Análisis de los esfuerzos en engranajes del motor LUGO de encendido por chispa bajo el ciclo Atkinson modificado

Abstract

El motor LUGO de combustión interna, encendido por chispa que trabaja bajo el ciclo termodinámico Atkinson modificado, posee la ventaja de lograr una mejor conversión de la energía química en energía mecánica a través de un mecanismo innovador el cual varía la carrera del pistón. Este mecanismo consta de un sistema de engranes que convierten el movimiento lineal del pistón en movimiento de rotación del cigüeñal y que además se encuentra solicitado por una serie de fuerzas alternativas. Se estudió el funcionamiento del mecanismo y de los esfuerzos del sistema de engranajes, para de esta forma respaldar y asegurar la factibilidad del adecuado funcionamiento de este innovador mecanismo de carrera variable para motores de combustión interna. El análisis se fundamentó en la evaluación de las fuerzas que actúan sobre los dientes de los engranajes, producto de las presiones que se presentan en el cilindro. Las presiones están regidas por un ciclo termodinámico ideal donde no existe transferencia de calor, ni pérdidas por fricción. De los resultados obtenidos, la aplicación de las presiones de un ciclo termodinámico ideal producen valores de esfuerzos sobre los engranajes sumamente elevados. Se evaluaron las presiones máximas que soportan los dientes de los engranajes que se encuentran construidos de un acero 4142. Las anteriores se encuentran por debajo de las presiones máximas que se alcanzan en un motor de características similares al motor LUGO. Finalmente se seleccionó un acero 4140 tratado térmicamente, que soporta las condiciones de carga que se producen en un motor Otto de características similares al motor LUGO.