Ciclo De Motores De Combustión Interna.

MAQUINAS TERMICAS 1 - AÑO 2012


CICLO OTTO Y DIESEL IDEAL


Datos:
Ciclo Otto – Ford Ka 1.0
Vc | Vol. Cámara |
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V | Vol. Barrido |
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Datos motor | Valor | Unidad | Extra | Denom |
N°cilindros | 4 | | en línea | N°c |
N°válvulas | 8 | | 2 por cilindro | N°v |
φ cilindro | 68,68 | mm | | D |
Carrera | 67,4| mm | | C |
Relación de compresión | 9,8 | | | E |
Potencia neta | 65 | CV | | N |
N° vueltas a potencia neta | 6000 | rpm | | n1 |
Orden de encendido | 1-3-4-2 | | | |
Par neto | 87 | N.m | | τ |
N° vueltas a par neto | 3000 | rpm | | |
Volumen barrido | 249695,2903 | mm^3 | V=(PI*D^2)/2 | |
  | 249,6952903 | cm^3 | | V |
Volumen cámara | 28,37446481 | cm^3 |Vc=V/(e-1) | Vc |
Cp aire | 1,004 | KJ/(°K*Kg) | | Cp |
Cv aire | 0,717 | KJ/(°K*Kg) | | Cv |
k | 1,40027894 | | | k |
R | 0,287 | KJ/(°K*Kg) | R=Cp-Cv | R |
Aire/Combustible | 15 | en masa, valor aprox. | λ |
Poder calorífico | 44 | MJ/Kg | aproximado | Pc |
  | 44000 | KJ/Kg | | |
Suponemos:
Presión de admisión: P1 = 1 atm
Temperatura de admisión: T1= 75 ºC = 348 ºK
e = ( V+ Vc ) / Vc e = 9,8 V = 999 cc / 4 = 249,75 cc
Vc = 28,38 cc
V1 = V + Vc = 278,13 cc

En 1-2 evolución isoentrópica: V2 = Vc = 28,38 cc ; K = 1,4

P1.(V1)K = P2.(V2)K P2 = 24,4 atm
Sabiendo que para cualquier punto se cumple la Ley de los Gases Ideales:
P1.V1 = ma.R.T1ma = 2,89.10-4 kg
P2.V2 = ma.R.T2 T2 = 867 ºK
Qe = ma.Cv.(T3 – T2) también: Qe =mc.Pc y ma / mc = 15
Sale que T3 = 4938 ºK P3 = 139 atm = 14079738 N / m2

En 3-4 evolución isoentrópica: V4 = V1 = 278,13 cc ; K = 1,4

P3.(V3)K = P4.(V4)K P4 = 5,69 atm = 576397 N / m2
P4.V4 = ma.R.T4 T4 = 1981 ºK

ηT = 1 – [ (Vc)/(V+Vc)]K-1 = 0,598 = 59,8 %
L = Qe – Qs = ma .Cv( ( T3 – T2 ) – ( T4 – T1 ) ) = 505,1 J (1)

Calculo del trabajo de unciclo haciendo la integral:
L= ∫pdV
Como sabemos que se cumple P.V= cte entre los puntos 1-2 y 3-4 tenemos:
P.V=1Kg/cm² . (249,5 cm³) = 2272,5 Kg.cm
L = ∫pdV = ∫(2272,5.dV)/V = -865,8 Kg.cm
P.V=139Kg/cm² . (28,38 cm³) = 15039,4 Kg.cm
L = ∫pdV = ∫(15039,4.dV)/V = 5729,9 Kg.cm
Finalmente:
L = L + L = 485 J
Podemos observar que el resultado calculado con la integral es muyaproximado al calculado con la ecuación (1).
N(Pot) = L.n1.Nºc n1 = 6000 rpm Nºc = 4
N(Pot) = 505,1 J . 6000 rpm . 4. 1 min / 60 s. 2 = 101 KW = 135,4 CV
Ahora estamos en condiciones de armar el Ciclo p-v ideal:

L = Pm . V Pm = 538,6 J / 2,49.10-4 m3 = 2163221 N / m2 = 2,16 MPa

Si se aumentase la relación de compresión, es decir, e = 11,5 el gráfico seria:(potencia = 140 cv)
Si ahora e = 15, el gráfico seria: (potencia = 148 cv)

Podemos observar en los gráficos que aumentando el índice de compresión del motor automáticamente las temperaturas y presiones dentro de la cámara de combustión aumentan, y lo vemos reflejado en un aumento de la potencia entregada por el mismo motor pero ahora más comprimido.
Tenemos que tener en cuenta que existe un topemáximo del índice de compresión para el otto, el cual se da cuando la mezcla fresca que esta dentro de la cámara de combustión se auto-detona por la elevada presión y temperatura causada por dicho índice de compresión.

Ciclo Diesel – Renault Clio 1.9
Datos motor | Valor | Unidad | Extra | Denom |
N°cilindros | 4 | | en línea | N°c |
N°válvulas | 8 | | 2 por cilindro | N°v |
φ cilindro | 80| mm | | D |
Carrera | 93 | mm | | C |
Relación de compresión | 21,5 | | | e |
Potencia neta | 65 | CV | | Nn |
N° vueltas a potencia neta | 4500 | rpm | | n1 |
Orden de encendido | 1-3-4-2 | | | |
Par neto | 123 | N.m | | τ |
N° vueltas a par neto | 2250 | rpm | | |
Volumen barrido | 467468,987 | mm^3 | V=(PI*D^2)/2 | |
  | 467,468987 | cm^3 | | V |
Volumen...