Viabilidad de una sala de ensayos para la caracterización experimental de un motor en condiciones de conducción real

Abstract

[ES] Aunque el primer principio de los ciclos RDE es la de su realización en carretera, trasladar las condiciones dinámicas a un banco de ensayos, puede ayudar a su entendimiento. Estos ciclos cuentan con una gran complejidad, en los que condiciones climáticas, de tráfico, o de la propia conducción del conductor que lo realice, pueden afectar en gran medida a los resultados finales obtenidos. Bajo estas premisas, se plantea este trabajo, cuyos objetivos se dirigen en dos vertientes: 1) La determinación de una metodología que permita trasladar las condiciones de un determinado ciclo de conducción RDE a un experimento realizado en una celda de ensayo de motores. 2) La cuantificación de la viabilidad de trasladar las condiciones de un ciclo RDE a un banco de motores térmicos de automoción. En este sentido se propone obtener información acerca de la incertidumbre de los diferentes parámetros obtenidos de la realización de un ciclo RDE en carretera (consumo de combustible y emisiones fundamentalmente).De forma que, dicha incertidumbre pueda ser aplicada a los resultados obtenidos en otros ciclos RDE realizados en la misma instalación, introduciéndose determinados cambios en las condiciones del entorno o de funcionamiento del motor. De este modo, la realización de ciclos RDE en un banco de ensayos, también servirá como herramienta para diferentes investigaciones, estudios paramétricos, mejoras de componentes de motor etc.

Como metodología, se ha propuesto la utilización de información obtenida sobre un vehículo, funcionando en carretera e intentando cumplir al máximo las condiciones impuestas por el reglamento RDE. Se ha hecho uso fundamentalmente de la velocidad del vehículo en km/h, y el régimen de giro del motor en rpm. A través de ellos se obtuvo mediante la relación de transmisión de los diferentes desarrollos, la marcha engranada en cada instante. El vehículo utilizado fue un Nissan Pulsar Euro 5. Para recoger la información de emisiones, se instaló en dicho vehículo un PEMS. la velocidad y altitud del vehículo fueron registradas mediante un sistema GPS.

Los resultados obtenidos, especialmente en emisiones de óxidos de nitrógeno, han resultado en torno a 4,6 veces mayores que las que el límite de emisiones Euro 5 estipulaba (180 mg/km), y 10 veces mayor al límite de la Euro 6 (80 mg/km). Con esta metodología, se han realizado diferentes repeticiones de ciclos RDE y WLTC en la celda de ensayos, lo que ha permitido caracterizar la incertidumbre de diferentes parámetros, tando efectivos del motor como de emisiones de sustancias contaminantes, una vez realizados los ensayos en la sala. Del análisis de los resultados se ha obtenido una incertidumbre muy reducida para diferentes parámetros analizados. El hecho de reproducir los ensayos RDE en una instalación de ensayo de motores elimina las altas incertidumbres que se producen en ensayos realizados en carretera y se muestra como una herramienta muy útil para la validación experimental de las acciones de mejora que puedan plantearse en motores de automoción.

[EN] Although the first principle of RDE cycles is to carry them out on the road, transferring the dynamic conditions to a test bench can help your understanding. These cycles are highly complex, in which weather, traffic, or the driver's own driving conditions, can greatly affect the final results obtained. Under these premises, this work is proposed, whose objectives are directed in two aspects: 1) The determination of a methodology that allows the conditions of a certain RDE driving cycle to be transferred to an experiment carried out in an engine test cell. 2) Quantification of the feasibility of transferring the conditions of an RDE cycle to an engine test bench. In this sense, it is proposed to obtain information about the uncertainty of the different parameters obtained from the performance of an RDE cycle on the road (fuel consumption and emissions fundamentally), so that this uncertainty can be applied to the results obtained in other cycles. RDE made in the same installation, introducing certain changes in the environment or engine operating conditions. In this way, the realization of RDE cycles in a test bench will also serve as a tool for different investigations, parametric studies, improvements to engine components, etc.

As a methodology, the use of information obtained on a vehicle has been proposed, operating on the road and trying to fully comply with the conditions imposed by the RDE regulation. Fundamental use has been made of the vehicle speed in km / h, and the engine speed in rpm. Through them, the gear engaged at each moment was obtained through the transmission gear ratios. The vehicle used was a Nissan Pulsar Euro 5. To collect emissions information, a PEMS was installed in said vehicle. the vehicle's speed and altitude were recorded using a GPS system.

The results obtained, especially in NOx, have been around 4.6 times higher than the Euro 5 emission limit stipulated (180 mg / km), and 10 times higher than the Euro 6 limit ( 80 mg / km). With this methodology, different repetitions of RDE and WLTC cycles have been carried out in the test cell, which has allowed us to characterize the uncertainty of different parameters, with the engine as effective as emissions of polluting substances, once the tests have been carried out in the bench . From the analysis of the results, a very low uncertainty has been obtained for different parameters analyzed. The fact of reproducing the RDE tests in an engine test facility eliminates the high uncertainties that occur in road tests and is shown as a very useful tool for experimental validation of improvement actions that may arise in automotive engines. .