relación de compresión en cilindradas

8/7/2019 relacin de compresin en cilindradas

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RELACIN DE COMPRESINCILINDRADA

A U T O M O C I NMOTORES TRMICOS Y SUSSISTEMAS AUXILIARES
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PARMETROS CARACTERSTICOSCILINDRADARELACIN DE COMPRESINRELACIN CARRERA / DIMETRO MOTORES CUADRADOS MOTORES SUPERCUADRADOS O DE CARRERA CORTA

VENTAJAS DE MOTORES CUADRADOS Y SUPERCUADRADOS MOTORES DE CARRERA LARGA

VENTAJAS DE LOS MOTORES DE CARRERA LARGAVELOCIDAD MEDIA DEL PISTNRENDIMIENTO VOLUMTRICOBALANCE TRMICO DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNARENDIMIENTO DEL MOTORNMERO DE REVOLUCIONESRELACIN ENTRE LAS REVOLUCIONES POR MINUTO DEL CIGEAL(R.P.M.) Y LA CARGA DEL MOTOR

PRESIN MEDIA EFECTIVA

NDICE

......................................................................01...................................................................................................02

.............................................................................05.....................................................................06

...............................................................................06......................................07

.........................07....................................................................08

........................................09........................................................................10

...........................................................................11.............................13

............................................................................14..............................................................................14

.....................15

...............................................................................17

VOLUCION.@GRUPO FIATF O R M A C I N P A R A E L F U T U R O

RELACION DE COMPRESIN,CILINDRADAZOOM ZOOMIMPRIMIR NDICE

A U T O M O C I NMOTORES TRMICOS Y SUS

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PARMETROS CARACTERSTICOS

Los motores alternos de combustin interna se caracterizan por algunos parmetrosfundamentales (de los que reflejamos su definicin y significado) que representancaractersticas peculiares, en base a los cuales se pueden efectuar consideraciones ycomparaciones tanto de tipo geomtrico como de tipo funcional.

-Punto muerto superior (P.M.S.): posicin del pistn ms cercana a la culata.-Punto muerto inferior (P.M.I.): posicin del pistn ms lejana de la culata.-Dimetro (d): dimetro interior de la camisa cilindro donde se mueve el pistn.-Carrera (c): distancia recorrida por el pistn en su desplazamiento del P.M.S. y el P.M.I.igual, al doble del radio de la manivela.-Volumen total del cilindro (V

1): volumen incluido entre la culata y el pistn cuando ste

se encuentra en el P.M.I.-Volumen cmara de combustin (V

2): volumen incluido entre la culata y el pistn cuando

ste se encuentra en el P.M.S.-Cilindrada V = (V

1 V

2): volumen generado en el desplazamiento del pistn del P.M.I.

al P.M.S.

Parmetros geomtricos fundamentales

01

P.M.S.

P.M.I.




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A continuacin examinaremos los principales parmetros caractersticos del motor.

CILINDRADA

Cilindrada

Es el parmetro geomtrico del volumen (cilindrada) y est determinado por:- El dimetro interior del cilindro donde se desliza el pistn.- La carrera: el espacio recorrido por el pistn en su desplazamiento desde el P.M.S.al P.M.I..

La cilindrada unitaria (cm3), es el volumen generado por el desplazamiento del pistn

en una carrera.V = s x c = ( x c x r2 ) = [ x c x (d2/4)], siendo:

V = cilindrada unitaria en cm3 (volumen del cilindro)

s = superficie del crculo en cm2 = x r2

= 3,1416r2 = radio del crculo al cuadrado en cmc = carrera del pistn en cmd = dimetro del pistn en cm

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Para obtener el valor en dm3 o litros:

V = (s x c)/1000 = ( x c x r2 )/1000 = [ x c x (d2/4)]/1000

Cilindrada unitaria

Ejemplo:Calcular la cilindrada unitaria (volumen) de un cilindro de un motor, con los siguientesparmetros:

Carrera del pistn = 90 mmDimetro = 84 mm

V = s x c

s = x r2

s = 3,1416 x (42 mm)2

s = 5541,8 mm2

V = 55416 mm2 x 90 mmV = 498760 mm3

Para transformar los mm3 en cm3 dividir entre 1000.

