Determinação da concentração de NO baseado em parâmetros da liberação de calor de um motor de ignição por centelha

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dc.contributor.advisorMoreira, Thiago Augusto Araujo
dc.contributor.advisor-coRodrigues Filho, Fernando Antônio
dc.contributor.advisor-coLatteshttp://lattes.cnpq.br/6079638386672447
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/8661491168619394
dc.contributor.authorPereira, Felipe Augusto de Souza
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/6869374765073638
dc.contributor.refereeMoreira, Thiago Augusto Araujo
dc.contributor.refereeRodrigues Filho, Fernando Antônio
dc.contributor.refereeMottin, Artur Caron
dc.contributor.refereeLima, Leonardo dos Santos
dc.date.accessioned2026-06-23T17:29:09Z
dc.date.available2026-06-23T17:29:09Z
dc.date.issued2025-09-12
dc.description.abstractOs motores de combustão interna desempenham um papel essencial na mobilidade urbana global. No Brasil, cerca de 93% dos veículos leves utilizam somente motores a combustão interna como fonte propulsora. No entanto, o processo de combustão dos combustíveis fósseis gera diversos poluentes, como monóxido de carbono (CO), óxidos de nitrogênio (NOx), hidrocarbonetos (HC) e material particulado, além do dióxido de carbono (CO₂), que é um gás intensificador do efeito estufa. Esses gases são prejudiciais à saúde humana e ao meio ambiente, contribuindo para a redução da qualidade do ar e, consequentemente, para a ocorrência de problemas respiratórios e doenças como o câncer, além de agravarem as mudanças climáticas que vêm ocorrendo no planeta Terra. Regulamentações ambientais mais rigorosas têm sido adotadas em diversos países, como a norma EURO 7, que será aplicada na Europa a partir do ano de 2026. No Brasil, está em vigor a PROCONVE L8. Tais regulamentações são implementadas para controlar as emissões de poluentes e impulsionar o desenvolvimento de motores mais eficientes e sustentáveis. Para atender a essas regulamentações, montadoras e fabricantes de veículos utilizam diversas ferramentas computacionais aplicadas ao estudo do comportamento dos motores, incluindo modelos de combustão. Esses modelos permitem, por exemplo, simular o comportamento dos gases e prever a formação de poluentes sem a necessidade de testes experimentais extensivos. Neste estudo, desenvolveu-se um algoritmo numérico capaz de determinar a pressão, temperatura dos gases contidos no interior do cilindro e a concentração de NO emitido por motores a combustão interna com ignição por centelha. Como embasamento teórico para o desenvolvimento do algoritmo, utilizaram-se teorias como a função de Wiebe, capaz de determinar a taxa de liberação de calor do motor, modelos de combustão para a obtenção da pressão e temperatura dos gases no interior do cilindro e o mecanismo térmico de Zeldovich para estimar a concentração de NO gerado durante o processo. Os testes foram realizados em um motor 1,3 L PFI, abastecido com etanol hidratado (E100), utilizando um dinamômetro de bancada equipado com um analisador de gases que emprega o princípio de luminescência química para a realização dos ensaios. Por meio desse equipamento, foi possível medir as concentrações de NO emitidas pelo motor. Os resultados obtidos demonstraram que o algoritmo apresentou correlação com os dados experimentais, alcançando um coeficiente de correlação de r = 0,9630, com erro médio de aproximadamente 8% para as concentrações de NO.
dc.description.abstractotherInternal combustion engines play an essential role in global urban mobility. In Brazil, approximately 93% of light vehicles use internal combustion engines as their primary source of propulsion. However, the combustion process of fossil fuels generates various pollutants, such as carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NOx), hydrocarbons (HC), and particulate matter, in addition to carbon dioxide (CO₂), which is a greenhouse gas. These gases are harmful to human health and the environment, contributing to reduced air quality and, consequently, to the occurrence of respiratory problems and diseases such as cancer, as well as exacerbating climate change occurring on planet Earth. More stringent environmental regulations have been adopted in several countries, such as the EURO 7 standard, which will be applied in Europe from 2026. In Brazil, PROCONVE L8 is in force. These regulations are implemented to control pollutant emissions and drive the development of more efficient and sustainable engines. To meet these regulations, automakers and vehicle manufacturers use various computational tools applied to the study of engine behavior, including combustion models. These models allow, for example, simulating the behavior of gases and predicting the formation of pollutants without the need for extensive experimental testing. In this study, a numerical algorithm was developed capable of determining the pressure and temperature of the gases contained inside the cylinder, as well as the concentration of NO emitted by spark-ignition internal combustion engines. As a theoretical basis for the development of the algorithm, theories such as the Wiebe function, capable of determining the heat release rate of the engine, combustion models for obtaining the pressure and temperature of the gases inside the cylinder, and the Zeldovich thermal mechanism were used to estimate the concentration of NO generated during the process. The tests were performed on a 1.3 L PFI engine fueled with hydrated ethanol (E100), using a bench dynamometer equipped with a gas analyzer that utilizes the principle of chemiluminescence for the tests. Using this equipment, it was possible to measure the concentrations of NO emitted by the engine. The results obtained demonstrated that the algorithm correlated with the experimental data, achieving a correlation coefficient of r = 0.9630 with an average error of approximately 8% for the NO concentrations.
dc.identifier.urihttps://repositorio.cefetmg.br//handle/123456789/2762
dc.language.isopt
dc.publisherCentro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.initialsCEFET-MG
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
dc.subjectMotores de combustão interna - Teses
dc.subjectAlgoritmos - Teses
dc.subjectAnálise numérica - Teses
dc.subjectCombustão - Modelos - Teses
dc.subjectÓxidos de Nitrogênio - Concentração - Teses
dc.titleDeterminação da concentração de NO baseado em parâmetros da liberação de calor de um motor de ignição por centelha
dc.typeDissertação

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