DONDE ESTA EL LIMITE? Opciones

[citro]

Hola compañeros , veo que el tema no es ha agotado.Pero resolvedme las siguientes cuestiones.
¿tienen limitado el octonaje de la gasolina?
¿sabeis el consumo actual aproximado?
¿porque la vida util de un motor son 400km?

Os acordais cuando el consumo no era importante y pegaban aquellos llamarazos en las reducciones, si no me equivoco llegaban a gastar mas de 100l a los 100.

DOS

La inyeccion directa actualmente no tiene por fin aumentar la potencia sino reducir el consumo, esto lo consiguen con una relacion estequiometrica de 40a1 cuando lo habitual es de 14a1

[DoS]

Citro, lo se... Pero establecia una relacion entre es nuevo sistema de accionamiento de valvulas de Renault y su interes por los motores de inyeccion directa. Por eso lo de un F1 de inyeccion directa... una relacion mas chistosa que otra cosa.
De todas formas... que se haya enfocado hacia el ahorro de combustible no quiere decir que no sea un buen metodo para conseguir mayores potencias. o no?

Un saludo!

[nrg]

Maico, las cotas que te doy de 100mm x 37mm son las correspondientes (aproximadamente) al motor Ferrari. Y efectivamente, la velocidad media del pistón es curiosamente "baja" comparada los valores de algunos otros motores menos "extremos". A mi se me ocurre razonarlo de la siguiente manera (ya me contarás). Todo tiene su lógica si no nos olvidamos del principal objetivo de diseño: obtener el máximo output de potencia.

1) Estamos de acuerdo que omitida la sobrealimentación (prohibida y despreciando, en principio, los efectos de las tomas de admisión dinámicas), con la cilindrada limitada a 300cc por cada uno de los obligatorios 10cilindros y con el resto de valores acotados (esperamos) entre unos valores aceptables: lo fundamental para tal fin es subir y subir el régimen de giro. Y para alcanzar esos regímenes y mantener el rendimiento volumétrico en valores aceptables (>0.8) es fundamental:
- primero el uso de árboles de levas de geometría especialmente agresiva. Para alcanzar esas 18000rpm estamos hablando (para empezar) de árboles con ángulos 80-100-100-80 (AAA-RCA-AAE-RCE).
- además para mantener el rendimiento volumétrico en valores decentes a esas altísimas velocidades de giro es importantísimo dar a las válvulas el máximo alzado posible.
- por otra parte sabemos que la cámara de combustión de un F1 es especialmente pequeña (ponle una relación de compresión entorno a 16:1 para un volumen unitario de 300cc) y que (por razones de optimización de la combustión) tiene forma de casquete esférico.

Con estos tres puntos en mente fíjate que la carrera del pistón debe ser lo suficientemente "amplia" para aunar esos enormes cruces de válvula con los necesariamente importantes alzados de válvula en una cámara de combustión especialmente baja en altura (tanto más, por otra parte, cuanto mayor es el diámetro del pistón). No es dificil imaginar lo problemático que resultaría esto si la carrera del pistón fuese todavía menor.

2) y entonces ¿por qué no se usan diámetros menores y carreras mayores, si parece que esto favorecería el proceso de renovación de carga? Las razones como siempre se encuentran en el compromiso del diseño:
- primero porque estaremos de acuerdo en que para obtener elevada potencia es tanto más importante tener un pistón de elevaado diámetro que una carrera larga; y tanto más en estos motores donde se trata de quemar (para aumentar la potencia, olvidandonos en parte del rendimiento) enormes cantidades de gasolina (dosados entorno a 1.3) en un tiempo ridículo (a 18000rpm una vuelta de cigüeñal se produce en 3.3milésimas de segundo, la combustión en pfff!). Grandes diámetros favorecen además la combustión detonante, lo que en estos motores puede resultar de enorme interés.
- y segundo, y lo que parece que más te "choca", así se limita en gran medida la velocidad media del pistón. Y esto es también importante: porque de ese modo se consiguen dos cosas:
Una: reducir las perdidas de potencia por rozamiento (ya te comenté que un 80% de la potencia perdida por fricción se puede situar en la zona pistón-cilindro).
Y dos: porque reduciendo la velocidad media del pistón mantenemos "controlado" el proceso de derrame durante el proceso de admisión. Es decir manteniendo la velocidad en el entorno de esos 20m/s (y con unos adecuados valores de alzado y diámetro de válvula) es posible mantener el proceso de derrame en una situación de "cuasiobturado" lo que permite optimizar el rendimiento volumétrico. Esto sería notablemente más complejo con velocidades de pistón mayores, aún con alzados más grandes a pesar de menores diámetros de válvula.

