Análisis del cigüeñal de un motor de combustión interna alternativo mediante elementos finitos

Abstract

[Resumen] En este trabajo se analiza el modelo 3D de un cigüeñal real de un motor de combustión interna alternativo mediante elementos finitos para determinar la resistencia de esta pieza a las principales cargas a las que sería sometido durante su servicio, así como su comportamiento a fatiga en esas condiciones. Esto permite extraer conclusiones sobre la idoneidad del diseño de este componente y plantear soluciones alternativas o mejoras para el mismo. El cigüeñal objeto de estudio es el de un motor 2.0 TDI (Turbo Direct Injection) desarrollado por el grupo Volkswagen, y más concretamente el de la variante de 140 CV que el fabricante identifica con el código BKD. Para la creación del modelo y su análisis se ha utilizado el software de CAD/CAE SolidWorks, y se ha medido directamente un ejemplar físico del cigüeñal para obtener una versión digital que reproduzca lo más fielmente posible el componente real. Además, con el fin de conocer las cargas que sufre la pieza se han estudiado tanto la geometría como las condiciones termodinámicas de funcionamiento del motor.

[Resumo] Neste traballo analízase o modelo 3D dun cegoñal real dun motor de combustión interna alternativo mediante elementos finitos para determinar a resistencia desta peza ás principais cargas ás que sería sometido durante o seu servizo, así como o seu comportamento a fatiga nesas condicións. Isto permite extraer conclusións sobre a idoneidade do deseño deste compoñente e propoñer solucións alternativas ou melloras para o mesmo. O cegoñal obxecto de estudo é o dun motor 2.0 TDI (Turbo Direct Injection) desenvolvido polo grupo Volkswagen, e máis concretamente o da variante de 140 CV que o fabricante identifica co código BKD. Para a creación do modelo e a súa análise empregouse o software de CAD/CAE SolidWorks, e mediuse directamente un exemplar físico do cegoñal para obter unha versión dixital que reproduza o máis fielmente posible o compoñente real. Ademais, co fin de coñecer as cargas que sofre a peza estudiáronse tanto a xeometría coma as condicións termodinámicas de funcionamento do motor.

[Abstract] In this work, the 3D model of a real crankshaft of an alternative internal combustion engine is analyzed using finite elements to determine the resistance of this part to the main loads to which it would be put through during its service, as well as its fatigue behavior under those conditions. This allows to draw conclusions about the suitability of the design of this component and to propose alternative solutions or improvements for it. The crankshaft under study is that of a 2.0 TDI (Turbo Direct Injection) engine developed by the Volkswagen group, and more specifically that of the 140 CV variant that the manufacturer identifies with the BKD code. The CAD/CAE SolidWorks software has been used for the creation of the model and its analysis, and a physical example of the crankshaft has been directly measured to obtain a digital version that reproduces the real component as faithfully as possible. In addition, in order to know the loads suffered by the part, both the geometry and the thermodynamic operating conditions of the engine have been studied.