Il existe plusieurs théories du contrôle moteur, chacune présumant qu’une différente variable du mouvement est réglée par le cortex moteur. On trouve parmi elles la théorie du modèle interne qui a émis l’hypothèse que le cortex moteur programme la trajectoire du mouvement et l’activité électromyographique (EMG) d’une action motrice. Une autre, appelée l’hypothèse du point d’équilibre, suggère que le cortex moteur établisse et rétablisse des seuils spatiaux; les positions des segments du corps auxquelles les muscles et les réflexes commencent à s’activer. Selon ce dernier, les paramètres du mouvement sont dérivés sans pré-programmation, en fonction de la différence entre la position actuelle et la position seuil des segments du corps. Pour examiner de plus près ces deux théories, nous avons examiné l’effet d’un changement volontaire de l’angle du coude sur les influences cortico-spinales chez des sujets sains en employant la stimulation magnétique transcrânienne (TMS) par-dessus le site du cortex moteur projetant aux motoneurones des muscles du coude. L’état de cette aire du cerveau a été évalué à un angle de flexion du coude activement établi par les sujets, ainsi qu’à un angle d’extension, représentant un déplacement dans le plan horizontal de 100°. L’EMG de deux fléchisseurs du coude (le biceps et le muscle brachio-radial) et de deux extenseurs (les chefs médial et latéral du triceps) a été enregistrée. L’état d’excitabilité des motoneurones peut influer sur les amplitudes des potentiels évoqués moteurs (MEPs) élicitées par la TMS. Deux techniques ont été entreprises dans le but de réduire l’effet de cette variable. La première était une perturbation mécanique qui raccourcissait les muscles à l'étude, produisant ainsi une période de silence EMG. La TMS a été envoyée avec un retard après la perturbation qui entraînait la production du MEP pendant la période de silence. La deuxième technique avait également le but d’équilibrer l’EMG des muscles aux deux angles du coude. Des forces assistantes ont été appliquées au bras par un moteur externe afin de compenser les forces produites par les muscles lorsqu’ils étaient actifs comme agonistes d’un mouvement. Les résultats des deux séries étaient analogues. Un muscle était facilité quand il prenait le rôle d’agoniste d’un mouvement, de manière à ce que les MEPs observés dans le biceps fussent de plus grandes amplitudes quand le coude était à la position de flexion, et ceux obtenus des deux extenseurs étaient plus grands à l’angle d’extension. Les MEPs examinés dans le muscle brachio-radial n'étaient pas significativement différents aux deux emplacements de l’articulation. Ces résultats démontrent que les influences cortico-spinales et l’activité EMG peuvent être dissociées, ce qui permet de conclure que la voie cortico-spinale ne programme pas l’EMG à être générée par les muscles. Ils suggèrent aussi que le système cortico-spinal établit les seuils spatiaux d’activation des muscles lorsqu’un segment se déplace d’une position à une autre. Cette idée suggère que des déficiences dans le contrôle des seuils spatiaux soient à la base de certains troubles moteurs d’origines neurologiques tels que l’hypotonie et la spasticité. / According to a dominant theory, the motor cortex is directly involved in pre-programming motor outcome in terms of movement trajectories and electromyographic (EMG) patterns. In contrast, the equilibrium point theory suggests that the motor cortex sets and resets the spatial thresholds, i.e., the positions of body segments at which muscles and reflexes begin to act. Movement parameters thereby emerge without pre-programming, depending on the difference between the actual and the threshold position of the body segments. To choose between these two theories of motor control, we investigated corticospinal influences associated with voluntary changes in elbow joint angle in healthy individuals using transcranial magnetic stimulation (TMS) of the brain site projecting to motoneurons of the elbow muscles. In order to minimize the influence of motoneuronal excitability on the evaluation of corticospinal influences, motor evoked potentials (MEPs) elicited by TMS were obtained during the EMG silent period produced by a brief muscle shortening prior to the TMS pulse. MEPs were obtained at a flexion and an extension elbow angle actively established by subjects. MEPs were recorded from 2 elbow flexors (biceps and brachioradialis) and 2 extensors (medial and lateral heads of triceps). Flexor MEP amplitude was bigger at the elbow flexion position in the case of the biceps and extensor MEPs were bigger at the extension position in both extensors studied (reciprocal pattern). MEPs observed in the brachioradialis did not differ at the two elbow orientations. A similar difference in corticospinal influences at the two elbow positions was often preserved when the tonic activity of elbow muscles was equalized by compensating the passive muscle forces at the two positions with a torque motor. Thus, corticospinal influences and EMG activity were de-correlated and it can be concluded that the corticospinal system is not involved in pre-determining the magnitude of motor commands to muscles. Results suggest that the corticospinal system resets the spatial thresholds for muscle activation when segments move from one position to another. This implies that deficits in spatial threshold control may underlie different neurological motor problems (e.g., hypotonia and spasticity).

