Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/37797
Type: Tese
Title: Análise de desempenho e emissões de um motor do ciclo otto com sistema de ignição com pré-câmaras em condições de operação veicular
Authors: Vinícius Rückert Roso
First Advisor: Ramon Molina Valle
First Co-advisor: Mario Eduardo Santos Martins
First Referee: José Guilherme Coelho Baeta
Second Referee: Fabrício José Pacheco Pujatti
Third Referee: Sérgio de Morais Hanriot
metadata.dc.contributor.referee4: Vinícius Bernardes Pedrozo
Abstract: Environmental legislation and fuel costs have influenced to development of new technologies in internal combustion engines. In this sense, the use of lean combustion emerges as a promising strategy, allowing low fuel consumption and pollutant emissions. Despite the advantages, lean combustion depends many factors to achieve stable combustion. In this context, the concept of pre-chamber ignition in SI engines has a proven effectiveness, being an alternative to meet the restrictions imposed by legislation standards. However, the most part of the investigations observed in literature are carried out at stationary points of engine load and speed, with few approaches that consider pre-chamber ignition systems application in vehicles. Thereby, the objective of this work is to evaluate a commercial engine equipped with a prototype of stratified pre-chamber ignition system (PCIS), in terms of fuel consumtion and engine-out emissions, when in vehicular driving application. For this, a Ford Sigma 1.6 16v engine was tested in a passive dynamometer bench considering stationary conditions, using ethanol as fuel in the main chamber and hydrogen as fuel in the prechamber, providing combustion, exhaust emissions and fuel consumption parameters, allowing the comparison with original engine. Operation maps for the variables of interest were used as input data in GT-Power computational models, simulating as the engine was installed in a Ford Fiesta through the interpolation of the steady-state points. The estimative for vehicular application of the PCIS concept points to reductions for the HWFET (Highway Fuel Economy Test) and FTP-75 (Federal Test Procedure) of up to 7% in average fuel consumption, from 4% in average CO2 emissions, of 85% in average NOx emissions and of 65% in average CO emissions, if compared to the original ignition by spark plug. Thus, the use of PCIS concept presents potential to reduce engine-out emissions from vehicular engines, allowing the simplification of the aftertreatment systems considered for legislation compliance.
Abstract: As legislações ambientais e o custo do combustível têm influenciado no desenvolvimento de novas tecnologias em motores de combustão interna. Neste sentido, o emprego de misturas pobres emerge como uma estratégia promissora, permitindo aliar baixo consumo de combustível e baixos níveis de emissões. Apesar das vantagens, a queima de misturas pobres depende de diversos fatores para que ocorra uma combustão estável. Neste contexto, o uso do conceito de ignição por pré-câmara em motores que originalmente utilizem ignição por centelha tem eficácia comprovada, sendo uma alternativa para atender as restrições em emissões impostas pela legislação. Entretanto, a maioria das pesquisas observadas na literatura são realizadas em regime permanente de carga e rotação, sendo poucas as abordagens que consideram sistemas de ignição por pré-câmaras aplicadas à veículos. Com isso, o objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento de um sistema de ignição por pré-câmaras (PCIS), em termos de consumo de combustível e emissões de gases de exaustão, quando submetido à condições de condução veicular. Para isso, realizaram-se testes em condições estacionárias de operação em um motor Ford Sigma 1.6 16v em um dinamômetro de bancada passivo, com etanol como combustível na câmara principal e hidrogênio nas pré-câmaras, obtendo-se parâmetros de combustão, emissões gasosas e consumo de combustível, possibilitando a comparação com o motor original. Os mapas de operação para as variáveis de interesse foram utilizados como dados de entrada em modelos computacionais do software GT-Power, que simularam o motor instalado em um veículo Ford Fiesta através da interpolação das características estacionárias. Os resultados da estimativa de aplicação veicular do conceito PCIS nos ciclos HWFET (Highway Fuel Economy Test) e FTP-75 (Federal Test Procedure) apontaram para reduções de até 7% no consumo médio de combustível, de 4% nas emissões médias de CO2, de 85% nas emissões médias de NOx e de 65% nas emissões médias de CO se comparado à ignição original por centelha. Com isso, o uso do conceito PCIS apresenta potencial para a redução dos gases emitidos em motores veiculares, permitindo que sejam simplificados os sistemas de pós tratamento adotados para atendimento das legislações.
Subject: Engenharia mecânica
Automóveis - Ignição
Motores de combustão interna
Simulação (Computadores)
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/37797
Issue Date: 12-Sep-2019
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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