Dual-Fuel Dual-Mode combustion strategy to achieve high thermal efficiency, low NOx and smoke emissions in compression ignition engines

Elevada eficiencia térmica y mínimas emisiones contaminantes impuestas por las restrictivas normativas anticontaminación en motores alternativos representan el principal objetivos de los fabricantes de motores. La estrategia de combustión diésel convencional es ampliamente utilizada en el mundo gracias a su excelente economía en el consumo de carburante. Esta estrategia permite operar con mezclas pobres de combustible y aire proporcionando elevada eficiencia térmica. Además, este tipo de combustión puede ser aplicada desde motores tanto para vehículos ligeros como en motores marinos. Sin embargo, este proceso de combustión conlleva a la generación de elevadas emisiones de NOx y emisiones de partículas (comúnmente llamado hollín en los diésel), siendo imposible reducir ambos contaminantes de forma simultánea. Por tanto, los fabricantes han incorporado sistemas de post-tratamiento con el objetivo de cumplir con las normativas de emisiones, cuya intención es la de proveer emisiones más limpias y elevada eficiencia. Por el contrario, este tipo de sistemas para mitigar las emisiones contaminantes incrementan la complejidad del motor dado el complejo proceso llevado a cabo durante el post-tratamiento y una aumento en los costes tanto de producción como operativos a lo largo del ciclo de vida del motor. La comunidad científica continua desarrollando soluciones alternativas a la combustión diésel convencional manteniendo los beneficios de este proceso de combustión mientras que las emisiones son reducidas (principalmente NOx y hollín). La comunidad científica ha encontrado en las estrategias de combustión de baja temperatura un proceso de combustión capaz de proporcionar elevada eficiencia térmica y emisiones ultra bajas de NOx y humo. En este sentido, la revisión bibliográfica dice que estos tipos de combustión permiten la reducción simultánea de ambas emisiones, rompiendo así el tradicional "trade-off" existente en la combustión diésel convencional. Sobre todas las estrategias, la que muestra un potencial superior es la estrategia conocida como combustión dominada por la reactividad del combustible. Este proceso de combustión se caracteriza por emplear dos combustibles, siendo capaz de solucionar los principales problemas de las estrategias de baja temperatura tales como el fasado de la combustión. Sin embargo, esta estrategia de combustión también presenta algunos inconvenientes como el elevado nivel de monóxido de carbono e hidrocarburos inquemados a baja carga y elevado gradiente de presión y presión en cámara a elevada carga que limitan el rango de operación. El objetivo general de la presente investigación es proveer de una estrategia de combustión "dual-fuel" capaz de operar sobre todo el rango de operación de un motor proporcionando igual o mejores eficiencia térmica que el diésel convencional y emisiones ultra bajas de NOx y humos. Adicionalmente, esta investigación implica una exploración delas emisiones de las partículas del concepto de combustión ya que el número de partículas se encuentra actualmente regulado por la normativa anticontaminante. El proceso de combustión que responde a este objetivo es "Dual-Mode Dual-Fuel". Este concepto de combustión emplea dos combustibles y cambia de combustión premezclada a baja carga a combustión de naturaleza difusiva a plena carga. Con el deseo de explorar las capacidades de la estrategia de combustión, se han empleado dos configuraciones de "hardware" y se ha realizado un estudio de la distribución por tamaños de las partículas. Finalmente, considerando los principales resultados de la investigación, el último capítulo pretende resumir las principales bondades del concepto de combustión así como sus limitaciones y trabajos futuros.Elevada eficiència tèrmica i mínimes emissions contaminants impostes per les normatives anticontaminants en motores alternatius representen el principal objectiu dels fabricants de motors. La estratègia de combustió diésel convencional es àmpliament utilitzada per tot el mon gracies al excel·lent consum de carburant. Esta estratègia permet operar el motor amb dosatges pobres que resulten en elevada eficiència tèrmica. A més, aquest tipus de combustió pot ser aplicada tant a els motor mes lleugers con als motor per aplicacions marines. No obstant això, aquest procés de combustió implica la generació de elevats nivells de emissió de NOx i sutja, que no es poden reduir simultàniament. Per tant, els fabricants han incorporat sistemes de post-tractament amb el objectiu de acomplir les normatives anticontaminació, que pretenen obtindre motors en emissions mes netes i mes eficients. Per el contrari, aquest tipus de sistemes per a reduir les emissions incrementen la complexitat del motor i els costos tant de producció com operatius al llarg del cicle de vida del motor. La comunitat científica continua desenvolupant solucions alternatives a la combustió dièsel mantenint els beneficis d¿aquest tipus de combustió però reduint les emissions (principalment NOx i sutja). La comunitat científica ha trobat a les estratègies de combustió de baixa temperatura un procés de combustió que te elevada eficiència tèrmica i extremadament baixes emissions de NOx y partícules. En aquest sentit, la revisió bibliogràfica