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Automóvil seguridad parte 4 - Monografía



 
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4.    INVESTIGACIÓN Y DESARROLLO


Hasta aquí se han podido ver las distintas caras de la seguridad y los complejos planteamientos que trae consigo. A este respecto se sabe, que hasta el día de hoy sólo hay en España relativamente pocas disposiciones obligatorias acerca de cómo ha de diseñarse un automóvil seguro en función de las conclusiones tecnológicas de actualidad. Lo que se ha conseguido hasta ahora se debe por lo tanto, en gran parte, a la iniciativa propia de la industria automotriz. Y eso resulta ser mucho, si bien rara vez se habla de ello. Es decir, casi toda la investigación realizada es fruto de los diferentes fabricantes sin estar presionadas por una ley o una demanda popular.

Antecedentes


No desde siempre los fabricantes le han dado importancia a la seguridad, pero sin darse cuenta, con su afán de conseguir vehículos más rápidos y potentes tuvieron que equiparlos con mejores frenos, una dirección más fiable y unas buenas suspensiones, de este modo estaban avanzando en seguridad activa. Décadas más tarde, cuando empezaron los análisis de accidentes reales, crearon el cinturón de seguridad de dos puntos de anclaje y posteriormente el de tres (hace 40 años) y también se empezó a fabricar carrocerías con deformación programada.

Ensayos de Seguridad


Los fabricantes cada año invierten grandes sumas en la investigación y desarrollo, para seguir incrementando la seguridad activa y pasiva de los vehículos. La envergadura y complejidad de las actividades desempeñadas a este respecto son enormes: así por ejemplo, un solo prototipo de carrocería, producido en manufactura artesanal para una prueba de choque, cuesta aproximadamente unos veinticinco millones.

Muchas cosas pueden simularse actualmente con el ordenador, pero siguen siendo indispensables los ensayos de choque. Conjuntamente con ensayos de componentes, los cuales se analizan en laboratorios para situaciones de accidentes y sus consecuencias, permiten deducir fiablemente la forma cómo se comporta un vehículo en la situación de urgencia real y permiten observar lo que ocurre con los ocupantes.

Maniquíes de ensayo, de alto nivel tecnológico (Dummies), informan con exactitud, en simulaciones de choque, acerca de los posibles riesgos de lesiones para los ocupantes y terceros afectados

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Los asientos del conductor y acompañante, pero también frecuentemente las plazas traseras van ocupados por modernos maniquíes en todos los ensayos de choque. Son maniquíes de ensayo altamente tecnificados, equipados con sensores ultrasensibles, que prácticamente pueden reproducir todo lo que actúa sobre el cuerpo humano en un accidente. También la talla, masa y cinemática de estos humanoides presenta, en términos generales, cotas parecidas a las de ocupantes en vivo. Por tal motivo, ya no es concebible la moderna investigación de accidentes sin estos candidatos de prueba. Puesto que suministran al experto resultados realistas y próximos a la vida real, que pueden ser transmitidos en gran escala al ser humano dentro de ciertos límites.

Sólo cuando todas las pruebas discurren a plena satisfacción de los ingenieros de ensayo del fabricante “X” se otorga el visto bueno para la producción en serie.

NUEVOS PROYECTOS


Michelín anuncia su nueva rueda:

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Michelín y Pirellí crean un nuevo sistema llamado Pax system que consiste en una rueda indesllantable hecha con una goma que puede soportar muy bien el desgaste y la elevada temperatura, cualidades que le confieren la capacidad de rodar deshinchada durante 200 km a una velocidad máxima de 80km/h.

También es un excelente neumático en estado normal. Muestra una excelente adherencia y durabilidad.

