TEMPERATURA Influencia de la temperatura a la salida del turbo compresor en la eficiencia volumétrica de un motor

Influencia de la temperatura a la salida del turbo compresor en la eficiencia volumétrica de un motor

Por Guillermo Lira

En primer lugar haremos los cálculos para el motor de aspiración natural para luego extrapolarlo al motor sobrealimentado.

Aplicando la ecuación de la conservación de la energía entre las secciones 1-1 y m-m del ducto de admisión (ver la figura 1).  [pic 1]

[pic 2]

Donde W es la velocidad y h la entalpia.

Considerando que W0≈0, y que entre estas secciones el flujo no realiza trabajo ni recibe calor, entonces:

[pic 3]

Vamos a considerar que entre estas secciones, el aire se expande en forma adiabática e isoentrópica, por lo que se cumple que:

[pic 4]

Además, se puede considerar que cuando el aire (o la mezcla A/C) ingresa al cilindro, la presión no se recupera debido a las irreversibilidades (a la disipación de la energía); es decir, se puede considerar que  , por lo que:[pic 5]

[pic 6]

Para el motor sobrealimentado, la velocidad del flujo para esta misma sección m-m, será:

[pic 7]

Si consideramos que:

[pic 8]

Entonces:

[pic 9]

Esta relación de velocidades del flujo aproximadamente se mantiene igual a lo largo del ducto.

Como el caudal es proporcional a la velocidad en cualquier sección, entonces:

[pic 10]

Por lo tanto:

[pic 11]

Problema.- Un motor E.CH. de cuatro tiempos, 4 cilindros, con relación de compresión ε=10,5 y S/D=0,95, con 4 válvulas por cilindro. El diámetro de cada válvula de admisión es 1/3D y su levantamiento hv=Dv/4. El coeficiente sumatorio  En el régimen nominal, la velocidad del cigüeñal n=6000 rpm y la velocidad media del pistón es 15,5 m/s. Asumiendo que durante la recarga ingresa al cilindro 9% más de mezcla fresca y que γr=0,08 y Ta=330 K, que p0=1,01 bar y T0=298 K. Calcular:[pic 12]

1. La velocidad media del flujo a través de la secciones de paso de las válvulas de admisión.
2. La pérdida de presión en la admisión.
3. La eficiencia volumétrica.
4. Si el combustible es propano y el coeficiente de exceso de aire es 0,98, determinar el caudal de combustible que consume el motor.

...