Medición de presión del cilindro

¿En qué consiste una medición de presión del cilindro?

La medición de la presión del cilindro constituye la base de indexación de la presión del cilindro: un método metrológico para medir y analizar el desarrollo de la presión en el interior del cilindro de los aparatos de combustión con émbolo. 

Debido a las elevadas presiones, la medición de la presión interna del cilindro también se denomina «indexación de alta presión». La denominada «indexación de baja presión» representa una medición complementaria de la presión del cilindro y se lleva a cabo durante la fase de intercambio de carga para determinar la presión del sistema de admisión y escape. A fin de poder asignar la presión medida a una fase de trabajo determinada del motor de combustión interna, el cálculo también incluye la posición del émbolo (ángulo de la biela) o el tiempo.

Dichos procesos proporcionan los datos necesarios para la investigación, el desarrollo y el ajuste de los motores. También constituyen la base esencial para que los fabricantes de motores pueden cumplir con las estrictas leyes sobre gases de escape y optimizar la eficiencia de sus motores. 

El desarrollo de la presión del cilindro calculado mediante la medición de la presión del cilindro representa la principal fuente de información para la indexación de la presión del cilindro. La indexación de la presión del cilindro conlleva un conocimiento más preciso sobre los procesos termodinámicos durante la combustión y sobre la potencia del motor alcanzada. Los efectos de las medidas derivadas para la optimización del motor son:

  • Eficiencia mejorada
  • Mayor potencia del motor
  • Reducción de las emisiones
  • Mayor vida útil del motor

¿Dónde se utiliza la medición de la presión de cilindro?

La medición de la presión del cilindro se utiliza en:

  • Automóviles, motocicletas y motores de vehículos comerciales
  • Grandes motores marítimos, como motores diésel de 2 y 4 ciclos en la industria naviera
  • Grandes motores estacionarios, como motores de alto rendimiento para centrales eléctricas

¿Qué tecnología de medición se utiliza para medir la presión del cilindro?

La medición de la presión del cilindro se realiza principalmente mediante sensores de presión piezoeléctricos de alta temperatura, que se instalan en el cabezal del cilindro a través de un orificio perforado. También se utilizan bujías de medición con un sensor de presión de alta temperatura integrado. Dado que se pueden atornillar en lugar de una bujía estándar, no se requieren orificios. En el caso de un motor diésel, la medición también puede llevarse a cabo mediante adaptadores especiales de bujías incandescentes.

La cadena de medición se completa con un amplificador de carga, un sistema de recopilación de datos y un sistema de evaluación. En el sector de la automoción también existen sistemas de indexación innovadores que combinan la recopilación y evaluación de datos en un solo aparato y pueden usarse en el banco de pruebas o en cualquier otro lugar.  

¿Por qué es tan importante medir el desarrollo de la presión del cilindro?

El desarrollo de la presión del cilindro calculado mediante la medición de la presión del cilindro representa la principal fuente de información para la indexación de la presión del cilindro. Los motores de combustión con émbolo son básicamente motores térmicos: convierten la energía química de la mezcla de combustible y aire en trabajo mecánico y calor a través de la combustión. 

El objetivo de los desarrolladores consiste en obtener la mayor cantidad posible de trabajo mecánico del proceso de conversión, es decir, maximizar la eficiencia. Gozan de gran importancia el nivel y el desarrollo de la presión del cilindro sobre el ángulo de la biela, que actúa sobre el émbolo. Dicho desarrollo de la presión representa la combustión y, por lo tanto, la forma en que se convierte la energía en el motor. El trabajo mecánico total en el émbolo durante un ciclo de trabajo o el ciclo se obtiene a partir de la presión y el cambio asociado en volumen de la cámara de combustión.

¿Cuáles son las características del desarrollo de la presión del cilindro?

Los parámetros clave son tanto el nivel de señal (presión máxima) como la presión media indexada durante un ciclo de trabajo.

¿Cómo se utiliza la tecnología de indexación óptica para medir la presión del cilindro?

La tecnología de indexación óptica ofrece un complemento a la medición de la presión del cilindro y más opciones para optimizar los procesos de combustión. Las sondas ópticas sofisticadas, que registran con precisión el origen de la detonación de la combustión, así como el origen del encendido y la formación de hollín en la cámara de combustión, proporcionan la base para todo ello. Estos accesos ópticos se pueden integrar en todos los tipos de bujías. Existen otros sistemas que pueden integrar imágenes de cámara de alta velocidad para visualizar procesos rápidos del subsistema, como eventos de inyección y propagación de llamas. 

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