As mudanças feitas nos materiais utilizados em anéis de assento de válvula para trabalhar em motores que operam com qualquer mistura de gasolina e etanol (Flex) tornou o rebaixamento desses componentes um ponto crítico na produção destes motores. Para resistir aos maiores desgastes e à corrosão decorrentes do uso do etanol, foram criados novos materiais sinterizados. Isso gerou uma diminuição drástica da vida das ferramentas de PCBN utilizadas no rebaixamento desses componentes. Em alguns casos, são observados ainda lascamentos destas ferramentas, impedindo sua reafiação. Este aumento nos custos com ferramentas tornou-se ainda mais crítico nos últimos anos, quando os modelos Flex já representavam 87% da produção nacional de veículos leves. Uma vez que as fraturas observadas nas ferramentas de PCBN ocorrem por excesso de esforço mecânico sobre a ferramenta, objetivou-se a redução dos esforços de corte por meio do estudo e modificação dos parâmetros de corte e preparação do gume das ferramentas sem que a produtividade fosse comprometida. Antes, porém, foram estudadas a composição e microestrutura dos materiais utilizados nestes componentes para motores a gasolina e Flex, para entender o motivo da diferença das forças de corte na usinagem destes materiais. O estudo mostra que os esforços de corte são da ordem de 30% maiores para a usinagem dos anéis para motores Flex, e que o uso de um raio no gume da ferramenta gera menores forças de usinagem frente ao uso tradicional de chanfros. Confirma, ainda, que a velocidade de corte exerce baixa influência sobre os esforços de corte, enquanto os mesmos aumentam exponencialmente com o avanço. A alteração simultânea dos parâmetros de corte e da preparação do gume gera uma redução de até 36% na força resultante de corte sem alterar a produtividade do processo.

A significant part of the world economy depends on stationary or vehicular Diesel engines. Such engines are fed mainly by fossil fuels, among these, the standard diesel. The growing interest in renewable energy sources makes the use of ethanol in these engines a real technological demand. From the existing concepts to meet this goal the Diesel-Ethanol in the Dual-Fuel mode has demand for published experimental data. Such concept brings a greater degree of freedom, but implications in technological challenges. It works through a PFI (Port Fuel Injection) system to prepare a pre-mixture of air and ethanol in the intake port which is compressed in the combustion chamber and ignited by pilot injection of diesel. In this work a single cylinder research engine with 100% electronically controlled calibration was used. The engine control parameters were set to maximize diesel substitution rate by ethanol with a limited indicated efficiency loss. Comparisons were made among different working conditions. Initially, the flow structure in the combustion chamber was tested in both quiescent and high swirl modes. Compression ratios were adjusted at 3 different levels: 14:1, 16:1 and 17:1. Two injectors were tested, the first one with mass flow of 35 g/s and another of 45 g/s. Regarding pressure diesel injection, 4 levels were investigated namely 800, 1000, 1200 and 1400 bar. The experiments discussed in this work were able to achieve up to 65% of diesel energy substituted by hydrated ethanol energy with an indicated efficiency of 49%. In comparison with the diesel only running condition, the NOx emissions was improved by up to 60%. But the HC, CO and aldehydes emissions had a penalty, showing a trade-off that shall be further investigated with a final design engine in the beginning of product development process.

Submitted by Maicon Juliano Schmidt (maicons) on 2015-05-07T16:35:35Z No. of bitstreams: 1 Josimar Souza Rosa.pdf: 2316699 bytes, checksum: 10b8be8bf5285234719e629c53ebeb82 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T16:35:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Josimar Souza Rosa.pdf: 2316699 bytes, checksum: 10b8be8bf5285234719e629c53ebeb82 (MD5) Previous issue date: 2014-03-21 / Nenhuma / Este trabalho buscou analisar o funcionamento de um motor de combustão interna (ciclo Diesel) operando com misturas parciais de óleo diesel com gás natural veicular, e óleo de soja com gás natural veicular. Os ensaios foram realizados em um motor Agrale modelo M90, monocilíndrico, acoplado a um alternador, tendo como carga um banco de resistências. A análise realizada contemplou o desempenho em termos de consumo de combustível, potência e emissões gasosas de óxidos de nitrogênio, dióxidos de enxofre, monóxido de carbono, entre outros gases, bem como a análise da opacidade da fumaça. Os resultados mostraram que é viável a utilização de gás natural em motores ciclo Diesel sem remoção do sistema de injeção de diesel original, representando uma considerável redução nas emissões específicas dos óxidos de nitrogênio, sem perda de potência, porém resultando em combustão incompleta em altos percentuais de substituição de combustível líquido por gasoso. De maneira geral o melhor resultado em relação à eficiência foi possível com percentual de substituição de 43,7% de diesel por gás natural, no qual o conjunto motor gerador apresentou rendimento aproximado de 33,17%. A opacidade da fumaça emitida pelo motor foi reduzida significativamente quando funcionou em modo bi-combustível tanto com diesel e gás natural como óleo de soja e gás natural. / This study aims to analyze the operation of an internal combustion engine (diesel cycle) with partial mixtures of diesel oil and natural gas, and oil vegetable soybean and natural gas. The tests were carry in an engine Agrale model M90, monocilynder, coupled to alternator, and which charged a bank of resistors load. The analyses include performance fuel consumption, power and gas emissions of nitrogen oxides, sulfur dioxides, carbon monoxide, and other gases, as well the analysis of the smoke opacity. Results showed that it is feasible to use natural gas in diesel cycle engines without removing the original diesel injection system, generating a considerable reduction in specific emissions of nitrogen oxides, without loss of Power, but resulting in incomplete combustion at high percentages replacement of liquid fuel for natural gas. Generally, the Best result for efficiency was possible with replacement percentage of 43,7% of diesel per natural gas, when the generation setting showed efficiency equal at 33,17%. The smoke opacity was reduced significantly when operated in dual fuel both diesel and natural gas as soybean oil and natural gas.

