Proyecto de estudio paramétrico de la influencia de los desarrollos y otras características de un vehículo en sus prestaciones y emisiones

Abstract

El presente proyecto es un estudio paramétrico de la influencia de los desarrollos, peso, aerodinámica y otros parámetros del motor en sus prestaciones, emisiones y consumo. Consta de dos partes fundamentales que son, un programa de simulación que posibilite efectuar el estudio mencionado, cuyos resultados constituyen el objetivo de la segunda parte. La elaboración de ambas partes ha sido encargo del departamento de Desarrollos, de la Ingeniería de Motores de NISSAN MOTOR IBERICA. La feroz competencia que reina en el mercado del automóvil por un lado, y los condicionantes entre los que se desenvuelve el desarrollo de nuevos motores y vehículos, ya sean las estrictas legislaciones anticontaminantes o la necesidad de una buena acogida en el mercado, obliga a desarrollar herramientas informáticas y que poder aplicar para acortar los tiempos de maduración y puesta a punto de nuevos vehículos y motores. La realización de un ensayo supone gran cantidad de preparativos, tiempo de ejecución y posterior análisis de las muestras. Si a esto añadimos que puede ser conveniente realizar ensayos de un mismo vehículo cambiando alguna pieza, el tiempo empleado en montajes y desmontajes puede ser excesivo, aumentando mucho el tiempo de utilización de las instalaciones y dilatando el estudio. Para reducir tanto el costo del estudio, como el tiempo de realización, se ha desarrollado un Programa de Simulación en Ordenador de Ciclos de Emisiones y Prestaciones (SIEMVE), y se ha utilizado por primera vez en un estudio comparativo, arrojando interesantes resultados. Con el programa se define el modelo de un vehículo o se introducen los datos de un motor y se predice su comportamiento sin necesidad de que estos existan realmente, pudiendo variar cualquier característica tanto del motor, como del vehículo. Realizar las mismas operaciones en banco de ensayo sería casi inviable, tanto por el coste en los prototipos como por el tiempo necesario para su desarrollo. Esto es lo que se ha pretendido hacer con el estudio paramétrico. Dicho estudio se compone de dos partes diferentes, como lo son los dos grandes módulos de cálculo del programa. Una primera parte se centra en el comportamiento de diversos vehículos equipados con motores totalmente diferentes o versiones de un mismo motor, valorado por medio de sus prestaciones en aceleraciones, recuperaciones, adelantamientos y velocidad máxima. El objetivo que se persigue es adelantarse a conocer como responderán una gama de vehículos, a previsibles cambios de motorización, pensando sobre todo en la conveniencia o no de sobrealimentar con turbocompresores. A lo largo del proyecto se discute sobre la problemática que supone y las razones que lo justifican. La conclusión final, a la vista de los resultados de la simulación, es que se trata del modo más rápido, eficaz y económico de conseguir unas prestaciones competitivas, acordes a las aspiraciones del vehículo, y dentro de las diversas opciones o versiones del motor, una parece reunir las mejores condiciones. La segunda parte se dirige a estudiar la influencia de distintas versiones de un vehículo, también en producción, equipado con un mismo motor. En la memoria del proyecto queda explicado cómo se convierte un vehículo en modelo matemático, en la teoría de las ecuaciones a programar y en la práctica de los ensayos. A partir de ahí sabemos que los parámetros más influyentes del comportamiento del vehículo son el peso, la aerodinámica, y los desarrollos, como factores tangibles (por no hablar de rendimientos). Variando estos tres parámetros se han comparado los consumos, emisiones de óxidos de nitrógeno, monóxido de carbono e hidrocarburos sin quemar. Las principales conclusiones extraídas son que no será necesaria la utilización del catalizador de dos vías para motores Diesel, en vehículos comerciales, que se puede mejorar el nivel de emisiones contaminantes con un cambio de desarrollos, y que el vehículo admite sin alterar sus emisiones el sobrepeso que supone un nuevo motor turboalimentado. Hay que señalar que las conclusiones extraídas del estudio no tienen un carácter general, que englobe a cualquier tipo de vehículos, por el pequeño tamaño de la población testeada; pero ahí queda el programa SIEMVE puesto a punto para abordar cualquier tipo de estudio similar o con pretensiones más globales.