Advanced search
Start date
Betweenand

Conceptual study of an advanced ethanol-fueled engine

Grant number:13/50238-3
Support Opportunities:Program for Research on Bioenergy (BIOEN) - Applied Research Centers Program
Start date: November 01, 2014
End date: October 31, 2022
Field of knowledge:Engineering - Mechanical Engineering
Agreement: Peugeot Citroën
Principal Investigator:Francisco Emílio Baccaro Nigro
Grantee:Francisco Emílio Baccaro Nigro
Host Institution: Escola de Engenharia Mauá (EEM). Instituto Mauá de Tecnologia. São Caetano do Sul , SP, Brazil
City of the host institution:São Caetano do Sul
Company: Peugeot Citroën do Brasil Automóveis Ltda
Principal investigatorsGuenther Carlos Krieger Filho ; Janito Vaqueiro Ferreira ; Marco Lucio Bittencourt ; Pedro Teixeira Lacava
Principal investigatorsCelso Argachoy ; Francisco Emílio Baccaro Nigro
Associated research grant(s):21/03683-8 - Multi-user equipment approved in grant 2013/50238-3: High Speed Camera, AP.EMU
21/00758-7 - Multi-user equipment approved in grant 2013/50238-3: Fuel Consumption Measurement and Conditioning System, AP.EMU
21/00759-3 - Multi-user Equipment approved in grant 2013/50238-3: Gaseous Emissions Bench, AP.EMU
Associated scholarship(s):21/01746-2 - Experimental analysis and measurement of turbulent interactions in ethanol spray, BP.MS
16/14073-8 - Development of a spark-ignition engine prototype with variable compression ratio and displacement, BP.IC
16/06043-1 - Conceptual study of an internal combustion engine with adjustable cubic capacity and compression ratio, BP.DD
+ associated scholarships 15/24187-8 - Study of computer model to predict the knock occurence on an advanced ethanol engine, BP.MS
15/20801-3 - Study of the operation of the internal combustion engine fueled by ethanol with addition of water to the combustion chamber, BP.DR
15/16470-1 - Virtual texturing of lightweight crankshafts bearings, BP.MS
15/17041-7 - Pollutants formation simulation models (CO, NOx and HC) in ethanol engines, BP.MS
15/10310-2 - Numerical and experimental fatigue simulation of lightweight cranckshafts, BP.MS
15/03170-0 - Performance evaluation of an ethanol-fueled engine with EGR to reduce NOx emissions and to control knock, BP.DR - associated scholarships
FAPESP publication:https://media.fapesp.br/bv/uploads/pdfs/FAPESP_Engineering_4wOIBoE_9_10.pdf

Abstract

A proposta de criação do CPE "Prof. Urbano Ernesto Stumpf" é motivada pela necessidade de criação de um "locus" onde pesquisas de ponta e multidisciplinares associadas ao uso de biocombustíveis em motores possa se desenvolver e ganhar, um padrão de qualidade que coloque o Brasil na vanguarda do conhecimento tecnológico nessa área. Com essa perspectiva, grupos de pesquisadores da UNICAMP, do ITA, da Poli/USP e do IMT uniram esforços e apresentam esta Proposta. Os temas a abordar vão desde pesquisas em fenomenologia básica da formação e evolução de sprays de etanol e de sua combustão, até arquiteturas do conjunto propulsor/veículo, passando por tribologia, mecânica de fluidos, termodinâmica, transmissão de calor, projeto mecânico de componentes, análise de vibrações uso de sensores, atuadores e controle. São temas simultaneamente tão diversos e interligados, que apenas um "pool" articulado de grupos de pesquisa com diferentes competências pode levar a cabo os objetivos e desafios colocados. Esta Proposta utiliza o conceito de "projeto estruturante". Assim, o Plano de Pesquisa para os primeiros quatro anos de existência do CPE é intitulado "Estudo conceitual de um motor avançado a etanol" e explorará as especificidades e características positivas do etanol como combustível. Assim, a maior resistência do etanol à detonação e seu maior calor latente de vaporização serão explorados por meio de técnicas de "downsizing" e "downspeeding", incluindo turbo-alimentação, recirculação de gases residuais (EGR), variação no teor de água presente no etanol, redução de peso de componentes, reduções de atrito e operação com elevadas pressões médias efetivas. O resultado esperado é uma proposta conceitual de motor a etanol que apresente melhor desempenho e simultaneamente maior eficiência. Para atingir tal meta, serão combinados métodos experimentais, de simulação e modelagem, bem como realizados estudos de fenomenologia básica da combustão do etanol, a partir da expertise de cada Instituição. Embora seja considerada fundamental a existência de um projeto estruturante de longo prazo, o CPE não deve restringir apenas a ele. É necessário buscar novos projetos, incorporar outras empresas, outros grupos de pesquisa e outras fontes de financiamento além da FAPESP - PCBA desde o início de suas atividades. Outros projetos podem vir a convergir para o projeto central, ou podem mesmo constituir "soluções parciais" a serem incorporadas com maior celeridade pela indústria em motores flex-fuel "convencionais". Para tanto, o Centro deverá estabelecer contatos e colaborações com outras Instituições brasileiras e internacionais que atuam na área de motores de combustão interna. É este caráter genérico e amplo que distingue a proposta de criação do CPE de um Projeto Temático. (AU)

