Las crecientes exigencias de la industria están cambiando la forma en que entendemos la sociedad y el entorno en el que vivimos. Frente a la necesidad de un comercio rápido y globalizado, están emergiendo varios problemas de sostenibilidad. Por una parte, ciertos sectores resultan favorecidos, como es el caso del transporte y su radical incremento de actividades. Por otra parte, esto causa un impacto negativo considerable en los ecosistemas terrestres. En este marco, los efectos negativos de la contaminación ambiental y sonora están llegando a límites realmente preocupantes, siendo estos especialmente visibles en los principales núcleos urbanos, donde las autoridades están incluso restringiendo la circulación de los vehículos térmicos. Particularmente, el ruido producido por la quema del combustible en vehículos propulsados por motores de combustión interna alternativos, siendo una de las principales fuente acústicas por delante de otras como la aviación o el ferrocarril, está siendo objeto de recientes estudios para reducir sus efectos perjudiciales en la población. El objetivo principal de esta tesis se centra en el estudio y caracterización de la combustión como fuente de emisiones acústicas. Concretamente, esta investigación tiene como propósito dar respuesta a cuáles son los fenómenos físicos asociados a la generación del ruido en motores de encendido por compresión, así como proponer algunas directrices que ayuden a entender y mejorar -desde el punto de vista de emisiones acústicas y consumo- el diseño de los motores actuales. En una primera aproximación, se recurre a técnicas experimentales de medida para, con el registro de la presión instantánea dentro de la cámara de combustión, caracterizar el origen de las perturbaciones acústicas. A pesar de que la información aportada por estos métodos es relevante, existen limitaciones para recrear la espacialidad del campo acústico y, por tanto, dificultan la comprensión de los fenómenos no estacionarios asociados a este. Por esta razón, en posteriores estudios se recurre al uso de la dinámica de fluidos computacional o CFD, superando así las limitaciones de las técnicas experimentales y permitiendo una visualización completa del problema. Como paso previo e indispensable, se procede a implementar y validar del modelo CFD para asegurar una buena precisión en los resultados y un tiempo de cálculo razonable. La aplicación de métodos de análisis en frecuencia y descomposición modal han permitido estudiar el campo de presiones en el interior de la cámara y así entender mejor su comportamiento. De este modo, ha sido posible encontrar relaciones entre la combustión y la respuesta espectral del campo acústico interno. Los patrones de oscilación de la presión muestran que las estructuras más energéticas, y que por tanto contribuyen a la emisión acústica en mayor medida, están centradas en estructuras macroscópicas de tamaño similar a la geometría de la cámara. Además, se ha demostrado que la posición de la ignición del combustible tiene un efecto directo sobre la amplitud de los modos resonantes y su distribución espacial. Por último, en cuanto a la evaluación de estrategias para mitigar el ruido, se proponen distintos estudios en los que se analizan las tendencias en la emisión acústica al modificar la fuente sonora, mediante la configuración de la inyección y la geometría del sistema de combustión. / Les creixents exigències de la indústria estan canviant la forma en què entenem la societat i l'entorn en què vivim. Davant la necessitat d'un comerç ràpid i globalitzat estan sorgint diversos problemes de sostenibilitat que, per una part afavoreixen que sectors com el del transport incrementen les seues activitats de forma radical, però que per l'altra, causen un impacte negatiu en els ecosistemes terrestres. En aquest context, els efectes negatius de la contaminació ambiental i sonora estan arribant a límits realment preocupants, sent aquests especialment visibles als principals nuclis urbans on les autoritats estan inclús restringit la circulació dels vehicles tèrmics. Particularment, el soroll causat per la crema de combustible en vehicles propulsats per motors de combustió interna alternatius, sent una de les principals fonts acústiques per davant d'altres com l'aviació o el ferrocarril, està sent objecte de recents estudis per tal de reduir els efectes perjudicials en la població. L'objectiu principal d'aquesta tesi es centra en l'estudi i caracterització de la combustió com a font d'emissions acústiques. Concretament, aquesta investigació té com a propòsit donar resposta a quins són els fenòmens físics associats a la generació de soroll en motors d'encès per compressió, així com proposar algunes directrius que ajuden a entendre i millorar -des del punt de vista de les emissions acústiques i consum- el disseny dels motors actuals. En una primera aproximació, es recorre a tècniques experimentals de mesura per a, amb el registre de la pressió instantània en la cambra de combustió, caracteritzar l'origen de les pertorbacions acústiques. Tot i que la informació aportada per aquests mètodes és rellevant, existeixen limitacions per a reconstruir l'espacialitat del camp acústic i, per tant, dificulten la comprensió dels fenòmens no estacionaris