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Study of the operation of an internal combustion engine, fueled by indirect injection of ethanol and direct injection of water into the combustion chamber : Estudo do funcionamento de um motor de combustão interna, alimentado por injeção indireta de etanol e injeção direta de agua na camara de combustão

Texto completo
Autor(es):
Loaiza Bernal, Jair Leopoldo
Número total de Autores: 1
Tipo de documento: Tese de Doutorado
Instituição: Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica
Data de defesa:
Orientador: Janito Vaqueiro Ferreira
Resumo

Na busca contínua pelo aumento da eficiência e redução do impacto ambiental, devido ao uso de motores de combustão interna (ICE), a injeção de água tem sido uma das estratégias mais utilizadas para atingir esses objetivos. Várias foram e ainda são as metodologias que utilizam a água como método de controle de temperatura e redução de emissões. Antes do uso de turbinas de jato e durante o uso de motores de pistão na aviação militar e comercial, a injeção de água e soluções de água e álcool foi implementada como uma estratégia para controlar a temperatura interna do cilindro durante a combustão. Isso permitiu o aumento das taxas de compressão com o consequente aumento de potência, principalmente em operações críticas como decolagens e manobras evasivas durante o combate. As conseqüências da aplicação desta técnica têm sido extensivamente investigadas em motores que utilizam combustíveis derivados do petróleo (gasolina e diesel). No entanto, em dispositivos que utilizam combustíveis alternativos, como o etanol ou outros biocombustíveis, existem poucas referências à pesquisa que utiliza técnicas de injeção de água nesses motores. A pesquisa aqui apresentada mostra os resultados da implementação utilizando simulação computacional de um modelo termodinâmico de duas zonas que integra a injeção de água líquida diretamente na câmara de combustão, em um motor que utiliza etanol como combustível. O modelo proposto interpreta a partir da termodinâmica o comportamento da água no interior do cilindro quando é injetado na forma líquida durante qualquer momento do ciclo. Até agora, esse tipo de análise foi realizado por meio de testes experimentais. Aqui a influência da água do ponto de vista teórico é estudada usando simulação. O modelo é validado comparando seus resultados com os da pesquisa experimental que implementa a mesma técnica de injeção de água proposta. A pesquisa mencionada usa um protótipo de motor que usa gasolina como combustível. Ao comparar alguns dos parâmetros operacionais, como a pressão no interior do cilindro, o consumo específico de combustível efetivo ou a taxa de liberação de calor durante a combustão, verifica-se que o modelo se comporta muito próximo do que foi relatado nos dados experimentais. Outras variáveis, como as emissões de NOx, apresentam tendências semelhantes entre o comportamento experimental e o simulado, apesar da grande variabilidade dos dados experimentais. Por fim, o modelo apresenta grande flexibilidade, pois pode ser utilizado para simular diferentes geometrias de motores, regimes de rotação e uso de combustíveis como gasolina, etanol, etanol hidratado e misturas destes em diferentes proporções (AU)

Processo FAPESP: 15/20801-3 - Estudo do funcionamento de um motor de combustão interna, alimentado por etanol, com adição de água a câmera de combustão
Beneficiário:Jair Leopoldo Loaiza Bernal
Linha de fomento: Bolsas no Brasil - Doutorado