Internal combustion engine numerical simulation operating with gasohol (E25) and provided with a stratified torch ignition system
| dc.contributor.advisor | Rodrigues Filho, Fernando Antônio | |
| dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/6079638386672447 | |
| dc.contributor.author | Soares, Eder Pereira Resende | |
| dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/2058533093733117 | |
| dc.contributor.referee | Almeida, Hélder Giostri Alves de | |
| dc.contributor.referee | Barros, José Eduardo Mautone | |
| dc.contributor.referee | Baeta, José Guilherme Coelho | |
| dc.date.accessioned | 2025-03-14T14:19:43Z | |
| dc.date.available | 2025-03-14T14:19:43Z | |
| dc.date.issued | 2024-04-05 | |
| dc.description.abstract | O setor dos transportes enfrenta atualmente desafios significativos relacionados com as emissões de gases poluentes e os seus impactos ambientais. A substituição de motores de combustão interna por sistemas de propulsão elétrica é amplamente promovida como uma solução sustentável para enfrentar esses desafios. No entanto, é importante destacar que o setor de geração de energia elétrica é o principal responsável pelas emissões de gases de efeito estufa no mundo, sendo responsável por cerca de 45% das emissões. Uma eletrificação completa da frota poderia agravar esta situação. Uma abordagem para enfrentar esse problema é o desenvolvimento de motores mais eficientes e menos poluentes. Uma das tecnologias promissoras é o sistema de ignição por pré-câmara, que pode melhorar o processo de combustão dos motores de combustão interna, aumentando sua eficiência de conversão de combustível e reduzindo a emissão de gases poluentes. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi analisar o funcionamento de um motor Ford SIGMA 1.6, com e sem pré-câmara de ignição, utilizando gasolina (E25) como combustível. Para isso, foram realizadas simulações numéricas unidimensionais com o software GT-POWER. Essas simulações permitiram a calibração e validação de modelos numéricos, a partir de dados experimentais obtidos em testes de bancada dinamométrica. Modelos preditivos e não preditivos foram criados, os quais foram validados com dados experimentais e posteriormente utilizados para avaliar o desempenho do sistema com o uso de pré-câmara em diferentes condições de operação. Os modelos apresentaram resultados consistentes, com erros inferiores a 5% em relação aos dados experimentais. Os resultados evidenciaram ganhos na eficiência de conversão de combustível e, consequentemente, redução na emissão de poluentes, em relação ao motor de ignição por centelha. Os modelos preditivos criados permitiram ainda alterar os parâmetros da geometria da pré-câmara tais como volume e diâmetro de orifício, permitindo o estudo da influência desses parâmetros geométricos da pré-câmara na eficiência de conversão de combustível. Analogamente, o modelo proposto também permitiu alterar parâmetros geométricos do motor visando minimizar o consumo específico de combustível. Observou-se ainda que, apesar de a redução do diâmetro do furo da pré-câmara produz um aumento da potência e redução do consumo específico de combustível, mas que essa redução não pode ser feita de forma exagerada, pois nesses casos pode causar efeitos contrários de piora do desempenho do motor. | |
| dc.description.abstractother | The transport sector currently faces significant challenges related to polluting gas emissions and their environmental impacts. Replacing internal combustion engines with electric propulsion systems is widely promoted as a sustainable solution to address these challenges. However, it is important to highlight that the electricity generation sector is the main responsible for greenhouse gas emissions in the world, being responsible for around 45% of emissions. A complete electrification of the fleet could worsen this situation. One approach to tackling this problem is the development of more efficient and less polluting engines. One of the promising technologies is the pre-chamber ignition system, which can improve the combustion process of internal combustion engines, increasing their fuel conversion efficiency and reducing the emission of polluting gases. In this context, the objective of this work was to analyze the operation of a Ford SIGMA 1.6 engine, with and without ignition pre-chamber, using gasohol (E25) as fuel. For this, one-dimensional numerical simulations were carried out with the GT-POWER software. These simulations allowed the calibration and validation of numerical models, based on experimental data obtained in dynamometric tests. Predictive and non-predictive models were created, which were validated with experimental data and subsequently used to evaluate the performance of the system using the pre-chamber in different operating conditions. The models presented consistent results, with errors of less than 5% in relation to experimental data. The results showed gains in fuel conversion efficiency and, consequently, a reduction in pollutant emissions, in relation to the spark ignition engine. The predictive models created also allowed changing the pre-chamber geometry parameters such as volume and orifice diameter, allowing the study of the influence of these pre-chamber geometric parameters on fuel conversion efficiency. Similarly, the proposed model also allows changing geometric parameters of the engine in order to minimize specific fuel consumption. It was also observed that, although reducing the diameter of the pre-chamber hole produces an increase in power and a reduction in specific fuel consumption, this reduction cannot be done exaggeratedly, as in these cases it can cause opposite effects, worsening engine performance. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/759 | |
| dc.language.iso | en | |
| 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 | Motores de combustão interna | |
| dc.subject | Automóveis | |
| dc.subject | Engenharia automotiva | |
| dc.subject | Dinâmica dos fluidos | |
| dc.title | Internal combustion engine numerical simulation operating with gasohol (E25) and provided with a stratified torch ignition system | |
| dc.type | Dissertação |
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