Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-09-29T04:09:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 334759.pdf: 9176122 bytes, checksum: 3cdeb518e3c806bbf43e8bc028fcd139 (MD5) Previous issue date: 2015 / O presente trabalho aborda os problemas de modelagem, simulação, projeto e implementação de uma estratégia de controle para um motor a combustão interna (MCI) do ciclo Otto, onde os objetivos de controle são manter a operação em regiões mais eficientes e reduzir o consumo de combustível, indo de encontro aos objetivos de eficiência energética de um veículo híbrido série em desenvolvimento. A estratégia de controle adotada para o MCI é baseada em modos deslizantes e foi motivada pelos bons resultados apresentados em um artigo da literatura recente, que com ações complementares sobre o ponto de ignição e injeção de combustível, aliado à operação com mistura pobre, garante tanto a robustez desejada para o controle da rotação quanto redução no consumo de combustível. Para o projeto do controlador, um modelo de valores médios foi ajustado para descrever as dinâmicas do MCI em estudo, sendo que a estimação dos parâmetros e a validação do modelo bem como o projeto do controlador se deram por simulações no ambiente Matlab/Simulink®. O controlador foi validado em um MCI de baixa cilindrada que foi completamente instrumentado e gerenciado por uma central eletrônica de código aberto, que pela possibilidade de alterações em hardware e software facilitou a realização dos testes necessários e a implementação do controlador. Os resultados experimentais foram satisfatórios e os objetivos de controle foram alcançados, demonstrando a viabilidade e o bom desempenho do controlador implementado, ambos requisitos de grande interesse para a aplicação em que o MCI está inserido.<br> / Abstract : This thesis presents the problems of modeling, simulation, design and experimental validation of a control strategy for a spark-ignition internal combustion engine, where the control objectives are to maintain the engine speed at a desired value and to consume the minimum mass of fuel that allows the former objective to be met, in line with the energy efficiency objectives of a series hybrid powertrain in development. The control strategy for the engine is based on sliding modes and was motivated by the good results of an article from recent literature, in which the complementary operation mode on the spark advance and fuel injection, with adequate lean burn conditions, ensures both engine speed at its desired value and reduction in the fuel consumption. For the controller design, a mean value model was fitted to describe the engine dynamics, where the parameter estimation and the model validation as well as the controller design have been made by simulations on the Matlab/Simulink® environment. The controller was validated in a small engine, fully instrumented and controlled by an open source fuel injection, where the experimental procedures and the controller implementation was facilitated by possibility of hardware and software modifications. Experimental results were very expressive and the controller successfully fulfilled the two control objectives, showing the feasibility and the good performance of the proposed strategy, both requirements of high interest for the application in which the engine is inserted.

MATOSO, F. S. Predição das propriedades físico-químicas do éster etílico do óleo de mamona (EEOM). 2013. 56 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2015-03-05T12:09:44Z No. of bitstreams: 1 2013_dis_fsmatoso.pdf: 1515295 bytes, checksum: 6d204f2211684236ef1220be129b7e06 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2015-03-24T11:27:32Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2013_dis_fsmatoso.pdf: 1515295 bytes, checksum: 6d204f2211684236ef1220be129b7e06 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-24T11:27:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2013_dis_fsmatoso.pdf: 1515295 bytes, checksum: 6d204f2211684236ef1220be129b7e06 (MD5) Previous issue date: 2013-08-26 / The physicochemical properties of the Ethyl Ester of Castor Oil (EECO) were estimated from theoretical models and experimental analysis. As it is not a comercial fuel, the EECO has been manufactured by a special fabrication process denominated (Transesterification Double Step Process) TDPS. Through the group contribution method, critical properties and normal boiling point were estimated. Using the values of the critical properties and mathematical correlations, were surface tension, enthalpy vaporization, vapor pressure, thermal conductivity, viscosity and density estimated. The experimental analysis of EEOM was conducted using techniques traditionally associated with research of density and viscosity of fuel. In the experimental analysis of viscosity it was used a Ford cup viscometer. As an alternative to alleviate the values of viscosity and density of the fuel EECO in ultimate use, as well as analyzed mixtures EECO, ethanol and diesel trade in various volume fractions, estimating the values that can meet the Brazilian and European standards. The results of the physical and chemical properties will serve as a basis for computer simulation routines applied to the study of emissions and formation of jet fuel for EECO. / As propriedades físico-químicas do Éster Etílico do Óleo de Mamona (EEOM) foram