Revisión sobre las pérdidas mecánicas de los motores de combustión interna: experimentación y modelado

Resumen

Dentro de las vías de disipación de la energía de los motores de combustión interna (MCI) se encuentran las pérdidas mecánicas, en adelante FMEP (friction mean efective pressure), las cuales representan cerca del 12% en promedio de la energía provista por el combustible para las diferentes condiciones de operación y cuya reducción es una alternativa para incrementar la eficiencia de los motores y reducir el consumo de combustible, el desgaste, y las emisiones de dióxido de carbono. En este trabajo se describen algunos fundamentos conceptuales sobre la FMEP de los MCI alternativos, como antesala para abordar una revisión del estado del arte relacionado con el estudio experimental y el modelado de estas pérdidas.

Inicialmente se dedica una sección del documento para exponer las componentes principales de la FMEP en MCI, mencionando la naturaleza y las fuentes de la fricción, el bombeo y las pérdidas auxiliares, además de las variaciones de estas con el cambio del régimen de giro y el nivel de carga. Adicionalmente se mencionan algunas alternativas mediante las que se puede disminuir cada componente de pérdidas.

En la sección consecutiva, se presentan los diferentes métodos de determinación experimental de la FMEP, mencionando las particularidades, las variables cuya medición es requerida y las consideraciones sobre los resultados de cada uno y detallando las condiciones de operación en cuanto a régimen de giro y nivel de carga del motor de prueba, especificando la presencia o ausencia del proceso de combustión y mencionando el tipo de MCI que puede caracterizarse al aplicar cada método.

Finalmente, se presenta una sección en la que se describen diferentes modelos para calcular la FMEP de los MCI mencionando el tipo de modelo y los pares cinemáticos analizados. Adicionalmente, de cada modelo se comenta si es utilizable bajo régimen de operación estacionario o si posibilita la predicción del desempeño mecánico en estado transitorio. Se compila un listado de modelos de la FMEP.