6 Transport CMS Prototype
6.3 Prototype design domain model
4.2.2.1ANÁLISIS GENERAL DE LOS DATOS
Al igual que para las igniciones en frío, se realizó un análisis general de los datos obtenidos. De igual forma, se debieron escalar algunos de los datos de los
contaminantes a fin de apreciar su comportamiento en una misma gráfica. En la Figura 10 puede observarse un ejemplo de las mediciones de ignición en caliente.
0 50 100 150 200 0 10 20 30 40 50 Time (s) pp m 0 2 4 6 8 10 12 14 16 % CO HC CO2 O2
Fig. 10. Emisiones de ignición en caliente para la prueba del 10 de febrero 2007 para CH. CO2 (%), CO (%)×1000, HC (ppm)×6, O2 (%).
Se puede observar en la figura anterior las mismas relaciones en las emisiones de CO2 vs O2 así como CO vs. HC en comparación con las pruebas de ignición en
frío del CH. Sin embargo, se puede apreciar que la concentración de los dos últimos contaminantes es menor durante la ignición en caliente. Así mismo, el tiempo requerido para la estabilización de las emisiones en una ignición en caliente es aproximadamente 50% menor en relación con las pruebas en frío. Las emisiones de NOx durante las igniciones en caliente no figuran en la gráfica. Sin
embargo, esto no quiere decir que no existan sino que no son detectadas por el equipo de análisis por estar por debajo del límite de detección.
4.2.2.2 RELACIÓN DEL CO Y HC PARA CH
En comparación con las gráficas de ignición en frío, el punto máximo de emisión de CO se alcanza unos segundos antes que la de los HC. Por esta razón, se eliminaron los puntos en donde la concentración de CO fue más elevada con el fin de encontrar la relación entre los compuestos. No obstante, se mostró la misma
relación positiva entre ambos compuestos que la mencionada por Bishop y Stedman (1996). La Figura 11 muestra la razón entre los contaminantes.
y = 1.8321x + 2.849 R2 = 0.9581 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 CO (%) H C ( ppm )
Fig. 11. Relación HC y CO durante las igniciones en caliente.
Una vez terminadas las gráficas se obtuvo una función para la relación entre los datos mediante una regresión lineal. La ecuación resultante fue:
[ ]
HC =1.8[ ]
CO +2.8Donde la concentración de HC está dada en ppm y CO está dado en porcentaje
en volumen. El coeficiente de correlación R2 fue de 0.9. Se calculó además la razón HC/CO de 0.004 gHC/gCO.
Al comparar los resultados de la relación de HC-CO para igniciones en frío y en caliente, se puede observar un desfasamiento de los datos sobre el eje x. Esto puede deberse a la mayor temperatura del motor durante la ignición en caliente con respecto a la ignición en frío. Por tanto, el remanente de HC es menor, pues hay mayor probabilidad de que se queme el combustible. No así con el CO, pues esta reacción es el paso controlante de la combustión y por tanto, se requiere una mayor temperatura para tener una combustión completa, generándose el máximo en la emisión de CO después de alcanzado el de HC.
Para la razón HC/CO del CH se pudo observar que el resultado para ignición en caliente es tres veces menor al obtenido para las igniciones en frío. Se puede concluir con este resultado la importancia de buscar disminuir las emisiones durante las igniciones en frío. Para el CCI no se encontró la razón HC-CO para este caso.
4.2.2.3RELACIÓN DEL CO2 Y O2
De igual forma, se analizó la relación entre CO2 y O2 durante las igniciones en
caliente, para ambos vehículos. Se encontró una correlación similar a la reportada para las igniciones en frío, se observa esta relación en la Figura 12.
Fig. 12. Relación del CO2 y O2 durante las igniciones en caliente; CH en el
panel superior y CCI en el panel inferior. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 5 10 15 20 25 O2(%) CO 2 ( % ) Estabilidad final Arranque 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 5 10 15 20 25 O2 (%) CO 2 (% ) Estabilidad final Arranque
Se realizó una regresión lineal a los datos obtenidos a partir de las mediciones de ignición en caliente de ambos vehículos. Los resultados se presentan en la Tabla 10.
Tabla 10. Relaciones CO2-O2 para las igniciones en caliente.
Período CH CCI
Ecuación R2 Ecuación R2
Arranque
[
CO2]
=−1.04[ ]
O2 +24.5 0.85[
CO2]
=−0.82[ ]
O2 +17.4 0.97Estabilidad final
[
CO2]
=−0.18[ ]
O2 +15 0.40[
CO2]
=−0.61[ ]
O2 +14.7 0.6Total de los datos
[
CO2]
=−0.50[ ]
O2 +15.2 0.85[
CO2]
=−0.66[ ]
O2 +14.7 0.96En la Tabla 10, la concentración de CO2 está dada en porcentaje volumen al igual
que la concentración para O2. El valor del coeficiente de correlación R2 para
ambos casos denota la gran importancia en la corelación entre las concentraciones de los compuestos. Las ecuaciones son similares a las reportadas para las igniciones en frío (Tabla 8) aun que se puede observar que las pendientes son mayores para el caso de las ecuaciones obtenidas para las igniciones en caliente. Esto denota que hay una mezcla enriquecida con combustible durante las igniciones en frío. Esto reafirma que durante las igniciones en frío se producen una cantidad mayor de compuestos contaminantes y por tanto es importante desarrollar nuevas formas de disminuir las emisiones durante estos períodos.
4.2.2.4EMISIÓN EN MASA DE LOS CONTAMINANTES
Con los resultados, se obtuvo la emisión total para cada uno de los compuestos de los gases de combustión de los dos automóviles evaluados. La emisión promedio por componente se presenta en la Tabla 11.
Tabla 11. Emisión másica total durante las medidas de ignición en caliente (g/min). Compuesto CH CCI CO2 28.2 35.4 CO 2.34×10−5 9.6×10−6 HC 4.8×10−8 2.8×10−7
NOx Menor límite de detección 6.5×10−6
Se puede observar nuevamente que las emisiones de HC y CO para el CCI un aumento y disminución significativa respectivamente.
Por otro lado, al comparar la emisión total de los distintos compuestos, durante las igniciones en caliente y en frío, para cada caso, se puede observar que las emisiones durante las segundas son mayores. La diferencia es significativa usando un α=0.05 para cada uno de los compuestos.