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La vanguardia * Motor – 14 * Domingo, 11 Julio 1999

 Ford: Sistema de sujeción avanzado


Este sistema en desarrollo por Ford esta compuesto por una centralita que se encarga de activar los airbag solo cuando son necesarios. Los niveles de energía empleados en el inflado del airbag se adaptan a la gravedad del accidente, al uso del cinturón de seguridad, así como a la distancia del conductor respecto a la bolsa de aire. El conjunto del sistema reconoce además si el asiento del copiloto está o no ocupado y el peso estimado del pasajero. En total casi una docena de subsistemas que analizan las condiciones en el momento del impacto y activan automáticamente los dispositivos de seguridad más apropiados.

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El nuevo conjunto de cinturones de seguridad de Ford montará nuevos pretensores (arriba) y un sistema 8abajo) que soltara cinta de manera controlada en caso de colisión violenta

 5.    CONCLUSIÓN


En estas páginas se han expuesto multitud de sistemas y mecanismos que hacen de un automóvil una máquina realmente segura, esta evolución es el fruto de décadas de investigación. Toda esta información expuesta no es simplemente una enumeración de los sistemas más importantes, sino una explicación del concepto de seguridad en el automóvil. Éste concepto se apoya en que el responsable es el conductor, el vehículo es una mera ayuda en la conducción y, llegado el caso, paliador de los posibles daños físicos causados por un accidente.

Los accidentes ocurren porque los conductores no ven el peligro que supone estar rodando a 150Km/h. Esta velocidad puede ser considerada normal en muchas autopistas aunque el límite esté en 120Km/h. Es cierto que a esa velocidad si el conductor usa correctamente la “seguridad” de su coche, el peligro es menor, porque un ABS permite la frenada apurada en curva, también un ESP puede reducir la inestabilidad del coche en virajes y conseguir así un mayor control y, en caso de impacto, el airbag con los cinturones de seguridad (bien colocados) pueden salvarle la vida. Los sistemas de seguridad son buenos pero esta dicho que son un arma de doble filo: cuanta más seguridad más confianza.

Para finalizar este trabajo ha de ser recordada una frase: “Un coche bien pensado puede salvar vidas condenadas por las leyes de la física y por la  locura de sus conductores”. Pero seria mejor cortar el problema de raíz, con una campaña de envergadura mayor a la actual4, Esta campaña debería formar sobre el uso correcto de los sistemas de seguridad, sus limitaciones y en que estado es debido conducir.

ANEXOS



 Biografía de Henry Ford



Henry Ford es conocido como el inventor y el industrialista que hizo el automóvil moderno razonable para familias Estadounidenses y efectivamente fundó la industria automotor Estadounidense.

Ford nació el 30 de Julio de 1863. El hijo de William Ford, un granjero e inmigrante desde Irlanda, desagradó la vida de granja y tuvo una aptitud natural para la maquinaria. A la edad de quince años se fue a Detroit. En 1888 él se casó con Clara Bryant. Su hijo Edsel nació el 6 de Noviembre de 1893.

Henry Ford comenzó a experimentar con un carro en 1890 y completaó el quadricycle, su primer automóvil en 1896. Al año siguiente asistió a una conferencia del Asociación de Edison en la Playa de Manhattan, Nueva York. Allí se presentó ante Thomas Edison. Al mismo tiempo, Edison miraba para producir un automóvil eléctrico. En 1903 Henry Ford lanzó la Compañía Motora Ford con un presupuesto de 100,000 dólares y un plano para la producción barata. - ” La manera para hacer automóviles está en  hacer un automóvil como el otro, para hacerlos todos semejantes… ” - Él introdujo el Modelo T de Ford en 1908, eventualmente usando una línea de montaje móvil.

En 1914, Henry Ford, John naturalista Burroughs, y su mentor Thomas Edison se encontraron en el hogar invernal en el Fuerte Myers, Florida. Dos años después, Ford compró un hogar invernal. El pequeño bungalow era el punto de encuentro a la creación de la compañía de Edison y Henry Ford y tuvo un gran éxito con su Modelo T, llegando a convertirse en millonario. Pero los consumidores buscaron variedad en sus automóviles. Ford se creció para lamentar su declaración, - ” El público puede tener cualquier color del Modelo T.” - En 1928 él produjo un Modelo excelente, y salió al mercado con el V-8ENGINE en 1932. Henry Ford dejó el mando a su hijo Edsel en 1919, pero reanudó la presidencia en 1943 con la muerte de Edsel. Henry Ford murió el 7 de Abril de 1947.