associats a aquest. Per aquesta raó, en posteriors estudis es recorre a l'ús de la dinàmica de fluids computacional o CFD, superant així les limitacions de les tècniques experimentals i permetent una visualització completa del problema. Com a pas previ i indispensable, es procedeix a implementar i validar el model CFD per assegurar una bona precisió en els resultats i un temps de càlcul raonable. L'aplicació de mètodes d'anàlisi en freqüència i descomposició modal ha permès estudiar el camp de pressions en l'interior de la càmera i així entendre millor el seu comportament. D'aquesta forma, ha sigut possible trobar relacions entre la combustió i la resposta espectral del camp acústic intern. Els patrons d'oscil·lació de la pressió mostren que les estructures més energètiques, i que per tant contribueixen a l'emissió acústica en major mesura, estan centrades en estructures macroscòpiques de grandària similar a la geometria de la càmera. A més, s'ha demostrat que la posició de la ignició del combustible té un efecte directe sobre l'amplitud dels modes ressonants i la seua distribució espacial. Per últim, pel que fa a l'avaluació de diverses estratègies per a mitigar el soroll, es proposen distints estudis en què s'analitzen les tendències en l'emissió acústica en modificar la font sonora mitjançant la configuració de l'injector i la geometria del sistema de combustió. / The ever-increasing demands of industry are changing the way we understand society and the environment in which we live. In the face of the need for rapid and globalised trade, a number of sustainability issues are emerging which, on the one hand, encourage sectors such as transport to radically increase their activities, but, on the other hand, cause a negative impact on terrestrial ecosystems. In this context, the negative effects of environmental and noise pollution are reaching really worrying limits, these being especially visible in the main urban areas where the authorities are even restricting the circulation of vehicles powered with thermal engines. In particular, the noise produced by the fuel burning in vehicles powered by reciprocating internal combustion engines, being one of the main acoustic sources ahead of others such as aviation or railways, is being the focus of recent studies to reduce its harmful effects on the population. The main objective of this thesis focuses on the study and characterization of combustion as a source of noise emissions. Specifically, this research focuses on addressing the physical phenomena associated with noise generation in compression-ignited engines, as well as proposing some guidelines in order to better understand and improve -from the point of view of noise emissions and fuel consumption- the design of current engines. In a first approach, experimental techniques are used to characterise the source of the acoustic disturbances by recording the instantaneous pressure inside the combustion chamber. Although the information provided by these methods is relevant, there are some limitations to recreate the spatiality of the acoustic field and, therefore, make it difficult to understand the non-stationary phenomena associated with it. For this reason, in subsequent studies the Computational Fluid Dynamics or CFD approach is utilized, thereby overcoming the limitations of experimental techniques and allowing a complete visualization of the problem. As a preliminary and indispensable step, we proceed to implement and validate the CFD model to ensure a good accuracy in the results and a reasonable calculation time. The application of frequency analysis and modal decomposition methods has made it possible to study the pressure field inside the chamber and thus better understand its behaviour. In this way, it has been possible to find relationships between the combustion and the spectral response of the internal acoustic field. The pressure oscillation patterns show that the most energetic structures, and thus contributing the most to the acoustic emission, are centred on macroscopic structures of similar size to the chamber geometry. In addition, the ignition position of the fuel has been shown to have a direct effect on the amplitude of the resonant modes and their spatial distribution. Finally, regarding the evaluation of different strategies for mitigating noise, different studies are proposed in which the trends in noise emission are analysed by modifying the sound source through the injection configuration and the geometry of the combustion system. / Gómez Soriano, J. (2018). Computational assessment of combustion noise of automotive compression-ignited engines [Tesis doctoral]. Editorial Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/112726

