[EN] The automotive industry is currently experiencing one of its most rapidly
changing periods in recent decades, driven by a growing interest in reducing the
negative environmental impacts caused by fossil fuels consumption and the resulting
carbon dioxide (CO2) emissions generated during the operation of the
internal combustion engine (ICE) which have proven to contribute significantly
to Global Warming.
Given the fact that a total replacement of the current fleet, dependent of fossil
fuels, is unlikely to happen in the immediate future and the urgency to reducing
CO2 emissions from transportation in order to tackle Global Warming, it is possible
to say that optimizing current ICE technologies and conventional vehicles
and engines is a first order priority. Among the technical solutions developed to
improve the efficiency of ICE, low viscosity engine oils (LVEO) have emerged as
an effective and low-cost method that provides reductions in fuel consumption
between 0.5% and 5%.
During the development of this thesis, a test plan focused on determining
fuel consumption reduction when low viscosity oils are used in light duty vehicles
(LDV) and heavy duty vehicles (HDV) were carried out. The test plan has been
divided in three parts; the first part was focused on the study of light-duty vehicles
(LDV) using one diesel engine representative of the European market. During this
part three testing modes were used: comparative motored, fired stationary points
and transient homologation cycle tests. All test were performed in the engine
test bed. The second part of the study consisted of another comparative test,
this time using a different engine oils in a HDV fleet. The study was conducted
using the urban buses fleet of the city of Valencia, including 3 buses models ,
with 2 different powertrain technologies. The third part of the study was focused
on the friction coefficient behavior within the engine tribological pairs making
comparative tests in two specialized tribometers; one of reciprocating action to
simulate the lubrication conditions in the piston ring-cylinder liner contact and
a "ball-on-disk" tribometer to simulate the lubrication in the distribution system.
The various comparative studies have served to analyze how the friction and fuel
consumption responded when LVEO were used both in the ICE and the complete
vehicle contexts. The fuel consumption benefit found during the test was used to
calculate the carbon footprint reduction when LVEO were used. / [ES] Actualmente la industria de la automoción vive uno de los periodos de cambio
más vertiginosos de las últimas décadas, marcado por un creciente interés en
reducir los impactos medioambientales negativos generados por el consumo de
combustibles fósiles y sus consecuentes emisiones nocivas de dioxido de carbono
(CO2) generados durante el funcionamiento del motor de combustión interna
alternativo (MCIA).
Teniendo en cuenta que el proceso de sustitución de la flota actual por una totalmente
independiente de los combustibles fósiles puede tomar varias décadas,
y ante la urgencia inmediata de reducir las emisiones de CO2, se puede decir que
actualmente es más urgente hacer una optimización de los vehículos con motorizaciones
convencionales. Entre las soluciones técnicas que se han desarrollado
para mejorar la eficiencia del MCIA destaca la utilización de aceites de baja viscosidad
como un método efectivo y de bajo coste de implementación que brinda
reducciones del consumo entre el 0.5% y el 5%.
Durante el desarrollo de esta tesis se ha llevado a cabo un plan de ensayos
enfocado en determinar valores concretos de ahorro de combustible esperados
cuando se utilizan aceites de baja viscosidad en vehículos de trabajo ligero y pesado.
El plan de estudios se dividió en tres partes; la primera se centró en el estudio
de MCIA de vehículos de trabajo ligero, utilizando un motor Diesel representativo
del mercado Europeo y llevando a cabo pruebas comparativas en arrastre,
puntos de funcionamiento estacionarios y ciclos transitorios de homologación. La
segunda parte del estudio consta de otro ensayo comparativo, esta vez utilizando
una flota de vehículos de trabajo pesado. El estudio se realizó con la flota de autobuses
urbanos de la ciudad de Valencia, incluyéndose 3 modelos de autobuses,
con 2 tipos de motorización diferente. La tercera parte del estudio se centró en el
comportamiento del coeficiente de friction en los pares tribológicos del motor haciendo
ensayos comparativos con tribómetros especializados; uno de movimiento
alternativo para simular las condiciones de la interfaz piston-camisa y un "bola y
disco" para simular la lubricación en el sistema de distribución, específicamente
en la interfaz leva-taqué.
