Potencias, pesos y volúmenes de los motores de cuatro tiempos

Continuando la entrada Contaminación de los motores de cuatro tiempos.

En las aplicaciones aeronáuticas, el peso y el volumen del motor son importantes. Sin embargo, estos parámetros son más útiles si se relacionan con la potencia. Por ello, se definen otras dos relaciones, una es el peso específico (Kg/Kw), definido como la relación entre el peso del motor (motor completo, con accesorios y sin líquidos) y la potencia considerada (en este caso potencia máxima continua). El otro es el volumen específico, definido como la relación entre el volumen del motor (calculado multiplicando las alturas, anchuras y longitudes dadas por el fabricante) y la potencia que se considera.

Ambos parámetros miden, respectivamente, el éxito del diseñador en la utilización de los materiales (pesos) y en el “empaquetamiento” de los componentes del motor. Es útil una representación gráfica conjunta de ambas variables, utilizando como parámetro diversas características, tales como el nº de cilindros y su configuración, la relación D/C y el diseño original aeronáutico/automóvil.

En la fig. 1 se muestra el gráfico obtenido utilizando como parámetro el nº de cilindros y su configuración. Puede verse que los “4 cilindros horizontales opuestos”, los más abundantes, ocupan una banda diagonal creciente. Se observa que, para el mismo volumen específico, los motores con los cilindros en línea presentan un mayor peso específico.

Fig. 1. Peso específico vs volumen específico (configuración cilindros).

En la fig. 2.35 se ve el grafico obtenido utilizando la relación D/C como parámetro. Parece que solo las relaciones D/C más altas proporcionan un peso específico menor para el mismo volumen, estando las demás distribuidas aleatoriamente.

Fig. 2. Peso específico vs volumen específico (Relación D/C).

En la fig. 3 se ha construido el mismo gráfico que anteriormente, pero haciendo la distinción entre motores de diseño aeronáutico, de aquellos que son modificación de motores de automóvil. Se ve, claramente, que para el mismo volumen específico los motores de automóvil presentan un mayor peso por kW producido, aunque, probablemente, esto es más debido a su configuración lineal, que a los materiales empleados, pues hay dos motores aeronáuticos (MICRON IIIA y B) en la zona de los automóviles. Viceversa, hay motores de automóvil de configuración horizontales opuestos (Corvair y Volkswagen), en la zona de estos.

Fig. 3. Peso específico vs volumen específico (motor aeronáutico/motor automóvil).