Project to manufacture a transparent piston for an optical engine for heavy applications

Abstract

[ES] Los motores ópticos son herramientas muy interesantes para la investigación en el campo de los motores de combustión interna alternativos. La diferencia fundamental entre éstos y los motores de combustión estándar consiste principalmente en que permiten ver todo que ocurre dentro del cilindro gracias a que usan pistones transparentes que junto con otras modificaciones adicionales, sirven de ventana para observar desde el exterior.

Este proyecto se centra en definir una propuesta de fabricación de los componentes que forman el pistón transparente: la cabeza transparente del pistón y el vaso metálico que completa la geometría del pistón y actúa como asiento del primero. Para ello, la geometría de estos componentes se ha de ajustar a los requerimientos del resto de elementos del motor y a las condiciones de operación. Junto con la definición de la geometría del pistón, también se abordarán las siguientes tareas: realizar una selección de los materiales más adecuados para su fabricación; evaluar la viabilidad del diseño mediante un estudio de resistencia mecánica y deformación con simulaciones basadas en cálculo por elementos finitos; definir el proceso de fabricación más adecuado para los distintos componentes del pistón; realizar los planos para su fabricación y elaborar el presupuesto correspondiente.

Para realizar este proyecto se requiere de: conocimientos y capacidades para aplicar los fundamentos de la elasticidad y resistencia de materiales al comportamiento de sólidos reales, conocimientos y capacidades para aplicar las técnicas de ingeniería gráfica, conocimiento aplicado de sistemas y procesos de fabricación, metrología y control de calidad, conocimientos y capacidades para la aplicación de la ingeniería de materiales, conocimientos y capacidades para aplicar las técnicas de ingeniería gráfica.

[EN] Optical engines are interesting tools regarding the field research for alternative internal combustion engines. the main difference between these two engines is that in the optical engines you can see everything that is happening in the cylinder, this is because we use transparent cylinders alongside other modifications that allow us to watch directly from the outside.

This project focuses on defining a proposal for manufacturing the components that make up the transparent piston: the transparent piston head and the metal cup that completes the geometry of the piston and acts as a seat for the first. For this, the geometry of these components must be adjusted to the requirements of the rest of the engine elements and to the operating conditions. Along with defining the geometry of the piston, the following tasks will also be addressed: selecting the most suitable materials for its manufacture; evaluating the feasibility of the design through a study of mechanical resistance and deformation with simulations based on finite element calculation; defining the most suitable manufacturing process for the different components of the piston; make the plans for its manufacture and prepare the corresponding budget.

To carry out this project requires knowledge and skills to apply the fundamentals of elasticity and resistance of materials to the behavior of real solids, knowledge, and skills to apply graphic engineering techniques, applied knowledge of systems and manufacturing processes, metrology and quality control, knowledge and skills for the application of materials engineering, knowledge, and skills to apply graphic engineering techniques.