Simulación CFD del proceso de atomización y mezcla de un inyector GDi a partir de modelos de acomplamiento unidireccional (One-way coupling)

Abstract

[ES] Dada la creciente preocupación social por las emisiones contaminantes y de efecto invernadero en el sector de la automoción, los motores de combustión interna alternativos (MCIA) se ven sometidos cada vez más a restricciones que obligan a los fabricantes a desarrollar tecnologías eficientes y respetuosas con el medio ambiente. Entre estas se encuentra la inyección directa de gasolina (GDi), que permite operar con carga estratificada y disminuir el consumo de combustible en determinadas condiciones.

Al contrario que los tradicionales sistemas de inyección indirecta, en los motores de GDi no se inyecta el combustible en una pre-cámara previa a la cámara de combustión sino directamente en el cilindro. En consecuencia, el proceso de atomización y mezcla con el aire pasa a ser determinante en las prestaciones del motor. Actualmente existen numerosas herramientas computacionales (CFD) que permiten realizar simulaciones de los fenómenos que ocurren en el proceso de inyección, facilitando así su estudio. En este proyecto, se va a utilizar el software CONVERGE V2.4 para caracterizar el chorro de un inyector GDi, el cual cumple los estándares definidos por la Engine Combustion Network (ECN), mediante la técnica de mapeado.

[EN] Due to the increasing social concern about pollutant emissions and greenhouse gases at the automotive sector, internal combustion engines are submitted to ever more regulations that push manufacturers to develop efficient and environmental-friendly technologies. One of them is Gasoline Direct injection (GDi), which enables to operate with stratified mixture and low the fuel consumption in particular conditions. Unlike traditional Port Fuel Injection systems (PFI), fuel is not injected in a pre-chamber previous to the combustion chamber but in the cylinder directly at GDi engines. Consequently, atomization and air-mixing process is decisive in the engine performance. Nowadays, there are multiple computing tools that can simulate the phenomena occurring at the injection process in order to facilitate its analysis. This project involves the use of the CONVERGE V2.4 software for the characterization of a GDi injector spray -which matches with the Engine Combustion Network (ECN) standards- by means of the mapping technique.