Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Departamento de Engenharia Mecânica, 2011. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2012-05-11T12:34:10Z No. of bitstreams: 1 2011_FilipeSilvaPereiraCarneiro.pdf: 4702667 bytes, checksum: 7afd42b0f654954e0ad29aa0dc2b6a42 (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2012-05-11T15:34:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_FilipeSilvaPereiraCarneiro.pdf: 4702667 bytes, checksum: 7afd42b0f654954e0ad29aa0dc2b6a42 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-05-11T15:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_FilipeSilvaPereiraCarneiro.pdf: 4702667 bytes, checksum: 7afd42b0f654954e0ad29aa0dc2b6a42 (MD5) / O projeto descrito neste documento apresenta uma primeira abordagem ao desafio de se utilizar injeção de GNV (Gás Natural Veicular) em veículos movidos originalmente movidos à gasolina/álcool, utilizando para isso Lógica Nebulosa a fim de evitar-se cálculos complexos e a necessidade de armazenamento de mapas de correção. A estratégia empregada no projeto utiliza o tempo de injeção lido da UCE (Unidade de Controle Eletrônico) original de gasolina/álcool como base para determinar o tempo de injeção de GNV, e define uma correção baseada em Lógica Nebulosa, com sensores e o próprio tempo de injeção original como entradas e a correção sobre o tempo de injeção como saída. O desenvolvimento do projeto aconteceu em três grandes áreas: hardware, firmware e estratégia de injeção, todos sendo tratados neste documento. O hardware e o firmware foram especificados, projetados, desenvolvidos e testados, com bons resultados em todos os testes, provando sua capacidade em desempenhar as tarefas para as quais foram desenvolvidos: ler os sensores MAP, de rotação, de pressão de gás e de sonda lambda, ler o tempo de injeção original do veículo, emular os sensores MAP e de sonda lambda e atuar nos bicos injetores de GNV. A base de regras da Lógica Nebulosa foi criada a partir da observação de uma UCE de GNV comercial (previamente instalada no veículo), com o objetivo de fazer com que o projeto desenvolvido se comportasse o mais próximo possível a essa ECU. A partir de logs de campo da ECU comercial, a estratégia desenvolvida foi testada computacionalmente e esses testes apresentaram bons resultados. Resultados de campo, entretanto, mostraram a necessidade de aprofundamento do problema para que sejam promovidos alguns ajustes na Lógica Nebulosa. Os resultados atuais indicam que a base de regras deve ser desenvolvida por meio de testes de campo ao invés de simulações computacionais, como foi feito. Finalmente, a plataforma desenvolvida (hardware e firmware) foi capaz de manter o motor em funcionamento quando o tempo de injeção de GNV foi calculado a partir de uma correção fixa sobre tempo de injeção da ECU original. Portanto, a plataforma foi desenvolvida com sucesso, o que permite a experimentação de diferentes estratégias para cálculo do tempo de injeção de GNV (como foi feito com o controlador baseado em Lógica Nebulosa). ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The project described in this document presents a first approach to the challenge of using NGV (Natural Gas Vehicle) injection in gasoline/ethanol vehicles, by using fuzzy logic to avoid complex calculations and the need to store correction maps. The strategy employed in the project adopts the injection time read from the original ECU (Electronic Control Unit) of gasoline/alcohol as the first approach to determine the NGV injection time, and it defines a correction based on a fuzzy logic, with sensors and the original injection time itself as inputs and the correction as output. The designed project involved the design in three major areas: hardware, firmware and injection strategy, all of them being addressed by this document. The hardware and firmware have been specified, designed, developed and tested, with good results in all tests, proving their capacity to perform the tasks they have been designed for: reading MAP, rotation, gas pressure and lambda oxygen sensors, reading the original injection time, emulating MAP and lambda oxygen sensors and actuating in the NGV injector. The rule base of the fuzzy logic was created from the observation of a commercial NGV ECU (previously installed in the vehicle) in order to make the designed project to behave as close as possible to this ECU. From field logs of the commercial ECU, the designed strategy has been tested computationally, and these tests have shown good results. The field tests, however, have showed the need to delve into the problem in order to perform some adjusts in the fuzzy logic. The current results point out the idea of designing the rule base from field testing instead of the computational simulations as have been done. Finally, the developed platform (hardware and firmware) was capable to maintain the engine running when the injection time of NGV was calculated through a fixed correction in the injection time of the original ECU. Therefore, the platform has been successfully developed, which allows the experimentation of different strategies for calculating the NGV injection time (as performed with the developed fuzzy logic controller).

