Aquí dejo algo de información sobre la culata.
CULATA.-
AUMENTAR LA RELACIÓN DE COMPRESIÓN
La relación de compresión indica el orden o magnitud en que la mezcla aire-gasolina va a cambiar de volumen dentro del cilindro, al comprimirse. Cuando el motor esta girando a un numero determinado de rpm, cada vez que el pistón desciende desde el PMS (Punto Muerto Superior) hasta el PMI (Punto Muerto Inferior) entra en el cilindro, teóricamente, tanto volumen de mezcla como cilindrada tiene el motor.
Llegados a este punto, el pistón va a empezar a ascender desde el PMI hasta el PMS, pero durante la ascensión , en los motores de 2 T , se encuentra con que la Lumbrera de escape está abierta durante un tiempo, mientras el pistón no la cierra. Durante ese tiempo la mezcla va a escaparse sin quemar ni comprimir, por lo que no empezara la compresión de la mezcla hasta que la lumbrera de escape se cierre por completo. (mas adelante se hará un comentario sobre este punto)
Aumentando la relación de compresión se consigue un aumento de potencia pero hay que tener cuidado de no pasarse para que no se produzca laexplosión incontrolada llamada detonación ( ver gasolinas). para ello es recomendable no pasar de una relación de compresión superior al 12:1 en motores pequeños.
Un motor cuanta menos cilindrada tiene, mas relación de compresión admite. Esto es debido a que el efecto de detonación aparece con mas facilidad en los motores de mayor cilindrada . Hay unos valores universales a los que conviene llegar por ser los que máxima potencia van a proporcionar sin problemas. Estos valores son adecuados utilizando gasolina sin plomo de 98 octanos y los podéis ver en la tabla. Si el octano de la gasolina es mayor, se puede incluso llegar a 17:1 como los famosos "Dragsters"
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Cuanta mas relación de compresión tenga un motor, la mezcla estará a mas presión cuando el pistón esta en el PMS y lanzará al pistón con mas fuerza y velocidad.
Esta gran presión provocará un aumento muy rápido de la temperatura, y con ello las moléculas de la gasolina se agitaran rápidamente. Esta gran agitación producirá una rápida inflamación de la mezcla produciendo una combustión de gran calidad y de gran velocidad.
Este es básicamente el motivo por el que aumentando la relación de compresión vamos a obtener una potencia máxima superior (también conseguiremos mas potencia a cualquier numero de r.p.m, no solo en las r.p.m de máxima potencia).
En el grafico de la derecha, podemos observar como., varia el rendimiento de la combustión en función de la relación de compresión. A medida que aumenta la relación de compresión se mejora en el rendimiento de la combustión, dentro de unos límites.
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Por eso al pasar por ejemplo desde una relación de compresión de 7:1 hasta 10:1, aumento de 3 puntos, se nota mucha mejora en la potencia ofrecida por el motor, pero sin embargo al pasar desde 10:1 hasta 13:1, aumento también de 3 puntos, no se nota tanta mejora.
En estas imágenes se aprecia el procedimiento a seguir : En la imagen 1 se halla el P.M.S del pistón y en la imagen 2 se rellena con líquido para saber el volumen exacto. Esta claro, que la forma de aumentar la relación de compresión es reduciendo el volumen de la cámara de la culata, para ello se utilizan dos métodos que son el rebajar la base de la culata con lo cual se reduce el volumen y el segundo método es rellenar la culata con el mismo material con el que está construido la culata, normalmente aluminio, y después darle la forma y el volumen deseado, este método es mucho mas complicado pero se puede dar a la bóveda de la culata la forma deseada para conseguir un barrido mas eficaz.
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En la imágenes 3 se puede apreciar una culata con la bóveda normal y en la imagen 4 una culata con la bóveda desplazada también llamadas de alta turbulencia
Como calcular el volumen del cilindro cuando se cierra el escape.
Como habíamos mencionado anteriormente, hasta que la Lumbrera de escape no esté cerrada por completo, no empezará la compresión real.
El volumen de mezcla que había en el cilindro en el momento del cierre de la lumbrera de escape ira cada vez siendo menor debido al ascenso del pistón. Cuando el pistón se encuentre en el PMS, la mezcla habrá pasado a ocupar el mínimo volumen: el volumen de la cámara de combustión labrada en la culata.
Así pues la relación de compresión se define como se puede ver en la imagen 5.
Medir la altura de compresión es fácil como vemos en la imagen 5. simplemente hace falta un pie de rey, medir la altura de la lumbrera de escape, desde la cabeza del pistón cuando está en el P.M.I hasta la parte superior que es cuando se cierra y restar esa medida a la carrera del motor.
Conociendo el diámetro del motor y la altura de compresión podemos calcular el volumen de compresión utilizando la formula que utilizamos para calcular la cilindrada con la modificación de que en vez de utilizar la carrera completa se utiliza la medida de la carrera desde que la lumbrera de escape está cerrada
ALTURA : Es la distancia en mm a eliminar de la culata.
