¿Qué afecta realmente a las relaciones de compresión del motor?

Siempre supuse que cuanto menos "cuadrado" (o más "bajo el cuadrado") era el motor de una motocicleta, mayores eran las relaciones de compresión que podía tener.

Para mantener el mismo desplazamiento en el cilindro, un diámetro interior más pequeño requerirá una carrera más grande, por lo que la distancia entre el punto muerto superior (TDC) y el punto muerto inferior (BDC) será mayor.

Sin embargo, esto no equivale necesariamente a una mayor relación de compresión (CR):

CR = ( V_L + V_H ) / V_L

donde V_L = volumen del cilindro @ TDC, V_H = diámetro interior * carrera

Entonces, el volumen del cilindro en TDC también influye en la relación de compresión; no es solo el trazo (que afecta a V_H).

supuestamente, cuanto mayor sea la relación de compresión, mayor será el octanaje que debe tener el combustible. Pero con todos nuestros EFI avanzados y electrónica de tiempo de encendido, ¿sigue siendo un problema?

EFI o no, el combustible es combustible; la física de la autoignición no cambia. En el caso de los motores de gasolina/gasolina, la detonación sigue siendo una preocupación, por lo que existe un límite en la cantidad de CR que se puede diseñar en un motor de gasolina.

En pocas palabras, la relación de compresión de un motor es la relación entre el volumen de un cilindro con el pistón en la posición hacia abajo (posición 1 y 4 en la imagen a continuación) y el volumen del mismo cilindro con el pistón en la posición hacia arriba (posición 2 y 3 en la foto de abajo).

Entonces, básicamente, el volumen del cilindro con el pistón en la posición hacia abajo es el volumen de combustible y aire que el cilindro puede ingerir (en la carrera de admisión).

Luego, esta mezcla se comprime a un volumen mucho más pequeño (durante la carrera de compresión) antes del encendido, y ese volumen es el volumen del cilindro con el pistón en la posición superior.

La relación de los 2 es cuánto se comprime la mezcla de aire y combustible. 9 a 10 veces es típico.

Ahora, con respecto a los índices de octanaje, en pocas palabras, el índice de octanaje de un combustible es su capacidad para resistir lo que llamamos detonación , que es el combustible que comienza a quemarse solo porque se exprimió demasiado y se calentó demasiado. Con una mayor compresión, la mezcla de aire y combustible se exprime más y se calienta más (es una propiedad de los gases).

Todo lo que hacen los controles electrónicos del motor es, en caso de detonación, lo que significa que está utilizando el combustible incorrecto, la sincronización del motor se retrasará y la mezcla de aire y combustible se alterará para evitar la detonación. Sin embargo, esto no es magia: la mezcla de combustible y aire no será óptima para el motor, y tampoco lo será la sincronización. El motor producirá menos potencia si utiliza el combustible incorrecto y la gestión del motor hace lo suyo.

Lector de advertencia: no soy ni ingeniero ni fabricante de motores. Acabo de leer mucho.

Ha recibido descripciones correctas de CR estático. Pero usted enmarcó la pregunta con preocupaciones sobre el preencendido y cómo se ve afectado por las configuraciones de bajo o sobre cuadrado y la calidad del combustible. Lamentablemente, nadie podrá responder a las preguntas a su entera satisfacción.

La mayoría de las personas apuntan al CR estático calculado como un indicador de los requisitos de combustible y la propensión de un motor a hacer ping, golpear, traquetear hasta morir. Esa es una regla general que solía ser cierta para la mayoría de las aplicaciones. Los motores no son los mismos ahora que en el pasado. Se sabe mucho más sobre el flujo de aire y la dispersión de combustible y cómo controlarlo. Hay programas disponibles para dar una indicación gráfica de los remolinos y trayectorias de una carga de aire y la propagación del frente de llama en condiciones dinámicas.

Mi Fiesta ST genera 190 HP con 1.6L y un turbocompresor. Con un ligero ajuste a la ECU y sin otros cambios, generará más de 200 HP. Con solo modificaciones adicionales, generará más de 240 HP. Los sintonizadores determinados están logrando más de 300 HP con cambios importantes. El EcoTech 1.6 tiene un CR estático de 10.5:1.

Hace apenas una década, los motores Top Fuel generaban 1000 HP por cilindro. Hoy la marca a batir es de 1388 CV por cilindro. Ese nivel de HP alucinante se logra con un CR estático de 6.5:1.

