensywne zawirowanie w momencie dochodzenia tłoka do górnego położenia w czasie zapłonu. Większość silników ma taką część komory, do której tłok zbliża się na odległość około 1 mm. W silnikach wyczynowych raczej dąży się do zmniejszenia tej odległości (np.: do 0,5 mm), ale ograniczeniem tego wymiaru jest możliwość uderzania tłoka po zagrzaniu silnika. Stosowanie przestrzeni w komorze o szczelinie powyżej 1,5 mm jest błędne. Taka szczelina nie poprawia w istotnym stopniu zawirowania, a znajdująca się w niej mieszanka bywa źródłem samozapłonu powodującego w konsekwencji spalanie stukowe.

WYPRZEDZENIE ZAPŁONU
Im wcześniejszy zapłon, tym prawdopodobieństwo wystąpienia spalania stukowego jest większe. W silniku należy jednak stosować optymalne, ale w miarę duże wyprzedzenie zapłonu. Silnik pracujący na zbyt późnym zapłonie traci moc i przegrzewa się. Zapłon należy dobierać optymalnie, tak by silnik pracował na granicy stuku. Współcześnie produkowane silniki ze względów ekologicznych mają zwykle nieco opóźnione zapłony, niż wynika to z możliwości osiągania maksymalnej mocy i momentu obrotowego. Awaryjnie w przypadku występowania spalania stukowego po tuningu można opóźnić zapłon, ale większe osiągi zapewni zawsze nie przekraczanie granicznego stopnia sprężania i stosowanie optymalnego zapłonu.

NAPEŁNIANIE CYLINDRA
Im większe napełnianie cylindra ładunkiem, tym stopień sprężania powinien być niższy. Podobnie jak w przypadku zapłonu, lepsze osiągi silnika zapewni mniejszy stopień sprężania przy wykorzystaniu większego napełniania cylindra niż odwrotnie. Jako przykład można podać silnik firmy SAAB o zmiennym stopniu sprężania w granicach od około 10 do 14. Przy małych obciążeniach, gdy napełnianie maleje, sprężanie jest regulowane do maksymalnych wartości (14). Przy maksymalnym obciążeniu, a więc i napełnianiu, stopień sprężania jest najniższy.

Źródło: Lech Świątek "Głowica - stopień sprężania", AUITO TUNING ŚWIAT nr 03/2003, marzec 2003, str. 42