En definitiva, y como tu bien dices, es (como siempre) una compleja combinación de "pros" y "contras". Para vehículos de uso diário son importantes/habituales dos cosas:
1) hay que evitar la detonación
2) y los regimenes no son tan elevados (a ver quien es el que cumple una norma anticontaminante o de ruido a 18000 vueltas ¿no?)
Entonces, para una cilindrada determinada y un numero de cilindros es conveniente el uso de diámetros contenidos, lo que implica velocidades de pistón más altas: no hay problema: a regímenes de 6000 a 12000rpm esto tampoco representa un gran problema siempre que las valvulas sean las adecuadas. Luego tampoco es tan extraño lo que tu comentas.

Citro: el consumo a fondo esta en el entorno de los 100l/100km . En carrera a unos 75l/100km. Casi na'.

Venga, un saludo.

[MAICO]

NRG:
Te felicito por tu última aportación. A este paso casi tenemos ya diseñado el motor, je, je.
Según comentas, me ha parecido entender que un F1 funciona casi en autodetonación. ¿Es correcto? También me gustaría saber dónde obtener un reglamento de F1 en castellano, ¿Sabéis dónde? En concreto comentas que el efecto de la toma dinámica es despreciable. Sería muy interesante ver el regalmento en este punto, ya que a partir de relativamente poca velocidad se notan sus efectos. Creo que tus estudios de ingeniería pueden certificarlo mejor. Y no imaginemos a altas velocidades el efecto inductor que podrían tener. Vuelvo a remitirme a motores de calle y, otra vez, de moto: mejoras de potencia de un 5 a 10%.
En otro orden de cosas, han salido más dudas en este tópic: distribuciones, piezoelécticos, materiales cerámicos ¿permitidos?, etc. Creo que podríamos darle vidilla a estos temas ya que entre todos podemos aprender algo más al respecto. Serían buenos temas entre GP´s mientras las noticias deportivas sean menores. Y recuperar datos de diseños de otras décadas.

Un saludo.

[simarro]

Seguid, seguid....
Da gusto leer topics como este.
Ráfagas.

[citro]

Hay que continuar con el tema amigos.

NRG

De donde demonios sacas tanta informacion y si no te sabe mal explicanos cual es tu formacion

[citro]

Un tema que no hemos comentado es el de los pistones ovalados, vi un despiece de este motor en una revista y mi duda es en como conseguian que los aros mantuvieran una buena estanqueidad en el cilindro.

NRG

En tus aportaciones he leido que hablas de cruces de valvulas de90-150-150-90 y despues de 80-100-100-80. Tambien hablas de dosados de1.3-1.4 ,supongo que te refieres a cantidades de combustible pero tendrias que aclarar si son en milisegundos supongo y ademas bajo que presion de combustible lo hacen porque no seria lo mismo 2,5bares de los coches de calle que por ejemplo 100bares .
Cuando hablais de toma dinamica de admision yo creo que a altas velocidades debe de actuar a modo de pequeño compresor.

[nrg]

Citro: me has pillao !!

Efectivamente me he confundido al daros el dato del diseño de arboles de levas. Quedate con el de 80-100-100-80 (es un dato aproximado), el otro es erroneo: os lo habia puesto de memoria: y recordaba que el cruce era de unos 160º y en una gloriosa paja mental pues os he puesto eso 90-150-150-90. Perdón.

Cuando hable de dosados de 1.3 o 1.4 me refiero a la relación aire/gasolina que se introduce en el motor. Una manera típica de expresarlo es la que yo uso que es "dosado relativo" y hace referencia a la cantidad de gasolina introducida en relación a la cantidad teórica&perfecta que habría que introducir para tener una combustión perfecta y estequiometrica. O sea que un dosado 1.0 es lo que usan los gasolina de calle y un dosado 1.3 indica que introduces un 30% más de gasolina. Es un valor adimensional, no es ni milisegundos ni na de na.

Sobre los pistones ovalados no tengo ninguna información. Tal vez Uri te pueda contar algo (me suenan aportaciones suyas en topics más antiguos).

Las tomas dinámicas de admisión actuan exactamente como tu dices: se trata de aumentar la presión del aire de admisión parándolo de golpe (convertir la energía cinética que lleva en un aumento de presión). ¿su eficacia? Si el proceso de parada fuese ideal (sin rozamientos, etc..) a 250km/h se conseguiría un 5% más de potencia. Claro que conseguir que sea perfecto es "ligeramente" jodio.