At the beginning of my thesis, the risk of floods in the territory of the Czech Republic is generally characterized which is followed by basic legal documents governing flood protection. The characteristics of the territory on which this thesis focuses is presented in the next section, which is describes in detail the administrative district of the municipality with extended powers (MEP) of Týn nad Vltavou, the basic description of its hydrological basin and waterways and, of course, the flood profile of the individual municipalities. The following section explains the term of flood, classification of floods and a detailed description of flood risks within detail the administrative district of the MEP of Týn nad Vltavou emphasizing the risk of formation a special flood. This is followed a list of complex activities and measures aimed at preventing and eliminating the threats to the health, lives and property of the citizens, society and the environment during floods. It also discusses planning in the field of flood protection and the classification of flood plans. Emphasis is placed on the documentation of flood protection of the administrative district of the MEP of Týn nad Vltavou that is associated with the activities of flood protection authorities. The section discusses in detail their activities during floods as well as when there are no floods. The function of flood committee of the MEP Týn nad Vltavou is mentioned detailing the description of activities of its individual members. The objectives of this thesis were aimed at finding out about the level of prepared flood protection documentation processed, analysing the activities of flood protection authorities and examining their knowledge about the issue of flooding. All the objectives were directed to the administrative district of the MEP Týn nad Vltavou and its flood protection authorities. Through a sociological survey among the flood protection authorities of the administrative district of the MEP Týn nad Vltavou that was conducted in the form of an anonymous questionnaire testing their knowledge in the field of flood protection. The results obtained were subjected to statistical evaluation, which, together with graphical representation, is of part of the thesis.

Neuronavigation and transcranial magnetic stimulation (TMS) are valuable tools in clinical and research environment. Neuronavigation provides visual guidance of a given instrument during procedures of neurological interventions, relative to anatomic images. In turn, TMS allows the non-invasive study of cortical brain function and to treat several neurological disorders. Despite the well-accepted importance of both techniques, high-cost of neuronavigation systems and limited spatial accuracy of TMS in targeting brain structures, limit their applications. Therefore, the aim of this thesis was to i) develop an open-source, free neuronavigation software, ii) study a possible combination of neuronavigation and 3D printing for surgical planning, and iii) construct a multi-channel TMS coil with electronic control of electric field (E-field) orientation. In the first part, we developed and characterized a neuronavigation software compatible with multiple spatial tracking devices, the InVesalius Navigator. The created co-registration algorithm enabled tracking position and orientation of instruments with an intuitive graphical interface. Measured accuracy was similar to that of commercial systems. In the second part, we created 3D printed models from patients with neurological disorders and assessed the errors of localizing anatomical landmarks during neuronavigation. Localization errors were below 3 mm, considered acceptable for clinical applications. Finally, in the last part, we combined a set of two thin, overlapping coils to allow electronic control of the E-field orientation and investigated how the motor evoked responses depend on the stimulus orientation. The developed coil enabled the stimulation of the motor cortex with high angular resolution. Motor responses showed the highest amplitude and lowest latency with E-field approximately perpendicular to the central sulcus. In summary, this thesis provides new methods to improve spatial accuracy of techniques to brain interventions. / A neuronavegação e a estimulação magnética transcraniana (EMT ou TMS, do termo em inglês transcranial magnetic stimulation) têm sido apresentadas como ferramentas valiosas em aplicações clínicas e de pesquisa. A neuronavegação possibilita a localização de instrumentos em relação a imagens anatômicas durante procedimentos de intervenção neurológica. Por sua vez, a EMT permite o estudo não invasivo da função cerebral e o tratamento de doenças neurológicas. Apesar da importância de ambas as técnicas, o alto custo dos sistemas de neuronavegação e a reduzida precisão espacial da EMT em ativar estruturas cerebrais limitam suas aplicações. Sendo assim, o objetivo desta tese foi: i) desenvolver um software de neuronavegação gratuito e de código aberto, ii) estudar a combinação entre neuronavegação e impressão 3D para planejamento cirúrgico, e iii) construir uma bobina de EMT multicanal com controle eletrônico da orientação do campo elétrico (CE). Na primeira parte, desenvolvemos e caracterizamos um software de neuronavegação compatível com vários rastreadores espaciais, o InVesalius Navigator. O algoritmo criado possibilitou o rastreamento de instrumentos por uma interface gráfica intuitiva. A precisão medida foi semelhante à de sistemas comerciais. Na segunda parte, imprimimos modelos 3D de pacientes com patologias neurológicas e avaliamos os erros de localização de marcos anatômicos durante a neuronavegação. Os erros de localização foram inferiores a 3 mm, considerados aceitáveis para aplicações clínicas. Por fim, na última parte, combinamos duas bobinas sobrepostas para controlar eletronicamente a orientação do CE, e investigamos como as respostas motoras evocadas dependem da orientação da corrente. A bobina desenvolvida possibilitou estimular o córtex motor com alta resolução angular. As respostas motoras apresentaram maior amplitude e menor latência para orientação do CE aproximadamente perpendicular ao sulco central. Em suma, esta tese fornece novos métodos para melhorar a precisão espacial de técnicas de intervenção com o cérebro.

