Simulación de emisiones de óxido nítrico en un motor SI

RAMAJO DAMIAN ENRIQUE

Santa Fe, Argentina

Jornada; Jornada de Jóvenes Investigadores de la UNL; 2004

Univ. Nac. del Litoral

Uno de los principales objetivos en el diseño de motores está orientado hacia la disminución de emisiones. Esto es motivado por las crecientes restricciones tanto en la norma europea como americana en cuanto a los niveles de emisiones de monóxido de carbono, óxido nítrico y otros, junto con la necesidad de mejorar el rendimiento, aumentar la potencia, disminuir el consumo específico y mejorar los combustibles. El avance en la comprensión de los fenómenos fisicoquímicos que ocurren dentro de la cámara de combustión ha sido lento, fundamentalmente a causa de la falta de equipamiento adecuado para observar este tipo de fenómenos. Los regímenes de giro cada vez mayores de los motores actuales, sumado a la alta turbulencia generada en los cilindros y ductos, y a la rapidez de las reacciones químicas, hacen extremadamente compleja la observación experimental. Por este motivo la simulación computacional se torna imprescindible en las fases de diseño e investigación. La modelización matemática de la combustión no es simple ya que requiere el acoplamiento de fenómenos físicos y químicos, junto con el uso de datos experimentales relativos a la termoquímica de las reacciones involucradas. El objetivo de este proyecto es el desarrollo de una aplicación en 3D sobre una geometría variable en el tiempo (cámara de combustión), con flujo altamente turbulento. El objetivo del presente trabajo fue desarrollar un código basado en parámetros termodinámicos concentrados (cero-dimensionales) para el cilindro. El código permite la evaluación de 12 especies químicas, 11 de las cuales son consideradas en equilibrio químico (velocidad de reacción infinita). Por el contrario, las reacciones que producen óxido nítrico son de naturaleza más lenta, por lo cual un modelo de cinética de primer orden (Zeldovich extendido) resulta más adecuado a fin de evitar sobre estimaciones. La importancia de la temperatura desarrollada durante la combustión, causante principal de la creación de los NOx, obligó al uso de modelos multi-zonales.