<p>U okviru istraživačkog rada formiran je matematički model za simulaciju<br />procesa transformacije energije u postrojenju gasne turbine pri<br />sagorevanju gasova srednje ili niže toplotne moći. Data je analiza procesa<br />kosagorevanja gasa iz gasifikacije kukuruznog oklaska i prirodnog gasa u<br />postrojenju gasne turbine, za tri različite konfiguracije postrojenja.<br />Analiza je rađena na primeru osnovnog Joule-ovog ciklusa sa vazduhom<br />hlađenim lopaticama.</p> / <p>This paper presents mathematical model for simulation of energy<br />transformation process in gas turbine facility with combustion of medium<br />and low calorific gases. The basis of the mathematical model is the<br />M&uuml;ller&rsquo;s method. Analysis of co-firing the corn cob gas and natural gas for<br />different gas turbine facility configurations is presented. The basic Joule<br />cycle with blade cooling was analyzed.</p>

[pt] Neste estudo foi desenvolvido um sistema de alimentação mecânico para conversão de um motor do ciclo Diesel para operar como um motor dual dieselgás natural, com campo de aplicação em embarcações fluviais de pequeno e médio porte. Primeiramente foram executados ensaios no modo original, diesel puro, e em seguida com controle manual de injeção diesel- gás. Os resultados experimentais foram utilizados para comparação entre os dois modos de operação e como base para elaboração do sistema de conversão reversível, sempre mantendo os mesmos níveis de torque e potência do motor. Numa segunda etapa criou-se uma metodologia para construção do sistema de controle de alimentação dual, para um regime de funcionamento simulando a operação do motor com uma hélice acoplada. O controle foi projetado, construído e montado no motor para realização dos testes de desempenho e validação do sistema. O motor foi testado novamente nos dois modos de operação e os resultados comparados em termos de desempenho global, eficiência e nível de emissões (particulados). Os resultados obtidos confirmam a viabilidade econômica e técnica de se operar o motor no modo dual com os mesmos níveis de torque e potência do motor diesel original e validaram o sistema de controle projetado. Foram observadas reduções significativas das emissões (particulados) com um rendimento satisfatório para todo o regime de operação avaliado. As taxas de substituição (diesel-gás) impostas são da ordem de 70%, limitadas pelo sistema de controle, para minimizar os riscos de possíveis danos ao motor em termos de superaquecimento dos bicos injetores e pela detonação. / [en] In this work a mechanical system of fuel supply was developed to convert a Diesel engine for dual fuel diesel-gas Dual operation in small and medium size fluvial boats. First assays, in the original way, pure diesel operation had been executed. After that, the dual fuel operation was conducted with manual control of diesel and gas injection. The experimental results had been used for comparison between the two ways of operation and as a base line for elaboration of the system of reversible conversion, always keeping the same levels of torque and power of the engine. In a second stage, a methodology for construction of the system of control for dual fuel supplying was created. A specific curve of functioning, simulating the operation of the engine connected to a propeller, was used for that. The control was projected, constructed and adapted in the engine for the realization of performance tests and system validation. The engine was tested again in the two modes of operation and the results compared in terms of overall performance, efficiency and emission levels (particulates). The acquired results confirm the economic viability and technique of the dual fuel operation of the engine with the same levels of torque and power of the original diesel engine, validating the projected system of control. Significant reductions of the emissions (particulates) with a satisfactory performance for all the evaluated points of operation was observed. The imposed substitution (diesel-gas) rate is around 70%, limited by the control system, to minimize the risks of possible damages to the engine in terms of overheating of the injector atomizers and knocking occurrence.

[pt] O trabalho tem como objetivo a conversão de um grupo gerador, originalmente Diesel, para operar no modo Diesel-Gás, onde estes dois combustíveis são administrados simultaneamente no motor. Para tal foi utilizado um grupo gerador de 120KW, com um motor Perkins 1006 TAG (turbo alimentado com intercooler). Medidas experimentais foram realizadas tanto no modo Diesel quanto no bicombustível Diesel-gás. Foram avaliados: desempenho e, principalmente, emissões de poluentes atmosféricos. A redução das emissões foi realizada mediante a restrição parcial do ar de combustão, regulada por uma válvula tipo borboleta, que funciona eletronicamente, posicionada na entrada do coletor de admissão. A relação Diesel-Gás foi também avaliada, onde o segundo combustível era administrado através de um sistema eletrônico de injeção de gás natural. Os resultados indicam que em cargas baixas as reduções de monóxido de carbono e hidrocarbonatos são significativas (50% de redução de HC e 20% de CO) com máximas taxas de substituição. O mesmo se observa em cargas intermediárias. Em cargas médias e baixas observa-se um leve aumento nas emissões de óxido nitroso. Pode-se observar uma melhora no rendimento global do grupo gerador com o aumento da carga e da taxa de substituição. De forma geral, conseguiu-se reduzir os níveis de emissões em altas cargas, principalmente de hidrocarbonetos e monóxido de carbono. / [en] The objective of this study is converting a generator, originally Diesel, to operate in a Diesel-Gas; two fuels are administered simultaneously to the motor. One diesel generator of 120KW model Perkins 1006 TAG (powered with turbo intercooler), running on the Diesel / natural gas dual fuel mode, was tested. Experimental measurements were performed in both the Diesel and dual fuel diesel-gas. Are evaluated performances and; especially air pollutant emissions. The emission reduction was carried out by partial restriction of the combustion air with the help of an electronic throttle valve, positioned before the intake manifold. The ratio Diesel-Gas was evaluated, where the second fuel (natural gas) was administered with one electronic injection of natural gas. The results indicate that at low loads the reductions in carbon monoxide and hydrocarbons are significant (50% reduction in HC and 20% CO) with maximum replacement rates. Something like is observed at intermediate loads. In medium and low loads there is a slight increase in emissions of nitrous oxides. One can observe a slight increase in overall yield of the generator with the increased workload and the replacement rate; in general it was possible to reduce emissions at high loads, especially in hydrocarbons and carbon monoxide.

