Sistematización de los cálculos de prediseño de los motores de combustión interna

Resumen

Los motores de combustión interna son máquinas complejas en las cuales concurren diversos procesos y variables y que, ante todo, constituyen objeto de diseño. En el campo industrial, el diseño de un nuevo motor empieza por la concepción de una solución bien establecida con consideración de la experiencia de los diseñadores. Para realizar el diseño estructural de un motor, se requiere determinar las fuerzas y momentos en sus componentes derivados de los procesos a lo largo de los ciclos de trabajo, con observación de las variaciones de las presiones y las temperaturas en el cilindro y de las fuerzas y momentos de inercia en los componentes de los mecanismos y la estructura. Es el propósito de esta investigación el desarrollo de una serie de procedimientos para obtener las dimensiones iniciales de un motor, aplicando las teorías de diseño adecuadas para el dimensionamiento geométrico y la caracterización termodinámica y dinámica de un motor de combustión genérico, de manera que, a partir de la información mínima de partida (potencia, par, revoluciones y condiciones de explotación), se puedan obtener las dimensiones marco de las partes del conjunto móvil y del bloque y la culata, teniendo en cuenta una base de materiales de construcción. Para la sistematización del prediseño de los motores se ha desarrollado una hoja de cálculo en la que se pueden seleccionar o especificar las características deseadas del motor y composición del combustible, se realiza la termoquímica de la combustión, se determinan las emisiones, se calculan los procesos del ciclo termodinámico real con consideración de la ley de liberación de calor, se obtiene la evolución de las presiones y temperaturas a lo largo del ciclo del motor, se calculan las fuerzas debidas a las presiones de los gases y a la masa de las partes del conjunto móvil en cada uno de ellos, se calcula el par en el cigüeñal, se obtiene la característica externa de velocidad y se realizan los cálculos previos de las partes principales del motor.