Articles published in Agência FAPESP Newsletter about the research grant:
More itemsLess items
Articles published in other media outlets ( ):
More itemsLess items
VEICULO: TITULO (DATA)
VEICULO: TITULO (DATA)

Scientific publications (20)
(References retrieved automatically from Web of Science and SciELO through information on FAPESP grants and their corresponding numbers as mentioned in the publications by the authors)
BOLDRINI, J. L.; BARROS DE MORAES, E. A.; CHIARELLI, L. R.; FUMES, F. G.; BITTENCOURT, M. L.. A non-isothermal thermodynamically consistent phase field framework for structural damage and fatigue. COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING, v. 312, n. SI, p. 395-427, . (15/10310-2, 13/50238-3)
RUFINO, CAIO H.; DE LIMA, ALESSANDRO J. T. B.; MATTOS, ANA P.; ALLAH, FAZAL U. M.; BERNAL, JAIR L. L.; FERREIRA, JANITO V.; GALLO, WALDYR L. R.. Exergetic analysis of a spark ignition engine fuelled with ethanol. ENERGY CONVERSION AND MANAGEMENT, v. 192, p. 20-29, . (16/06043-1, 15/20801-3, 13/50238-3)
RUFINO, CAIO H.; FERREIRA, JANITO V.. Kinematics of a variable stroke and compression ratio mechanism of an internal combustion engine. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 40, n. 9, . (16/06043-1, 13/50238-3)
DE LIMA, A. J. T. B.; RUFINO, C. H.; FERREIRA, V, J.; GALLO, W. L. R.. Study on Exergy Recovery in Hybrid Vehicles via Wastegate Losses. INTERNATIONAL JOURNAL OF THERMODYNAMICS, v. 23, n. 1, p. 43-51, . (13/50238-3, 18/18859-1)
RUFINO, CAIO HENRIQUE; TRUTA BESERRA DE LIMA, ALESSANDRO JOSE; MIN ALLAH, FAZAL UM; FERREIRA, JANITO VAQUEIRO; RIBEIRO GALLO, WALDYR LUIZ. Study on combustion irreversibility in turbocharged spark-ignition engines. INTERNATIONAL JOURNAL OF EXERGY, v. 35, n. 1, p. 16-pg., . (18/18859-1, 13/50238-3, 18/20394-7)
GEOVANE A. HAVEROTH; EDUARDO A. BARROS DE MORAES; JOSÉ L. BOLDRINI; MARCO L. BITTENCOURT. Comparison of semi and fully-implicit time integration schemes applied to a damage and fatigue phase field model. LATIN AMERICAN JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES, v. 15, n. 5, . (15/10310-2, 13/50238-3, 15/20188-0)
RUFINO, CAIO HENRIQUE; MENDOZA, ALEXANDER PENARANDA; DOS SANTOS, LEILA RIBEIRO; SBAMPATO, MARIA ESTHER; WEISSINGER, FREDERICO FALCAO; MARTELLI, ANDRE LUIZ; LACAVA, PEDRO TEIXEIRA. Flame morphology of hydrous ethanol combustion under EGR dilution for port fuel injection and direct injection in a spark ignition optical engine. FUEL, v. 365, p. 17-pg., . (13/50238-3)
RUFINO, CAIO HENRIQUE; TRUTA BESERRA DE LIMA, ALESSANDRO JOSE; MIN ALLAH, FAZAL UM; FERREIRA, JANITO VAQUEIRO; RIBEIRO GALLO, WALDYR LUIZ. Study on combustion irreversibility in turbocharged spark-ignition engines. INTERNATIONAL JOURNAL OF EXERGY, v. 35, n. 1, SI, p. 19-34, . (18/20394-7, 13/50238-3, 18/18859-1)
CHIARELLI, L. R.; FUMES, F. G.; BARROS DE MORAES, E. A.; HAVEROTH, G. A.; BOLDRINI, J. L.; BITTENCOURT, M. L.. Comparison of high order finite element and discontinuous Galerkin methods for phase field equations: Application to structural damage. COMPUTERS & MATHEMATICS WITH APPLICATIONS, v. 74, n. 7, p. 1542-1564, . (15/20188-0, 15/10310-2, 13/50238-3)
