Análisis del comportamiento transitorio de un motor de camión de 8 litros y 260 kW operando en modo de combustión dual fuel

Abstract

[ES] Estudios previos han demostrado el potencial de emplear la estrategia de combustión dual-mode dual-fuel juntamente con la hibridación, para la reducción de emisiones contaminantes, respecto de una combustión tradicional de un motor diésel en camiones. El objetivo principal del presente trabajo reside en analizar la respuesta transitoria del motor MDE8 de Volvo operando en este modo de combustión en un camión con arquitectura de hibridación serie, empleando como combustibles el diésel y la gasolina. Para ello, con el programa informático Matlab, se representa la evolución de diversas variables para distintas cantidades de mercancía transportada por el camión, en diferentes puntos de operación del motor. Además, se estudia el tiempo de respuesta del motor en las distintas transiciones entre los puntos de operación, a partir de la evolución temporal del par. También, se estima el comportamiento del turbocompresor para condiciones estacionarias y transitorias, a partir de otras variables cuyo valor se conoce. Así, se obtienen los caudales másicos que circulan por el compresor y la turbina, las potencias y los rendimientos. Finalmente, los resultados muestran que la respuesta transitoria, en general, difiere menos del comportamiento estacionario conforme mayores son las temperaturas alcanzadas. Este fenómeno se ve pronunciado por el hecho de transportar una mayor mercancía, ya que el motor térmico se enciende con una frecuencia superior para recargar las baterías, así como por el efecto del calentamiento del motor a medida que transcurre el ensayo.

[EN] Previous studies have shown the potential of using the dual-mode dual-fuel combustion strategy together with hybrid electric powertrains to reduce polluting emissions compared to a traditional combustion of a diesel engine in trucks. The main objective of this work is to analyze the transient response of the Volvo MDE8 engine operating in this combustion mode in a truck with serial hybrid architecture, using diesel and gasoline as fuels. To achieve this, the Matlab computer program was used so as to get a representation of the evolution of different variables for different truck loads at different operating points of the engine. In addition, the response time of the engine at different operating point transitions is studied, based on the temporal evolution of the torque. Furthermore, the behavior of the turbocharger under stationary and transient operating conditions is estimated from other variables whose value is known. Thus, the mass flow rate that circulates through the compressor and the turbine, as well as power and efficiency are obtained. Finally, the findings reveal that the transient response, in general, differs less from the stationary behavior as higher temperatures are reached. This phenomenon is increased by the effect of transporting less goods, since the heat engine is turned on at a lower frequency to recharge the batteries, as well as the effect of engine heating as the test progresses.