Un cuatro cilindros, 2,5 litros, motor de automvil SI funciona a mxima aceleracin en un ciclo Otto de aire-estndar de cuatro tiempos a 300 RPM. El motor tiene una relacin de compresin de 8,6: 1, una eficiencia mecnica del 86%, El combustible es isooctano con AF = 15, un valor calorfico de 44.300 kJ / kg, y la eficiencia de combustin Nc = 100%. Al comienzo de la carrera de compresin, las condiciones en la cmara de combustin del cilindro son 100 kPa y 60. Se puede suponer que hay un escape 4% residual que queda del ciclo anterior.

Haga un anlisis termodinmico completo de este motor

Para un cilindro:

Desplazamiento volumen:

Usando la Ec. (2-12) para encontrar el volumen de espacio libre.Utilizando la Ec. (2-8) para encontrar dimetro y carreraEstado 1Dada en el planteamiento del problemaDADOLa masa de mezcla de gases en el cilindro se puede calcular en el estado 1. La masa dentro del cilindro seguir siendo la misma para todo el ciclo.ESTADO 2La carrera de compresin 2.1 es isentrpico. Usando las ecs. (3-4) y (3-5) para encontrar la presin y de la temperatura:Este es el volumen de espacio libre de un cilindro, lo cual concuerda con lo anterior. Otra forma de obtener este valor es el uso de la ecuacin. (2-12):La masa de la mezcla de gas mm en el cilindro se compone de aire ma,, combustible mf, y de gases de escape mex:

Masa de aire:Masa de combustible:Masa de gases de escapeESTADO 3: Utilizando la Ec. (3-10) para el calor aadido durante un cicloResolviendo esto para T3:Para volumen constante:ESTADO 4: La carrera de trabajo 3-4 es isentrpica. Utilizando la Ec. (3-16) y (3-17) para encontrar la temperatura y la presin:Esto coincide con el valor de Vf encontrado antes:Trabajo producido en la carrera de trabajo isoentrpico de un cilindro durante un ciclo:Trabajo absorbido durante la carrera de compresin isoentrpica de un cilindro durante un ciclo:El trabajo de la carrera de admisin, es cancelado por por el trabajo de la carrera de escape:El trabajo neto indicado para un cilindro durante un ciclo es:Usando Eq. (3-10) para encontrar calor aadido para un cilindro durante un ciclo:Eficiencia trmica indicada:O usando las Ecs. (3-29) y (3-31):La ecuacin (2-29) se utiliza para encontrar la presin media efectiva indicada:El poder indicado en 3.000 RPM se obtiene usando la Ec. (2-42)La ecuacin (2-2) se utiliza para encontrar la velocidad media del pistn:Stroke=carreraLa ecuacin (2-27) da trabajo al freno neto, para un cilindro durante un ciclo:Poder de freno a 3000 RPM:O:El torque es calculado utilizando Ec. (2-43):El Poder de friccion deshecho utililizando Ec. (2.49):La ecuacin (2-37c) se utiliza para encontrar presin media efectiva:Esto permite otra forma de encontrar el par usando la Ec. (2-41), que da resultados consistentes:Freno de potencia especfica utilizando la Ec. (2-51)La salida por el desplazamiento utilizando la Ec. (2-52)La ecuacin (2-58) se utiliza para encontrar el consumo de combustible especfico del freno:La ecuacin (2-69) se utiliza para encontrar la eficiencia volumtrica usando un cilindro y la densidad del aire estndar: