Simulación computacional del ciclo operativo y curvas características de un motor de combustión interna rotativo de avanzada

EZEQUIEL JOSÉ LÓPEZ; CARLOS ALBERTO WILD CAÑÓN; NORBERTO MARCELO NIGRO

La Plata

Congreso; XI Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica; 2013

Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional de La Plata

El presente trabajo fue desarrollado en el marco de un proyecto de investigación que tiene como principal objetivo el diseño, construcción y ensayo de un prototipo de un novedoso motor de combustión interna rotativo denominado MRCVC (Motor Rotativo de Combustión a Volumen Constante). El interés detrás del desarrollo del MRCVC radica en sus ventajas teóricas, tanto termodinámicas como mecánicas, respecto de otros motores rotativos y también del de pistones reciprocantes. Estas ventajas permitirían la reducción del consumo específico de combustible y la atenuación de desgaste y ruido. En particular en este artículo se presentan los resultados correspondientes a la simulación computacional del ciclo operativo de un MRCVC, a partir de los cuales pueden obtenerse, entre otros, estimaciones de las curvas características del motor. La simulación fue realizada utilizando un simulador de motores que modela los conductos de admisión y escape como dominios unidimensionales (1D), y el resto de los componentes del motor mediante modelos termodinámicos o cero-dimensionales (0D). Al código empleado, diseñado originalmente para la simulación de motores alternativos, se le adicionaron nuevos modelos con el objetivo de representar con mayor fidelidad el funcionamiento del MRCVC. Además de modificaciones menores tales como las leyes de variación de la geometría de las cámaras, los modelos de transferencia de calor, etc.; se propuso e implementó un nuevo modelo 0D para simular el "solape" entre cámaras contiguas que puede presentarse en el MRCVC durante los procesos de admisión y/o de escape. El referido solape no es exclusivo del MRCVC, pudiéndose presentar también en otros motores rotativos, siendo el motor Wankel el más conocido. El nuevo modelo resulta de una generalización del modelo de válvula utilizado en el simulador, permitiendo resolver la comunicación de cualquier número de cámaras a un único conducto a través de su respectiva válvula o puerto. Se consideraron puertos de admisión y escape ubicados en el estator central y en las tapas laterales. Utilizando los resultados de la simulación, se buscó optimizar la geometría de los puertos para el intercambio de gases y de los sistemas de admisión y escape. Cabe mencionar, además, que los resultados obtenidos de la simulación realizada serán de utilidad como datos de entrada para otros estudios relacionados al diseño del MRCVC, e.g. análisis de sellos de estanqueidad, refrigeración, y lubricación.