Estudio de nuevas estrategias para el control de la combustion en modos parcialmente premezclados en motores de encendido por compresión

En los últimos años, dentro del marco de los motores de encendido por compresión, el número de investigaciones centradas en el desarrollo y estudio de nuevos modos de combustión de baja temperatura premezclados ha sido ingente. Dichos modos presentan indudables ventajas respecto a los modos convencionales de combustión Diesel por difusión, sobre todo en cuanto a la reducción de emisiones contaminantes, especialmente de NOx y hollín características de estos motores. No obstante, dichos nuevos conceptos también presentan diversas problemáticas no resueltas hasta el momento. Fundamentalmente, estas derivan del control sobre el proceso de combustión, ya que son las condiciones termodinámicas en el interior de la cámara de combustión las que determinan el momento de encendido y por tanto las prestaciones y emisiones asociadas al mismo. Este hecho implica graves problemas con respecto al control del inicio y de la liberación de la energía en el ciclo motor, así como también un estrecho rango de operación en donde los modos de combustión de baja temperatura, tanto homogéneos como premezclados, son funcionales. Con la finalidad de paliar y reducir estas limitaciones, la presente tesis propone como objetivo principal contribuir a la reducción de las diferentes desventajas derivadas del control de los procesos de combustión parcialmente premezclados así como a mejorar el conocimiento de los procesos físico químicos involucrados en los mismos. En primer lugar, se propone ampliar los conocimientos que existen en la actualidad en cuanto a la variación de la reactividad del combustible en procesos de combustión parcialmente premezclados como estrategia para aumentar el control y modulación sobre el modo de combustión. Para ello se plantea un estudio y caracterización de los principales fenómenos (inyección, mezcla y autoencendido) derivados del uso de la gasolina en motores de encendido por compresión de inyección directa y mediante la utilización de un sistema common rail de alta presión. Derivados de estos estudios se presentan las principales diferencias encontradas en los procesos de inyección entre el Diesel y la gasolina debidos principalmente a las diferencias en densidad y viscosidad. También se observa que en los resultados de cantidad de movimiento, penetración y ángulo del chorro las diferencias son mínimas, existiendo por el contrario una gran diferencian en la longitud liquida entre ambos combustibles en condiciones evaporativas. Los estudios del proceso de mezcla muestran como, en condiciones de premezcla parcial donde los transitorios sobre el proceso de inyección son importantes, los resultados son similares para el Diesel y la gasolina.Domenech Llopis, V. (2013). Estudio de nuevas estrategias para el control de la combustion en modos parcialmente premezclados en motores de encendido por compresión [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/32956TESI

A New Methodology to Evaluate Engine Ignition Systems in High Density Conditions

In this research, a new methodology to evaluate the operation of spark ignition systems in high density conditions is presented. New requirements in engines and new combustion modes demand more from these systems. One of the most important new requirements is the increase in density. Thus, a better understanding of the effects of high density and the behavior of the ignition system in these conditions seems necessary. To carry out this work two experimental facilities have been used: a transparent constant volume vessel, and an optical engine to simulate real engine conditions. Thus, the study combines the electrical signals derivate parameters and images obtained with a high speed camera. The methodology has been applied for different cases of pressure, intake temperature, and other parameters that affect the density. Results show that an increase in density causes a decrease in integrated power. Additionally, the dispersion in this integrated power increases too. Finally, the methodology results offer a useful data base for the engineers willing to improve the design of the ignition system. Moreover, it is validated that the results of the ambient transparent constant volume vessel follow the same trends and values as the realistic ones.Payri Marín, R.; Novella Rosa, R.; García Martínez, A.; Domenech Llopis, V. (2014). A New Methodology to Evaluate Engine Ignition Systems in High Density Conditions. Experimental Techniques. 38(3):17-28. doi:10.1111/j.1747-1567.2012.00818.xS1728383Banco , G. An Analysis of the Federal Government's Role in the Research and Development of Clean Diesels in the United States 2004Benajes, J., Novella, R., García, A., & Arthozoul, S. (2009). Partially Premixed Combustion in a Diesel Engine Induced by a Pilot Injection at the Low-pressure Top Dead Center. Energy & Fuels, 23(6), 2891-2902. doi:10.1021/ef900034yBenajes, J. V., López, J. J., Novella, R., & García, A. (2008). ADVANCED METHODOLOGY FOR IMPROVING TESTING EFFICIENCY IN A SINGLE-CYLINDER RESEARCH DIESEL ENGINE. Experimental Techniques, 32(6), 41-47. doi:10.1111/j.1747-1567.2007.00296.xZhao, F., Lai, M.-C., & Harrington, D. . (1999). Automotive spark-ignited direct-injection gasoline engines. Progress in Energy and Combustion Science, 25(5), 437-562. doi:10.1016/s0360-1285(99)00004-0Saitzokoff , A. Reinmann , R. Berglind , T. Glavmo , M. An Ionization Equilibrium Analysis of the Spark Plug an Ionization Sensor 1996Chung , S.S. Ha , J.-Y. Park , W.Y. Lee , M.-J. A Study on a Spark Plug for Charging of Stratified Mixture in a Local Area 2003Kondo , N. Suzuki , T. Sakakura , Y. Yamada , T. Combustion Monitoring by use of the Spark Plug for DI Engine 2001Shimanokami , Y. Matsubara , Y. Suzuki , T. Matsutani , W. Development of High Ignitability with Small Size Spark Plug 2004Lee , M.-J. Hall , M. Ofodike , A.E. Matthews , R. Voltage, and Energy Depositation Characteristics of Spark Ignition SystemsPayri, R., Salvador, F. J., Gimeno, J., & Soare, V. (2005). Determination of diesel sprays characteristics in real engine in-cylinder air density and pressure conditions. Journal of Mechanical Science and Technology, 19(11), 2040-2052. doi:10.1007/bf02916497Lapuerta, M., Armas, O., & Hernández, J. J. (1999). Diagnosis of DI Diesel combustion from in-cylinder pressure signal by estimation of mean thermodynamic properties of the gas. Applied Thermal Engineering, 19(5), 513-529. doi:10.1016/s1359-4311(98)00075-

