Análisis computacional del movimiento del aire en una máquina de compressión-expansión rápida

Abstract

[ES] Los motores de encendido provocado con carga estratificada han cobrado importancia en los últimos años. Para poder realizar la combustión en estos se están desarrollando varias tecnologías como los sistemas TJI, en los que se utiliza una precámara de combustión para igniciar la mezcla. En este proyecto se estudiará este sistema, ya que, presenta grandes ventajas. El objetivo de este estudio ha sido cuantificar la distribución del combustible en el interior de la precámara y encontrar una solución al problema de encendido que se tenía al realizar los ensayos en la máquina de compresión y expansión rápida. Para ello se han realizado diversas simulaciones con diferntes geometrías de la precámara en CFD mediante el software Converge con el objetivo de encontrar un geometría de la precámara que permita una rápida homegenización de la mezcla en su interior. Los resultados se han procesado mediante el software Paraview que nos permite visualizar a través de contornos y vectores, las variables de interés, como la fracción másica de combustible, la temperatura o el campo de velocidades en el interior de la precámara. Como punto final se ha obtenido una geometría con un alto grado de homogenización del dosado en la precámara con la que el problema de la inestabilidad de la combustión quedaría solucionado.

[EN] The spark-ignition engine with lean burn has turned important in the past years. Many tecnologies are been deloved to get a complete combustion, like TJI sistems which use a combustion pre-chamber to ignite the mixture. In this proyect we will study that sistem, because it presents huge advantages. The objective of this project has been to cuantify the distribution of fuel in the pre-chamber and find the solution to the combustion problem that occurried when we perform the test in the rapid compression-expansion machine. For this, many simulations have been performed, with diferent geometries of the pre-chamber, in CFD with the software Converge with the objective to find a geometry of the pre-chamber that allows a fast homogenization of the inside mixture. The results have been procesed with the software Paraview that allows us to visualize through contours and vectors, the variables of interest, like mass fraction of fuel, the temperature or the speed field in the prechamber. As a final point, we have obtained one geometry a geometry with a high point of homogenization of the fuel, so the problem of the inestability of the combustion would be solved.