Los diversos estudios comparativos han servido para analizar como es la respuesta
general de la fricción y el consumo de combustible cuando se usan aceites
de baja viscosidad, tanto a nivel de motor como para la totalidad del vehículo, encontrando
diferencias de par en los ensayos de arrastre, de consumo específico de
combustible en los ensayos de motor en estado estacionario y diferencias totales
de consumo de combustible en los ensayos en régimen transitorio y en flota, que
a su vez han permitido estimar la reducción esperada en la huella de carbono. / [CA] Actualment la indústria de l'automoció viu un dels períodes de canvi més vertiginoses
de les últimes dècades, marcat per un creixent interès en reduir els impactes
mediambientals negatius generats pel consum de combustibles fòssils i els
seus conseqüents emissions nocives de diòxid de carboni (CO2) generats durant
el funcionament del motor de combustió interna alternatiu (MCIA).
Tenint en compte que el procés de substitució de la flota actual per una totalment
independent dels combustibles fòssils pot prendre diverses dècades, i davant
la urgència immediata de reduir les emissions de CO2, es pot dir que actualment és
més urgent fer una optimització dels vehicles amb motoritzacions convencionals.
Entre les solucions tècniques que s'han desenvolupat per millorar l'eficiència del
MCIA destaca la utilització d'olis de baixa viscositat com un mètode efectiu i de
baix cost d'implementació que brinda reduccions del consum entre el 0.5% i el
5%.
Durant el desenvolupament d'aquesta tesi s'ha dut a terme un pla d'assajos
enfocat a determinar valors concrets d'estalvi de combustible esperats quan
s'utilitzen olis de baixa viscositat en vehicles de treball lleuger i pesat. El pla
d'estudis es va dividir en tres parts; la primera es va centrar en l'estudi de MCIA
de vehicles de treball lleuger, utilitzant un motor dièsel representatiu del mercat
Europeu i portant a terme proves comparatives en arrossegament, punts de
funcionament estacionaris i cicles transitoris d'homologació. la segona part de
l'estudi consta d'un altre assaig comparatiu, aquest cop utilitzant una flota de vehicles
de treball pesat. L'estudi es va realitzar amb la flota d'autobusos urbans
de la ciutat de València, incloent-se 3 models d'autobusos, amb 2 tipus de motorització
diferent. La tercera part de l'estudi es va centrar en el comportament
del coeficient de friction en els parells tribològics del motor fent assajos comparatius
amb tribómetros especialitzats; Un acció reciprocante per simular les condicions
del piston camisa i un bola i disc per simular la lubricació en el sistema de
distribució.
Els diversos estudis comparatius han servit per analitzar com és la resposta
general de la fricció i el consum de combustible quan es fan servir olis de baixa
viscositat, tant a nivell de motor com la totalitat del vehicle, trobant diferències
de bat a els assajos d'arrossegament, de consum específic de combustible en els
assajos de motor en estat estacionari i diferències totals de consum de combustible
en els assajos en règim transitori i en flota, que al seu torn han permès calcular la
reducció en la petjada de carbono. / Ramírez Roa, LA. (2016). Contribution to the Assessment of the Potential of Low Viscosity Engine Oils to Reduce ICE Fuel Consumption and CO2 Emissions [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/73068
| Identifer | oai:union.ndltd.org:upv.es/oai:riunet.upv.es:10251/73068 |
| Date | 02 November 2016 |
| Creators | Ramírez Roa, Leonardo Andrés |
| Contributors | Tormos Martínez, Bernardo Vicente, Universitat Politècnica de València. Departamento de Máquinas y Motores Térmicos - Departament de Màquines i Motors Tèrmics |
| Publisher | Universitat Politècnica de València |
| Source Sets | Universitat Politècnica de València |
| Language | English |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/acceptedVersion |
| Rights | http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/, info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0031 seconds