نسبت تراکم یک موتور احتراق داخلی یا خارجی، مقداری است که معرف نسبت حجم محفظه احتراق در بزرگترین گنجایش به کوچکترین گنجایش است. نسبت تراکم یک مشخصه اساسی در موتورهای احتراقی رایج است.
در یک موتور پیستونی، نسبت بین حجم سیلندر و محفظه احتراق هنگامیکه پیستون در پایین حرکت است و حجمی که سیلندر در بالای مسیر حرکت است.
برای مثال، یک سیلندر و محفظه احتراق با پیستون در پایین مسیر حرکت ممکن است 1000 سیسی هوا (شامل 900 سیسی در سیلندر و 100 سیسی در محفظه احتراق) داشته باشد. هنگامیکه پیستون به بالاترین نقطه میرسد، و حجم باقیمانده محفظه احتراق به 100 سیسی برسد، نسبت تراکم بهصورت 1000:100 تعریف میشود و یا بهصورت کسر سادهتر 10:1 نشان داده میشود.
نسبت تراکمهای بزرگتر مطلوبترند زیرا که به موتور اجازه استخراج انرژی مکانیکی بیشتر از حجم مخلوط سوخت – هوا به دلیل افزایش راندمان میدهد. در موتورهای حرارتی که نوعی موتور احتراق داخلی هستند، راندمان بیشتری به دلیل نسبت تراکم بیشتر حاصل میشود و دلیل آن استفاده از سوخت کمتر برای رسیدن به دمای احتراقی مشابه است. که باعث افزایش توان خروجی و کاهش دمای خروجی میشود. میتوان به این نسبت، به عنوان نسبت انبساط نگاه کرد، زیرا که دمای گازی خروجی به دلیل انبساط بیشتر کاهش پیدا میکند و در نتیجه انرژی هدررفته کمتری به اتمسفر وارد میشود. موتورهای دیزلی دمای پیک احتراقی بیشتری نسبت به موتورهای بنزینی دارند ولیکن انبساط بیشتر به منزله خنکتر بودن گاز خروجی آنها است.
نسبتهای تراکم زیاد، موتورهای گازوییلی را در معرض پدیده ضربه موتور (engine knocking)، اگر از سوختهای کم اوکتان استفاده شود، قرار میدهد. به این پدیده انفجار هم میگویند. این پدیده میتواند راندمان را کاهش دهد یا درصورتیکه از سنسورهای مخصوص استفاده نشود، باعث خسارت شود.
- نسبتهای تراکم مرسوم
موتورهای گازوییلی (بنزینی)
در این موتورها نسبت تراکم، معمولاً به دلیل پدیده ضربه احتمالی، بیش از 10:1 و کمتر از 6:1 نیست. میتوان با استفاده از راهکارهای بخصوص، موتورهای با نسبت تراکم طراحی کرد که باید در این موتورها از دستگاههای مخصوص مانند سنسورها از احتمال پدیده ضربه جلوگیری کرد.
موتورهای گازوییلی (بنزینی) فشار – شارژ
در یک موتور گازوییلی سوپر شارژ یا توربو شارژ، نسبت CR معمولاً روی 10.5:1 قرار داده میشود. این به دلیل آن است که در این موتورها، هوا قبل از رسیدن به سیلندرها، به طور قابلتوجهی متراکم شده است.
موتورهای گازوییلی (بنزینی) مخصوص مسابقه
موتورسیکلتهای این مسابقات با نسبتهای 14.7:1 طراحی میشوند و اتومبیلهای شرکتکننده در مسابقات F1 معمولاً نسبتی نزدیک به 17:1 دارند.
موتورهای متانول و اتانول
این موتورها نسبتهای بیشتری نسبت به موتورهای گازوییلی و در حدود 14.5 الی 16 به 1 دارند.
موتورهای سوخت گازی
به دلیل داشتن نرخ اوکتان بالاتر این سوختها، سوختهای CNG یا LPG میتوانند CR بیشتری داشته باشند.
موتورهای دیزلی
نسبت CR این موتورها معمولاً از 14:1 بیشتر است و حتی بیشتر از 22:1 نیز رایج است. نسبت تراکم بهینه به طراحی سر سیلندر وابسته است. برای موتورهای تزریق مستقیم (direct injection) بین 14:1 تا 23:1 و برای موتورهای تزریق غیرمستقیم (indirect injection) بین 18:1 تا 23:1 است.
موتورهای کرسن
موتورهایی با نسبت تراکم 6.5 یا کمتر در این حالت مطلوب است. موتور بنزین-پارافین تراکتورهای مخصوص که با نفت کار میکنند و نرخ اوکتانی بین 55 تا 70 دارند، در حدود 4.5:1 است.
در زیر معادلات نسبت تراکم و نسبت فشار آورده شدهاند. توجه شود که نسبت تراکم با حجم تعریف میشود.
CR=V1/V2
PR=P2/P1