Resumen

Los desarrollos actuales en el campo de los motores de combustión interna alternativos están principalmente motivados por la reducción de las emisiones contaminantes y el aumento de la eficiencia energética. Cumplir con los nuevos estándares para automoción requiere una reducción en el consumo de combustible y en las emisiones de contaminantes, y para ello resulta imprescindible el uso de motores downsized and downspeeded. El empleo de dichas técnicas impone unos requisitos de exigencia elevados al sistema de renovación de la carga y obligan a la introducción de arquitecturas de sobrealimentación multi-etapa. Debido a la gran variedad de configuraciones posibles y al elevado número de parámetros a optimizar, esas arquitecturas presentan una mayor complejidad que los sistemas actuales. Por tanto, el objetivo principal de esta tesis ha sido investigar el potencial de las arquitecturas de sobrealimentación de doble etapa para establecer, en el caso particular de los motores downsized and downspeeded, las soluciones más eficientes que consigan cumplir con los  futuros límites de emisiones de CO2.



Para alcanzar este objetivo, se ha realizado primero una exhaustiva revisión bibliográfica de todas las soluciones existentes, con objeto de determinar las arquitecturas de doble etapa más prometedoras. Luego, se ha definido una nueva metodología de matching que permita  optimizar las arquitecturas mediante, por un lado, el desarrollo de una nueva representación de las curvas características de turbinas que permite una resolución directa de los cálculos de matching y, por otro lado, el desarrollo de un modelo 0D de motor capaz de predecir con reducido coste computacional el comportamiento de cualquier arquitectura de sobrealimentación en condiciones de operación tanto estacionarias como transitorias. Finalmente, se ha llevado a cabo un amplio estudio paramétrico en el que se analizan y comparan las diferentes arquitecturas sobre los mismos motores, se caracteriza el impacto del tamaño de las turbomáquinas y de los límites termo-mecánicos sobre las prestaciones del motor, y se cuantifica la mejora potencial de las distintas configuraciones en términos de  consumo, potencia máxima y confort de la conducción. 



Como principales contribuciones, la tesis propone nuevas herramientas de modelado más eficientes para los cálculos de matching y sintetiza las principales tendencias en sistemas avanzados de sobrealimentación para orientar los futuros desarrollos de los motores Diesel de automoción.