É analisado o desempenho de um motor de ignição por compressão turboalimentado por uma mistura temária de combustíveis (diesel, biodiesel e etanol) através do comportamento do motor operando com um combustível principal, o qual poderá ser o diesel ou biodiesel ou misturas destes dois, com e sem sua substituição parcial por etanol no coletor de admissão. A análise do desempenho é feita através das curvas de torque, potência, rendimento térmico e consumo específico de combustível. A combustão do motor é estudada através de um programa simulador que utiliza um modelo zero-dimensional, que avalia a taxa de liberação de calor durante a combustão e tem como dado de entrada a curva de evolução da pressão dentro do cilindro. Faz-se a identificação e quantificação do fenômeno da detonação utilizando análise espectral, através do sinal de pressão da câmara de combustão, para o motor operando com diversas misturas combustíveis. São analisadas também as emissões gasosas do motor com as misturas, e a viabilidade técnica do uso de biodiesel em motores de ignição por compressão, além de um estudo geral sobre o uso do éster de óleo vegetal. / The performance of a three-fuel system (diesel, biodiesel and ethanol) turbocharged compression-ignition engine is analyzed, through the engine behavior supplied by mixtures of diesel or biodiesel or mixtures of these fuels with ethanol in the intake manifold. The performance analysis is made by torque, power, specific fuel consumption and thermal efficiency curves. The engine combustion is studied by a simulator program that uses a zero-dimensional model, that evaluate the heat release rate during the combustion and it has as input data the pressure evolution curves inside the cylinder. The knocking phenomenon is studied by spectral analysis. The pollutant gases emissions and the technical viability of the utilization of biodiesel also are analyzed, beyond a general study about of vegetal oil ester.

Trata do fenômeno da detonação nos motores de combustão interna. Discute os fatores de influência na ocorrência e intensidade de detonação e alguns métodos para sua quantificação. Descreve uma metodologia de quantificação baseada na análise espectral do sinal de pressão da câmara de combustão. A intensidade da detonação é tomada como uma medida da energia das componentes freqüênciais do sinal situadas em uma faixa de freqüências característica deste fenômeno. Inclui os testes preliminares realizados, os fundamentos matemáticos da amostragem e análise espectral utilizada e a importância destes na interpretação dos resultados. Apresenta os resultados obtidos para três velocidades de operação (2000 rpm, 3000 rpm e 4000 rpm) e três condições de avanço de ignição do motor (avanço de fábrica, ignição avançada em 6 graus e atrasada em 4 graus), totalizando 270 ciclos analisados. Comenta as vantagens deste método, que utiliza a pressão da câmara de combustão em vez de sinais de acelerômetros, comumente empregados em sistemas de controle de detonação de motores de ignição por centelha. / This work deals with knock in internal combustion engines. The influence factors on knock occurrence and intensity and some quantification methods are discussed. A knock quantification methodology based on spectral analysis of the combustion chamber pressure signal is described, Knock intensity is taken as a measurement of the energy in the frequential components of the signal inside a frequency range characteristic of the phenomenon. It is presented the preliminary tests, the mathematical background of sampling and spectral analysis and their importance in result analysis. It is reported the results for three speeds (2000 rpm, 3000 rpm and 4000 rpm) and tree ignition advance conditions (factory default, ignition advanced in 6 degrees and delayed in 4 degrees), totaling 270 analyzed cycles. The advantages of this method, which employs the combustion chamber pressure, is also commented, over those which use accelerometer signals, commonly employed in knock controI systems of spark ignited engines.

A detonação de um explosivo resulta na produção e violenta liberação de gases comprimidos. A energia produzida propaga-se rapidamente através do meio (ar ou água), provocando variações de pressão, formando uma onda explosiva, que se propaga com velocidade superior a do som. Esta frente de onda, com elevada pressão dinâmica e velocidade supersônica, é conhecida como onda de choque que confere a detonação um enorme poder de ruptura. O efeito terminal desta onda de choque é denominado Sopro ou "Blast Effect". Este trabalho estuda o efeito de sopro gerado por uma onda de choque sobre pessoas e estruturas, descreve os danos causados ao corpo humano pelo aumento brusco e repentino da pressão atmosférica, define distâncias de segurança para proteção de pessoal contra o efeito de sopro e a relação entre pressão de detonação e massa de explosivo, visando otimizar a quantidade de explosivos, bem como a sua distância ao alvo estrutural que se pretende neutralizar. Através de métodos e equações matemáticas, pode-se calcular a pressão gerada pela onda de choque resultante da detonação de certa quantidade de explosivo químico, a uma determinada distância do foco. Dados experimentais relativos aos limites suportados pelo homem e por determinadas estruturas são disponíveis na literatura. Assim, aliando-se as bases teórica e experimental, é possível, com o relacionamento desses parâmetros, elaborar tabelas dinâmicas em planilhas eletrônicas, gerando gráficos de rápida leitura que possam auxiliar a tomada de decisões de profissionais que lidam com o efeito de sopro causado pela detonação de artefatos explosivos militares ou improvisados, visando estabelecer procedimentos para a proteção de pessoas e bens materiais, ou a provocação de danos em um alvo específico.

