Medición de gases contaminantes de un motor a gas Kubota DG972, para generación de datos de entrada para la calibración del modelo del motor operando bajo combustión anormal

Abstract

Las emisiones de un motor a combustión interna (MCI) son de gran utilidad a la hora de examinar su funcionamiento. En conjunto con otros datos, estas pueden ser usadas para estimar otras cifras de interés como el flujo volumétrico de escape, factores de emisión e incluso lograr comprender de la calidad de la combustión y determinar si hay presencia de fenómenos negativos como el "knock". El objetivo general de este trabajo es realizar mediciones de especies contaminantes de un MCI a gas Kubota DG972-E2, para la generación de datos de entrada, para la calibración de un modelo computacional del motor, desarrollado en GT-Power para predecir el knock. Con el propósito de optimizar dicho modelo computacional es que se diseñó un procedimiento de medición experimental basado en las normativas dictadas por la agencia de protección medioambiental (Environmental Protection Agency, EPA), vigentes en el código de regulación federal estadounidense (Code of Federal Regulations, CFR). En conjunto a las normativas mencionadas, el diseño de las pruebas contempla las condiciones del laboratorio, para la formulación de un procedimiento óptimo y repetible. El trabajo experimental consistió en utilizar equipos de medición de gases y partículas según los procedimientos establecidos. Luego se realizaron cálculos para comparar los resultados obtenidos a la norma referida y generar datos de entrada para el modelo computacional desarrollado en GT-POWER. Los resultados fueron satisfactorios en cuanto a la obtención de datos de entrada para el programa computacional. De la comparación de los factores de emisión del motor y los limites impuestos por la norma resalta el incumplimiento de esta. Este resultado da luces de la importancia de la optimización de algunas condiciones del laboratorio y equipos de medición. Adicionalmente se presentaron problemas específicos a condiciones de esta prueba experimental y otros de carácter más general. Tales complicaciones han servido para identificar lugares en los que se pueden hacer mejoras en cuanto a las instalaciones del laboratorio. También destacan la información compilada y depurada que sirve de guía para el uso de los equipos SEMTECH y la determinación de la normativa que pueda ser de utilidad en futuras investigaciones. The emissions of an internal combustion engine (MCI) are very useful when examining its operation. In conjunction with other data, these can be used to estimate other figures of interest such as exhaust volumetric flow, emission factors and even gain an understanding of the quality of combustion and determine if there are negative phenomena such as "knock". The general objective of this work is to carry out measurements of contaminating species of a Kubota DG972-E2 gas MCI, for the generation of input data, for the calibration of a computational model of the engine developed to predict knock. With the purpose of optimizing said computational model, a procedure based on the regulations issued by the Environmental Protection Agency (EPA) in force in the code of federal regulations (CFR) of United States, was designed to carry out the experimental measurements. Together with the aforementioned regulations. The design of the tests contemplates the conditions of the university’s laboratory, for the formulation of an optimal and repeatable procedure. The experimental work consisted of using gas and particle measurement equipment according to the established procedures. Then calculations were made to compare the results obtained to the referred standard and to generate input data for the computational model developed in GT-POWER. The results were satisfactory in terms of obtaining input data for the software. From the comparison of the emission factors of the engine and the limits imposed by the norm, the non-compliance with it stands out. This result sheds light on the importance of optimizing some laboratory conditions and measurement equipment. Additionally, specific problems were presented to the conditions of this experimental test and others of a more general nature. Such complications have served to identify places where improvements can be made, in terms of laboratory facilities. Another satisfactory result of this work is the compiled and refined information that serves as a guide for the use of SEMTECH equipment and the determination of regulations that may be useful in future research.