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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Estudo do desempenho de um motor turbo-alimentado a etanol empregando EGR para redução de emissões de NOx e controle de detonação
Title Alternative: Study of the performance of a turbocharged engine of a ethanol using EGR to reduce NOx emissions and control knock
Author: Mattos, Ana Paula, 1985-
Advisor: Gallo, Waldyr Luiz Ribeiro, 1954-
Abstract: Resumo: A utilização do turbo compressor com recirculação de gases em motores de ignição por centelha vem sendo uma solução para aumentar a potência e ao mesmo tempo diminuir a emissão de NOx, e evitar a detonação. Essas duas tecnologias já são muito utilizadas em motores a diesel e a gasolina, mas no motor dedicado a etanol há poucos estudos. Desenvolveu-se um modelo fenomenológico de duas zonas para o motor aspirado, o qual foi validado com valores experimentais. Os dados para simular o motor turbo alimentado com EGR foram estipulados a partir de estudos, e utilizou-se valores típicos da literatura, que se adequassem com as condições analisadas. O modelo pode simular condições diferentes tipos motor, assim como a geometria e o comando de válvulas e condições de operação. O motor turbo alimentado com o EGR pode simular duas configurações de trocador de calor, o de alta e o de baixa pressão. O estudo apresentou resultados importantes quanto a utilização do intercooler do turbo compressor, tanto para diminuir a tendência de detonação, quanto nas emissões. Mostrou-se também que o tipo da configuração do trocador do EGR também auxilia na diminuição da formação dos poluentes, NOx e CO, e na potência do motor. A quantidade ótima a ser recirculada e a quantidade que atravessa a válvula waste gate dependem de cada regime de operação. O motor utilizando o etanol hidratado (5% água), apresentou melhores resultados, conciliando os parâmetros de desempenho com o menor índice de detonação comparado com o E27 (27% de etanol no modelo de gasolina), "gasolina Brasileira ", E85 (15% de gasolina em vol. no etanol), "gasolina dos EUA", e o E100 (etanol anidro). O parâmetro mais influente para evitar a detonação é atrasar o ponto de ignição, mas há uma perda de potência significativa. Conciliar o ponto de ignição com EGR e enriquecendo a mistura obteve um melhor resultado, quanto a uma maior potência e evitando a detonação. A gasolina Brasileira apresentou um ponto de ignição mais atrasado para que não detonasse mais em relação aos demais, e o E95h foi o combustível que teve que atrasar menos para sair da condição de detonação do motor. O modelo matemático é um recurso no estudo de influências das tecnologias na performance do motor, reduzindo o tempo e recursos financeiros comparado com estudos experimentais. Neste trabalho apresentou resultados otimistas quanto a utilização do EGR para diminuir a formação de NOx e como evitar detonação dois fatores que prejudicam a utilização do motor turbo alimentado

Abstract: The use of the turbocharger with exhaust gases recirculation (EGR) in ignition engines has been a solution to increase power and at the same time to reduce the emission of NOx, and avoid knock. These two technologies are already widely used in diesel and gasoline engines, but in the ethanol engine there are few studies. A phenomenological model with two-zone was developed for the aspirated engine, which was calibrated with experimental values. The data to simulate the turbocharged with EGR engine were stipulated from studies, and typical values of the literature were used, which were adequate with the conditions analyzed. The model can simulate different engine types, as well as geometry and valve control and operating conditions. The turbocharger with EGR engine can simulate two heat exchanger configurations, the high and the low pressure. The study presented important results regarding the use of the intercooler of the turbocharger, for to reduce the tendency of detonation as in the emissions. It has also been shown that the type of EGR exchanger configuration also support in decreasing the formation of the pollutants, NOx and CO, and in engine power. The optimum amount of recirculation of gases and the amount of flow mass in waste gate depend on each operating regime. The engine using hydrous ethanol (5% water) presented better results, reconciling performance parameters with the lowest detonation rate compared to E27 (27% ethanol in the gasoline model), "Brazilian gasoline", E85 (15 % gasoline in ethanol), "US ethanol," and E100 (anhydrous ethanol). The most influential parameter to avoid detonation is to delay the ignition, but there is a significant loss of power. Reconciling the point delay of ignition with EGR and enriching the mixture obtained a better result, for a greater power and avoiding the knock. Brazilian gasoline had a later point delay of ignition so that it did not knock more in relation to the others, and the E95h was the fuel that had to delay less to leave the condition of knock of the engine. The mathematical model is a resource in studying the influence of technologies on engine performance, reducing the time and financial resources compared to experimental studies. In this work, presented optimistic results regarding the use of EGR to reduce NOx formation. And how to avoid knock of two factors that complicate the use of the turbocharged engine
Subject: Motores de combustão interna
Detonação
Etanol hidratado
Automoveis - Ignição
Language: Português
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2018
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

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