An experimental study of gasoline effects on injection rate, momentum flux and spray characteristics using a common rail diesel injection system

A comparative study using diesel fuel and gasoline has been conducted focusing on the injection process. In this paper an experimental study has been carried out comparing the effects of the different fuels on the mass flow rate, momentum flux and spray visualization in non-reactive conditions with a conventional common rail system with a multi-hole injector and two different nozzle designs. Analysis of the results for both fuels show no significant variations of the momentum flux between fuels while mass flow appears to be higher for diesel with respect to gasoline when the injector needle is fully open. The use of gasoline in these injectors seems relevant in the opening and closing phases of the injector. The high-speed imaging under non-evaporative conditions revealed that both diesel and gasoline spray penetration are "quite" similar and the statistical analysis of the results shows good agreement with the literature, furthermore new parametric correlation for gasoline is presented in this work. No major differences in the spray cone angle have been found either, showing consistency with the momentum flux measurements.The authors wish to acknowledge General Motors for supporting this research.Payri, R.; García Martínez, A.; Doménech Llopis, V.; Durrett, R.; Plazas, AH. (2012). An experimental study of gasoline effects on injection rate, momentum flux and spray characteristics using a common rail diesel injection system. Fuel. 97:390-399. doi:10.1016/j.fuel.2011.11.0653903999

A Combination of Swirl Ratio and Injection Strategy to Increase Engine Efficiency

[EN] Growing awareness about CO2 emissions and their environmental implications are leading to an increase in the importance of thermal efficiency as criteria to design internal combustion engines (ICE). Heat transfer to the combustion chamber walls contributes to a decrease in the indicated efficiency. A strategy explored in this study to mitigate this efficiency loss is to promote low swirl conditions in the combustion chamber by using low swirl ratios. A decrease in swirl ratio leads to a reduction in heat transfer, but unfortunately, it can also lead to worsening of combustion development and a decrease in the gross indicated efficiency. Moreover, pumping work plays also an important role due to the effect of reduced intake restriction to generate the swirl motion. Current research evaluates the effect of a dedicated injection strategy to enhance combustion process when low swirl is used. For this purpose, a combination of theoretical (0D and 1D models) and experimental tools were used. In particular, experiments were conducted in a single-cylinder direct-injection light-duty diesel engine. The analysis also included theoretical calculations to estimate pumping losses. Results show that an increase in swirl ratio leads to an increase in the gross indicated efficiency (balancing heat transfer losses and combustion improvement) but the higher pumping losses negate this positive benefit. In the lowest swirl ratio case, a suitable injection strategy based on multiple injections, together with an increase in the injection pressure, can provide similar gross indicated efficiency as high swirl ratio case while avoiding high pumping losses.The support of GM Global R&D and the Spanish Ministry of Economy and Competitiveness (TRA2014-58870-R,) is greatly acknowledged.Olmeda, P.; Martín, J.; García Martínez, A.; Villalta-Lara, D.; Warey, A.; Doménech Llopis, V. (2017). A Combination of Swirl Ratio and Injection Strategy to Increase Engine Efficiency. SAE International Journal of Engines. 10(3):1-13. doi:10.4271/2017-01-0722S11310

