La dispersión del flujo de calor en el compartimento del motor. Estudio de caso BMW 4.4L V8 F
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Este trabajo presenta el estudio sobre la dispersión del flujo de calor en el compartimento del motor. Los datos se recogieron en tiempo real con una cámara termográfica en distintas condiciones de uso del vehículo. Los resultados obtenidos tras las pruebas permiten establecer los parámetros óptimos…
El estudio de caso se orientó a los coches de las competiciones de drift debido a las condiciones y a la dinámica específica del drift, que provoca una mala circulación de aire por el compartimento del motor destinada a la refrigeración, acentuando así la disipación del calor. Las radiaciones térmicas y el aire caliente del radiador de refrigeración del motor calientan adicionalmente el filtro de aire y el colector de admisión. El aire aspirado también se calienta, con lo que disminuye su densidad, y las prestaciones del motor se reducen durante la estación cálida. Las temperaturas del filtro de aire y del colector de admisión varían, en este caso, entre 60…85 °C, según la velocidad del vehículo.[3]
2. CONDICIONES Y MEDICIONES Se realizaron mediciones comparativas en el compartimento del motor, centradas en las superficies exteriores del filtro de aire, del colector de admisión y de las fuentes de calor (el radiador de refrigeración del motor, el intercooler, el motor y el radiador de refrigeración del aceite). Se estudiaron dos coches de competición con motores idénticos, de cilindrada de 4,4 l V8, BMW, cada uno equipado con un filtro de aire distinto, como sigue: -1.ª alternativa (fig. 1; fig. 2) filtro de aire superaspirante YXV, sistema dinámico de transferencia de aire (SDTA) y una placa deflectora térmica integrada; -2.ª alternativa (fig. 3; fig. 4) filtro de aire deportivo [4]. 2.1.Filtro de aire superaspirante YXV El filtro de aire superaspirante YXV (fig. 1) es multifuncional; el problema técnico que resuelve es la admisión y el aumento de la velocidad del aire con el fin de incrementar el volumen de aire filtrado disponible para la alimentación del motor de combustión interna [1].
2.2.Sistema dinámico de transferencia de aire – SDTA El sistema dinámico de transferencia de aire (fig. 1) se refiere a un dispositivo destinado a transferir el aire del exterior del compartimento del motor al filtro de aire deportivo y clásico para obtener un flujo laminar, concentrado en el flujo de aire y en la reducción de su temperatura, para aumentar el rendimiento volumétrico del motor de combustión interna [1].
2.3.Placa deflectora térmica integrada El problema técnico que resuelve la placa deflectora térmica integrada (fig. 2) es la protección del colector de admisión y del filtro de aire frente a las radiaciones térmicas procedentes del radiador de refrigeración del motor y del propio motor[1].
3.MEDICIONES TERMOGRÁFICAS DE LA DISIPACIÓN DEL FLUJO DE CALOR A continuación se presentan las mediciones comparativas de temperatura del compartimento del motor (vista general), de la superficie exterior del filtro de aire y del colector de admisión, para las dos alternativas mencionadas. Con la cámara termográfica pueden destacarse las zonas afectadas por la transferencia térmica como resultado de la disipación del calor a través del compartimento del motor. Las mediciones se realizaron cuando los coches de drift salieron de la pista
El aire aspirado se calienta y su densidad disminuye; las prestaciones del motor caen, sobre todo en la estación cálida, y las pérdidas de potencia registradas llegan hasta el 20 %.
Las temperaturas de los filtros de aire y del colector de admisión son diferentes, en este caso, entre 60… 85 °C, según la velocidad del vehículo [3].
La disipación del flujo de calor depende de los siguientes parámetros constructivos del filtro de aire y del colector de admisión:
-materiales utilizados -arquitectura exterior y superficie Los resultados obtenidos se presentan en la figura 8.
3. RESULTADOS FINALES Y CONCLUSIONES
Al final de las mediciones se puede señalar que el coche equipado con el filtro de aire superaspirante YXV, el sistema dinámico de transferencia de aire (STDA) y la placa deflectora térmica integrada (alternativa 1) presenta temperaturas más bajas en la zona del filtro de aire y en la superficie exterior del colector de admisión en comparación con el mismo modelo equipado únicamente con el filtro deportivo (alternativa 2) (figura 8).
En conclusión, gracias a las soluciones implementadas en el caso de la 1.ª alternativa, el aire de admisión en el colector de admisión tiene una temperatura hasta un 30 % inferior.
El efecto de reducir la temperatura del aire de admisión condujo a una mejora de la eficiencia del llenado de los cilindros del motor, evitando así la aparición de los fenómenos de sobrecalentamiento del colector de admisión, que se encuentran con frecuencia en los motores de los coches de drift.
Escrito por: Lector Ing. Dr. Corneliu BIRTOK-BĂNEASĂ ( Autores asociados: Universidad Politehnica de Timisoara, Facultad de Ingeniería de Hunedoara)
