Study and design of the scavenging ports of 2-stroke engine

Abstract

En este trabajo titulado: “Study and Design of the Scavenging Ports of 2- Stroke Engine” se abordó el estudio y diseño de la geometría de las lumbreras y los conductos de admisión y escape que gobiernan el proceso de barrido de los motores de dos tiempos usando técnicas de modelización del flujo de los gases basados en programas de dinámica de fluidos computacional (CFD). Este trabajo de investigación es el resultado del “Diplomarbeit” o “título de trabajo” realizado en el “Institut für Verbrennungskraftmachinen und Thermodynamik” en la “Thechnische Universität aus Graz” durante una estancia en Austria con motivo de una Beca de Erasmus (Feb 03 - Feb 04). Dada la escasez de estudios existente en dicho tema el objetivo principal del trabajo fue el de crear un precedente de investigación en la universidad de Graz acerca de la relación que existe entre la geometría de los conductos por los que circulan los gases del motor de dos tiempos y los fenómenos físicos que gobiernan el comportamiento y prestaciones del motor. Todo esto en el contexto del proyecto madre “A3 Rotax 2 Tank HPDI nº413” del citado departamento, el cual consiste en implementar la inyección directa de alta presión sobre la base de un motor de gran cilindrada que fabrica el cliente, Rotax-Bombardier y que se monta actualmente en motos de nieve. Durante la estancia en el departamento, debido a las necesidades del proyecto madre, se ampliaron los objetivos marcados inicialmente en este trabajo y se abordó la creación de un sistema de “dibujo paramétrico” mediante ecuaciones que diera una solución rápida a la creación de las complejas geometrías que adquieren los conductos, justificando así la profundización en dicho tema. Posteriormente se abordó, como parte principal del trabajo, el estudio y análisis comparativo de las geometrías más evolucionadas de las lumbreras y conductos de los motores de dos tiempos que existen actualmente empleando modelizaciones del flujo generados por programas de CFD. Todo ello se realizó con el consejo de un técnico ya retirado y con grado de doctorado, considerado como uno de los mayores conocedores empíricos del tema. Como resultado del trabajo se llega a la conclusión general que optimizando las configuraciones geométricas de las lumbreras y conductos (port configurations) se reducen las perdidas por barrido (Scavenging losses) , y se mejora el gasto de combustible y reducen las emisiones contaminantes a la atmósfera.