estimadas a partir de modelos teóricos e análises experimentais. Por não ser um combustível comercial, o EEOM foi manufaturado por meio de um processo de fabricação denominado (Transesterification Double Step Process) TDPS. Através do método de contribuição de grupos, as propriedades críticas e o ponto de ebulição normal foram estimados. Utilizando os valores das propriedades críticas e correlações matemáticas, estimaram-se a tensão superficial, a entalpia de vaporização, a pressão de vapor, a condutividade térmica, a viscosidade e a densidade. A análise experimental do EEOM foi conduzida utilizando técnicas tradicionalmente associadas à pesquisa de densidade e viscosidade de combustíveis. Na análise experimental de viscosidade utilizou-se um viscosímetro copo Ford. Também foram analisadas experimentalmente as misturas ternárias do EEOM, etanol e diesel comercial em diversas frações volumétricas. A análise das misturas ternárias vem como uma alternativa para amenizar os valores de viscosidade e densidade do EEOM no combustível de uso final, estimando os valores de frações volumétricas que podem atender as normas brasileiras e europeias. Os resultados das propriedades físico-químicas servirão como base para rotinas computacionais de simulação aplicadas ao estudo de emissões de poluentes e formação do jato combustível para o EEOM.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-05-23T04:25:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346629.pdf: 6477757 bytes, checksum: 279b986787ad69d2a71666417fcea300 (MD5) Previous issue date: 2016 / O agravamento das questões ambientais coloca em evidência a parcela de contribuição dos veículos automotores nas emissões de gases poluentes na atmosfera. Limites de emissões cada vez mais restritivos pressionam por tecnologias de veículos elétricos ou híbridos. O aumento da eficiência do motor de combustão interna também é um caminho viável para redução das emissões. Entre outras alternativas, o sistema Stop-Start, que permite a funcionalidade de paradas e partidas automáticas do motor de combustão interna, é uma das tecnologias que promove maior eficiência do motor de combustão interna. Entretanto, para que seja amplamente adotado nos veículos atuais, é necessário rever o conceito do sistema de partida atual. A hipótese da pesquisa é que existe uma lacuna no âmbito dos sistemas de partida para motores de combustão interna que previne a ampla adoção da tecnologia Stop-Start nos veículos atuais. O objetivo do trabalho é o desenvolvimento de um novo conceito de interface mecânica para sistemas de partida de motores de combustão interna. A pesquisa adota metodologia clássica de desenvolvimento de novos produtos, direcionada à atividade inovadora, sendo estruturada em quatro fases. Na fase de Projeto Informacional uma revisão bibliográfica detalhada visa o entendimento dos entraves para a evolução da interface mecânica convencional. Na fase de Projeto Conceitual, esforço de abstração do sistema interface mecânica e ferramentas de auxílio baseadas na metodologia proposta visam estimular a criatividade e culminam com um esboço do novo conceito. No Projeto Preliminar, a modelagem dinâmica permite superar desafios técnicos para a funcionalidade adequada do novo sistema proposto. Na fase de Projeto Detalhado um protótipo físico é construído e realizam-se os primeiros testes experimentais, os quais atestam a funcionalidade e o potencial da nova interface. A conclusão da pesquisa confirma a lacuna existente e ratifica o potencial de evoluir a tecnologia atual. Além disso, a pesquisa evidencia que, extrapolando-se o resultado obtido para qualquer outro projeto, que o domínio de uma metodologia adequada não inibe a criatividade, pelo contrário, estimula o desenvolvimento de produtos inovadores.<br> / Abstract : Increasingly environmental issues highlight the contribution of automotive vehicles in the emissions of greenhouse gases in the atmosphere. Limits of increasingly stringent emission are pushing for technologies of electric or hybrid vehicles. New technologies developed for increased internal combustion engine efficiency are also a viable way to reduce emissions. Among other alternatives, the Stop-Start system that allows the functionality of automatic stops and starts of the internal combustion engine is a technology that promotes increased efficiency of the internal combustion engine. However, to be widely adopted in today?s vehicles, it is necessary an evolution of the State of the art in starting systems for internal combustion engines. The hypothesis of the research is that there is a gap under the starting systems for internal combustion engines that prevent widespread adoption of Stop-Start technology. The objective is to develop a new concept of mechanical interface for starting systems of internal combustion engines. The research adopts a classical methodology of development of new products divided into four phases, directed to innovative activities. First, the Clarification of the Task phase starts with a detailed literature review is aimed at understanding the barriers to the evolution of conventional mechanical interfaces. At Conceptual Design phase, abstraction efforts are carried in terms of mechanical interfaces along with supporting tools based on the proposed methodology aims to stimulate creativity and culminate with a new concept sketch, which is critically evaluated and approved. In the Preliminary Design phase, application of lumped parameter dynamic models overcome some design challenges for proper functionality of the proposed new system. During Detailed Design phase, fabrication of a physical prototype and experimental tests confirms functionality and potential of the new mechanical interface design. Conclusions of the research confirm the gap and defines a potential to evolve State of the art technologies in the field of starting systems for internal combustion engines. Furthermore, the research results indicates, extrapolating to any other project, that the adequate application of systematic design methodology does not inhibit creativity, by contrast, encourages the development of innovative products.