Efeitos da razão volumétrica de compressão e do tipo de combustível na combustão, eficiência e emissões de um motor com injeção direta

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dc.creatorPaulo Henrique Terenzi Seixas
dc.date.accessioned2019-08-11T19:05:01Z
dc.date.accessioned2025-09-09T01:25:19Z
dc.date.available2019-08-11T19:05:01Z
dc.date.issued2017-02-22
dc.description.abstractIn this work, experimental results for a single cylinder research engine with compression ratios of 11.5:1 and 15:1 with direct injection of E22 (emissions standard Brazilian gasoline) and E100 (hydrous ethanol) are presented to evaluate the effects of compression ratio and fuel on combustion, efficiency and emissions. These experiments were made in an intermediate point of the engine operation range with speed of 2000 RPM and indicated mean effective pressure of 4 bar. Computational fluid dynamics simulations were conducted for the same operation conditions to validate an engine simulation methodology for direct injection engines. When analyzing fuel effects, an increase of efficiency of 2.7% and 2.0% were obtained using E100 compared to E22 for compression ratios of 11.5:1 and 15:1, respectively. When comparing E100 and E22 a specific emissions reductions of CO2 of 4.0% and 4.6%, of NOx of 42.9% and 50.9% and of unburned hydrocarbons of 17.9% and 28.0% were observed for compression ratio of 11.5:1 and 15:1 respectively. The compression ratio effect on efficiency resulted in an increase of 0.9% and 1.6% when using the compression ratio of 15:1 compared to compression ratio of 11.5:1 for E100 and E22, respectively. When comparing the compression ratios of 15:1 and 11.5:1 and a specific emissions reductions of CO2 of 7.6% and 7.0% and specific emissions increase of CO of 93.4% e 17.0% and unburned hydrocarbons of 56.5% and 78.6% were observed for ethanol and gasoline, respectively. When comparing gasoline with compression ratio of 11.5:1 with ethanol with compression ratio of 15:1 the biggest gain in efficiency was observed with a 3.6% increase. The numerical methodology was validated for these same cases and showed differences smaller than 6% in the indicated mean effective pressure for all cases.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/BUOS-ASFFQU
dc.languagePortuguês
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso Aberto
dc.subjectMotores de combustão interna
dc.subjectCombustíveis para motores
dc.subjectEngenharia mecânica
dc.subject.otherCFD
dc.subject.otherInjeção direta
dc.subject.otherMotores de combustão interna
dc.subject.otherEmissões
dc.subject.otherCombustão
dc.subject.otherEtanol
dc.subject.otherGasolina
dc.subject.otherRazão volumétrica de compressão
dc.subject.otherEficiência
dc.subject.otherSimulação 3D
dc.titleEfeitos da razão volumétrica de compressão e do tipo de combustível na combustão, eficiência e emissões de um motor com injeção direta
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor-co1Ramon Molina Valle
local.contributor.advisor1Rudolf Huebner
local.description.resumoNesse trabalho, são apresentados resultados experimentais de um motor monocilíndrico de pesquisa com razões volumétricas compressão de 11,5:1 e 15:1 com injeção direta de E22 (gasolina brasileira padrão emissões) e E100 (etanol hidratado) para avaliar o efeito da razão volumétrica de compressão e do combustível na combustão, eficiência e nas emissões. Os experimentos foram realizados em uma faixa intermediaria de operação do motor com rotações de 2000 RPM e pressões médias efetivas indicadas de 4 bar. Foram feitas simulações por dinâmica dos fluidos computacional para as mesmas condições de operação com o objetivo de validar uma metodologia de simulação de motores com injeção direta de combustível. Quanto aos efeitos do combustível, foram verificados aumentos de eficiência de 2,7% e 2,0% quando utilizando E100 em relação a E22 para as razões volumétricas de compressão de 11,5:1 e 15:1 respectivamente. Quando comparando E100 ao E22, também foram verificadas reduções nas emissões especificas de CO2 de 4,0% e 4,6%, de NOx de 42,9% e 50,9% e de hidrocarbonetos não queimados de 17,9% e 28,0% para as razões volumétricas de compressão de 11,5:1 e 15:1 respectivamente. Em relação aos efeitos da razão volumétrica de compressão foram verificados aumentos de eficiência de 0,9% e 1,6% quando utilizando a razão volumétrica de compressão de 15:1 em relação a razão volumétrica de compressão de 11,5:1 para E100 e E22 respectivamente. Quando comparando as razões volumétricas de compressão de 15:1 e 11,5:1 também foram verificadas reduções nas emissões específicas de CO2 de 7,6% e 7,0% bem como aumento nas emissões especificas de CO de 93,4% e 17,0% e nas emissões específicas de hidrocarbonetos não queimados de 56,5% e 78,6% para etanol e gasolina respectivamente. Quando comparando gasolina com razão volumétrica de compressão de 11,5:1 com etanol com razão volumétrica de compressão de 15:1 se obteve o maior ganho de eficiência de 3,6% mostrando o potencial do etanol com altas razões volumétricas de compressão. A metodologia numérica foi validada para estas mesmas condições e apresentou diferenças inferiores a 6% na pressão média efetiva em todos os casos.
local.publisher.initialsUFMG

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