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Los depósitos en la cámara de combustión se encuentran en prácticamente todos los motores de combustión interna después de unos cientos de horas de funcionamiento. Los depósitos se forman en las superficies de los cilindros, pistones y culatas que están en contacto con la mezcla de combustible y aire durante el ciclo del motor. Los efectos de los depósitos incluyen el aumento de las emisiones de NOx del motor, el aumento de la necesidad de octanaje y los cambios en la velocidad de la llama y la eficiencia térmica. Se desarrolla un marco para examinar los procesos físicos y químicos que contribuyen a la formación de depósitos en la cámara de combustión. En primer lugar, se desarrolla una hipótesis para el mecanismo general de formación de depósitos a partir de una revisión de los trabajos anteriores sobre esta cuestión. Las características clave de este mecanismo son la formación de especies precursoras de depósitos a partir del combustible y el aire a medida que la llama se apaga en la pared del motor, el transporte difusivo y convectivo de estas especies a la pared, y la condensación o adsorción en la superficie de la pared. El sistema experimental y la metodología desarrollados en este trabajo pretenden proporcionar una visión de las interacciones entre estos procesos y, en particular, estudiar los mecanismos químicos que contribuyen a la formación de especies precursoras de depósitos. Se utiliza un quemador de llama plana refrigerado a baja presión para producir llamas de propano-aire en estado estacionario dopadas con tolueno, una especie conocida de formación de depósitos.

(cont.) Los perfiles de las concentraciones y la temperatura se miden mediante técnicas de espectroscopia infrarroja y cromatografía de gases. Junto con los experimentos, se desarrolla un modelo numérico unidimensional, capaz de simular el apagado de la llama con la deposición en una gama de condiciones que se extienden desde los experimentos de quemadores de baja presión y estado estable hasta las condiciones de motores de alta presión y transitorios rápidos, utilizando mecanismos químicos de formación de precursores que pueden determinarse experimentalmente. La modelización de la deposición con mecanismos químicos simplificados revela que la deposición por condensación puede reproducir las tendencias observadas en los experimentos de otros investigadores; sin embargo, la adsorción podría seguir siendo un factor contribuyente. Las observaciones experimentales de las llamas dopadas con tolueno muestran la formación de compuestos oxigenados como el benzaldehído y el benzofurano, que son probables candidatos a precursores de depósitos. La metodología desarrollada en esta tesis es prometedora para determinar las identidades de los precursores de depósitos y los mecanismos de formación de importantes componentes del combustible, y para aclarar el papel de los procesos en fase gaseosa en la formación de depósitos en la cámara de combustión.

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