Índice de compresión
Índice de compresión
el es índice de compresión de un motor es un valor que representa la relación del volumen de su cámara de combustión a la capacidad máxima a la más pequeña.
En un motor de pistón, es la relación entre el volumen del cilindro y la cámara de combustión cuando el pistón está en la parte inferior de su carrera, y el volumen de la cámara de combustión cuando el pistón está en la parte superior de su carrera.
Por ejemplo, un cilindro y su cámara de combustión pueden tener 1000 cc de aire (900 cc en el cilindro más 100 cc en la cámara de combustión) con el pistón en la parte inferior de su carrera. Cuando el pistón se movió hasta la parte superior de su carrera dentro del cilindro, y la cantidad que quedó dentro de la cabeza o cámara de combustión se redujo a 100 cc, entonces la relación de compresión se describiría proporcionalmente como 1000: 100, o reducción fraccionada. , relación de compresión 10: 1.
Una alta relación de compresión es deseable porque permite que un motor extraiga más energía mecánica de una cierta masa de mezcla de aire y combustible debido a su mayor eficiencia térmica. Esto ocurre porque los motores de combustión interna son motores térmicos, y se crea una mayor eficiencia porque las relaciones de compresión más altas permiten lograr la misma temperatura de combustión con menos combustible y dan un ciclo de expansión más largo, creando más potencia mecánica y bajando la temperatura de escape. Puede ser más útil pensar en ello como una “relación de expansión”, ya que una mayor expansión reduce la temperatura de los gases de escape y, por lo tanto, la energía desperdiciada en la atmósfera. Los motores diésel en realidad tienen una eficiencia de combustión más alta que los motores de gasolina, pero el mayor aumento significa que rechazan menos calor en sus gases de escape más fríos.
Sin embargo, con relaciones de compresión más altas, los motores de gasolina estarán sujetos a agrietamiento del motor si se usa combustible con un octanaje más bajo, lo que también se conoce como detonación. Esto puede reducir la eficiencia o dañar el motor si los sensores de detonación no están presentes para reducir el tiempo. Sin embargo, los sensores de detonación son un requisito de la especificación OBD-II que se usa en los modelos de vehículos de 1996 y posteriores.
Los motores diésel, por otro lado, funcionan según el principio de encendido por compresión, de modo que el combustible que se resiste al autoencendido provoca un encendido tardío, lo que también hace que el motor se agriete.
La relación se calcula con la siguiente fórmula;
donde
b = diámetro del cilindro (diámetro)
s = longitud de carrera del pistón
Vc = aclaramiento de volumen. Es del tamaño de la cámara de combustión (incluida la junta de culata). Este es el espacio mínimo al final de la carrera de compresión, es decir, cuando el pistón alcanza un punto muerto (PMS). Debido a la forma compleja de este espacio, generalmente se mide directamente en lugar de calcularse.
Relación entre la relación de compresión y la eficiencia del combustible
Los ingenieros automotrices pueden mejorar la eficiencia y el ahorro de combustible mediante el diseño de motores con relaciones de compresión altas.
Cuanto mayor sea la relación, mayor será el aire comprimido en el cilindro. Cuando se comprime el aire, se obtiene una explosión más potente de la mezcla de aire y combustible y se utiliza más combustible. Piénselo de esta manera: si tuviera que estar cerca de una explosión, probablemente elegiría estar cerca de alguien afuera, ya que la fuerza de la explosión se extendería y no parecería tan poderosa. Sin embargo, en una habitación pequeña, la fuerza estaría restringida, haciéndola sentir mucho más poderosa. Es lo mismo que las relaciones de compresión. Al mantener la explosión en un espacio más pequeño, se puede aprovechar una mayor parte de su poder.
Al aumentar la relación de compresión de 8:1 a 9:1, por ejemplo, puede mejorar la economía de combustible entre un 5 y un 6 por ciento.
Entonces, ¿por qué no seguir aumentando la relación de compresión?
Uno de los factores limitantes en la relación de compresión (esto se expresa como latidos o ping del motor) se llama detonación, donde la mezcla de aire y combustible explota en lugar de quemarse de manera controlada, lo que podría dañar el motor. Además, un motor de mayor compresión generalmente tiene menos espacio libre entre el pistón en el punto muerto superior y las válvulas completamente abiertas, y un flotador de válvula puede hacer que funcione a altas rpm, lo que puede hacer contacto entre las válvulas y el pistón, lo cual es malas noticias.
La dificultad con la gasolina es que si está demasiado comprimida, comienza a encenderse por sí sola, en lugar de cuando tú lo deseas. Esto se denomina detonación o “golpeteo”, y evita que los motores funcionen con relaciones de compresión muy altas.
La temperatura del gas comprimido aumenta, por lo que a medida que aumenta el pistón y la mezcla de aire/combustible comprimido, aumenta. En un mundo ideal, la mezcla de combustible y aire comprimido se enciende desde un punto central en la cámara de combustión (donde se encuentra la bujía), extendiéndose uniformemente en todas las direcciones y empujando el pistón hacia abajo (ya que esa es la única parte posible para moverse en este momento). punto). La relación de compresión aumenta demasiado y el encendido espontáneo ocurre espontáneamente hacia los bordes exteriores de la cámara de combustión, provocando el aumento repentino de la presión del cilindro cuando se enciende la bujía, en lugar de quemarla desde un punto central.
Esta combustión irregular y espontánea produce ondas de presión aumentadas en la cámara de combustión. El sonido de un golpe metálico se puede escuchar desde el motor incluso cuando estas ondas de alta presión golpean la cabeza del pistón y los lados de la cámara de combustión, de ahí el término “golpe”. Aunque estas ondas de presión son muy cortas, son más altas que la presión y la temperatura de combustión normales y pueden causar todo tipo de problemas, desde juntas de cabeza rotas hasta pistones dañados y bielas y cojinetes de gran tamaño. El sobrecalentamiento también puede ser un problema.
El octanaje de un combustible es una medida de su resistencia a la detonación: cuanto mayor sea el índice, más se puede comprimir sin detonar. Una bomba de combustible estándar sin plomo con un octanaje de 95 Ron está bien para la mayoría de las relaciones de compresión estándar del motor, pero incluso los motores sin usar pueden requerir combustible sobrealimentado de 97/98 Ron ligeramente ajustado para un funcionamiento seguro.
Fuentes: Cómo funcionan las cosas, Wikipedia, Tim Dickson
PMS = punto muerto superior
BDC = Bun Bun Marbh
