Diagnostico Exergetico De Motor De Combustión

Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia N.° 45 pp. 41-53. Septiembre, 2008

Diagnóstico exergético del proceso de combustión
en un motor Diesel
Exergy diagnosis of the combustion process in a
Diesel engine
Andrés Agudelo1*, John Agudelo1, Pedro Benjumea2
Grupo de Manejo Eficiente de la Energía –GIMEL–. Universidad de
Antioquia, Apartado Aéreo 1226, Medellín, Colombia
1

Grupo de CombustiblesAlternativos. Universidad Nacional, Sede Medellín,
Apartado Aéreo 568, Medellín, Colombia
2

(Recibido el 10 de octubre de 2007. Aceptado el 9 de mayo de 2008)
Resumen
En este trabajo se desarrolla un modelo de diagnóstico exergético de una zona
y dos especies, y se aplica para caracterizar la operación de un motor diesel.
El modelo permite estudiar el proceso en el interior del cilindrodurante el
período de válvulas cerradas y determinar cómo se distribuye la exergía y
cuál es el potencial exergético de las pérdidas. La experimentación se realizó
en un motor diesel de automoción turboalimentado, de inyección directa
montado en un banco de ensayos, operando bajo diferentes grados de carga.
El diagnostico de combustión se realizó a partir de la presión instantánea
en la cámarade combustión y se midieron y controlaron las principales
variables de funcionamiento del motor para garantizar estado estacionario.
Se determinaron las irreversibilidades y la distribución de la exergía a lo
largo del proceso, encontrando que la combustión es la principal fuente de
irreversibilidades. Los resultados mostraron que al aumentar el grado de carga
disminuye la destrucción deexergía, lo cual se traduce principalmente en un
aumento de la exergía de los gases de escape. Adicionalmente se identificó
el potencial de cogeneración del motor, mostrando diferencias significativas
entre los resultados de primera y segunda ley.
---------- Palabras clave: Análisis exergético, diagnóstico de combustión,
motores diesel

* Autor de correspondencia: teléfono: + 57 +4 + 210 55 58,fax: + 57 +4 + 211 05 07 correo electrónico: afagudel@udea.edu.co. (A.
Agudelo).

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Rev. Fac. Ing. Univ. Antioquia N.° 45. Septiembre, 2008

Abstract
In this work a single-zone and two-species exergy diagnosis model is developed
and applied for characterizing the operation of a diesel engine from a secondlaw standpoint. The model allows to study the in-cylinder process during theclosed-valve period, and to determine how the exergy is distributed and what
is the exergy potential of the losses. Experiments were carried out in a test
bed equipped with an automotive, direct injection, turbocharged diesel engine
operating at several loads. Combustion diagnosis was made from instantaneous
in-cylinder pressure signal and the main operation parameters of the engine
weremeasured in order to guarantee steady state. Irreversibilities and exergy
distribution throughout the process were determined. It was found that
combustion is the main source of irreversibilities. Results show that exergy
destruction decreases as load increases, which mainly led to an increase in
the exergy of exhaust gases. Additionally, the cogeneration potential of the
engine was identified,exhibiting significant differences between first and
second-law results.
---------- Keywords: Exergy analysis, combustion diagnosis, diesel
engines

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Diagnóstico exergético del proceso de combustión en un motor Diesel

Introducción
El análisis exergético permite identificar y cuantificar las irreversibilidades, a la vez que permite determinar el potencial utilizable de los
diferentesflujos de energía involucrados en los
procesos, aclarando las vías de recuperación más
adecuadas [1-3]. Las fuentes de irreversibilidades
internas en los motores de combustión interna alternativos (MCIA) son la disipación viscosa, la
transferencia de calor a través de una diferencia
de temperatura finita, la turbulencia, el mezclado,
y la combustión [4, 5]. Las primeras publicaciones que...