Análisis y validación de varios mecanismos de cinética química por comparación con datos experimentales de un motor 2T de automoción y propuesta de un nuevo combustible de sustitución para la gasolina de 98 octanos

Abstract

[ES] Debido a la nueva legislación que regula las emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx), el estudio de nuevas formas de controlar y reducir dichas emisiones ha adquirido una mayor importancia. El control de emisiones realizando post-tratamientos a los gases de escape tiene diversos inconvenientes, siendo los principales el elevado coste económico de los mismos y la necesidad de introducir nuevos elementos en el escape del motor dificultando el mantenimiento. Por ello, es de gran interés el estudio de nuevos métodos que reduzcan las emisiones en el proceso de combustión, como son el desarrollo de nuevos motores basados en combustión a baja temperatura. Este tipo de motores emplea mezclas homogéneas con tasas gases de escape recirculados elevadas (EGR, “Exhaust gas recirculation” por sus siglas en inglés) y dosados inferiores al estequiométrico. El empleo de dosados pobres implica una menor producción de hollín, mientras que la elevada tasa de EGR implica una menor cantidad de oxígeno en la mezcla de aire y combustible, lo que conlleva menores temperaturas de combustión y menores producciones de NOx. El encendido de las mezclas homogéneas en estos motores está controlado por cinética química. Para obtener un buen rendimiento, la unidad de control del motor (ECU por sus siglas en inglés) del motor debe garantizar que la tasa de EGR, la temperatura, la presión y los parámetros de inyección son los óptimos para que el encendido ocurra en el instante óptimo para maximizar el rendimiento. Una comprensión detallada de la cinética química permite predecir los tiempos de retraso con mucha más exactitud, con lo que se pueden ajustar los parámetros de control para conseguir que la mezcla encienda en el punto adecuado y obtener así un elevado rendimiento. Finalmente, para realizar estas predicciones se van a emplear mecanismos de cinética química, los cuales sólo existen para combustibles puros, mientras que la gasolina es una mezcla de muchas especies químicas. Por ello, es necesario definir combustibles de sustitución más sencillos pero con unos parámetros físico-químicos similares que permita realizar las simulaciones.