Altura = 4000 x 0,38 / 3.1416 x 52 ² // A = 1520 / 84,95 // A = 0,17 mm
Esto quiere decir que hay que rebajar la parte superior del cilindro 0,17 mm . así obtendremos los 6,82 cc de volumen en la culata si el cilindro lo permite.
Cuestiones a tener en cuenta a la hora de aumentar la Relación de Compresión.-
Como veníamos diciendo hasta ahora, la relación de compresión depende del volumen atrapado en el cilindro cuando la lumbrera de escape esta cerrada, por eso se calcula a partir de ese momento, pero eso es cierto en teoría ya que influyen otros factores para mejorar ese atrapado de volumen .
¿ Podríamos realmente empezar a comprimir el combustible antes de que la Lumbrera de escape este cerrada?
Eso esta bien claro que no, pero sin embargo cuando el motor gira a revoluciones elevadas, el pistón se está moviendo tan rápidamente que manda el combustible a tanta velocidad y el escape esta menos tiempo abierto, debido a esa velocidad, el del volumen estático del cilindro, atrapado, es mayor .
Esto engaña la eficacia que mejora con más rpm. Así, bajo las condiciones del funcionamiento reales, nuestra verdadera relación de comprensión dinámicamente, mejora con ¡el aumento de rpm!
Es raro acercarse 100% de eficacia del motor , pero con las modificaciones de la lumbrera de escape y un sistema con una "succión" adecuada y una descarga bien diseñada, (bien recogiendo los gases o aprovechando el barrido para efectuar una evacuación completa por el escape) y con la presión negativa creada en el cárter para empujar el combustible a través de los transfers del trasvase........ entonces podemos reducir las pérdidas del " llenando" (o presión) antes de que la lumbrera de escape se cierre, en una gama determinada de rpm de funcionamiento, en ese caso, nosotros podemos incluso SUPERAR el 100% de la eficacia del atrapado de gases!.
Esto significa que por ejemplo un motor 125 de c.c, realmente pueden atrapar más de 125 c.c.. del combustible , superior al volumen del cilindro y entonces" comprimirlo" en un volumen mucho mas pequeño sobre el pistón antes de que salte la chispa.
El problema aquí es que esto requiere una succión y presión del sistema, sincronizado con el escape y eso sólo ocurre en una gama determinada de potencia ,el motor cuando acelera fuera de esa banda de potencia, los pulsos en la succión y los sistemas de la descarga están fuera de fase y realmente contribuirán a una pérdida en el atrapado de la eficacia.
Ahora, sabiendo lo que ocurre realmente cuando el motor está en la banda de potencia deseada, quizá podremos empezar a ver cuales son REALMENTE los puntos a tener en cuenta a la hora de obtener una buena relación de compresión:
1º.- Cómo es de grande el motor. Es decir el volumen en el cilindro con el pistón en el P.M.I (en ingles se denomina BDC)
2º.- Cual es el volumen cuando el pistón esta en el P.M.S (TDC) es decir el volumen en el cual se comprimirán los gases atrapados o lo que es lo mismo, el volumen de la cámara de compresión.
3º.- Qué tipo de eficacia dinámica del gas atrapado se consigue según el diseño del motor. La gama aquí puede ser tan baja como 75% o incluso un poco superior del 110% en un equipo óptimamente puesto a punto.
4º.- Cómo son de grandes los transfers y la lumbrera de escape. Los transfers de trasvase grandes, tienden a ser menos eficaces en el llenado porque los gases circulan con menos velocidad y presión haciendo un barrido escaso provocando el atrapando de gases residuales de la última descarga de la combustión no expulsados. Debido a esto también , tienden a dificultar el control del proceso de la combustión sin la detonación y / o - los problemas de la ignición. Principalmente por estas razones, no se pueden obtener relaciones de compresión altas en los motores con Lumbreras grandes sin arriesgarse a tener estos problemas.
5º.- Cual es el nivel del octano del combustible que usará el motor. El octano alto y los combustibles especiales como el metanol tienen mayor resistencia a soportar la combustión espontánea "Detonación"" y pueden soportar relaciones de compresión más altas y pueden esperar por la chispa de la bujía para ponerlos ardiendo en lugar de" detonando". Si vamos a utilizar una mezcla estricta de combustible de octano alto, podemos plantear una relación de compresión más alta.(las relaciones de compresión típicas suelen ser del 10:1 a 11.5:1 o incluso en algunos casos algo superior . Con combustible de 100 octano, en cilindros con un diámetro de 70 mm frecuentemente puede tolerar un 13.5:1 . Los Dragsters que usan un combustible de 110 octano con las cámaras de la combustión bien diseñadas pueden tolerar 15.5 o 16:1 y a veces superior. El metanol en automóviles y en aquellos motores que usan una mezcla de metanol y nitro-metano pueda alcanzar los 17:1)
Una cuestión muy a tener en cuenta a la hora de rebajar la culata, es la distancia que hay entre la cabeza del pistón y la pared de la culata antes de que comience la bóveda de la culata que se denomina squish para que la cabeza del pistón no tropiece creando un destrozo importante en el motor. Para evitar esto, debemos antes de rebajar la culata , efectuar la medida que tiene originalmente y su ángulo.
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