Mi formación:
Ingeniero mecánico.
He trabajado/colaborado en dos proyectos de investigación:
1) la puesta a punto de coches de competición (mi libro).
2) simulación del proceso de renovación de carga de un motor 4T.
Ahora estoy buscando alguien que me apoye para la consecución de una herramienta de diseño dinámico de suspensiones de triangulos superpuestos. Esto será definitivamente (espero) mi proyecto fin de carrera.
Soy ingeniero de pista y puesta a punto. Este año debuto en circuitos (F3 probablemente) y llevo unos años con coches de rallye.
¿de donde saco la información? Pues juntando, juntando y haciendo cuentas y más cuentas.... algo se va sacando.

Un saludo.

[MAICO]

A vueltas con lo que ha salido por aquí:

-Distribución electromagnética: El sistema de Renault se llama “camless”. Según un dossier de prensa de la propia Regie “ un sistema electromagnético se encarga físicamente de desplazar las válvulas”. En una foto virtual del sistema se aprecian las válvulas convencionales con sus respectivos muelles, y se intuyen algo semejante a un bobinado en el lugar donde irían las levas. No indican nada de piezoeléctricos. Uri comenta algo al respecto, y sería interesante ver si es en este sistema de accionamiento o no estaríamos hablando de lo mismo. Las ventajas teóricas del sistema son varias: Menos elementos a fabricar (árboles de levas, empujadores, correas o cadenas de distribución, empujadores, poleas, etc) Infinitas leyes de apertura y alzada de válvulas. El inconveniente mayor es, obviando que hay que desarrollarlo, que necesita un importante aporte eléctrico. Dan un dato de 4Kw de consumo, pero no especifican si es en un motor de laboratorio o aplicado el sistema a uno de producción actual, ya que no es lo mismo que fuera un monocilíndrico de pruebas que un cuatro cilindros de un megane, que accionara 2 ó 4 válvulas, que subiera a 6000rpm, o tuviera diez cilindros y subiera a 18000rpm. Es indistinto el uso en inyecciones directas o indirectas obviamente.
En una entrevista a Scalabroni (ex-Ferrari, ex-Peugeot, actualmente en ATM) alaba el sistema, comenta que las distribuciones es un campo en el que queda mucho por hacer, pero que se puede llegar al mismo camino que busca Renault de manera más sencilla. No indica nada más al respecto.
- Tomas dinámicas de presión: Doy unos datos sacados de una prueba hecha con varias motos (en las que es habitual el uso de este sistema) y así ver el aumento de presión según la velocidad y el diseño:
Nº1: 225km/h= 24mb
Nº2: 225km/h= 24mb
Nº3: 225km/h= 19mb
Nº4: 225km/h= 17mb
Nº5: 225km/h= 19mb
La prueba estaba hecha en Madrid (640m sobre el nivel del mar) por lo que habría que tenerlo en cuenta a la hora de calcular el aumento en % sobre la presión considerada normal (1013mb).
También hay que tener en cuenta que el aumento de presión depende del cuadrado de la velocidad, por lo que si, por ejemplo, a 250km/h el aumento es de 2.9%, a 300km/h sería en torno al 4,3%
La clave de un buen resultado está en el diseño del sistema, no bastando con poner el tubo a la admisión y ya está. El sistema usa el efecto Venturi para transformar la velocidad en presión, teniendo la toma forma de un embudo que se va abriendo ( y no al contrario como parecería lógico) desembocando relativamente lejos en una cámara de tranquilización.
Por sería importante conocer el reglamento con respecto a la toma de aire en un F1, ya que puede limitar, o no, el aumento de potencia por dicha toma.
El aumento de potencia en esta prueba se comprobó en banco simulando condiciones reales, y los aumentos de potencia iban de no crear sobrepresión a crearla de un 2 a un 6% según la moto. Señalar que una toma dinámica más grande era sinónimo de mayor sobrepresión conseguida, por lo que el diseño “algo” tendría que ver.
- Motores ovales: Tengo información al respecto, si os parece bien lo colocamos más adelante.

[nrg]

Mas datos

A ver, he rehecho las cuentas sobre las tomas dinámicas y en caso de que el proceso de parada del aire de admisión fuese perfecto (isoentrópico y velocidad nula del aire al final del proceso) las potencias ganadas serían del siguiente orden (partiendo de una presión de 1atm y una temperatura ambiente de 20ºC):
100km/h +0.05%
180km/h +1.5%
250km/h +3%
330km/h +5%
Como realizar ese proceso perfecto es ejem "imposible" casi casi nos quedamos mejor con valores del orden de la mitad...

