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objeto de mejorar las características de autoinflamación
en un motor con proceso HCCI,
se requiere conocer el mecanismo de las
reacciones de oxidación del combustible. Esto
en particular es importante para comprender
el mecanismo de la interacción química
entre el aditivo DME y el combustible principal,
ya que las reacciones pueden transcurrir
contrariamente a nuestras suposiciones. Los
mecanismos detallados y parcialmente simplificados
permiten entender la esencia de la
interacción de los radicales y de las moléculas
del combustible en el proceso de combustión.
En este sentido, se han desarrollado ciertos
mecanismos detallados de las reacciones para
algunos aditivos que permiten la combustión,
por ejemplo para el DME [3].
En el modelo QC monozonal se ha empleado
un mecanismo detallado de oxidación del
DME [6]. El resultado de los cálculos aplicando
dicho mecanismo fueron contrastados con
datos experimentales obtenidos en diferentes
equipos de investigación, en un amplio rango
de temperaturas, presiones y relaciones
aire-combustible. En este caso, se obtuvieron
buenas correlaciones entre los cálculos y los
experimentos. El añadido por nosotros a este
modelo del mecanismo [5], el cual considera
la formación de óxidos de nitrógeno, permitió
predecir la formación de este componente
tóxico en el motor con proceso HCCI.
En el modelo matemático, basado en la química-
cinética formal, el desarrollo del proceso
de combustión es abordado como un
proceso de reacción de oxidación del combustible
bimolecular. La reacción de oxidación
está caracterizada por la energía efectiva de
activación y por la función exponencial de la
velocidad de la reacción respecto de la temperatura,
la cual a su vez depende tanto de
la cantidad de combustible quemado, como
del gasto de energía que se va en: el cambio
de la energía interna de la mezcla y de los
productos de la combustión, en la realización
del trabajo y con las pérdidas de calor.
En la primera etapa de las investigaciones
se aprobó el mecanismo químico-cinético
monozonal y se comparó con los datos experimentales
(fig.1 relaciones 1 y 2) para la
relación aire-combustible φ = 3,03, la proporción
de DME 0,15 y la temperatura inicial
T 0 = 448 К.
En la segunda etapa de las investigaciones,
al realizarse el modelado del proceso de trabajo
el valor de la energía efectiva de activación
se escogió en base a la coincidencia
del momento de inicio de la autoinflamación
(MIA), obtenido directamente del modelo
CIENCIA, CULTURA Y TECNOLOGÍA - UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ
químico-cinético monozonal, basado en la
química-cinética formal. Los valores obtenidos
de la energía de activación se muestran
en la fig. 2 mediante puntos representados
con triángulos.
Fig.1. Presión instantánea en la CC del motor:
1.- curva experimental; 2.- curva obtenida por cálculo según el modelo QC
monozonal, en condiciones iniciales de ensayos reales; 3.- curva ob-tenida
por cálculo según el modelo matemático basado en la QC formal
Para la realización de los cálculos posteriores
se ha empleado el siguiente polinomio,
que refleja la variación de la energía de activación
en función de la cantidad de DME
contenida en el combustible, con una confiabilidad
aproximada de 0,9999
E a = 52869 - 22740 . DME + 20188 . (DME) 2
A pesar de la aparente linealidad de la tendencia
presentada en la fig.2, el empleo en
los cálculos de la ecuación de regresión de
primer orden (con una confiabilidad aproximada
de 0,998) conlleva a una diferencia
entre los datos obtenidos por cálculo y
aquellos obtenidos experimentalmente.
En la tercera etapa de la investigación se obtuvieron
datos utilizados en los cálculos considerando
la cinética formal de la combustión
con variación de la proporción de DME
en el rango de 0,075…0,200, con un paso de
0,025. Como se desprende de los resultados
del cálculo, la ecuación de aproximación
(1) permite evaluar el MIA sin recurrir a un
aparato químico-cinético de detalle (fig. 1,
las líneas continuas 2 representan el modelo
QC monozonal, las líneas punteadas 3 representan
la cinética formal)
Cuando se aumenta la dosis de DME en el
motor con proceso HCCI, el adelanto del
momento de inicio de la autoinflamación
(MIA) es confirmado por el cálculo (fig.3).
Tomando en cuenta que el motor con proceso
HCCI es sen-sible a la calidad de la
composición de la mezcla aire-combustible,
se hace necesario un control adecuado. Su
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