O sistema de gerenciamento dos motores automotivos tem se tornado um avançado sistema de controle. Seu objetivo é fazer com que o nível de emissões de gases poluentes gerados esteja dentro dos padrões exigidos pela legislação de cada país e ao mesmo tempo manter os níveis de desempenho e dirigibilidade. Apresenta as principais características de um típico sistema de gerenciamento de motores a combustão interna, descreve os modos de controle e aponta tendências futuras. Descreve o sistema de controle desenvolvido, o qual servirá de ferramenta de pesquisa para trabalhos que envolvam o estudo de técnicas de controle aplicadas neste contexto e pesquisas envolvendo otimização do rendimento dos motores automotivos / The automotive engine management system has become an advanced control system. Its objective is to maintain the pollutants gas emissions according to legislations and to maintain the performance and driveability, at the same time. It presents the main features of a tipical internal combustion engine management system, it describes the control modes and it point out the future tendencies. It describes the control system developed, which one will be usefull as a tool for research involving control applied in this context and engine automotive efficiency optimization researchs

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-05-29T13:10:35Z No. of bitstreams: 1 arquivototal (2).pdf: 3963995 bytes, checksum: d7eb412b31e9a53a552ec94b62e5293f (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-29T13:10:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal (2).pdf: 3963995 bytes, checksum: d7eb412b31e9a53a552ec94b62e5293f (MD5) Previous issue date: 2016-08-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In search for greater energy efficiency there is the application of new technologies and renewable fuels. Due to the expected shortage of oil coupled with environmental awareness, has high potential research for new energy sources and more efficient combustion processes and less polluting. Among the less polluting fuels is natural gas that has an increased consumption year on year. This paper analyzes the injection of compressed natural gas (CNG) in an internal combustion engine compression ignition, evaluating the pollutant emissions, opacity and performance. The engine under study, the energy comes from the combustion of natural gas and biodiesel, where biodiesel serves to ignite the natural gas, being possible to replace up to 80% of biodiesel injection. Thus, there is a partial substitution of biodiesel natural gas in order to increase the combustion efficiency. Engine MWM 4:07 TEC has developed an electronic injection system adapted to reduce the biodiesel injection time per cycle and compensate with CNG injection. Based on a survey of injected cycle mass flow to calculate the energy value equivalent to reducing biodiesel injection proportions to compensate with CNG injection. There was a reduction in the torque according to the increase of the proportion of biodiesel in the diesel fuel and a higher specific consumption with the use of B7 fuel (7% biodiesel). It has been found the need for injection of a larger amount of mass CNG instead of B7 fuel. Regarding the emission of pollutants in the exhaust measured at a range of engine working speed smaller carbon monoxide level (CO), carbon dioxide (CO2), hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx) were checked respectively in the application of B7 fuels, B20, B50 and B50. The lowest levels of opacity were investigated in tests using the B10 fuel. / Em busca por maior eficiência energética há a aplicação de novas tecnologias e combustíveis renováveis. Devido a previsível escassez de petróleo aliada a uma consciência ambiental, tem-se elevado potencialmente pesquisas por novas fontes de energia e processos de combustão mais eficientes e menos poluentes. Entre os combustíveis menos poluentes está o gás natural, que tem um consumo aumentado ano a ano. O presente trabalho analisa a injeção de gás natural veicular (GNV) em um motor de combustão interna de ignição por compressão, avaliando os níveis de emissões de poluentes, opacidade e o rendimento. No motor em estudo, a energia provém da combustão do gás natural e do biodiesel, onde o biodiesel tem a função de produzir a ignição do gás natural, sendo possível a substituição de até 80% da injeção do biodiesel. Assim, haverá uma substituição parcial de biodiesel por gás natural, a fim de aumentar o rendimento da combustão. No motor MWM 4.07 TCE foi desenvolvido um sistema de injeção eletrônico adaptado para reduzir o tempo de injeção do biodiesel por ciclo e compensar com injeção de GNV. Baseando-se em um