La comprensión de los mecanismos moleculares que controlan la resistencia de la planta frente a patógenos biotrofos es un campo de investigación complejo y en expansión donde se impone la identificación de nuevos reguladores. Previamente se había descrito en nuestro laboratorio el gen P69C que codifica una proteasa con homología a subtilisinas y cuya expresión se induce en el transcurso de la interacción planta-patógeno. Con el fin de estudiar nuevos componentes de la planta implicados en la señalización de la respuesta defensiva, se procedió al escrutinio de mutantes de Arabidopsis thaliana que de forma constitutiva y sin la existencia de ningún estímulo externo se encontrara activada la expresión del gen GUS dirigida por el promotor P69C. En la presente memoria de tesis se describe ampliamente la identificación y caracterización del mutante, csb3 (constitutive subtilisin3). Las plantas csb3 poseen elevados niveles de ácido salicílico (SA) y además expresan genes dependientes de la ruta de SA tales como PR-1, PR-2 y GST6. Por otra parte, el mutante csb3 exhibe una elevada resistencia al oomiceto patógeno Hyaloperonospora parasitica de naturaleza biotrofa y a la bacteria patógena también biotrofa Pseudomonas syringae pv.tomato DC3000 (Pst) DC3000. Sin embargo, la resistencia a patógenos necrotrofos tales como Botrytis cinerea y Plectosphaerella cucumerina permanece inalterada en las plantas csb3. Para analizar la participación de los distintos componentes de la ruta de señalización dependiente de SA en la manifestación del fenotipo de resistencia de csb3, se procedió al análisis epistático entre csb3 y pad4, sid2, eds5, nahG, npr1, dth9 y cpr1. Estos estudios indican que la elevada resistencia frente a patógenos biotrofos de las plantas csb3 requiere de todos y cada uno de los componentes de la ruta de señalización dependiente del SA estudiados. El gen CSB3 identificado por clonaje posicional codifica la 1-hidroxi-2-metil-2-butenil 4-difosfato (HDS) sin / Gil Morrió, MJ. (2005). Disección genética del mecanismo de resistencia frente a patógenos biotrofos mediado por el gen CSB3 en Arabidopsis thaliana [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1870 / Palancia

H TMS διακρίνεται έναντι άλλων εργαλείων απεικόνισης λόγω της ικανότητάς της να ενεργοποιεί νευρώνες σε επιλεγμένες φλοιϊκές περιοχές. Η παρούσα μελέτη προσπαθεί να διερευνήσει το νευροφυσιολογικό προφίλ της μυικής προκλητής απάντησης διάμεσου διακρανιακής μαγνητικής διέγερσης (TMS) σε ένα σεβαστό αριθμό ασθενών με σχιζοφρένεια υπό φαρμακευτική αγωγή. Σε 51 ασθενείς υπό φαρμακευτική αγωγή και διάγνωση σχιζοφρένειας και 51 υγιείς μάρτυρες απόλυτα σύμφωνους ως προς το φύλο, το ύψος και την ηλικία με τους ασθενείς που συμμετείχαν καταγράφηκαν κινητικά προκλητά δυναμικά (ΜΕΡ) από τον απαγωγό μυ του αντίχειρα μετά τον ερεθισμό του αντίπλευρου κινητικού φλοιού με ένα κυκλικό πηνίο. Μετρήθηκαν: w RMTh (resting motor threshold): Ο ουδός κινητικής ηρεμίας w SI-max (stimulus intensity for maximum MEP): Η ένταση ερεθίσματος που χρειάζεται για την καταγραφή του μέγιστου κινητικού προκλητού δυναμικού w Post-stimulus silent period: Την ανερέθιστη περίοδο που επάγεται μετά από ένα ερέθισμα που προκαλεί συγκεκριμένη μυική δραστηριότητα w MEP Latency: Λανθάνον χρόνος των κινητικών προκλητών δυναμικών MEP amplitude: Το εύρος των κινητικών προκλητών δυναμικών. Τα βασικά ευρήματα είναι η σαφώς υψηλότερη από τις φυσιολογικές τιμές, τιμή των RMTh και SI-max και τα δύο, ενδείξεις νευρωνικής ευοδωτικής δραστηριότητας στους ασθενείς σε σύγκριση με τους μάρτυρες. Ειδικότερα στην ομάδα των ασθενών που βρίσκονται σε θεραπεία με ζιπρασιδόνη παρουσιάστηκε το υψηλότερο SI-max και στα δύο ημισφαίρια και το υψηλότερο RMTh στο αριστερό ημισφαίριο. Οι ασθενείς στην ομάδα που ελάμβαναν ολανζαπίνη παρουσίασαν το χαμηλότερο RMTh για το αριστερό ημισφαίριο και αυτοί σε θεραπεία με κουατιεπίινη παρουσίασαν τιμές ανάμεσα στις τιμές των δύο προηγούμενων ομάδων. Όταν χρησιμοποιήθηκε ένταση ερεθίσματος (SI) σχετικής τιμής με το RMTh, η ανερέθιστη περίοδος βρέθηκε μεγαλύτερη στους ασθενείς από ότι στους μάρτυρες ενώ δεν παρατηρήθηκε καμία διαφορά ανάμεσα στις δύο μεγάλες ομάδες ασθενών και μαρτύρων όταν χρησιμοποιήθηκε σταθερής έντασης ερέθισμα (SI). Συμπεράναμε, ότι οι αλλαγές στις παραμέτρους που μετρήθηκαν, μπορούν να εξηγηθούν από βασικές μεταβολές της ενδοφλοιϊκής ευοδωτικής κινητικής δραστηριότητας που ακολουθείται από διαφοροποιήσεις της φλοιϊκής αναστολής, οι οποίες μπορούν να αποδοθούν είτε στην σχιζοφρένεια είτε στην φαρμακευτική αγωγή ή στην αλληλεπίδρασή τους. / Trancranial magnetic stimulation (TMS) provides a non-invasive means for exploring physiological alterations of central motor control in a variety of neuropsychiatric diseases. The present study aimed to assess the neurophysiological profile of muscle evoked responses to a standard TMS procedure in a considerable number of medicated patients with schizophrenia. Fifty-one patients with diagnosis of schizophrenia and 51 sex- and age-matched healthy subjects were enrolled in the study. Motor evoked potential (MEP) from abductor pollicis brevis muscle was elicited by stimulation of the contralateral motor cortex with a circular coil. The hot-spot was marked. Were measured: ¨ the resting motor threshold (RMTh), ¨ the stimulus intensity for maximum MEP (SI-max), ¨ the post-stimulus silent period of voluntary muscle activity and ¨ MEP latency and amplitude. The main findings were the significantly higher than normal values for RMTh and SI-max, which are both indices of neuronal excitability. In particular, patients who had ziprasidone in their therapeutic regimen demonstrated the highest SI-max for both hemispheres and highest RMTh for left hemisphere, patients receiving olanzapine demonstrated the lowest RMTh for left hemisphere and those on quetiapine showed intermediate values. Silent period was longer in the patients as opposed to controls when a RMTh-related SI was used and did not differ between the two groups when a fixed SI was used. We concluded that the observed TMS changes could be interpreted by primary alterations of intracortical motor excitability followed by defects of cortical inhibition and should be attributed to schizophrenia, antipsychotic medication or the interaction between both factors.

