De compressieverhouding is een maat die aangeeft hoe sterk de lucht in de cilinder wordt samengedrukt tijdens de compressieslag. De compressie is nodig om meer energie uit de brandstof effectief te kunnen gebruiken. Hoe meer compressie, hoe hoger het rendement van de verbranding. Het verhogen van de compressieverhouding is dan ook een klassieke ingreep bij het tunen van een natuurlijk aangezogen motor. Hier zit echter een grens aan. Als de compressie te hoog wordt, dan wordt het lucht-brandstofmengsel zo warm dat het spontaan tot ontbranding komt (kloppen of pingelen).

De compressieverhouding is een belangrijk basisgegeven van een motor en wordt al in het beginstadium van de ontwikkeling vastgesteld.
Afhankelijk van het type brandstof, of er wel of geen drukvulling wordt toegepast, wat het beoogde vermogen en brandstofverbruik is wordt de compressieverhouding vastgesteld.

Definitie van compressieverhouding

De compressieverhouding is vastgesteld als de verhouding tussen het volume boven de zuiger wanneer deze op het onderste dode punt (ODP) staat en wanneer deze op het bovenste dode punt staat (BDP):

Compressieverhouding = volume boven de zuiger in ODP / volume boven de zuiger in BDP

Doordat het volume het grootst is wanneer de cilinder in het ODP staat en het kleinst in BDP, is de compressieverhouding altijd een getal groter dan 1. Wanneer het volume boven de zuiger in het ODP bijvoorbeeld 100 cc is en wanneer de zuiger in het BDP staat 10 cc, dan is de compressieverhouding:

Men zegt dan: de compressieverhouding is 10:1 (tien staat tot 1).

Berekening van de compressieverhouding

Voor het berekenen van de compressieverhouding heb je twee basisgegevens nodig:

• Volume van de verbrandingskamer
• Het slagvolume

De ruimte boven de zuiger wanneer de zuiger in BDP staat noemt men de verbrandingskamer. Wanneer de zuiger vervolgens naar het ODP beweegt, dan wordt een maal de slaglengte afgelegd. Het volume wordt vergroot met de slaglengte maal de oppervlakte van de boring. Dit is het slagvolume (SV). Let op dat we nu naar 1 cilinder tegelijk kijken, dus eventueel het slagvolume door het aantal cilinders delen.

Dit was het gemakkelijkste stuk. Het achterhalen van de inhoud van de verbrandingskamer is iets lastiger.
Als dit niet bekend is, dan moet het worden berekend.
Allereerst hebben we nodig: Het volume van de holte in de cilinderkop (V_kop. Pijl 1 op onderstaande foto). Als dit niet bekend is, dan wordt de inhoud hiervan gemeten met behulp van een titreerbuis en een kunststof schijf. Door de holte in de cilinderkop te vullen met vloeistof en te meten hoeveel cc’s er in zijn gegaan, kan achterhaald worden hoe groot de ruimte is.
Vervolgens tel je daar dikte van de gemonteerde koppakking maal het oppervlak van de cilinderdoorsnede bij op (Pijl 2):

Nu komt daar de ruimte vanaf de bovenkant van het cilinderblok tot aan de zuigerbodem bij (Pijl 3). Als de zuigerbodem in het BDP boven de bovenkant (deck) het cilinderblok uitsteekt, moet dit volume van het totaal afgetrokken worden, als de zuigerbodem onder het deck van het blok blijft wordt het erbij opgeteld.
De formule is het zelfde als voor de koppakking, behalve dat de dikte van de koppakking is vervangen door de afstand van de zuigerbodem tot het deck. Hierbij is een afstand tot onder het deck positief, een afstand naar boven het deck is negatief.

Tot slot hebben we nog het volume in de zuigerbodem zelf (Pijl 4). Deze is zelden helemaal vlak, doordat er op zijn minst uitsparingen zijn voor de kleppen. Verder kan er nog een holte in de zuigerbodem gemaakt zijn, of er kan een bult op zitten.
Als er een holte in zit, moet dit volume bij het totaal opgeteld worden, bij een bult afgetrokken. Het volume van de holte of de bult is meestal bekend, omdat het wordt opgegeven door de fabrikant van de zuigers (dit wordt “piston dome” genoemd).
Om de verbrandingskamer (CC = combustion chamber) te berekenen moeten we nu de volgende formule invullen:

Nu we de benodigde afmetingen hebben kunnen we de compressieverhouding berekenen:

Dat is alles. Wees wel voorzichtig met de eenheden van de verschillende variabelen, want het is gemakkelijk om daar fouten mee te maken, wat vreemde resultaten op kan leveren.

Tuning
Een van de klassieke methoden om het vermogen van een natuurlijk aangezogen motor te vergroten is het verhogen van de compressieverhouding. Zoals te zien in de formule om de compressieverhouding te berekenen, is er een groot aantal onderdelen dat de compressieverhouding beinvloed. Het komt er globaal op neer dat het vergroten het slagvolumen of het verkleinen van de verbrandingskamer een hogere compressieverhouding tot gevolg hebben. De volgende manieren worden bij het tunen veel gebruikt:

• Vlakken van de kop (Vkop)
  Zuiger met een kleinere uitholling of zelfs een uitstulping (Vzuigerbodem)
  Dunnere koppakking (Vpakking)
  Hogere zuiger (Vdeck)
  Grotere slaglengte (Lslag)
  Overmaatse boring (dboring)

Door de groeiende populariteit van turbomotoren, is deze manier van tunen een beetje in onbruik geraakt, omdat het gemakkelijker en vaak goedkoper is om de turbodruk een beetje op te voeren.