Estudio del impacto de distintos sistemas de recirculación de gases de escape en un motor de encendido provocado mediante su análisis fluidodinámico

Abstract

[ES] La aparición de normativas de emisiones cada vez más estrictas en la Unión Europea ha resultado en la necesidad de desarrollar motores de combustión que incorporen nuevas tecnologías que favorezcan una mayor eficiencia de los mismos y, al mismo tiempo, reduzcan sus emisiones contaminantes. Para ello, en los últimos años se ha puesto el foco en los motores de gasolina ya que, por sus características de funcionamiento, presentan la capacidad de emplear un sistema de postratamiento más sencillo y barato que los motores diésel. No obstante, además de superar las normativas de emisiones, también deben presentar una buena eficiencia, aspecto en el que los motores gasolina están en desventaja frente a los motores diésel. Es por ello que se están desarrollando e implementando nuevas tecnologías en los motores de encendido provocado capaces de reducir el consumo de combustible a la vez que satisfacen los requisitos de emisiones de las nuevas normativas. Algunas de estas tecnologías son la inyección directa, el downsizing, la distribución variable o la recirculación de los gases de escape. En este trabajo se estudiarán los efectos de aplicar dos sistemas de recirculación de los gases de escape (EGR, por sus siglas en inglés Exhaust Gas Recirculation) a un motor de encendido provocado de inyección directa sobrealimentado. Se buscará estudiar el impacto del uso de EGR en el funcionamiento del motor, así como las diferencias entre los dos sistemas de EGR usados, de alta y de baja presión. Para ello se hará uso de la información extraída de la realización de una serie de ensayos sobre el motor de estudio en varios puntos de funcionamiento, que se usarán para validar el modelo del motor mediante el software de simulación fluidodinámica GT-POWER.

[CA] L’aparició de normatives d’emissions cada vegada més estrictes a la Unió Europea han resultat en la necessitat de desenvolupar motors de combustió que incorporen noves tecnologies que afavoreixen una major eficiència d’estos i, al mateix temps, redueixen les seus emissions contaminants. Per a aconseguirho, als últims anys s’ha posat l’atenció als motors de gasolina ja que, per les seues característiques de funcionament, presenten la capacitat d’emprar un sistema de post-tractament més senzill i barat que els motors dièsel. No obstant això, a més de superar les normatives d’emissions, també han de presentar una bona eficiència, aspecte al que els motors de gasolina es troben en desavantatge enfront dels motors dièsel. Es per això que s’estan desenvolupant i implementant noves tecnologies als motors d’encès provocat capaços de reduir el consum de combustible a la mateixa vegada que satisfacen els requisits d’emissions de les noves normatives. Algunes d’estes tecnologies son la injecció directa, el downsizing, la distribució variable o la recirculació dels gasos d’escapament. En este treball s’estudiaran els efectes d’aplicar dos sistemes de recirculació dels gasos d’escapament (EGR, per les seus sigles en anglès Exhaust Gas Recirculation) a un motor d’encès provocat d’injecció directa sobrealimentat. S’estudiarà l’impacte de l’ús de l’EGR sobre el funcionament del motor, així como les diferencies entre els dos sistemes de EGR emprats, de alta i baixa pressió. Per a fer-ho es farà ús de la informació obtinguda de la realització d’una sèrie d’assajos sobre el motor d’estudi en diversos punts de funcionament, que seran validats mitjançant el software de simulació fluid-dinàmica GT-POWER.

[EN] The application of new and stricter polluting emissions regulations in the European Union has forced the industry to develop combustion engines that use new technologies capable of improving their efficiency and, at the same time, reduce their emissions. In order to accomplish that, in the last years a new focus into gasoline engines has appeared. These engines, due to its inherent working conditions, are able to use a simpler and cheaper post-treatment system than Diesel engines. However, to remain competitive against Diesel engines they are not only required to pass emissions regulations, but they must also achieve certain efficiency objectives because, in this matter, gasoline engines capabilities fall behind Diesel. To address that problem new technologies capable of improving efficiency and, at the same time, keeping emissions at check are being developed and implemented in spark ignition engines. Some of these technologies are direct injection, downsizing, variable valve timing and exhaust gas recirculation systems. The aim of this project will be to study the resulting effects of applying two different exhaust gas recirculation systems to a turbocharged direct injection spark ignition engine. Following this, the impact of EGR over the engine’s behavior and potential differences between both EGR configurations will be studied. In order to reach these objectives, data extracted from experimental tests performed with the studied engine at different operation points will be used, being beforehand validated and adjusted with the fluid dynamics simulation software GT-POWER.