Estudio de las emisiones gaseosas en un motor de encendido provocado con recirculación de gases de escape.

Abstract

[ES] Una de las técnicas existentes en la actualidad para mejorar el rendimiento de los motores de encendido provocado que forman parte de plantas propulsivas híbridas consiste en la utilización de la recirculación de gases de escape, que permite reducir las pérdidas por bombeo en bajas cargas y mejorar el fasado de la combustión en medias y altas cargas. Además, permite reducir las emisiones de óxidos de nitrógeno, que están fuertemente reguladas por las normativas anti contaminación, cada vez más exigentes. La utilización de esta tecnología es prácticamente la única vía para contrarrestar estas emisiones, con lo que es sustancialmente obligatoria su inclusión en la totalidad de los motores de combustión interna actuales. No obstante, existe un impacto en el desarrollo de la combustión y las posteriores emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos sin quemar que debe tenerse en cuenta, ya que, no siendo el objetivo del EGR, se ven afectadas por la recirculación. Además de la casi obligatoriedad de incluir EGR en los motores, el creciente esfuerzo tecnológico que se invierte hoy en día en mejorar esta técnica, hace necesario conocer en profundidad los efectos que tiene su implementación en el resto de parámetros y emisiones del motor. Para ello, en el presente trabajo se realiza un análisis de dichas emisiones en función de la tasa de gases recirculados, su interacción con un sistema de distribución variable y el punto de operación del motor, basándose en el estudio de la presión instantánea en los cilindros, además de la realización de modelos analíticos sencillos en base a esta tasa de EGR, que permitirán realizar una primera aproximación a la predicción de emisiones de monóxido de carbono e hidrocarburos sin quemar en cualquier motor y punto de funcionamiento.

[EN] One of the currently existing techniques to improve the performance of provoked-ignition engines that are part of hybrid propulsive plants consists in the use of exhaust gas recirculation, which allows to reduce pumping losses at low loads and improve combustion phasing at medium and high loads. In addition, it allows to reduce the emissions of nitrogen oxides, whose emissions are strongly regulated by the increasingly demanding anti-pollution laws. The use of this technology is practically the only way to counteract these emissions, making it substantially mandatory to include it in all modern internal combustion engines. However, there is an impact on the development of combustion and subsequent emissions of carbon monoxide and unburned hydrocarbons that must be taken into account, since, not being the objective of the EGR, they are affected by the recirculation. In addition to the almost mandatory nature of including EGR in the engines, the increasing technological effort that is invested today in improving this technique, makes it necessary to know in depth the effects that its implementation has on the rest of the parameters and emissions of the engine. For this, in the present work an analysis of said emissions is carried out based on the rate of recirculated gases, their interaction with a variable distribution system and the engine operating point, starting on the study of the instantaneous pressure in the cylinders, in addition to the realization of simple analytical models based on this EGR rate, which will allow a first approximation to be made to the prediction of carbon monoxide and unburned hydrocarbons emissions in any engine and operating point

[CA] Una de les t`ecniques existents en l’actualitat per millorar el rendiment dels motors d’encesa provocada que formen part de plantes propulsives h´ıbrides consisteix en la utilitzaci´o de la recirculaci´o de gasos d’escapament, que permet reduir les p`erdues per bombeig a baixes c`arregues i millorar el fasat de la combusti´o en mitjanes i altes c`arregues. A m´es, permet reduir les emissions d’`oxids de nitrogen, les quals estan fortament regulades per les normatives anti contaminaci´o, cada vegada m´es exigents. La utilitzaci´o d’aquesta tecnologia ´es pr`acticament l’´unica via per contrarestar aquestes emissions, de manera que ´es quasi obligat`oria la seva inclusi´o en la totalitat dels motors de combusti´o interna actuals. No obstant aix`o, hi ha un impacte en el desenvolupament de la combusti´o i les posteriors emissions de mon`oxid de carboni i hidrocarburs sense cremar que s’ha de tenir en compte, ja que, no sent l’objetiu de l’EGR, es veuen afectades per la recirculaci´o. A m´es de la pr`actica obligatorietat d’incloure EGR en els motors, el creixent esfor¸c tecnol`ogic que s’inverteix hui dia en millorar aquesta t`ecnica, fa necessari con´eixer en profunditat els efectes que t´e la seua implementaci´o a la resta de par`ametres i emissions del motor. Per a aix`o, en el present treball es realitza una an`alisi d’aquestes emissions en funci´o de la taxa de gasos recirculats, la seua interacci´o amb un sistema de distribuci´o variable i el punt d’operaci´o de l’motor, basant-se en l’estudi de la pressi´o instant`ania en els cilindres, a m´es de la realitzaci´o de models anal´ıtics senzills en base a aquesta taxa d’EGR, que permetran realitzar una primera aproximaci´o a la predicci´o d’emissions de mon`oxid de carboni i hidrocarburs sense cremar en qualsevol motor i punt de funcionament