levantamento do fluxo de massa injetada por ciclo para calcular o valor energético equivalente a redução das proporções de injeção de biodiesel a compensar com injeção de GNV. Houve um redução do torque de acordo com o aumento da proporção de biodiesel no óleo diesel e um maior consumo específico com a utilização do combustível B7 (7% de biodiesel). Foi constatada a necessidade de injeção de maior quantidade de massa de GNV em substituição do combustível B7. Em relação as emissões de gases poluentes na exaustão medidos na faixa de rotação de trabalho do motor os menores níveis de monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2), hidrocarbonetos (HC), óxidos de nitrogênio (NOx), foram verificados respectivamente na aplicação dos combustíveis B7, B20, B50 e B50. Os menores níveis de opacidade foram averiguados em testes com utilização do combustível B10.

Made available in DSpace on 2014-01-28T01:01:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000453332-Texto+Completo-0.pdf: 3256943 bytes, checksum: 802e693c7d7f8218ab7cad817e183d79 (MD5) Previous issue date: 2013 / With the evolution of CMOS technology, density and proximity between routing lines of integrated circuits (ICs) have increased substantially in the recent years. Slight variations in the manufacturing process, as the undesired connection between adjacent tracks and variations in threshold voltage due to changes in the lithographic process can cause the IC to behave anomalously. In this context, the development of new test methodologies, which are capable of providing high capacity fault detection in order to identify defects, becomes essential. Specifically when manufacturing ICs using technologies below 65nm, the use of test methodologies that aim at detecting delay faults is crucial, thus the production process does not cause a change in the resulting logic circuit's behaviour, but only a change in the circuit's timing. Thereby, this master thesis proposes the development of a methodology for the injection of delay faults in order to extract the delay fault coverage and to analyse the efficiency of existing methodologies for complex ICs. The proposed approach aims at guiding the insertion of delay faults into specific points of the IC. Such insertion points are results of the probabilistic variation in the manufacturing process of large-scale integrated circuits and can be used in modelling delay faults arising from such variations. Through the specification, implementation, validation and assessment of an emulation tool in the Field-Programmable Gate Array (FPGA) it will be possible to understand the degree of robustness of complex integrated systems against delay faults, extract the fault coverage and evaluate the efficiency of both test methodologies and techniques for fault tolerance. / Com a evolução da tecnologia CMOS, a densidade e a proximidade entre as linhas de roteamento dos Circuitos Integrados (CIs) foram incrementadas substancialmente nos últimos anos. Pequenas variações no processo de fabricação, como ligações indesejadas entre trilhas adjacentes e variações no limiar de tensão dos transistores devido a alterações no processo de litografia podem causar um comportamento anômalo no CI. Assim, o desenvolvimento de novas metodologias de teste capazes de proverem uma elevada capacidade de detecção de falhas, oriundas a partir dos mais variados tipos de defeitos de manufatura tornaram-se essenciais nos dias de hoje. Especificamente diante de CIs fabricados a partir de tecnologias abaixo de 65nm, torna-se fundamental o uso de metodologias de teste que visam a detecção de falhas de atraso, pois as variações no processo de produção não manifestam uma alteração lógica no comportamento do circuito resultante, e sim uma alteração na temporização do circuito. Neste contexto, esta dissertação de mestrado propõe o desenvolvimento de uma metodologia de injeção de falhas de atraso com a finalidade de extrair a cobertura de falhas e analisar a eficiência de metodologias de teste desenvolvidas para CIs complexos. A metodologia proposta visa nortear a inserção de falhas de atraso em pontos específicos do CI. Esses pontos de inserção são resultados do estudo de variações probabilística do processo de fabricação de CIs em larga escala e podem ser utilizados na modelagem de falhas de atraso decorrentes dessas variações. Através da especificação, implementação, validação e avaliação de uma ferramenta de emulação em Field Programmable Gate Array (FPGA), será possível avaliar a robustez de sistemas integrados complexos frente a falhas de atraso, extrair a cobertura de falhas e avaliar a eficiência tanto de metodologias de teste quanto de técnicas de tolerância a falhas.