[ES] Históricamente, el sector del transporte de servicio mediano y pesado ha sido desafiado por las regulaciones de emisiones que se han impuesto a lo largo de los años, lo que requirió intensificar el esfuerzo de investigación con el objetivo de avanzar en el desarrollo tecnológico para ofrecer una opción que cumpla con las normas a un precio similar para el propietario. No obstante, la reciente introducción de la normativa EUVI ha requerido la adición de un complejo sistema de postratamiento, agregando nuevos costes fijos al producto, así como costes operativos con el consumo de urea. Este avance fue necesario debido a la limitación de la combustión diésel convencional que no puede desacoplar las altas emisiones de NOx y la eficiencia. Esta limitación tecnológica ha impulsado la investigación sobre diferentes conceptos de combustión que podrían mantener niveles de eficiencia similares a los de la combustión diésel controlando la formación de emisiones durante el proceso de combustión. Entre las diferentes soluciones que han ido apareciendo a lo largo de los años, se demostró que la Ignición por Compresión Controlada por Reactividad (RCCI por sus siglas en inglés) tiene una ventaja competitiva debido a su mejor controlabilidad, alta eficiencia y bajas emisiones de hollín y NOx. A pesar de sus beneficios, la extensión de RCCI a la operación de mapa completo ha indicado limitaciones importantes como gradientes de presión excesivos a alta carga, o alta inestabilidad de combustión y productos no quemados a baja carga del motor. Recientemente, se introdujo el concepto de combustión Dual-Mode Dual-Fuel (DMDF) como un intento de resolver los inconvenientes de la combustión RCCI manteniendo sus ventajas. Los resultados preliminares obtenidos en un motor mono cilíndrico (SCE por sus siglas en inglés) han demostrado que el DMDF puede alcanzar niveles de eficiencia similares a los de la combustión diésel convencional al mismo tiempo que favorece niveles ultra bajos de hollín y NOx. Si bien, los requisitos de la condición límite son difíciles de encajar en el rango operativo de sistema de gestión de aire, así como inconvenientes como el exceso de HC y CO que aún persiste en la zona de baja y media carga, lo que puede ser un desafío para el sistema de postratamiento. Además, las futuras regulaciones a corto plazo exigirán una reducción del 15 % de las emisiones de CO2 en 2025, reto que la literatura sugiere que no se logrará fácilmente solo mediante la optimización del proceso de combustión. En este sentido, esta tesis tiene como objetivo general la implementación del concepto de combustión DMDF en un motor multicilindro (MCE por sus siglas en inglés) bajo las restricciones de las aplicaciones reales para realizar una combustión limpia y eficiente en el mapa completo a la vez que brinda alternativas para reducir la concentración de HC y CO y lograr un ahorro de CO2. Este objetivo se logra mediante un primer extenso procedimiento de calibración experimental que tiene como objetivo trasladar las pautas de la combustión DMDF del SCE al MCE respetando los límites operativos del hardware original, evaluando su impacto en los resultados de combustión, rendimiento y emisiones en condiciones estacionarias y condiciones de ciclo de conducción. A continuación, se realizan estudios específicos para abordar el problema relacionado con la concentración excesiva de productos no quemados mediante investigaciones experimentales y simulaciones numéricas para comprender las consecuencias del uso de combustibles con diferente reactividad en la eficiencia de conversión del catalizador de oxidación original y su capacidad para lograr emisiones en el escape menores que el límite EUVI. Finalmente, se busca la reducción de CO2 a través de la modificación del combustible, investigando tanto la mejora del proceso de combustión como el equilibrio entre el ciclo de vida del combustible. / [CA] Històricament, el sector del transport de servei mitjà i pesat ha sigut desafiat per les regulacions d'emissions que s'han imposat al llarg dels anys, la qual cosa va requerir intensificar l'esforç d'investigació amb l'objectiu d'avançar en el desenvolupament tecnològic per a oferir una opció que complisca amb les normes a un preu similar per al propietari. No obstant això, la recent introducció de la normativa EUVI ha requerit l'addició d'un complex sistema de postractament, agregant nous costos fixos al producte, així com costos operatius amb el consum d'urea. Aquest avanç va ser necessari a causa de la limitació de la combustió dièsel convencional que no pot desacoblar les altes emissions de NOx i l'eficiència. Aquesta limitació tecnològica ha impulsat la investigació sobre diferents conceptes de combustió que podrien mantindre nivells d'eficiència similars als de la combustió dièsel controlant la formació d'emissions durant el procés de combustió. Entre les diferents solucions que han anat apareixent al llarg dels anys, es va demostrar que la Ignició per Compressió Controlada per Reactivitat (RCCI per les seues sigles en anglés) té un avantatge competitiu a causa de la seua millor controlabilitat, alta eficiència i baixes emissions de sutge i NOx. Malgrat els seus beneficis, l'extensió del RCCI a l'operació de mapa complet ha indicat limitacions importants com a gradients de pressió excessius a alta càrrega, o alta inestabilitat de combustió i productes no cremats a baixa càrrega del motor. Recentment, es va introduir el concepte de combustió Dual-Mode Dual-Fuel (DMDF) com un intent de resoldre els inconvenients de la combustió RCCI mantenint els seus avantatges. Els resultats preliminars obtinguts en un motor mono-cilíndric (SCE per les seues sigles en anglés) han demostrat que el DMDF pot aconseguir nivells d'eficiència similars als de la combustió dièsel convencional al mateix temps que afavoreix nivells ultra baixos de sutge i NOx. Si bé, els requisits de la condició límit són difícils d'encaixar en el rang operatiu de sistema de gestió d'aire, així com inconvenients com l'excés de HC i CO que encara persisteix en la zona de baixa i mitja càrrega, la qual cosa pot ser un desafiament per al sistema de postractament. A més, les futures regulacions a curt termini exigiran una reducció del 15% de les emissions de CO¿ en 2025, repte que la literatura suggereix que no s'aconseguirà fàcilment només mitjançant l'optimització del procés de combustió. En aquest sentit, aquesta tesi té com a objectiu general la implementació del concepte de combustió DMDF en un motor multi-cilindre (MCE per les seues sigles en anglés) sota les restriccions de les aplicacions reals per a realitzar una combustió neta i eficient en el mapa complet alhora que brinda alternatives per a reduir la concentració de HC i CO i aconseguir un estalvi de CO¿. Aquest objectiu s'aconsegueix mitjançant un primer extens procediment de calibratge experimental que té com a objectiu traslladar les pautes de la combustió DMDF del SCE al MCE respectant els límits operatius del motor original, avaluant el seu impacte en els resultats de combustió, rendiment i emissions en condicions estacionàries i condicions de cicle de conducció. A continuació, es realitzen estudis específics per a abordar el problema relacionat amb la concentració excessiva de productes no cremats mitjançant investigacions experimentals i simulacions numèriques per a comprendre les conseqüències de l'ús de combustibles amb diferent reactivitat en l'eficiència de conversió del catalitzador d'oxidació original i la seua capacitat per a aconseguir emissions al tub d'escapament menors que el límit EUVI. Finalment, es busca la reducció de CO2 a través de la modificació del combustible, investigant tant la millora del procés de combustió com l'equilibri entre el cicle de vida del combustible. / [EN] The medium and heavy-duty transport sector was historically challenged by the emissions regulations that were imposed along the years, requiring to step up the research effort aiming at advancing the product development to deliver a normative compliant option at similar price to the owner. Nonetheless, the recent introduction of EUVI normative have required the addition of a complex aftertreatment system, adding new fixed costs to the product as well as operational costs with the urea consumption. This breakthrough was required due to the limitation of the conventional diesel combustion which cannot decouple high NOx emissions and efficiency. This technological limitation has boosted the investigation on different combustion concepts that could maintain similar efficiency levels than the diesel combustion while controlling the emission formation during the combustion process. Among the different solutions that have appeared along the years, Reactivity Controlled