An Investigation of Radiation Heat Transfer in a Light-Duty Diesel Engine

In the last two decades engine research has been mainly focused on reducing pollutant emissions. This fact together with growing awareness about the impacts of climate change are leading to an increase in the importance of thermal efficiency over other criteria in the design of internal combustion engines (ICE). In this framework, the heat transfer to the combustion chamber walls can be considered as one of the main sources of indicated efficiency diminution. In particular, in modern direct-injection diesel engines, the radiation emission from soot particles can constitute a significant component of the efficiency losses. Thus, the main of objective of the current research was to evaluate the amount of energy lost to soot radiation relative to the input fuel chemical energy during the combustion event under several representative engine loads and speeds. Moreover, the current research characterized the impact of different engine operating conditions on radiation heat transfer. For this purpose, a combination of theoretical and experimental tools were used. In particular, soot radiation was quantified with a sensor that uses two-color thermometry along with its corresponding simplified radiation model. Experiments were conducted using a 4-cylinder direct-injection light-duty diesel engine fully instrumented with thermocouples. The goal was to calculate the energy balance of the input fuel chemical energy. Results provide a characterization of radiation heat transfer for different engine loads and speeds as well as radiation trends for different engine operating conditions.Benajes Calvo, JV.; Martín Díaz, J.; García Martínez, A.; Villalta Lara, D.; Warey, A.; Doménech Llopis, V.; Vassallo, AL.... (2015). An Investigation of Radiation Heat Transfer in a Light-Duty Diesel Engine. SAE International Journal of Engines. 8(5):1-14. doi:10.4271/2015-24-2443S1148

Puesta en marcha y coordinación del Máster en Optometría Avanzada y Salud Visual

Durante el curso 2015-2016 se va a implantar, en la Universidad de Alicante, el máster en Optometría Avanzada y Salud Visual, que fue aprobado por la ANECA en diciembre del 2014. Con el fin de coordinar las actividades docentes de cada una de las asignaturas del máster y dentro del Proyecto de Redes de Investigación en Docencia Universitaria 2014-2015, se ha creado una red formada por todos los profesores coordinadores de las asignaturas que constituyen el plan de estudios y que han participado en la realización de la memoria de dicho máster. En esta red se pretende la coordinación entre todas las asignaturas para organizar y desarrollar sus actividades con el fin de conseguir una buena distribución de la carga docente y un mejor aprovechamiento por parte del alumno de la docencia recibida. Por otra parte, dado que en este máster participan varias empresas del sector óptico y clínicas oftalmológicas es necesario determinar qué actividades propuestas por las empresas y clínicas se van a incluir en cada asignatura y planificarlas adecuadamente

Trabajo de coordinación para la implantación del Máster en Optometría Avanzada y Salud Visual

Durante el curso 2013-2014 la Universidad de Alicante ha propuesto la implantación del Master en Optometría Avanzada y Salud Visual, dicha solicitud está siendo actualmente evaluada por la ANECA. Con el fin de coordinar la docencia de este Máster y dentro del Proyecto de Redes de Investigación en Docencia Universitaria 2013-2014, se ha creado una red formada por todos los profesores que han participado en la elaboración del plan de estudios. En esta red esta red se pretende la coordinación entre las distintas asignaturas para elaborar las guías docentes a partir de los datos de las fichas enviadas a la ANECA. Por otra parte también se ha modificado la memoria atendiendo a las alegaciones realizadas por la ANECA. Y se han desarrollado los contenidos, la metodología de las distintas actividades propuestas con el fin de asegurar la consecución de las competencias previstas

