Análisis del efecto de la ley de combustión en el rendimiento de un motor Diesel de inyección directa

Abstract

En los últimos años los esfuerzos que la industria del automóvil ha hecho para mejorar el rendimiento de los motores diésel han sido considerables. La eficiencia en este tipo de motores ha tratado de mejorarse a través de diversas vías, pero dada la limitación en cuanto a mejoras de materiales y de reducción de pérdidas que existen, resulta de especial interés analizar en que medida afecta la forma de la Ley de Liberación de Calor a la hora de optimizar el rendimiento de un motor de encendido por compresión.

En el presente trabajo se va a analizar mediante el estudio de la Ley de Liberación de Calor qué efectos tiene sobre el rendimiento la transmisión de calor existente en un proceso de combustión y la aplicación de ciertas limitaciones termo-mecánicas necesarias. Para ello se hará uso de una herramienta de cálculo estadístico y un modelo predictivo. Ambas herramientas permitirán evaluar los efectos tanto de la transmisión de calor como de las limitaciones termo-mecánicas además de, bajo esas restricciones, optimizar el rendimiento indicado tras el proceso de combustión. Se evaluarán distintos puntos de operación del motor, obtenidos mediante ensayos experimentales, procurando tener una muestra representativa del funcionamiento real del mismo en todo el rango de operaciones. El objetivo final trata de, a parte de analizar los efectos de este tipo de limitaciones, hallar la forma que debería adquirir la Ley de Liberación de Calor en un proceso de combustión para optimizar su rendimiento bajo unas determinadas condiciones.

En els últims anys els esforços que l’ industria de l’automòbil ha fet per a millorar el rendiment dels motors dièsel han segut considerables. La eficiència en aquest tipus de motors ha tractat de millorar-se a través de diverses vies , però veient la limitació de millores de materials y de reducció de pèrdues que existixen, resulta de especial interès analitzar en que mesura afecta la forma de la Llei de Alliberament de Calor a l’hora d’optimitzar el rendiment d’un motor d’encès per compressió. En el present treball es va a analitzar per mitja del estudi de la Llei d’Alliberament de Calor quins efectes té sobre el rendiment la transmissió de calor existent en un procés de combustió y la aplicació de certes limitacions termo-mecàniques necessàries. Per això es farà ús d’una ferramenta de càlcul estadístic i un model predictiu. Ambdós ferramentes permetran avaluar els efectes tant de la transmissió de calor com de les limitacions termo-mecàniques a més de, davall eixes restriccions, optimitzar el rendiment indicat després del procés de combustió. S’avaluaran distints punts d’operació del motor, obtinguts per mitjà d’assajos experimentals, i que procuren formar una mostra representativa del funcionament real del mateix en tot el rang d’operació. L’objectiu final tracta de, a part d’analitzar els efectes d’aquest tipus de limitacions, trobar la forma que hauria d’adquirir la Llei d’Alliberament de Calor en un procés de combustió per a optimitzar el seu rendiment davall d’unes determinades condicions.

Over the last years car industry´s efforts to improve diesel engine efficiency have been remarkable. The efficiency in this kind of engines has been tried to be improved through many different ways, however concerning the existing limitations about material enhancement and loss reduction, it is particularly important to analyze to what extent combustion law shape affects the optimization of a compression-ignition engine. Effects over the efficiency of heat transfer in a combustion process and the application of some necessary thermo-mechanical limitations, will be studied using the Combustion Law. For this purpose, a statistical and a predictive model will be used. Both of them will allow the evaluation of heat transfer and thermo-mechanical effects and, under this constraints, the optimization of combustion indicated efficiency. Different engine operation points will be evaluated, obtained by means of experimental tests. Those points try to include a representative sample of the actual operation in whole range. The final objective is, apart from analyzing constraint effects, to find the shape that should be acquired by Combustion law to optimize the efficiency under certain conditions.