Porque se produce un retraso de encendido en motores diésel

La Termodinámica es la rama de la Física que estudia los procesos de cambio de energía en los que Interviene el calor y

trata de los efectos mecánicos debidos al mismo. La termodinámica relaciona energía, trabajo y calor.

Primer principio de la termodinámica llamado de conservación, dice que la energía ni se crea ni se destruye, se transforma, según este principio se puede transformar calor en trabajo y viceversa, proceso necesario para construir un motor térmico.

Segundo principio de la termodinámica: o principio de degradación y dice que no es posible transformar totalmente el calor en trabajo. Un motor térmico necesita trabajar entre dos focos caloríficos: Un foco del que absorbe una cantidad de calor Q2 y está a una temperatura T2 , y otro foco al que cede una cantidad de calor Q1 y está a una temperatura inferior T1. No es posible transformar todo el calor en trabajo ya que siempre es necesario ceder una parte del calor aportado al foco frio con lo cual el rendimiento de la máquina térmica nunca será del 100%

Tercer principio

Enunciado por Max Plank y propone que la entropía de una substancia cristalina perfecta es cero, en el cero absoluto de temperatura 0Kelvin Como es sabido el cero absoluto 0K = -273 centrigrad. Es físicamente inalcanzable

El calor específico mide la capacidad de los cuerpos para retener el calor.Calor específico es la cantidad de calor que tendremos que aportar  para elevar en un grado centígrado un kilogramo de una masa La cantidad de calor se mide en kilocalorías (Kcal.) siendo una Kcal la cantidad de calor necesaria para calentar un Kg. De agua desde 14,5 C a 15,5 C. De ello resulta que el calor específico del agua es igual a la unidad y es, por tanto, el de valor más alto de todos los cuerpos. El hierro posee un calor específico de 0,114, lo que supone un aporte de calor de alrededor de nueve veces menos que el agua para elevar su temperatura en un grado centígrado.

El poder calorífico es la capacidad de un cuerpo  para producir calor cuando se quema. La combustión de un kilogramo de combustible genera una cierta cantidad de calor. Poder calorífico Gasolina 11.000 Kcal/Kg, lo que supone que un litro de gasolina (densidad 0,73) aporta en la combustión aproximadamente de 8.000 kcal. El poder calorífico del gasóleo es de 10.800 Kcal/Kg, por lo que la combustión de un litro de gasóleo (densidad 0,85) aporta alrededor de 9.200 kcal.

Transformación

Cualquier variación del estado termodinámico de un fluido, causada por un fenómeno cualquiera. (Fluido, Presión, Temperatura, Volumen, Entalpía, Energía interna, Entropía)

Transformación reversible

Es una transformación ideal, es decir, sin pérdidas con lo cual el rendimiento es igual a 1 (η = 1) Y cumple la condición que se puede volver al estado inmediatamente anterior invirtiendo el proceso.

Transformación irreversible

És si no se puede restituir exactamente en sentido inverso. En la práctica todas las transformaciones són irreversibles, su rendimiento es menor a la unitdad (η <>

Transformaciones de los gases perfectos

Transformación a Volumen constante (Isócoras)
Transformación a Presión constante (Isóbaras)
Transformación a temperatura constante (Isotérmicas)
Transformación a Calor constante (Adiabáticas)

Transformaciones Politrópicas: las transformaciones situadas entre las isotermas y las adiabáticas

Entropía (S):

La magnitud que puede medir la irreversibilidad de un proceso es la “entropía” y expresa una degradación de la energía. En física la entropía és la magnitud termodinámica que permite calcular la parte de la energía calorífica que puede utilizarse para producir trabajo si el proceso és reversible.

Entalpía (h):

La magnitud termodinámica constituida por la suma de los dos términos, estos son,energía interna (U) y energía de presión (p. V.). Se define con la ecuación: h= U+p·v , (se mide en julios (J) o calorías (cal) – 1cal = 4,18 J

Ciclo teórico motor Otto 4 tiempos:

1er admisión (1-2)

Transformación isobara a presión cte. Debido a que la presión de entrada es la atmosférica durante el proceso

2º compresión (2-3)

Transformación adiabática e isentrópica porque no hay  transferencia de calor

3er combustión expansión (3-4-5)

Se supone que la combustión es instantánea y por ello el pistón  no se mueve como consecuencia de esto no hay variación de volumen y la transformación es isocora. Lo que si varia es la presión  ya que la combustión de la mezcla lleva un aumento de temperatura y hace variar el volumen arrastrando el pistón.

4 escape(5-2-1)

 tiene lugar en 2 veces , la primera en PMI abre válvula escape y comunica la atmósfera con el interior del cilindro haciendo descender la presión del mismo. La segunda parte consiste en la carrera ascendente del pistón de PMI a PMS donde se barrerán el resto de gases de escape.

Ciclo real motor Otto 4 tiempos:

1er admisión (1-2)

Como la sección de la válvula es menor que la del cilindro a medida que el pistón desciende se provoca una depresión que hace que al final

la presión del cilindro sea menor que la del exterior.

2º compresión (2-3)

Dado que esta fase se produce rápido  hay poco tiempo para que se transfiera calor al exterior siendo adiabática y reversible además si el motor esta OK  las fugas son despreciables. Por tanto la presión final será menor que la teórica.

3er combustión expansión (3-4-5)

Esta fase no se produce a volumen constante por ser progresiva  y no iniciarse instantáneamente. Por ser incompleta ya que la mezcla no es totalmente homogénea  y porque hay perdidas de calor dada la necesidad de refrigerar el motor.

4 escape(5-2-1)

se produce en 2 partes primero apertura válvula y las presiones se van igualando a la par que el pistón va enpujando los gases provocando el barrido y formando una sobrepresión en el interior del cilindro.

AAA Avance apertura admisión
   RCA Retraso cierre admisión

AAE Avance apertura escape   RCE Retraso cierre escape
         AE avance encendido.

Motor alternativo de 4 tiempos D=81mm S=83.5mm Vcc=47.81cm3 z=4

 Cilindrada total Vt:

Relación de compresión:

Un motor de 4 tiempos  D=84mm S/D=1.0536 Z=4 R=9;1

volumen desplazado:

Cilindrada total Vt:

Volumen cámara de combustión Vcc:

Motor gasolina con relación compresión 9.7:1

calcula su rendimiento térmico teórico dato y=1.4

Motor diésel  D=75mm S=77mm Vcc=16,19cm3 

calcula su rendimiento térmico teórico dato y = 1,4

Motor 1 AAA = 6  RCA = 32 AAE = 44 RCE = 1

Motor 1 AAA = 7  RCA = 41 AAE = 56 RCE = 7