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abstracto

Diagnóstico de la combustión de etanol hidratado en un motor de encendido por chispa

Caio H Rufino, Waldyr LR Gallo y Janito V Ferreira

Al evaluar la duración de la combustión y el desarrollo de la llama, es posible evaluar los efectos de utilizar un nuevo tipo de combustible. Esto permite la optimización de los parámetros operativos, como el tiempo de encendido, la relación aire-combustible y la apertura del acelerador con respecto a la eficiencia, la detonación, las emisiones y el rendimiento. En este trabajo se evaluó la combustión de un combustible de etanol hidratado brasileño en un motor flexfuel comercial. Las investigaciones se realizaron realizando un análisis de liberación de calor de los datos experimentales y proporcionando características de combustión. El diseño experimental constaba de variaciones en la velocidad del motor, la carga, el tiempo de encendido y la relación aire-combustible en condiciones pobres. Los resultados indicaron la relación entre los parámetros del motor y las características de combustión bajo una amplia gama de condiciones operativas, e identificaron la relación entre las características físicas de los combustibles y su combustión en el motor comercial. Para alta velocidad del motor, la combustión pobre presentó una duración similar a la duración de la combustión estequiométrica. Al comparar las características de combustión obtenidas para el etanol hidratado con la combustión de gasolina, las principales diferencias observadas fueron una menor sensibilidad a la detonación y una menor duración de la combustión, aunque la temperatura al inicio de la combustión fue menor para el etanol. Además de menor duración de la combustión, el etanol presentó un valor más bajo para el exponente de Wiebe. Los resultados obtenidos a partir de los valores de duración de la combustión y los parámetros de la función de Wiebe permiten la composición de un conjunto de datos necesarios para una simulación de combustión simplificada. El diagnóstico de combustión es una herramienta poderosa
empleado en motores de combustión interna, y proporciona información sobre las características de combustión utilizando un enfoque termodinámico. Se realiza utilizando la presión en el cilindro medida, ya que es la propiedad termodinámica más accesible en el cilindro.1 El efecto de la combustión en la presión en el cilindro se puede aislar de otros fenómenos como escape, transferencia de calor, energía interna cambio y trabajo.2 Los resultados del procedimiento se conocen como perfiles de liberación de calor aparente (AHR) y tasa de liberación de calor (HRR). El inicio de la combustión (SOC), el final de la combustión (EOC) y otros parámetros secundarios, como la duración de la combustión, el retraso en el encendido y la forma de combustión, se pueden deducir del perfil AHR.
Por lo tanto, es posible realizar este análisis para determinar el efecto sobre la combustión a partir de parámetros de diseño del motor, como la geometría del pistón, la relación de compresión y la sincronización de válvulas, así como los parámetros operativos, que se ajustan constantemente por una unidad de control electrónico (ECU) durante el funcionamiento del motor, como la relación aire-combustible, la sincronización de la chispa y la carga. A partir del perfil HRR, también es posible comprender el efecto de cada parámetro probado en las fases de combustión, específicamente la fase de desarrollo de la llama (generalmente la fase hasta que se quema el 10% del combustible), fase de quemado rápido (el combustible quemado es de 10 % a 90 %) y fase de extinción.3 Se ha realizado mucha investigación sobre los motores de encendido por chispa (SI), y es posible derivar la fracción de masa quemada (MFB) del perfil AHR conociendo la masa atrapada en el cilindro. y el contenido energético del combustible, proporcionando así un valor para la fracción de combustible quemado a lo largo del ciclo del motor. Otros métodos pueden caracterizar la combustión desde un enfoque más detallado y microscópico. Por ejemplo, el crecimiento, la estructura y la velocidad de la llama se pueden medir en motores ópticos o recipientes cerrados para obtener los efectos de parámetros específicos en
Jeffery EH.
combustión, por ejemplo, la relación aire-combustible, 5 concentración de diluyente 6 y temperatura.7 Dichos análisis también se pueden usar para presentar comparaciones entre diferentes tipos de combustibles 8,9 Sin embargo, determinar el efecto de la variación combinada de muchos parámetros dentro del Las amplias condiciones operativas de un motor pueden ser una tarea difícil. Por lo tanto, el diagnóstico de combustión sigue siendo una herramienta confiable para caracterizar la combustión y puede usarse en paralelo a esos métodos, con base en un enfoque más teórico. Además, el diagnóstico de combustión puede proporcionar datos para modelos MFB basados en datos para la simulación de motores. La correlación más utilizada que describe el perfil MFB es la función de Wiebe.10 En consecuencia, varios estudios de diagnóstico de combustión han evaluado las características de la combustión ajustando los parámetros de la función de Wiebe al caso estudiado.