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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2023.tde-24052023-140454
Document
Author
Full name
Luana Cristina Xavier Camargos
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Pacifico, Antonio Luiz (President)
Lanzanova, Thompson Diórdinis Metzka
Módolo, Délson Luiz
Title in Portuguese
Recirculação de gases de escapamento em motores de ignição por centelha com o uso de etanol.
Keywords in Portuguese
Aumento de eficiência
Emissão de poluentes
Etanol
Motores de ignição por faísca
Recirculação de gases de escape
Temperatura do EGR
Abstract in Portuguese
Cada vez mais novas tecnologias são aplicadas em motores de combustão interna com o objetivo de atender às necessidades de redução de emissão de gases poluentes e gases de efeito estufa pelo setor automotivo e de se obter motores mais eficientes. Uma destas é o sistema de recirculação de gases de escapamento (EGR). A fim de compreender melhor o impacto do EGR e da sua temperatura na evolução da combustão, na eficiência e nas emissões de um motor de ignição por faísca, foram realizados ensaios com um motor 3 cilindros com 1,2L de deslocamento volumétrico em uma bancada dinamométrica. Por meio de análise dos resultados obtidos a partir da medição do consumo de combustível, emissões e dados indicados nos três cilindros, foi possível determinar o impacto da adição de EGR no consumo específico e nas emissões brutas. Os ensaios foram conduzidos em dois regimes operacionais do motor, 2750@25Nm e 4000@40Nm. Utilizou-se o biocombustível etanol hidratado (E95h). Em um dos testes, no qual houve variação da fração de EGR, os resultados indicaram uma redução no consumo específico de até 7,0% em frações de EGR específicas. No teste de variação de temperatura de EGR, observou-se uma redução de 3,5% no consumo com o aumento da temperatura. Foi observado que, com a adição de diluente na combustão, o valor de ângulo correspondente à 50% de massa queimada ótimo pode ser diferente de 8 °CA, que é comumente previsto na literatura. Também houve redução significativa das emissões de NOx devido à diminuição da temperatura dentro da câmara de combustão e redução relativa do O2 na mistura ar-combustível-EGR. Os cálculos das pressões médias efetivas e das taxas de liberação de calor a partir das pressões instantâneas medidas em cada cilindro possibilitaram a verificação de obtenção de uma distribuição praticamente homogênea de gás recirculado para os três cilindros. Essa distribuição uniforme foi obtida pelo uso do misturador que, por meio de trabalhos anteriores, se mostrou necessário para obtenção dessa condição. Os resultados obtidos permitiram tirar conclusões sobre os impactos da utilização do EGR com ou sem controle de temperatura e seu uso em motores de ignição por centelha movidos a etanol.
Title in English
Exhaust gas recirculation in spark ignition engines using ethanol.
Keywords in English
EGR temperature
Emission of pollutants
Exhaust gas recirculation
Spark ignition
Abstract in English
More and more new technologies are applied in internal combustion engines to reduce pollutants and Greenhouse Gases emissions by the automotive sector and, at the same time, obtain more efficient engines. One of them is exhaust gas recirculation (EGR) technology. In order to better understand the impact of EGR and its temperature control in the combustion process, in the efficiency and in the emissions of a spark ignition engine, tests were carried out in a test bench with a 3-cylinder engine with 1.2L displacement volumetric. Analyzing the results obtained from the measurement of fuel consumption, emissions and indicated data on the three cylinders, it was possible to determine the impact of EGR addition on specific fuel consumption and emissions. The tests were conducted in two engine operating regimes. The biofuel hydrated ethanol (E95h) was used. In one of the tests, in which there was variation in EGR fraction, the results indicated a reduction in specific fuel consumption of up to 7.0% at specific EGR rates. In the temperature variation test, a 3.5% reduction in specific fuel consumption was observed when temperature increased. It was also verified, with the addition of diluent in combustion, the optimal 50% of mass fraction burned can be different from 8 °CA, which is commonly predicted in the literature. There was also a significant reduction in NOx emissions due to the decreased in temperature inside the combustion chamber and relative reduction of O2 in the air-fuel-EGR mixture. The calculations of the average effective pressures and the heat release rates from the instantaneous pressures measured in each cylinder is a way to guarantee the practically homogeneous distribution of recirculated gas to the three cylinders. This uniform distribution was obtained using a mixer, through previous work and proved to be necessary to obtain this condition. The results allowed us to draw conclusions about the impacts of EGR and its temperature control in SI Engines fueled with ethanol.
 
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Publishing Date
2023-05-26
 
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