¿Compresión/aumento de potencia para motor de etanol?

Se dice que el etanol es capaz de generar más potencia que la gasolina en un motor diseñado exclusivamente para ello. Creo que esto se debe a que puede manejar una presión más alta antes de detonar, lo que significa que es posible una mayor relación de compresión y / o más impulso.

Mi pregunta es, ¿qué porcentaje de aumento de potencia (aproximadamente) obtendría en un motor de etanol puro de alta compresión? Específicamente, estoy preguntando acerca de los motores de estilo de bicicleta deportiva (alrededor de 15,000+ rpm de aspiración natural).

Además, ¿cuál sería aproximadamente la relación de compresión? ¿La potencia aumenta en proporción a la relación de compresión?

Respuestas (2)

Hay una fórmula muy útil para calcular la potencia de salida efectiva de un motor de combustión interna:

Effective power =   engine displacement
                  × effective working pressure
                  × engine speed
                ( × unit conversions )
                ( ÷ 2 [ if engine is 4-stroke ] )

El resultado de esta fórmula es que no importa qué combustible se utilice : la potencia de salida está influenciada por la cilindrada, la velocidad y la presión de trabajo efectiva del motor.

A los efectos de esta pregunta, el impacto de la gasolina frente al etanol se sentirá como un cambio en la presión de trabajo efectiva.

Como ejemplo (ya que no tengo datos reales):

Si el etanol admite de manera segura un CR de 15:1 en una aplicación de aspiración natural donde la gasolina solo puede subir hasta 10:1 antes de que la detonación se convierta en un problema, se puede esperar que la presión de trabajo efectiva mejore hasta en un 50 % (por supuesto, la la relación de compresión del motor tendrá que modificarse físicamente para aprovechar el etanol).

Si todo lo demás permanece constante, esto se traduciría en un aumento efectivo de la potencia de salida del 50 %.

Bueno, mi forma de configurar el cálculo puede haber sido defectuosa, pero parece que la respuesta estuvo cerca. ;)

Encontré información de AmericanEnergyIndependence.com :

Debido a la limitación de compresión necesaria para evitar el “golpeteo del motor”, un motor de gasolina típico solo puede ofrecer un 25 % de eficiencia: solo el 25 % de los BTU en un galón de gasolina se convierten en energía mecánica que hace girar las ruedas del automóvil, el otro 75% se pierde en el calor residual.

Un motor de alcohol puede ofrecer una eficiencia de alrededor del 40 %: el 40 % de las BTU en un galón de etanol que alimenta un motor de alcohol producirá energía mecánica que hará girar las ruedas del automóvil.

*Tenga en cuenta que la eficiencia no se refiere a la eficiencia del combustible, sino a la eficiencia por BTU.

Algunas matemáticas:

0.40 / 0.25 = 1.6

En otras palabras, la cantidad de energía que puede obtener de los mismos BTU sería aproximadamente 1,6 veces mayor.

Cortesía de Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2: tenga en cuenta que también debe poner más combustible para obtener la misma cantidad de BTU. (El etanol puro tiene un contenido energético de 84 530 BTU/gal, mientras que la gasolina estándar tiene alrededor de 120 388 BTU/gal).

Esto significa que obtiene aproximadamente la misma potencia por galón , pero debido a que el etanol admite una relación de compresión más alta, puede enviar más galones a través del motor. El resultado final es que obtiene la misma cantidad de energía por galón, pero obtiene un aumento del 60 % en su energía por minuto.

No tuvo en cuenta la densidad de energía de los diferentes combustibles.
@Pᴀᴜʟsᴛᴇʀ2, buen punto, estoy trabajando en algo allí.
Entonces, el etanol tiene solo (aproximadamente) 2/3 de la energía, pero es un 60% más eficiente en un motor de combustión interna. Esto significa que es en algún lugar alrededor del 107% tan eficiente en general. Pero no estoy seguro acerca del poder.
@Invitado, tienes toda la razón. Estoy tratando de solucionar esto, pero si no puedo, simplemente eliminaré la respuesta. Parecía que el asunto de la independencia energética estadounidense estaba en algo, pero parece que en realidad podrían no estar tomando en cuenta el poder.
En realidad, las mejoras de potencia y eficiencia no son las mismas aquí, porque aumentar la compresión aumenta la potencia por la misma cantidad de combustible. Creo que los turbos son más potentes y eficientes en combustible (más presión de cilindro).
Puede esperar un aumento de potencia de ~3% por punto de compresión, en igualdad de condiciones. Al menos esa es la regla general para un motor de aspiración natural.
En realidad, el motor de gasolina de ciclo Atkinson en un híbrido Toyota puede ofrecer una eficiencia del 38 %, muy cerca del 40 % de eficiencia declarado de un motor de etanol ideal. Un motor de ciclo Atkinson de etanol obviamente tendría una eficiencia mucho mayor. En la conducción por autopista, el motor Atkinson funciona cerca de su punto de funcionamiento ideal, y en la conducción en la ciudad, el motor se enciende y se apaga (cuando está encendido, cargue la batería en el punto de funcionamiento ideal; cuando está apagado, conduzca usando la batería de tracción). Sin embargo, un motor típico que no es de ciclo Atkinson en un no híbrido tiene una eficiencia de alrededor del 25%.
Algo para pensar: la eficiencia termodinámica no le dirá cuánto combustible se consumirá en el proceso de soportar un cierto requerimiento de energía.
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