“RELACIÓN DE COMPRESIÓN Y CILINDRADA”

AUTOR: LIZANA RIVERA, Cristian Ralph.

UNPRG-FIME

PARÁMETROS CARACTERÍSTICOS:-Punto muerto superior (P.M.S.).-Punto muerto inferior (P.M.I.-Diámetro (d.-Carrera ©.igual, al doble del radio de la manivela.-Volumen total del cilindro (V1).-Volumen cámara de combustión (V2).-Cilindrada V = (V1 – V2).

CILINDRADAEs el parámetro geométrico del volumen (cilindrada) y está

determinado por:

-� El diámetro interior del cilindro donde se desliza el pistón.-� La carrera: el espacio recorrido por el pistón en su desplazamiento desde el P.M.S. al P.M.I..

V = [π x c x (d2/4)], siendo:V = cilindrada unitaria en s = superficie del círculo en cm2 π = 3,1416r2 = radio del círculo al cuadrado en cmc = carrera del pistón en cmd = diámetro del pistón en cm

RELACIÓN DE COMPRESIÓNSe denomina relación de compresión (r), a

la relación entre el volumen total cilindro V1 y el volumen de la cámara de combustión V2.

r= V1/V2 = (V2 + V1 – V2) / V2 r= 1 + (cilindrada unitária / V2)=1 + (V/V2)

RELACIÓN CARRERA / DIÁMETROLa relación entre la carrera y el diámetro en

los motores puede ser de tres tipos:-Motores cuadrados.-Motores supercuadrados o de carrera corta.-Motores de carrera larga.

MOTORES CUADRADOSSon los motores cuya relación carrera del

pistón / diámetro del cilindro es igual a uno.Ejemplo:Un motor que tenga una carrera de 80 mm y un diámetro de 80 mm, tendrá una relaciónde: ��80 mm de carrera / 80 mm de Æ= 1

MOTORES SUPE CUADRADOS O DE CARRERA CORTASon los motores cuya relación carrera del pistón / diámetro es inferior a uno (hasta 0,7 veces aproximadamente).Ejemplo:Un motor que tenga una carrera de 80 mm y un diámetro de 90 mm, tendrá una relaciónde:�80 mm de carrera / 90 mm de Ø= 0,888

VENTAJAS DE MOTORES CUADRADOS Y SÚPER CUADRADOS

Las ventajas que se obtienen en un motor con una carrera del pistón igual o menor que

el diámetro del cilindro se resumen en: -Mayor espacio para ubicar las válvulas (particularmente en el caso de cuatro

válvulas por cilindro) y la bujía, al ser la culata más amplia; además las válvulas pueden

ser más grandes. -La velocidad media del pistón disminuye con igual cilindrada y número de

revoluciones. -Se reduce la inercia, ya que el efecto positivo que produce la menor velocidad

(a causa de la menor carrera), es mayor que el efecto negativo que produce el aumento

de la masa del pistón ( la inercia es proporcional a la masa y al cuadrado de la

velocidad ). -El cigüeñal es más rígido ya que las manivelas (muñequillas) son más cortas.

MOTORES DE CARRERA LARGASon los motores cuya relación carrera del pistón / diámetro del cilindro es superior a uno(hasta 1,2 veces aproximadamente).Ejemplo:Un motor que tenga una carrera del pistón de 90 mm y un diámetro del cilindro de 80mm, tendrá una relación de:�90 mm de carrera / 80 mm de Ø = 1,125

VENTAJAS DE LOS MOTORES DE CARRERA LARGA

Las ventajas que se obtienen en un motor con una carrera del pistón superior al diámetro del cilindro se resumen en:

-Obtener un mayor rendimiento desde el punto de vista térmico de la cámara de combustión.-La cámara de combustión reduce las emisiones contaminantes en el escape,particularmente los HC (hidrocarburos).