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-01-29T21:11:50Z No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado _PEI_Márcio Carvalho.pdf: 4458922 bytes, checksum: bf37567eabff31b863b7a2c9e5635052 (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-03-17T17:51:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado _PEI_Márcio Carvalho.pdf: 4458922 bytes, checksum: bf37567eabff31b863b7a2c9e5635052 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-17T17:51:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação de Mestrado _PEI_Márcio Carvalho.pdf: 4458922 bytes, checksum: bf37567eabff31b863b7a2c9e5635052 (MD5) / Este trabalho apresenta uma avaliação de um motor de combustão interna ciclo Otto, 1,4 L de volume e potência máxima de 77,2 kW, utilizando diferentes tipos de combustíveis. São abordadas características importantes dos combustíveis utilizados em motores de combustão interna, as emissões veiculares e fatores de projeto que influenciam no desempenho, eficiência e emissões do motor. O trabalho faz uma abordagem de conceitos da termodinâmica como entropia, irreversibilidades, exergia (que é o máximo trabalho obtido da energia) e a aplicação das Primeira e Segunda Leis da Termodinâmica em motores de combustão interna. A metodologia do trabalho consistiu de ensaios experimentais realizados em um dinamômetro de bancada, onde foram comparados os resultados de desempenho (torque e potência), consumo de combustível, eficiências e emissões entre os combustíveis álcool, gasolina, misturas gasolina/álcool e gás natural veicular (GNV). Em relação aos resultados de desempenho, o combustível que proporcionou os maiores valores de torque e potência ao motor foi o álcool etílico anidro combustível (AEAC). Nas misturas com a gasolina, houve também aumento dos resultados de desempenho e eficiência conforme se aumentava o percentual de AEAC. Comparando os resultados dos combustíveis líquidos com o combustível gasoso, foi observado que o GNV apresentou a maior eficiência entre todos os combustíveis do comparativo, embora em relação ao desempenho, os valores apresentados pelo GNV tenham sido significativamente inferiores aos demais combustíveis líquidos. De uma maneira geral, esse trabalho destacou o álcool combustível, tanto pelos bons resultados de desempenho e eficiência, como do ponto de vista ambiental por ser provindo da biomassa, sendo sua fonte de origem considerada renovável e parte das emissões de CO2 capturadas nos vegetais que dão origem ao combustível.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-12-27T03:13:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 342270.pdf: 2594824 bytes, checksum: 8892f4d9a6a62b64617c280d295adee6 (MD5) Previous issue date: 2016 / Esse trabalho tem por objetivo analisar, via simulação numérica, o efeito de variações na temperatura da mistura no desenvolvimento da pressão na câmara de combustão e na tendência para detonação em motores operando em modo HCCI (Homogeneus Charge Compression Ignition). Em motores a combustão interna em geral, a carga ar-combustível após compressão no cilindro é afetada pela existência de camadas limites próximas às paredes da câmara de combustão, originando gradientes de temperatura na direção normal às paredes, os quais afetam a ignição e propagação da combustão. Nesse trabalho, para simular a estratificação térmica observada em motores, gradientes de temperatura foram impostos às zonas de reação do modelo multizonas e utilizados como variável independente. Contrário aos trabalhos publicados na literatura, a energia total contida na mistura ar-combustível foi mantida constante, de forma a isolar o efeito da estratificação térmica daqueles oriundos do aquecimento adicional da mistura ar-combustível, uma estratégia comumente utilizada para o controle de combustão em misturas pobres e condições de carga elevada. Para isso, a massa distribuída às diferentes zonas é determinada de forma a manter a energia térmica da mistura constante em todas as simulações. Simulou-se condições de operação com mistura pobre, iso-octano foi utilizado para representar o combustível, utilizou-se um mecanismo reduzido de cinética química e aplicou-se o método multizonas conforme disponível no pacote computacional ChemKin®. Os resultados obtidos foram comparados com aqueles reportados na literatura. Verificou-se que o controle energético dentro do sistema tem o efeito sobre os momentos de ignições térmicas, e dessa forma consegue-se diminuir as taxa com que a pressão aumenta. Porém, ficou evidente que em termos práticos, onde há o aumento da rotação existe o aumento da sensibilidade do motor à alteração da carga térmica, a característica do motor nos processos de expansão e compressão, além de cinética química devem se adaptar, ou mais precisamente, se sincronizar com a alteração da rotação para que não haja uma alta taxa líquida de calor liberado. Além disso, foi testado o uso de EGR como um recurso para controle da combustão. Dessa forma, foi mostrado que com a sua utilização foi possível elevar o potencial térmico do motor.