ANÁLISIS DE PROCESOS EN MOTORES SEMEJANTES. SEMEJANZA CONDICIONES. ANÁLISIS DE PROCESOS EN MOTORES SEMEJANTES. CONSECUENCIAS

Teoría de la semejanza Predecir las prestaciones de un motor mediante un análisis fenomenológico

Condiciones de semejanza Teoría de la semejanza Condiciones de semejanza Análisis de procesos en motores semejantes Consecuencias

Condiciones de semejanza Semejanza geométrica 𝑆2 𝑆1 = 𝐷2 𝐷1 = λ Semejanza de reglajes Semejanza en el punto de operación 𝐶 𝑚,1 = 𝐶 𝑚,2

Análisis de procesos en motores semejantes Proceso de renovación de la carga. Transmisión de calor. Combustión e inyección. Perdidas mecánicas. Análisis de procesos en motores semejantes

Proceso de renovación de la carga Perdidas de presión 𝐴 𝑐2 𝐴 𝑐1 = 𝐷 𝑐2 𝐷 𝑐1 2 = λ 2 ∗ ∑1 ∑2 Efectos de compresibilidad 𝑀 𝑣1 = 𝑀 𝑣2 Efectos de inercia 𝛷 2 𝛷 1 =1 Efectos de onda 𝜃 2 𝜃 1 =1

Transmisión de calor 𝑄 𝑟2 𝑚 𝑎2 𝑄 𝑟1 𝑚 𝑎1 =1

Rendimiento volumétrico Presión media de bombeo Mismo diagrama de distribución. Mismas condiciones ambientales Mismo reglaje y combustible Igualdad en perdidas de presión Efectos de compresibilidad y de inercia iguales. Pulsaciones en los colectores equivalentes. Efectos de calentamiento similares. Rendimiento volumétrico Presión media de bombeo

Misma duración angular Combustión 𝛼 𝑖2,2 𝛼 𝑖2,1 = 1 Igualdad en el inicio Misma duración angular 𝛼 𝑐2,2 𝛼 𝑐2,1 = λ

Igual pmi Comparten ciclo de trabajo En motores semejantes: Similitud en el proceso de renovación de carga. Mismas condiciones al finalizar el proceso de admisión. Mismo dosado y relación de compresión. Efectos de calentamiento y enfriamiento iguales. Misma duración angular de la combustión. Mismas perdidas e igual contrapresión en el escape. Comparten ciclo de trabajo Igual pmi

IGUAL PRESION MEDIA EFECTIVA Perdidas de bombeo. Perdidas por accionamiento de auxiliares. Perdidas por fricción. Perdidas mecánicas 𝑝𝑚𝑝𝑚 2 𝑝𝑚𝑝𝑚 1 =1 Igualdad de perdidas mecánicas 𝑝𝑚𝑒 2 𝑝𝑚𝑒 1 = 𝑝𝑚𝑖 2 − 𝑝𝑚𝑝𝑚 2 𝑝𝑚𝑖 1 − 𝑝𝑚𝑝𝑚 1 =1 IGUAL PRESION MEDIA EFECTIVA

Relación de números de cilindros 𝜁= 𝑧 2 𝑧 1

𝑆 𝐷 ;𝑝𝑚𝑒;𝑝𝑚𝑖;𝑝𝑚𝑝𝑚, 𝑔 𝑒𝑓 ; 𝜂 𝑒 ; Tabla de parámetros Factor Parámetro 𝜆 −1 𝑛; 𝑁 𝑒 / 𝑉 𝑇 1 𝑆 𝐷 ;𝑝𝑚𝑒;𝑝𝑚𝑖;𝑝𝑚𝑝𝑚, 𝑔 𝑒𝑓 ; 𝜂 𝑒 ; 𝜂 𝑖 ; 𝜂 𝑚 ; 𝜂 𝑣 ; 𝑁 𝑒 𝑧 𝐴 𝑝 ; 𝑐 𝑚 𝜆 𝐷;𝑆 𝜆 2 𝐴 𝑝 ; 𝑁 𝑒 𝑧 𝜆 3 𝑉 𝐷 ; 𝑀 𝑒 𝑧 𝜁 𝑧 𝜁𝜆 2 𝑁 𝑒 ; ṁ 𝑎 ; ṁ 𝑓 𝜁𝜆 3 𝑉 𝑇 ; 𝑀 𝑒

Principales parámetros en motores semejantes 𝑁 𝑒,2 𝑁 𝑒,1 = 𝜁 𝜆 2 Potencia 𝑁 𝑒,2 𝑧 2 𝐴 𝑝,2 𝑁 𝑒,1 𝑧 1 𝐴 𝑝,1 =𝜁 𝜆 2 𝜁 −1 𝜆 −2 =1 Carga térmica 𝑁 𝑒,2 𝑉 𝑇,2 𝑁 𝑒,1 𝑉 𝑇,1 = 𝜁 𝜆 2 𝜁 −1 𝜆 −3 = 𝜆 −1 Potencia específica 𝑀 𝑒,2 𝑀 𝑒,1 = 𝑉 𝑇,1 𝑉 𝑇,2 =𝜁 𝜆 3 Par motor 𝜂 𝑖,2 𝜂 𝑖,1 = 𝑔 𝑒𝑓,1 𝑔 𝑒𝑓,2 =1 Rendimiento y consumo específico

Aplicaciones de la semejanza Escalado de un motor existente Diseño modular de motores Estudio del efecto de las subdivisión de la cilindrada de un motor Diseño de motores de igual potencia Comparación de motores

Escalado de motor existente 𝜁=1 𝜆 será la variable

Diseño modular considerar que λ=1 y que ζ es variable 𝑁 𝑒,𝑧2 =𝜁 𝑁 𝑒,𝑧1

Subdivisión de cilindrada 𝑉 𝑇,2 𝑉 𝑇,1 =𝜁 𝜆 3 =1 𝜆= 𝜁 − 1 3 𝑁 𝑒,2 𝑁 𝑒,1 = 𝜆 −1 Ante la misma cilindrada, para 𝜆 menor a la unidad el motor 2 presenta mayor potencia

Subdivisión de cilindrada Limitaciones: Más cilindros implican mayores perdidas de calor y una disminución del rendimiento Disminuir el tamaño del cilindro afecta al proceso de combustión Mayores perdidas mecánicas

Diseño de motores de igual potencia 𝑁 𝑒,2 𝑁 𝑒,1 =𝜁 𝜆 2 =1 𝜆= 𝜁 −1 2 . z Vt (cm3) 𝜁 𝜆 𝜁 𝜆 2 2 1000 0,5 1,39 0,96 3 900 0,75 1,17 1,03 4 750 1 Opciones de cilindrada MotoGP 1988 a 2004 +/- 4% de variación de potencia

Comparación de motores Parámetros para la comparación de motores: Los parámetros habituales 𝑛, 𝑁 𝑒 𝑦 𝑀 𝑒 Parámetros independientes al tamaño del motor 𝑐 𝑚 , 𝑁 𝑒 𝑧 𝐴 𝑝 𝑦 𝑝𝑚𝑒

Muchas gracias