Tese de Mestrado Integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2011

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

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-03Bitstream added on 2014-06-13T18:47:03Z : No. of bitstreams: 1 costa_aas_dr_guara.pdf: 5050387 bytes, checksum: 949512dc3e24d4601a0ef47f6db4be10 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Atualmente, o mundo está percebendo a importância do problema do aquecimento global e mais pessoas estão trabalhando com o objetivo de reduzir as emissões de poluentes no meio ambiente. Neste contexto é necessária a busca de novas fontes de energia, tais como o etanol, que sejam menos poluentes. O Brasil é um grande produtor de etanol, sendo o mesmo um combustível alternativo por ser mais barato que a gasolina. Além das vantagens financeiras que podem ser verificadas, através de receitas positivas, há vantagens técnicas e estratégicas do uso do etanol. O objetivo energético e ecológico deste trabalho é apresentar a caracterização experimental da turbulência dentro do cilindro de um motor a pistão aeronáutico e realizar análises do comportamento da eficiência ecológica do mesmo usando misturas etanol e gasolina como combustível. Estes estudos subsidiarão o desenvolvimento do motor FLEX aeronáutico que tem como finalidade de reduzir os custos operacionais com a aviação e os danos ao meio ambiente. Os ensaios utilizaram um motor Lycoming IO-540-K1D5, que equipa a aeronave T-25 “Universal” da Força Aérea Brasileira. Para a realização das medições da turbulência dentro da câmara de combustão do motor foi utilizada a técnica de diagnóstico não intrusiva conhecida por velocimetria a laser por imagem da partícula. Também foram realizados ensaios na bancada de testes do motor para a obtenção de dados referentes a emissões de poluentes e dos parâmetros do motor com diferentes misturas gasolina-etanol. O conceito de eficiência ecológica é utilizado como parâmetro de comparação. É avaliado e quantificado o impacto ambiental do uso da gasolina de aviação em motores de combustão interna aeronáuticos e as vantagens da utilização da mistura gasolina de aviação com etanol anidro. Em fase final são tecidas as conclusões para a melhoria do projeto... / Nowadays, the world is realizing the importance of the global warming problem and consequently more people are working in order to reduce pollutant emissions to the environment. Today it is necessary to search new and less pollutant sources like ethanol. In Brazil, ethanol is already one realistic alternative fuel because it is less expensive than gasoline and Brazil is one of the largest ethanol producers. Beyond the financial advantages that can be verified, through the annual positive profits, there are technical and strategic advantages. The energetic and ecological objectives of this work are to present an experimental characterization of turbulence within the engine cylinder and perform analysis of the behavior of the ecological efficiency using gasoline and ethanol mixtures as fuel. These studies will subsidize the development of the Flex type aircraft engine Flex, which aims to reduce operating costs with aviation and environmental damage. This thesis presents measurement of turbulence inside Lycoming IO-540-K1D5 engine, utilized by the T-25 “Universal” aircraft, using particle image velocimetry. Besides turbulence tests other tests were conduted in order to obtain data for pollutant emission and performance engine analysis using blends gasoline-ethanol. In the final step, the concept of ecological efficiency is applied to evaluate the environmental impact. We evaluate and quantify the environmental impact from the use of aviation gasoline in aeronautical internal combustion engines and the advantages of using gasoline-ethanol blends as fuel. Conclusions are presented which will give technical support for further research on flexible-fuel aeronautical engines. Some future researches are suggested to support the Brazilian Air Force and Magnetti Marelli Company, which are developing the first Flex aeronautical engine in the world