Maico: las distribuciones magnéticas son exactamente como tu dices. Su principal ventaja es la ya comentada desincronización total y en tiempo real de las levas respecto al movimiento del cigüeñal y de la alzada. Para que esto sea "práctico" en un F1 tienes que ser capaz de adaptar la respuesta de los motores magnéticos encargados de mover cada una de las levas en un periodo ridículo (fíjate que a 18000rpm, una vuelta de cigüeñal se realiza en 3.3 milésimas de segundo). Haciendo una equivalencia mecánica se trata de que el motor magnético tenga poca inercia (sino poca o nula ventaja se sacaría del sistema). Y aqui es donde entran en juego los materiales piezoeléctricos que son capaces de variar sus propiedades magnéticas en función de una simple señal en un periodo cortísimo y "olvidandose" enseguida de lo que estaban haciendo un instante antes: es decir justo la baja inercia de la que hablabamos.
Exactamente el modelo de distribución magnética "camless" que tu describes está listo para los coches de calle (y en cuanto se fiabilice Fiat, Renault y otras ya lo tienen anunciado). Pero claro un coche de calle gira a 6000rpm no a 18000 (tiene 3 veces más tiempo).

Impaciente espero lo de los pistones ovales.

Un saludo.

[nrg]

Y por cierto: ayer leí una entrevista con el jefaso de diseño de motores de Renault F1 (no me hagais poner el nombre) y afirma que ¡¡ el motor "renó" que debutó este año es de inyección directa de gasolina !!
¿no lo preguntaba alguien antes?

Un saludo.


BOTON DE EDICION ¡¡¡¡¡ YA !!!!!!!

[MAICO]

NRG:
Los datos que das en tus cuentas son correctos... excepto en que el porcentaje que citas es de aumento de presión, no de potencia( por favor, corrígeme si me equivoco). Y hay otro valor tener en cuenta: si no hay toma dinámica, el valor de presión en la admisión es negativo, al trabajar sólo por "digamos" aspiración. Por lo que aparte de lo que se gana con una toma de este tipo, hay que tener en cuenta lo que no se pierde. En la prueba que citaba lo comprobaban en una moto sin toma de este tipo (la caja de admisión va en estos casos bajo el asiento-depósito) y a 185km/h el valor de presión era de 20mb por debajo de la presión atmosférica.

[nrg]

Maico:

las cuentas que hago son teniendo en cuenta el aumento de presión y de temperatura que el proceso provoca, incluyendo los efectos que sobre el rendimiento volumétrico tiene la temperatura.

Es decir que esa serían los incrementos de potencia esperables en un proceso ideal: teniendo en cuenta la variación de la densidad del aire por variación de presión (a favor) y temperatura (en contra) y la variación del proceso de llenado (a mejor) al aumentar la temperatura.

Un saludo.

[MAICO]

NRG:
Sin querer incidir mucho más en las tomas dinámicas, ya que está claro que algo se gana, quería comentar de nuevo alguna cosilla:

Los datos que das son teóricos (por cierto, da gusto el rigor de tus aportaciones). Yo en mi caso me refería a una prueba práctica con motores de calle, y en ella se aportan datos de aumentos reales. Y hay algo muy importante que señalar, y es que se gana más por lo que no se pierde. Me explico con datos:

A 185km/h comentaba que una moto sin toma de admisión dinámica el valor era de 20mb negativos sobre la presión atmosférica. Aclarar que se hizo en condiciones reales circulando en carretera.

A 185km/h, una moto con toma de admisión dinámica generaba sobrepresiones de 11mb a 15mb, dependiendo del modelo.

Imaginaos ahora un F1 de diseño antiguo con sus trompetas de admisión sobre el motor, teniendo que aspirar aire de un lugar lleno de vacíos y turbulencias que aumentan con la velocidad. O un sistema actual que genera mejoras, aunque sean pequeñas.

[citro]

Un tema que tambien me parece muy interesante es el de las cajas de cambio. Las veces que he ido a ver los entrenos de los f1 me asombran lo rapidos que son los cambios de marchas y sobre todo las reducciones.
Que sabeis al respecto

[KARNAPLOSKY]

no es por nada pero aqui ha quedado una pregunta sin respuesta

"En fin pilarín mas corre un Jaguar que un Arrowstin"
http://www.terra.es/personal5/karnaplosky/
Canal IRC de foristas: #foristasPDLR

[citro]

Quedan muchas preguntas por responder pero si no os subis al carro , se agotara el tema.
Venga animos

[nrg]

De vuelta de vacaciones, pelin pillao de tiempo (lo de las cajas de cambio quedará para más tarde Citro) respondo a Maico .

