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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Investigação experimental da recirculação de gases de exaustão em um motor de combustão por centelha com atuação de válvula variável operando com gasolina e etanol
Authors: Heder Fernandes
First Advisor: Jose Eduardo Mautone Barros
Abstract: Exhaust Gas Recirculation EGR é uma técnica bastante conhecida para redução de emissão de NOx nos motores de combustão interna, sendo muito aplicada em motores Diesel. Estudos anteriores também descreveram outros benefícios que podem ser alcançados em motores de ignição por centelha PFI e DI, tais como, diminuição de perdas por bombeamento e controle de detonação. A tecnologia de mecanismo de válvulas com atuação variável possibilitou a utilização de EGR sem tubulações externas a partir do controle total dos ângulos de abertura e fechamento das válvulas, apresentando alta precisão e respostas rápidas, como é necessário nas acelerações e desacelerações do motor. Este trabalho apresenta uma investigação dos efeitos da EGR interna na combustão, consumo de combustível e emissões de um motor com mecanismo de válvula com atuação variável (FCA Multiar II) operando com gasolina e etanol em condição de carga parcial. Esta tecnologia permite controlar e antecipar o ângulo de abertura da válvula de admissão, aumentando o ângulo de cruzamento de válvulas e, consequentemente, o fluxo de EGR interna, que é o total de gás queimado que flui do cilindro para o duto do coletor de admissão através da válvula, durante a fase de exaustão. Foram estudadas duas configurações de controle de cargas parciais do motor com a utilização de EGR interna. Na Configuração 1 a massa de ar fresco é substituída pela massa de EGR e, na Configuração 2, o gás queimado é utilizado para otimizar o ângulo de fechamento da válvula de admissão em um modo de operação EIVC. Além disso, foi proposto um modelo físico para o cálculo da massa de gás queimado recirculado no coletor de admissão. Os resultados mostraram que a Configuração 2 apresenta melhores valores de consumo de combustível em relação à Configuração 1 de até 7% com etanol e 4% com gasolina. O modelo proposto apresentou bons resultados qualitativos, mas limitado pela frequência de amostragem da medição de CO2 no coletor de admissão. Ficou demonstrado que as estratégias de utilização de EGR interna com etanol possuem grandes vantagens em relação à gasolina por ser um combustível de alta resistência ao knock, sendo este mais um benefício da matriz energética brasileira baseada em combustíveis renováveis.
Abstract: Exhaust Gas Recirculation EGR is a well-known technique to reduce NOx and it has been applied on Diesel engines for a long time. Previous studies and application found that other benefits can be achieved with PFI and GDI gasoline engines, such as pumping loss minimization and efficient knock control. Variable valve actuation valve-trains brought broader application possibilities as it enables full internal EGR control without external paths, high precision and response, as required on transient work modes. This work involves investigating the effects of internal exhaust gas recirculation IEGR on the combustion, fuel economy and emissions of a variable valve actuation engine (FCA Multiair II) operating with gasoline and ethanol in a part-load condition. This technology allows to control and anticipate the intake valve opening angle in a wide range, increasing the overlap angle and consequently the IEGR flow, that is the amount of burned gas mass that has flowed from the cylinder across the intake valve into the intake runner during the exhaust phase. Two configurations of partial load control were studied with internal EGR. In Configuration 1 the fresh air mass is substituted by EGR mass and in Configuration 2 the burned gas is used to optimize the intake valve closing angle in an EIVC operation mode. In addition, a physical model was proposed to calculate the exhaust gas recirculated mass in the intake manifold. The results showed that Configuration 2 presents better fuel consumption values in relation to Configuration 1 up to 7% with ethanol and 4% with gasoline. The proposed model presented good qualitative results but was limited by the sampling frequency of the CO2 measurement in the intake manifold. It has been demonstrated that the use of internal EGR strategies with ethanol has great advantages over gasoline because it is a high knock resistance fuel, which is another benefit of the Brazilian energy matrix based on renewable fuels.
Subject: Automóveis Motores Gás de exaustão
Motores de combustão interna
Álcool
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-ARNQTG
Issue Date: 24-May-2017
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