Desenvolvimento de um modelo numérico 1D para simulação do desempenho, consumo específico de combustível e parâmetros de combustão de um motor monocilíndrico de pesquisa operando com injeção direta de etanol
Carregando...
Data
2022-06-23
Autores
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
Resumo
O setor do transporte é responsável por 24% das emissões de GHG no mundo e 8,6% no Brasil. No país, os combustíveis fósseis representam 76,9% da matriz energética do setor de transportes. Com uma insolação média de 4800 Wh/m², 188,7 milhões de ha de terras agricultáveis e uma rede de distribuição completamente desenvolvida, o etanol é a melhor solução para a sustentabilidade da mobilidade no Brasil. Este fato associado ao elevado custo dos veículos elétricos e aos enormes desafios ambientais relacionados à fabricação das baterias, apontam para a importância das pesquisas de motores de combustão interna abastecidos com etanol e outros biocombustíveis. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da razão volumétrica de compressão no consumo específico de combustível (ISFC) de um motor de combustão interna monocilíndrico de pesquisa, modelo AVL 5496, com sistema de injeção direta de combustível, movido a etanol. Para esta finalidade foi proposto um modelo matemático 1D implementado no software GT-Power. O modelo foi calibrado e validado a partir de dados experimentais para 3.000 e 4.500 RPM na condição de plena carga e RC de 11,5:1. As diferenças encontradas entre o modelo simulado e os dados experimentais foram inferiores a 5% para os parâmetros de pressão média efetiva indicada (PMEI), vazão mássica de ar, torque e potência indicada, e ISFC, demonstrando a validação do modelo e a correta correlação das condições de contorno. As simulações ocorreram para três razões volumétricas de compressão (11,5:1; 13,0:1 e 15,0:1) e onze condições operacionais do motor, totalizando trinta e três condições diferentes. Os erros numéricos se mantiveram abaixo de 5%. Os resultados apresentaram uma tendência de redução do ISFC com o aumento da razão volumétrica de compressão. O aumento da razão volumétrica de compressão de 11,5:1 para 15,0:1 implicou em uma redução superior a 4% no ISFC, para o motor estudado com o uso do etanol.
Descrição
Palavras-chave
Motores de combustão interna, Etanol, Biocombustíveis, Análise numérica - Métodos de simulação, Fluidodinâmica computacional