Relación de compresión: ¿Qué efecto tiene en el motor?
La relación de compresión es una de las características básicas de un motor de combustión de pistón, que indica la relación de volumen del cilindro entre el pistón en la parte inferior y el pistón en el punto muerto superior.
La relación de compresión es, por lo tanto, la relación entre el volumen total de trabajo del cilindro y el volumen del espacio de compresión. En otras palabras, la relación entre el volumen de la mezcla aspirada en el cilindro y el volumen de la mezcla comprimida en el cilindro.
Tabla de contenido
Cálculo de la relación de compresión
El cálculo de la relación de compresión difiere para un motor de pistón alternativo y un motor de pistón rotativo.
Cálculo de la relación de compresión para un motor con pistón de movimiento alternativo rectilíneo:
εk = (VK + VZ) : VK
Explicación de variables:
- εk – relación de compresión
- VK – espacio/volumen de compresión
- VZ – volumen sistólico
El pistón en el cilindro realiza el movimiento alternativo. Mientras que la posición más lejana de su movimiento desde el cigüeñal se denomina punto muerto superior, y la posición menos alejada de su movimiento desde el cigüeñal se denomina punto muerto inferior.
El espacio entre el punto muerto superior e inferior se denomina volumen sistólico. El volumen de carrera depende del diámetro interior del cilindro y de la carrera del pistón. El espacio en el cilindro cuando el pistón está en el punto muerto superior se llama espacio de compresión.
Cálculo de la relación de compresión para un motor de pistones rotativos:
En estos motores, la relación de compresión se define como la relación entre el volumen más grande y el más pequeño del espacio de trabajo durante la revolución del pistón.
εk = V1 : V2
Explicación de variables:
- εk – relación de compresión
- V1 - el volumen más grande del espacio de trabajo
- V2 - el volumen más pequeño del espacio de trabajo
¿Cómo afecta la relación de compresión al motor?
En un motor de combustión de pistón clásico, la relación de compresión es constante y siempre es un compromiso entre diferentes modos de conducción. Sin embargo, algunos motores pueden cambiar suavemente la relación de compresión según la carga.
Un motor de este tipo puede así funcionar con una relación de compresión grande durante una carga baja y, a la inversa, con una relación de compresión baja durante una carga alta.
A cargas elevadas, es recomendable que la relación de compresión sea baja y así evitar detonaciones. Con cargas bajas, debe ser mayor para lograr la mejor eficiencia posible del motor. Cuanto mayor sea la relación de compresión, mayor será la compresión de la mezcla antes de la ignición.
Potencia y par del motor: ¿Cuál de estos parámetros es más importante?
La relación de compresión afecta fundamentalmente:
- La eficiencia alcanzable del motor de combustión interna y, por lo tanto, también su potencia y par
- Emisiones del motor
- Consumo de combustible
Desventajas de una mayor relación de compresión:
- Puede ocurrir una autoignición prematura del combustible (combustión por detonación), especialmente en los motores de gasolina
- Las piezas del motor se desgastan más con el tiempo que con una relación de compresión más baja, por lo que dicho motor debe estar equipado con piezas más duraderas, que son mucho más caro (piezas de cerámica y titanio)
Medición de la presión de compresión
La medición de las presiones de compresión de los cilindros es un método que proporciona información precisa sobre el estado del motor. La presión de compresión se mide con un manómetro de compresión. Antes de medir la presión de compresión, el motor se calienta a la temperatura de funcionamiento para definir las holguras entre el pistón y el cilindro.
Pistones del motor: ¿Cómo funcionan?
El manómetro se atornilla en la culata en lugar de la bujía. Posteriormente, el motor se acelera con el motor de arranque mientras el acelerador está completamente abierto (pedal del acelerador completamente presionado). La presión de compresión se muestra en la aguja del compresímetro, que registra la presión más alta alcanzada.
La presión de compresión es la presión máxima alcanzable al final de la carrera de compresión del motor cuando la mezcla aún no se está quemando. El tamaño de la presión de compresión depende de la relación de compresión, la velocidad del motor, el grado de llenado de los cilindros y la hermeticidad de la cámara de combustión. Todos estos parámetros, excepto la estanqueidad de la cámara de combustión, no cambian y están determinados por el diseño del motor.
Si durante la medición se encuentra que uno de los cilindros no alcanza el valor especificado por el fabricante, esto indica una fuga en la cámara de combustión. También es crucial que la presión de compresión de todos los cilindros sea la misma.
¿Qué causa las presiones de compresión más bajas?
- anillo del pistón desgastado o dañado
- cilindro del motor desgastado
- culata dañada o agrietada
- junta debajo de la culata dañada
- válvula dañada
- resorte de válvula dañado
- asiento de válvula desgastado
Si las cámaras de combustión están en orden, la diferencia máxima de presiones de compresión en los cilindros individuales es de hasta 1 bar (0,1 MPa). Las presiones de compresión oscilan entre 1,0 y 1,2 MPa para motores de gasolina y entre 3,0 y 3,5 MPa para motores diésel.
¿Cuáles son los valores normales para la relación de compresión de un motor?
Para evitar la detonación (autoencendido prematuro del combustible), la relación de compresión no es superior a 10:1 para los motores de gasolina. Sin embargo, los motores con un sensor de combustión por detonación, una unidad de control electrónico y otros dispositivos pueden lograr una relación de compresión de hasta 14:1.
Detonación de motor: ¿Qué es y cómo prevenirla?
En los motores de gasolina con turbocompresor, la relación de compresión es de alrededor de 8,5:1 porque parte de la compresión de la sustancia de trabajo se realiza en el turbocompresor. Los motores diesel tienen una relación de compresión de 20:1 o incluso mayor porque funcionan según el principio de que el combustible inyectado se enciende por el calor de la compresión.
Por eso, la relación de compresión de los motores diésel debe ser mayor que la de los motores de gasolina. La carga de las presiones en el cilindro del motor limita la relación de compresión del motor diesel.