CUNHA GALEAZZO, FLAVIO CESAR; SAVARD, BRUNO; WANG, HAIOU; HAWKES, EVATT R.; CHEN, JACQUELINE H.; KRIEGER FILHO, GUENTHER CARLOS. Performance assessment of flamelet models in flame-resolved LES of a high Karlovitz methane/air stratified premixed jet flame. PROCEEDINGS OF THE COMBUSTION INSTITUTE, v. 37, n. 2, p. 2545-2553, . (14/50279-4, 13/50238-3)
RUFINO, CAIO H.; DE LIMA, ALESSANDRO J. T. B.; MATTOS, ANA P.; ALLAH, FAZAL U. M.; FERREIR, JANITO V.; GALLO, WALDYR L. R.. Effects of combustion products composition models on the exergetic analysis of spark-ignition engine fuelled with ethanol. ARCHIVES OF THERMODYNAMICS, v. 40, n. 3, p. 27-42, . (13/50238-3, 15/20801-3, 16/06043-1)
OLIVEIRA, GUTHMAN PALANDI; SBAMPATO, MARIA ESTHER; MARTINS, CRISTIANE APARECIDA; SANTOS, LEILA RIBEIRO; BARRETA, LUIZ GILBERTO; BOSCHI GONCALVES, RENE FRANCISCO. Experimental laminar burning velocity of syngas from fixed-bed downdraft biomass gasifiers. RENEWABLE ENERGY, v. 153, p. 1251-1260, . (13/50238-3)
RUFINO, CAIO HENRIQUE; CORACA, EDUARDO MORAES; LACAVA, PEDRO TEIXEIRA; FERREIRA, JANITO VAQUEIRO. Deep learning based techniques for flame identification in optical engines. INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINE RESEARCH, v. N/A, p. 15-pg., . (13/50238-3)
DUARTE, C. A. R.; LACAVA, P. T.. Combustion characterization of commercial ethanol fuels in an optical research SI ignition engine for different injection strategies. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, v. 44, n. 6, p. 13-pg., . (13/50238-3)
CUNHA GALEAZZO, FLAVIO CESAR; FUKUMASU, NEWTON KIYOSHI; DENEV, JORDAN ASENOV; WEIS, CHRISTOF; HABISREUTHER, PETER; KRIEGER FILHO, GUENTHER CARLOS. Change in Flame Geometry of an Ethanol Spray Flame by Varying the Spray Characteristics. COMBUSTION SCIENCE AND TECHNOLOGY, v. 191, n. 9, . (13/50238-3, 13/02940-0)
HAVEROTH, G. A.; VALE, M. G.; BITTENCOURT, M. L.; BOLDRINI, J. L.. A non-isothermal thermodynamically consistent phase field model for damage, fracture and fatigue evolutions in elasto-plastic materials. COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING, v. 364, . (13/50238-3, 15/20188-0)
DE OLIVEIRA, ENRICO R. MALHEIRO; RUFINO, CAIO HENRIQUE; LACAVA, PEDRO TEIXEIRA. Effects of direct injection and mixture enleament on the combustion of hydrous ethanol and an ethanol-gasoline blend in an optical engine. FUEL, v. 327, p. 16-pg., . (13/50238-3)
BOLDRINI, J. L.; BARROS DE MORAES, E. A.; CHIARELLI, L. R.; FUMES, F. G.; BITTENCOURT, M. L.. A non-isothermal thermodynamically consistent phase field framework for structural damage and fatigue. COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING, v. 312, p. 33-pg., . (13/50238-3, 15/10310-2)
FILHO, GUENTHER C. KRIEGER; SILVA, FILIPI M. FERNANDES; PACIFICO, ANTONIO L.; FILHO, FERNANDO L. SACOMANO; ZABEU, CLAYTON B.; NIGRO, FRANCISCO B.; JR., OSWALDO M. FRANCA; PENARANDA, ALEXANDER; LACAVA, PEDRO T.. Extended Coherent Flame Model applied to an optical single-cylinder engine fueled with ethanol. APPLIED THERMAL ENGINEERING, v. 236, p. 15-pg., . (13/50238-3)
FERREIRA, RENAN NASCIMENTO; FALLEIROS, JOAO CADORIN; ZAMPIERI, PAULO ROBERTO; FERREIRA, JANITO VAQUEIRO; BITTENCOURT, MARCO LUCIO. Experimental and numerical fatigue evaluation of lightweight crankshafts. RESULTS IN ENGINEERING, v. 23, p. 16-pg., . (13/50238-3)