Optimización teórica de la ley de combustión de un motor diésel bajo diferentes estrategias innovadoras

Abstract

[ES] Actualmente, la preocupación de cualquier persona que posee un automóvil es doble: medioambiental y económica. Esta doble intranquilidad ha conducido al sector de la automoción a definir el estudio de los vehículos como primordial. En el caso de los motores diésel, y tras el escándalo del dieselgate, la presión es aún mayor y es por ello que los principales fabricantes se apresuran en conocer los posibles caminos para mejorar la eficiencia de los mismos. En este trabajo se explorarán algunas de las tendencias actuales encaminadas a la mejora de las prestaciones. Una de ellas es ver qué efecto tiene en el rendimiento la transmisión de calor a las partes del motor en contacto con el gas (pistón, culata y cilindro). Para ello se emplearán materiales cuyas propiedades permiten que su temperatura reproduzca hasta cierto punto la evolución de la temperatura del gas con el que están en contacto. Otra de las vías de estudio será analizar el impacto que tiene la relación de compresión variable en motores, analizándolo mediante el estudio de la Ley de Liberación de Calor, que no es más que la forma que describe el calor liberado durante el proceso de combustión. Se estudiará su efecto sobre la optimización del rendimiento y la emisión de partículas contaminantes, en concreto de NOx. En todas las investigaciones se empleará una herramienta de cálculo estadístico y un modelo predictivo, y su mixtura permitirá llegar a optimizar el rendimiento indicado y, en algunos casos las emisiones, tras el proceso de combustión. Los estudios se realizarán para diferentes puntos característicos del motor, obtenidos mediante ensayos experimentales, tanto a baja, media y alta carga, y su combinación con bajo, medio y alto régimen. Este abanico de puntos trata de representar el funcionamiento real del motor en todo el rango de operación.

[EN] Nowadays, anyone who owns a car has a double concern: environmental and economic. This double uneasiness has led the automotive sector to define the study of vehicles as capital. In the case of diesel engines, and after the scandal of dieselgate, the pressure is even greater and that is the reason why the main manufacturers want to know possible ways to improve the engine's efficiency. In this work some of the current trends aimed at improving engine performance will be explored. One of them is to see what effect has heat transmission on the engine parts in contact with the gas (piston, cylinder head and cylinder). To this end, materials whose properties allow its temperature to reproduce the evolution of the temperature of the gas which they are in contact will be used. Another way of study will be to see the impact of the variable compression ratio on engines, analyzing it by studying the Combustion Law, which is the form that describes the heat released during the combustion process. Its effect on the performance and the emission of polluting particles optimization will be examined, specifically NOx. In all the investigations a statistical calculation tool and a predictive model will be used, and its mixture will allow to optimize the indicated performance and, in some cases, the emissions, after the combustion process. The studies will be carried out for different engine operation points, obtained by means of experimental tests, at low, medium and high load, and their combination with low, medium and high engine speeds. Those points try to include a representative sample of the actual operation in whole range.