A ver compañero, no acabo de entender que me quieres decir con lo de que "gana lo que no pierde". Estamos de acuerdo (y no admite discusión) que cuanto mayor es la presión en la admisión mejor (en referencia a una mayor potencia): cuanta más presión más denso es el aire y a igual volumen pues tienes más masa y consecuentemente más oxígeno y una mejor combustión. Por lo tanto se trata de introducir el aire a la mayor presión que puedas. Lo que no tiene mucho sentido (o yo por lo menos no lo acabo de ver claro) es compararlo con la presión atmosférica.
En un motor como el que tu comentas de la moto (de toma atmosférica y sin toma dinámica) no es nada raro encontrarse con presiones de admisión ligeramente menores a la atmosférica (debido a la pérdida de carga del aire al pasar por el tubo de admisión por rozamiento pierde presión). Y esto la verdad es que poco importa: dentro del cilindro se produciran depresiones mucho (mucho mucho) menores, por lo que en cuanto se abre la válvula de admisión el aire de admisión entra a (la mayor parte del tiempo) a Match (modificado) 1.0 (en realidad 0.5-0.6).

Con la toma dinámica se consiguen ligeras sobrepresiones: la densidad del aire aumenta, y el proceso de llenado se estanca en los mismos Match 0.5-0.6.

O sea que no importa (o poco) que la presión sea por encima o por debajo de la atmosférica, lo que importa es aumentarla.

Un saludo.

[citro]

Retomamos el tema amigos.
En lo referente a las tomas dinamicas de aire creo que ha quedado suficientemente explicado.
Repasando el anteriores aportaciones me resulta curioso descubrir que las velocidades lineales de los pistones no son mucho mayores que las de algunos coches de calle, sin embargo creo que hay que resaltar que si lo son las del cigueñal. Esto me lleva a pensar que quizas el problema que se encuentran los motoristas es el deficiente llenado de los cilindros a velocidades mayores.
Os acordais de la epoca de los motores turbo donde gracias a presiones de soplado superiores a 4 bares conseguian potencias de mas de mil caballos.
Cambiando un poco de tema que relaciones de compresion llegan a tener hoy en dia y cual es el octonaje maximo permitido?



Hasta mañana.

[DoS]

Vale, me alegro de que este topic siga vivo.

Yo os comente el tema de la inyeccion directa en un F1, pero mas de broma que en serio. Lo dije haciendo referencia al interes que tiene la marca Renault por este tipo de motores, recordemos que el Megane Coupe, con motorizacion potente, monta el motor IDE de 140 CV, el cual mejora las prestaciones (no mucho...) del antiguo 2l. de 150 CV pero, sobre todo mejora los consumos.
Ahora bien, me habeis dejado de piedra con eso de que los motores del Renault son de inyeccion directa... no lo sabia, pero haciendo una simple regla de tres... no me aprece nada descavellado, en teoria y sin demasiados conocimientos tecnicos. Os comento:

Antes me apuntabais que los motores de inyeccion directa tenian una relacion estequiometrica de 40:1 en lugar de los 14:1 "convencionales", digo esto porque una relacion 14:1 me aprece elevadisima para un motor atmosferico de calle ni no es de un deportivo de campanillas. A lo que iba... ¿Que apsaria si a una motor de iny. directa le hacemos trabajar en busca de su maximo rendimiento en lugar del menor consumo? Si con menos combustible se obtienen prestaciones similares ( en coches de calle) dando rienda suelta al consumo... hasta donde llegaran? ¿Es la combustion mas perfecta que con la Iny. indirecta?. Esos indices de 40:1 asi lo hacen pensar, aunque claro, creoq ue pertenecen a la fase de mezcla empobrecida, la cual no creo que tenga demasiado sentido en un F1... vaya, salvo para ir detras del Safety Car.

Hace algun tiempo, lei que el camino hacia los motores de combustion a corto-medio plazo pasaba irrefutablemtente por el desarrollo de sistemas de inyeccion directa de gasolina ( y no por el desarrollo del Diesel... este es a corto-muy corto plazo). Tal vez este momento ya este llegando, las grandes marcas ya tienen listos sus motores experimentales y otras ya los han puesto al mercado, y por lo que parece, la inyeccion directa ha llegado a la F1. Y si es de la mano de Renault, lo hace para ganar.

¿Realmente le veis potencial a un motor de estas caracteristicas?

Un saludo!!