Soluções mecânicas inovadoras para motores a etanol

Laboratório de Motores a Biocombustíveis – LMB/UNICAMP

Pesquisador Principal: Prof. Dr. Janito Vaqueiro Ferreira – DMC/FEM/UNICAMP

Objetivos

O principal objetivo desta proposta é explorar soluções mecânicas inovadoras que proporcionem uma maior eficiência térmica do motor, menor consumo de combustível, menor atrito entre os componentes, ao mesmo tempo em que reduzem as emissões de poluentes sem perda de desempenho. O estudo inicialmente se concentra em soluções mecânicas que permitem a um motor operar com taxa de compressão variável e cilindrada variável. A análise cinemática e dinâmica do mecanismo está sendo feita e modelos de simulação termodinâmica estão em desenvolvimento em estreita conexão com o subtema 4.

Essas simulações serão validadas através de testes experimentais. Um protótipo de motor será utilizado para estes testes, procurando as melhores combinações de taxa de compressão e condição operacional de carga e velocidade no banco dinamométrico de IMT. Com estes modelos desenvolvidos e validados, pretende-se analisar o efeito de uma mistura pobre ar/combustível e injeção de água diretamente na câmara de combustão. Finalmente, com a nova configuração mecânica testada, será desenvolvido o sistema de controle eletrônico para o atuador na relação de compressão e na cilindrada variáveis do cilindro.

Resultados esperados

a) Estudo de modelos mecânicos para a variação simultânea da taxa de compressão e cilindrada, e desenvolver um protótipo “frio” de um motor com este dispositivo inovador.

b) Avaliação experimental de motor protótipo para validação da simulação de um motor com as mesmas características (integração com IMT).

c) Determinação experimental dos limites de detonação do etanol, em função da carga, velocidade do motor e taxa de compressão. Avaliar os efeitos sobre a eficiência eo consumo (integração com IMT).

d) Desenvolver um modelo de simulação para prever o desempenho deste motor após sua validação experimental, trabalhando agora com uma mistura de ar/combustível pobre e injeção simultânea de água diretamente na câmara de combustão. Efeitos a avaliar: início e ponto final da injeção de água, temperatura do motor, pressões e temperaturas dentro do cilindro, carga do motor e velocidade.

e) Simulação de desempenho deste motor agora trabalhando com a variação simultânea da taxa de compressão e deslocamento do cilindro. Efeitos a avaliar: pressões e temperaturas dentro do cilindro, velocidade do motor e carga.

f) Hardware no Loop (controle em tempo real) para o motor simulado, com servo motores que irão operar o dispositivo responsável pela variação da taxa de compressão e deslocamento do cilindro.

g) Definir sugestões de modificações nos motores com base nos resultados obtidos.