Transformación de un motor diésel a gasolina

Abstract

En el presente proyecto el objetivo es averiguar las modificaciones que harían falta realizar sobre un motor que opere actualmente con combustible Diésel para que empiece a funcionar con gasolina.

El objetivo principal de este proyecto no es solo el ponerlo en práctica para dar una solución a una situación problemática presente, también es obtener una formación que abarque bastantes partes del motor. La industria del automóvil siempre es algo que me ha llamado la atención, por lo que decidí escoger este campo como tema principal del proyecto. El tema se me ocurrió hace unos años, ya que los automóviles que operaban con carburante diésel no estaban pasando por su mejor momento. Observaba una evolución tecnológica respecto a estos automóviles muy buena, pero la presión social no favorecía el desarrollo de estos automóviles. Como explicaré más adelante, los coches diésel se encuentran presionados socialmente, es decir, la sociedad por lo general no acaba de aceptar estos coches porque ven en ellos una fuente de contaminación muy elevada. Esto es debido a una serie de sucesos y errores que la industria del automóvil ha cometido y se ha magnificado por los medios.

Junto a la presión social se suma las restricciones legislativas que van evolucionando en periodos de tiempo muy cortos y que provoca en la industria del automóvil un esfuerzo muy grande por adaptarse a la nueva normativa, EURO. Es una normativa que afecta a los estados miembros de la Unión Europea y se inició en julio de 1992 con EURO 1, hasta la nueva EURO 6 (septiembre 2014). Pronto se espera la llegada de la normativa EURO 7 que muchos temen será la que acabe con los motores diésel.

Para hacer frente a esta problemática a lo largo del trabajo se estudian distintas modificaciones sobre el motor para que pueda operar con gasolina. Aunque el objetivo principal sea puramente académico y formativo el hecho de intentar dar una solución a la problemática que existe me motivaba a realizarlo. Como se irá viendo a lo largo del proyecto, primero se investiga sobre la historia del Diesel, antes de comenzar con la investigación del problema es interesante saber de dónde viene este tipo de motores y como ha ido evolucionando a lo largo de la historia para entender bien la situación de estos motores. Más tarde se investiga sobre el contexto socio-político, es decir, como ha evolucionado este tipo de motores, pero no a nivel tecnológico, sino a nivel social y legislativo. Es importante conocer como ha llegado hasta ese punto un motor que cuando se inició su desarrollo la ingeniería veía en él una fuente de explotación tecnológica muy positiva.

A la hora de investigar sobre las modificaciones necesarias para solucionar el problema nos hemos centrado antes en estudiar las diferencias más representativas entre los dos motores, destacando: la relación de compresión, el régimen de giro, el ciclo que utiliza, el proceso de combustión y la cámara de combustión empleada.

Las diferencias citadas anteriormente han sido el foco de atención del trabajo, hemos investigado en cómo podríamos acercarnos para que, a través de modificaciones sobre el motor, el nuevo motor diésel cumpla con las características propias de un motor de encendido provocado. A la hora de atacar el problema hemos empezado por aumentar el volumen de la cámara de combustión, reduciendo el volumen del pistón, para disminuir la relación de compresión. Con esta modificación no solo se ha conseguido que el motor se asemeje en esta característica a los MEP sino que también se busca los efectos secundarios de esta modificación que favorecen el objetivo del proyecto, como la influencia que tiene sobre el ciclo termodinámico.

Hemos tenido en cuenta las diferentes posiciones a la hora de instalar una bujía en nuestro nuevo motor y hemos concluido en la posición que coincide con la cámara de combustión hemisférica por una serie de razones explicadas más adelante.

Además, hemos investigado sobre las bielas de longitud variable, tomando como referencia las diseñadas por Toyota. Estas bielas modifican su longitud efectiva en función de la cantidad de carga del motor, lo que resulta en una relación de compresión variable para nuestro nuevo motor. Con esta modificación no solo se reduce las emisiones contaminantes del motor, sino que también se mejora el rendimiento del mismo como se verá más adelante.

Para terminar con las modificaciones en el proyecto se estudia los ciclos convenientes a nuestro motor y se modifica la leva, aumentando su desnivel, para adaptarse al ciclo Atkinson que es el que hemos escogido para el funcionamiento de nuestro motor. Se estudia cómo influye el aumento del ángulo de la leva sobre la relación de compresión y su presión el final del proceso de compresión.

The aim of the project is to find the modifications that needs to be made into an engine, that usually works with diesel, to begin to work with petrol.

The principal objective is not to put in practice the project. The automotive industry has always been something that draws my attention, that’s why I’ve decided to focus my project in this area. I’ve been thinking in this project for years because since they’ve launched this type of engine it has been developed a lot and industries have seen in this engine model a source of development. Nonetheless, diesel engines are not having their best moment, since the diesel gate, diesel engines are having a lot of social pressure, people see in this type of cars a source of contamination.

Added to the social pressure, automotive industries must face laws restrictive. This normative is evolving in a short period, being each time more restrictive. This normative is called EURO and affects at all the states composed by Europe. This normative begun with the called Euro 1, in July 1992, till reach the new normative EURO 6, in September 2014. Nowadays, automotive industry workers are thinking that the new EURO 7 will be the one that ends with the diesel engines.

To face this problem, along the project we investigate the viability to make this transformation to face the new normative. Despite of the fact that this Project is purely academic, the fact of giving a solution to this Project has given me the motivation to make it. Along this Project, firstly we investigate about the history of the diesel engines to see where this problematic came from, afterwards we study about the social and politic context that diesel engines has gone through from recent years till now.

After having studied the problematic we have focused on the main differences that the diesel engines has compared with the petrol engines in order to see where we have to focus at the time of making the transformation. Highlighting the following: the thermodynamic cycle, the combustion process, the rotating speed and the combustion camera.

So, we’ve focused on those main differences to face the problem. We have begun working in increasing the volume of the combustion camera, that will make the compression relation lower and that’s a principal characteristic of the petrol engines. To make this we have reduced the piston volume by a mechanical process, and adapting the geometrical form into a proper petrol piston. With this modification we haven’t just changed the relation of compression but we have also influenced the other engine characteristics such as adapting the thermodynamic cycle of our new engine into a new usually used by petrol engines.

We have also considered the different positions where we could put our spark plug. We have studied the different ways of positioning it ending in a position related to the hemispheric camera by some reasons explained forward.

We have also investigated about connecting rods that changes its size taking as a reference the news designed by Toyota. We have seen how this new modification has determined the changes of the characteristics of our new engine. This modification allows our new engine to change the compression relation on his own depending on the load that is injecting to our engine. We will forward see that this modification also has a huge impact in contamination emissions, reducing them obviously.

To finish we have been investigating about the cycles that uses normally the different type of engines and we have modified the cam in order to adapt our new engine into the Atkinson thermodynamic cycle. We have also calculated the degrees of the cam and how this affects to the change we want to make.