Concepção de um sistema de combustão baseado na autoignição controlada do etanol em um motor monocilíndrico de pesquisa

• Autor(a) principal: Augusto César Teixeira Malaquias
• Data de Publicação: 2023
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/55840; https://orcid.org/0000-0002-3770-7742
• topic: Autoignição controlada; Combustão em baixa temperatura; Etanol; HCCI; Modo avançado de combustão; Motor de combustão interna; Pré-câmara de combustão; Engenharia mecânica; Álcool; Automóveis - Ignições; Automóveis - Motores - Combustão; Motores de combustão interna

Mudanças são inevitáveis, mas nem sempre positivas. Perspectivas de revolução na indústria de automóveis, em direção a sistemas de propulsão elétricos, demandam conhecimento técnico-científico e responsabilidade para a proposição de soluções verdadeiramente eficazes na busca pela redução da pegada de carbono. Esta tese apresenta uma rota de desenvolvimento para o futuro dos motores de combustão interna, ao conceber um sistema de combustão baseado na autoignição controlada (CAI) do etanol em um motor monocilíndrico de pesquisa. Especificamente, seu objetivo consiste no alcance dos limites da eficiência de conversão de combustível por meio do modo avançado de combustão HCCI, envolvendo estratégias inovadoras ao conciliar a autoignição do etanol com o uso de pré-câmaras de combustão. A metodologia relata os procedimentos experimentais adotados para possibilitar a transição bem-sucedida entre os modos de combustão SI-HCCI, além de descrever a infraestrutura laboratorial disponível para os ensaios e explicar a análise matemática dos dados. Os resultados revelam êxito durante a operação do motor no modo avançado de combustão. O CAI foi alcançado diante de um fator lambda pelo menos duas vezes maior que o obtido em SI, por meio do aquecimento do ar de admissão a temperaturas acima de 240°C, proporcionado por duas resistências elétricas. Foram reportadas reduções mínimas de 14,62% no consumo específico de combustível, de cerca de 80% na duração da combustão e menores índices de emissões de CO2 e NOX, este exibindo índices praticamente desprezíveis. O HCCI sobrealimentado alcançou uma relação ar/combustível acima da capacidade de medição da sonda lambda (λ = 8,10). O uso de pré-câmaras de combustão se mostrou eficaz para reduzir a dependência da fonte externa de calor, possibilitando a extrapolação dos pontos de operação para maiores cargas, nas quais foram atingidos 61,91% e 43,04% para as eficiências térmica e de conversão de etanol, respectivamente. Por refutar o apontamento de uma única ou melhor solução para os sistemas de propulsão do futuro, esta tese estimula o desenvolvimento de motores e biocombustíveis como um caminho fundamental para a sustentabilidade da mobilidade nacional.