Diseño de una herramienta computacional para el análisis termodinámico de motores de combustión interna tipo Otto

A complete description of the thermodynamic behavior of an Otto cycle engine is obtained in terms of shaft rotation angle by a Python code. From results, indicators of high technical relevance are calculated, including effective pressure, specific break power, specific fuel consumption and volumetric efficiency. The proposed transient model solves transient mass and energy balances including compressible flow through the valves and combustion speed. The implemented code is validated by comparing numerical results with experimental measurements of an engine operating without combustion stage and at constant angular speed. By using the developed method, more conservative and realistic results are found for, among other indicators, thermal efficiency, volumetric efficiency and effective average pressure, and it is possible to predict the thermodynamic behavior of Otto cycle engines in an accurate and efficient way. Se obtiene una completa descripción del comportamiento termodinámico de un motor tipo Otto en función del ángulo de giro del eje mediante un código en lenguaje Python. A partir de los resultados, se estiman indicadores de alta relevancia técnica como la presión efectiva indicada, la potencia específica de freno, el consumo específico de combustible y la eficiencia volumétrica. El método propuesto soluciona balances de masa y energía en estado transitorio incluyendo flujo compresible a través de las válvulas y velocidad de combustión. La validación del código implementado se realiza mediante comparación con mediciones experimentales para funcionamiento de motor en modo de arrastre y a condiciones de velocidad angular constante. Empleando la metodología desarrollada, se encuentran resultados más realistas para, entre otros indicadores, la eficiencia térmica, eficiencia volumétrica y la presión media efectiva, y es posible predecir de manera precisa y eficiente el comportamiento termodinámico de motores tipo Otto.