ESTUDIO DE LAS PRESTACIONES DE UN MOTOR DIÉSEL DE 150 CENTÍMETROS CÚBICOS Y SU VIABILIDAD PARA PROPULSAR VEHÍCULOS HÍBRIDOS EN SERIE

Abstract

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[ES] Vivimos en un tiempo en el que la conciencia ecológica va consolidándose en la sociedad y en los gobiernos debido al desafió del cambio climático. Tanto la limitación de las reservas de combustibles fósiles, como las consecuencias de la contaminación medioambiental, están motivando al mundo de la investigación a implicarse decididamente en este problema. Especialmente en la investigación de los motores de combustión, ya que éste es uno de los puntos más importantes e interesantes a tratar, debido a la contribución de las emisiones producidas por el transporte por carretera y ciudad en las emisiones globales que contribuyen al calentamiento del planeta. Esto conlleva que los dos objetivos principales de la investigación de los motores de combustión sean, por un lado, optimizar los rendimientos en el funcionamiento del motor para maximizar el aprovechamiento del combustible y así reducir su consumo y, por otra parte, reducir las emisiones contaminantes todo lo que sea posible. Conseguir los dos objetivos con buenos resultados y de forma conjunta es todo un reto para la ingeniería, que, sin duda, está logrando avances incesantes. En los últimos años, los motores que más optimización y que mas progresos han alcanzado en este aspecto son los motores de encendido por compresión. Estos motores que obtienen rendimientos superiores al 40 %, han conseguido reducir en muy poco tiempo de forma notable sus emisiones contaminantes y se están acercando mucho mucho en cuanto a potencia efectiva a su máximo competidor, el motor de encendido provocado. Haber aumentado la potencia específica de los motores de encendido por compresión abre las puertas a nuevas investigaciones. Una muy interesante es reducir de forma notable su cilindrada unitaria, y en eso se va a centrar este proyecto. El objetivo sería conseguir motores de alrededor de 20 kW y con muy buenas eficiencias. De esta manera, podríamos plantear interesantes aplicaciones como por ejemplo vehículos ligeros urbanos o range extenders para vehículos híbridos. Hasta el momento, la cilindrada unitaria habitual en estos motores era de 500 cm3. Reducir dicha cilindrada conlleva dos problemas importantes. Estos son, por una parte, la reducción del espacio para llevar a cabo la inyección y la combustión y, por otra, el aumento la superficie de las paredes en proporción al volumen del cilindro, que incrementa las pérdidas de calor. Externo a lo que ocurre dentro del cilindro encontramos un problema más, que es el relacionado con la gestión del aire, ya que al reducir el tamaño del turbocompresor reducimos su eficiencia. Tras varios estudios y aplicaciones de herramientas CDF, llevados a cabo por investigadores del CMT - Motores Térmicos, se concluyó cual sería el tamaño mínimo del motor para conseguir unas buenas prestaciones (un rendimiento del 40% y una potencia específica de 40 kW/litro). Según los autores de estas investigaciones, teniendo en cuenta las limitaciones antes mencionadas, el tamaño mínimo sería de 150 cm3 de cilindrada unitaria y una cilindrada total de 450 cm3, teniendo así un motor tricilíndrico. El CMT diseñó los aspectos básicos constructivos de un motor monocilíndrico experimental de 150 cm3 y pidió su fabricación a la empresa Danielson. Este motor está actualmente en las instalaciones del CMT en un banco de ensayos y en este proyecto se expondrá cómo se llevo a cabo su instrumentación, la elaboración del software de recogida de datos y el postratamiento de datos para estudiar las prestaciones del motor y confirmar así las teorías realizadas sobre el tamaño mínimo, así como su posible optimización.