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2005. / Submitted by Alexandre Marinho Pimenta (alexmpsin@hotmail.com) on 2009-11-06T00:07:50Z No. of bitstreams: 1 2005_Paulo de Tarso de Alexandria Cruz.pdf: 1649736 bytes, checksum: e34324441bdb5d3a0517756d55b2b0c8 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2011-01-28T13:20:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_Paulo de Tarso de Alexandria Cruz.pdf: 1649736 bytes, checksum: e34324441bdb5d3a0517756d55b2b0c8 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-01-28T13:20:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_Paulo de Tarso de Alexandria Cruz.pdf: 1649736 bytes, checksum: e34324441bdb5d3a0517756d55b2b0c8 (MD5) Previous issue date: 2005-11 / Ganhos significativos de torque e potência são obtidos por meio da adequada turboalimentação de motores originalmente aspirados. Estes ganhos decorrem da elevação da pressão no interior do cilindro em função da maior massa de ar admitida, por ação do compressor. A relação peso/potência do motor é reduzida, possibilitando o emprego de sistemas de menor porte para o atendimento de uma mesma demanda. Conforme constatado em trabalhos anteriores, sob determinadas condições, pode-se operar o motor com misturas ar-combustível mais pobres sem perda de desempenho. No presente estudo avaliou-se o efeito da turboalimentação sobre o escoamento no coletor de admissão e no interior do cilindro de um motor originalmente aspirado. Compararam-se ambas as configurações do motor em termos da intensidade de turbulência da mistura arcombustível, do desempenho, consumo e emissões. As medições foram realizadas em um dinamômetro hidráulico, ao qual se acrescentaram sistemas de medição de temperatura, pressão e emissões. No interior do motor, as medições foram realizadas com um anemômetro de fio quente. Para o cálculo da intensidade de turbulência, utilizaram-se as médias amostrais ao longo de 200 ciclos para as medições no interior do cilindro, e 300 ciclos para as medições no coletor de admissão. Com base nos resultados obtidos às rotações de 2500, 3000 e 3500 rpm, verificou-se que a turboalimentação promoveu o aumento da intensidade de turbulência no interior do motor nos processos de admissão e compressão. Em conseqüência, a combustão na versão turboalimentada se deu de maneira mais eficiente, o que se constatou sob a forma de ganhos de potência, redução do consumo específico de combustível, e redução das emissões específicas de CO, HC e CO2. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / Adequate turbocharging of naturally aspirated engines may lead to increased torque and power. These advantages are a consequence of higher in-cylinder pressure due to the larger amount of induced air by means of the compressor. The weight/power ratio is reduced, allowing the use of a smaller system for the same duty. According to previous works, under certain conditions the engine can operate with poorer air-fuel mixtures without performance losses. This work evaluated the effects of turbocharging on the intake manifold and in-cylinder flows of a normally aspirated engine. Both engine configurations were compared in terms of air-fuel mixture turbulence intensity, performance, fuel consumption and emissions. The measurements were performed on a hydraulic dynamometer equipped with temperature, pressure and emissions sensors. The measurements inside the engine were performed with a hot-wire anemometer. The turbulence intensity was calculated based on the ensemble average from 200 engine cycles for the in-cylinder measurements and from 300 engine cycles for intake manifold measurements. Based on the results obtained for the speeds of 2500, 3000 and 3500 rpm, the turbocharged brought about higher turbulence intensity levels inside the engine along the intake and compression strokes. As a consequence, the combustion process in the turbocharged configuration was more efficient, and it was verified in terms of increased power, reduced specific fuel consumption and specific CO, HC and CO2 emissions.

Orientador: Luiz Fernando Milanez / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T07:09:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_EduardoGodoyde_M.pdf: 4233314 bytes, checksum: 431da8392afee63bfdeb9c898bb351a7 (MD5) Previous issue date: 1987 / Resumo: A partir de dados obtidos em ensaios de desempenho na tomada de potência de três tratores agrícolas foram propostos três métodos para a avaliação indireta do torque de motores diesel: medição do consumo de combustível, medição da temperatura dos gases de escape e medição da posição da alavanca de acionamento da bomba injetora. A medição do consumo de combustível foi feita utilizando-se um medidor digital com pré-fixação de volume de combustível a ser utilizado e leitura do tempo gasto. A variável independente, neste caso, para a modelagem do torque foi a massa de combustível injetada por cilindro e por ciclo. A temperatura dos gases de escape foi medida utilizando-se um termo-elemento. A variável independente, neste caso, foi a diferença entre a temperatura de escape e a temperatura do ar de admissão. A posição da alavanca de acionamento da bomba injetora foi avaliada através da rotação máxima livre do motor, sendo esta rotação tomada como a variável independente. A análise estatística dos resultados mostrou que na modelagem matemática, em todos os métodos, deveria ser incluida a rotação do motor que se mostrou significativa. Foram feitas considerações a respeito da utilização de cada método em função da precisão, custo e facilidade de adaptação. / Abstract: Three methods for indirect evaluation of the torque of diesel engines were proposed from data obtained in performance tests in the power take-off of agricultural tractors: measurement of the fuel consumption, measurement of exhaust gas temperature and measurement of the position of the fuel pump control lever. The fuel consumption was measured by means of a digital sensor that records the time taken for a fixed amount of fuel to be burned. The independent variable in this case for the mathematical modeling of the torque was the mass of fuel delivered per cylinder per cycle. The exhaust gas temperature was me1sured by a thermo-couple. The independent variable here was the difference between the exhaust temperature and the admission air temperature. The position of the fuel pump control lever was evaluated as a function of the engine maximum engine speed, with this speed being taken as the independent variable. A statistical analysis of the results indicated that in the mathematical modeling, for all methods, the engine speed should be included as an additional independent variable. Considerations were made regarding the utilization of each method as function of accuracy, costs and adaptability. / Mestrado / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Ricardo Alan Verdú Ramos / Banca: Emanuel Rocha Woiski / Banca: José Antonio Andrés Velásquez Alegre / Resumo: O emprego de óleos vegetais como combustível é conhecido desde os primórdios do motor de combustão interna de ignição por compressão. Atualmente, por conta dos elevados custos do petróleo e seus derivados, os combustíveis alternativos passam a ser competitivos sob o ponto de vista econômico para uso em motores. Diante desse contexto, foi proposta a construção de uma bancada dinamométrica, envolvendo o desenvolvimento e a concepção dos componentes necessários, e, depois, a realização de testes preliminares do desempenho de um motor reformado, operando com diesel comum comercial (B5), biodiesel de óleo de soja (B100) e nas seguintes proporções de mistura: B20, B50 e B80. Por meio dos ensaios preliminares, foi possível validar os resultados obtidos comparando-os com os valores de torque e potência definidos pelo fabricante do motor. Analisando as curvas obtidas em função da rotação e do combustível utilizado nos ensaios, foi verificado um melhor desempenho do motor com a utilização do B20, especialmente na faixa de rotação ao redor de 1.800 rpm, para a qual o mesmo foi projetado. Por outro lado, nesta mesma faixa de rotação, foi verificado o pior desempenho para a operação com B100, confirmando o que havia sido encontrado na literatura / Abstract: The use of vegetable oils as fuel is known since the dawn of the internal combustion engine of compression ignition. Currently, due to the high cost of oil and its derivatives, alternative fuels become competitive under the economic point of view for use in engines. In this context, it was proposed the construction of a dynamometer bench involving the development and design of the components required, and, after, performing preliminary testing of the performance of a refurbished engine, operating with common commercial diesel (B5), soybean oil biodiesel (B100) and in the following mixing ratios: B20, B50 and B80. Through the preliminary tests, it was possible validate the results obtained comparing them to the values of torque and power defined by the engine manufacturer. Analyzing the curves obtained in function of rotation and the fuel used in the tests, was found better engine performance using the B20, particularly in the speed range around 1,800 rpm, for which it was designed. On the other hand, in this same speed range, the worst performance was verified for operating with B100, confirming what had been found in the literature / Mestre