V = 498760 : 1000 = 498,760 cm3

V = 498,760 cm3

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La cilindrada total es el producto de la cilindrada unitaria por el nmero de cilindros delmotor (Vt = V x n), siendo:Vt = cilindrada total (volumen total)V = cilindrada unitaria (volumen del cilindro)n = n de cilindros del motor

Cilindrada total

Ejemplo:Calcular la cilindrada total de un motor de cuatro cilindros con los parmetros anteriores.

Para hallar la cilindrada total (Vt ) se multiplica la cilindrada unitaria ( V ) p o r e l

nmero de cilindros que tenga el motor.

Vt = V x nVt = 498,760 cm3

Vt = 1995 cm3

Vt = 1995 cm3




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RELACIN DE COMPRESIN

Se denomina relacin de compresin (), a la relacin entre el volumen total cilindro V1y el volumen de la cmara de combustin V2.

= V1/V

2= (V

2+ V

1 V

2) / V

2= 1 + (cilindrada unitaria / V

2)=1 + (V/V

2)

Relacin de compresin

Ejemplo:Calcular la relacin de compresin de un motor de cuatro cilindros con los parmetrosanteriores de cilindrada unitaria (V) y un volumen en la cmara de combustin de 38,2cm3:

= 1 + (V / V2) = 1 + (498,76 cm3/38,2 cm3 )= 14,056

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RELACIN CARRERA / DIMETRO

La relacin entre la carrera y el dimetro en los motores puede ser de tres tipos:

-Motores cuadrados.-Motores supercuadrados o de carrera corta.-Motores de carrera larga.

MOTORES CUADRADOS

Son los motores cuya relacin carrera del pistn / dimetro del cilindro es igual a uno.

Ejemplo:Un motor que tenga una carrera de 80 mm y un dimetro de 80 mm, tendr una relacinde:

80 mm de carrera / 80 mm de = 1

Motor cuadrado

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MOTORES SUPERCUADRADOS O DE CARRERA CORTA

Son los motores cuya relacin carrera del pistn / dimetro es inferior a uno (hasta 0,7veces aproximadamente).

Ejemplo:Un motor que tenga una carrera de 80 mm y un dimetro de 90 mm, tendr una relacinde:

80 mm de carrera / 90 mm de = 0,888

Motor supercuadrado

VENTAJAS DE MOTORES CUADRADOS Y SUPERCUADRADOS

Las ventajas que se obtienen en un motor con una carrera del pistn igual o menor queel dimetro del cilindro se resumen en:-Mayor espacio para ubicar las vlvulas (particularmente en el caso de cuatro vlvulaspor cilindro) y la buja, al ser la culata ms amplia; adems las vlvulas pueden serms grandes.-La velocidad media del pistn disminuye con igual cilindrada y nmero de revoluciones.-Se reduce la inercia, ya que el efecto positivo que produce la menor velocidad (a causade la menor carrera), es mayor que el efecto negativo que produce el aumento de lamasa del pistn ( la inercia es proporcional a la masa y al cuadrado de la velocidad ).-El cigeal es ms rgido ya que las manivelas (muequillas) son ms cortas.

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Ventajas de motor con carrera corta

MOTORES DE CARRERA LARGA

Son los motores cuya relacin carrera del pistn / dimetro del cilindro es superior a uno(hasta 1,2 veces aproximadamente).

Ejemplo:Un motor que tenga una carrera del pistn de 90 mm y un dimetro del cilindro de 80mm, tendr una relacin de:

90 mm de carrera / 80 mm de = 1,125

Motor de carrera larga

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VENTAJAS DE LOS MOTORES DE CARRERA LARGA

Las ventajas que se obtienen en un motor con una carrera del pistn superior al dimetrodel cilindro se resumen en:-Obtener un mayor rendimiento desde el punto de vista trmico de la cmara decombustin.-La cmara de combustin reduce las emisiones contaminantes en el escape,particularmente los HC (hidrocarburos).

