Simulação do knock em motores de ignição por centelha: comparação e validação dos modelos para E27
| dc.contributor.advisor | Moreira, Thiago Augusto Araújo | |
| dc.contributor.advisor-co | Rodrigues Filho, Fernando Antônio | |
| dc.contributor.advisor-coLattes | http://lattes.cnpq.br/6079638386672447 | |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/8661491168619394 | |
| dc.contributor.author | Penha, Paulo Ricardo da | |
| dc.contributor.referee1 | Moreira, Thiago Augusto Araújo | |
| dc.contributor.referee2 | Rodrigues Filho, Fernando Antônio | |
| dc.contributor.referee3 | Baeta, José Guilherme Coelho | |
| dc.contributor.referee4 | Barros, José Eduardo Mautone | |
| dc.date.accessioned | 2023-06-07T13:18:55Z | |
| dc.date.available | 2023-06-07T13:18:55Z | |
| dc.date.issued | 2022-08-18 | |
| dc.description.abstract | Os motores de combustão interna são a forma de propulsão ainda predominante em veículos de pequeno porte, além de estarem presentes em diversas outras aplicações de transporte, geração de energia e trabalho de grande porte. Segundo a ANFAVEA, 85% dos veículos de pequeno porte registrados em 2021 no Brasil eram equipados com motores de ignição por centelha. Desta forma, o desenvolvimento dos motores de ignição por centelha segue sendo uma relevante abordagem de pesquisa em transportes e conversão de energia, em busca do aumento de sua eficiência térmica e redução do consumo de combustível e emissões de poluentes. A detonação é uma forma de combustão anormal que impõe severas restrições à eficiência térmica dos motores de ignição por centelha. Também chamado de knock, termo que será utilizado neste trabalho, este fenômeno é caracterizado pela propagação de ondas de choque supersônicas que excitam a estrutura do motor podendo causar danos severos e irreparáveis. Por tais motivos, o knock é um fenômeno de combustão anormal que deve ser evitado a fim de que os motores operem de forma eficiente e alcancem sua vida útil necessária. O presente trabalho tem o objetivo de comparar métodos de detecção de knock com as equações básicas de modelos computacionais de knock, incluindo modelos utilizados em programas computacionais comerciais disponíveis no mercado, e verificar a aplicabilidade destes modelos para a um motor operando com E27 em plena carga. Para tal análise, uma rotina computacional foi escrita para, a partir de dados experimentais de um motor quatro cilindros, determinar os valores de três métodos de detecção de knock. A mesma rotina utiliza os dados do mesmo motor para calcular três modelos 0D de autoignição. Doze condições operacionais foram avaliadas, com poucas diferenças entre os resultados dos métodos de detecção utilizados. O indicador MAPO registrou valores abaixo de 5,5kPA de amplitude para os casos sem knock (de 1500rpm a 3600rpm) e valores acima de 20,5kPa para os casos com knock (4000rpm a 5500rpm). O modelo de Douaud resultou em boas correlações com os índices de knock, ainda que tenha identificado autoignição para todos os casos, exceto o caso de 6000rpm. Os modelos de Hoepke e Chen não obtiveram boas correlações com os indicadores de knock. Pode-se verificar ainda a boa correlação do modelo de Douaud com as inflexões nas curvas de liberação de calor, bem como correlacionar a inclinação da integral de autoignição com a existência do knock ou apenas autoignição no ciclo. | |
| dc.description.abstractother | Internal combustion engines are still the predominant propulsion method for light vehicles and are also present in different applications for transport, energy generation and heavy workload. According to ANFAVEA, 85% of the light vehicles registered in Brazil within 2021 were equipped with spark ignition engines. Given this context, development of spark ignition engines continues to be a relevant approach to transportation and energy research, aiming to improve its thermal efficiency and to reduce its fuel consumption and pollutant emissions. Knock is na abnormal form of combustion that imposes harsh restrictions to performance and thermal efficiency of internal combustion engines. This phenomenon is characterized by the propagation of supersonic shockwaves that excite the engine structure potentially causing severe and irreparable damage to the engine structure. Nonetheless, knock is an abnormal phenomenon that must be avoided in order to allow the engines to run efficiently and with reasonable life time. The present work aims to compare data from different knock detection methods with data from computational knock models, including models available in commercially sold software, and to verify the potential application fo such models to an engine running on E27 fuel at wide open throttle. To achieve such goal, a computational routine was written to, based on experimental data from a four-cylinder engine, determine the values of three knock detection indexes. The same routine also utilizes the same engine data to calculate three 0D knock models. Twelve cases were evaluated, with slight differences between the detection methods. The MAPO index registered values below 5,5kPa for the cases without knock (1500rpm to 3600rpm) and higher then 20,5kPa for the cases with knocking combustion (4000rpm to 5000rpm). The Douaud model for autoignition presented the best correlation to the knock indexes, despite the fact that it identified autoignition for all cases, except for 6000rpm speed. The models of Chen did not present good correlations with the knock indexes. It was also possible to observe that the Douaud model resulted in good correlations with the heat release rate curve inflexion for a few cases and also to verify that the analysis of the autoignition integral slope correlated reasonably with the presence of knock or autoignition alone. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.cefetmg.br/handle/123456789/229 | |
| dc.language.iso | pt | |
| dc.publisher | Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais | |
| dc.publisher.country | Brasil | |
| dc.publisher.initials | CEFET-MG | |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica | |
| dc.subject | Automóveis - Ignição | |
| dc.subject | Motores a gasolina | |
| dc.subject | Métodos de simulação | |
| dc.subject | Etanol | |
| dc.subject | Motores de combustão interna | |
| dc.title | Simulação do knock em motores de ignição por centelha: comparação e validação dos modelos para E27 | |
| dc.type | Dissertação | |
| dspace.entity.type |
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