DISEO Y CLCULO ESTRUCTURAL DEL CRTER BLOQUE Y

DISEÑO Y CÁLCULO ESTRUCTURAL DEL CÁRTER, BLOQUE Y CULATA DE UN MOTOR ROBIN EY-25 LUIS FELIPE CORREA HOYOS

Contenido v Introducción 1. Importancia y antecedentes 2. Objetivos 3. Alcance v Desarrollo 1. Concepto de diseño para motor modular con RCV 2. Métodos de aseguramiento de la precisión 3. Procesos tecnológicos v Conclusiones

Antecedentes Invención del primer motor a gasolina 1860 Implementación del ciclo Otto 1876 Primer MCI utilizado en un automóvil 1886 Presentación del motor SVC de Saab 2000 Motor Infinity de Nissan 2018

CAMBIO DE VOLUMEN MUERTO SVC (Saab). Rango de variación 8: 1 a 14: 1

CAMBIO DE LONGITUD DE LA BIELA Infiniti (Nissan). Rango de variación 8: 1 a 14: 1 1. 5 MCE-5 VCRi (Peugeot) Rango de variación 7: 1 a 20: 1

Importancia MCI Clásico Actualidad Futuro • Consumo de combustibles fósiles • Eficiencia térmica baja • Impacto ambiental alto • Utilización de biocombustibles • Aumento de eficiencia • Potencia y par similares • Impacto ambiental bajo MCI con relación de compresión variable (RCV)

Objetivos 1. Diseñar la culata, el bloque y el cárter, seleccionar materiales y establecer procesos de manufactura para el motor Robin EY-25. 2. Simular y ajustar los componentes del motor Robin EY-25 (culata, bloque y cárter). 3. Seleccionar y establecer los procedimientos de manufactura para el motor Robin EY-25 (culata, bloque y cárter).

Esquema cinemático motor modular RCV

Mecanismo de variación de Relación de Compresión

Características geométricas para un rango de variación de compresión de 8: 1 a 14: 1

Fuerzas resultantes en estructura de Motor modular Ángulo Vs Presión de gases de combustión [k. Pa] 45 Presión de gases de combustión original( Motor robin EY-25) 40 35 30 Pg = 4, 2 Mpa 25 20 15 10 5 -360 -300 -240 -180 -120 -60 -5. 5 54. 5 Volumen [cm³] 114 174 Presión de gases de combustión motor modular (Para RC = 14) Pg = 18, 4 Mpa Para la presión de gases máxima las fuerzas en el cilindro y el cigüeñal es igual a: N = 4717, 46 N Rab = 71150, 21 N 234 294 Volumen vs Presión 354 21000 18000 15000 Presión [k. Pa] 0 12000 9000 6000 3000 0 0 0. 1 0. 2 0. 3 0. 4 0. 5 0. 6 0. 7 0. 8 Volumen específico [m 3/Kg] 0. 9 1 1. 1

Cálculo de fuerzas internas en el motor modular

Fuerzas resultantes en placas principales Fuerza 1 [F´ 1] Fuerza 2 [F´ 2] Fuerza 3 [F´ 3] Fuerza 4 [F´ 4] Magnitud 48733, 02055 22417, 18945 -35074, 04718 9663, 257897 Unidad [N] [N] Pieza de acción Móvil 21 Móvil 11 Posterior Cárter Lateral Cárter

Cálculo de espesor de pared del cilindro para el motor modular Presión de los gases de combustión Espesor de pared en cilindro El esfuerzo total en el cilindro Espesor de la pared del cilindro Empuje lateral en el cilindro

Simulación de esfuerzos en placas principales Pieza Móvil 21 Móvil 11 Cárter posterior Cárter lateral Esfuerzo von mises max. [Mpa] Factor de seguridad (F. S)

Aseguramiento de la exactitud Métodos para asegurar la exactitud del eslabón de cierre 1. Intercambiabilidad total 2. Intercambiabilidad parcial 3. Intercambiabilidad por grupos 4. Ajuste 5. Regulación Cadena dimensional superficies de ensamble cárter inferior

Tolerancias geométricas y acabados superficiales Plano pieza 4

Conclusiones En el presente trabajo se abordó la tarea de diseñar el cárter, bloque y culata de un motor cuya estructura cinemática es similar al Robin EY-25 bajo un concepto modular para uso de laboratorio y que permitiera variar su relación de compresión. Se consideraron aspectos cinemáticos, dinámicos y de manufactura que condujeron a las siguientes conclusiones: • Se logró diseñar a partir de un concepto modular el cárter, bloque y culata para un MCI que permite la utilización de elementos móviles del motor Robin EY-25 como biela, cigüeñal y que mantiene condiciones geométricas similares en la cámara de combustión. • Se utilizó para el diseño y la manufactura materiales como el aluminio con densidades cercanas a 3 kg/m 3 con el fin de reducir el peso total del motor, por su fácil maquinabilidad, su característica antifricción y, además, por ser buen disipador de calor. • Se utilizó un programa de diseño preliminar de motores elaborado en la Universidad Tecnológica de Pereira y Siciclo 10 para determinar las cargas máximas generadas en el mecanismo móvil que se transmiten a la estructura, luego, con el uso del software Siemens NX se analizan las cargas a la que está sometida la estructura del motor, esto es, los apoyos del cigüeñal, el cilindro y el eje excéntrico donde y se concluye que los materiales y dimensiones calculadas son apropiados para la máxima relación de compresión al que estará sometido el motor modular. • El diseño modular se concibió por grupos de piezas con el fin garantizar el aseguramiento de la precisión en su forma dimensional y de acabado superficial. • Se seleccionaron procesos de manufactura y ensamble sencillos que pudieran ser realizados en nuestro entorno tecnológico.

¡GRACIAS!