Henry Ford, nace el 30 deJulio de 1863, era el primero de los hijos de William y Mary Ford de los seis hermanos. Él creció en una granja próspera de familia en qué es hoy Dearborn, Michigan.

Henry disfrutó una niñez típica en el campo, se la pasaba en la sala de escuela y haciendo tareas de granja. A una edad temprana, él mostró un interés en cosas mecánicas y una aversión para el trabajo de granja.

En 1879, a los dieciséis años viajó para una ciudad cercana de Detroit a trabajar como aprendiz de  maquinista, aunque que ocasionalmente vuelve para ayudar en la granja. Él permaneció de aprendiz durante tres años y entonces volvió a Dearborn. Durante los próximos años, Henry dividió su tiempo entre reparaciones de motores de vapor, y entre encontrar trabajo ocasional en una fábrica de Detroit, y sobre todo echando una mano poco dispuesta para el trabajo de la granja.

En 1891,Ford llegó a ser ingeniero. Con él, Edison iluminó la Compañía en Detroit. Este suceso significó una decisión consciente de Ford para dedicar su vida a seguimientos industriales. Su promoción al Ingeniero Principal en 1893 le dio dinero y tiempo suficiente para dedicar atención a sus experimentaciones personales sobre motores internos de combustión.
Estas experimentaciones culminadas en 1896 con la terminación de su propia idea- propulsó el vehículo ” Quadricycle”. El Quadricycle tuvo cuatro ruedas de cable que parecian como las ruedas pesadas de bicicleta, se dirigió con un timón como un barco, y tuvo dos único velocidades delanteras sin el revés. Aunque Ford no sea el primero para construir una idea propia- propulsando el vehículo con un motor de gasolina, él era, sin embargo, uno del varios pioneros automotores quien ayudaron a este país llegan a ser una nación de motoristas.

Después de dos intentos fracasados de establecer una compañía para fabricar automóviles, la Compañía Motora de Ford se incorporó en 1903 con Henry Ford como vicepresidente e ingeniero principal.

Henry Ford tenia el sueño de producir un automóvil que se evaluó razonablemente, confiable, y eficientemente con la introducción del Modelo T, en 1908. Este vehículo inició una nueva era en el transporte personal. Lo fácil de operar, mantener, y manejar sobre caminos ásperos, nmediatamente llegó a ser un éxito enorme. Por 1918, la mitad de todos los automóviles en América eran Modelo Ts. Para encontrar la demanda creciente que el Modelo T, la compañía abrió una fábrica grande en Highland, Michigan, en 1910. Aquí, Henry Ford combinó precisión fabricando, y normalizando partes intercambiables, una división de labor, y, en 1913 creó una línea de montaje móvil contínua. Los trabajadores permanecientes en el lugar, agregaban componentes al automóvil mientras estos pasaban por la línea. La entrega de partes por la banda transportadora a los trabajadores era cuidadosamente verificada para guardar la línea de montaje moviendose suavemente y eficientemente. La introducción de la línea de montaje móvil revolucionó la producción de automóvil por el tiempo de ensamblaje, significativamente reducido para un vehículo, así lograron reducir costes. La producción de Henry Ford del Modelo T hizo a su compañía el fabricante más grande de automóviles del mundo.