Orientador: João Zangrandi Filho / Banca: João Alberto de Oliveira / Banca: Carlos Antonio Reis Pereira Baptista / Resumo: O motor de combustão interna é uma máquina existente há mais de um século, sendo muito utilizado em aplicações industriais e de transporte. Uma pesquisa para se obter informações dessa máquina revelou que existe bastante literatura especializada sobre o assunto. Foi desenvolvido o cálculo termodinâmico a partir dos dados do projeto, com a finalidade de se obter o diâmetro do pistão e o seu curso. Este trabalho desenvolve procedimentos para o projeto do motor monocilíndrico, seguindo uma metodologia para se obter o desenho de conjunto, os detalhes, ajustes e tolerância. Em seguida foi realizado um estudo para implementar as etapas de usinagem das peças utilizando máquinas convencionais e de controle numérico. Finalmente, realizou-se a montagem dos subconjuntos obtendo-se enfim a parte alternativa do motor. / Abstract: The internal combustion engine exists since a century ago; its main application is in the industry and in the mobile machines in general. A research to obtain information about this kind of machine revealed a rich specialized literature. It was developed the thermodynamic calculation starting from the data related to this work, in order to obtain the piston diameter and its stroke. This work still develops procedures related to mechanical design of the alternating parts of a one cylinder engine and its support such as the block, the crankcase and the cylinder. The assembly drawing and the detailed drawing of each part were also attained. A study to implement the various phases of machining of parts making use of conventional and numerically controlled machines was also developed. Finally, the parts were assembled and the alternative group get running. / Mestre

El presente Trabajo de Tesis tiene como objetivo realizar el diseño de un Sistema de Detección de Fallas para un Motor DC, usando Observadores Proporcional Integral Generalizado (GPI). En este trabajo, inicialmente se realiza el estudio de los observadores GPI a utilizar, luego se desarrolla una metodología para aplicar este observador en un Sistema de Detección de Fallas. Para poder evaluar el desempeño del Sistema de Detección de Fallas basado en Observadores GPI, se le compara con otros Sistemas de Detección de Fallas basados en Observadores de Luenberger y Filtros Kalman. / Tesis

Uno de los retos más críticos que enfrenta la industria del motor Diésel es cómo mejorar la economía del combustible respetando los límites establecidos en las emisiones. En estas tecnologías, son esenciales las mediciones precisas de consumo de combustible para el propósito de control y por lo tanto juegan un papel importante en el desarrollo de técnicas para la reducción de emisiones y mejora del consumo de combustible. Sin embargo, no todos los métodos ni técnicas de medición del combustible ofrecen una adecuada precisión o utilidad de empleo. El presente trabajo de tesis realizó un estudio experimental sobre cuatro técnicas distintas de medición de combustible a fin de determinar las desviaciones entre cada uno de ellas y su complejidad de implementación. Estas maneras de medición constan de un método gravimétrico, un balance de carbono considerando la composición del combustible y el resultado de las emisiones, un método de flujo másico medido con un coriolis y el valor calculado por el lazo de control del ECM del motor. Se realizaron ensayos en dos motores, Caterpillar y Cummins, acumulando 183 puntos de prueba “par-velocidad”, los cuales brindaron amplia información que permitió un trabajo estadístico y manejo de las incertidumbres muy preciso. Se registraron datos de manera simultánea de la balanza, cronómetro, coriolis y analizador de gases empleados en la experimentación. También se contó con los ECM de los motores, los cuales brindaron información sobre el consumo de combustible con un muestreo de un segundo. Después de evaluar los diversos resultados obtenidos se determinó que el método gravimétrico tiene una incertidumbre ajustable por el usuario a partir de los tiempos de espera entre toma de datos; los ECM de los motores del laboratorio de energía de la PUCP no arrojan información confiable respecto al consumo de combustible; la principal debilidad del método de balance de carbono es la cantidad y complejidad de los cálculos necesarios involucrados en la determinación del consumo de combustible y que el método másico empleando un medidor de coriolis fue para nuestro caso el que arrojó los resultados más confiables. / Tesis

El presente trabajo consiste en el diseño mecánico de un dinamómetro vehicular portátil que permita a los equipos de competencias rally desarrollar ensayos a sus automóviles de tracción simple. Los ensayos que este diseño puede realizar son el ensayo en estado estacionario y el ensayo a carga constante, de manera que los equipos de rally puedan realizarlos en cualquier lugar donde vayan y con una inversión razonable por el equipo. Las variables a medir en dichos ensayos son la velocidad angular y el torque en el eje de las ruedas con el objetivo de obtener curvas de torque y potencia para diferentes cambios de la caja de velocidad. Además, el dinamómetro diseñado es del tipo de dinamómetros que se acoplan directamente al cubo de las ruedas o bocamasas. No obstante, dinamómetros portátiles de conexión directa a las bocamasas ya son fabricados en Suecia y Nueva Zelanda. Cuentan con alta tecnología que involucra campos como mecánica, hidráulica, electrónica, control automático y programación. Por ejemplo, incluyen realimentación para controlar la carga impresa al automóvil según diferentes parámetros como velocidad, simulación de arrastre del viento, fricción de rodadura, etc. En contraste, en esta tesis se ha diseñado un dinamómetro que involucra conceptos de mecánica, desarrollados por el autor, y parte electrónica y de software que han sido seleccionados de un proveedor extranjero. No se aplica control automático. El diseño sirve para ensayar la velocidad angular, torque y potencia en los diferentes cambios de la caja del automóvil, pero con carga constante o velocidad constante, es decir, no abarca la simulación de las condiciones de carretera mencionadas en el párrafo anterior. El costo total para desarrollar este proyecto se ha estimado en alrededor de USD 50000. En esta estimación de costos se consideraron los conceptos por diseño, fabricación, compras de materiales y componentes seleccionados, y honorarios de profesionales y técnicos. / Tesis

