Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Teses
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4223
Tipo: Tese
Título: Estudo experimental do desempenho, combustão e emissões de um motor de ignição por compressão operando com HVO em modo dual-fuel com hidrogênio ou gás natural
Autor(es): PINTO, Gabriel Marques
Primeiro Orientador: CORONADO, Christian Jeremi Rodriguez
metadata.dc.contributor.advisor-co1: COSTA, Roberto Berlini Rodrigues da
Resumo: HVO e hidrogênio verde são combustíveis alternativos bastante promissores, com potencial para atender às legislações ambientais cada vez mais rigorosas quanto a descarbonização do setor de transportes. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma análise experimental de desempenho, combustão e emissões de um motor de ignição por compressão operando com HVO, em modo dual-fuel, utilizando injeção port-fuel de hidrogênio ou gás natural veicular (GNV). Para isso, foi desenvolvida uma bancada de testes com instrumentação completa, e um motor de ignição por compressão, modelo FPT NEF 67, foi adaptado para operar em modo dual-fuel, com injeção piloto de HVO ou diesel e injeção port-fuel de hidrogênio ou GNV. Os ensaios experimentais foram divididos em três etapas: testes em modo convencional com diesel e HVO separadamente; operação em modo dual-fuel com diesel como combustível piloto e injeções de hidrogênio ou GNV, separadamente; e ensaios em modo dual-fuel com HVO como combustível piloto e com os mesmos combustíveis gasosos. Os resultados indicaram que a operação com HVO em modo single-fuel apresentou vantagens significativas em relação ao diesel, como maior eficiência de combustão e de conversão de combustível, mesmo sem ajustes nos parâmetros de injeção. Além disso, houve reduções nas emissões de CO2 (em média 3,16 %), NOx (média de 6,63 %), além de menor formação de HC, CO e material particulado. Na operação dual-fuel, verificou-se um aumento na pressão no interior do cilindro com a injeção de H2 ou GNV, independentemente do combustível piloto utilizado. Apesar disso, tanto a taxa de aumento de pressão, quanto a covariância do IMEP permaneceram próximas aos valores observados na operação single-fuel. Também foram verificados aumentos na taxa máxima de liberação de calor e na temperatura máxima na câmara de combustão, além de maior atraso de ignição, maior duração da combustão e redução na eficiência de conversão de combustível. Ainda assim, a combinação HVO-hidrogênio demonstrou potencial para reduzir as emissões de NOx e CO2, representando uma alternativa com potencial de substituir o diesel. Por fim, a implementação de um sistema programável para otimizar as condições de injeção pode ser uma estratégia para mitigar a redução da eficiência.
Abstract: HVO and green hydrogen are highly promising alternative fuels with great potential to meet increasingly stringent environmental regulations regarding greenhouse gases emissions. In this context, this study presents an experimental analysis of the performance, combustion, and emissions of a compression ignition engine operating with HVO in dual-fuel mode, using port-fuel injection of hydrogen or compressed natural gas (CNG). For this purpose, a fully instrumented test bench was developed, and a compression ignition engine, model FPT NEF 67, was adapted to operate in dual-fuel mode, by using pilot injection of HVO or diesel and port-fuel injection of hydrogen or CNG. The experimental tests were divided into three stages: conventional operation tests with diesel and HVO separately; dual-fuel operation with diesel as the pilot fuel and injections of hydrogen or CNG separately; and dual-fuel tests with HVO as the pilot fuel and the same gaseous fuels. The results indicated that single-fuel operation with HVO presented significant advantages over diesel, such as higher combustion efficiency and fuel conversion efficiency, even without adjustments to the engine’s injection parameters. Additionally, there were reductions in CO2 emissions (an average of 3.16 %), NOx (an average of 6.63 %), as well as lower formation of HC, CO, and particulate matter. In dual-fuel operation, an increase in in-cylinder pressure was observed with the injection of H2 or CNG, regardless of the pilot fuel used. Nevertheless, both the pressure rise rate and the IMEP covariance remained close to the values observed in single-fuel operation. Increases were also observed in the maximum heat release rate and the maximum temperature in the combustion chamber, along with a longer ignition delay, longer combustion duration, and a reduction in fuel conversion efficiency. Even so, the HVO-hydrogen combination showed potential for reducing NOx and CO2 emissions, representing a viable alternative to replace diesel. Finally, implementing a programmable system to optimize injection conditions may be a strategy to mitigate efficiency losses.
Palavras-chave: Dual-fuel
Motor diesel
Combustão
Emissões
Hidrogênio
GNV
HVO
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4223
Data do documento: 28-Nov-2024
Aparece nas coleções:Teses

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
Tese_2025012.pdf23,94 MBAdobe PDFVisualizar/Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.