La compañía comenzó con la construcción del complejo industrial más grande de mundo a lo largo de los bancos del Río de Colorete en Dearborn, Michigan, durante 1910 y 1920. La Planta masiva de Colorete incluyó todos los elementos necesarios de la producción de un automóvil: una acería, fábrica de vaso, y línea de montaje de automóviles. El carbón y el mineral de hierro se trajeron en barcos sobre los Grandes Lagos y por el ferrocarril, y se usaron para producir ambos hierro y el acero. Enrollar molinos, forja, y los talleres de asamblea transformaron el acero en resortes, ejes, y cuerpos de automóvil. Las fundiciones convirtieron el hierro en el bloque del motor y las cabezas de los cilindros se armaron con otros componentes en los motores. Por Septiembre de 1927, todos los pasos en el proceso de fabricación,  desde refinar materiales en bruto al ensamblaje final del automóvil tuvo lugar en la extensa Planta de Colorete, caracterizando a Henry Ford como el inventor de la fabricación de automóviles en serie.

Cronología de la vida de Henry Ford:



- 1863 - - Nace el 30 de Julio en Greenfield ,Municipio de Michigan.
- 1879 - - Deja a la familia y viaja a Detroit para trabajar en talleres de maquinaria.
- 1888 - - Se casa con Clara Bryant de Greenfield
- 1891 - - Obtiene posición como ingeniero con Edison
- 1893 - - Nace Edsel Bryant Ford, hijo único de Henry y Clara Ford,
- 1896 - - Completa su primer automóvil, el Quadricycle, lo maneja en las calles de detroit
- 1899 - - Termina ocho años de empleo con la Compañía de Iluminación Edison para dedicar toda su atención a la fabricación de automóviles.
- 1903 - - La Compañía Motora de Ford se reconoce oficialmente. El primer Modelo de Ford aparece en el mercado de Detroit.
- 1908 - - Ford comienza a fabricar el Modelo T.
- 1910 - - Comienzan operaciones en la fábrica de Highland, Michigan.
- 1913 - - Introduce la producción en serie.
- 1914 - - Anuncia su plan para compartir las ganancias de la Compañía con los trabajadores, les          pagaba 5.00 dólares por 8 horas de trabajo.
- 1917 - - Comienza la construcción del complejo industrial sobre el Río Colorete en Dearborn, Michigan.
- 1918 - - Pierde su licitación para el Senado DE los EE.UU.
- 1919 - - Edsel B.Ford, el hijo de Henry Ford, es nombrado presidente de la Compañía Motora de Ford.
- 1927 - - Transporta la línea de montaje final desde la planta de Highland hasta la planta de Colorete. La producción del Modelo T termina, y el Modelo Un se introduce.
- 1932 - - Ford Construye el primer automóvil V-8
- 1933 - - Exitosamente resiste esfuerzos para sindicar trabajadores a plantas de Ford
- 1941 - - Ford firma un contrato con UAW.
- 1943 - - Edsel B. Ford muere a la edad de 49.
- 1947 - - Henry Ford muere a la edad de 83,en su hogar.

Legislación anticontaminación



La legislación anticontaminación se ha ido endureciendo progresivamente tanto en Europa como en los Estados Unidos de Norteamérica en los últimos años. Hasta ahora ha sido suficiente la generalización del uso del catalizador de tres vías, o pequeñas mejoras en el rendimiento, para que los nuevos motores instalados en los automóviles de turismo cumplieran unas leyes cada vez más exigentes. Sin embargo, los límites que se prevé que entren en vigor a principios del próximo milenio estarán fuera del alcance de los actuales motores de inyección indirecta de gasolina, especialmente debido a que las nuevas leyes restringirán también las emisiones de CO2. Puesto que el dióxido de carbono no puede ser eliminado de los gases de escape mediante oxidación o reducción alguna y toda combustión de hidrocarburos lo produce, se hace imprescindible reducir la cantidad de combustible que se quema en los motores. Si se pretende mantener los actuales niveles de potencia y prestaciones no queda otro remedio que aumentar el rendimiento global del motor de una manera sustancial, cosa no posible si no se varía el concepto básico de los motores actuales. Una de las más claras alternativas para conseguir esta mejora son los motores de mezcla estratificada, capaces de funcionar con un dosado relativo muy variable, desde mezclas extremadamente pobres (con FR  en las proximidades de 0,15), hasta dosado estequiométrico o ligeramente rico.

