Estudio del proceso de combustión de un motor de encendido provocado de nueva generación con sistema de ignición por precámara

Abstract

[ES] Este trabajo consiste en el estudio del proceso de combustión en una cámara de una máquina de compresión rápida o ¿RCEM¿ (Rapid Compression-Expansion Machine) utilizando como método de ignición diferentes geometrías de precámaras, con el fin de analizar los parámetros característicos del proceso de combustión, observar las diferencias entre las diferentes geometrías en un solo ciclo y contrastar diferentes hipótesis planteadas. Además, se comparará la combustión con la misma precámara sometida a diferentes dosados y con diferentes grados de EGR (Exhaust Gas Recirculation) activa. La cámara funciona con una mezcla de combustible metano (CH4) y una mezcla entre oxígeno (O2) y nitrógeno (N2) simulando el aire ambiente. La modalidad de precámaras utilizadas son las denominadas pasivas, formando un total de 4 diferentes geometrías y con la modificación de una de ellas aumentando su volumen para contrastar una de las hipótesis planteadas del proyecto hacen 5 tipos a analizar. Para llegar a las conclusiones previstas, se hará uso de programas con los que poder representar en gráficas los resultados obtenidos en los ensayos como ¿Matlab¿, con el que también se procesarán las imágenes tomadas de la cámara de combustión durante el ensayo. La motivación de este estudio viene por la necesidad de aprender más sobre la tecnología que envuelve a las precámaras, debido a ser un campo relativamente novedoso y, poder así, aprovechar las múltiples ventajas que tiene este método de encendido frente a los convencionales.

[EN] This work is about the study of the combustion process in the chamber of a Rapid Compression-Expansion Machine (or RCEM) by using different geometries of pre-chambers as the ignition method. The purpose of the work is to analyse the main parameters of the combustion process in an engine with a pre-chamber ignition system, to compare the differences in a single cycle between the different pre-chamber geometries and to contrast some hypotheses. Moreover, the combustion with the same pre-chamber geometry working with different fuel-air ratio and percentages of EGR (or Exhaust Gas Recirculation) will be compared. The chamber works with a mixture of methane (CH4) as fuel and oxygen (O2) and nitrogen (N2) simulating the fresh air composition. The pre-chamber type used in this work is the type known as passive. There are a total of 4 different geometries, and by modifying the volume of one of them, this makes 5 in total for the analysis. With the objective of reaching conclusions, programs such as ¿Matlab¿ will be used for plotting the obtained results in the experimentation. The processing of the main chamber pictures will be performed with the same program. The motivation for this work is to know more about the pre-chamber technology due to it being a relatively new ignition method, giving us the possibility of taking advantage of the benefits that this ignition method has in contrast to the common spark ignition engines.

[CA] Aquest treball consisteix en l’estudi del procés de combustió a la càmera d’una màquina de compressió ràpida o “RCEM” (Rapid Compresion-Expansion Machine) utilitzant com a mètode d’ignició diferents geometries de precambres, amb l’objectiu d’analitzar els paràmetres característics del procés de combustió d’un motor amb sistema d’encés per precambra, diferenciar entre les diferents geometries i validar diferents hipòtesis. A més a més, es compararà la combustió amb la mateixa precambra sotmesa a diferents dosats i graus d’EGR (Exhaust Gas Recirculation). La càmera funciona amb una mescla de combustible metà (CH4) amb una altra d’oxigen (O2) i nitrogen (N2) simulant l’aire ambient. El tipus de precambres utilitzades son les anomenades passives, fent un total de 4 geometries diferents i amb la modificació del volum d’una d’elles, augmentant-lo per validar una de les hipòtesis, sumant un total de 5. Per a arribar a les conclusions desitjades, s’utilitzaran programes com “Matlab”, capaç de representar en gràfiques el resultats obtinguts als assajos i processar les imatges captades de la càmera de combustió al mateix temps que es produïen els assajos. La motivació d’aquest estudi es la necessitat d’aprendre més sobre la tecnologia de les precmbres per ser relativament nova i aconseguir aprofitar tots els avantatges que aquest mètode d’encés té en comparació amb els mètodes convencionals