Compression Ignition (RCCI) was demonstrated to have a competitive edge due to its better controllability, high efficiency and low soot and NOx emissions. Despite the benefits, the extension of RCCI to full map operation has presented significant limitations, as excessive pressure gradients at high load and high combustion instability and unburned products at low engine load. Recently, Dual-Mode Dual-Fuel (DMDF) combustion concept was introduced as an attempt of solving the drawbacks of the RCCI combustion while maintaining its advantages. The preliminary results obtained in single cylinder engine (SCE) have evidenced that DMDF can achieves similar efficiency levels than those from conventional diesel combustion while promoting ultra-low levels of soot and NOx. Albeit, the boundary condition requirements are hard to fit in the operating range of commercial air management system as well as drawbacks like excessive HC and CO that still persists from low to medium load, which can be a challenge for the aftertreatment system. Moreover, short-term future regulations will demand a 15 % reduction of CO2 emissions in 2025 which was proven in the literature to not be easily achieved only by combustion process optimization. In this sense, this thesis has as general objective the implementation of the DMDF combustion concept in a multi-cylinder engine (MCE) under the restrictions of real applications to realize clean and efficient combustion in the complete map while providing alternatives to reduce the HC and CO concentration and accomplish CO2 savings. This objective is accomplished by means of a first extensive experimental calibration procedure aiming to translate the guidelines of the DMDF combustion from the SCE to the MCE while respecting the operating limits of the stock hardware, assessing its impacts on combustion, performance, and emission results under steady and driving cycle conditions. Next, dedicated studies are performed to address the issue related with the excessive concentration of unburned products by means of experimental investigations and numerical simulations, to understand the consequences of using fuels with different reactivity in the stock oxidation catalyst conversion efficiency and its ability in achieving EUVI tailpipe emissions. Finally, CO2 reduction is explored through fuel modification, investigating both combustion process improvement and well-to-wheel balance as paths to realize CO2 abatement. / This doctoral thesis has been partially supported by the Spanish Ministry of Science Innovation and Universities under the grant:"Ayudas para contratos predoctorales para la formación de doctores" (PRE2018-085043) / Lago Sari, R. (2021). Dual Mode Dual Fuel Combustion: Implementation on a Real Medium Duty Engine Platform [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/165366

The more and more stringent emissions regulations, together with the greater fuel economy demanded by vehicle users, impose a clear objective to researchers and engine manufacturers: look for the maximum efficiency with the minimum pollutant emissions levels. The conventional diesel combustion is a highly efficient process, but also leads to high levels of NOx and soot emissions that require using aftertreatment systems to reduce the final levels released to the environment. Since these systems incur in higher costs of acquisition and operation of the engine, the scientific community is working on developing alternative strategies to reduce the generation of these pollutants during the combustion process itself. The literature shows that the new combustion modes based on promoting low temperatures during this process, offer high efficiency and very low NOx and soot levels simultaneously. However, after years of investigation, it can be concluded that these techniques cannot be applied in the whole engine operating range due to, among others, factors like the low control of the combustion process. In recent years, it has been demonstrated that the dual-fuel combustion technique allows to overcome this limitation thanks to the additional degree of freedom provided by the capacity of modulating the fuel reactivity depending on the engine operating conditions. This characteristic, together with the near-zero NOx and soot levels obtained with this technique, has encouraged the scientific community to deeply investigate the dual-fuel combustion. In this sense, former works confirm the advantages previously described, concluding that still exist some limitations to be tackled, as well as some margin for improving the potential of this combustion concept. The general objective of the present Doctoral Thesis is to contribute to the understanding of the dual-fuel combustion mode, with the particular aim of exploring different ways to improve its efficiency. For this purpose, it has been experimentally evaluated different options such as the modification of the engine operating parameters, specific designs of the piston geometry or the use of alternative fuels. With the aim of answering some of the questions found in the literature, the first part of each study has been dedicated to perform a detailed analysis of the influence of each particular strategy on the dual-fuel operation at low load. Later, it has been checked the ability of each option to extend the dual-fuel operating range towards higher engine loads. It is interesting to note that the analysis of some results has been supported by CFD calculations, which have allowed to understand some local phenomena occurring during the dual-fuel combustion process, which cannot be confirmed only from the experimental point of view. Finally, taking into account the knowledge acquired during the different studies performed, the last chapter of results has been devoted to evaluate the ability of the dual-fuel concept to operate over the whole engine map, as well as to identify the possible limitations that this technique presents from the technological point of view. / Las cada vez más restrictivas normativas anticontaminantes, junto con la demanda de motores con menor consumo de combustible por parte de los usuarios, imponen un claro objetivo a investigadores y fabricantes de motores: la búsqueda de la máxima eficiencia con los mínimos niveles de emisiones contaminantes. La combustión diésel convencional ofrece una alta eficiencia, pero a su vez da lugar a elevadas emisiones de NOx y hollín que requieren del uso de sistemas de postratamiento para reducir los niveles finales emitidos al ambiente. Dado que estos sistemas incurren en mayores costes de adquisición y operación del motor, la comunidad científica está trabajando en el desarrollo distintas estrategias para reducir la generación de estos contaminantes durante el propio proceso de combustión. La literatura demuestra que los nuevos modos de combustión basados en promover bajas temperaturas durante este proceso, ofrecen simultáneamente una elevada eficiencia y muy bajos niveles de NOx y hollín. Sin embargo, tras años de investigación, se puede llegar a la conclusión de que estas técnicas no pueden ser aplicadas en todo el rango de operación del motor debido a, entre otros, factores como el escaso control sobre el proceso de combustión. En los últimos años, se ha demostrado que la técnica de combustión dual-fuel permite superar esta limitación gracias al grado de libertad adicional que supone la capacidad de modular la reactividad del combustible en función de las condiciones de operación del motor. Esta característica, junto con los casi nulos niveles de NOx y hollín que proporciona, ha despertado un gran interés sobre la comunidad científica. En este sentido, trabajos precedentes confirman las ventajas que este modo de combustión ofrece, demostrando a su vez que aún existen una serie de limitaciones por abordar, así como cierto margen por explotar para mejorar el potencial de este concepto. La presente Tesis Doctoral plantea como objetivo general el contribuir a la comprensión del modo de combustión dual-fuel, y de manera particular explorar distintas vías con objeto de mejorar su eficiencia. Para ello, se han evaluado de manera experimental diferentes opciones que van desde la modificación de los parámetros de operación del motor, hasta diseños específicos de la geometría del pistón o el uso de combustibles alternativos. Tratando de responder algunas de las cuestiones encontradas en la literatura, en cada uno de los estudios se ha realizado un análisis detallado de la influencia del parámetro en cuestión sobre la operación del motor a baja carga, y a su vez se ha comprobado la capacidad de cada una de estas opciones de extender la operación del motor hacia cargas más elevadas. Cabe destacar que el análisis de ciertos resultados