Ventajas de motor con carrera larga

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VELOCIDAD MEDIA DEL PISTN

Por cada vuelta (revolucin) del cigeal el pistn recorre un espacio que correspondea dos carreras del mismo. La velocidad media del pistn se puede indicar con la siguientefrmula:

u = (2C/1000) x (n/60)

Donde:

u = velocidad media del pistn en m/s.C = carrera en mm.n = velocidad de rotacin del motor en r.p.m.

En los motores para automviles el valor de la velocidad media del pistn esaproximadamente de 10 a 15 m/s (metros por segundo) y difcilmente se superan los 20a 22 m/s incluso en el caso de coches de competicin, a causa del elevado esfuerzomecnico que se deriva.

Lmite de velocidad del pistn

Las fuerzas alternas de inercia (que derivan del movimiento alterno del pistn) y lasfuerzas centrfugas (que origina la rotacin del cigeal) son las que provocan las fuerzasmecnicas que se pierden al aplicarse contra el bloque del motor en lugar de aprovecharsesobre el cigeal.

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El rendimiento volumtrico o coeficiente de llenado V, nos indica la relacin entre lamasa de aire efectiva que entra en el cilindro y la masa que tericamente puedeintroducirse.La masa de aire efectiva que entra en el cilindro dependiendo del rgimen de rotacindel cigeal, se mide con pruebas efectuadas en el banco de potencia, la terica secalcula en base a la cilindrada unitaria y al rgimen de rotacin del cigeal, teniendoen cuenta la densidad atmosfrica.El rendimiento volumtrico de un motor vara con las revoluciones del cigeal ya quela resistencia que el fluido encuentra en los conductos de admisin depende de su forma

y es mayor al aumentar la velocidad del fluido mismo.

Dispositivo para aumentar el rendimiento volumtrico: Colectores largos y cortos

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BALANCE TRMICO DE UN MOTOR DE COMBUSTIN INTERNA

Se le denomina balance, porque la suma del trabajo y de las prdidas (salidas) debe serigual al trabajo que puede desarrollar la energa suministrada (entradas).De toda la energa trmica del combustible empleada slo se utiliza una parte paraproducir trabajo til, mientras que el resto se consumir segn el siguiente grfico:

1. Poder calorfico del combustible.2. Calor transformado en trabajo.3. Calor contenido en los gases de escape.

4. Calor transmitido por los gases a las paredes.5. Calor dado por las resistencias pasivas.6. Calor perdido con los gases de escape.7. Calor perdido en el lquido refrigerante.8. Calor perdido por irradiacin.

Balance trmico

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RENDIMIENTO DEL MOTOR

Es la relacin existente entre el trabajo til desarrollado por el motor en un ciclo defuncionamiento y la energa trmica del combustible consumida para desarrollar dichotrabajo.

Comparacin de vehculos con distintos rendimientos.

NMERO DE REVOLUCIONES

Se elige el nmero de revoluciones en base al uso del motor. El funcionamiento con variasvelocidades de rotacin es una caracterstica de los motores para vehculos.Es obvio que entre dos motores de igual cilindrada, que funcionen con regmenes distintospero que tengan el mismo grado de llenado del cilindro, es ms potente el motor msveloz. De hecho en este caso la cantidad de aire y de combustible introducidos esproporcional al nmero de revoluciones.Revoluciones elevadas se adoptan, en los lmites permitidos por las caractersticas delmotor, cuando se desean potencias elevadas junto con reducidas dimensiones y peso.Al contrario, un elevado rgimen de rotacin hace aumentar la velocidad media del pistny por consiguiente, el esfuerzo del motor.Podemos afirmar que un mayor nmero de revoluciones del motor mejora la relacin

peso/potencia, pero reduce la duracin. La siguiente tabla refleja los valores indicativosdel nmero mximo de revoluciones de algunos tipos de motor.


