Tesis:
Contribución al estudio del proceso de combustión por autoinflamación en motores de dos tiempos de premezcla.
- Autor: BARRIOS SÁNCHEZ, Carmen Cecilia
- Título: Contribución al estudio del proceso de combustión por autoinflamación en motores de dos tiempos de premezcla.
- Fecha: 2001
- Materia: Sin materia definida
- Escuela: E.T.S. DE INGENIEROS INDUSTRIALES
- Departamentos: INGENIERIA ENERGETICA Y FLUIDOMECANICA
- Acceso electrónico:
- Director/a 1º: CASANOVA KINDELAN, Jesús
- Resumen: Esta Tesis trata sobre la combustión por autoinflamación controlada térmicamente (ACT) en motores de combustión interna de dos tiempos, como proceso alternativo a la combustión convencional por frente de llama. Estos motores, cuando utilizan barrido por cárter y barrido por lumbreras, tienen un elevado consumo específico de combustible y muy altas emisiones de hidrocarburos no quemados cuando trabajan a carga parcial. La imposibilidad de optimizar el proceso de barrido en todas las condiciones operativas hace que se emita por el escape mezcla no quemada en cortocircuito y que en el interior del cilindro se queden retenidos gases quemados calientes en una mezcla más o menos homogénea con el aire y el combustible evaporado. Desde hace unos años han tomado fuerza las investigaciones que se dirigen a controlar la cinética química de los procesos anteriores a la combustión para provocar un proceso de combustión por autoinflamación controlada por la temperatura (ACT), sin intervención de un agente externo como la chispa eléctrica. Los gases quemados calientes son una fuente eficaz de calor y de radicales para controlar adecuadamente la velocidad de las reacciones elementales de combustión a baja temperatura, como queda demostrado es esta Tesis. Esta Tesis utiliza la vía experimental como herramienta básica de trabajo. Las dificultades de acometer el estudio de esta combustión por la vía de la simulación de la cinética química de las reacciones de combustión de los hidrocarburos que componen la gasolina, combustible habitual en los pequeños motores de dos tiempos son enormes. El conocimiento de las reacciones elementales y su cinética, aunque ha sido abordado por otros investigadores, no conduce a resultados suficientemente válidos para demostrar la viabilidad de la combustión ACT en motores muy pequeños como los empleados en ciclomotores y scooters. Esta Tesis se centra en los motores de pequeña cilindrada en el entorno de los 50 centímetros cúbicos por cilindro, menos estudiados por otras investigaciones. Estos motores tienen necesidad de mejorar sus emisiones y su consumo con vistas a las limitaciones impuestas por la demanda social de preservación del medio ambiente y los resultados de la Tesis demuestran la capacidad de la combustión ACT en este sentido. Se trata de contribuir a la comprensión de los fenómenos básicos de este nuevo tipo de combustión y entender los factores fundamentales por los que se ve afectada. Para el estudio se ha utilizado un motor DERBI de 50 centímetros cúbicos como herramienta de trabajo, por lo que un primer objetivo ha sido demostrar la posibilidad de hacer funcionar este tipo de motores con autoinflamación controlada, dotando al motor de una válvula de regulación del flujo de escape para controlar el barrido. Se comienza planteando la teoría fundamental de la autoinflamación de mezclas homogéneas para después presentar los medios y procedimientos experimentales utilizados para el estudio. Se explica el modelo de diagnóstico de la combustión empleado en este trabajo y la herramienta creada para el análisis de la combustión. Se presentan y discuten los resultados obtenidos de los ensayos realizados desde tres puntos de vista: 1.- Características de funcionamiento de potencia por motor y consumo, como parte de esta etapa del trabajo se presentan las ventajas en reducción de emisiones de HC por la demostrada capacidad de funcionar en modo ACT eficientemente con mezclas muy pobres. 2.- Demostrar y justificar la reducción en dispersiones ciclo a ciclo del proceso de combustión, mejorando con ello el rendimiento y reduciendo las emisiones. 3.- Analizar la combustión para justificar los factores que afectan al proceso y la diferente evolución de la ley de liberación de energía durante el proceso ACT en comparación con el proceso convencional por frente de llama, para ello se han realizado ensayos, en los cuales la variación de parámetros tales como la presión media indicada, el régimen de giro y el coeficiente de carga o relación de suministro, es analizada en modo convencional y en modo ACT. Como conclusión de todo ello, se exponen las ventajas de la combustión ACT a bajos grados de carga por la mayor cantidad de gases residuales retenidos en el cilindro y se discute la influencia que la temperatura de la mezcla al inicio de la compresión tiene sobre el desarrollo posterior del proceso ACT. Finalmente se presentan las conclusiones más relevantes de este trabajo de investigación y se proponen las líneas de investigación futuras.