Relación de carrera

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La relación de carrera , hoy universalmente definida como relación diámetro interior/carrera , es un término que describe la relación entre el diámetro interior del cilindro y la longitud de la carrera del pistón en un motor de pistón alternativo . Esto se puede utilizar para un motor de combustión interna , donde el combustible se quema dentro de los cilindros del motor, o para un motor de combustión externa , como una máquina de vapor , donde la combustión del combustible tiene lugar fuera de los cilindros de trabajo del motor.

La convención contemporánea para describir la relación de carrera de los cilindros de un motor de pistón es su relación diámetro/carrera . ^[1]

La relación carrera/diámetro es una expresión obsoleta que data de la era temprana del desarrollo de motores alternativos. ^[2]

El diámetro del cilindro se divide por la longitud de la carrera del pistón para obtener la relación.

Los siguientes términos describen las convenciones de nomenclatura para las configuraciones de las distintas relaciones diámetro/carrera:

Un motor cuadrado tiene dimensiones de diámetro y carrera iguales, lo que da un valor de diámetro/carrera de exactamente 1:1.

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1953 – El Ferrari 250 Europa tenía un V12 Lampredi con un diámetro y carrera de 68,0 mm × 68,0 mm (2,7 pulgadas × 2,7 pulgadas).

1967 – FIAT 125, 124Sport, motor 125A000, 125B000, 125BC000, 1.608 ccm, DOHC, diámetro y carrera de 80,0 mm × 80,0 mm (3,15 in × 3,15 in).

1970 – El Ford 400 tenía un diámetro y carrera de 101,6 mm × 101,6 mm (4,00 pulgadas × 4,00 pulgadas).

1973 – Kawasaki Z1 y KZ(Z)900 tenían un diámetro y carrera de 66,0 mm × 66,0 mm (2,60 in × 2,60 in). ^[3]

1982 - Honda Nighthawk 250 y Honda CMX250C Rebel tienen un diámetro y carrera de 53,0 mm × 53,0 mm (2,09 in × 2,09 in). ^[4]

1983 – Motor Mazda FE 2.0L de cuatro cilindros en línea con un diámetro y carrera de 86,0 mm × 86,0 mm (3,4 in × 3,4 in).

1987 – Los motores Opel/Vauxhall 2.0 L GM Family II son cuadrados, con un diámetro y carrera de 86,0 mm × 86,0 mm (3,39 in × 3,39 in); por ejemplo, C20XE C20NE C20LET X20A X20XEV X20XER Z20LET Z20LEH Z20LER A20NHT A20NFT.

1989 – El SR20DE de Nissan es un motor cuadrado, con un diámetro y carrera de 86,0 mm × 86,0 mm (3,39 pulgadas × 3,39 pulgadas).

El Saab B234/B235 1990–2010 es un motor cuadrado, con un diámetro y carrera de 90,0 mm × 90,0 mm (3,54 in × 3,54 in).

1991 – El motor 4.6 V8 OHC de Ford tiene un diámetro y carrera de 90,2 mm × 90,0 mm (3,552 in × 3,543 in).

1995 – El motor BMW M52 con una cilindrada de 2793 centímetros cúbicos es un ejemplo de un motor cuadrado perfecto con un diámetro y carrera de 84,0 mm × 84,0 mm (3,31 pulgadas × 3,31 pulgadas).

1996 – El motor AJ-V8 de Jaguar en formato de 4,0 litros tiene un diámetro y una carrera de 86,0 mm.

2000 – El motor diésel Mercedes-Benz V8 OM628 de 4,0 litros (3996 cc; 243,9 pulgadas cúbicas) es un ejemplo de motor cuadrado, con un diámetro y carrera de 86,0 mm × 86,0 mm (3,39 pulgadas × 3,39 pulgadas).

Un motor se describe como de gran cilindrada o de carrera corta si sus cilindros tienen un diámetro mayor que la longitud de su carrera, lo que da como resultado una relación diámetro/carrera mayor a 1:1.

Un motor sobrecuadrado permite tener más válvulas y de mayor tamaño en la cabeza del cilindro, mayores rpm posibles al reducir la velocidad máxima del pistón y menor tensión en el cigüeñal debido a la menor aceleración máxima del pistón para la misma velocidad (rotacional) del motor. Debido a que estas características favorecen velocidades de motor más altas, los motores sobrecuadrados suelen ajustarse para desarrollar un par máximo a una velocidad relativamente alta.

Debido al aumento de la superficie del pistón y de la culata, la pérdida de calor aumenta a medida que aumenta la relación diámetro/carrera. Por lo tanto, una relación excesivamente alta puede provocar una disminución de la eficiencia térmica en comparación con otras geometrías de motor. El gran tamaño/ancho de la cámara de combustión en el momento del encendido puede provocar una mayor falta de homogeneidad en la mezcla aire/combustible durante la combustión, lo que da como resultado mayores emisiones.

