Desarrollo de un motor de combustión interna alternativo con separación del aire mediante membranas y oxicombustión

Abstract

[ES] En el siguiente trabajo de investigaci´on se aborda el estudio detallado y la obtenci´on de resultados realistas por medio de simulaciones unidimensionales emple´andose la herramienta VEMOD, un software no comercial desarrollado en el Centro de Motores T´ermicos (CMT),de un nuevo concepto de motor de combusti´on interna alternativo en el que se evitan por completo las emisiones de ´oxidos de nitr´ogeno, debidas al proceso de combusti´on dentro del motor. Dicho concepto es resultado tanto de la combinaci´on de elementos altamente conocidos ya empleados en motores actuales como de la incorporaci´on y uso de nuevos elementos, surgidos como consecuencia de avances tecnol´ogicos en otras ´areas de la ingenier´ıa distintas al puro campo aeroespacial, concretamente en el dominio de la tecnolog´ıa qu´ımica: las membranas s´olidas de transporte i´onico. El dise˜no del motor mantiene una estructura similar a otros ya conocidos, combinando aspectos positivos de muchos de ellos, y sus tendencias y comportamientos presentan una gran similitud con respecto a los actuales empleados en la generaci´on de potencia para veh´ıculos autopropulsados. En este estudio el prop´osito es centrarse en adaptar motores concretos y reales dedicados a la propulsi´on automovil´ıstica. El resultado final de este proyecto se puede simplificar como el dise˜no del propio motor, y los elementos acoplados, para la obtenci´on de una potencia objetivo en un eje manteniendo el m´ınimo consumo posible; estos resultados se comparar´an con los del motor originalmente modificado para la evaluaci´on de los mismos y su viabilidad real. Esta fusi´on de conocimientos de distintas ´areas ha sido posible gracias a la cooperaci´on de los siguientes institutos de investigaci´on, situados ambos en la Universitat Polit`ecnica de Val`encia: el Centro de Motores T´ermicos (CMT), donde se ha llevado a cabo este trabajo, y el Instituto de Tecnolog´ıa Qu´ımica (ITQ), quien ha proporcionado parte de la tecnolog´ıa necesaria para realizarlo.

[EN] The present research project aims to carry out a detailed study of a new internal combustion engine (ICE) model, that is able to avoid completely nitrogen oxides emissions, which are produced during the combustion process. This study will obtain realistic results using one-dimensional simulations using the non-commercial software VEMOD devoloped by the Centro de Motores T´ermicos (CMT) . This new concept is the result of both the combination of highly known elements, already used in current ICE, and the incorporation and use of new elements (solid ion transport membranes), arising as a result of technological advances in multiple areas of engineering, specifically in the field of Chemical Technology. The engine, which is aimed to be designed, maintains a very similar structure when it is compared with other real and current engines. It tries to combine some of the positive aspects already known, and its behavior is similar to the current cycles used in power generation for self-propelled vehicles. The purpose of this research project is to focus on an the adaptation of specific current and real engines dedicated to automotive propulsion. The final result of this project can be simplified as the design of the motor itself, and the coupled elements, to obtain a target power on a shaft while maintaining the minimum possible consumption; These results will be compared with those of the originally modified engine to evaluate them and their actual viability. The combination of knowledge of different areas has been possible due to cooperation of the following research centers, located at the Universitat Polit`ecnica de Val`encia: this project was developed at the Centro de Motores T´ermicos (CMT), and technology advances carried out by the Instituto de Tecnolog´ıa Qu´ımica (ITQ).