Aunque ha habido algunos intentos, por parte de fabricantes como HONDA, TOYOTA o CHRYSLER, de realizar un motor de mezcla estratificada con inyección indirecta mediante la adición de una pequeña válvula auxiliar en las proximidades de la bujía, el concepto moderno de mezcla estratificada supone también la adopción de inyección directa. La idea del uso de la inyección directa no es nueva; diversos estudios y prototipos se han construido con éxito en las últimas décadas, pero sólo ahora parece posible desarrollarla lo suficiente como para hacerla llegar a la gran producción.
En Septiembre de 1995, tres fabricantes europeos de automóviles de gran peso y prestigio en el mercado mundial acordaron el comienzo de un programa conjunto para el desarrollo de una gama de motores de gasolina de inyección directa para su instalación en automóviles de turismo. Para este proyecto requirieron la colaboración de un importante fabricante de componentes y electrónica para el automóvil y de la Cátedra de Termodinámica Aplicada (Lehrstuhl für Angewandte Thermodynamik o LAT) perteneciente a la Universidad Técnica de Renania Westfalia (Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen) en la ciudad alemana de Aquisgrán. Estos dos últimos miembros del consorcio serían los encargados de diseñar, fabricar y probar los distintos prototipos para el sistema de inyección directa de gasolina que alimentaría los futuros motores.

El consorcio formado por estos cinco miembros se basó en investigaciones previas realizadas individualmente por los tres fabricantes de automóviles, así como en los resultados de un proyecto previo llamado GADI, para estructurar un completo programa de desarrollo con una duración prevista de cuatro años, subdividido en distintos proyectos, que desembocará en la construcción de los primeros prototipos de estos motores. Una vez construidos estos prototipos serán necesarios otros dos años para las correspondientes pruebas en carretera y últimas mejoras de los diseños, así como un año más para su puesta en producción. Como consecuencia, la entrada definitiva en el mercado de los automóviles equipados con estos motores de inyección directa y encendido provocado tendrá lugar unos siete años después del comienzo del proyecto, es decir, en torno al año 2002 ó 2003.

El desarrollo de un nuevo tipo de motor, que introduce grandes cambios con respecto al concepto básico de los actuales motores de gasolina de inyección indirecta, supone el replanteamiento de muchos de los componentes que actualmente son indispensables para la industria del automóvil. Como consecuencia, el consorcio europeo recién formado puso en marcha  seis proyectos diferentes, cuyo objetivo principal es el desarrollo de la tecnología necesaria para establecer el potencial de los motores de inyección directa, tanto de encendido provocado como por compresión, para conseguir unas cifras muy bajas en las emisiones de CO2, CO, hidrocarburos sin quemar, óxidos de nitrógeno, partículas y ruidos. Además, la información obtenida de estos proyectos servirá también al Parlamento Europeo para ultimar las nuevas leyes anticontaminación previstas para el año 2000. Los proyectos que componen este programa son los siguientes:

1.    ADVACO (ADvanced VAlve COntrol system  o  Control Avanzado de Válvulas)
2.    ELSEC (Integrated ELectronic system for dynamic Emission Control  o  Sistema Electrónico Integrado para el control dinámico de las Emisiones)
3.    ADIGA (Advanced Direct Injection GAsoline engine  o Motor Avanzado de Inyección Directa de Gasolina)
4.    DINOISE (Direct Injection diesel Noise and vibration control technologies  o Tecnologías de Control de Vibraciones y Ruidos en motores Diesel de Inyección Directa)
5.    DITREAT (Integrated aftertreatment of Direct Injection Diesels for cars  o  Tratamiento de Gases Integrado para motores Diesel de Inyección Directa)
6.    ADDI (Advanced Diesel Direct Injection with high pressure control  o Inyección Directa Avanzada en Motores Diesel con Control de Alta Presión)

