Modelado de la combustión de mezclas gasolina-etanol en motores de combustión interna.

Abstract

Este trabajo analiza el efecto que tiene el cambio de combustibles tradicionales por combustibles oxígenados (que contienen etanol) sobre la temperatura del proceso de combustión en motores de combustión interna encendidos por chispa. Además de esto se investiga el impacto de otras variables de funcionamiento como el tiempo de encendido, la relación de combustible-aire equivalente y la relación de compresión. Para llevar esto a cabo se realizó una labor de experimentación y simulación. Para el primero se ejecutan pruebas sobre un motor CFR utilizando diferentes mezclas de gasolina-etanol, registrando como mínimo los parámetros exigidos en la NTC 1930, más la señal de presión de la cámara de combustión. Para la simulación se desarrolló un modelo unidimensional basado en la teoría de propagación turbulenta de llama, planteada originalmente por Blizard y Keck [132]. A este modelo se le introdujeron modificaciones para poder utilizar mezclas de gasolina con etanol. Los principales cambios incluyen sub-modelos nuevos para la velocidad laminar de llama, para la velocidad promedio a través de la válvula y para la eficiencia de combustión. Los resultados indican que la temperatura de combustión aumenta con el cambio de combustible siempre y cuando la velocidad promedio a través de la válvula y la eficiencia de combustión sean mayores que las del caso con gasolina pura. Estos dos factores se pueden presentar cuando se utilizan mezclas gasolina-etanol, debido a la mayor densidad en la mezcla durante la admisión y al mejor quemado del combustible por una liberación más alta de radicales libres durante el proceso de combustión. / Abstract: This paper analyzes the effect of changing fuels by oxygen (containing ethanol) on the temperature of the combustion process in internal combustion engines ignited by spark. In addition to this we investigate the impact of other operating variables such as ignition timing, the fuel-air ratio of charge and the compression ratio. To accomplish this work was carried out experimentation and simulation. For the first run on a CFR engine tests using different blends of gasoline-ethanol, recording at least the standards set by the NTC 1930, more pressure signal of the combustion chamber. To simulate one-dimensional model was developed based on the theory of turbulent flame propagation, originally raised by Blizard and Keck [132]. This model was introduced modifications to use ethanol-gasoline blends. The major changes include new sub-models for the laminar flame speed for the average speed through the valve and combustion efficiency. Results indicate that the combustion temperature increases with fuel switching as long as the average velocity through the valve and combustion efficiency are greater than the case with pure gasoline. These two factors may occur when using gasoline-ethanol blends, due to increased density in the mix at admission and better fuel burned by a higher release of free radicals during the combustion process.