La presente tesis presenta una metodología para la estimación de la velocidad angular de un motor asíncrono trifásico, también llamado motor de inducción, instalado en un vehículo eléctrico. Debido a su eficiencia, robustez, bajo costo, mínimo mantenimiento y con la aparición de la estrategia de control vectorial (la cual aseguraba precisión en el control de velocidad con un adecuado torque), los motores de inducción se presentan como una alternativa conveniente para reemplazar a los motores de combustión interna en los vehículos, contribuyendo de esta manera a reducir la emisión de gases de efecto invernadero. En la búsqueda evitar añadir elementos adicionales al sistema de control, se han desarrollado metodologías que prescinden del uso de instrumentos de medición de velocidad utilizando un estimador de dicha variable. Como estrategia de estimación se utilizará en principio un observador de Luenberger con el cual se determinará el flujo magnético del rotor, para luego diseñar un sistema adaptativo con modelo de referencia (MRAS) para estimar finalmente la velocidad. Al ser un sistema no lineal y multi-variable, la dinámica del motor se describe a través de un modelo de espacio estado. Luego de presentar los conceptos teóricos que respaldan esta metodología, se modelará este sistema y se simulará el comportamiento de las variables eléctricas a través de distintos patrones de velocidad y torque, propios de un vehículo de pasajeros. Finalmente se podrán apreciar en las gráficas de los errores de estimación, la eficacia de este algoritmo. Este trabajo busca no solo presentar un algoritmo eficiente en la estimación de la velocidad angular, sino que además sirva de referencia para futuros estudios que busquen optimizar estrategias de control mediante un modelamiento que represente de la forma más fidedigna posible la dinámica de un motor de inducción. / Tesis

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-12-21T10:15:43Z No. of bitstreams: 1 DIS_PAULO_RICARDO_PODORODECZKI_COMPLETO.pdf: 2248928 bytes, checksum: 5045d51346076939fcea5a0a04a7a1a1 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-21T10:15:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_PAULO_RICARDO_PODORODECZKI_COMPLETO.pdf: 2248928 bytes, checksum: 5045d51346076939fcea5a0a04a7a1a1 (MD5) Previous issue date: 2016-10-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / The present work analyzes the performance and consumption of an electronically managed diesel cycle engine using the Common Rail system equipping a utility vehicle, varying the volume of Biodiesel added to the diesel. The S10 diesel fuel purchased at gas stations, consisting of 7% of Biodiesel already in its composition, and adding Biodiesel in volume of 5 in 5% up to pure Biodiesel (100%) was used for the tests. The tests were carried out on a roller dynamometer in order to obtain and analyze data of torque, power and specific consumption, in order to obtain data for further analysis and make comparisons with previously published theoretical reference. The results showed that there is a better performance range between 10% and 30% where there is a 3% increase in performance with the lowest specific consumption and with the gradual increase of the percentage of Biodiesel, the performance declines of the order of 11, 8% in the maximum torque and 8.2% in the power generated by the engine to 100% Biodiesel, being this one that presented the worst performance. / O presente trabalho analisa a performance e o consumo de um motor de ciclo Diesel gerenciado eletronicamente utilizando o sistema Common Rail equipando um ve?culo utilit?rio, variando-se o volume de Biodiesel adicionado ao Diesel. Utilizou-se para os ensaios o combust?vel Diesel S10 adquirido em postos de combust?veis, constitu?do de 7% de Biodiesel j? em sua composi??o, e adicionando Biodiesel em volume de 5 em 5% at? Biodiesel puro (100%). Os ensaios foram realizados em bancada dinamom?trica de rolos, a fim de obter e analisar dados de torque, pot?ncia e consumo espec?fico, a fim de obter dados para posterior an?lise e realizar compara??es com referencial te?rico publicado anteriormente. Os resultados demonstraram que h? uma faixa de melhor performance entre 10% e 30% onde h? um aumento de performance da ordem de 3% com o menor consumo espec?fico e com o aumento gradativo do percentual de Biodiesel, a performance declina da ordem de 11,8% no torque m?ximo e 8,2% na pot?ncia gerada pelo motor at? Biodiesel 100%, sendo esta a que apresentou a pior performance.

