¿Los motores diésel están construidos de manera diferente, de modo que tengan un mayor volumen de carrera? (carrera más larga, cámara de combustión más pequeña, etc.) Conozco las principales diferencias entre los motores diésel y de gasolina (inyección de combustible, bujía, etc.), pero no puedo entender por qué los motores diésel tienen una relación de compresión más alta. ¿Es porque están diseñados diferentes para tener un mayor volumen?
Hagamos mi pregunta de una manera diferente: ¿Qué necesita cambiar de las partes del motor para crear una determinada relación de compresión? ¿Qué factores de construcción tienen influencia en la relación de compresión?
¿Los motores diésel están construidos de manera diferente, de modo que tengan un mayor volumen de carrera? (carrera más larga, cámara de combustión más pequeña, etc.) ¿Es porque están diseñados de manera diferente para tener un mayor volumen?
Sí.
Hagamos mi pregunta de una manera diferente: ¿Qué necesita cambiar de las partes del motor para crear una determinada relación de compresión? ¿Qué factores de construcción tienen influencia en la relación de compresión?
Como su nombre lo indica, la relación de compresión es una relación entre los volúmenes de la cámara entre el punto muerto inferior y el punto muerto superior. Aumentar la relación requiere cambios que son bastante fundamentales: carrera más larga y/o cámara de combustión más pequeña . Otra advertencia es que en los motores diésel, las fuerzas ejercidas sobre el pistón, la biela, el cigüeñal y los cojinetes del eje son más altos, por lo que esos componentes son más pesados y resistentes. Por esta razón, los motores diésel y de gasolina están diseñados por separado, no comparten componentes básicos y es prácticamente imposible convertir uno en otro.
El método más común para aumentar la relación de compresión en un motor existente es desnatar la cabeza, es decir, "bajar el techo" en la cámara de combustión. Desafortunadamente, esto hace que todo lo que está montado en la cabeza (bujía y posiblemente válvulas) esté más cerca del pistón cuando está en la posición superior, por lo que tiene un espacio muy limitado para deslizar antes de que el pistón comience a tocar cosas que se supone que no debe tocar.
Otro problema es que las formas de las cámaras de combustión en los motores modernos están diseñadas con mucho cuidado para lograr una buena propagación de la llama e incluso una combustión. Entonces, aunque en teoría uno podría diseñar un inserto de cámara simple solo para ocupar algo de volumen y, por lo tanto, aumentar la relación de compresión, estropearía por completo la combustión (sin mencionar la posibilidad de que se pierda y destroce el motor).
Después de todas esas razones de "por qué es imposible", aquí hay algo que se puede hacer y de hecho se hace: debido a que la compresión comienza solo después de que todas las válvulas están cerradas, puede reducir la compresión retrasando el cierre de la válvula de admisión. Entonces, en la primera parte de la carrera de "compresión", el aire se expulsa hacia el colector de admisión (por lo que en realidad no se produce compresión), luego la válvula se cierra y solo se comprime la parte restante de la carrera. Este truco se utiliza en los llamados motores de "ciclo Atkinson" que logran una mejor eficiencia de combustible a un costo de menor potencia, por ejemplo, en Prius. (La eficiencia adicional proviene de que la carrera de potencia es más larga que la carrera de compresión, no de la reducción de la relación de compresión).
En pocas palabras: al cambiar la sincronización de la válvula de admisión, podría reducir la relación de compresión casi hasta 1: 1.
Una compresión muy alta provoca el autoencendido de la mezcla aire-combustible. En el caso del motor Diesel, este autoencendido es deseable y parte del concepto. En el caso del motor de gasolina, el autoencendido no forma parte del diseño y, por lo tanto, es perjudicial.
Algunos métodos para influir en la relación de compresión.
Un factor limitante para la relación longitud/diámetro del cilindro es que la biela toca la pared del cilindro cuando la carrera es demasiado larga. Esto se puede evitar cuando se utiliza una cruceta.
Es la alta compresión la que enciende el gasóleo, ya que no lleva bujías.
Tu preguntaste
¿Por qué los motores diésel tienen una relación de compresión más alta que los motores de gasolina?
Responder
Porque la compresión se usa para encender la mezcla de aire y combustible y se describe como encendido por compresión de carga homogénea. Los motores diesel no usan bujías y deben usar compresión para iniciar el proceso de combustión.
Cuando la carga de aire y combustible es comprimida por el pistón en su carrera ascendente. El calor dentro del cilindro se comprime en un área más pequeña y la temperatura aumenta debido a que el calor se comprime en esa área más pequeña. El calor de la compresión se describe bien aquí.
Una vez que la temperatura de la relación aire-combustible alcanza el punto de ignición , se produce la ignición por compresión de carga homogénea . Este punto de ignición es cuando la carga de combustible de aire se enciende y la liberación de energía impulsa el pistón hacia abajo, este es el atributo único del motor diesel.
Lo que debe tenerse en cuenta aquí es que el diesel y la gasolina son dos combustibles diferentes con diferentes propiedades físicas y químicas.
Es más fácil encender gasolina que diesel. Encienda un fósforo y tírelo en un charco de gasolina y se quemará felizmente a temperatura y presión ambiente. No ocurre lo mismo con el diésel; se negará a encenderse. Evidencia en video aquí .
Debido a que el diésel no se enciende tan fácilmente como la gasolina, requiere una presión más alta para autoencenderse (suponiendo que ambos combustibles estén a la misma temperatura).
Una relación de compresión típica para motores diesel es 18-22. Sus contrapartes de gasolina normalmente tendrán su CR en el intervalo 9-13.
Según física y química de la escuela secundaria, comprimir un gas aumenta su temperatura: si lo comprime lo suficientemente rápido, la temperatura aumentará lo suficiente como para encender ALGUNOS gases. Ahora te estás preguntando: "Pero el diesel es un líquido, no un gas, entonces, ¿de qué está hablando este tipo?" Los inyectores de los motores diésel son potentes e inyectan el combustible diésel en el cilindro con tanta fuerza que se vaporiza y, junto con el aire en el que se inyecta, se convierte para todos los efectos en un gas. De hecho, si sostuviera un inyector diesel mientras funciona, el rociado de combustible le desgarraría la piel. El clima frío inhibe la combustión del diésel, por lo que los motores diésel tienen "bujías incandescentes": calientan los cilindros para contrarrestar las bajas temperaturas al arrancar. Se encienden automáticamente: un icono en el panel de indicadores se enciende para indicar que se están utilizando y luego se apaga cuando se puede arrancar el motor. Hubo un comercial de VW en los años 70 que mostraba a un tipo con una bata de laboratorio debajo del capó de un Rabbit, tirando la tapa del distribuidor, el rotor, las bujías, los cables de las bujías, etc. Un galón de diesel tiene más energía potencial que un galón. de gasolina
Criggie