Estudo conceitual de um motor avançado a etanol

• Processo: 13/50238-3
• Linha de fomento: Auxílio à Pesquisa - Programa BIOEN - Centros de Pesquisa em Engenharia
• Vigência: 01 de novembro de 2014 - 30 de abril de 2022
• Área do conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica
• Convênio/Acordo: Peugeot Citroën
• Pesquisador responsável: Francisco Emílio Baccaro Nigro
• Beneficiário: Francisco Emílio Baccaro Nigro
• Instituição-sede: Escola de Engenharia Mauá (EEM). Instituto Mauá de Tecnologia. São Caetano do Sul , SP, Brasil
• Empresa: Peugeot Citroën do Brasil Automóveis Ltda
• Pesquisadores principais:( Atuais ): Guenther Carlos Krieger Filho ; Janito Vaqueiro Ferreira ; Marco Lucio Bittencourt ; Pedro Teixeira Lacava
• Pesquisadores principais:( Anteriores ): Celso Argachoy ; Francisco Emílio Baccaro Nigro
• Auxílios(s) vinculado(s): 21/03683-8 - Equipamento multiusuário concedido no processo 2013/50238-3: Câmera de Alta Velocidade, AP.EMU; 21/00758-7 - Equipamento multiusuário concedido no processo 2013/50238-3: Sistema de Condicionamento e Medição de Consumo de Combustível, AP.EMU; 21/00759-3 - Equipamento Multiusuário concedido no processo 2013/50238-3: Bancada de Emissões Gasosas, AP.EMU
• Bolsa(s) vinculada(s): 21/01746-2 - Análise experimental e medição das interações turbulentas em spray de etanol, BP.MS; 17/21733-7 - Estudo conceitual de um motor avançado a etanol PSA/FAPESP, BP.PD; 16/14073-8 - Desenvolvimento de um protótipo de um motor de combustão interna de ignição por centelha com taxa de compressão e cilindrada variáveis, BP.IC; + mais bolsas vinculadas 16/06043-1 - Estudo conceitual de um motor com cilindrada e taxa de compressão ajustáveis, BP.DD; 15/24187-8 - Estudo de um modelo computacional para prever a ocorrência da detonação de um motor avançado a etanol, BP.MS; 15/20801-3 - Estudo do funcionamento de um motor de combustão interna, alimentado por etanol, com adição de água a câmera de combustão, BP.DR; 15/16470-1 - Texturização virtual de mancais de virabrequins leves, BP.MS; 15/17041-7 - Modelos de simulação de formação de poluentes (CO, NOx e HC) em motores a etanol, BP.MS; 15/10310-2 - Análise de fadiga numérica e experimental de virabrequins leves, BP.MS; 15/03170-0 - Estudo do desempenho de um motor a etanol fortemente carregado empregando EGR para redução de emissões de NOx e controle de detonação, BP.DR - menos bolsas vinculadas
• Assunto(s): Motores de combustão interna Motor bicombustível Biocombustíveis Etanol

Resumo

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)

Publicações científicas

(12)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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, 2021. Citações Web of Science: 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, JUN 1 2020. Citações Web of Science: 0.

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, JUN 2020. Citações Web of Science: 0.

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, 2020. Citações Web of Science: 0.

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, JUL 15 2019. Citações Web of Science: 1.

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 JULY 2019. Citações Web of Science: 0.

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, 2019. Citações Web of Science: 1.

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, 2019. Citações Web of Science: 0.

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 SEP 2018. Citações Web of Science: 1.

HAVEROTH, GEOVANE A.; BARROS DE MORAES, EDUARDO A.; BOLDRINI, JOSE L.; BITTENCOURT, MARCO L. 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, p. -, 2018. Citações Web of Science: 0.

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, OCT 1 2017. Citações Web of Science: 2.

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, DEC 1 2016. Citações Web of Science: 2.