se ha apoyado en cálculos numéricos CFD, los cuales han permitido entender ciertos fenómenos locales que ocurren durante el proceso de combustión dual-fuel, y que no pueden ser confirmados únicamente desde el punto de vista experimental. Finalmente, teniendo en cuenta el conocimiento adquirido en los diferentes estudios realizados, el último capítulo de resultados se ha dedicado a evaluar la capacidad de operación del concepto dual-fuel en todo el rango de funcionamiento del motor, así como a identificar las posibles limitaciones que esta técnica presenta desde el punto de vista tecnológico. / Les cada vegada més restrictives normatives anticontaminants, juntament amb la demanda de motors amb menor consum de combustible per part dels usuaris, imposen un clar objectiu a investigadors i fabricants de motors: la cerca de la màxima eficiència amb els mínims nivells d'emissions contaminants. La combustió dièsel convencional ofereix una alta eficiència, però al seu torn dóna lloc a elevades emissions de NOx i sutge que requereixen de l'ús de sistemes de postractament per a reduir els nivells finals emesos a l'ambient. Aquests sistemes incorren en majors costos d'adquisició i operació del motor, per la qual cosa de forma paral·lela, la comunitat científica està treballant en el desenvolupament de diferents estratègies per a reduir la generació d'aquests contaminants durant el propi procés de combustió. La literatura demostra que les noves tècniques de combustió basades a promoure baixes temperatures durant aquest procés, ofereixen simultàniament una elevada eficiència i molt baixos nivells de NOx i sutge. No obstant açò, després d'anys de recerca, es pot arribar a la conclusió que aquestes tècniques no poden ser aplicades en tot el rang d'operació del motor a causa de, entre uns altres, factors com l'escàs control sobre el procés de combustió. En els últims anys, s'ha demostrat que la tècnica de combustió dual-fuel permet superar aquesta limitació gràcies al grau de llibertat addicional que suposa la capacitat de modular la reactivitat del combustible en funció de les condicions d'operació del motor. Aquesta característica, juntament amb els quasi nuls nivells de NOx i sutge que proporciona, ha despertat un gran interès sobre la comunitat científica. En aquest sentit, treballs precedents confirmen els avantatges que aquesta tècnica de combustió ofereix, demostrant al seu torn que encara existeixen una sèrie de limitacions per abordar, així com cert marge per explotar per a millorar el potencial d'aquest concepte. La present Tesi Doctoral planteja com a objectiu general el contribuir a la comprensió de la tècnica de combustió dual-fuel, i de manera particular explorar diferents vies a fi de millorar la seua eficiència. Per a açò, s'han avaluat de manera experimental diferents opcions que van des de la modificació dels paràmetres d'operació del motor, fins a dissenys específics de la geometria del pistó o l'ús de combustibles alternatius. Tractant de respondre algunes de les qüestions trobades en la literatura, en cadascun dels estudis s'ha realitzat una anàlisi detallada de la influència del paràmetre en qüestió sobre l'operació del motor a baixa càrrega, i al seu torn s'ha comprovat la capacitat de cadascuna d'aquestes opcions d'estendre l'operació del motor cap a càrregues més elevades. Cal destacar que l'anàlisi de certs resultats s'ha recolzat en càlculs numèrics CFD, els quals han permès entendre certs fenòmens locals que ocorren durant el procés de combustió dual-fuel, i que no poden ser confirmats únicament des del punt de vista experimental. Finalment, tenint en compte el coneixement adquirit en els diferents estudis realitzats, l'últim capítol de resultats s'ha dedicat a avaluar la capacitat d'operació del concepte dual-fuel en tot el rang de funcionament del motor, així com a identificar les possibles limitacions que aquesta tècnica presenta des del punt de vista tecnològic. / Monsalve Serrano, J. (2016). Dual-fuel compression ignition: towards clean, highly efficient combustion [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/75109

Elevada eficiencia térmica y mínimas emisiones contaminantes impuestas por las restrictivas normativas anticontaminación en motores alternativos representan el principal objetivos de los fabricantes de motores. La estrategia de combustión diésel convencional es ampliamente utilizada en el mundo gracias a su excelente economía en el consumo de carburante. Esta estrategia permite operar con mezclas pobres de combustible y aire proporcionando elevada eficiencia térmica. Además, este tipo de combustión puede ser aplicada desde motores tanto para vehículos ligeros como en motores marinos. Sin embargo, este proceso de combustión conlleva a la generación de elevadas emisiones de NOx y emisiones de partículas (comúnmente llamado hollín en los diésel), siendo imposible reducir ambos contaminantes de forma simultánea. Por tanto, los fabricantes han incorporado sistemas de post-tratamiento con el objetivo de cumplir con las normativas de emisiones, cuya intención es la de proveer emisiones más limpias y elevada eficiencia. Por el contrario, este tipo de sistemas para mitigar las emisiones contaminantes incrementan la complejidad del motor dado el complejo proceso llevado a cabo durante el post-tratamiento y una aumento en los costes tanto de producción como operativos a lo largo del ciclo de vida del motor. La comunidad científica continua desarrollando soluciones alternativas a la combustión diésel convencional manteniendo los beneficios de este proceso de combustión mientras que las emisiones son reducidas (principalmente NOx y hollín). La comunidad científica ha encontrado en las estrategias de combustión de baja temperatura un proceso de combustión capaz de proporcionar elevada eficiencia térmica y emisiones ultra bajas de NOx y humo. En este sentido, la revisión bibliográfica dice que estos tipos de combustión permiten la reducción simultánea de ambas emisiones, rompiendo así el tradicional "trade-off" existente en la combustión diésel convencional. Sobre todas las estrategias, la que muestra un potencial superior es la estrategia conocida como combustión dominada por la reactividad del combustible. Este proceso de combustión se caracteriza por emplear dos combustibles, siendo capaz de solucionar los principales problemas de las estrategias de baja temperatura tales como el fasado de la combustión. Sin embargo, esta estrategia de combustión también presenta algunos inconvenientes como el elevado nivel de monóxido de carbono e hidrocarburos inquemados a baja carga y elevado gradiente de presión y presión en cámara a elevada carga que limitan el rango de operación. El objetivo general de la presente investigación es proveer de una estrategia de combustión "dual-fuel" capaz de operar sobre todo el rango de operación de un motor proporcionando igual o mejores eficiencia térmica que el diésel convencional y emisiones ultra bajas de NOx y humos. Adicionalmente, esta investigación implica una exploración delas emisiones de las partículas del concepto de combustión ya que el número de partículas se encuentra actualmente regulado por la normativa anticontaminante. El proceso de combustión que responde a este objetivo es "Dual-Mode Dual-Fuel". Este concepto de combustión emplea dos combustibles y cambia de combustión premezclada a baja carga a combustión de naturaleza difusiva a plena carga. Con el deseo de explorar las capacidades de la estrategia de combustión, se han empleado dos configuraciones de "hardware" y se ha realizado un estudio de la distribución por tamaños de las partículas. Finalmente, considerando los principales resultados de la investigación, el último capítulo pretende resumir las principales bondades del concepto de combustión así como sus limitaciones y trabajos futuros. / Elevada eficiència tèrmica i mínimes emissions contaminants impostes per les normatives anticontaminants en motores alternatius representen el principal objectiu dels fabricants de motors. La estratègia de combustió diésel convencional es àmpliament utilitzada per tot el mon gracies al excel·lent consum de carburant. Esta estratègia permet operar el motor amb dosatges pobres que resulten en elevada eficiència tèrmica. A més, aquest tipus de combustió pot ser aplicada tant a els motor mes lleugers con als motor per aplicacions marines. No obstant això, aquest procés de combustió implica la generació de elevats nivells de emissió de NOx i sutja, que no es poden reduir simultàniament. Per tant, els fabricants han incorporat sistemes de post-tractament amb el objectiu de acomplir les normatives anticontaminació, que pretenen obtindre motors en emissions mes netes i mes eficients. Per el contrari, aquest tipus de sistemes