constata que aquests tipus de combustions permeten la reducció simultània dels contaminants NOx i sutja, trencant el tradicional "trade-off" existent a la combustió dièsel. De entre totes les estratègies proposades de baixa temperatura, la estratègia combustió dominada per la reactivitat del combustible presenta mes potencial que les altres. Aquest procés de combustió es caracteritza per utilitzar dos combustibles, lo que li permet solventar els principals problemes que han aparegut al llarg de la investigació de les estratègies de baixa temperatura com el control de la combustió. No obstant, aquest concepte de combustió també presenta algunes limitacions com el excessiu nivell de monòxid de carbó e inquemats a baixa càrrega i el elevat gradient de pressió i elevada pressió en càmera a elevada càrrega que limiten el rang de operació del motor. El objectiu de la investigació es proposar un concepte de combustió "dual-fuel" que puga operar en tot el rang de operació de un motor proporcionant el mateix o millorant la eficiència tèrmica que el dièsel amb emissions ultra baixes de NOx y partícules. A més, aquesta investigació també implica realitzar una exploració de les partícules emitides per el concepte ja que actualment està regulat per les normatives anticontaminants. El procés de combustió que compleix el objectiu es diu "Dual-Mode Dual-Fuel". Aquest concepte de combustió utilitza dos combustibles de diferent reactivitat y modifica la combustió de totalment premesclada a baixa càrrega a combustió de natura difusiva a plena càrrega. Amb el desig de explorar les capacitats del concepte, s¿han arribat a provar dos configuracions de pistons diferent per a adequar la relació de compressió i també un anàlisi per tamanys de les partícules. Finalment, considerant els principals resultats obtinguts, el últim capítol pretén resumir les principals avantatges del concepte ací com les principals limitacions y , per tant, els treballs futurs.High thermal efficiency coupled to minimum pollutants emissions imposed by the stringent standard emissions limitations in reciprocating engines represent the main target of the engine manufacturers industry. Conventional diesel combustion strategy is widely used worldwide due to its excellent fuel economy. This combustion strategy allows operating under lean mixtures of fuel and air that provide high thermal efficiency. In addition, this type of combustion can be applied from light-duty engines to large bore marine engines. However, the combustion process leads to high NOx and particle matter emissions, being impossible to reduce both pollutants simultaneously. Hence, manufactures have incorporated aftertreatment systems in order to meet the imposed standard emissions limitations, which are aimed to provide cleaner emissions and high efficiency. By contrast, these systems required for the emissions mitigation result in a very complex processes and an increase in the engine production and operational costs. The research community continues developing alternative solutions to the conventional diesel combustion concept keeping the benefits of this combustion process while the emissions are reduced (mainly focused on NOx and soot). Research community have found in the low temperature combustion strategies the combustion process able to provide excellent high thermal efficiency and ultra-low NOx and smoke emissions. In this sense, the literature review states that this types of combustion processes allow the simultaneous reduction of NOx and smoke, breaking the traditional trade-off found in diesel engines. Amongst others, the most promising strategy is the reactivity controlled compression ignition. This combustion process is characterized by using two fuels and is able to solve the main challenges of the low temperature combustion processes such as combustion phasing control. Nonetheless, the reactivity controlled strategy also presents some challenges such as excessive carbon monoxide and unburned hydrocarbons during low load operation and high pressure rise rate and in-cylinder pressure that limit the engine range operation. The general objective of this investigation is to provide a dual-fuel strategy able to operate over the whole range providing similar or better thermal efficiency that the conventional diesel combustion and ultra-low values of NOx and smoke. In addition, the investigation also explores the particle emissions of the concept since it is regulated by the standard emissions. The combustion process that responds to the target provided at the general objective is the Dual-Fuel Dual-Mode concept. This concept uses two fuels and switches from a dual-fuel fully premixed strategy (based on the RCCI concept) during low load operation to a diffusive nature during high load operation. In order to explore the capabilities of the concept, two hardware configurations are used and a particle size distribution exploration is performed. Finally, considering the main findings of the investigation, the last chapter is aimed to provide the benefits of the combustion process developed as well as the main limitations or future works of the concept.Boronat Colomer, V. (2018). Dual-Fuel Dual-Mode combustion strategy to achieve high thermal efficiency, low NOx and smoke emissions in compression ignition engines [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/113413TESI

