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SKYACTIV los japos lo han vuelto a hacer

SKYACTIV supone una revolución en motores de gasolina!
Eso es lo que vende Mazda con su nuevo diseño de motor Otto....pero que es lo que han conseguido exactamente? y cómo lo han hecho?
No vamos a dar bombo y platillo sin más de forma que vamos a analizarlo desde un punto de vista TERMODINAMICO!



La termodinámica es implacable


Vamos a partir de varias fórmulas universales

Rendimiento térmico Otto= 1- (1/r exp ¥-1)
Rendimiento térmico diesel= 1- (1/¥)(1/r exp ¥-1)(§ exp ¥-1/§-1)

En ambas fórmulas vemos que hay elementos como relación de combustión y relación de compresion  pero en el caso del Otto el unico elemento del que depende el rendimiento es claramente la relación de compresion.

Por tanto si queremos aumentar el rendimiento de un motor de gasolina nos basta con aumentar la relacion de compresion! 

Facil no? Pues NO!


La relación de compresión en un motor Otto no se puede aumentar por la cara porque encenderiamos el combustible antes de que se alcanzase el punto muerto alto y provocaría detonación.

Con la detonación además de romper el  motor perderíamos potencia. Por tanto no podemos.

Qué ha conseguido Mazda?


Mazda ha conseguido comprimir el aire mucho más sin que haya detonacion!!! 

Aumenta la relación de compresión y por tanto el rendimiento!

Veámoslo en un dibujo


Cómo vemos en el dibujo la diferencia entre el diesel y el Otto radica precisamente en dos cosas:
El diesel tiene una combustión isobarica y el gasolina tiene una combustión isocora.

La consecuencia es que el diesel usa todo el poder de la combustion para bajar el pistón mientras que el gasolina pierde calor.

Consecuentemente el diesel tiene un mayor rendimiento.

El reto para Mazda era conseguir un funcionamiento de ciclo diésel con gasolina superando los obstáculos!

Pero los japos no se quedan ahí!

Una vez que han conseguido aumentar la relacion de compresion con gasolina y sin detonación tenemos que ir a la gráfica T-S para entender el segundo logro.

Todo está en la entropía!


Una gráfica T-S es una gráfica temperatura - entropía.

Si vemos la siguiente foto vamos a intentar comprenderla.

Por un lado sabemos que la eficiencia de un motor viene determinada por una fórmula que lo que dice es:
Lo que le doy - lo que pierdo dividido entre lo que le doy es la eficiencia de un motor térmico.

Ahora miro la gráfica T-S y veo que:

Punto 1-2: es la compresión isentropica a entropía constantemente la que absorbe trabajo.
Punto 2-3: es la explosión adiabática en la que el motor absorbe calor de la explosión.
Punto 3-4: es la expansión isentropica en la que baja el pistón entregando trabajo
Punto 4-1: es el escape adiabático en.el.que se cede calor al exterior con los gases de escape.

Ahora vamos a a poner atención a los puntos 2' y 4'

Esos puntos nos indican la realidad.

El punto 1-2 en realidad hace 1-2' porque en toda transformación hay aumento de entropía.

FIJATE!!!
El área de superficie que va desde 2' a 3 es más pequeño que si fuera 2-3!! Por lo tanto es una perdida de rendimiento o lo que es lo mismo Q1 es menor

Ahora abajo!
El punto 3-4 es isentropica y en la realidad hay aumento de entropia lo que aumenta la energía que cede el foco frío, osea Q2

La evidencia de que si aplicas la fórmula Q1-Q2/Q1 dará un resultado mayor tomando los puntos 1, 2, 3 y 4 que si lo haces tomando 1, 2', 3 y 4'

Cuál es la solución que buscan los ingenieros de Mazda? 
Intentar acercar los puntos reales 2' y 4' a los puntos teóricos 2 y 4.

Cómo lo hacen?
Consiguiendo una compresión y una expansión del piston lo más adiabática posible!

Hasta ahora esa era la razon por la que los motores van lo mas aislados posible con mantas térmicas!

Mazda introduce un nuevo concepto!


Cilindros con 2 inyectores! Uno para combustible y otro para inyectar agua que absorberá parte del calor que se genere evitando así que se pierda.



Se consigue acercar los puntos 2' y 4' lo mas posible a los teóricos isentropica 2 y 4 consecuentemente aumentando el rendimiento al acercarlo más aún al teórico.

Todo un ingenio de la ingenieria!

BRAVO POR MAZDA! LOS JAPOS LO HAN VUELTO A HACER

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