La longitud de carrera reducida permite un cilindro más corto y, a veces, una biela más corta, lo que generalmente hace que los motores sobrecuadrados sean menos altos pero más anchos que los motores subcuadrados de cilindrada similar .

Los motores oversquare (también conocidos como "motores de carrera corta") son muy comunes, ya que permiten mayores rpm (y por lo tanto más potencia), sin una velocidad excesiva del pistón.

Entre los ejemplos se incluyen los V8 de bloque pequeño de Chevrolet y Ford; el V6 478 de GMC tiene una relación diámetro/carrera de 1,33. La versión de 1,6 litros del motor de gasolina N45 de BMW tiene una relación diámetro/carrera de 1,167.

Los motores opuestos horizontalmente, también conocidos como "Boxer" o "planos", suelen tener diseños sobrecuadrados, ya que cualquier aumento en la longitud de la carrera daría como resultado el doble de aumento en el ancho total del motor. Esto es particularmente así en el diseño de motor delantero de Subaru , donde el ángulo de dirección de las ruedas delanteras está limitado por el ancho del motor. El motor Subaru EJ181 desarrolla un par máximo a velocidades tan bajas como 3200 rpm.

Los motores RB, VQ, VK, VH y VR38DETT de Nissan son todos de eje cuadrado. Además, el motor SR16VE que se encuentra en el Nissan Pulsar VZ-R y VZ-R N1 es un motor de eje cuadrado con 86 milímetros (3,39 pulgadas) de diámetro y 68,7 milímetros (2,70 pulgadas) de carrera, lo que le otorga una potencia de entre 175 y 200 caballos (130 y 150 kW) pero un par motor relativamente pequeño de entre 119 y 134 libras-pie (161 y 182 N⋅m; 16,5 y 18,5 kg⋅m).

En los coches de Fórmula 1 se encuentran motores con un sobrecuadrado extremo , en los que las normas estrictas limitan la cilindrada, lo que obliga a conseguir potencia mediante altas revoluciones del motor. Se permiten relaciones de carrera cercanas a 2,5:1, ^[a] lo que permite alcanzar velocidades del motor de 18 000 rpm sin perder fiabilidad durante varias carreras. ^[5]

El motor de la motocicleta Ducati Panigale es extremadamente cuadrado, con una relación diámetro/carrera de 1,84:1. Ducati le dio el nombre de "SuperQuadro" , que se traduce aproximadamente como "supercuadrado" del italiano. ^[6]

El motor aeronáutico belga D-Motor LF26 con válvulas laterales tiene una relación diámetro/carrera de 1,4:1. ^[7]

Los primeros motores Mercedes-Benz M116 tenían un diámetro de 92 milímetros (3,62 pulgadas) y una carrera de 65,6 milímetros (2,58 pulgadas) para un V8 de 3,5 litros. ^[8]

Un motor se describe como de sección cuadrada o de carrera larga si sus cilindros tienen un diámetro interior menor que su carrera (longitud del recorrido del pistón), lo que da un valor de relación inferior a 1:1.

A una velocidad de motor determinada, una carrera más larga aumenta la fricción del motor y aumenta la tensión en el cigüeñal debido a la mayor aceleración máxima del pistón. El diámetro interior más pequeño también reduce el área disponible para las válvulas en la culata, lo que obliga a que sean más pequeñas o menos numerosas.

Los motores subcuadrados a menudo exhiben un torque máximo a menores rpm que un motor sobrecuadrado debido a sus válvulas más pequeñas y a la alta velocidad del pistón que limita su potencial para alcanzar mayores revoluciones.

Los motores de bajo cilindrada se han vuelto más comunes últimamente, a medida que los fabricantes presionan para obtener motores cada vez más eficientes y una mayor economía de combustible. ^{[ aclarar ] [9]}

Muchos motores en línea, particularmente aquellos montados transversalmente en automóviles con tracción delantera, utilizan un diseño de eje cuadrado. El diámetro más pequeño permite un motor más corto que aumenta el espacio disponible para que las ruedas delanteras giren. Ejemplos de esto incluyen muchos motores de Volkswagen , Nissan , Honda y Mazda . El motor 1KR-FE utilizado en el Toyota Aygo , Citroën C1 y Peugeot 107, entre otros, es un ejemplo de un motor moderno de carrera larga ampliamente utilizado en automóviles de diseño FF . Este motor tiene un diámetro y carrera de 71 mm × 84 mm (2,8 in × 3,3 in) de carrera, lo que le da una relación diámetro/carrera de 0,845:1. Algunos automóviles con tracción trasera que toman prestados motores de automóviles con tracción delantera (como el Mazda MX-5 ) utilizan un diseño de eje cuadrado.