Metodología sistemática de análisis de patologías en morteros

En la actualidad, existe una clara necesidad de implantar metodologías que contribuyan a facilitar la comunicación entre los profesionales de diferentes campos del conocimiento implicados en el ámbito de las patologías en construcción, para disminuir la subjetividad inherente a cada profesional a la hora de tomar decisiones con respecto a la aplicación de técnicas analíticas que permitan identificar el problema que se ha producido. Con este trabajo se busca aprovechar las sinergias existentes entre los agentes implicados en el proceso constructivo con conocimientos transversales en el campo del análisis, conservación, reparación y restauración en su caso, cuya finalidad sería la de obtener mayor número de datos de entrada y, por tanto, enriquecer los contenidos y las conclusiones previas a la fase de intervención propiamente dicha, desarrollando una metodología para la selección de técnicas analíticas y/o ensayos aplicables a una patología en cada caso concreto. El presente trabajo de investigación, el cual se encuentra en fase inicial, tiene como objetivo final desarrollar una propuesta metodológica que sirva de guía a los profesionales implicados en el proceso constructivo, a la hora de seleccionar las técnicas de análisis y/o ensayos más adecuados de análisis para el estudio de las distintas patologías que pudieran aparecer en los diferentes tipos de morteros y para cada caso concreto. La investigación se inicia llevando a cabo una recopilación de todas las patologías posibles, ya sean comunes o de escasa incidencia, en todo tipo de morteros y aplicaciones constructivas. Esto se hará en base al análisis bibliográfico, consultas a laboratorios especializados y a datos estadísticos, así como a diversos grupos de investigación especializados en la materia. Una vez estudiadas y clasificadas todas las patologías en función de la tipología de mortero y su función constructiva, se establecerán para cada una de ellas las técnicas posibles de análisis que permitan establecer la causa u origen más probable de la lesión en cuestión. El paso final será desarrollar una propuesta metodológica que será validada mediante la aplicación del método Delphi de manera que permita establecer el grado de idoneidad de las diferentes técnicas de análisis para cada patología, pudiendo seleccionar las más apropiada en función de su adecuación al problema y a la casuística que lo acompaña. Este método de pronóstico consiste en una consulta a un grupo de expertos en forma individual por medio de la interacción sucesiva de un cuestionario apoyado por los resultados promedio de la ronda anterior con el fin de generar convergencia de opiniones de manera que se comprobaría, verificando o modificando la hipótesis planteada en la metodología propuesta

Estudio de nuevas estrategias de control del inicio de la combustión en modos parcialmente premezclados en motores de encendido por compresión

Estudio y definición de parámetros para el control del encendido de una combustión parcialmente premezclada en un motor monocilíndrico transparente de investigación, utilizando para ello tanto el estudio de la señal de presión en cámara como el tratamiento de imágenes de la combustión. Más en detalle se trata de estudiar de qué forma se puede controlar la mezcla aire combustible, el autoencendido y la liberación de calor, premezclada y por autoencendido intentando, reducir las emisiones contaminantes. Además se estudió de forma más básica los procesos derivados del uso inyección de gasolina con un sistema de inyección de raíl común mediante un estudio de tasa, momento, ángulo y penetración del chorro.Domenech Llopis, V. (2011). Estudio de nuevas estrategias de control del inicio de la combustión en modos parcialmente premezclados en motores de encendido por compresión. http://hdl.handle.net/10251/15939Archivo delegad

Desarrollo e implementación de una herramienta para el prediseño de planes de ensayo en motores monocilíndricos de investigación

Consulta en la Biblioteca ETSI Industriales (8062)[ES] El objetivo básico y fundamental de este proyecto es el desarrollo e implementación de una herramienta para la obtención de mapas y parámetros que nos ayuden a prediseñar ensayos en motores monocilíndricos. Este proyecto final de carrera pretende realizar una herramienta que ayude al investigador que va a preparar un nuevo plan de ensayos en un motor monocilíndrico. En vez de bajar directamente y ponernos a medir directamente en una sala de ensayos en banco motor, con la herramienta podemos obtener unos valores que no distaran mucho de la realidad, como después comprobaremos, y que nos dará una idea de donde sería más efectivo trabajar en este motor monocilíndrico, en que zonas tenemos un funcionamiento correcto, con qué valor de EGR tenemos que trabajar para tener unas concentraciones de oxigeno determinadas etc. La pretensión del PFC no es tanto tener unos resultados exactísimos antes de hacer el diseño final del plan de ensayo, aunque luego veremos que además conseguimos unos resultados muy buenos, si no tener una herramienta que nos permita tener antes de bajar a la sala experimental unos planes de ensayo del motor monocilíndrico y que ahorre horas de ensayo en sala de banco motor , que aparte de ser un trabajo costoso y nada rápido es costoso económicamente, y si podemos ahorrar tiempo y a la fin dinero prediseñando los ensayos y bajando a la sala con un plan de ensayos mucho más concreto. Todo esto permitirá al investigador empezar a trabajar sobre el motor monocilíndrico con valores de los cuales ya sabe unos resultados y así poder descartar zonas de ensayo, encontrar posibles errores de medida o detectar funcionamientos anómalos del los aparatos de medida del motor.Doménech Llopis, V. (2009). Desarrollo e implementación de una herramienta para el prediseño de planes de ensayo en motores monocilíndricos de investigación. http://hdl.handle.net/10251/33996.Archivo delegad