Diseño y desarrollo de la unidad electrónica de control del colector de gases de una máquina de compresión rápida para generar EGR sintético

Abstract

[ES] En los últimos tiempos, ha tomado especial importancia en el mundo de la automoción el estudio del proceso de combustión. Para conseguirlo se emplean tanto herramientas teóricas y computacionales como instalaciones experimentales, entre las que podemos destacar las Máquinas de Compresión Rápida (RCM). El trabajo recogido en este documento tiene como objetivo la obtención de las herramientas y el programa capaces de controlar un colector de gases que permitan realizar, a voluntad del usuario, una determinada mezcla de gases para añadirla a la RCM como comburente. La finalidad es reproducir artificialmente la Recirculación de Gases (EGR) de un Motor Convencional para que el estudio de la combustión se asemeje a todas las condiciones que se pueden dar en un motor. El programa controlador se ha desarrollado con la ayuda de LABVIEW, de manera que se puede interactuar con él, mediante una interfaz sencilla, para introducir la composición objetivo y ver, en tiempo real, la evolución del proceso. La parte de Hardware se basa en una placa Arduino Uno, que permite tomar datos, y una serie de relés que controlan las electroválvulas del Colector en función de las órdenes que da el programa. Finalmente, se han realizado una serie de análisis de varias muestras, con la ayuda de un cromatógrafo, para comprobar la repetitividad y exactitud del programa, así como si existe estratificación de gases en el depósito de mezcla.

[CA] En els últims temps, ha agafat especial importància en el món de l’automoció l’estudi del procés de combustió. Per a aconseguir-ho s’empren tant ferramentes teòriques i computacionals com instal·lacions experimentals, entre les que podem destacar les Màquines de Compressió Ràpida (RCM). El treball recollit en aquest document té com a objectiu l’obtenció de les ferramentes i el programa capaços de controlar un col·lector de gasos que permeta realitzar, a voluntat de l’usuari, una determinada mescla de gasos per a afegir-la a la RCM com a comburent. La finalitat es reproduir artificialment la Recirculació de Gasos (EGR) d’un Motor Convencional per a que l’estudi de la combustió s’assemble a totes les condicions que poden ocórrer a un motor. El programa controlador s’ha desenvolupat amb l’ajuda de LABVIEW, de manera que es pot interactuar amb ell, mitjançant una interfaç senzilla, per a introduir la composició objectiu i veure, en temps real, l’evolució del procés. La part de Hardware es basa en una placa Arduino Uno, que permet prendre dades, i una sèrie de relés que controlen les electrovàlvules del col·lector en funció de les ordres que dona el programa. Finalment, s’han realitzat un sèrie d’anàlisis de varies mostres, amb l’ajuda d’un cromatògraf, per a comprovar la repetibilitat i exactitud del programa, així com si existeix estratificació de gasos en el dipòsit de mescla.

[EN] In the past years, the study of the combustion process has taken special importance in the automotive industry. For this study, both theoretical and computational tools, as well as experimental facilities can be used, among which we can highlight Rapid Compression Machines (RCM). The work developed in this document aims to obtain the tools and software capable of controlling a gas manifold that allows obtaining a specific gas mixture desired by the user. This mixture will be added to the RCM as oxidizer. The goal is to artificially reproduce the Exhaust Gas Recirculation (EGR) of a conventional engine in the study of combustion, reproducing all different conditions that can occur in a real engine. The software has been developed with the help of LabVIEW, so that the user can interact with it through a simple interface to enter the target composition and observe, in real time, the evolution of the process. The hardware part is based on an Arduino One board, which allows taking data, and several relays that control the electrovalves of the manifold according to the commands given by the software. Finally, several samples have been analysed, with the help of a chromatograph, to check the repeatability and accuracy of the developed tool and if there is stratification of gases in the mixing tank.