Orientador: Sergio Henrique Lopes Cabral. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Engenharia Eléctrica Industrial. Universidade Regional de Blumenau (Brasil). 2009

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-11-18Bitstream added on 2014-06-13T20:35:16Z : No. of bitstreams: 1 coisse_rc_me_guara.pdf: 5830471 bytes, checksum: a07fa34adb5acedcd8b5e9d8c65ea13a (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A crescente demanda pela redução na emissão de gases provenientes da combustão em motores automotivos e pela diminuição no consumo de combustíveis torna necessária a redução de massa dos componentes além da redução das perdas mecânicas e térmicas nestes motores. Tais requisitos fazem com que os componentes sejam cada vez menores, suportem maiores tensões e que possuam o menor coeficiente de atrito e a maior resistência ao desgaste possível. Por isso, faz-se necessária a combinação de materiais e recobrimentos. Este trabalho tem por objetivo o estudo do comportamento à fadiga de dois aços inoxidáveis, o X45CRSi9 3 e o X55CrMnNiN20 8, utilizados na fabricação de válvulas de admissão e escape, combinados com dois dos mais utilizados tratamentos superficiais, a nitrocarbonetação e a eletrodeposição de cromo duro, comparados com somente retificados. Os materiais combinados com os tratamentos superficiais acima foram testados à fadiga unidirecional e foram realizadas análises em microscópios eletrônicos de varredura e óticos, análises de microdureza e de resistência à tração. As análises micrográficas, tanto da fratura quanto da microestrutura e os comportamentos à fadiga mostraram uma significativa sensibilidade destes materiais a variações microestruturais relativas tanto aos tratamentos térmicos quanto aos superficiais. As resistências à fadiga dos aços na condição cromada foram semelhantes e menores que as demais combinações. Sendo que o material martensítico demonstrou a maior sensibilidade a este recobrimento. As peças nitretadas apresentaram melhores comportamentos à fadiga que as cromadas, mas ainda menores que as peças sem tratamentos superficiais. A causa deste fato pode ser atribuída, no material martensítico, à existência de descarbonetações e, no material austenítico, à presença de fases frágeis subsuperficiais / The increasing demand for reduction in greenhouse gases emission from the combustion in automobile engines and for the decreasing in fuel consumption makes it necessary to reduce weight of components the mechanical and thermal losses in these engines. Such requirements mean that the components are getting smaller, support higher stresses and need to provide the lowest coefficient of friction and the great wear resistance as possible. Therefore, it is necessary the combination of materials and coatings. This dissertation aims to study the fatigue behavior of two stainless steels, the X45CrSi9 3 and the X55CrMnNiN20 8, used in the manufacture of intake and exhaust valves, combined with two of the most used surface treatments, nitrocarburising and electroplated hard chromium, compared to the ground surface. The materials, combined with the above surface treatments were tested in uniaxial fatigue and analyzed in scanning electron and optical microscopes, microhardness and tensile strength. The fracture and microstructure analysis and the fatigue behavior showed a significant sensitivity to microstructural variations in the materials related to the heat and surface treatments. The chrome plated specimens presented the lower fatigue resistance in the both steels compared to the other surface treatments and the martensitic steel showed the highest sensitivity to this coating. The nitrided parts showed better fatigue behavior than the chrome plated, but still smaller than the parts without surface treatments. The cause of this fact can be attributed, in the martensitic steel, to the existence of decarburizing and in the austenitic material, the presence of subsurface brittle phases