Parameter estimation and signal detection are the two key components of a wireless communication system. They directly impact the bit-error-ratio (BER) performance of the system. Several criteria have been successfully applied for parameter estimation and signal detection. They include maximum likelihood (ML), maximum a-posteriori probability (MAP), least square (LS) and minimum mean square error (MMSE) etc. In the linear detection framework, linear MMSE (LMMSE) and LS are the most popular ones. Nevertheless, these criteria do not necessarily minimize the BER, which is one of the key aspect of any communication receiver design. Thus, minimization of BER is tantamount to an important design criterion for a wireless receiver, the minimum bit/symbol error ratio (MBER/MSER). We term this design criterion as the minimum-error-probability (MEP). In this thesis, parameter estimation and signal detection have been extensively studied based on the MEP framework for various unexplored scenar-ios of a wireless communication system. Thus, this thesis has two broad categories of explorations, first parameter estimation and then signal detection. Traditionally, the MEP criterion has been well studied in the context of the discrete signal detection in the last one decade, albeit we explore this framework for the continuous parameter es-timation. We first use this framework for channel estimation in a frequency flat fading single-input single-output (SISO) system and then extend this framework to the carrier frequency offset (CFO) estimation of multi-user MIMO OFDM system. We observe a reasonably good SNR improvement to the tune of 1 to 2.5 dB at a fixed BER (tentatively at 10−3). In this context, it is extended to the scenario of multiple-input multiple-output (MIMO) orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) or MIMO-OFDM with pa-rameter estimation error statistics obtained from LMMSE only and checked its effect at the equalizer design using MEP and LMMSE criteria. In the second exploration of the MEP criterion, it is explored for signal detection in the context of MIMO-relay and MIMO systems. Various low complexity solutions are proposed to alleviate the effect of high computational complexity for the MIMO-relay. We also consider various configurations of relay like cognitive, parallel and multi-hop relaying. We also propose a data trans-mission scheme with a rate of 1/Ns (Ns is the number of antennas at the transmitter) with the help of the MEP criterion to design various components. In all these cases, we obtain considerable BER improvement compared to the existing solutions.

Formaldehyde is a chemical used widely in the manufacture of building materials. A remarkable example is represented by the Lucite two-step Alpha technology for the large scale production of methyl methacrylate (MMA), the essential building block of all acrylic-based products. Esters and ketones are important intermediates in the manufacture of acrylate esters therefore α-hydroxymethylenation of carbonyl compounds using formaldehyde as a one carbon alkylating agent and subsequent dehydration to the corresponding methylenated derivatives has been explored in the current work. We report a novel catalytic approach for the synthesis of methyl methacrylate (MMA) via one-pot α-methylenation of methyl propanoate (a chemical intermediate of the ALPHA process) with formaldehyde, generated in situ by Ru-catalysed dehydrogenation of methanol. Elucidation of the mechanism involved in the catalytic dehydrogenation of methanol along with the collateral alcohol decarbonylation reaction was gained through a combined experimental and DFT study. The development of an alternative process where anhydrous formaldehyde is produced in situ would provide a simplification over the current second step of the ALPHA technology where the formaldehyde is initially produced as formalin, subsequently dehydrated to afford anhydrous formaldehyde in order to ensure high selectivity to MMA. As an alternative approach, ketones, in particular 3-pentanone and 2-butanone, were targeted as potential substrates in order to overcome some of the problems related to competing reactions that occur at the ester group. Hydroxymethylenation, followed by dehydration and Baeyer-Villager oxidation, possibly catalysed by enzymes to reverse the normal selectivity, leads to the formation of acrylate esters. The catalytic reaction is enabled by a gold carbene hydroxide complex in such a way that the substrate undergoes C-H activation and the nascent metal alkyl acts as a nucleophile towards the electrophilic formaldehyde, supplied in the form of alcoform* (solution of paraformaldehyde in methanol).