El presente Proyecto de Fin de Carrera se realizó en el LAT durante el primer semestre del año 1997 y cubre una parte de las pruebas realizadas en este centro dentro del proyecto ADIGA. Es, por lo tanto, un proyecto eminentemente práctico, que muestra los resultados de seis meses de pruebas continuas, así como de trabajo de mantenimiento y mejora de un sistema complejo y frágil como la cámara de medida de alta presión. Al mismo tiempo, por tratarse de una iniciativa completamente privada, sometida a un contrato, gran parte de los resultados expuestos en este proyecto han sido también presentados a los miembros del consorcio que desarrolló el programa en los plazos y formatos convenidos. Además, la comunicación con el fabricante de los inyectores era continua, a fin de acelerar el desarrollo de futuras generaciones de este sistema. La segunda generación de inyectores, recibida en marzo de 1997 ya incorporaba algunas mejoras basadas en los resultados obtenidos en el LAT en los primeros meses de pruebas.

La misión del LAT en esta parte del proyecto era realizar pruebas de evaporación y comportamiento del spray con los primeros prototipos de inyectores suministrados por el fabricante. A tal efecto se utilizó una cámara de medida de alta presión, que será descrita con detalle en el Capítulo 3 de este proyecto, en la que se podían simular las condiciones de presión y temperatura que se pueden encontrar dentro de un cilindro en un motor real en el momento de la inyección. Como será brevemente explicado más adelante en esta introducción y con mayor detalle en sucesivos capítulos de este proyecto, la mayor ventaja de la inyección directa de gasolina frente a la inyección tradicional (por encima de la válvula de admisión), es que permite inyectar el combustible en distintos momentos de la carrera del cilindro, tanto en su carrera descendente (coincidiendo con la admisión del aire fresco, como en un motor de inyección indirecta), como en la carrera ascendente (durante la compresión) o incluso cuando el pistón se encuentra cerca de su punto muerto superior. Esto hace que las condiciones que encuentra el combustible al entrar en el cilindro sean muy diferentes de un caso a otro, ya que una inyección temprana encuentra una presión aproximadamente igual a la del ambiente (en motores atmosféricos) y una temperatura relativamente baja, mientras que una inyección tardía encontrará una presión muy superior (por encima de los 20 bar para una relación de compresión normal en este tipo de motores) y una cámara calentada durante la compresión. Este hecho obligó a realizar las pruebas con los inyectores a distintas presiones y temperaturas. Al comienzo del periodo de pruebas se diseñó un programa de medidas (expuesto en su totalidad en el Capítulo 4) en el que se conjugaban todas las variables que iban a ser analizadas:

- Presión en la cámara (Pch).
- Temperatura en la cámara (Tch).
- Duración de la inyección (tinj).
- Presión en la línea de combustible cuando este es inyectado o “presión de inyección” (Pinj).
- Presencia o no de turbulencia en el interior de la cámara en el momento de la inyección.

La cámara de alta presión en la que se realizó la práctica totalidad de las pruebas fue originalmente diseñada para estudiar el comportamiento de inyectores Diesel de inyección directa, por lo que era capaz de simular temperaturas y presiones muy superiores a las máximas utilizadas durante este período de pruebas. Antes de comenzar éste, la cámara hubo de ser modificada y acondicionada para su nuevo cometido. También fueron instalados (y en algunos casos diseñados y fabricados), nuevos equipos y componentes que se utilizarían por primera vez en este banco de pruebas, como por ejemplo el sistema de vídeo de alta velocidad o distintos módulos en la cabeza de la cámara, como será explicado en el capítulo 3 de este proyecto. Todos estos nuevos sistemas hubieron de pasar por un periodo de adaptación y ajustes hasta que llegaron a funcionar correctamente.

