Estudio experimental de inyección de gasolina usando un inyector multiorificio GDI en condiciones de flash boiling y spray collapse

Abstract

[ES] En este trabajo se ha investigado el sistema de inyección para motores GDi (Gasolina de Inyección Directa) como método a sustituir al anterior sistema PFi (Inyección por conducto) y que implicaciones tiene en el medio ambiente. El motivo de este trabajo es para descubrir cual es el comportamiento de la inyección en la cámara de combustión. Para comprender estas situaciones se ha tratado en un capítulo la metodología física, las características hasta el momento conocidas y propiedades físicas. Se ha hablado desde el punto de vista teórico físico, el funcionamiento de un motor, el sistema de inyección y movimiento de arrastre del aire en la cámara de combustión, así como los fenómenos físicos como Spray collapse que ocurren en el momento de la inyección. Para esta acometida, se diseñó y se construyó una maqueta para experimentar la inyección. Además, se ha requerido de conocimientos en óptica para la grabación de los experimentos con tres cámaras de alta velocidad, cada uno con una técnica de captación de imágenes: MIE, DBI, Schlieren. Se ha experimentado en el sistema de inyección en campo cercano, observando penetración, ángulo de chorro, velocidad. Por último, se ha procedido al procesamiento de las imágenes, extracción de datos recogidos y conclusiones. En este análisis se ha utilizado softwares matemáticos, algoritmos y códigos de procesamiento y compilación.

[EN] In this work, the injection system for GDi (Direct Injection Gasoline) engines has been investigated as a method to replace the previous PFi (Injection through duct) system and its implications for the environment. The reason for this work is to discover what is the behavior of the injection in the combustion chamber. In order to understand these situations, physical methodology, hitherto known characteristics and physical properties have been discussed in a chapter. From the theoretical physical point of view, the operation of an engine, the injection system and the air entrainment movement in the combustion chamber have been discussed, as well as physical phenomena such as Spray collapse that occur at the time of injection. For this attack, a model was designed and built to experiment with injection. In addition, optical knowledge has been required for the recording of the experiments with three high-speed cameras, each with an imaging technique: MIE, DBI, Schlieren. It has been experimented in the injection system in the near field, observing penetration, jet angle, speed. Finally, the images have been processed, data collected and conclusions have been extracted. In this analysis, mathematical software, algorithms and processing and compilation codes have been used.