(ENGLISH) Hematopoiesis is dependent on the actions of hematopoietic stem cells (HSCs). This process is tightly controlled through a complex array of extrinsic and intrinsic factors. Even though the hematopoiesis seems to be well conserved across the disparate vertebrate animals, erythroid and thrombocytic differentiation have changed during the evolution of mammals. Specifically, adult mammalian red blood cells have the unique feature of being enucleated, and mammalian thrombocytes are not individual cells, but fragments of megakaryocytes, instead. It is likely that these enhancements provided a survival advantage to early mammalian species; however, they also bring up the question of evolutionary origin of these cells that studied using zebrafish (Danio rerio) model. First, it was necessary to generate a toolbox of a recombinant cytokines and optimized culture media that allowed us to manipulate zebrafish hematopoietic cells ex vivo in liquid and clonal cultures. Interestingly, teleost species underwent an extra duplication event during their evolution and as a result, two copies (paralogs) of some of the genes are present in zebrafish. This was also the case for majority of the cytokines from our toolbox and here, we provide functional characterization of these paralogs. Strikingly, our results...

[EN] This research work presents the study of a low pressure EGR loop influence on a SI gasoline turbocharged direct injection engine in steady and transient testing conditions, with an optimization process of the original engine calibration in order to minimize the engine fuel consumption when cooled EGR is introduced in steady testing conditions. The cooled EGR strategy was also evaluated operating in synergy with other fuel consumption reduction strategies, such as: lean burn, multi-injection, higher coolant temperature and in-cylinder induced swirl motion. To fulfill the main objectives of this research work, firstly, a methodical process was followed, where a global methodology was first developed in order to obtain high accuracy engine tests, based on the experimental tools chosen that could comply with the requirements of the testing conditions, and the appropriate theoretical tools and procedure to post-process the tests performed. Secondly, a specific methodology was developed for each stage of the study and testing conditions, taking into account optimization processes or parametric tests in order to study the effect of a single parameter on engine's outputs or optimize an engine parameter in order to minimize the engine fuel consumption. As a first stage of the study, a basic analysis of the impact of cooled EGR on the engine combustion, performance, air management and exhaust emissions is presented. Afterwards, an optimization of the combustion phasing in order to minimize the fuel consumption was performed, and therefore the potential of cooled EGR in order to reduce the engine fuel consumption was observed for low load, part load and full load engine conditions, for two different engine speeds. In addition, a study in transient conditions of the engine operating with cooled EGR was performed. NEDC cycles were performed with different EGR valve openings and therefore a comparison of different cooled EGR rates influence on the engine performance, air management and accumulated exhaust emissions was presented. The second stage, consisted in a methodology developed to optimize the VVT setting and injection timing, for part load engine conditions, in order to maximize the cooled EGR potential to reduce engine fuel consumption. After this optimization, a synergy analysis of the optimum engine condition operating with cooled EGR and three other engine fuel consumption reduction strategies was performed. These strategies were tested to investigate and evaluate the potential of increasing the cooled EGR operational range to further decrease the engine fuel consumption. Furthermore, a basic study of the potential to reduce the engine fuel consumption and impact on combustion, air management and exhaust emissions of a lean burn strategy, in part load engine conditions, was presented as introduction of the final study of the cooled EGR strategy operating in synergy with the lean burn strategy in order to investigate the potential to control the exhaust emissions and reduce the engine fuel consumption. / [ES] El objetivo de este trabajo de investigación es estudiar la influencia de un lazo de baja presión de EGR en las prestaciones de un motor de gasolina de encendido provocado turbosobrealimentado e inyección directa, en condiciones de ensayos estacionarios y transitorios, con un proceso de optimización de la calibración original del motor para minimizar el consumo de combustible del motor. La estrategia de "cooled EGR" fue también evaluada operando en sinergia con otras estrategias usadas para reducir el consumo de combustible del motor, entre ellas: mezcla pobre, múltiples inyecciones, operación a alta temperatura del fluido refrigerante del motor y movimiento de "swirl" inducido en el cilindro. Para cumplir con los objetivos mencionados, se siguió un proceso metódico donde previamente se desarrolló una metodología global para obtener resultados de indudable calidad, basados en el uso de herramientas experimentales que cumplieran con los requerimientos de las condiciones de ensayo, y las apropiadas herramientas teóricas y procedimiento para post-procesar los ensayos realizados. En segundo lugar, se desarrolló una metodología específica para cada etapa del estudio, teniendo en cuenta los procesos de optimización o estudios paramétricos que se pudieran realizar. Como primera etapa, se presenta un estudio básico del impacto del "cooled EGR" en la combustión, prestaciones, renovación de la carga y emisiones contaminantes del motor. Seguidamente, se procedió a la optimización del centrado de la combustión con la finalidad de minimizar el consumo de