Estudo termodinâmico zerodimensional de motores de ignição por centelha utilizando diferentes combustíveis

Abstract

A presente pesquisa trata-se de um estudo termodinâmico zerodimensional de motores de ignição por centelha com o objetivo de avaliar os parâmetros gerais de desempenho, como potência, torque e consumo específico de combustível, resultados do cálculo térmico realizado no software simulink do Matlab utilizando diferentes tipos de combustíveis. O cálculo térmico é baseado na Primeira Lei da Termodinâmica e o levantamento da curva característica exterior de velocidade colabora para a avaliação do comportamento e o desenvolvimento dos motores com alto desempenho, baixos níveis de emissão de poluentes e de consumo de combustível. A Lei de Wiebe é implementada para simular a fração de massa queimada e consequentemente a taxa de calor liberada pela combustão. Os resultados gerados são: representados em curvas características exteriores de velocidade.Primeiro se compara como os diferentes combustíveis influem no desempenho do motor, em seguida é comparado os resultados obtidos através da implementação da lei de Wiebe com os resultados antes de sua aplicação. Logo após se compara o desempenho de mesclas de etanol e gasolina variando o parâmetro taxa de compressão dentro das faixas usuais para cada tipo de combustível em busca de um motor mais eficiente com maior porcentagem de etanol. E por fim os cálculos são validados com a comparação dos resultados deste trabalho com os encontrados na literatura. A metodologia do cálculo térmico avaliada apresenta a mesma tendência encontrada na literatura, no entanto, em valores numéricos, a pressão máxima do ciclo, a potência e o torque são superestimados e o consumo específico subestimado. Isto porque, a hipótese de combustão instantânea a volume constante é a principal causa dos valores elevados de pressão máxima e pressão média efetiva. Outro fator que pode ser relevante para a imprecisão do cálculo térmico são os vários parâmetros adotados dentro de uma faixa de valores empírica.Isto pode ser resolvido em um futuro modelo com a criação de um banco de dados de ensaios experimentais para se entender o desempenho destes parâmetros.