Modelado y control de un motor de encendido provocado de 3 cilindros y 50 kW para optimizar su rendimiento, usando SICICLO y MATLAB

Abstract

[ES] Es conocido que los sistemas de transporte son una de las causas más impactantes en la contaminación del aire de zonas urbanas, como también tienen un gran efecto en la generación de CO2 a nivel global. Los organismos internacionales cada vez son más y más rigurosas con los motores de combustión interna para la regulación de sus gases de escape y forzando a los investigadores a crear nuevas tecnologías que puedan cumplir con los nuevos estándares a los que el mundo automovilístico se está dirigiendo. Con esto en mente el CMT-Motores Térmicos y el grupo Renault-Francia Automóviles, unen fuerzas en un proyecto para el diseño de un MCIA (Motor de Combustión Interna Alternativo) prototipo para un Range Extender (es decir, un MCIA que irá conectado a un generador eléctrico que sirve para extender la autonomía de un vehículo eléctrico). El tal MCIA será de encendido provocado, y operará con gas natural comprimido (CNG). El objetivo es que tenga 1 litro de cilindrada total (i.e. pequeño tamaño), 3 cilindros, 50 kW de potencia nominal y 45% de rendimiento efectivo en el punto de operación nominal (punto fijo, a 4000 rpm). El control automático es una pieza fundamental para lograr los objetivos que se tienen propuesto (50 kW y 45% de rendimiento efectivo en el punto de operación), por lo tanto, como parte del proyecto se diseñará un controlador PID para mejorar el sistema y mantener las variables de rendimiento en los rangos deseado.

[EN] Is known that transport systems are one of the most shocking causes of air pollution in urban areas, as they also have a great effect on the generation of CO2 globally. International organizations are becoming more and more rigorous with internal combustion engines for regulating their exhaust gases and forcing researchers to create new technologies that can meet the new standardsthat the automotive world is targeting.With this in mind the CMT-Motores Térmicosand the Renault-FranciaAutomóvilesgroup join forces in a project for the design of a prototype AICE(Alternative Internal Combustion Engine) for a Range Extender (that is, a AICEthat will be connected to an electric generator that serves to extend the autonomy of an electric vehicle).This AICEwill be ignited, and will operate with compressed natural gas (CNG). The objective is to have 1 liter of total displacement (i.e., small size), 3 cylinders, 50 kW of nominal power and 45% effective performance at the nominal operating point (fixed point, at 4000rpm).Automatic control is a fundamental part to achieve the objectives that are proposed (50 kW and 45% effective performance atthe point of operation), therefore, as part of the project a PID controller will be designed to improve the system and maintain performance variables in the desired ranges.