Análisis de un sistema de encendido con pre-cámara mediante el análisis de la curva de presión y técnicas de visualización en cámara de combustión

Abstract

[ES] Ante la falta de aplicabilidad de soluciones completamente libres de emisiones en el sector automovilístico, es necesaria una mejora de los motores utilizados hoy en día para reducir drásticamente su nivel de contaminación sin una pérdida de las prestaciones. Con este objetivo, se presenta la tecnología TJI (Turbulent Jet Ignition), un sistema de encendido por pre-cámara que ha demostrado su aplicabilidad práctica en el ámbito de los vehículos de competición.Diversos estudios han demostrado la capacidad de esta tecnología para entregar el mismo nivel de prestaciones que un motor convencional, pero con una menor cantidad de combustible utilizado. En este trabajo se pretende observar la influencia que tiene la geometría de la pre-cámara en el fenómeno de la combustión, mediante el estudio de la curva de presión y técnicas ópticas. Una RCEM (Rapid Compression Expansion Machine) ha sido utilizada para simular las condiciones que se dan en un motor real, para así poder estudiar el comportamiento de la tecnología TJI mediante un barrido de ensayos con condiciones de dosado fundamentalmente pobre. Tras el análisis de los resultados, se ha obtenido una mejora en la combustión con los ejes de los orificios de la pre-cámara desfasados con respecto a ejes coincidentes. Además, se produce una mejora en la turbulencia de los chorros eyectados con un mayor número de orificios, a igualdad de área de paso del flujo. Por último, un orificio central ha demostrado ser perjudicial para dosados relativos de alrededor 0.5, pero muy eficaz en dosados más pobres.

[EN] In the absence of applicability of completely emission-free solutions in the automotive sector, it is necessary to improve the engines used nowadaysto drastically reduce their level of contamination without a loss of performance. With this objective, the TJI (Turbulent Jet Ignition) technology, a pre-chamberignition system that has demonstrated its practical applicability in the field of racing vehicles, is presented.Several studies have shown the ability of this technology to deliver the same level of performance as a conventional engine, but with a lower amount of fuel used. In this work we try to observe the influence that the geometry of the pre-chamber has on the phenomenon of combustion, through the study of the pressure curve and optical techniques.An RCEM (Rapid Compression Expansion Machine) has been used to simulate the conditions that occur in a real engine, in order to study the behaviorof TJI technology through a sweep of tests with fundamentally poor dosing conditions.After the analysis of the results, an improvement in combustion was obtained withan offset inthe axes of the opposing holes of the pre-chamber in relation to coinciding axes. In addition, with equal flow area there is an improvement in the turbulence of the jets ejected with a greater number of holes. Finally, a central hole has been shown to be detrimental to equivalence ratiosof around 0.5in the main chamber, but very effective in leaner conditions.

[CA] Vista la falta d'aplicabilitat de solucions completament lliures d'emissions en el sector automobilístic, és necessària una millora dels motors utilitzats hui en dia per a reduir dràsticament el seu nivell de contaminació sense una pèrdua de les prestacions. Amb aquestobjectiu, es presenta la tecnologia TJI (Turbulent Jet Ignition), un sistema d'encesa per pre-cambra que ha demostrat la seua aplicabilitat pràctica en l'àmbit dels vehicles de competició. Diversos estudis han demostrat la capacitat d'aquestatecnologia per a obtindreel mateix nivell de prestacions que un motor convencional, però amb una menor quantitat de combustible utilitzat. En aquesttreball es pretén observar la influència que té la geometria de la pre-cambra en el fenomen de la combustió, per mitjà de l'estudi de la corba de pressió i tècniques òptiques.Una RCEM (Rapid Compression Expansion Machine) ha sigut utilitzada per a simular les condicions que es donen en un motor real, per poder estudiar el comportament de la tecnologia TJI per mitjà d'un agranat d'assajos amb condicions de dosatfonamentalment pobre.Realitzat l'anàlisi dels resultats, s'ha obtingut una millora en la combustió amb els eixos dels orificis de la precambra desfasats respecte a eixos coincidents.A més, es produïx una millora en la turbulència dels dolls ejectatsamb un nombre més gran d'orificis, a igualtat d'àrea de pas del flux. Finalment, un orifici central ha demostrat ser perjudicial per a dosatsrelatius d'al voltant 0.5, però molt eficaç en dosatsmés pobres.