Análisis cinético-químico del procesod de autoencendido del combustible diesel en condiciones de carga homogenea

Resumen

La tesis doctoral tiene como principal objetivo el análisis cinético-químico del proceso de autoencendido del combustible diésel en condiciones de carga homogénea, siendo estas condiciones especialmente relevantes cuando se emplean nuevos modos de combustión conducentes a una menor emisión de especies contaminantes (como los nuevos procesos de combustión de baja temperatura). Dado el elevado número de especies y reacciones implicadas durante el proceso de oxidación del combustible diesel, la consideración de las mismas de forma exhaustiva resultaría inviable, no solo en lo relativo a la identificación de los principales caminos de reacción para unas determinadas condiciones operativas (siendo los correspondientes a alguna familias de hidrocarburos todavía poco conocidos), sino también en lo referente al empleo de dicho mecanismo en códigos computacionales de motor que permitan simular de forma global las prestaciones y emisiones contaminantes del mismo. Por tanto, el objetivo global anteriormente comentado se ha estructurado en tres objetivos parciales. En primer lugar, y mediante la comparación con resultados experimentales obtenidos en banco de ensayos de motor, se ha seleccionado un combustible de sustitución y el correspondiente mecanismo de reacción detallado que simula el comportamiento en autoencendido del combustible diesel bajo condiciones reales HCCI. Dicho combustible de sustitución está constituido por una mezcla n-heptano/tolueno al 50% en peso (cuyo mecanismo detallado consta de 2796 reacciones y 644 especies). En segundo lugar, y empleando el combustible de sustitución seleccionado, se han obtenido expresiones polinómicas que relacionan la características del autoencendido (aparición e instante en el que se produce) con las condiciones operativas del motor (régimen de giro, tasa de EGR, etc.). La simplicidad de los modelos polinómicos permite su empleo por la unidad de gestión electrónica para el control del motor en tiempo real. Por último, y también basado en el combustible de sustitución correspondiente, se ha desarrollado una metodología conducente a un mecanismo de reacción reducido cuyo tamaño permite su uso en códigos de motor más complejos, como los CFD, cuya aplicación para el diseño y optimización de motores ha aumentado notablemente en los últimos años. El mecanismo reducido obtenido consta de 410 reacciones y 151 especies.