Desarrollo de una metodología para la medición del número de octano en un motor CFR de investigación

Abstract

El proyecto se centra en el estudio de la combustión con detonación de diferentes combustibles en un motor de combustión interna alternativo (MCIA) para determinar una metodología para la medida del número de octano en el motor CFR del Laboratorio de Máquinas Térmicos (LMT) de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales. De forma general, los motores CFR son motores monocilindroestandarizados diseñados específicamente para la medida del número de octano, sin embargo, el motor CFR del LMT ha pasado por numerosas modificaciones a lo largo de los años. Estas modificaciones han hecho que el modelo que establece la norma ASTM [2] para determinar el número de octano en función de la relación de compresión no se cumpla en este caso. Por ello y mediante la realización de numerosos ensayos con diferentes combustibles y en las condiciones ambientales más diversas posibles, se ha realizado un modelo de determinación del número de octano para este motor. El trabajo se ha realizado siguiendo la línea de investigación conjunta entre el Departamento de Energía y Combustibles de la ETSIME y el Departamento de Ingeniería Energética de la ETSII sobre el estudio de la combustión avanzada en motores de premezcla. Para lograr establecer el modelo para el motor CFR del LMT, inicialmente se han realizado diversos ajustes y calibraciones del motor. A continuación, se han realizado19 tandas de ensayos, cada una con 70 condiciones de funcionamiento diferentes, intentando realizarlas en las condiciones ambientales lo más diversas posibles. Los datos medidos, se han tenido que tratar y postprocesar para pasar a analizar los resultados obtenidos y conseguir así, finalmente, tras un análisis estadístico, obtener el modelo estadístico que permite predecir para cada uno de los combustibles ensayados, la intensidad de detonación en las diferentes condiciones de operación del motor(dosado, relación de compresión y condiciones ambientales).En la metodología propuesta para medir el número de octano en el motor CFR de lLMT, se ha encontrado que, para valores bajos de dosado, el error absoluto en la determinación del RON es de 0,45.
AbstractThis project is focused on the study of the knock combustion with different fuels in anInternal Combustion Engine. The main objective is to obtain a verified method for thecalculation of the Octane Number with the CFR engine of the Escuela TécnicaSuperior de Ingenieros Industriales (UPM). The CFR motor is a standardizedmonocilindric specifically designed for the measure of the Octane Number. The needfor a new model to determine the Octane Number of the fuels with the CFR of theETSII has been developed because of the numerous modifications made to this engine,that have made its characteristics different to the ones established by the ASTM [2].To obtain this new model many tests had been carried out with different fuels in diverseenvironmental conditions.This investigation is part of the research of the Energy and Fuels Department of theEscuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía in collaboration with thePower Engineering Department of the Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales.Before starting the Project, It has been necessary to make an intensive study of theCFR engine, the ASTM methods and the different programs used to obtain and adaptthe data. An in-depth literature review was also necessary to understand the previousprojects done with the CFR. Once this was concluded, many calibrations were done.Then, the practice started where 19 trials with PRF90, 95, 100, Gasoline and Ethanolwere done taking in consideration the environmental conditions. After that, the data were treated and analyzed to obtain different results and models and make conclusions.The general model obtained results valid but only in poor air-fuel mixtures. Manyconclusions were obtained with both regressions for different fuels and the general model created. The proposed method to measure de Octane Number of the CFR of the LMT, for low air-fuel mixtures only has 0,45 points of absolute error.