Creación de modelo patrón de prestaciones de MCIA

Abstract

Unos de los principales problemas que sufre el planeta es el cambio climático. Por esto, se trata de llevar a cabo medidas e iniciativas para retrasar este proceso. Actualmente se están haciendo muchos esfuerzos para mejorar la eficiencia de los motores de combustión interna, así como de reducir las emisiones que producen. Uno de los motivos por los que el rendimiento de estos disminuye, son las pérdidas mecánicas. En este trabajo de fin de grado se ha tratado de modelizar las pérdidas mecánicas en motores de combustión interna alternativos (MCIA) a partir de parámetros fundamentales del motor. No es algo habitual emplear métodos no empíricos para calcular las pérdidas mecánicas y por ello se ha tenido que realizar un profundo trabajo de investigación. Tras un profundo estudio de los factores que influyen en el rendimiento mecánico del motor, se ha concluido que depende de la fricción entre distintos elementos del motor, la renovación de los gases en el cilindro y el accionamiento de elementos auxiliares. Inicialmente se ha propuesto un modelo algo mas complejo con el cual pueden explicarse las pérdidas de manera cualitativa y analizar los factores y parámetros de los que dependen, para, por ejemplo, tratar de minimizarlas. Posteriormente, se presenta el modelo finalmente escogido para calcular las pérdidas mecánicas y el que se ha usado para predecir las de 4 motores diferentes. Tras analizar los datos obtenidos y compararlos con datos reales, se observa que el modelo es valido pero solo para un determinado tipo de motores. Únicamente predice al comportamiento de las pérdidas mecánicas para aquellos motores de baja o media cilindrada y con 1 o 2 cilindros. Sin embargo, no es válido para motores de alta cilindrada Finalmente, se propone como trabajos futuros, el desarrollar un modelo que sea mas general y que valga para un espectro mas amplio de motores. Así como estudiar de manera mas profunda las pérdidas mecánicas para de esta forma ser capaces de minimizarlas.

One of the main problems the planet is facing is climate change. For this reason, different initiatives are being taken to slow down this process. Many efforts are currently being made to improve the efficiency of internal combustion engines, as well as to reduce the emissions they produce. One of the reasons why the performance of internal combustion engines decreases is mechanical losses. In this final degree project, we have tried to model the mechanical losses in reciprocating internal combustion engines (ICE) from fundamental engine parameters. It is not usual to use non-empirical methods to calculate the mechanical losses and for this reason it has been necessary to carry out a deep research work. After a thorough study of the factors that influence the mechanical performance of the engine, it was concluded that it depends on the friction between different engine elements, the pumping of gases in the cylinder and the activation of auxiliary elements. Initially, a more complex model has been proposed with which the losses can be explained qualitatively and the factors and parameters on which they depend can be analyzed in order, for example, to try to minimize them. Subsequently, the model finally chosen to calculate the mechanical losses and the one used to predict the losses of 4 different engines is presented. After analyzing the data obtained and comparing them with real data, it is observed that the model is valid but only for a certain type of engines. It only predicts the behavior of mechanical losses for those engines with low or medium engine capacity and with 1 or 2 cylinders. However, it is not valid for engines with high capacity. Finally, it is proposed as future work to develop a more general model and valid for a wider range of engines. As well as to study in a deeper way the mechanical losses in order to be able to minimize them.