Las declaraciones de impacto ambiental en estaciones depuradoras de aguas residuales

Se hace patente el principio de prevención como guía de la política medioambiental, estableciendo en las DIAs la adopción de todas aquellas medidas que eviten impactos. La minimización, que se muestra en la necesidad de identificar y delimitar zonas de trabajos, excavaciones, dimensiones de zanjas así como en delimitar los espacios en que se realizarán trabajos de mantenimiento con riesgo de vertido de grasas. Cuando el vertido o impacto no se puede evitar, se debe garantizar la adecuada gestión del impacto generado, para lo cual se deberán aplicar medidas correctoras o compensatorias. El primer factor ambiental considerado es hábitats protegidos y vegetación, posiblemente por la dimensión de las instalaciones objeto, que en caso de no corregirse pueden dar lugar a un impacto importante en el medio. En segundo lugar se clasifica por importancia los ruidos y olores en las DIAs, siendo ambos impactos los que van a influir fundamentalmente en el ser humano. Por tanto es inexcusable en el Estudio de Impacto Ambiental considerar estos factores ambientalesEnvironmental policies must be guided by the principle of prevention and EIS should include the obligation to adopt all and any measures that prevent impact on the environment. In any case, impact should be kept to a minimum and this must be reflected by the need to identify and set the limits of work areas, excavations and the size of conduits, as well as delimiting the spaces in which maintenance work is to be carried out with the risk of discharge of oily materials. When discharge or impact cannot be avoided, it will be necessary to ensure adequate management of the impact that has been generated, which will mean applying corrective or compensatory measures. The first environmental factors that must be takin into account are protected habitats and vegetation, perhaps due to the dimension of the target facilities, which if left uncorrected may lead to an important impact on the location. Secondly, noises and smells are classified in the EIS according to their importance, both of them being impacts that will affect human beings above all. It is therefore essential that these environmental factors be taken into account in the Environmental Impact Stud

A RCCI operational limits assessment in a medium duty compression ignition engine using an adapted compression ratio