per a reduir les emissions incrementen la complexitat del motor i els costos tant de producció com operatius al llarg del cicle de vida del motor. La comunitat científica continua desenvolupant solucions alternatives a la combustió dièsel mantenint els beneficis d¿aquest tipus de combustió però reduint les emissions (principalment NOx i sutja). La comunitat científica ha trobat a les estratègies de combustió de baixa temperatura un procés de combustió que te elevada eficiència tèrmica i extremadament baixes emissions de NOx y partícules. En aquest sentit, la revisió bibliogràfica constata que aquests tipus de combustions permeten la reducció simultània dels contaminants NOx i sutja, trencant el tradicional "trade-off" existent a la combustió dièsel. De entre totes les estratègies proposades de baixa temperatura, la estratègia combustió dominada per la reactivitat del combustible presenta mes potencial que les altres. Aquest procés de combustió es caracteritza per utilitzar dos combustibles, lo que li permet solventar els principals problemes que han aparegut al llarg de la investigació de les estratègies de baixa temperatura com el control de la combustió. No obstant, aquest concepte de combustió també presenta algunes limitacions com el excessiu nivell de monòxid de carbó e inquemats a baixa càrrega i el elevat gradient de pressió i elevada pressió en càmera a elevada càrrega que limiten el rang de operació del motor. El objectiu de la investigació es proposar un concepte de combustió "dual-fuel" que puga operar en tot el rang de operació de un motor proporcionant el mateix o millorant la eficiència tèrmica que el dièsel amb emissions ultra baixes de NOx y partícules. A més, aquesta investigació també implica realitzar una exploració de les partícules emitides per el concepte ja que actualment està regulat per les normatives anticontaminants. El procés de combustió que compleix el objectiu es diu "Dual-Mode Dual-Fuel". Aquest concepte de combustió utilitza dos combustibles de diferent reactivitat y modifica la combustió de totalment premesclada a baixa càrrega a combustió de natura difusiva a plena càrrega. Amb el desig de explorar les capacitats del concepte, s¿han arribat a provar dos configuracions de pistons diferent per a adequar la relació de compressió i també un anàlisi per tamanys de les partícules. Finalment, considerant els principals resultats obtinguts, el últim capítol pretén resumir les principals avantatges del concepte ací com les principals limitacions y , per tant, els treballs futurs. / High thermal efficiency coupled to minimum pollutants emissions imposed by the stringent standard emissions limitations in reciprocating engines represent the main target of the engine manufacturers industry. Conventional diesel combustion strategy is widely used worldwide due to its excellent fuel economy. This combustion strategy allows operating under lean mixtures of fuel and air that provide high thermal efficiency. In addition, this type of combustion can be applied from light-duty engines to large bore marine engines. However, the combustion process leads to high NOx and particle matter emissions, being impossible to reduce both pollutants simultaneously. Hence, manufactures have incorporated aftertreatment systems in order to meet the imposed standard emissions limitations, which are aimed to provide cleaner emissions and high efficiency. By contrast, these systems required for the emissions mitigation result in a very complex processes and an increase in the engine production and operational costs. The research community continues developing alternative solutions to the conventional diesel combustion concept keeping the benefits of this combustion process while the emissions are reduced (mainly focused on NOx and soot). Research community have found in the low temperature combustion strategies the combustion process able to provide excellent high thermal efficiency and ultra-low NOx and smoke emissions. In this sense, the literature review states that this types of combustion processes allow the simultaneous reduction of NOx and smoke, breaking the traditional trade-off found in diesel engines. Amongst others, the most promising strategy is the reactivity controlled compression ignition. This combustion process is characterized by using two fuels and is able to solve the main challenges of the low temperature combustion processes such as combustion phasing control. Nonetheless, the reactivity controlled strategy also presents some challenges such as excessive carbon monoxide and unburned hydrocarbons during low load operation and high pressure rise rate and in-cylinder pressure that limit the engine range operation. The general objective of this investigation is to provide a dual-fuel strategy able to operate over the whole range providing similar or better thermal efficiency that the conventional diesel combustion and ultra-low values of NOx and smoke. In addition, the investigation also explores the particle emissions of the concept since it is regulated by the standard emissions. The combustion process that responds to the target provided at the general objective is the Dual-Fuel Dual-Mode concept. This concept uses two fuels and switches from a dual-fuel fully premixed strategy (based on the RCCI concept) during low load operation to a diffusive nature during high load operation. In order to explore the capabilities of the concept, two hardware configurations are used and a particle size distribution exploration is performed. Finally, considering the main findings of the investigation, the last chapter is aimed to provide the benefits of the combustion process developed as well as the main limitations or future works of the concept. / Boronat Colomer, V. (2018). Dual-Fuel Dual-Mode combustion strategy to achieve high thermal efficiency, low NOx and smoke emissions in compression ignition engines [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/113413

Cette thèse de doctorat, a consisté, dans une première partie, à introduire d’une part, la notion de l’analyse du cycle de vie « ACV » et celle des biocarburants. D’autre part, à présenter l’intérêt d’appliquer une ACV sur des biocarburants afin de valoriser leurs bilans énergétiques et analyser leurs impacts environnementaux face aux carburants conventionnels. Dans une deuxième partie, nous avons comparé, d’un point de vue énergétique et environnemental, 3 scénarios de production d’électricité : 2 scénarios de cogénération (turbine à vapeur et ORC) pour la production d’énergie électrique et thermique à partir de biomasse, et un scénario de cogénération par moteur diesel. Ces scénarios sont comparés à l’aide de deux méthodes orientées « analyse des dommages »: Eco-indicateur 99 (E) et IMPACT2002+Dans une troisième partie, on a abordé la valorisation du biogaz sous forme de carburant dans des moteurs "dual fuel" pour des engins agricoles dans le but de déterminer l’impact environnemental lié à l’utilisation de ce carburant alternatif au diesel par rapport aux autres biocarburants. Les méthodes Eco-indicateur 99 (E) et CML ont été utilisées ici. On a pu ainsi identifier les principaux polluants générés à chaque étape du cycle de vie de l’agrocarburant et les étapes qui ont les plus grands impacts environnementaux et on a identifié, selon nos critères et par rapport au contexte, le scénario énergétique le plus compatible avec le principe de développement durable. / This thesis has consisted in a first part to introduce, on one hand, the concept of each of: lifecycle assessment "LCA" and biofuels, on the other hand, to present the benefits of applying aLCA on biofuels to evaluate their energy balances and to analyze their environmental impactsagainst conventional fuels.In a second part, we compared, from point of view energetic and environmental, 3 scenariosof electricity production: 2 scenarios of cogeneration (steam turbine and ORC) for theproduction of electrical energy and of heat from biomass, and a scenario of cogeneration by adiesel engine, these scenarios have been compared using two damage-oriented analysismethods: Eco-indicator 99 (E) and IMPACT2002 +In a third part, we worked on the evaluation of methane as fuel in "dual fuel" engines foragricultural purpose, the aim was to determine the environmental impact associated with theuse of this alternative fuel for diesel compared to other biofuels. Methods Eco-indicator 99(E) and CML have been used here.We were able to identify the main pollutants generated at each stage of the life cycle ofbiofuel and the steps that have the greatest environmental impacts, and to identify, accordingto our criteria and to the context the energy scenario the most consistent with the principle ofsustainable development.

