Estudio de la eficiencia del ciclo de un motor de encendido Por chispa de 5 tiempos

Abstract

El presente trabajo tiene por objetivo estudiar de forma teórica y experimental la eficiencia de un motor que opere en un ciclo de 5 tiempos (ciclo Otto más una carrera de expansión adicional). Para desarrollar el estudio se realizó una simulación cero-dimensional utilizando el modelo de gas ideal para un motor de 5 tiempos y se comparó con su equivalente de 4 tiempos. Posteriormente se ejecutó la fase experimental en la cual fue necesario adaptar un banco de pruebas, en el cual un motor de combustión interna tradicional (cilindro de alta presión) transfiere los gases de escape a un segundo motor (cilindro de baja presión) para realizar una segunda carrera de expansión. Los parámetros medidos experimentalmente fueron: presión al interior del cilindro de alta y baja presión, rpm, potencia al freno, consumo de aire y combustible, temperatura y composición de los gases de escape. En el pos procesamiento de los datos se calculó de forma aproximada el ángulo de desfase entre el PMS y el punto de máxima presión, se calculó la potencia indicada, se aproximaron las pérdidas por fricción y se realizó un análisis del proceso de combustión a partir de los datos de presión. Finalmente, se realizó una estimación teórica – experimental de la eficiencia del ciclo de un motor que opere en un ciclo de 5 tiempos optimizado, es decir, sin las pérdidas inherentes al banco de pruebas utilizando los datos de presión obtenidos experimentalmente.

Abstract. This work has as objective study theoretic and experimentally the efficiency of an engine which works in a 5 strokes cycle. To developing the study was done a zero dimensional simulation using the ideal gas model for a 5 strokes engine and was compared with a similar 4 strokes engine. Later an experimental phase was executed, where a bench test was adapted, and a traditional 4 stroke engine was modified to work as a 5 stroke engine (low pressure cylinder) together with another 4 stroke engine (high pressure cylinder). The experimental measured parameters were: internal cylinder pressure (high and low pressure cylinders), brake power, specific fuel and air consumption, temperature and composition of the exhaust gases. During the post processing data, the TDC (Top dead center) and maximum pressure point offset was calculated, the friction looses were estimated and a combustion process analysis was done. Finally an estimation theoretical-experimental about the cycle efficiency of an optimized 5 stroke engine was done.