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.

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.

Em motores de combustão interna, o entendimento do processo de combustão é de fundamental importância para o desenvolvimento de modelos de queima empregados em simuladores de ciclos termodinâmicos, sendo a curva de pressão medida na câmara uma das principais fontes de informações a respeito deste processo. Além disto, este entendimento fornece subsídios valiosos para o projeto e desenvolvimento de novas câmaras de combustão, de componentes e do próprio motor. O objetivo deste trabalho é, a partir da medição da pressão na câmara de combustão de motores de ignição por centelha, obter informações a respeito da evolução da combustão, tais como taxa de liberação de calor e fração de massa queimada em função da posição angular do virabrequim. Para tanto, supõe-se a câmara de combustão dividida em três zonas, a saber: a de gases não queimados, composta pela mistura fresca admitida pelo motor e uma fração de gases residuais; a de gases queimados resultantes da combustão e a de gases não queimados contidos em frestas. Uma frente de chama adiabática, com formato esférico e interagindo com as paredes da câmara é admitida como interface entre as zonas queimada e não queimada. São também considerados os efeitos da dissociação química dos produtos da combustão, de troca de calor com as paredes e os de vazamento de gases da câmara para o cárter (blow-by). O modelo construído a partir destas hipóteses foi traduzido em um código computacional e aplicado a curvas de pressão geradas por um simulador e obtidas experimentalmente em um motor específico. / Understanding the combustion process in IC engines is very important to develop combustion models used in thermodynamic cycle simulators, and the in-cylinder pressure history is the basic source of information about this process. Besides, this understanding provides valuable knowledge to design and develop new combustion chambers, components and the engine itself. The purpose of the present work is to obtain information about combustion development in SI engines from in-cylinder pressure measurements, in terms of variables such as heat release and mass fraction burned as a function of crank angle. The combustion chamber is divided into three zones, comprising burned gases, mixture of fresh charge and residual gases, and gases in crevices. A spherical and adiabatic flame front that interacts with the chamber walls is assumed to separate the burned and unburned zones. The proposed model considers chemical dissociation at high temperatures, heat transfer and blow-by as well. The model built from the assumptions above was implemented as a numerical code and applied to a specific engine, using both cylinder gas pressure data from a cycle simulator and experimentally obtained.

Motivado pela grande necessidade da utilização de combustíveis alternativos, o presente trabalho apresenta o estudo experimental e simulação termodinâmica (zero-dimensional) do desempenho de um motor de combustão interna de ignição por compressão utilizando álcool e óleo Diesel. Primeiramente são apresentados definições e conceitos relacionados a motores de combustão interna; a seguir apresenta-se o problema e os objetivos almejados. Posteriomente apresentam-se os resultados obtidos em dinamômetro confrontando-os com uma simulação no software Chemkin®. Dos resultados obtidos em dinamômetro, destacam-se as comparações das curvas características do motor para ambos os combustíveis. Também é discutida a metodologia empregada e as modificações realizadas. Todas as modificações realizadas no motor foram realizadas com o uso de componentes comercialmente disponíveis. Utilizou-se como facilitador da ignição, para o álcool, o \"Princípio do Ponto Quente\". As curvas características para ambos os combustíveis foram obtidas segundo a norma NBR-ISO 1585. Mediu-se, também, consumo de combustível, pressão na câmara de combustão e temperaturas do sistema. Destes dados obtém-se a comparação da pressão de combustão para os dois combustíveis. É feita também a comparação entre as pressões de combustão obtidas com a simulação termodinâmica. Esses resultados, por um lado, sustentam a viabilidade desta substituição entre os combustíveis, por outro lado mostram as dificuldades em se utilizar um combustível alternativo como o álcool nos motores de ignição por compressão. / Due to a huge necessity to use alternatives fuels, this study presents an experimental performance investigation and it\'s thermodynamics simulation (zero-dimensional) of an ignition engine Diesel cycle working with ethanol and Diesel. First of all some definitions and concepts related to internal combustion engines are given. Following this, an explanation of the problem and the aims are exposed; after that the dynamometer data have been presented and compared with engine simulation carried out with Chemkin®. From the dynamometer data, characteristics performance curves for both fuels can be highlighted. The applied methodology and technical modifications are also presented. All changes proposed in the engine are based on commercial components. To facilitate the mixture ignition into the combustion chamber, the glow plugs principle was used. Dynamometer tests were carried out according to norms NBR ISO 1585. Fuel consumption, chamber pressure and temperatures were also acquired. From these data combustion pressure for both fuels are compared. The experimental pressure is compared also to the results obtained with the thermodynamics simulation. The present results show the possibility of interchangeability between the ethanol and diesel in a compression ignition engines.

Motivado pela grande necessidade da utilização de combustíveis alternativos, o presente trabalho apresenta o estudo experimental e simulação termodinâmica (zero-dimensional) do desempenho de um motor de combustão interna de ignição por compressão utilizando álcool e óleo Diesel. Primeiramente são apresentados definições e conceitos relacionados a motores de combustão interna; a seguir apresenta-se o problema e os objetivos almejados. Posteriomente apresentam-se os resultados obtidos em dinamômetro confrontando-os com uma simulação no software Chemkin®. Dos resultados obtidos em dinamômetro, destacam-se as comparações das curvas características do motor para ambos os combustíveis. Também é discutida a metodologia empregada e as modificações realizadas. Todas as modificações realizadas no motor foram realizadas com o uso de componentes comercialmente disponíveis. Utilizou-se como facilitador da ignição, para o álcool, o \"Princípio do Ponto Quente\". As curvas características para ambos os combustíveis foram obtidas segundo a norma NBR-ISO 1585. Mediu-se, também, consumo de combustível, pressão na câmara de combustão e temperaturas do sistema. Destes dados obtém-se a comparação da pressão de combustão para os dois combustíveis. É feita também a comparação entre as pressões de combustão obtidas com a simulação termodinâmica. Esses resultados, por um lado, sustentam a viabilidade desta substituição entre os combustíveis, por outro lado mostram as dificuldades em se utilizar um combustível alternativo como o álcool nos motores de ignição por compressão. / Due to a huge necessity to use alternatives fuels, this study presents an experimental performance investigation and it\'s thermodynamics simulation (zero-dimensional) of an ignition engine Diesel cycle working with ethanol and Diesel. First of all some definitions and concepts related to internal combustion engines are given. Following this, an explanation of the problem and the aims are exposed; after that the dynamometer data have been presented and compared with engine simulation carried out with Chemkin®. From the dynamometer data, characteristics performance curves for both fuels can be highlighted. The applied methodology and technical modifications are also presented. All changes proposed in the engine are based on commercial components. To facilitate the mixture ignition into the combustion chamber, the glow plugs principle was used. Dynamometer tests were carried out according to norms NBR ISO 1585. Fuel consumption, chamber pressure and temperatures were also acquired. From these data combustion pressure for both fuels are compared. The experimental pressure is compared also to the results obtained with the thermodynamics simulation. The present results show the possibility of interchangeability between the ethanol and diesel in a compression ignition engines.