A foreseeable shortage of petroleum, associated to a growing ecological conscience, demand for alternative sources of energy and more efficient and less pollutant combustion processes. Among the few pollutant fuels this work approaches the combination of natural gas, whose consumption has been increasing year to year, and diesel. It is known that the internal combustion engines convert energy with low efficiency. Based on that, this work evaluates a bi-fuel Diesel engine, power by Diesel and natural gas as means of improving its efficiency. In the engine used as a prototype, the main energy comes from the combustion of natural gas. Being the gas the main fuel, the Diesel is used only to generate the pilot explosion for the combustion process. In this way, the diesel oil is partially substituted by natural gas, increasing the combustion efficiency. Initially it was made a study on the use of the natural gas in Diesel engine through a bibliographical revision. Therefore after, they were certain the parameters that should be monitored to develop an appropriate controller. It was verified that should be appraised the engine rotation and the injection angle. The performance aimed for the action of the loop control should be the rotation of the engine. The more appropriate control techniques were investigated for the management of the natural gas injection. When analyzing the traditional techniques it observed that they present some disadvantages as the mathematical complexity, difficulties in adapt the motor to the everchanging conditions of the motor with time/temperature, limitations in the grade of controller performance and complications for practical implementation on the part of non-specialized operators. To optimize the volume of natural gas supplied to the engine an electronic manager was developed for injection of this fuel. This electronic controller is based on an adaptive fuzzy algorithm to regulate the rate of injection of fuel, which was implemented through a microcontroller. The electronic injection system controls the timing of fuel injection, so managing the volume of gas supplied to each injection cycle. The injection angle is also accurately monitored by the control system. This topology, with few alterations, can be used in any Diesel engine operating in the bifuel mode. Results of this dissertation should contribute to increase the efficiency of Diesel engine as well as reduce the consumption of fuel and emission of pollutants. / Uma previsível escassez de petróleo, aliada a uma crescente consciência ecológica, tem levado pesquisadores a procurar fontes alternativas de energia e processos de combustão mais eficientes e menos poluentes. Entre os combustíveis pouco poluentes este trabalho aborda o uso do gás natural, cujo consumo tem aumentado ano a ano. É sabido que os motores de combustão interna convertem energia com baixa eficiência. Com base nisto, este trabalho avalia um motor Diesel, bi-combustível, movido a Diesel e gás natural como forma de encontrar meios de melhorar sua eficiência. No motor usado como protótipo, nessa dissertação a energia origina-se da combustão do gás natural. Sendo o gás o combustível principal, o Diesel presta-se apenas à geração da chama piloto para o processo de combustão. Assim, substitui-se parcialmente o óleo Diesel por gás natural, aumentando o rendimento da combustão. Inicialmente procurou-se estudar o uso do gás natural em motores Diesel através de uma revisão bibliográfica. Em seguida, determinaram-se quais os parâmetros que seriam monitorados a fim de se desenvolver um controlador adequado. Verificou-se que deveriam ser avaliados a rotação do motor e o ângulo de injeção. A performance almejada para a ação da malha de controle deve ser a rotação do motor. Investigaram-se as técnicas de controle mais apropriadas para o gerenciamento da injeção de gás natural. Ao se analisarem as técnicas tradicionais observou-se que estas apresentam algumas desvantagens como a complexidade matemática, limitações na faixa de atuação do controlador, dificuldades de adaptação às condições do motor sempre variáveis com o tempo/temperatura e complicações para implementação prática por parte de operadores não-especializados. Para otimizar o volume de gás natural fornecido ao motor foi desenvolvido um gerenciador eletrônico para injeção deste combustível. Este controlador eletrônico baseia-se em um algoritmo nebuloso para regular a taxa de injeção de combustível implementado através de um microcontrolador. O sistema de injeção eletrônica controla o tempo de injeção do combustível, gerenciando assim o volume de gás fornecido a cada ciclo de injeção. O ângulo de injeção, também monitorado com precisão pelo sistema, é sincronizado com o eixo de comando de válvulas e, tomando-se como referência de posição angular o ponto morto superior do primeiro cilindro. Com poucas alterações, esta topologia, pode ser usada em qualquer motor Diesel que opere no regime bi-combustível. Os resultados desta dissertação devem contribuir para o aumento da eficiência do motor bem como redução do consumo de combustível e emissão de poluentes.