combustible del motor y poder analizar el potencial del "cooled EGR" como estrategia de reducción de consumo de combustible. El estudio presentado se realizó para baja, media y alta carga del motor con dos diferentes regímenes de giro del motor. Adicionalmente, se llevó a cabo un estudio del motor operando en condiciones transitorias con "cooled EGR". Se realizaron una serie de ensayos usando el ciclo NEDC como base y se probaron diferentes estrategias sencillas de control de la apertura de la válvula de EGR para analizar la influencia del "cooled EGR" en condiciones transitorias. La segunda etapa consiste en el desarrollo de una metodología para optimizar los parámetros del diagrama de distribución (VVT) y el inicio de inyección, para cargas medias del motor, con la finalidad de maximizar el potencial de reducción de consumo de combustible de la estrategia "cooled EGR". Una vez realizada la optimización, se llevó a cabo un estudio usando la configuración óptima encontrada, operando en sinergia con otras tres estrategias usadas para reducir el consumo de combustible del motor. Estas estrategias fueron evaluadas con la finalidad de incrementar el rango de operación de la estrategia "cooled EGR" para lograr reducir aún más el consumo de combustible del motor. Adicionalmente, se llevó a cabo un estudio básico sobre la influencia de operar con mezcla pobre en la combustión, prestaciones, renovación de la carga y emisiones contaminantes del motor, como introducción al último estudio llevado a cabo sobre la posibilidad de usar la estrategia de mezcla pobre en conjunto con la estrategia de "cooled EGR", con la finalidad de analizar el potencial de controlar las emisiones contaminantes y reducir el consumo de combustible del motor al mismo tiempo. / [CAT] L'objectiu d'este treball d'investigació és estudiar la influència d'un llaç de baixa pressió d'EGR en les prestacions d'un motor de gasolina d'encesa provocat turbosobrealimentat i injecció directa, en condicions d'assajos estacionaris i transitoris, amb un procés d'optimització del calibratge original del motor per a minimitzar el consum de combustible del motor. L'estratègia de "cooled EGR" va ser també avaluada operand en sinergia amb altres estratègies usades per a reduir el consum de combustible del motor, entre elles: mescla pobra, múltiples injeccions, operació a alta temperatura del fluid refrigerant del motor i moviment de `"swirl" induït en el cilindre. Per a complir amb els objectius mencionats, es va seguir un procés metòdic on prèviament es va desenrotllar una metodologia global per a obtindre resultats d'indubtable qualitat, basats en l'ús de ferramentes experimentals que compliren amb els requeriments de les condicions d'assaig, i les apropiades ferramentes teòriques i procediment per a post- processar els assajos realitzats. En segon lloc, es va desenrotllar una metodologia específica per a cada etapa de l'estudi, tenint en compte els processos d'optimització o estudis paramètrics que es pogueren realitzar. Com a primera etapa, es presenta un estudi bàsic de l'impacte del "cooled EGR" en la combustió, prestacions, renovació de la càrrega i emissions contaminants del motor. A continuació, es va procedir a l'optimització del centrat de la combustió amb la finalitat de minimitzar el consum de combustible del motor i poder analitzar el potencial del "cooled EGR" com a estratègia de reducció de consum de combustible. L'estudi presentat es va realitzar per a baixa, mitja i alta càrrega del motor amb dos diferents règims de gir del motor. Addicionalment, es va dur a terme un estudi del motor operand en condicions transitòries amb "cooled EGR". Es van realitzar una sèrie d'assajos usant el cicle NEDC com a base i es van provar diferents estratègies senzilles de control de l'obertura de la vàlvula d'EGR per a analitzar la influència del "cooled EGR" en condicions transitòries. La segona etapa consistix en el desenrotllament d'una metodologia per a optimitzar els paràmetres del diagrama de distribució (VVT) i l'inici d'injecció, per a càrregues mitges del motor, amb la finalitat de maximitzar el potencial de reducció de consum de combustible de l'estratègia "cooled EGR". Una vegada realitzada l'optimització, es va dur a terme un estudi usant la configuració òptima trobada, operant en sinergia amb altres tres estratègies usades per a reduir el consum de combustible del motor. Estes estratègies van ser avaluades amb la finalitat d'incrementar el rang d'operació de l'estratègia "cooled EGR" per a aconseguir reduir encara més el consum de combustible del motor. Addicionalment, es va dur a terme un estudi bàsic sobre la influència d'operar amb mescla pobra en la combustió, prestacions, renovació de la càrrega i emissions contaminants del motor, com a introducció a l'últim estudi dut a terme sobre la possibilitat d'usar l'estratègia de mescla pobra en conjunt amb l'estratègia de "cooled EGR", amb la finalitat d'analitzar el potencial de controlar les emissions contaminants i reduir el consum de combustible del motor al mateix temps. / Rivas Perea, ME. (2016). Assessment of fuel consumption reduction strategies on a gasoline turbocharged direct injection engine with a cooled EGR system [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/68497 / TESIS

