Motor de gasoil.
Ciclo diésel

Motor endotérmico
Caja de cambios

Ciclo indicado previsto

 

Es necesario conocer bien el ciclo, no solo para comprobar si el funcionamiento térmico del motor es correcto, sino también para determinar el valor de las fuerzas que actúan sobre los órganos del motor. Cuando en fase de proyecto hay que establecer las dimensiones de los órganos del motor, se procede al calculo de las solicitaciones partiendo de un ciclo previsto. Este puede trazarse por similitud con ciclos de motores parangonables con aquél en estudio, pero también se obtiene de un modo sencillo y rápido, ás de con una aproximación suficiente, empleando el siguiente método, que exponemos a titulo de ejemplo y recomendamos como aplicable al caso de los motores de 4 tiempos y de encendido por chispa.

Conociendo el diámetro, la carrera y la relación de compresión p, calculamos el volumen de la cámara de compresión Vc, u el de la cilindrada unitaria, Vp, cuyos valores Vc y Vc + Vp llevamos como abscisas a un diagrama cartesiano. En correspondencia con dichas abscisas llevamos como ordenadas las respectivas presiones registradas al final de cada una de las fases. En la practica, para el ciclo Otto se fijan sus valores, con discreta aproximación, como sigue:

p1 = presión al final de la aspiración = entre 0,9 y 1 Kg/cm2;
p2 = presión al termino de la compresión = p1 p^nc;
p3 = presión máxima al fin de la combustión = 7 p - 2;
p4 = presión de cese de expansión = p3 / p^ne;

en donde:

nc = exponente de la politropica de compresión;
ne = exponente de la politropica de expansión.

Ambas politropicas se trazan según la construcción de Brauer. A guisa de ejemplo para mostrar como se establece la curva de compresión, se traza la recta OR formando un ángulo a cualquiera con el eje de las abscisas, y después, la recta OB describiendo un ángulo b con el de las ordenadas de forma que

tg b= (1 + tg a)^n -1,

en el cual n = nc; o bien n ne.

Se proyecta el punto 1 (p2) sobre dos ejes cartesianos; luego, desde los puntos C1 y D1' se trazan dos rectas de 45º de abertura conn los ejes, y desde los puntos C'o y D'o, otras dos normales a dichos ejes; la interseccion de las mismas nos da el punto 2 de la politropica. Repitiendo la construcción para el punto 2, se obtiene el punto 3, y así sucesivamente. De manera análoga se procede para la curva de expansión. Teniendo presente cuando llevamos explicado acerca de la diferencia que hay entre ciclo ideal y el ciclo indicado, no será difícil de comprender por que en la figura aparecen redondeados los diversos trazos finales de las fases.

Ciclos reales - ciclo indicado previstoEn dicha ilustración están indicados para cada punto ángulos correspondientes de la manivela.

Para simplificar, el valor de p1 se hace igual a 1 kg/cm2 para todos los ciclos y todas las aplicaciones. La expresión de p4, anteriormente indicada, es también valida en todos los casos. Para el ciclo Diesel no existen expresiones empíricas que den valores de p2 y p3 próximos a los calculados según las normas y formulas de la Termodinámica.

En los motores para instalaciones fijas y marinas, teniendo en cuenta el limitado campo de variación de la relación de compresión y la escasa importancia que dicha variación tiene respecto al elevado valor de esta relación, generalmente no se traza el ciclo indicado previsto para cada motor, pero se parte de un ciclo tipo, normalizado, derivado de los obtenidos en motores existentes por medio del indicador.

Del ciclo indicado previsto, así obtenido, se deducen los esfuerzos producidos por el gas sobre el perno de pistón, multiplicando los valores de las presiones por la superficie del mismo pistón.

En la tabla siguiente se dan, a titulo informativo, los datos medios de las presiones y de la relación de compresión par ambos ciclos y sus distintas aplicaciones:

Presiones: kg/cm2 Motores para aviación Motores para automoción Motores fijos y marinos
Final de aspiración p1=1 Otto Diesel Otto Otto (a gas) Diesel Otto (a gas) Diesel
Final de compresión p2 8-12 30-60 8.5-13 12-14 35-45 10-18 30-40
Màxima de combustión p3 30-60 55-100 38-52 40-50 55-70 20-40 60-70
Final de expansión p4 4.5-5.5 3.5 4-5 4-5 3 3-4 2.5-3.5
Relación de compresión 5.5-7.5 12-20 7-10 7-10 12-22 6-10 12-14
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Última revisión: 1 de febrero de 2016