O sistema de gerenciamento dos motores automotivos tem se tornado um avançado sistema de controle. Seu objetivo é fazer com que o nível de emissões de gases poluentes gerados esteja dentro dos padrões exigidos pela legislação de cada país e ao mesmo tempo manter os níveis de desempenho e dirigibilidade. Apresenta as principais características de um típico sistema de gerenciamento de motores a combustão interna, descreve os modos de controle e aponta tendências futuras. Descreve o sistema de controle desenvolvido, o qual servirá de ferramenta de pesquisa para trabalhos que envolvam o estudo de técnicas de controle aplicadas neste contexto e pesquisas envolvendo otimização do rendimento dos motores automotivos / The automotive engine management system has become an advanced control system. Its objective is to maintain the pollutants gas emissions according to legislations and to maintain the performance and driveability, at the same time. It presents the main features of a tipical internal combustion engine management system, it describes the control modes and it point out the future tendencies. It describes the control system developed, which one will be usefull as a tool for research involving control applied in this context and engine automotive efficiency optimization researchs

Orientador: Newton Cesario Frateschi / Tese (doutorado) - Universidade Estaual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T21:02:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vallini_Felipe_D.pdf: 6501837 bytes, checksum: 9c23f9afa5633adc0e7fa246e3bcafc5 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho são investigados os nanolasers de semicondutor do tipo metálico-dielétrico com injeção eletrônica. Com o uso de softwares robustos otimizamos as propriedades eletromagnéticas das cavidades propostas através da solução das equações de Maxwell em um meio material. Também resolvemos auto-consistentemente as equações de Poisson, de continuidade, de transporte e de Schroedinger para obter as propriedades eletrônicas da cavidade. Tal otimização, considerando a parte de confinamento do modo em conjunto com a parte da injeção eletrônica nunca havia sido proposta ou realizada para nanolasers. Estudamos o efeito do meio de ganho em um nanolaser desse tipo através da comparação do desempenho de um nanolaser com meio de ganho bulk e outro com meio de ganho de múltiplos poços quânticos. Essa análise foi feita inserindo um modelo de reservatório de portadores às equações de taxa convencionais para nanolasers. Fabricamos dois nanolasers, um com cada meio de ganho. Os nanolasers foram caracterizados e demonstramos que um meio de ganho bulk é mais adequado ao desenvolvimento de nanolasers de semicondutor metálico-dielétrico com bombeio eletrônico. Por fim, medimos um nanolaser com meio de ganho bulk a 77 K, o qual apresentou uma corrente de limiar da ordem de 2 mA, emissão em 1567 nm e largura de linha de 0.4 nm / Abstract: In this work we have investigated metallo-dielectric semiconductor nanolasers with electronic pumping. We have optimized the electromagnetic properties of the proposed cavities through the solution of Maxwell equations in a material media using robust software. We also solved self-consistently Poisson, continuity, transport and Schrodinger equations to obtain the electronic properties of the cavities. Such optimization, which considers the optical mode confinement together with the electronic injection, had not been proposed or realized for nanolasers yet. We have studied the effect of the gain media in this class of nanolaser comparing the performance of a nanolaser with bulk gain media and a nanolaser with multiple quantum wells gain media. This analysis was done inserting a reservoir model for carriers into conventional laser rate equations. We have fabricated two nanolasers, each one with one of the proposed gain media. The nanolasers were measured and we demonstrated that a bulk gain media is more suitable for the development of metallo-dielectric semiconductor nanolasers with electronic pumping. Finally, we have measured a bulk gain media nanolaser at 77 K, with a threshold current of 2 mA, emission at 1567 nm and a linewidth of 0.4 nm / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Este trabalho apresenta um módulo sensor de pressão absoluta do duto de admissão (MAP) para aplicações automotivas desenvolvido em substrato cerâmico LTCC. Em um veículo com sistema de injeção eletrônica de combustível, o sensor MAP informa a unidade de controle do motor sobre a pressão no duto de admissão permitindo o cálculo da vazão de ar e o ajuste da injeção de combustível. O sensor desenvolvido possui circuitos eletrônicos para a aquisição de sinais