El LAT recibió el primer grupo de prototipos para el sistema de inyección en el segundo semestre de 1996 y sus pruebas comenzaron a principios del año 1997. En una primera fase sólo se pretendió estudiar el comportamiento del spray de combustible (siempre se utilizó gasolina sin plomo comercial con un índice de octano de 97) al ser inyectado en la cámara de medida de alta presión ante la variación de alguna de las variables anteriormente expuestas. A este efecto se utilizó un sistema de vídeo de alta velocidad que permitía registrar imágenes aisladas de una duración extremadamente corta (hasta 1µs) y con un retardo preciso y conocido, pero variable a voluntad del usuario, respecto a una señal exterior. Para cada punto definido en el programa de medidas  (ver Capítulo 4), se obtuvo una secuencia de imágenes separadas por un intervalo temporal definido que dependía de la duración de la inyección en ese punto. Las imágenes así obtenidas podían ser inmediatamente transferidas a un ordenador y almacenadas en su memoria, mediante el software adecuado, para su posterior tratamiento y análisis. Éste comenzaba con el cálculo de la media de treinta imágenes tomadas consecutivamente, en el mismo instante de la evolución de la inyección y con las mismas condiciones. De esta forma se obtenía una sola imagen que caracterizaba un cierto instante de la evolución del spray para unas condiciones de contorno dadas, evitando el efecto de las variaciones entre ciclos. En esta primera fase de los ensayos se realizaron cerca de 10000 instantáneas que produjeron más de 300 “medias” que pasaron a la fase de análisis.

Puesto que carecería de sentido la impresión e inclusión en este PFC de todas estas imágenes, sólo se mostrarán aquellas que aclaren algún aspecto del comportamiento del spray, mientras que se adjunta un CD-ROM en el que se recoge la totalidad de las imágenes mvsr (mittlere Versuchsreihe o media de la tanda de ensayos) en formato GIF y TIFF.

Una vez obtenidas las imágenes mvsr, éstas pasaban a ser analizadas para poder comparar parámetros característicos del spray de la inyección. En primer lugar se utilizó un programa de diseño gráfico comercial para medir longitudes y ángulos característicos, tal y como se explicará en el Capítulo 5. Los datos así obtenidos se almacenaron en hojas de cálculo en formato EXCEL, de modo que posteriormente fuera más sencillo el acceso a los mismos para realizar los gráficos y comparaciones que se consideraron necesarios y que forman el cuerpo principal del Capítulo 5 del presente Proyecto Fin de Carrera.

A la vista de los resultados de este análisis, se observó la necesidad de obtener algunos datos adicionales para la mejor comprensión de la manera en que las condiciones de la cámara podían influir en el comportamiento del spray y, lo que es más importante, cómo podría verse afectada la ignición de la mezcla por las condiciones de la inyección y de la cámara de combustión. Como datos complementarios, obtenidos a partir de las mismas imágenes mvsr, se obtuvieron las áreas cubiertas por el spray en algunos de los puntos de medida y el porcentaje de esa área cubierto por puntos con una determinada intensidad luminosa. Este último dato es de especial importancia, ya que todas las imágenes obtenidas con el sistema de vídeo de alta velocidad dentro de este programa definido lo fueron mediante la técnica Schlieren, estría en alemán, que muestra los cambios de densidad como cambios de intensidad luminosa en la imagen. De esta manera era posible obtener una idea de como se produce la evaporación del combustible inyectado.

Pero no fueron las instantáneas obtenidas con el sistema de vídeo los únicos datos utilizados para el análisis. Aparte de este sistema, que fue el más usado en la obtención de datos, se utilizaron otros, como:

- Cámara de alta velocidad NAC, capaz de superar los 10000 fotogramas por segundo, aunque para estos ensayos solo se llevó hasta los 7200 fps. Con esta cámara se obtuvieron dos películas por cada punto de medición. Estas películas contenían el desarrollo completo de una única inyección cada una. Para obtenerlas se obtuvieron dos métodos schlieren diferentes, uno en color y otro en blanco y negro, que resaltaban diferentes aspectos de la evaporación. Algunos fotogramas procedentes de estas películas serán mostrados en un Anexo.
- Técnica de iluminación por capas o light sheet technique. Se utilizó una disposición muy básica de esta técnica que permite iluminar tan solo un plano del suceso que se va a registrar para obtener una “sección” del mismo. De esta manera se pretendía comprobar si el spray de la inyección era realmente un cono hueco, tal y como se preveía en las líneas maestras previas al desarrollo.
- Fotografía directa. Algunas instantáneas directas, obtenidas sin filtro schlieren, se realizaron colocando el inyector en distintas posiciones para ver el inicio del spray desde distintos ángulos.
- Medidas de masa, destinadas a conocer el flujo másico de combustible a través del inyector en función de la presión de inyección.

