Ajuste y puesta en marcha de un modelo predictivo para el fenómeno de combustión Diesel basado en reactores estocásticos

Abstract

[ES] Los fabricantes de motores, con la creciente demanda de ahorro de combustible y la reducción de las emisiones, todo esto conteniendo el precio final del producto, se han visto obligados a optimizar su método de diseño y producción de los motores. Una forma que han encontrado mediante la cual ahorrar tiempo y dinero es con uso de Softwares de simulación que permiten a los fabricantes detectar posibles fallos y optimizar sus motores de una forma rápida y eficaz. El modelo usado para la optimización del consumo del combustible y las emisiones, tanto de NOx como de Soot, ha sido el Stochastic Reactor Model (SRM). Este modelo en 0-D es uno de los más avanzados y precisos para el modelado del proceso de combustión de un motor de combustión interna, tanto desde el punto de vista químico como físico. A lo largo del presente documento se desarrollan simulaciones utilizando el Software LOGEengine para estudiar de qué forma, mediante las herramientas que proporciona el programa, ajustar las simulaciones a unos datos experimentales medidos de un motor Volvo MD5 de un solo cilindro. En primer lugar, se ha descrito cómo se han ajustado las diferentes herramientas que proporciona el programa para la simulación. Dichas herramientas se dividen básicamente en dos, la primera simula desde que empieza el ciclo con el cierre de la válvula de entrada hasta el inicio de la inyección del combustible, la segunda de ellas simula desde que se inyecta el combustible hasta que se abre la válvula de escape marcando el fin del ciclo. Tras describir cómo se ha ajustado cada herramienta se muestran los resultados obtenidos acompañándolos de un análisis de los mismos. Éstos muestran que los puntos experimentales de alta carga han resultado más fáciles de simular, con un ajuste muy bueno entre la simulación y lo experimental y sin necesitar de un proceso iterativo grande de simulaciones.

[CA] Els fabricants de motors, amb la creixent demanda de l’estalvi de combustible i la reducció de mes emissions, tot açò contenint el preu final del producte, s’han vist obligats a optimitzar el seu mètode de disseny i producció dels motors. Una forma que han trobat per mitjà del qual estalviar temps i diners és amb ús de programes de simulació que permeten als fabricants detectar possibles errades i optimitzar els seus motors d’una forma ràpida i eficaç. El model usat per a l’optimització del consum del combustible i les emissions, tant de NOx com de Soot, ha sigut el Stochastic Reactor Model (SRM). Este model en O-D é son dels més avançats i precisos per al modelatge del procés de combustió d’un motor de combustió interna tant des del punt de vista químic com del físic. Al llarg del present document es desenvolupen simulacions utilitzant el Programa LOGEengine per a estudiar de quina forma, mitjançant les ferramentes que proporciona el programa, ajustar les simulacions a unes dades experimentals mesurats d'un motor Volvo MD5 d'un sol cilindre. En primer lloc, s'ha descrit com s'han ajustat les diferents ferramentes que proporciona el programa per a la simulació. Les dites ferramentes es dividixen bàsicament en dos, la primera simula des que comença el cicle amb el tancament de la vàlvula d'entrada fins a l'inici de la injecció del combustible; la segona d'elles simula des que s'injecta el combustible fins que s'obri la vàlvula de fuga marcant el fi del cicle. Després de descriure com s'ha ajustat cada ferramenta es mostren els resultats obtinguts acompanyant-los d'una anàlisi dels mateixos. Estos mostren que els punts experimentals d'alta càrrega han resultat més fàcils de simular, amb un ajust molt bo entre la simulació i allò experimental i sense necessitar un procés iteratiu gran de simulacions.

[EN] The engine manufacturers, with the growing demand of fuel efficiency and emission reduction; all of this, containing the closing price of the product have been obliged to optimize their engine’s design and production method. One way they found they could save money and time is using simulation Softwares that allow manufacturers to detect possible errors and to optimize their engines in a fast and effective way. The model used to the fuel and emissions consumption optimization both for NOx and Scoot, has been Stochastic Reactor Model (SRM). This model in 0-D is one of the most advanced and precise for the combustion modeling process of an internal combustion engine from both physical and chemical point of view. Throughout this document simulations are developed using the LOGengine Software to examine in what way, through the program tools that are suggested, to adjust the simulations to experimental data measured by a one-cylinder Volvo MD5 engine. In the first place, it is described how the different tools the program suggests for the simulation are adjusted. Those tools are divided in two, the first simulates from the beginning of the in-take valve closure cycle until the start of injection; the second simulates from the fuel injection until the exhaust valve opening indicating the cycle ending. After describing how each tool has been adjusted, the obtained results are showed with their analysis. They show that the high-charge experimental points have been easier to simulate with a good adjustment between the simulation and the experimental without needed a big iterated simulation process.