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Mecanismo para medir temperatura en la cara del pistón de un motor de combustión interna
Autor
Araque Maldonado, Jesús Omar
Fygueroa Salgado, Simón Jesús
Martín Valera, María de Jesus
Institución
Resumen
In this work a simple mechanism is made to do temperature measurements on a piston face of a gasoline engine. Two main tasks are considered, the first accounts all about the mechanism design, and the second deals with the aspects related to surface temperature simulation. The device has several piston heads with surface thermocouples inbeded on each one, two of these devices have a cold junction to allow for heating transfer measurements across the piston head. To investigate the thermal insulation effects on engine power development a ceramic material plate was inserted between the engine piston top and its piston head. Real engine cylinder pressure data taken at 1800 rpm was used to simulate the surface temperature change when metal and ceramic conform the piston head. The one dimensional heat transfer model has a variable source of heat flux as a top border condition and a constant wall temperature on its bottom side. The obtained results agree with others authors experiments. The surface temperature profile shows a suddenly temperature increase according to the engine combustion process into the cylinder. En este trabajo se desarrolla un sistema práctico para realizar mediciones de temperatura superficial en la cara del pistón de un motor de gasolina. El trabajo se divide en dos partes, la primera muestra lo referente al diseño del sistema y la segunda trata de la simulación del cambio de temperatura en la superficie del pistón. El mecanismo consiste de un juego de “cabezales de pistón” instrumentados con cuatro termopares tipo hierro-constantan montados en la parte superior, dos de los cuales poseen una segunda junta colineal colocada a una cierta profundidad, la cual permite calcular la cantidad de calor transferido a través de la cabeza del pistón. Material cerámico incrustado se usa para investigar la influencia que tienen las condiciones de aislamiento sobre el desarrollo de la temperatura superficial y sobre la variación de potencia producida. Un proceso de simulación empleando datos reales de presión tomados en el cilindro del motor a 1800 rpm es usado para predecir el cambio de temperatura en la cara del pistón utilizando un modelo de transferencia de calor unidimensional a través de dos materiales: metal y aislante. Como condiciones de frontera se fijan: una fuente de calor variable en la parte superior y una temperatura de pared constante en la parte inferior. Los resultados de la simulación muestran buena concordancia con los observados en trabajos similares. El perfil de temperatura en la cara del pistón revela un crecimiento repentino de la misma de acuerdo a lo esperado como efecto directo del proceso de combustión.