Todos los datos obtenidos con los sistemas anteriores han sido también analizados y serán presentados a lo largo del presente PFC, especialmente en el Capítulo 5, dedicado precisamente al análisis de los datos. De esta forma se obtuvo una impresión bastante completa del comportamiento del spray y de las variables que favorecen la evaporación de la gasolina, así como de los puntos y momentos en que ésta se produce. Este dato es de la mayor importancia, pues será necesario optimizar la combustión a todos los regímenes de funcionamiento del motor y a todos los niveles de carga. Si ésta ya es una tarea complicada en un motor de inyección indirecta tradicional, lo será aun más en un motor de inyección directa puesto que este avance permite modos de funcionamiento muy diferentes según la carga a la que está sometido el motor en cada momento. En términos generales se pueden distinguir dos comportamientos completamente diferentes:

1.    A carga parcial el motor operará sin ningún tipo de estrangulamiento en la admisión (lo que mejorará el rendimiento volumétrico y reducirá las pérdidas), con una mezcla extremadamente pobre. Este tipo de marcha se conseguirá con una clara estratificación de la carga, preparando una mezcla rica en torno a la bujía y muy pobre en el resto de la cámara de combustión. En un motor de inyección directa esto se consigue mediante la inyección muy tardía del combustible en el interior del cilindro, incluso cuando el pistón está cerca de su punto muerto superior. Para conseguir una ignición correcta en estas condiciones muchos de los sistemas de inyección directa propuestos hasta el momento colocan la bujía en las proximidades del inyector, lo que genera nuevos problemas de fallo en la ignición por el impacto del combustible en los electrodos de la bujía.
2.    A carga total el motor debe operar en condiciones estequiométricas o incluso ligeramente ricas para conseguir mejores prestaciones. Si se utiliza mezcla estratificada, se genera hollín en la zona rica, así que debe proveerse el suficiente exceso de aire en torno a esa zona para quemar el hollín. Por lo tanto, a plena carga lo más indicado es utilizar mezcla homogénea estequiométrica o ligeramente rica. En los motores de inyección directa esto se consigue con una inyección temprana (cuando el pistón recorre su camino descendente en el cilindro) y de mayor duración.

Se aprecia, por lo tanto, que los requerimientos del sistema de ignición a plena carga serán similares a los de un motor actual de inyección indirecta, ya que el pistón comprimirá una mezcla homogénea de aire y combustible, que será la que encuentre la chispa en el momento de saltar. No obstante, a cargas parciales el mecanismo de ignición cambia completamente, por lo que era necesario realizar las pruebas pertinentes. La segunda parte de este Proyecto Fin de Carrera recoge los primeros pasos de los ensayos que comenzaron a mediados de Mayo de 1997 y en los que se pretendía encontrar la posición óptima de la bujía, la duración e intensidad de la chispa, el momento en que debe saltar y demás datos necesarios para optimizar el comienzo de la combustión tras una inyección tardía. Estos ensayos se realizaron siempre con presiones medias y altas (típicamente 8 bar) en el interior de la cámara de medida, pues son estas las condiciones en las que se inyectará en un motor real al buscar mezcla estratificada. En el Capítulo 6 se abordará el problema de la ignición y se mostrarán los primeros datos obtenidos. Durante el siguiente período de ensayos (a partir de Septiembre de 1997) se pretende continuar con las pruebas de ignición. Algunos de los datos ya obtenidos no han podido ser analizados, debido a que no podían ser procesados por los programas informáticos utilizados para los ensayos  Diesel.





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