Potenciación de un motor de combustión interna alternativo

Abstract

Este TFG tiene como objetivo realizar el aumento de potencia de un motor de combustión interna un 20% a partir del rediseño de los elementos que conforman el mecanismo biela-manivela del mismo. En primer lugar, se hará una investigación para obtener el modelo inicial de un motor BMW 320i M1. A partir de aquí, se valorarán varios métodos para la potenciación de un motor de combustión interna. Una vez decidido el método de mejora, se hará una recreación del motor a construir, según los requisitos solicitados. Habiendo realizado un modelo del motor potenciado (Autodesk Inventor) y justificado debidamente ese aumento de potencia, el objeto de estudio se centrará en la biela. La falta de información hace que sea necesario suponer de manera justificada el tipo de acero a emplear en el diseño de la biela. Con toda la geometría diseñada y material elegido, se procederá a los análisis resistente estático y dinámico (MSC Nastran-Patran). Para conocer a los esfuerzos que se va a ver sometida la biela en los análisis resistente estático y dinámico, se realizara análisis cinemático y dinámico (MSC Adams) del mecanismo. Conocidas las fuerzas para cada uno de los diferentes escenarios críticos se pasa al análisis mediante modelos de elementos finitos. Donde se realiza un análisis resistente, para evaluar el comportamiento mecánico de la estructura de la biela. Además, se llevan a cabo análisis resistentes dinámicos. Como el análisis modal, donde se busca conocer si existe riesgo de resonancia. También se plantea un análisis a fatiga, con el que se pretende determinar el número de ciclos que resistirá la biela ante tal situación. Una vez se conocen todos los resultados de los diferentes análisis llega el momento de sacar conclusiones. Se buscan posibles debilidades viendo qué ensayos no han cumplido con los mínimos de resistencia o desplazamiento y que, por tanto, no son admisibles. A partir de estos resultados se propone una posible mejora que haga que el comportamiento de la estructura sea el deseado.

The aim of this TFG is to increase the power of an internal combustion engine by 20% by redesigning the elements that make up its connecting rod-crank mechanism. Firstly, an investigation will be carried out to obtain the initial model of a BMW 320i M1 engine. From here, various methods for the enhancement of an internal combustion engine will be evaluated. Once the method of upgrading has been decided upon, a recreation of the engine to be built will be made, according to the requested requirements. Having made a model of the boosted engine (Autodesk Inventor) and duly justified this increase in power, the object of study will focus on the connecting rod. The lack of information makes it necessary to justifiably assume the type of steel to be used in the design of the connecting rod. With all the geometry designed and material chosen, the static and dynamic strength analysis (MSC Nastran-Patran) will be carried out. To determine the forces to which the connecting rod will be subjected in the static and dynamic strength analysis, a kinematic and dynamic analysis (MSC Adams) of the mechanism will be carried out. Once the forces for each of the different critical scenarios are known, the analysis is carried out using finite element models. A strength analysis is carried out to evaluate the mechanical behaviour of the connecting rod structure. In addition, dynamic strength analyses are carried out. Such as modal analysis, where the aim is to find out if there is a risk of resonance. A fatigue analysis is also carried out to determine the number of cycles that the connecting rod will withstand in such a situation. Once all the results of the different analyses are known, it is time to draw conclusions. We look for possible weaknesses, seeing which tests have not met the minimum resistance or displacement requirements and which are therefore not admissible. Based on these results, a possible improvement is proposed to ensure that the behaviour of the structure is as desired.