Reactivity Controlled Compression Ignition concept offers an ultra-low nitrogen oxide and soot emissions with a high thermal efficiency. This work investigates the capabilities of this low temperature combustion concept to work on the whole map of a medium duty engine proposing strategies to solve its main challenges. In this sense, an extension to high loads of the concept without exceeding mechanical stress as well as a mitigation of carbon oxide and unburned hydrocarbons emissions at low load together with a fuel consumption penalty have been identified as main Reactivity Controlled Compression Ignition drawbacks. For this purpose, a single cylinder engine derived from commercial four cylinders medium-duty engine with an adapted compression ratio of 12.75 is used. Commercial 95 octane gasoline was used as a low reactivity fuel and commercial diesel as a high reactivity fuel. Thus, the study consists of two different parts. Firstly, the work is focused on the development and evaluation of an engine map trying to achieve the maximum possible load without exceeding a pressure rise rate of 15 bar/CAD. The second part holds on improving fuel consumption and carbon oxide and unburned hydrocarbons emissions at low load. Results suggest that it is possible to achieve up to 80% of nominal conventional diesel combustion engine load without overpassing the constraints of pressure rise rate (below 15 bar/CAD) and maximum pressure peak (below 190 bar) while obtaining ultra-low levels of nitrogen oxide and soot emissions. Regarding low load challenges, it has developed a particular methodology sweeping the gasoline-diesel blend together with intake temperature or exhaust gas recirculation maintaining constant the combustion phasing and ultra-low nitrogen oxide and soot emissions. As a result a drastic decrease carbon oxide and unburned hydrocarbons emissions is obtained with a slight fuel consumption improvement.The authors would like to thank VOLVO Group Trucks Technology for supporting this research.Benajes Calvo, JV.; Pastor Soriano, JV.; García Martínez, A.; Boronat-Colomer, V. (2016). A RCCI operational limits assessment in a medium duty compression ignition engine using an adapted compression ratio. Energy Conversion and Management. 126:497-508. doi:10.1016/j.enconman.2016.08.023S49750812

Propuesta metodologica en el ambito de la mecatronica: vehículos de competicion de alta eficiencia

El principal interés de la presente tesis consiste en el estudio de un método para el diseño y fabricación de un vehículo prototipo de alta eficiencia para la participación en competiciones de nivel internacional. El método descrito se aplicará como ejemplo a la forma exterior del vehículo. En el diseño y fabricación de estos vehículos se deben cumplir unos principios básicos de eficiencia y seguridad. En este trabajo se ha procedido a realizar las siguientes acciones: - Estudio de la reglamentación en cuanto a medidas de seguridad. - Estudio de la restricciones de diseño impuestas por nuestro tipo de vehículo (dirección delantera, motor de combustión, etc.). - Establecimiento de la metodología. - Diseño en 2D del perfil aerodinámico óptimo. - Diseño de la carrocería en 3D y su posterior, perfeccionamiento del diseño a partir de un estudio CFD (Computation Fluid Dynamics). - Proceso de Fabricación de la carrocería.Colomer Romero, V. (2013). Propuesta metodologica en el ambito de la mecatronica: vehículos de competicion de alta eficiencia [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/34512TESI

Analysis of the Logistics of Home Delivery of Food and Household Goods. Implementation in Consum in the Valencia Area. Proposals for Improvement

[EN] The problem of urban distribution in large cities, particularly the home delivery of goods, does not have a simple solution, given that it involves a range of different factors and parties with different interests. The purpose of this article is to analyze the main characteristics of this service, which has been studied very little in urban logistics, with a view to proposing measures which will guarantee its sustainability economically, socially and environmentally. The analysis is applied to the company Consum, which will be studied in major detail and will then be followed by 29 actions (for this case of study). (C) 2016 The Authors. Published by Elsevier B.V.Arroyo-López, MR.; Colomer Ferrandiz, JV. (2016). Analysis of the Logistics of Home Delivery of Food and Household Goods. Implementation in Consum in the Valencia Area. Proposals for Improvement. Transportation Research Procedia. 18:189-196. doi:10.1016/j.trpro.2016.12.026S1891961

Distance of W3(OH) by VLBI annual parallax measurement

The most powerful tool for measuring distances within our Galaxy is the annual parallax. We carried out phase-referencing VLBI observations of H$_{2}$O masers in the star forming region W3(OH) with respect to the extragalactic continuum source ICRF 0244+624 to measure their absolute proper motions. The measured annual parallax is 0.484 $\pm$ 0.004 milli-arcseconds which corresponds to a distance of 2.07^{+0.01}_{-0.02}$ kpc from the sun. This distance is consistent with photometric and kinematic distances from previous observations.Comment: Proceedings of the 7th European VLBI Network Symposium (October 12-15 2004, Toledo, Spain), eds. Bachiller, R., Colomer, F., Desmurs, J. F., & de Vicente, P., 4 pages, 4 figures, needs evn2004.cl

Proyecto Dorothy: creación y puesta en marcha del "Clúster Logística Urbana de la Comunitat Valenciana

