Texto completo
| |
| Autor(es): |
Caio Henrique Rufino
Número total de Autores: 1
|
| Tipo de documento: | Tese de Doutorado |
| Imprenta: | Campinas, SP. |
| Instituição: | Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica |
| Data de defesa: | 2020-02-19 |
| Membros da banca: |
Janito Vaqueiro Ferreira;
Rogério Gonçalves dos Santos;
Carlos Eduardo Keutenedjian Mady;
José Antonio Velázquez;
José Eduardo Mautone Barros
|
| Orientador: | Janito Vaqueiro Ferreira |
| Resumo | |
Motores de combustão interna ainda possuem um longo futuro no setor de transportes por apresentar grandes vantagens em termos de autonomia, preço e peso em comparação à suas tecnologias concorrentes. Além disso, o uso desses motores pode ser estendido devido a novos avanços tecnológicos, trazendo melhorias em eficiência e emissões, somados à possibilidade de operar com combustíveis de origem renovável, o que reduziria consideravelmente a emissão de gases efeito estufa. Com esta motivação uma solução é proposta com o objetivo de permitir maior flexibilidade a um motor de ignição por centelha. A solução inovativa consiste de um mecanismo multi-link que permite o controle sobre a cinemática do pistão, e com este controle torna-se possível ajustar razão de compressão e cilindrada. O objetivo deste estudo é apresentar os resultados preliminares obtidos através de simulações, indicando os ganhos da implementação da solução proposta. Para realizar este estudo, primeiramente foi desenvolvido um modelo cinemático do mecanismo. O modelo cinemático foi então incorporado a um modelo termodinâmico de simulação, denominado modelo preditivo. Este modelo termodinâmico consiste em um modelo fenomenológico de duas zonas de combustão, o qual permite prever o desempenho do motor e também prever a ocorrência da detonação. Para verificar a acurácia do modelo de simulação, um diagnóstico de combustão foi executado em dados experimentais obtidos de um motor comercial. O diagnóstico forneceu dados fundamentais para o entendimento do comportamento da combustão em relação a diversos parâmetros do motor, tais como avanço, carga, rotação e razão ar-combustível. Os dados obtidos no diagnóstico de combustão foram utilizados na modelagem da combustão, implementada no modelo preditivo. Após a implementação do modelo de combustão, o modelo preditivo pôde ser validado comparando resultados obtidos na simulação com os resultados experimentais obtidos do motor comercial ensaiado em bancada. Com o modelo de simulação validado, uma calibração baseada em simulação foi realizada para o motor proposto operando com etanol em condição estequiométrica, indicando a combinação ótima de pressão no coletor de admissão, cilindrada, razão de compressão e avanço com o objetivo de maximizar eficiência térmica indicada do motor. Resultados indicaram que a principal vantagem em se controlar a razão de compressão fica evidente em médias e altas rotações, condições em que a detonação não é crítica. Um motor convencional com razão de compressão fixa opera com baixa eficiência devido à sua razão de compressão fixada nas condições críticas para a detonação enquanto um motor com razão de compressão variável pode sempre operar com a razão de compressão ótima. As vantagens de se controlar cilindrada ficam mais evidentes em condições de carga parcial, nas quais as perdas por bombeamento devido ao fechamento da válvula borboleta são mitigadas pela redução na cilindrada. Combinando o controle de razão de compressão e cilindrada, foi possível obter até 20% de ganho em eficiência em cargas plenas e alta rotação e um ganho entre 10% e 20% de eficiência em condições de cargas parciais (AU) | |
| Processo FAPESP: | 18/18859-1 - Estudo conceitual de um motor com cilindrada e taxa de compressão ajustáveis |
| Beneficiário: | Caio Henrique Rufino |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado Direto |