Facebook Instagram Youtube Twitter

¿Qué es la relación de compresión? Ciclo de Otto: definición

La relación de compresión, CR, se define como la relación del volumen en el punto muerto inferior y el volumen en el punto muerto superior. Es una característica clave para muchos motores de combustión interna. Ingenieria termal

Relación de compresión – Motor Otto

La relación de compresión , CR , se define como la relación del volumen en el punto muerto inferior y el volumen en el punto muerto superior. Es una característica clave para muchos motores de combustión interna. En la siguiente sección, se mostrará que la relación de compresión determina la eficiencia térmica del ciclo termodinámico usado del motor de combustión. En general, se desea tener una alta relación de compresión, ya que permite que un motor alcance una mayor eficiencia térmica.

Por ejemplo, supongamos un ciclo Otto con una relación de compresión de CR = 10: 1. El volumen de la cámara es de 500 cm³ = 500 × 10 -6 m 3 (0.5l) antes de la carrera de compresión. Para este motor un ll requiere volúmenes son conocidos:

  • 1 = V 4 = V máx = 500 × 10 -6 m 3 (0.5l)
  • 2 = V 3 = V min = V max / CR = 55,56 × 10 -6 m 3

Tenga en cuenta que (V max – V min ) x número de cilindros = desplazamiento total del motor.

Ejemplos de relaciones de compresión: gasolina versus diesel

  • La relación de compresión en un motor de gasolina generalmente no será mucho mayor que 10: 1 debido a un potencial golpe del motor (autoencendido) y no menor a 6: 1 .
  • Un Subaru Impreza WRX turboalimentado tiene una relación de compresión de 8.0: 1 . En general, los motores turboalimentados o sobrealimentados ya tienen aire comprimido en la entrada de aire, por lo tanto, generalmente están construidos con una relación de compresión más baja.
  • Un motor Honda S2000 estándar (F22C1) tiene una relación de compresión de 11.1: 1 .
  • Algunos motores deportivos deportivos pueden tener una relación de compresión de hasta 12.5: 1 (por ejemplo, Ferrari 458 Italia).
  • En 2012, Mazda lanzó nuevos motores de gasolina bajo la marca SkyActiv con una relación de compresión de 14: 1 . Para reducir el riesgo de golpe del motor, el gas residual se reduce mediante el uso de sistemas de escape del motor 4-2-1 , implementando una cavidad de pistón y optimizando la inyección de combustible.
  • Los motores Diesel tienen una relación de compresión que normalmente supera 14: 1 y también son comunes relaciones superiores a 22: 1.

Eficiencia térmica para el ciclo Otto

La eficiencia térmica del ciclo Otto estándar de aire es una función de la relación de compresión y  κ = c p / c v .

eficiencia térmica - Ciclo Otto - Relación de compresión

eficiencia térmica - Otto Cycle - Motor
Eficiencia térmica para el ciclo Otto – κ = 1.4

Es una conclusión muy útil, porque es deseable lograr una alta relación de compresión para extraer más energía mecánica de una masa dada de mezcla aire-combustible. Una relación de compresión más alta permite alcanzar la misma temperatura de combustión con menos combustible, al tiempo que proporciona un ciclo de expansión más largo. Esto crea más potencia mecánica y reduce la temperatura de escape . Disminuir la temperatura de escape provoca la disminución de la energía rechazada a la atmósfera. Esta relación se muestra en la figura para κ = 1.4, que representa el aire ambiente.

Autoinflamación: límite para la relación de compresión

En un motor de gasolina común, la relación de compresión tiene sus límites. La relación de compresión en un motor de gasolina generalmente no será mucho mayor que 10: 1 debido a un potencial golpe del motor ( autoencendido ) y no menor a 6: 1 . Sin embargo, las relaciones de compresión más altas harán que los motores de gasolina estén sujetos a golpes de motor, causados ​​por la autoignición de una mezcla no quemada , si se usa combustible de menor octanaje. La mezcla no quemada puede autoignificarse detonando solo por presión y calor, en lugar de encenderse desde la bujía exactamente en el momento correcto. El golpeteo del motor se puede reducir mediante el uso de combustible de alto octanaje, lo que aumenta la resistencia de la gasolina a la autoignición . Cuanto más alto es el número de octano, más compresión puede soportar el combustible antes de detonar (encenderse). Como la temperatura alcanzada por la mezcla de combustible y aire durante la compresión aumenta a medida que aumenta la relación de compresión, la probabilidad de autoignición aumenta con la relación de compresión. La autoignición puede reducir la eficiencia o dañar el motor si no hay sensores de detonación para modificar la sincronización del encendido.

Se pueden lograr relaciones de compresión más altas en motores diesel (también conocidos como motores de encendido por compresión ), porque no comprimen el combustible, sino que comprimen solo aire y luego inyectan combustible en el aire que se calentó por compresión. Las relaciones de compresión en el rango de 12 a 20 son típicas para motores diesel. La mayor expansión en los motores diesel significa que rechazan menos calor en su escape más frío. La relación de compresión más alta (mayor expansión) y la temperatura máxima más alta hacen que los motores diesel alcancen una mayor eficiencia térmica.

……………………………………………………………………………………………………………………………….

Este artículo se basa en la traducción automática del artículo original en inglés. Para más información vea el artículo en inglés. Puedes ayudarnos. Si desea corregir la traducción, envíela a: translations@nuclear-power.com o complete el formulario de traducción en línea. Agradecemos su ayuda, actualizaremos la traducción lo antes posible. Gracias.