[ES] En julio de 2013 comenzó el proyecto DOROTHY “Development Of RegiOnal clusTers for researcH and implementation environmental friendlY urban logistics" (www.clusterdorothy.com), que forma parte del 7th Framework Programme of the EU. Dicho proyecto está centrado en la logística urbana. Su fecha de finalización, 30 de Junio de 2016, coincide prácticamente con la celebración del Congreso de Ingeniería de Transporte CIT 2016. Uno de los objetivos principales del Proyecto Dorothy es la creación de clusters, a nivel regional que aborden temas relacionados con la logística urbana. Uno de estos clústers se ha desarrollado en la Región de Valencia. La creación de un clúster en logística urbana, y su puesta en marcha, sin disponer de fondos económicos para su dinamización inicial, es un proceso complejo que requiere abordar diversos pasos con continuidad y llevar a cabo distintas gestiones. Al menos este ha sido el caso de la creación del clúster de la Región de Valencia. Entendemos que explicar este proceso con cierto detalle puede resultar de interés para futuras creaciones de asociaciones o clústers relacionados con la logística urbana o con el transporte en sus diversos aspectos. La presente ponencia recoge las distintas acciones que han sido necesarias para la creación del clúster, así como las primeras actuaciones del mismo que ponen de manifiesto el dinamismo inicial de esta iniciativa.Colomer Font, O.; Colomer Ferrandiz, JV.; Fiore, M. (2016). Proyecto Dorothy: creación y puesta en marcha del "Clúster Logística Urbana de la Comunitat Valenciana. En XII Congreso de ingeniería del transporte. 7, 8 y 9 de Junio, Valencia (España). Editorial Universitat Politècnica de València. 801-819. https://doi.org/10.4995/CIT2016.2016.4265OCS80181

Spectral Properties of the Core and the VLBI-Jets of Cygnus A

We present a detailed VLBI study of the spectral properties of the inner core region of the radio galaxy Cygnus A at 5 GHz, 15 GHz, 22 GHz, 43 GHz and 86 GHz. Our observations include an epoch using phase-referencing at 15 GHz and 22 GHz and the first successful VLBI observations of Cygnus A at 86 GHz. We find a pronounced two-sided jet structure, with a steep spectrum along the jet and an inverted spectrum towards the counter-jet. The inverted spectrum and the frequency-dependent jet-to-counter-jet ratio suggest that the inner counter-jet is covered by a circum-nuclear absorber as it is proposed by the unified scheme.Comment: 2 pages, 2 figures, Proceedings of the 7th EVN Symposium held in Toledo, Spain in October 2004, needs evn2004.cl

Deterioro cognitivo y horas de sueño en mayores de 65 años no institucionalizados: estudio en farmacia comunitaria

Objetivo: Determinar factores de riesgo, relacionados con el estilo de vida, asociados con la presencia de deterioro cognitivo en personas mayores de 65 años.Método: Para ello se diseñó un estudio observacional transversal con personas mayores de 65 años no institucionalizadas mediante entrevista personal estructurada. El estudio se realizó en 14 farmacias de la Comunidad Valenciana desde marzo 2011 hasta marzo de 2013. Se utilizan como test de cribado el Short Portable Mental State Questionnaire (SPMSQ) de Pfeiffer y el Mini-Mental State Examination (MMSE) versión NORMACODERM de Blesa. Se definió deterioro cognitivo por SPMSQ ≥ 3 (para analfabetos ≥ 4) y/o MMSE ≤ 24.Resultados: Participaron en el estudio 729 personas. Se encontró que el 17,6% de los participantes (n = 128) presentaban resultados compatibles con deterioro cognitivo. Se determinó que dormir 9 o más horas diarias es causa o consecuencia y, por tanto, un factor de riesgo y/o de alarma en el desarrollo de deterioro cognitivo en personas mayores de 65 años. El ejercicio físico y pocas horas de sueño no obtuvo relación con el deterioro cognitivo.Conclusión: El cambio de hábitos de sueño en el anciano (pasar a dormir más horas) es una señal de alerta para estudiar la presencia de un posible deterioro cognitivo