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Tipo: Dissertação de Mestrado
Título: Análise experimental de parâmetros de combustão de um motor de injeção direta a etanol turbo-alimentado
Autor(es): Matheus Guilherme Franca Carvalho
Primeiro Orientador: Jose Guilherme Coelho Baeta
Primeiro Coorientador: Ramon Molina Valle
Primeiro membro da banca : Matheus Guilherme Franca Carvalho
Resumo: A eficiência dos motores de combustão interna está diretamente relacionada à qualidade da combustão e como consequência à emissão de poluentes e consumo de combustível. Uma das maneiras de melhorar a eficiência da combustão é injetar o combustível direto na câmara de combustão, ao invés de fazer a injeção no pórtico, como é realizado convencionalmente. O combustível etanol devido a sua alta octanagem e alto calor latente de vaporização, resiste a elevadas cargas sem afetar a eficiência de operação do motor, garantindo uma redução na faixa de rotação do motor, o que diminui sensivelmente também o atrito e as perdas por bombeamento. Com isto, torna-se possível uma redução substancial do tamanho dos motores, mantendo seu desempenho por meio da introdução de um conjunto turbo compressor (downsizing). A integração destas tecnologias em um motor conceito, projetado para maximizar a eficiência da combustão de etanol, possibilita resultados de consumo de combustível similares a motores de maior cilindrada alimentados com gasolina. A partir de um motor downsized, sobrealimentado, dotado de injeção direta de etanol e sistema de variador de fase que permite variação do cruzamento de válvulas, é proposto um estudo dos parâmetros indicados de combustão associando-os à eficiência de conversão de combustível para algumas condições de carga e rotação. A análise dos resultados permitiu associar os parâmetros de calibração e as características geométricas do motor no trabalho líquido produzido, no calor gerado e na duração e estabilidade da combustão dos pontos analisados. A estratificação da mistura se mostrou eficaz em altas cargas, permitindo aumento de 2% na eficiência de conversão de combustível. Estes conhecimentos são relevantes para pesquisas futuras relacionadas à combustão do etanol e ao seu potencial como facilitador do aumento da eficiência global dos motores e da preservação do meio ambiente.
Abstract: The efficiency of internal combustion engines is directly related to the quality of the combustion and as a consequence to the engine-out emission and fuel consumption. One way to improve combustion efficiency is to inject the fuel directly into the combustion chamber, rather than injecting it into the intake manifold, as is done conventionally. Ethanol fuel due to its fuel properties such as high octane number and high charge cooling effect suppresses any knock occurrence at high loads operation, making possible to provide spark authority at low-end torque and consequently to produce high power at lower speeds (downspeeding) reducing significantly friction and pumping losses. With this, a substantial reduction in the size of the engines is possible, maintaining its performance by introducing a turbocharger set (downsizing). The integration of these technologies into a concept engine designed to maximize the ethanol combustion efficiency, enables similar fuel consumption results to larger displacement engines fueled with gasoline. From a downsized, supercharged engine, equipped with ethanol direct injection and CVCP system that allows overlap valves control, a study of the indicated combustion parameters is proposed, associating them with the fuel conversion efficiency for some operational conditions evaluated. The results analysis allowed to associate the influence of calibration parameters and engine geometric characteristics in the network produced, the heat generated and the combustion duration and stability. The fuel mixture stratification proved to be effective at high loads, allowing a 2% increase in fuel conversion efficiency. This knowledge is relevant for future research related to the ethanol combustion and its potential as an enabler of increasing overall engine efficiency and preserving the environment.
Assunto: Motores de combustão interna
Álcool
Engenharia mecânica
Automóveis Motores Sistemas de injeção eletrônica de combustível
Idioma: Português
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Instituição: UFMG
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-B3FHK7
Data do documento: 2-Ago-2017
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