Aplicación de un modelo de acción de ondas al estudio de la renovación de la carga en motores de cuatro tiempos
Resumen
En este artículo se presentan los resultados de la modelación de la renovación de la carga de motores de combustión interna 4 tiempos, con un modelo de acción de ondas de flujo homoentrópico. Las ecuaciones diferenciales parciales originales se llevaron a ecuaciones diferenciales ordinarias y se resolvieron usando el método de las características, bajo las suposiciones de flujo homoentrópico, unidimensional y área de paso constante en los conductos.
Comparando los resultados del modelo desarrollado con mediciones experimentales en motores de distintas configuraciones, se encuentra que el primero reproduce satisfactoriamente la presión real en los colectores de admisión y escape. Para el caso turboalimentado, la condición de frontera de restricción simula correctamente la turbina, pero no se cuenta con otra que lo haga igualmente bien para el compresor.
Los resultados finales permiten demostrar que al igualar los niveles de entropía del escape y el cilindro, el modelo homoentrópico se aproxima al efecto que la fricción y transferencia de calor provocan en el colector de escape, donde normalmente se necesita el complejo modelo no-homoentrópico. Finalmente se muestran las ventajas del modelo de acción de ondas sobre el modelo de ondas acústicas.
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This paper shows the results of modelling the gas exchange process in a four strokes internal combustion engine using a homoentropic wave action model. Partial differential equations were transformed into ordinary differential equations by means of method of characteristics, assuming one-dimensional, homoentropic flow and constant area ducts.
Results show good agreement between experiments and calculations. Measured exhaust and inlet pressures are in accordance with calculations when compared with different engine configurations. Restriction boundary condition simulates the turbine well, but not the compressor. When cylinder entropy level makes the same in the exhaust, it was shown that homoentropic behaviour takes account part of the friction and heat transfer effects. These effects are normally accounted by the complex non-homentropic flow model. Finally, wave action model advantages over acoustic wave model are showed.
