Diseño de una metodología de validación de datos experimentales de una sala de ensayos de un motor de encendido provocado

Abstract

[ES] El proceso de combustión es una parte esencial del ciclo de trabajo de un MCIA. Durante el mismo, debe liberarse la energía química del combustible en un corto periodo de tiempo con el fin de generar el trabajo necesario en la fase de expansión. Es por ello, que hoy en día, se está dedicando un gran esfuerzo en conocer cómo sucede dicho proceso, así como a desarrollar modelos que sean capaces de predecirlo. El éxito, tanto de estos estudios como del desarrollo de dichos modelos radica en la disponibilidad de información experimental de fiabilidad probada. En este trabajo se pretende desarrollar una metodología que permita, por un lado, validar la gran cantidad de conocimientos registrados en una sala de ensayos de un motor de encendido provocado, corrigiendo las eventuales incertidumbres de los diferentes equipos de medida, y, por otro lado, determinar ciertos parámetros que no se pueden medir directamente (como, por ejemplo, la fracción de gases residuales, o el calor transmitido a las paredes de la cámara de combustión), pero que son necesarios, incluso indispensables, para estudiar correctamente el proceso de combustión. El estudio se aborda mediante el software GT-Suite, haciendo uso del TPA (Análisis de las Tres Presiones). En este análisis, las señales de presión instantáneas medidas en la admisión, el cilindro y el escape del motor durante el ensayo son usadas como datos de entrada, para determinar la composición efectiva de la carga existente en el cilindro y afinar el referenciado de la presión en el cilindro. Durante el análisis, en atención a las diferentes relaciones que deben cumplir diversos de los parámetros medidos experimentalmente, se pueden corregir (ligeramente) muchos de los datos medidos, eliminando así las inevitables incertidumbres de los diferentes equipos de medida usados para su determinación, incrementando así la calidad y consistencia de la información experimental.

[EN] The combustion process is an essential part of the working cycle of a reciprocating internal combustion engine. This process must release the chemical energy of the fuel in a short period of time, in order to generate the required work to power the expansion stroke. Hence, why nowadays, plenty of efforts are being directed at expanding the knowledge held on this event, and towards developing models capable of predicting its behaviour. The success of both these studies and of the development of the mentioned models largely lies on the availability of reliable and trustworthy experimental data. The present project seeks to develop a methodology that would allow to solve the issues previously presented. On one hand, it could validate the large amounts of experimental data measured in an engine test bench, correcting any possible uncertainties caused by the measuring equipment. On the other, it would be able to determine certain parameters that can¿t be measured directly, such as residual gasses fraction or transmitted heat to the combustion chamber walls, but are nevertheless necessary, even essential, for a correct study of the combustion process. This project will be made possible through the use of the GT-Suite software, employing a TPA (Or Three Pressure Analysis). This method makes use of the instantaneous pressure signals registered in the intake manifold, cylinder, and exhaust to determine the effective composition of the cylinder mixture, and to fine tune the referencing of the pressure measured inside the cylinder. By taking into consideration all the diverse relationships existing between the experimentally measured data, it is possible to slightly correct most of it, therefore eliminating any unavoidable uncertainties caused by measuring apparatus. Consequently, a greater quality and consistency of experimental data is achieved.

[VL] El procés de combustió és una part essencial del cicle de treball d’un motor de combustió interna alternatiu. Durant aquest, ha d’alliberar-se l’energia química del combustible en un curt període de temps amb la finalitat de generar el treball necessari durant la fase d’expansió. és per això que avui en dia s’està consagrant molt d’esforç en conèixer com succeeix el procés, així com a desenvolupar models que siguin capaços de predir-ho. L’èxit, tant d’aquests estudis com del desenvolupament dels mencionats models, radica en la disponibilitat d’informació experimental de fiabilitat provada. En aquest treball es pretén desenvolupar una metodologia que permeti, d’una banda, validar la gran quantitat d’informació registrada en una sala d’assajos d’un motor d’encès provocat, corregint les eventuals incerteses dels diferents equips de mesura, i per l’altra, determinar certs paràmetres que no es poden mesurar directament (com, per exemple, la fracció de gasos residuals, o la calor transmesa a les parets de la cambra de combustió), però que son necessaris, fins i tot indispensables, per a estudiar correctament el procés de combustió. L’estudi s’aborda mitjançant el software GT-Suite, fent ús del TPA (Anàlisis de les Tres Pressions). En aquesta anàlisis, els senyals de pressió instantanis mesurats en l’admissió, el cilindre i l’escapament del motor durant l’assaig són utilitzats com a dades d’entrada, per a determinar la composició efectiva de la càrrega existent en el cilindre i afinar el referenciat de la pressió en el cilindre. Durant la anàlisi, en atenció a les diferents relacions que han de complir diversos dels paràmetres mesurats experimentalment, es poden corregir (lleugerament) moltes de les dades mesurades, eliminant d’aquesta manera les inevitables incerteses dels diferents equips de mesura per a la seva determinació, i incrementant qualitat i consistència de la informació experimental.