No hay forma de decir rotundamente que un CR estático específico causará x, y o z. Necesitas más información para tener una idea de la personalidad del motor. He leído acerca de los motores Honda construidos por sintonizadores que se pueden usar en la calle con un CR estático calculado de 16: 1.

Además de CR estático, también hay CR dinámico. Mientras que el CR estático se puede determinar con mediciones de los volúmenes en TDC y BDC, el CR dinámico requiere el conocimiento de varias otras mediciones. La sincronización de válvulas y la velocidad del pistón son quizás los determinantes más dominantes de la CR dinámica. Pero hay otros; incluyendo la temperatura y la presión barométrica.

Incluso una discusión sobre el preencendido en motores sobrecuadrados o subcuadrados tiene que incluir más que diámetro y carrera. ¿Cuánto tiempo tienen las varillas? ¿Cuál es la holgura de enfriamiento rápido? Pistones abovedados? ¿Velocidad máxima del pistón? ¿Forma de la cámara de combustión? ¿Posición de la bujía? multiválvula? ¿Características de reversión y barrido de la corriente de escape? ¿Longitud de los corredores de admisión?

Para comprender mejor el preencendido y las relaciones de sincronización de válvulas, sincronización de encendido, relaciones A/F, formas de cúpula y pistón, VE, BSFC, pulsos de presión, barrido, etc., lea todo lo que pueda encontrar sobre el tema. Me gustan especialmente los artículos escritos por The Old One. Simplemente Google theoldone. Energy Dynamics es el primer retorno. Pero les advierto que para un loco ese sitio es una tienda de golosinas.

En realidad, hay otro factor a considerar además del diámetro y la carrera: el tamaño del espacio sobre el pistón cuando el pistón está en TDC también es un factor. (esa área en forma de cúpula que se ve dentro de la culata cuando la culata está apagada). Cuanto menor sea ese espacio, mayor será la relación de compresión, incluso cuando el diámetro y la carrera sean iguales.

Piénsalo de esta manera... Digamos que tienes un pistón que viaja de un extremo al otro, y ese recorrido ocupa 100 cc. Ese es el desplazamiento. Pero, la culata todavía tenía algo de espacio adicional sobre el pistón cuando el pistón está en TDC. Digamos que ese espacio es otro 10cc. Entonces, el volumen total del espacio cuando el pistón está completamente hacia abajo es de 110 cc. El recorrido del pistón nunca consumirá TODO el espacio (de lo contrario, la compresión sería astronómicamente alta).

En este ejemplo, el pistón comprimirá todo el aire y el gas que quepa en un espacio de 110 cc a solo 10 cc... relación 11:1...

Si el espacio en la culata fuera mayor, la relación de compresión disminuye... Por ejemplo, si el espacio en la culata fuera de 20 cc, y el recorrido del pistón aún desplaza 100 cc, entonces: el pistón comprimiría todo el aire y el gas. que cabe en un espacio de 120 cc hasta solo 20 cc. 120:20 = 12:2 = relación 6:1.

Otro factor interesante a considerar es que a pesar de que el volumen total en el ejemplo anterior es de 120 cc, el pistón todavía solo "desplaza" 100 cc... lo que significa que al final de la carrera de escape, después de que el pistón haya empujado tanto quemado gas (y ahora inerte) como puede, todavía quedan 20 cc de gas inerte quemado en el cilindro, y al final de la carrera de admisión, el pistón habrá succionado 100 cc de mezcla limpia de aire/combustible... Así que , en la parte inferior de su carrera de admisión, ahora tiene una mezcla de 100 cc de aire fresco y gas, y 20 cc de gas de escape inerte viejo... (el punto es: aunque hay 120 cc de espacio, solo puede obtener 100 cc de aire fresco y gas, por lo que siempre nos referimos al desplazamiento, no al volumen total).

A menudo me divierte la discusión de las relaciones de compresión. ¿Por qué un motor de menor relación de compresión empujará el indicador de compresión a un número más alto que un motor de alto rendimiento y alta compresión? Al discutir las relaciones de compresión, tiene un Nominal y un Absoluto. La relación de compresión nominal es la que se calcula como la relación entre el volumen total del cilindro en el centro inferior y el volumen total del cilindro en el centro superior. La relación de compresión absoluta se calcula desde el punto de volumen donde todas las válvulas están cerradas (porque el motor solo realiza compresión cuando todas las válvulas y/o puertos están cerrados) hasta el volumen del cilindro en la parte superior central. Muchos de los motores de alto rendimiento tienen una superposición de válvulas tan radical que realmente no están haciendo compresión durante tanto tiempo como un motor ligeramente afinado. El problema del 'ping'