OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
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Los motores de combustión son fuentes de contaminación ambiental.
Las fuentes energéticas no renovables que se agotan.
Los altos costos de la energía.
La eficiencia de aprovechamiento energético (combustión del 30%).
Nos ha llevado a replantear el manejo, uso y
dosificación de estas fuentes de energía en
un programa de proyectos de optimización
de motores de combustión interna.
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
Para un tipo de combustible.
Diseño con dispositivos
especiales y estratégicos.
En principio Los motores de
gasolina vienen “optimizados”
por el fabricante del motor:
Encendido
Estequiometria
Aceleración
Combustible
• Octanaje
Aire
• Densidad de O2
• Temperatura
• Presión
• Flujo
Carga de motor
• Torque en el eje
Calor
Residuos
Energía
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
X2
Calor
Superficies
no lineales
Potencia
Residuos
X1
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 Masa de aire
• Combustible
– octanaje
• Aire
–
–
–
–
Densidad de O2
Temperatura
Presión
Flujo
 Masa de combustible
• Señal de control
– Aceleración
– Relación aire/ combustible
– Encendido
 Tiempo de encendido
• Carga de motor
–
Torque carga en el eje
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 El motor es un sistema
multivariables.
 Mapa: Matriz de
características de
desempeño y correlación
con las variables del
proceso.
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
El combustible tiene condiciones optimas de
desempeño que dependen de la química del
combustible- octanajes




Humedad
Contaminación
Temperatura
Presión
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 Sobre-potencias
 Sobre-contaminados
 Arranques y paradas
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
Carga: Torque desarrollado
Eficiencia: Térmicas
Ambientales: Gases
OPTIMIZACION MOTORES OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
OOP
Económica
Energética
Ecológica
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
Los motores así diseñados poseen un
rango estrecho de maniobrabilidad
para otras alternativas de combustible
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 De acuerdo a la aplicación del motor se
ubica la región de optimización de acuerdo
al objetivo
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 Motoresmulti-combustibles exigen rangos de mayor
maniobrabilidad para ser eficientes.
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 Consiste en establecer los rangos de funcionamiento
del motor de tal forma que se tenga su mejor
desempeño.
 Se puede estrechar la región de desempeño de tal
forma que sea mas optimo es el caso de los vehículos
híbridos combustión- eléctricos, donde el motor
eléctrico acepta la variabilidad exigida en ruta.
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
Son muchas las metodologías para optimización de los
procesos:
 Métodos numéricos: Método de Newton, Método de Quasi,
Método de aproximación polinomial.
 Métodos estadísticos.
 Métodos de aprendizaje y entrenamiento
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
1. Desarrollar el modelo matemático del motor.
2. Desarrollar los modelos matemáticos de los
combustibles asociados.
3. Definir los rangos y márgenes de operación
de las variables del proceso de combustión
para desempeño optimo.
4. Levantamiento topográfico del mapa de
funcionamiento del motor en el espacio de
desempeño. Para las variables de salida del
motor
5. Desarrollo de algoritmos de control y
algoritmos inteligentes para optimización.
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
Modelo de
admisión
Modelo de
combustión
Modelo de
potencia
Modelo
térmico
Modelo
ambiental
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
Combustible
Aire
Estequiometria
Aire
Combustible
Demandas
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
Aire
Combustible
Ignición
Torque
+
Calor
+
Residuos
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 Definir el protocolo de control.
• Es la Algorítmica operativa: relaciones estequiometrias,
volúmenes de dosificación, tiempo de encendido.
 Definir el protocolo de optimización y restricciones.
• Es el protocolo de seguridad EEE, vigilancia de los procesos
del motor, asegurando que este dentro de la frontera
normativa establecida.
 Definir el protocolo de secuencias.
• Gestión operativa del motor
 Definir el protocolo de toma de decisiones.
• Control inteligente
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
Controladores
lineales:
Control de presión de combustible,
Control de carga de a batería, Control de
temperatura del motor, control
dosificación de aire.
Controladores por
variables de estado:
Control de dosificación de combustible,
Control de avance de encendido.
Controladores por
eventos discretos:
Control de arranque encendido del motor,
Control de aceleración.
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 El control inteligente sobre un motor
de combustión es sistema moderno
capaz de controlar las funciones
vitales de motor, utilizando los
beneficios de seguridad, precisión y
velocidad que brindan las tecnologías
computarizadas con procesadores de
altas prestaciones y velocidades.
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 Se da cuando el control prescriptivo no es capaz
de abordar situaciones no establecidas.
 El control inteligente es capaz de tomar
decisiones ante estas situaciones inesperadas.
 Por ejemplo





Cambios de bruscos de carga.
Cambio de presión atmosférica.
Desplazamiento en el mapa de optimización.
Cambios de prestaciones en los combustibles.
Presencia de situaciones de fallos en el motor.
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 Sintética: apoyado en
premisas lógicas y
ponderadas manualmente.
 Aprendizaje: Apoyado en
mecanismos de
aprendizaje
ej. RNA.
 Toma de decisiones
básicas de acuerdo a las
prescripciones anteriores.
 Toma de decisiones
inteligentes, cuando no hay
metodología para tomar la
decisión. Se buscan criterios
superiores para tomar la
decisión.
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 Cogeneración: Térmica
 Recuperación energética: Potencial y Cinética.
 Optimización de masa móvil: Vehículos livianos.
 Disminuir los cambios bruscos: Menos semáforos,
vías destapadas o pendientes forzadas.
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
Aprovechar la energía térmica:
En motores fijos se puede aprovechar
haciendo calentamiento de agua, o el
habitáculo.
En motores móviles se puede aplicar un
motor paralelo por ejemplo una
maquina de vapor.
OPTIMIZACION MOTORES DE COMBUSTION
 En pendientes negativas se puede
almacenar energía. Por ejemplo en
electricidad, o compresión.
 Frenado almacenar energía en
compresión y volverla al arranque.
Se diseñan vehículos de menor masa o
materiales mas livianos.
El tipo de llanta
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optimizacion motores de combustion