Cette thèse de doctorat, a consisté, dans une première partie, à introduire d’une part, la notion de l’analyse du cycle de vie « ACV » et celle des biocarburants. D’autre part, à présenter l’intérêt d’appliquer une ACV sur des biocarburants afin de valoriser leurs bilans énergétiques et analyser leurs impacts environnementaux face aux carburants conventionnels. Dans une deuxième partie, nous avons comparé, d’un point de vue énergétique et environnemental, 3 scénarios de production d’électricité : 2 scénarios de cogénération (turbine à vapeur et ORC) pour la production d’énergie électrique et thermique à partir de biomasse, et un scénario de cogénération par moteur diesel. Ces scénarios sont comparés à l’aide de deux méthodes orientées « analyse des dommages »: Eco-indicateur 99 (E) et IMPACT2002+Dans une troisième partie, on a abordé la valorisation du biogaz sous forme de carburant dans des moteurs "dual fuel" pour des engins agricoles dans le but de déterminer l’impact environnemental lié à l’utilisation de ce carburant alternatif au diesel par rapport aux autres biocarburants. Les méthodes Eco-indicateur 99 (E) et CML ont été utilisées ici. On a pu ainsi identifier les principaux polluants générés à chaque étape du cycle de vie de l’agrocarburant et les étapes qui ont les plus grands impacts environnementaux et on a identifié, selon nos critères et par rapport au contexte, le scénario énergétique le plus compatible avec le principe de développement durable. / This thesis has consisted in a first part to introduce, on one hand, the concept of each of: lifecycle assessment "LCA" and biofuels, on the other hand, to present the benefits of applying aLCA on biofuels to evaluate their energy balances and to analyze their environmental impactsagainst conventional fuels.In a second part, we compared, from point of view energetic and environmental, 3 scenariosof electricity production: 2 scenarios of cogeneration (steam turbine and ORC) for theproduction of electrical energy and of heat from biomass, and a scenario of cogeneration by adiesel engine, these scenarios have been compared using two damage-oriented analysismethods: Eco-indicator 99 (E) and IMPACT2002 +In a third part, we worked on the evaluation of methane as fuel in "dual fuel" engines foragricultural purpose, the aim was to determine the environmental impact associated with theuse of this alternative fuel for diesel compared to other biofuels. Methods Eco-indicator 99(E) and CML have been used here.We were able to identify the main pollutants generated at each stage of the life cycle ofbiofuel and the steps that have the greatest environmental impacts, and to identify, accordingto our criteria and to the context the energy scenario the most consistent with the principle ofsustainable development.

[ES] La actual crisis climática ha instado a la comunidad investigadora y a los fabricantes a brindar soluciones para hacer que el sector del transporte sea más sostenible. De entre las diversas tecnologías propuestas, la combustión a baja temperatura ha sido objeto de una extensa investigación. La combustión premezclada dual-fuel es uno de los conceptos que abordan el compromiso de NOx-hollín en motores de encendido por compresión manteniendo alta eficiencia térmica. Esta combustión hace uso de dos combustibles con diferentes reactividades para mejorar la controlabilidad de este modo de combustión en un amplio rango de funcionamiento. De manera similar a todos los modos de combustión premezclados, esta combustión es sensible a las condiciones de operación y suele estar sujeta a variabilidad cíclica con gradientes de presión significativos. En consecuencia, se requieren estrategias de control avanzadas para garantizar un funcionamiento seguro y preciso del motor. El control en bucle cerrado es una herramienta eficaz para abordar los desafíos que plantea la combustión premezclada dual-fuel. En este tipo de control, para mantener el funcionamiento deseado, las acciones de control se adaptan y corrigen a partir de una retroalimentación con las señales de salida del motor. Esta tesis presenta estrategias de control basadas en la medición de la señal de presión en el cilindro, aplicadas a motores de combustión premezclada dual-fuel. En ella se resuelven diversos aspectos del funcionamiento del motor mediante el diseño de controladores dedicados, haciéndose especial énfasis en analizar e implementar estas soluciones a los diferentes niveles de estratificación de mezcla considerados en estos motores (es decir, totalmente, altamente y parcialmente premezclada). Inicialmente, se diseñan estrategias de control basadas en el procesamiento de la señal de presión en el cilindro y se seleccionan acciones proporcionales-integrales para asegurar el rendimiento deseado del motor sin exceder las limitaciones mecánicas del motor. También se evalúa la técnica extremum seeking para realizar una supervisión de una combustión eficiente y la reducción de emisiones de NOx. Luego se analiza la resonancia de la presión en el cilindro y se implementa un controlador similar a aquel usado para el control de knock para garantizar el funcionamiento seguro del motor. Finalmente, se utilizan modelos matemáticos para diseñar un modelo orientado a control y un observador que tiene como objetivo combinar las señales medidas en el motor para mejorar las capacidades de predicción y diagnóstico en dicha configuración de motor. Los resultados de este trabajo destacan la importancia de considerar el control en bucle cerrado para abordar las limitaciones encontradas en los modos de combustión premezclada. En particular, el uso de la medición de presión en el cilindro muestra la relevancia y el potencial de esta señal para desarrollar estrategias de control complejas y precisas. / [CA] L'actual crisi climàtica ha instat a la comunitat investigadora i als fabricants a brindar solucions per a fer que el sector del transport siga més sostenible. D'entre les diverses tecnologies proposades, la combustió a baixa temperatura ha sigut objecte d'una extensa investigació. La combustió premesclada dual-fuel és un dels conceptes que aborden el compromís de NOx-sutge en motors d'encesa per compressió mantenint alta eficiència tèrmica. Aquesta combustió fa ús de dos combustibles amb diferents reactivitats per a millorar la controlabilitat d'aquest tipus de combustió en un ampli rang de funcionament. De manera similar a tots els tipus de combustió premesclada, aquesta combustió és sensible a les condicions d'operació i sol estar subjecta a variabilitat cíclica amb gradients de pressió significatius. En conseqüència, es requereixen estratègies de control avançades per a garantir un funcionament segur i precís del motor. El control en bucle tancat és una eina eficaç per a abordar els desafiaments que planteja la combustió premesclada dual-fuel. En aquesta mena de control, per a mantindre el funcionament desitjat, les accions de control s'adapten i corregeixen a partir d'una retroalimentació amb els senyals d'eixida del motor. Aquesta tesi presenta estratègies de control basades en el mesurament del senyal de pressió en el cilindre, aplicades a motors de combustió premesclada dual-fuel. En ella