Este trabalho apresenta um estudo para a qualificação do sensor de detonação como elemento de realimentação para o sistema de controle eletrônico de motores de combustão interna. A metodologia proposta consiste no uso do sensor de detonação, previamente instalado pelo fabricante do motor com a finalidade de eliminar o indesejável efeito da combustão espontânea, para amostrar as vibrações mecânicas produzidas pelo motor em funcionamento. Tal vibração, resultado de massas em movimento e da oscilação natural do sistema excitado pela combustão, produz uma figura espectral na faixa de freqüências do som audível. O método proposto contempla ainda as variações espectrais das vibrações de um mesmo motor operando com diferentes misturas combustíveis. / This dissertation analyses the suitability of using the knock sensor as a feedback element for the electronic control of internal combustion engines. The proposed approach consists of using the knock sensor, originally installed by the engine maker in order to eliminate the spontaneous combustion effect, to sample the mechanical vibration produced by the engine. This vibration, which results from the moving parts and the natural oscillation of the system in combustion, produces an output in the range of audible sound. This research contemplates using the spectral variation of that sound to estimate information about an engine operating with different fuel blends.

Este trabalho apresenta um estudo para a qualificação do sensor de detonação como elemento de realimentação para o sistema de controle eletrônico de motores de combustão interna. A metodologia proposta consiste no uso do sensor de detonação, previamente instalado pelo fabricante do motor com a finalidade de eliminar o indesejável efeito da combustão espontânea, para amostrar as vibrações mecânicas produzidas pelo motor em funcionamento. Tal vibração, resultado de massas em movimento e da oscilação natural do sistema excitado pela combustão, produz uma figura espectral na faixa de freqüências do som audível. O método proposto contempla ainda as variações espectrais das vibrações de um mesmo motor operando com diferentes misturas combustíveis. / This dissertation analyses the suitability of using the knock sensor as a feedback element for the electronic control of internal combustion engines. The proposed approach consists of using the knock sensor, originally installed by the engine maker in order to eliminate the spontaneous combustion effect, to sample the mechanical vibration produced by the engine. This vibration, which results from the moving parts and the natural oscillation of the system in combustion, produces an output in the range of audible sound. This research contemplates using the spectral variation of that sound to estimate information about an engine operating with different fuel blends.

Orientador: Francisco José Fonseca Ferreira / Co-orientadores: Alberto Pio Fiori, André Virmond Lima Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná / Resumo: O presente trabalho mostra a necessidade de incorporar ao planejamento dos programas sísmicos 2D e 3D estudos de riscos ambientais relativos à indução de movimentos de massa, escorregamentos, aceleração da erosão e seus subseqüentes assoreamentos. Aborda diretamente o tema através de levantamento de campo, análises e retro-análises, confecção de mapas a partir de técnicas atuais ao tempo que utiliza dados das próprias equipes sísmicas, tendo como base uma área situada no centro-sul do estado do Paraná, município de Pinhão, com ocorrências de rochas vulcânicas básicas e intermediárias a ácidas pertencentes à Formação Serra Geral. Os resultados mostraram que as atividades das equipes sísmicas, especialmente as detonações, podem promover, incrementar ou alterar o nível de suscetibilidade do meio físico aos riscos citados. As principais áreas de risco às atividades das equipes sísmicas são indicadas na Carta de Suscetibilidade à Erosão e Movimentos de Massa, as quais se relacionam aos seguintes fenômenos: erosão e ruptura de blocos de rochas em áreas de solos litólicos e cambissolos; erosão por ravinamento; escorregamento de taludes em solos mais desenvolvidos, onde houve retirada da cobertura vegetal em declividades maiores que 20%, predominantes em basaltos; escorregamento de taludes nas áreas de colúvios; erosão/voçorocamento em áreas onde houve desmatamento, atividade antrópica concentrada e elevação do nível de base local, entre outros. Finalmente, são propostas medidas preventivas para os eventos cadastrados, como: distância de segurança do ponto de detonação ao local das ocorrências em função das cargas; períodos do ano mais adequados para a execução de programas sísmicos em áreas suscetíveis em função das precipitações, entre outros. / Abstract: The current research shows the need to incorporate in the management of seismic programs (2D and 3D) studies of environmental risks relative to landslides induction, erosion acceleration and their further sedimentation (assoreamento). The topic is directly treated through field work, analysis and back-analysis, and map confections according to modern techniques. The data has been acquired from seismic companies, and the field area is located at south-center of the Paraná state, Pinhão county, in basic to acid volcanic rocks of the Serra Geral formation. The results show that the company seismic activities, specially blasting, could promote, increment and alter the risk susceptibility level of the environment. The main areas for company seismic activity risks are presented in the susceptibility map of erosion and landslides, which are related to the following phenomenas: (a) erosion and failure of rock blocks in litólico and cambissolo soil areas; (b) erosion through ravinamento, mass wasting in well developed soils, where the vegetation was removed with declivity more than 20% mainly in basalts; (c) mass wasting in colluvial areas; (d) erosionIvoçorocamento in deforest areas, concentrated human activities, elevation of the local base level; and others. Finally, preventive actions for the studied events as: safety distance of the blasting point to the place of the events as a function of the charges, ideal periods of the year for the execution programs in susceptible areas as function of precipitation between others.