VELOCIDAD MEDIA DEL PISTÓN Por cada vuelta (revolución) del cigüeñal el pistón recorre un espacio que

corresponde a dos carreras del mismo. La velocidad media del pistón se puede indicar con la siguiente

fórmula:

u = (2C/1000) x (n/60)Donde:u = velocidad media del pistón en m/s.C = carrera en mm.n = velocidad de rotación del motor en r.p.m.

En los motores para automóviles el valor de la velocidad media del pistón es aproximadamente de 10 a 15 m/s (metros por segundo) y difícilmente se superan los 20 a 22 m/s incluso en el caso de coches de competición, a causa del elevado esfuerzo mecánico que se deriva.

RENDIMIENTO VOLUMÉTRICOLas prestaciones del motor dependen entre otros factores de la cantidad de aire utilizado.

Cuanta más cantidad de aire introducido en los cilindros, más cantidad de combustible puede quemarse, por consiguiente cuanta más energía se transforme en el motor más trabajo útil puede obtenerse.

El rendimiento volumétrico o coeficiente de llenado hV, nos indica la relación entre la masa de aire efectiva que entra en el cilindro y la masa que teóricamente puede introducirse.

La masa de aire efectiva que entra en el cilindro dependiendo del régimen de rotación del cigüeñal, se mide con pruebas efectuadas en el banco de potencia, la teórica se calcula en base a la cilindrada unitaria y al régimen de rotación del cigüeñal, teniendo en cuenta la densidad atmosférica.

El rendimiento volumétrico de un motor varía con las revoluciones del cigüeñal ya que la resistencia que el fluido encuentra en los conductos de admisión depende de su forma y es mayor al aumentar la velocidad del fluido mismo.

BALANCE TÉRMICO DE UN MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA

Se le denomina balance, porque la suma del trabajo y de las pérdidas (salidas) debe ser igual al trabajo que puede desarrollar la energía suministrada (entradas).De toda la energía térmica del combustible empleada sólo se utiliza una parte para producir trabajo útil, mientras que el resto se consumirá según el siguiente gráfico:1. Poder calorífico 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 líquido refrigerante.8. Calor perdido por irradiación.

RENDIMIENTO DEL MOTOREs la relación existente entre el trabajo útil desarrollado por el motor en un ciclo de funcionamiento y la energía térmica del combustible consumida para desarrollar dicho trabajo.

NÚMERO DE REVOLUCIONES• Se elige el número de revoluciones en base al uso del motor. El

funcionamiento con varias velocidades de rotación es una característica de los motores para vehículos.

• Es obvio que entre dos motores de igual cilindrada, que funcionen con regímenes distintos pero que tengan el mismo grado de llenado del cilindro, es más potente el motor más veloz. De hecho en este caso la cantidad de aire y de combustible introducidos es proporcional al número de revoluciones.

RELACIÓN ENTRE LAS REVOLUCIONES POR MINUTO DEL CIGÜEÑAL (R.P.M.) Y LA CARGA DEL MOTORLas fuerzas motrices que hacen girar al cigüeñal, dependen

de la presión que los gases realizan en la cabeza del pistón al quemarse, mientras que las que se oponen a su rotación, son los rozamientos internos del motor y la resistencia exterior (todos los órganos auxiliares y la resistencia que opone el vehículo al desplazarse), que se llaman carga resistente y que es un par resistente aplicado al cigüeñal.

La regulación de la carga resistente y de la velocidad del motor es una cuestión de equilibrio entre las fuerzas que producen la rotación del cigüeñal y las que se oponen a ella. Establecido el régimen de rotación, si varía la carga resistente se desequilibra el esfuerzo del motor y esto debe compensarse con una variación proporcional de las fuerzas motrices, para que no cambie el régimen de rotación.

PRESIÓN MEDIA EFECTIVALa presión media efectiva (abreviada con p.m.e.) es un

parámetro fundamental para valorar las prestaciones del motor. De hecho, multiplicándola por el área del pistón, se obtiene la fuerza media que cada pistón desarrolla en la manivela del cigüeñal.

P = F / S de donde F = P x S = p.m.e. x S P = Presión. F = Fuerza. S = Superficie. p.m.e. = Presión media eficaz en Kg/cm2.