analógicos e digitais, realiza o condicionamento de sinal, a calibração e compensação de temperatura através de processamento digital, que permitem a indicação de pressões de 0 a 100kPa na faixa de temperaturas de -40 a +125ºC. Utilizou-se um elemento sensor de pressão piezorresistivo com membrana micro fabricada em silício e um sensor resistivo de temperatura. São apresentadas: a topologia do circuito, a construção, caracterização e testes. O protótipo apresenta precisão melhor do que 1,5% FE em pressão e 0,5% em temperatura. O teste de diferentes sensores de pressão e diferentes funções de transferência é facilmente realizado através de um circuito versátil que permite a alteração via programa. A montagem em cerâmica LTCC é realizada e é desenvolvida uma técnica de montagem do sensor de pressão MEMS em flip-chip, com excelentes resultados. Finalmente, é apresentado o teste em operação real em um veículo. / This paper presents a manifold absolute pressure (MAP) sensor module developed on LTCC substrate. In electronic fuel injection systems, a MAP sensor measures the vacuum at the engine intake manifold, allowing the electronic control unit to calculate mass flow and control the fuel injection. The sensor developed is composed by electronic circuits for analog signal acquisition and generation, digital signal processing and features software calibration and temperature-compensated pressure indications from 0 to 100kPa in the -40 to +125ºC temperature range. It is presented the assembly of a MEMS silicon pressure sensor and a thermistor on ceramic substrate and also the circuit topology, construction, characterization and tests. The prototype exhibits full scale accuracy better than 1.5% for pressure and 0.5% for temperature measurements. Tests are easily performed with different pressure sensors and different transfer functions due to a versatile circuit which enables software updates. The assembly on LTCC ceramic substrate is performed and an innovative flip-chip assembly technique is developed for MEMS pressure sensors, with excellent results. Finally, it is presented the test on a real vehicle.

Este trabalho apresenta um módulo sensor de pressão absoluta do duto de admissão (MAP) para aplicações automotivas desenvolvido em substrato cerâmico LTCC. Em um veículo com sistema de injeção eletrônica de combustível, o sensor MAP informa a unidade de controle do motor sobre a pressão no duto de admissão permitindo o cálculo da vazão de ar e o ajuste da injeção de combustível. O sensor desenvolvido possui circuitos eletrônicos para a aquisição de sinais analógicos e digitais, realiza o condicionamento de sinal, a calibração e compensação de temperatura através de processamento digital, que permitem a indicação de pressões de 0 a 100kPa na faixa de temperaturas de -40 a +125ºC. Utilizou-se um elemento sensor de pressão piezorresistivo com membrana micro fabricada em silício e um sensor resistivo de temperatura. São apresentadas: a topologia do circuito, a construção, caracterização e testes. O protótipo apresenta precisão melhor do que 1,5% FE em pressão e 0,5% em temperatura. O teste de diferentes sensores de pressão e diferentes funções de transferência é facilmente realizado através de um circuito versátil que permite a alteração via programa. A montagem em cerâmica LTCC é realizada e é desenvolvida uma técnica de montagem do sensor de pressão MEMS em flip-chip, com excelentes resultados. Finalmente, é apresentado o teste em operação real em um veículo. / This paper presents a manifold absolute pressure (MAP) sensor module developed on LTCC substrate. In electronic fuel injection systems, a MAP sensor measures the vacuum at the engine intake manifold, allowing the electronic control unit to calculate mass flow and control the fuel injection. The sensor developed is composed by electronic circuits for analog signal acquisition and generation, digital signal processing and features software calibration and temperature-compensated pressure indications from 0 to 100kPa in the -40 to +125ºC temperature range. It is presented the assembly of a MEMS silicon pressure sensor and a thermistor on ceramic substrate and also the circuit topology, construction, characterization and tests. The prototype exhibits full scale accuracy better than 1.5% for pressure and 0.5% for temperature measurements. Tests are easily performed with different pressure sensors and different transfer functions due to a versatile circuit which enables software updates. The assembly on LTCC ceramic substrate is performed and an innovative flip-chip assembly technique is developed for MEMS pressure sensors, with excellent results. Finally, it is presented the test on a real vehicle.

