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Resumen. El trabajo de investigación presentado en esta tesis doctoral está enmarcado en el desarrollo y optimización del sistema de combustión de un novedoso motor de dos tiempos de encendido por compresión, que presenta una arquitectura de barrido por válvulas en culata, y que ha sido diseñado para aplicaciones de automoción dentro de la gama de coches compactos. El objetivo principal de esta investigación ha consistido en mejorar el conocimiento existente sobre los motores dos tiempos con arquitectura de barrido por válvulas, y a la vez identificar los principales vínculos entre los procesos de renovación de la carga y de combustión, con el fin de cuantificar su impacto sobre la formación de emisiones contaminantes y el rendimiento térmico del motor. Adicionalmente, se desea optimizar las prestaciones de este motor de dos tiempos operando con el proceso de combustión diésel convencional controlada por mezcla, así como evaluar el potencial de distintos conceptos avanzados de combustión de baja temperatura con fase de premezcla extendida, con el fin de reducir los niveles de emisiones contaminantes y mejorar el consumo específico de combustible del motor.La metodología utilizada en esta tesis ha sido concebida combinando un enfoque teórico-experimental, que permite maximizar la información que se puede obtener acerca de los fenómenos físicos involucrados en los diferentes procesos objeto de estudio, y a la vez conservar un enfoque de optimización eficiente reduciendo en la medida de lo posible el número de ensayos experimentales requeridos. Con la finalidad de analizar en detalle la relación que existe entre las condiciones en el cilindro (como lo es la concentración de oxígeno, la temperatura de combustión y el dosado local) y el proceso de formación de emisiones contaminantes, especialmente de N O x y hollín, se desarrollaron y utilizaron distintas herramientas teóricas para complementar y sustentar los comportamientos y tendencias observadas mediante los ensayos experimentales, tanto para el modo de combustión diésel convencional como para los conceptos avanzados de combustión. Para la consecución de dichos objetivos se ha seguido una estructura secuencial en la cual el trabajo de investigación ha sido desarrollado en dos grandes bloques: primero, se analizó y optimizó el proceso de combustión diésel convencional, mediante la combinación adecuada de parámetros de operación del motor que modifican apreciablemente las características del proceso de combustión controlada por mezcla; y segundo, se logró implementar y evaluar el desempeño de dos conceptos avanzados de combustión, específicamente el modo combustión altamente premezclado de tipo HPC utilizando diésel como combustible (acrónimo de "Highly-Premixed Combustion") y el modo de combustión parcialmente premezclada de tipo PPC ("Partially Premixed Combustion") utilizando un combustible con mayor resistencia a la auto-ignición (en este caso se utilizó gasolina de octanaje 95). En esta segunda fase, se hizoénfasis en el análisis del concepto de combustión PP...

The effects of charge dilution on low-temperature diesel combustion and emissions were investigated in a smallbore single-cylinder diesel engine over a wide range of injection timing. The fresh air was diluted with additional N 2 and CO 2 , simulating 0 to 65% exhaust gas recirculation in an engine. Diluting the intake charge lowers the flame temperature T due to the reactant being replaced by inert gases with increased heat capacity. In addition, charge dilution is anticipated to influence the local charge equivalence ratio φ prior to ignition due to the lower O 2 concentration and longer ignition delay periods. By influencing both φ and T, charge dilution impacts the path representing the progress of the combustion process in the φ-T plane, and offers the potential of avoiding both soot and NO x formation.In-cylinder pressure measurements, exhaust-gas emissions, and imaging of combustion luminosity were performed to clarify the path of the combustion process and the effects of charge dilution and injection timing on combustion and fuel conversion efficiency. Based on the findings, a postulated combustion process in the φ-T plane is presented for different dilution levels and injection timings. Although the ignition delay increased with high dilution and early injection, the heat release analysis indicated that a large portion of the combustion and emissions formation processes was still dominated by the mixing-controlled phase rather than the premixed phase. Because of the incomplete premixing, and the need to mix a greater volume of charge with unburned or partially-burned fuel to complete combustion, the diluted mixtures increased CO emissions. Injecting the fuel at earlier timings to extend the ignition delay helped alleviate this problem, but did not eliminate it. Fuel conversion efficiencies calculated for each dilution level and start of injection provide guidance as to the appropriate combustion phasing and practical levels of charge dilution for this low-temperature diesel combustion regime.

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