[ES] La creciente preocupación sobre el efecto de la emisión de gases nocivos provenientes de motores de combustión interna alternativos (ICE) a la atmósfera ha llevado a los gobiernos a lo ancho del planeta a limitar la cantidad de dichas emisiones, particularmente en Europa a través de las normas EURO. La dificultad en cumplir dichas limitaciones ha llevado a la industria automovilística a cambiar el foco de motores de encendido por compresión (CI) o provocado (SI) hacia la electrificación o los combustibles libres de carbono. Sin embargo, esta transición no se puede llevar a cabo de manera sencilla en el corto y medio plazo, mientras que combustibles libres de carbono como el Hidrógeno (H2 ) o el Amoniaco (NH3 ) siguen produciendo algunos contaminantes como los Óxidos de Nitrógeno (NOx ), con los cuales hay que lidiar. Estas emisiones pueden ser particularmente dañinas para el ser humano ya que incrementan el riesgo de cáncer de pulmón. La Reducción Catalítica Selectiva (SCR) ha demostrado ser una tecnología eficaz para la reducción de este contaminante en particular. A través de una inyección de una Solución de Urea-Agua, junto con la energía térmica de los gases de escape, se genera una cantidad suficiente de NH 3 capaz de neutralizar los indeseados NOx en un catalizador de reducción. Con la inclusión de los SCR en automóviles ligeros además de su presencia tradicional en automóviles pesados, los SCR han sido el foco de la comunidad científica para mejorar el entendimiento de su principio de actuación, y mejorar su eficiencia en un entorno legislativo en el que los limites de emisión se han estrechado enormemente. Esta Tesis intenta ser parte de ese esfuerzo científico en caracterizar el proceso de inyección de UWS en su totalidad a través de un entorno computacional. El presente estudio tiene como objetivo proveer de un mejor entendimiento del proceso de atomización y degradación sufrido por los chorros de UWS. Las dinámicas no estacionarias que se dan lugar en la zonas cercana del chorro, añadido a la gran influencia de las características internas del inyector sobre el desarrollo del spray hacen que los métodos experimentales sean complicados para poder entender dicho proceso. Por otro lado, la Mecánica de Fluidos Computacional (CFD) presenta una alternativa. Para el propósito de esta Tesis, el CFD ha sido utilizado para caracterizar los sprays de SCR. Se intenta desarrollar y seleccionar los modelos más apropiados a chorros de baja velocidad, y establecer un conocimiento Una vez adquiridos dichos métodos, los mecanismos principales de rotura del chorro y de degradación de la urea se han analizan. En ese sentido, el uso de técnicas experimentales podrían ser sustituídos en el futuro para esta aplicación. Los métodos CFD son validados tanto en el campo cercano como en el lejano. Para el campo cercano, el tratamiento multi-fase se lleva a cabo a través de métodos de Modelo de Mezclas, o el método Volume-Of-Fluid. A través de ellos, la caracterización hidráulica de dos reconstrucciones del inyector de UWS se lleva a cabo. Subsiguientes análisis se llevan a cabo sobre las dinámicas de rotura de la vena líquida, descubriendo que mecanismos rigen el proceso. El estudio de campo lejano usa un Discrete Droplet Model (DDM) para lidiar con las fases líquidas y gaseosas. En él, la evaporación del agua y el proceso de termólisis de la urea han sido considerados y comparados con resultados experimentales con el fin de obtener una metodología fiel para su caracterización. Todo el conocimiento adquirido se aplica más tarde a un Close-Coupled SCR, en el cual condiciones de trabajo realista han sido consideradas. Además, una herramienta llamada Maximum Entropy Principle (MEP) es presentada. Por tanto, esta Tesis aporta una metodología valiosa capaz de predecir tanto el campo cercano como el lejano de chorros de UWS de una manera precisa. / [CA] La creixent preocupació sobre el efecte de l'emissió de gasos nocius provenients the motors de Combustió Interna Alternatius (ICE) a l'atmosfera ha dut als governs de tot el planeta a limitar la quantitat d'aquestes emisions, particularment a Europa mitjant les normes EURO. La dificultat de complir aquestes limitacions ha portat a l'industria automovilística a cambiar el focus de motors d'encedut per compresió (CI) o provocat (SI) cap a la electrificació o els combustibles lliures de carbó. No obstant això, aquesta transició no es pot dur a terme de manera senzilla , mentres que els combustibles lliures de carbó como l'Hidrogen (H2 ) o l'Amoniac (NH3 ) seguirien produint contaminants como els Óxids de Nitrogen (NOx ), amb els quals n'hi ha que bregar. Estes emissions poden ser particularment nocives per a l'esser humà ja que incrementen el risc de càncer de pulmó. La Reducció Catalítica Selectiva (SCR) ha demostrat ser una tecnología eficaç per a la reducció d'este contaminant en particular. Mitjançant una injecció d'una Solució D'Urea i Aigua, junt a l'energía térmica dels gasos d'fuita, es pot generar una quantitat suficiente de NH 3 capaç de neutralitzar els indesitjats NO x a un catalitzador de reducció. Amb l'inclusió dels SCR en automòvils lleugers a més de la seua tradicional presència en automòvils pesats, els SCR han segut el foc per a mijorar l'enteniment del seu principi d'actuació, i mijorar la seua eficiencia. Este estudi té como a objectiu proveir d'un mijor entenement del procés d'atomizació y degradació patit pels dolls de UWS. Les dinàmiques no estacionaries que es donen lloc en la zona propenca al doll, afegit a la gran influència de les característiques internes del injector sobre el desentroll de l'esprai, fan que els métods experimentals siguen complicats d'aplicar per entendre dit procés. Per un altre costat, la Mecànica de Fluïts Computacional (CFD) supon una alternativa que té certes avantatges. Per al propòsit d'esta Tesi, el CFD ha sigut utilitzat com la principal metodología per a caracteritzar elsesprais de SCR. Per mitjà de dits métodes, la Tesi vol desentrollar i seleccionar els models més apropiats que mitjos s'adapten a sprays de baixa velocitat, i establir un coneiximent per a posteriors estudis desentrollats sobre la mateixa temàtica. Una volta adquirits dits métodes, els mecanismes principals de trencament del doll, així com els de degradació de l'urea en amoníac s'analitzaran. En aquest sentit, l'us de técniques experimentals podría no ser utilitzat més en el futur per aquesta aplicació.Els métods CFD son aplicats i validats tant el el camp propenc com en el llunyà. Per al camp propenc, el tractament multi-component es porta