A indústria automobilística é um dos mais importantes setores da economia no Brasil e no mundo. Nos últimos anos viu-se praticamente obrigada a melhorar o desempenho de seus veículos produzidos e reduzir seus custos. Um dos marcos desta transformação foi o desenvolvimento do sensor de oxigênio, sendo este um dos principais elementos dos sistemas gerenciadores de motor. Esta dissertação propõe o estudo de arquiteturas de sistemas inteligentes para sensoriamento virtual de oxigênio em veículos bicombustíveis, utilizando-se redes neurais artificiais supervisionadas, com arquitetura Perceptron multicamadas. As topologias implementadas atingiram resultados com erros relativos médios menores que 1% em centenas de topologias. Verificou-se também que para o sensoriamento virtual de oxigênio em veículos bicombustíveis, a abordagem de se realizar treinamentos com todos os tipos de combustíveis, segmentando conjuntos de todo o universo de dados, mostra-se a mais adequada. / The automotive industry is one of the most important sectors in Brazilians economy and in the world. In recent years, this industry has been forced to improve the performance of their produced vehicles and to reduce their costs. One of the landmarks of this transformation was the development of the oxygen sensor, which is one of the main elements of the engine management systems. This dissertation proposes the use of intelligent systems architectures for virtual oxygen sensing of bi-fuel vehicles, using multilayer Perceptron artificial neural networks. The implemented topologies reach results with mean relative errors less than 1% in hundreds of topologies. It was also noted that the approach to train the neural network with all types of fuels, using subsets of data universe, it is the most appropriate to have a virtual sensing of oxygen in bi-fuel vehicles.

A indústria automobilística é um dos mais importantes setores da economia no Brasil e no mundo. Nos últimos anos viu-se praticamente obrigada a melhorar o desempenho de seus veículos produzidos e reduzir seus custos. Um dos marcos desta transformação foi o desenvolvimento do sensor de oxigênio, sendo este um dos principais elementos dos sistemas gerenciadores de motor. Esta dissertação propõe o estudo de arquiteturas de sistemas inteligentes para sensoriamento virtual de oxigênio em veículos bicombustíveis, utilizando-se redes neurais artificiais supervisionadas, com arquitetura Perceptron multicamadas. As topologias implementadas atingiram resultados com erros relativos médios menores que 1% em centenas de topologias. Verificou-se também que para o sensoriamento virtual de oxigênio em veículos bicombustíveis, a abordagem de se realizar treinamentos com todos os tipos de combustíveis, segmentando conjuntos de todo o universo de dados, mostra-se a mais adequada. / The automotive industry is one of the most important sectors in Brazilians economy and in the world. In recent years, this industry has been forced to improve the performance of their produced vehicles and to reduce their costs. One of the landmarks of this transformation was the development of the oxygen sensor, which is one of the main elements of the engine management systems. This dissertation proposes the use of intelligent systems architectures for virtual oxygen sensing of bi-fuel vehicles, using multilayer Perceptron artificial neural networks. The implemented topologies reach results with mean relative errors less than 1% in hundreds of topologies. It was also noted that the approach to train the neural network with all types of fuels, using subsets of data universe, it is the most appropriate to have a virtual sensing of oxygen in bi-fuel vehicles.