En el estudio se presenta una novedosa metodología para predecir el volumen real instantáneo dentro del cilindro en la cámara de combustión de un motor de combustión interna alternativo. El modelo matemático desarrollado como parte de esta metodología, toma en consideración las deformaciones debidas a la presión y las fuerzas de inercia, a través de una constante de deformación ajustada a través de ANSYS®, utilizando un modelo CAD de alta precisión de un motor SOKAN SK-MDF300. Los resultados se compararon con los modelos anteriores publicados en la literatura, lo que demuestra que la constante de deformación obtenida tiene una variación menor entre los ciclos, lo que conduce a un valor más preciso de las deformaciones mecánicas. La influencia de la variación volumétrica introducida se evaluó a través de un proceso de diagnóstico de combustión, evidenciando la mejora en la capacidad predictiva del modelado termodinámico y, por lo tanto, la predicción correcta de la tasa de liberación de calor en maquinas térmicas.
ABSTRACT: A new methodology for predicting the real instantaneous in-cylinder volume in the combustion chamber of a reciprocating internal combustion engine is implemented. The mathematical model developed as part of this methodology, takes into consideration the deformations due to pressure and inertial forces, via a deformation constant adjusted through ANSYS®, using a high-precision CAD model of a SOKAN SK-MDF300 engine. The deformation constant was obtained from the CAD model using the computational tool ANSYS® and the pressure data was obtained from the engine running at three regimes: 1500, 2500, and 3500 rpm. The results were compared with previous models reported in the literature, showing that the deformation constant obtained has a smaller variation among cycles, which leads to a more precise value of the mechanical deformations. Furthermore, to have a more accurate model of the instantaneous volume variation, a factor taking into consideration the lubricant film behavior is introduced to calculate volumetric variation due to geometrical clearances. The influence of the introduced volumetric variation was evaluated through a process of combustion diagnosis, evidencing the improvement in the predictive capacity of thermodynamic modeling and, therefore, the correct prediction of heat release rate.
A continuación puede acceder a la versión completa del producto de investigación: energies-12-01437. El artículo original se encuentra publicado en la revista energies Vol. 12 No.8 (2019): energies.