a terme a través de métodes Eulerians-Eulerians, com el Model de Mescles, o el métode Volume-Of-Fluid. La caracterització hidràulica de dos reconstruccions de l'injector es porta a terme, els resultats del qual són comparats amb resultats experimentals. Subsegüents anàlisis es porten a terme sobre les dinàmiques de trencament de la vena líquida, descobrint qué mecanismes regeixen el procés. L'estudi de camp llunyà usa un Discrete Droplet Model (DDM) per a bregar en la fase líquida i gaseosa. En ell, l'evaporació del aigua y el procés de termòlisis de l'urea han sigut considerats i comparats amb el resultats experimentals amb la finalitat d'obtindre una metodología fidel per a la seua caracterització. Tot el coneixement obtingut s'aplica més tard a un Close-Coupled SCR, en el qual condicions de treball realistes han sigut considerades. Dels resultats obtinguts dels distints estudis, una ferramenta adicional anomenada Maximum Entropy Principle (MEP),capaç de predir el fenomen d'atomització dels doll de UWS sense la necessitat de realitzar simulacions del camp propenc, es presentat. Per tant, esta Tesi aporta una metodología capaç de predir tant el camp proper como el llunyà d'una manera precisa. / [EN] The increasing awareness of the effect of emitting harmful gases from Internal Combustion Engines (ICE) into the atmosphere has driven the governments across the globe to limit the amount of these emissions, par ticularly in Europe through the EURO norms. The difficulty to meet such limitations has driven the automotive industry to shift from traditional Compression Ignited (CI) or Spark Ignited (SI) engines toward electrification or carbon-free fuels. Nonetheless, this transition will not be easily done in the short and medium time frames, while carbon-free fuels such as Hydrogen (H2 ) and Ammonia (NH3 ) will keep producing certain pollutants such as Nitrogen Oxides (NOx ) which need taking care of. These emissions can be particularly hazardous for humans, increasing the risk of developing lung cancer. Selective Catalytic Reduction (SCR) is an effective technology for reducing this specific ICE contaminant. An injection of a Urea-Water Solution (UWS), together with the thermal energy of the combustion gases can generate a sufficient amount of NH 3 capable of neutralizing the unwanted NO x in a catalyst. With the fitting of SCR systems within light-duty applications, in addition to their traditional presence on heavy-duty usage, SCR has been on the focus to understand their working principle and improve their efficiency . This Thesis tries to become part of that scientific ensemble by characterizing the whole UWS injection process within a computational framework. The present research aims to provide a better understanding of the atomizing and degradation processes undergone by the UWS sprays. The transient dynamics taking place in the near-field region, added to the great influence of the inner-injector characteristics on the development of the spray make experimental approaches on such sprays challenging in providing such knowledge. Computational Fluid Dynamics (CFD) provide an alternative that has certain advantages. For this Thesis they have been adopted as the main methodology on characterizing SCR sprays. The Thesis tries to develop and select the appropriate models that best suit low-velocity sprays. With the suitable methods that best predict these sprays, the main jet breakup mechanisms, together with the urea-to-ammonia transformation will have their behavior analyzed. In that way, experimental techniques could be avoided for such applications. CFD is applied and validated both in the near-field and far-field regions. For the near-field, multi-component flows are treated through Eulerian-Eulerian such as the Mixture Model or the Volume-Of-Fluid method. Through them, a hydraulic characterization on two recon structions of the UWS injector is performed, with results compared with experimental data. Further analysis is done on the jet-to-droplet dynamics, assessing which mechanisms drove the process. The far-field analy sis uses a Discrete Droplet Model (DDM) for dealing with the gas and liquid phases. In it, the evaporation of water and the thermolysis process of the urea have been considered and again compared with experimental results to have a faithful methodology for its characterization. All the acquired knowledge has been later applied to a commercial Close-Coupled SCR, in which real-working conditions have been considered. From the results obtained from several studies, an additional tool called Maximum Entropy Principle (MEP), capable of predicting the UWS spray atomization phenomenon without the need to perform near-field simulations, has been provided. Accordingly, this Thesis provides a valuable methodology capable of predicting the near-field and far-field dynamics accurately thanks to its validation against experimental results from literature. Additionally, the MEP tool can be used independently for computational and experimental works to predict the performance of UWS atomizers.The work carried out presents a significant leap in the application of CFD tools in predicting low-velocity sprays. / Javier Marco Gimeno has been founded through a grant from the Government of Generalitat Valenciana with reference ACIF/2020/259 and financial support from the European Union. These same institutions, Government of Generalitat Valenciana and The European Union, supported through a grant for pre-doctoral stays out of the Comunitat Valenciana with reference CIBEFP/2021/11 the research carried out during the stay at Energy Systems, Argonne National Laboratory, United States of America. / Marco Gimeno, J. (2023). Computational study of Formation and Development of Liquid Jets in Low Injection Pressure Conditions. Focus on urea-water solution injection for exhaust gas aftertreatment [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/198699