es resolen diversos aspectes del funcionament del motor mitjançant el disseny de controladors dedicats, fent-se especial èmfasi a analitzar i implementar aquestes solucions als diferents nivells d'estratificació de mescla considerats en aquests motors (és a dir, totalment, altament i parcialment premesclada). Inicialment, es dissenyen estratègies de control basades en el processament del senyal de pressió en el cilindre i se seleccionen accions proporcionals-integrals per a assegurar el rendiment desitjat del motor sense excedir les limitacions mecàniques del motor. També s'avalua la tècnica extremum seeking per a realitzar una supervisió d'una combustió eficient i la reducció d'emissions de NOx. Després s'analitza la ressonància de la pressió en el cilindre i s'implementa un controlador similar a aquell usat per al control de knock per a garantir el funcionament segur del motor. Finalment, s'utilitzen models matemàtics per a dissenyar un model orientat a control i un observador que té com a objectiu combinar els senyals mesurats en el motor per a millorar les capacitats de predicció i diagnòstic en aquesta configuració de motor. Els resultats d'aquest treball destaquen la importància de considerar el control en bucle tancat per a abordar les limitacions trobades en la combustió premesclada. En particular, l'ús del mesurament de pressió en el cilindre mostra la rellevància i el potencial d'aquest senyal per a desenvolupar estratègies de control complexes i precises. / [EN] The current climate crisis has urged the research community and manufacturers to provide solutions to make the transportation sector cleaner. Among the various technologies proposed, low temperature combustion has undergone extensive investigation. Premixed dual-fuel combustion is one of the concepts addressing the NOx-soot trade-off in compression ignited engines, while maintaining high thermal efficiency. This combustion makes use of two fuels with different reactivities in order to improve the controllability of this combustion mode over a wide range of operation. Similarly to all premixed combustion modes, this combustion is nevertheless sensitive to the operating conditions and traditionally exhibits cycle-to-cycle variability with significant pressure gradients. Consequently, advanced control strategies to ensure a safe and accurate operation of the engine are required. Feedback control is a powerful approach to address the challenges raised by the premixed dual-fuel combustion. By measuring the output signals from the engine, strategies can be developed to adapt and correct the control actions to maintain the desired operation. This thesis presents control strategies, based on the in-cylinder pressure signal measurement, applied to premixed dual-fuel combustion engines. Various objectives were addressed by designing dedicated controllers, where a special emphasis was made towards analyzing and implementing these solutions to the different levels of mixture stratification considered in these engines (i.e., fully, highly and partially premixed). At first, feedback control strategies based on the in-cylinder pressure signal processing were designed. Proportional-integral actions were selected to ensure the desired engine performance without exceeding the mechanical constraints of the engine. Extremum seeking was evaluated to track efficient combustion phasing and NOx emissions reduction. The in-cylinder pressure resonance was then analyzed and a knock-like controller was implemented to ensure safe operation of the engine. Finally, mathematical models were used to design a control-oriented model and a state observer that aimed to leverage the signals measured in the engine to improve the prediction and diagnostic capabilities in such engine configuration. The results from this work highlighted the importance of considering feedback control to address the limitations encountered in premixed combustion modes. Particularly, the use of the in-cylinder pressure measurement showed the relevance and potential of this signal to develop complex and accurate control strategies. / This thesis was financially supported by the Programa Operativo del Fondo Social Europeo (FSE) de la Comunitat Valenciana 2014-2020 through grant ACIF/2018/141. / Barbier, ARS. (2022). In-Cylinder Pressure-Based Control of Premixed Dual-Fuel Combustion [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/183274

[ES] El transporte de personas, así como de carga ha evolucionado y crecido tremendamente en los últimos años. El desarrollo tecnológico debió ser adaptado a las diferentes medidas gubernamentales en términos de control de emisiones contaminantes. Desde el acuerdo de Paris en 2015 para mantener el crecimiento de la temperatura global por debajo de 1.5oC, se han impuesto también límites para las emisiones de CO2 por parte de vehículos de carretera. Para el sector del transporte pesado, se han impuesto límites de flota de 15% para 2025 y 30% para 2030 de reducción del CO2 con respecto a 2019. Por lo tanto, esta doble restricción de muy bajos niveles de emisiones contaminantes, así como de gases de efecto invernadero hacen que el sector del transporte este ante un gran desafío tecnológico. En 2022, el transporte de carga tiene un 99% de vehículos propulsados a motor de combustión interna con Diesel como combustible y sin ningún tipo de ayuda eléctrica en el sistema de propulsión. Los límites de emisiones contaminantes como Euro 6 son alcanzados con complejos sistemas de postratamiento que además agregan el consumo de Urea. Trabajos previos en la bibliografía, así como sistemas prototipo han demostrado que es posible alcanzar los objetivos de emisiones contaminantes con métodos avanzados de control de la combustión y así disminuyendo la complejidad del post tratamiento en la salida de gases. Con mayor éxito, el concepto de Reactivity Controlled Combustion Ignition puede alcanzar valores por debajo de Euro 6 con eficiencia similar a la combustión de Diesel. Sin embargo, no soluciona los problemas de emisiones de CO2. Por otro lado, en vehículos de pasajeros fue demostrado con suceso la aplicación de motores eléctricos en el sistema de propulsión para mejorar la eficiencia global del vehículo. El caso extremo son los vehículos puramente electicos donde se alcanza eficiencias por arriba del 70% contra 35% de los vehículos no electrificados. Sin embargo, limitaciones de autonomía, tiempo de carga y la no clara reducción global de la contaminación debido a las emisiones de la energía de la red eléctrica y la contaminación de las baterías de ion-litio hacen que este sistema de propulsión este bajo discusión. Para los vehículos con algún grado de electrificación, las emisiones de gases contaminantes siguen siendo un problema como para el caso no electrificado. Por lo tanto, esta tesis doctoral aborda el problema de emisiones contaminantes, así como de CO2 combinado modos avanzados de combustión con sistemas de propulsión electrificado. La aplicación de estas tecnologías se centra en el sector del transporte de carretera pesado. En particular, un camión de 18 toneladas de carga máxima que originalmente en 2022 equipa un motor seis cilindros de 8 