Resumo: 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 / Abstract: 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 / Orientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Coorientador: Maria Odila Hilario Cioffi / Banca: Midori Yoshikawa Pitanga Costa / Banca: Rubens Caram Junior / Mestre

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores (Major Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor, na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

Submitted by Diogo Barreiros (diogo.barreiros@ufba.br) on 2017-02-17T15:39:20Z No. of bitstreams: 3 Dissertação Parte 01.pdf: 2043790 bytes, checksum: db69b439545208f9457caa8185db2d82 (MD5) Dissertação Parte 02.pdf: 1723290 bytes, checksum: f59635c2b682e4bce950b29de7f5c523 (MD5) Dissertação Parte 03.pdf: 1845287 bytes, checksum: 8d29fd76bb337f492f0cabccb9f75d3d (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2017-02-17T15:44:13Z (GMT) No. of bitstreams: 3 Dissertação Parte 01.pdf: 2043790 bytes, checksum: db69b439545208f9457caa8185db2d82 (MD5) Dissertação Parte 02.pdf: 1723290 bytes, checksum: f59635c2b682e4bce950b29de7f5c523 (MD5) Dissertação Parte 03.pdf: 1845287 bytes, checksum: 8d29fd76bb337f492f0cabccb9f75d3d (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-17T15:44:13Z (GMT). No. of bitstreams: 3 Dissertação Parte 01.pdf: 2043790 bytes, checksum: db69b439545208f9457caa8185db2d82 (MD5) Dissertação Parte 02.pdf: 1723290 bytes, checksum: f59635c2b682e4bce950b29de7f5c523 (MD5) Dissertação Parte 03.pdf: 1845287 bytes, checksum: 8d29fd76bb337f492f0cabccb9f75d3d (MD5) / Os motores automotivos utilizam sistema mecânico para acionamento das válvulas de exaustão e admissão. O sistema de acionamento mecânico de válvulas tem se mostrado confiável e eficiente por muitos anos, porém, a falta de flexibilidade para variar tempos e cursos das válvulas é umas das maiores causas da baixa eficiência e alto consumo de combustível nos Motores de Combustão Interna. Atualmente grande importância tem sido dada à redução no consumo de combustível, melhorias no desempenho e redução nos níveis de emissão. Reconhecendo este compromisso, indústrias automotivas juntamente com a comunidade científica estudam tecnologias capazes de viabilizar as Válvulas com Tempos Variáveis (Variable Valve Time - VVT). Entre esses novos tipos de dispositivos estão os sistemas denominados Camless (desprovido de cames) que utilizam atuadores independentes que possibilitam o controle dos movimentos das válvulas. Esta tecnologia promete aumentar a economia de combustível e potência além de reduzir as emissões e custos de fabricação do motor. Este trabalho aborda o desenvolvimento de um atuador eletro-hidráulico capaz de atender a demanda típica de motores automotivos. Mais especificamente, se propõe a atender à necessidade de flexibilização do controle das variáveis envolvidas no processo de combustão em motores de combustão interna. Entre suas principais características, o sistema desenvolvido prioriza as possibilidades de controle independente de cada válvula, variando seus tempos de ciclo, curso e velocidade de assentamento.