Análisis del proceso de combustión a través del modelado multidimensional en un novedoso motor de dos tiempos de gasolina de automoción

Abstract

[ES] Hoy en día, existe un grupo de países en vías de desarrollo que presenta un rápido crecimiento de producto interior bruto. Dichos países, además, cuentan con una elevada población. Esto resulta en la aparición de un nuevo público objetivo, con grandes posibilidades de mercado y con unas necesidades bien definidas. Dichas necesidades consisten en bienes hasta ahora limitados a los países más desarrollados, como el vehículo propio en cada familia o individuo, pero con precios adecuados a las capacidades adquisitivas de dicho público objetivo. Normalmente, las normativas reguladoras de estos países también están en desarrollo, siendo, en la mayoría de los casos, menos restrictivas que en los países más avanzados. Así sucede con la normativa antipolución en la India, por ejemplo. De esta forma, distintas compañías del sector automoción han definido proyectos que, con motores más sencillos, sin tantos elementos auxiliares para reducir emisiones contaminantes, y que pueden alcanzar precios muy competitivos para dicho público, pretenden expandir su presencia en dichos mercados. Bajo estas directrices, el grupo Renault ha desarrollado el motor ULCGE (Ultra Low Cost Gasoline Engine). Se trata de un sencillo motor de dos tiempos, de pequeña cilindrada y que opera bajo el ciclo Otto (gasolina), con un coste de fabricación muy reducido. No obstante, dada su sencillez, no apto para la venta en países con normativas antipolución demasiado restrictivas. Para llevar a la práctica dicho motor, es necesaria su calibración y optimización. Para ello, se ha desarrollado un motor prototipo que, además, cuenta con un sistema de inyección similar al TJI (Turbo Jet Ignition). Dicho sistema de ignición está focalizado a habilitar la ignición de mezclas pobres (más aire que el necesario para quemar el combustible inyectado), en motores de gasolina, puesto que se ha demostrado que la eficiencia de dichos motores es más elevada cuando operan con este tipo de mezclas. El sistema TJI viene a cubrir las carencias de las tipologías tradicionales de motores gasolina a la hora de operar con mezclas pobres. El motor prototipo desarrollado cumpliendo con las premisas del proyecto ULCGE y el proyecto TJI ha sido confiado al Centro de Motores Térmicos de la Universidad Politécnica de Valencia para su estudio y optimización. En un primer proceso de optimización experimental, se ha demostrado que la eficiencia de este motor es mayor cuando aumenta la duración de la inyección. El presente trabajo se ha centrado en la creación de un modelo informático tridimensional de este caso de estudio, que permite ahondar en las peculiaridades de esta tipología de motores y operativa. Con la creación de dicho modelo se ha demostrado la causa raíz del aumento de rendimiento con la mayor duración de la inyección, extrayendo las conclusiones que de esta causa raíz se derivan, y proponiendo trabajos futuros que permitan llevar a la práctica soluciones que cubran las necesidades que han motivado los proyectos ULCGE y TJI.