litros con combustión convencional Diesel. El presente trabajo utiliza herramientas experimentales como son medidas en banco motor, así como en carretera para alimentar y validar modelos numéricos de motor, sistema de postratamiento, así como de vehículo. Este último es el punto central del trabajo ya que permite abordar sistemas como el mild hybrid, full hybrid y plug-in hybrid. Calibración de motor experimental dedicada a sistemas de propulsión hibrido es presentada con combustibles sintéticos y/o para llegar a los límites de Euro 7. / [CA] El transport de persones, així com de càrrega ha evolucionat i crescut tremendament en els últims anys. El desenvolupament tecnològic degué ser adaptat a les diferents mesures governamentals en termes de control d'emissions contaminants. Des de l'acord de Paris en 2015 per a mantindre el creixement de la temperatura global per davall de 1.5oC, s'han imposat també límits per a les emissions de CO¿ per part de vehicles de carretera. Per al sector del transport pesat, s'han imposat limites de flota de 15% per a 2025 i 30% per a 2030 de reducció del CO¿ respecte a 2019. Per tant, aquesta doble restricció de molt baixos nivells d'emissions contaminants, així com de gasos d'efecte d'hivernacle fan que el sector del transport aquest davant un gran desafiament tecnològic. En 2022, el transport de càrrega té un 99% de vehicles propulsats a motor de combustió interna amb Dièsel com a combustible i sense cap mena d'ajuda elèctrica en el sistema de propulsió. Els limites d'emissions contaminants com a Euro 6 són aconseguits amb complexos sistemes de posttractament que a més agreguen el consum d'Urea. Treballs previs en la bibliografia, així com sistemes prototip han demostrat que és possible aconseguir els objectius d'emissions contaminants amb mètodes avançats de control de la combustió i així disminuint la complexitat del post tractament en l'eixida de gasos. Amb major èxit, el concepte de Reactivity Controlled Combustion Ignition pot aconseguir valors per davall d'Euro 6 amb eficiència similar a la combustió de Dièsel. No obstant això, no soluciona els problemes d'emissions de CO¿. D'altra banda, en vehicles de passatgers va ser demostrat amb succés l'aplicació de motors elèctrics en el sistema de propulsió per a millorar l'eficiència global del vehicle. El cas extrem són els vehicles purament electicos on s'aconsegueix eficiències per dalt del 70% contra 35% dels vehicles no electrificats. No obstant això, limitacions d'autonomia, temps de càrrega i la no clara reducció global de la contaminació a causa de les emissions de l'energia de la xarxa elèctrica i la contaminació de les bateries d'ió-liti fan que aquest sistema de propulsió aquest baix discussió. Per als vehicles amb algun grau d'electrificació, les emissions de gasos contaminants continuen sent un problema com per al cas no electrificat. Per tant, aquesta tesi doctoral aborda el problema d'emissions contaminants, així com de CO¿ combinat maneres avançades de combustió amb sistemes de propulsió electrificat. L'aplicació d'aquestes tecnologies se centra en el sector del transport de carretera pesat. En particular, un camió de 18 tones de càrrega màxima que originalment en 2022 equipa un motor sis cilindres de 8 litres amb combustió convencional Dièsel. El present treball utilitza eines experimentals com són mesures en banc motor, així com en carretera per a alimentar i validar models numèrics de motor, sistema de posttractament, així com de vehicle. Est ultime és el punt central del treball ja que permet abordar sistemes com el mild hybrid, full *hybrid i plug-in hybrid. Calibratge de motor experimental dedicada a sistemes de propulsió hibride és presentada amb combustibles sintètics i/o per a arribar als límits d'Euro 7. / [EN] The transport of people, as well as cargo, has evolved and grown tremendously over the recent years. Technological development had to be adapted to the different government measures for controlling polluting emissions. Since the Paris agreement in 2015 limits have also been imposed on the CO2 emissions from road vehicles to keep global temperature growth below 1.5oC. For the heavy transport sector, fleet limits of 15% for 2025 and 30% for 2030 CO2 reduction have been introduced with respect to the limits of 2019. Therefore, the current restriction of very low levels of polluting emissions, as well as greenhouse gases, makes the transport sector face a great technological challenge. In 2021, 99% of freight transport was powered by an internal combustion engine with Diesel as fuel and without any type of electrical assistance in the propulsion system. Moreover, polluting emission limits such as the Euro 6 are achieved with complex post-treatment systems that also add to the consumption of Urea. Previous research and prototype systems have shown that it is possible to achieve polluting emission targets with advanced combustion control methods, thus reducing the complexity of post-treatment in the exhaust gas. With greater success, the concept of Reactivity Controlled Combustion Ignition can reach values below the Euro 6 with similar efficiency to Diesel combustion. Unfortunately, it does not solve the CO2 emission problems. On the other hand, in passenger vehicles, the application of electric motors in the propulsion system has been shown to successfully improve the overall efficiency of the vehicle. The extreme case is the purely electric vehicles, where efficiencies above 70% are achieved against 35% of the non-electrified vehicles. However, limitations of vehicle range, charging time, payload reduction and an unclear overall reduction in greenhouse emissions bring this propulsion system under discussion. For vehicles with some degree of electrification, polluting gas emissions continue to be a problem as for the non-electrified case. Therefore, this doctoral Thesis addresses the problem of polluting emissions and CO2 combined with advanced modes of combustion with electrified propulsion systems. The application of these technologies focuses on the heavy road transport sector. In particular, an 18-ton maximum load truck that originally was equipped with an 8-liter six-cylinder engine with conventional Diesel combustion. The present work uses experimental tools such as measurements on the engine bench as well as on the road to feed and validate numerical models of the engine, after-treatment system, and the vehicle. The latter is the central point of the work since it allows addressing systems such as mild hybrid, full hybrid, and plug-in hybrid. Experimental engine calibration dedicated to hybrid propulsion systems is presented with synthetic fuels in order to reach the limits of the Euro 7. / This Doctoral Thesis has been partially supported by the Universitat Politècnica de València through the predoctoral contract of the author (Subprograma 2), which is included within the framework of Programa de Apoyo para la Investigación y Desarrollo (PAID) / Martínez Boggio, SD. (2022). Study of the Potential of Electrified Powertrains with Dual-Fuel Combustion to Achieve the 2025 Emissions Targets in Heavy-Duty Applications [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/188835