T2: Sistemas mecánicos · Motores térmicos — TECNOLOGIA E INGENIERIA II PEvAU Andalucía 2024

Motores térmicos

Problema

2024 · Ordinaria · Suplente

Un motor Otto de cuatro cilindros de $1800 \text{ cm}^3$ tiene las siguientes características: diámetro de sus cilindros $75 \text{ mm}$ y volumen de la cámara de combustión $41 \text{ cm}^3$ . El coeficiente adiabático $\gamma$ es $1,4$ .

a) Calcular la relación de compresión y el rendimiento del motor.b) Calcular la carrera de los cilindros.c) Explicar la relación que existe entre el número de vueltas del cigüeñal y un ciclo completo en un motor de cuatro tiempos. ¿Y en uno de dos tiempos?

Motor OttoRelación de compresiónRendimiento térmico

Calcular la relación de compresión y el rendimiento del motor.Cálculo del volumen desplazado por un cilindro ( $V_d$ ):Datos

V_t = 1800 \text{ cm}^3

N_c = 4

Fórmulas

V_d = \frac{V_t}{N_c}

Sustitución

V_d = \frac{1800 \text{ cm}^3}{4}

Resultado

V_d = 450 \text{ cm}^3

Cálculo del volumen máximo ( $V_{max}$ ) de un cilindro:Datos

V_d = 450 \text{ cm}^3

V_c = V_{min} = 41 \text{ cm}^3

Fórmulas

V_{max} = V_d + V_c

Sustitución

V_{max} = 450 \text{ cm}^3 + 41 \text{ cm}^3

Resultado

V_{max} = 491 \text{ cm}^3

Cálculo de la relación de compresión ( $r_c$ ):Datos

V_{max} = 491 \text{ cm}^3

V_{min} = 41 \text{ cm}^3

Fórmulas

r_c = \frac{V_{max}}{V_{min}}

Sustitución

r_c = \frac{491 \text{ cm}^3}{41 \text{ cm}^3}

Resultado

r_c = 11.98

Cálculo del rendimiento del motor ( $\eta$ ):Datos

r_c = 11.98

\gamma = 1.4

Fórmulas

\eta = 1 - \frac{1}{r_c^{\gamma - 1}}

Sustitución

\eta = 1 - \frac{1}{11.98^{1.4 - 1}} = 1 - \frac{1}{11.98^{0.4}}

\eta = 1 - \frac{1}{2.766}

Resultado

\eta = 0.6385 = 63.85 \%

Calcular la carrera de los cilindros.Cálculo de la sección del cilindro ( $S_c$ ):Datos

D = 75 \text{ mm} = 0.075 \text{ m}

Fórmulas

S_c = \frac{\pi D^2}{4}

Sustitución

S_c = \frac{\pi (0.075 \text{ m})^2}{4}

S_c = \frac{\pi \cdot 0.005625 \text{ m}^2}{4}

Resultado

S_c = 0.004418 \text{ m}^2

Cálculo de la carrera ( $L$ ):Datos

V_d = 450 \text{ cm}^3 = 0.000450 \text{ m}^3

S_c = 0.004418 \text{ m}^2

Fórmulas

V_d = S_c \cdot L

L = \frac{V_d}{S_c}

Sustitución

L = \frac{0.000450 \text{ m}^3}{0.004418 \text{ m}^2}

Resultado

L = 0.10185 \text{ m} \approx 101.85 \text{ mm}

Explicar la relación que existe entre el número de vueltas del cigüeñal y un ciclo completo en un motor de cuatro tiempos. ¿Y en uno de dos tiempos? En un motor de cuatro tiempos:Un ciclo completo de trabajo (admisión, compresión, expansión y escape) requiere que el pistón realice dos carreras hacia abajo y dos carreras hacia arriba, lo que corresponde a dos vueltas completas (720^\circ) del cigüeñal. Por lo tanto, por cada ciclo de trabajo se producen dos vueltas del cigüeñal.En un motor de dos tiempos:Un ciclo completo de trabajo (compresión-expansión y admisión-escape simultáneos) se realiza en dos carreras del pistón, una hacia arriba y otra hacia abajo. Esto corresponde a una única vuelta completa (360^\circ) del cigüeñal. Por lo tanto, por cada ciclo de trabajo se produce una vuelta del cigüeñal.