Motor Tipo de empleo Rgimen de rotacinr.p.m. mximo

Turismo 50006000Ciclo Otto (4 tiempos)

Competicin 1200014000

Vehculos 40005000Ciclo Diesel (4 tiempos)Vehculos industriales 18002500



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RELACIN ENTRE LAS REVOLUCIONES POR MINUTO DEL CIGEAL (R.P.M.) Y LA CARGA DEL MOTOR

Las fuerzas motrices que hacen girar al cigeal, dependen de la presin que los gasesrealizan en la cabeza del pistn al quemarse, mientras que las que se oponen a surotacin, son los rozamientos internos del motor y la resistencia exterior (todos losrganos auxiliares y la resistencia que opone el vehculo al desplazarse), que se llamancarga resistente y que es un par resistente aplicado al cigeal.La regulacin de la carga resistente y de la velocidad del motor es una cuestin deequilibrio entre las fuerzas que producen la rotacin del cigeal y las que se oponen a

ella. Establecido el rgimen de rotacin, si vara la carga resistente se desequilibra elesfuerzo del motor y esto debe compensarse con una variacin proporcional de las fuerzasmotrices, para que no cambie el rgimen de rotacin.

Repercusin de las variaciones de la carga

En el motor Otto la regulacin de la cantidad de combustible se realiza simultneamentea la del aire, mediante una vlvula de mariposa.En el motor Diesel slo se regula el combustible, variando el caudal de la bomba deinyeccin.Se denominan puntos de funcionamiento con aceleracin parcial a todo el conjunto deposibles combinaciones de fuerzas producidas por el motor (cargas) y de revoluciones,incluidas entre el funcionamiento al mnimo (fuerza producida por el motor prcticamente




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nula y rgimen de revoluciones mnimo) y el funcionamiento con plena aceleracin(mxima fuerza para todos los regmenes de rotacin del cigeal).

Carga parcial

Durante el funcionamiento del motor con plena aceleracin, variando la carga resistente

obtendremos el rgimen de rotacin del cigeal en el que el motor suministra la mximapotencia. Si, a partir de estos valores aumentamos la carga resistente, el rgimen derevoluciones del cigeal y la potencia del motor disminuyen; si por el contrario se reducela carga resistente, el rgimen de revoluciones del motor aumenta pero la potenciadesarrollada por el mismo disminuye.

Variaciones de la potencia en funcin de la carga




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PRESIN MEDIA EFECTIVA

La presin media efectiva (abreviada con p.m.e.) es un parmetro fundamental paravalorar las prestaciones del motor. De hecho, multiplicndola por el rea del pistn, seobtiene la fuerza media que cada pistn desarrolla en la manivela del cigeal.

P = F / S de donde F = P x S = p.m.e. x S

P = Presin.F = Fuerza.

S = Superficie.p.m.e. = Presin media eficaz en Kg/cm2.

La presin media efectiva es por lo tanto proporcional al par motriz del motor y, paraun rgimen determinado de rotacin, a la potencia suministrada.La presin media efectiva mide los efectos activos (empuje de los gases durante las fasesde combustin y de expansin) y los pasivos (prdidas de calor, prdidas por friccin,rendimiento volumtrico, etc.) que se verifican durante un ciclo operativo, tanto en cuatrocomo en dos tiempos, de un ciclo Diesel o un ciclo Otto.La tabla indica los valores medios de presin media efectiva de algunos tipos de motores

aplicados en los vehculos.

Presin media efectiva para algunos tipos de motor


Motor Tipo de alimentacin p.m.e. kg/cm2

Aspirado (4 tiempos) 8 13

Sobrealimentado(4tiempos)

9 16Ciclo Otto

2 tiempos 6 8

Aspirado 7 12Ciclo Diesel (4 tiempos)

Sobrealimentado 9 14



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