Desarrollo de un Modelo de Impacto del Combustible en las Paredes de la Cámara de Combustión para Motores de Inyección Directa de Gasolina

Abstract

[ES] Con el fin de cumplir con la normativa medioambiental vigente y conseguir una mayor pureza en el aire que respiramos, las emisiones de los motores de gasolina de inyección directa (al igual que para el resto de motores) son reguladas por leyes que, con el paso del tiempo, son cada vez más restrictivas. Como consecuencia, se va incrementando la complejidad y los costes de los ensayos experimentales necesarios tanto para homologar los vehículos, como para preparar los motores para ser capaces de superar dicha homologación. Por esto, el presente Trabajo Final de Grado se sitúa en el contexto de un modelo de simulación completo de emisión de partículas en motores de inyección directa de gasolina y se centra en las emisiones de partículas procedentes de la película de combustible formada en las paredes de la cámara de combustión. Para ello, se aborda la implementación y desarrollo de un modelo de simulación de impacto de pared que pueda sustituir a los ensayos experimentales obteniendo resultados de máxima fiabilidad en términos de masa, tamaño y número de partículas de hollín. El modelo se ha desarrollado en MATLAB y su objetivo es calcular la película de combustible líquido remanente, tomando en consideración los procesos de formación de ésta y su evaporación. Para su cálculo, se han implementado tres submodelos: pulverización, interacción chorro-pared y evaporación, que se combinan entre sí para la obtención de la película en las paredes de la cámara de combustión.

[EN] In order to meet current environmental regulations and to achieve greater purity in the air we breathe, the emissions of direct injection gasoline engines (as well as of any other engine) are regulated by laws that are becoming increasingly restrictive over time. Consequently, the complexity and costs of experimental tests required both to standardize a vehicle, as well as to prepare the engine to succeed the standardization, are increasing. For this reason, the present Final Degree Project starts from a complete simulation model of particle emissions in gasoline direct injection engines and focuses on the particle emissions from the fuel film formed on the combustion chamber walls. For this purpose, the implementation and development of a wall impact simulation model that can replace the experimental tests obtaining results of maximum reliability in terms of mass, size and number of soot particles is addressed. The model has been developed in MATLAB and its objective is to calculate the remaining liquid fuel film, taking into consideration the processes of its formation and evaporation. For its calculation, three submodels have been implemented: atomization, jetwall interaction, and evaporation, which are combined to obtain the film on the combustion chamber walls

[CA] A fi de complir amb la normativa mediambiental vigent i aconseguir una major puresa en l'aire que respirem, les emissions dels motors de gasolina d'injecció directa (igual que per a la resta de motors) són regulades per lleis que, amb el pas del temps, són cada vegada més restrictives. Com a conseqüència, es va incrementant la complexitat i els costos dels assajos experimentals necessaris tant per a homologar els vehicles, com per a preparar els motors per a ser capaços de superar la dita homologació. Per açò, el present Treball Final de Grau part d'un model de simulació complet d'emissió de partícules en motors d'injecció directa de gasolina i se centra en les emissions de partícules procedents de la pel·lícula de combustible formada en les parets de la cambra de combustió. Per a això, s'aborda la implementació i desenrotllament d'un model de simulació d'impacte de paret que puga substituir als assajos experimentals obtenint resultats de màxima fiabilitat en termes de massa, grandària i nombre de partícules de sutja. El model s'ha desenrotllat en MATLAB i el seu objectiu és calcular la pel·lícula de combustible líquid romanent, prenent en consideració els processos de formació d'esta i la seua evaporació. Per al seu càlcul, s'han implementat tres submodels: polvorització, interacció doll-paret i evaporació, que es combinen entre si per a l'obtenció de la pel·lícula en les parets de la cambra de combustió