¿Cuál es la conexión entre la relación de compresión y la economía de combustible?

¿Ha notado la ola de autos con gran consumo de combustible que llegan al mercado? El Mazda3 con el motor SkyActiv puede obtener 42 millas por galón (17,9 kilómetros por litro). El Chevrolet Cruze Eco puede obtener 40 millas por galón (17 kilómetros por litro) y el Hyundai Elantra también. Y escuche esto: a pesar de que estos autos obtienen algunos de los mejores rendimientos de combustible en la industria, no usan tecnología híbrida de gasolina y electricidad , combustibles alternativos u otros trucos ecológicos. Están propulsados ​​por el antiguo motor de combustión interna. Entonces, ¿qué hace que su economía de combustible sea tan buena? Sus motores son súper eficientes, gracias a que sus ingenieros juegan con una pequeña cosa llamada relación de compresión.

El motor básico de su automóvil funciona convirtiendo la energía química de una explosión controlada de la mezcla de aire, gasolina y una chispa en movimiento mecánico. Para obtener una visión más detallada de este proceso, consulte cómo funciona el motor de un automóvil. Pero, la historia básica es que cada motor de automóvil tiene un número determinado de cilindros que albergan pistones. La explosión controlada hace que el pistón se mueva hacia arriba y hacia abajo, lo que hace girar el cigüeñal del motor (esa es la conversión de energía química en mecánica), que a su vez impulsa las ruedas.

La relación de compresiónes la relación entre el volumen del cilindro y la cámara de combustión cuando el pistón está en la parte inferior, y el volumen de la cámara de combustión cuando el pistón está en la parte superior. Los ingenieros automotrices pueden mejorar la eficiencia y el ahorro de combustible mediante el diseño de motores con relaciones de compresión altas. Cuanto mayor sea la relación, más comprimido estará el aire en el cilindro. Cuando se comprime el aire, se obtiene una explosión más poderosa de la mezcla de aire y combustible, y se usa más combustible. Piénselo de esta manera: si tuviera que estar cerca de una explosión, probablemente elegiría estar cerca de uno en algún lugar afuera, porque la fuerza de la explosión se disiparía y no parecería tan poderosa. Sin embargo, en una habitación pequeña, la fuerza estaría contenida, haciéndola sentir mucho más poderosa. Es lo mismo con las relaciones de compresión. Al mantener la explosión en un espacio más pequeño, se puede aprovechar una mayor parte de su poder. Al aumentar la relación de compresión de 8:1 a 9:1, por ejemplo, puede mejorar la economía de combustible entre un 5 y un 6 por ciento.

El tipo de relación de compresión que acabamos de conocer es lo que se conoce como relación de compresión estática . Se llama estática porque solo se mide cuando la válvula de admisión está cerrada. Hay otro tipo de relación de compresión que tiene en cuenta la apertura y el cierre de la válvula de admisión. Hablaremos de eso en la página siguiente.

Como aprendimos en la página anterior, la compresión estática del motor se mide cuando la válvula de admisión de aire de un motor está completamente cerrada. Sin embargo, en la operación real, eso casi nunca sucede. El motor está funcionando tan rápido que es posible que la válvula de admisión de aire deba abrirse nuevamente antes de que el pistón haya terminado su carrera completa hacia arriba y hacia abajo. Cuando eso sucede, parte de la presión dentro del cilindro se filtra, lo que reduce la eficiencia. En esencia, hay más espacio para el aire, por lo que el motor pierde parte de la potencia de la combustión de aire y combustible.

Las relaciones de compresión dinámicas tienen en cuenta el movimiento de la válvula de admisión de aire. Los ingenieros pueden ajustar un motor para que la válvula de entrada de aire se cierre antes, lo que ayuda a que se acumule presión en el cilindro. El motor también se puede ajustar para que la válvula se cierre más tarde, pero eso deja salir algo de aire y reduce la eficiencia con la que el motor usa combustible.

Calcular la relación de compresión dinámica es bastante difícil. Para hacerlo, utiliza la longitud de la carrera y la longitud de la biela para determinar la posición del pistón cuando la válvula está completamente cerrada. Debido a que esta relación se encuentra cuando el pistón está en la mitad de su carrera, siempre es más baja que la relación de compresión estática. Al igual que la compresión estática, una relación de compresión más alta significa un uso de combustible más eficiente y una mejor economía de combustible .

Los motores de alta eficiencia de hoy en día en muchos de los automóviles actuales deben gran parte de su economía de combustible a sus altas relaciones de compresión. Pero, un motor de alta compresión también tiene sus inconvenientes. Para mantenerlo funcionando en plena forma, debe usar gasolina de alto octanaje , que es más costosa que la gasolina normal sin plomo. Si omite la gasolina premium, con el tiempo, el motor puede sufrir un golpe. Una detonación del motor es cuando la combustión de aire-combustible no ocurre en el momento óptimo en la carrera del pistón. El uso de combustible de bajo octanaje en un motor de alta compresión puede aumentar la probabilidad de golpes en el motor, por lo tanto, si compra un automóvil nuevo, eficiente en combustible y de alta compresión, asegúrese de usar el tipo de gasolina recomendado en el manual del propietario para obtener el sacarle el máximo partido.

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