El aclamado motor S54B32 M54 de BMW era cuadrado con un diámetro y carrera de 87 mm × 91 mm (3,4 in × 3,6 in) y ofrecía un par motor por litro récord mundial (114 N⋅m/L, 1,38 lb⋅ft/cu in) para motores de producción de aspiración normal en ese momento; este récord se mantuvo hasta que Ferrari presentó el 458 Italia .

Muchas empresas automovilísticas británicas utilizaron diseños de cilindros cuadrados hasta la década de 1950, en gran medida debido a un sistema de impuestos a los vehículos que gravaba los automóviles según el diámetro de sus cilindros . Esto incluye el motor BMC Serie A y muchos derivados de Nissan . El Trojan Car utilizó un motor de dos tiempos , de dos cilindros en línea, con pistones divididos y cuadrados cuadrados ; esto se debió en parte a esta ventaja fiscal y en parte a que sus proporciones permitían flexionar bielas en forma de V para los dos pistones de cada cilindro en forma de U, lo que era más barato y más simple que dos bielas unidas con un cojinete adicional.

Sus competidores franceses y alemanes de la época también utilizaban diseños de bajo cuadrado incluso en ausencia del razonamiento fiscal, por ejemplo, el motor Renault Billancourt y el motor Opel de 6 cilindros en línea .

El motor Chrysler Slant-6 de 225 pulgadas cúbicas (3,7  litros ) es de tipo subcuadrado, con un diámetro y carrera de 86 mm × 105 mm (3,4 pulgadas × 4,1 pulgadas) de carrera (relación diámetro/carrera = 0,819:1).

El motor modular Ford 5.4L tiene un diámetro y una carrera de 90,1 mm × 105,8 mm (3,55 in × 4,17 in), lo que da como resultado una relación diámetro/carrera de 0,852:1. Como la carrera es significativamente más larga que el diámetro, la versión SOHC 16V (2 válvulas por cilindro) de este motor puede generar un par máximo de 350 lb·ft a tan solo 2501 rpm.

Los motores Willys Jeep L134 y F134 eran de sección cuadrada, con un diámetro y carrera de 79,4 mm × 111,1 mm (3,13 in × 4,37 in) de carrera (relación diámetro/carrera = 0,714:1).

El Dodge Power Wagon utilizaba un motor Chrysler Flathead de seis cilindros en línea de 230 pulgadas cúbicas (3,8 L) con un diámetro y carrera de 83 mm × 117 mm (3,3 pulgadas × 4,6 pulgadas), lo que producía una relación diámetro/carrera sustancialmente subcuadrada de 0,709:1.

El motor Barra Inline 6 de 4 litros del Ford Falcon australiano utiliza un diámetro y carrera de 92,21 mm × 99,31 mm (3,63 in × 3,91 in) de carrera, lo que equivale a una relación diámetro-carrera de 0,929:1.

El Chevrolet I6 292 también es cuadrado, con un diámetro y carrera de 98,4 mm × 104,8 mm (3,875 in × 4,125 in) (relación diámetro/carrera = 0,939:1).

El motor 4G63T de Mitsubishi, que se encuentra principalmente en muchas generaciones de Mitsubishi Lancer Evolution, es un motor cuadrado con un diámetro y carrera de 85 mm × 88 mm (3,3 pulgadas × 3,5 pulgadas).

El motor Jaguar XK6 , utilizado en todos los Jaguar de 6 cilindros desde 1949 hasta 1987, era de tipo cuadrado. Por ejemplo, el motor de 4,2 litros tenía un diámetro y una carrera de 92,08 mm × 106 mm (3,63 in × 4,17 in), lo que proporcionaba una relación diámetro/carrera de 0,869:1.

Prácticamente todos los motores de pistón utilizados en la aviación militar eran de carrera larga. El PW R-2800, el Wright R-3350, el Pratt & Whitney R-4360 Wasp Major , el Rolls-Royce Merlin (1650), el Allison V-1710 y el Hispano-Suiza 12Y-Z son solo algunos de los más de cien ejemplos.

Todos los barcos con motor diésel tienen motores marinos de gran tamaño, que normalmente utilizan crucetas . Un motor diésel marino de dos tiempos Wärtsilä tiene un diámetro y una carrera de 960 mm × 2500 mm (37,8 in × 98,4 in), (relación diámetro/carrera = 0,384:1).

Si bien la mayoría de los motores de motocicletas modernas son cuadrados o sobrecuadrados, algunos son subcuadrados. El motor de seis cilindros en línea de la Kawasaki Z1300 se fabricó subcuadrado para minimizar el ancho del motor; más recientemente, un nuevo motor bicilíndrico en línea para la serie Honda NC700 utilizó un diseño subcuadrado para lograr una mejor eficiencia de combustión con el fin de reducir el consumo de combustible. ^{[10] [11]}

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