Análise e caracterização de um sistema de ignição por lança chamas operando com carga homogênea

Abstract

As tendências mundiais no desenvolvimento de motores de combustão interna com ignição por centelha levam a adoção de misturas pobres na câmara de combustão. Sistemas de injeção direta operando de forma homogênea ou estratificada tem sido desenvolvidos visando melhorias no processo de formação de mistura e redução nas emissões veiculares. Uma alternativa tecnológica viável para a redução de consumo de combustível e diminuição na emissão de poluentes é a utilização de um sistema de ignição por lança chamas em motores de combustão interna do ciclo Otto. O objetivo geral do trabalho é desenvolver e caracterizar um protótipo de motor de pesquisa provido de um sistema de ignição por lança chamas operando com carga homogênea. O protótipo do sistema de ignição por lança chamas a ser caraterizado é constituído de uma geometria fixa de pré-câmara por cilindro, com volume de 3,66 cm3 e furo de intercomunicação único e central com 6,00 mm de diâmetro, alimentada com mistura homogênea oriunda da câmara de combustão principal. O sistema de ignição e injeção é controlado por um sistema de gerenciamento eletrônico reprogramável. A metodologia desenvolvida é constituída das seguintes etapas: analise numérica do sistema de arrefecimento da pré-câmara e modelamento unidimensional do sistema de ignição por lança chamas; calibração do sistema de controle do motor a partir da medição dos parâmetros de combustão na pré-câmara e câmara principal; medição das emissões de poluentes; aquisição e análise dos resultados obtidos. Como principais resultados foram obtidos um aumento em torno de até 10% de eficiência térmica dentro da faixa aceitável para uma combustão estável em relação ao motor original. Para as emissões específicas de monóxido de carbono foram obtidas reduções de até 91%. Também é importante ressaltar a redução da ordem de 76% nas emissões de NOx. Conclui-se que o sistema proposto demonstra um potencial promissor para aumento de eficiência térmica e reduções consideráveis dos níveis de emissões de poluentes.