Análisis del impacto de los aspectos geométricos sobre las prestaciones de un sistema de encendido por precámara de tipo pasivo para motores de encendido provocado de nueva generación

Abstract

[ES] El presente Trabajo Fin de Grado plantea como objetivo principal el estudio de un aspecto crítico en los sistemas de encendido por precámara de tipo pasivo como es el impacto de los diferentes parámetros que definen la geometría de la propia precámara, fundamentalmente su volumen y el área de paso de los orificios que conectan dicha precámara con la cámara de combustion principal, sobre las prestaciones de este concepto de ignición de aplicación a motores de encendido provocado.

Para alzcanzar este objetivo se utilizará una herramienta de simulación 1D que permite reproducir los flujos termofluidodinámicos característicos en este tipo de motores, incluyendo aquellos que se desarrollan en el interior de la precámara una vez integrada en el modelo completo del motor, junto con un modelo 1D de chorro gaseoso que posibilita el análisis de las características fundamentales de los chorros eyectados desde la precámara hacia la cámara principal. Una vez establecidas las herramientas y seleccionados los parámetros con los que se evaluará las prestaciones del concepto, se procederá a realizar una serie de estudios parámetricos diseñados para identificar el efecto aislado de cada uno de los parámetros geométricos para entender no sólo la sensibilidad del concepto de encendido sino también para establecer criterios de diseño que permitan optimizarlo en el futuro.

Este Trabajo Fin de Grado pretende contribuir a generar el conocimiento necesario para desarrollar motores de encendido provocado de nueva generación más eficientes y con menos emisiones de CO2 de aplicación al sector de transporte por carretera, en línea con las líneas estratégicas establecidas por las instituciones Europeas y Españolas.

[CA] El present Treball Fi de Grau planteja com a objectiu principal l'estudi d'un sistema d'encesa per precambra de tipus passiu per a motors d'encesa provocat i les seves prestacions enfront de diferents combustibles alternatius, a més de gasolina. A més, es posarà atenció a l'impacte dels diferents paràmetres que defineixen la geometria de la pròpia precámara, fonamentalment el seu volum i l'àrea de pas dels orificis que connecten aquesta precámara amb la cambra de combustió principal. Per assolir aquest objectiu s'utilitzarà una eina de simulació 1D que permet reproduir els fluxos termofluidodinámicos característics en aquest tipus de motors, incloent aquells que es desenvolupen a l'interior de la precámara un cop integrada en el model complet de l'motor, juntament amb un model 1D de raig gasós que possibilita l'anàlisi de les característiques fonamentals dels dolls ejectats des de la precámara cap a la càmera principal. Un cop establertes les eines i seleccionats els combustibles alternatius i paràmetres amb els quals s'avaluarà les prestacions de l'concepte, es procedirà a realitzar una sèrie d'estudis dissenyats per identificar l'efecte aïllat de cada un d'aquests factors per entendre no només la sensibilitat de l'concepte d'encesa sinó també per establir criteris de disseny que permetin optimitzar en el futur. Aquest Treball Fi de Grau pretén contribuir a generar el coneixement necessari per desenvolupar motors d'encesa provocat de nova generació més eficients i amb menys emissions de CO2 d'aplicació a el sector de transport per carretera, en línia amb les línies estratègiques establertes per les institucions Europees i espanyoles

[EN] The main objective of this Final Degree Project is to study a critical aspect in passive-type pre-chamber ignition systems, such as the impact of the different parameters that define the geometry of the pre-chamber itself, mainly its volume and the area of passage of the orifices that connect said pre-chamber with the main combustion chamber, on the performance of this ignition concept applied to spark-ignition engines.

To achieve this objective, a 1D simulation tool will be used that allows to reproduce the thermofluid-dynamic flows characteristic of this type of engine, including those that develop inside the pre-chamber once it has been integrated into the complete engine model, together with a 1D model. of gaseous jet that allows the analysis of the fundamental characteristics of the jets ejected from the pre-chamber to the main chamber. Once the tools have been established and the parameters used to evaluate the performance of the concept have been selected, a series of design parametric studies will be carried out to identify the isolated effect of each of the geometric parameters to understand not only the sensitivity of the concept of on but also to establish design criteria to optimize it in the future.

This Final Degree Project aims to contribute to generating the necessary knowledge to develop new generation spark-ignition engines that are more efficient and with less CO2 emissions applicable to the road transport sector, in line with the strategic lines established by the European institutions and Spanish.