Desarrollo de un modelo de emisión de partículas de hollín en motores GDI: diseño y primera fase de implementación

Abstract

[ES] El objetivo de este trabajo fin de máster es plantear y desarrollar un modelo de simulación para obtener la distribución de masa, número y tamaño de las partículas de hollín emitidas por un motor GDI, implementado principalmente en MATLAB con la ayuda de otros programas informáticos: Cantera, GT-Suite, Sweep. Se iniciará el estudio analizando la problemática medioambiental actual, los fundamentos teóricos sobre los motores de combustión interna alternativos y los procesos de formación de partículas en sí. En base a todo ello se definirá la estructura del modelo, incidiendo en los diferentes submodelos que lo forman y las conexiones que existen entre ellos. En una segunda fase, se implementarán los modelos, los cuáles se irán validando, en primer lugar, de manera aislada (es decir, cada uno por separado), para después realizar su validación conjunta (probablemente esto se realizará en un trabajo futuro), haciendo uso para ello de todos los resultados, tanto experimentales como de modelos de cálculo más sofisticados, que se tengan a disposición. Finalmente, en vista de los resultados que se obtengan, se evaluará la bondad de los submodelos implementados, dando indicaciones sobre posibles mejoras que se podrían implementar en el futuro.

[CA] Per a complir amb la normativa mediambiental vigent, les emissions contaminants dels motors de gasolina d’injecció directa estan regulades per lleis que es van fent més restrictives amb el pas del temps. Així, es va incrementant la complexitat dels assajos experimentals i aquests es van allunyant dels processos estàndard. Per això, el present Treball Final de Màster aborda la primera fase d’implementació d’un model de simulació que substituïsca a aquests procediments experimentals i permeta la determinació del número, massa i distribució de grandària de les partícules de sutge, implementat principalment en MATLAB amb l’ajuda de altres programari. El model es basa en una aproximació multizona en la qual es detallen els processos de formació de partícules i les reaccions de cinètica química que tenen lloc en la cambra de combustió, prenent com a principals fonts de contaminació la pel·lícula de combustible romanent tant en l’injector com en les parets de la cambra de combustió i la mescla aire-combustible no homogènia.

[EN] For this reason, the present Master’s Thesis tackles the first phase of implementation of a simulation model that replaces these experimental processes and allows the determination of soot particles mass, number and size distribution, implemented mainly in MATLAB with the help of other software. The model is based in a multi-zone approach in which particles formation processes and chemical reaction kinetics that take place in the combustion chamber are detailed, with residual fuel film in the injector and in the combustion chamber walls and the inhomogeneous air-fuel mixture as principal contamination sources.