Análisis del efecto sobre la combustión de la recirculación de gases de escape de alta y baja presión en un motor de encendido provocado

Abstract

[ES] La recirculación de gases de escape, también conocida como EGR, se está estudiando en motores de encendido provocado, debido al potencial que presenta. Estos sistemas tienen algunos efectos que mejoran el rendimiento global como, la disminución de pérdidas de calor debido al mayor calor específico de los gases que se encuentran en el cilindro, la reducción de pérdidas por estrangulación en cargas bajas y medias o, una mayor resistencia al autoencendido anómalo, también conocido como knocking, en altas cargas. Esta mejora, a su vez, supone una disminución del consumo del combustible y de algunas de las emisiones principales del motor. Los sistemas de EGR externo presentan distintas configuraciones, ya que pueden ser de alta o de baja presión. Según la configuración que se utilice, así como la tasa de EGR que se recircula, tanto la temperatura como la composición de los gases dentro del cilindro varía, por lo que, las prestaciones y las emisiones del motor se ven afectadas. Por ello, se van a analizar datos experimentales obtenidos en banco de motor con cada una de las configuraciones, en distintos puntos de funcionamiento, y a diferentes tasas de EGR, gracias a la herramienta CALMEC de diagnóstico de la combustión a partir de la señal de presión en el cilindro, previamente desarrollada en el Departamento.

[EN] Due to a greater awareness about the environmental protection, regulations are becoming more restrictive, therefore, adapting to the new situation has become necessary. Nowadays, in alternative internal combustion engines, the design focuses on the diminution of the environmental impact and, consequently, new strategies, with the aim of limiting both fuel consumption and pollutant emissions, are emerging. One of the most popular strategies in recent decades is the recirculation of exhaust gases, also known as EGR. This technique, already used in diesel engines to reduce emissions of NOx, is also being studied in spark ignition engines, due to its potential on increasing the overall engine performance and decreasing fuel consumption. This last consequence, in addition, supposes decreasing some of the main engine emissions. External EGR systems have different configurations as they can be high, low or mixed pressure. Depending on the configuration used, as well as the rate of EGR recirculated, both the temperature and the composition of the gases within the cylinder vary, so engine performance and emissions are affected. All things considered, experimental data, obtained on a testing bench, with each of the configurations, at different points of operation, and at different rates of EGR, will be used in order to analyze the influence of these parameters on the combustion phase of the engine, focusing on parameters such as emissions or heat losses that occur.

[CA] A causa d’una major conscienciaci´o sobre la protecci´o mediambiental, les normatives s´on cada vegada m´es restrictives, per aix`o, ´es necessari adaptar-se a la nova situaci´o. Actualment, en els motors de combusti´o interna alternatius, el disseny es centra en aquesta disminuci´o de l’impacte ambiental, com a conseq¨u`encia, cada vegada sorgeixen m´es estrat`egies que busquen limitar tant el consum de combustible, com les emissions contaminants produ¨ıdes per la combusti´o. Una de les estrat`egies m´es populars en les ´ultimes d`ecades ´es la recirculaci´o de gasos de fuga, tamb´e coneguda com a EGR. Aquesta t`ecnica, ja utilitzada en motors di`esel per a disminuir les emissions de NOx, s’est`a estudiant tamb´e en motors d’encesa provocada, a causa del potencial que presenta. En particular, sobre l’augment del rendiment global del motor, i sobre la disminuci´o del consum de combustible, i com a conseq¨u`encia d’algunes de les emissions principals del motor. Els sistemes d’EGR extern presenten distintes configuracions, ja que poden ser d’alta, de baixa pressi´o o h´ıbrids. Segons la configuraci´o utilitzada, aix´ı com la taxa d’EGR recirculada, tant la temperatura com la composici´o dels gasos dins del cilindre varia, de manera que les prestacions i les emissions del motor es veuen afectades. Per tot all`o, s’utilitzaran dades experimentals obtingudes en un banc d’assajos amb cada una de les configuracions, en distints punts de funcionament, i a diferents taxes d’EGR. A fi d’analitzar la influ`encia d’aquests par`ametres sobre la fase de combusti´o del motor, centrant-se en par`ametres com les emissions o les p`erdues de calor que es produeixen.