<br> / Abstract : The work aims to analyze through numerical simulations on idealized conditions the operating capacity of the HCCI engine combustion process (Homogeneus Charge Compression Ignition), under high equivalence ratios with use a reduced kinetic mechanism of iso-octane as fuel. The result aims to achieve the conditions for the existence of the stable operation of the combustion at high loads with the engine always operating on the same thermodynamic potential. With this, all the work is based on the maintenance of the initial energy provided for in the first case validated by the literature. The control of the pressure increase rate is the parameter of most interest to be analyzed, but the changes made for this purpose modify the behavior of combustion. The main issue addressed is the inhomogeneity of the temperature within the system. This property inherent to the engine enables control over the thermal ignitions and as a consequence temperature width is created that serves as the main responsible for the delay of the ignition between adjacent volumes and deflagration speed of ignitions. With use of simulation module of software ChemKin® HCCI combustion processes multi zone, temperatures gradients were imposed as an independent variable to the reaction system of the engine and thereby determine mass distributions as a dependent variable in order to maintain a constant energy. Thus was set the parameter space of energy stratification for the reactive system. The results obtained through the established methodology were compared with the literature. It was found that the energy control in the system has the effect on ignition delay time and thus achieves decreasing the rate at which the pressure increases. However it was evident that in practice terms, where with an increase of engine speed the sensitivity at relation at thermal charge change is incresed and then, the characteristics of the engines in the expansion and compression processes as well as chemical kinetics must adapt, or more precisely, to synchronize with changing the rotation speed so that no there is a high net rate of heat released. Furthermore, the use of EGR is shown very efficient in the control of reaction rates increasing the thermal potential of engine.

Resumo: 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... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: 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 / Orientador: José Luz Silveira / Coorientador: Cristiane Aparecida Martins / Banca: João Andrade de Carvalho Junior / Banca: Nédilo Carrinho de Castro / Banca: Marcelo Andreotti / Banca: Maria Esther Sbampato / Doutor

Orientador: Pedro Magalhães Sobrinho / Co orientador: José Luz Silveira / Banca: Marcio Abud Marcelino / Banca: Christian Jeremi Coronado Rodríguez / Resumo: Nos dias de hoje é essencial a busca por novas fontes energéticas, não somente pelos aspectos ambientais e seus respectivos gases poluentes, que contribuem para o aumento do efeito estufa em nosso planeta, mas também como uma forma de desenvolver novas tecnologias, reduzindo cada vez mais nossa dependência global em uma matriz energética. Cada vez mais a tendência de um sistema mais produtivo com o confinamento de animais, em unidades restritas, acaba gerando grandes problemas ambientais devido a alta geração de resíduos com sua indevida disposição no solo. Devido a esta realidade, os biodigestores se apresentam como uma boa alternativa, não só na redução da contaminação ambiental, como na produção de energia. Neste estudo foi realizada uma análise técnica e econômica entre uma microturbina e um motor de combustão interna, a fim de analisar a aplicabilidade de ambas as tecnologias, através da quantidade e forma de energia necessárias ao local, os custos de investimento e o tempo de retorno do capital. Por fim, foram estudados os aspectos ambientais, calculados através da eficiência ecológica, realizando uma comparação entre o gás natural e o biogás, ambos os combustíveis sendo queimados em microturbinas e motores de combustão interna. / Abstract: Today it is essential to search for new energy sources, not only for their environmental and greenhouse gases, which contribute to the enhanced greenhouse effect on our planet, but also as a way to develop new technologies, reducing more our dependence on a global energy matrix. Increasingly, the trend of a more productive with the confinement of animals in restricted units, it generates large environmental problems due to high waste generation with their improper disposal in the ground. Due to this fact, the digesters are presented as a good alternative, not only in reducing environmental contamination, such as in energy production. This study was carried out a technical and economic analysis of a microturbine and an internal combustion engine in order to analyze the applicability of both technologies, and by the amount of energy required to form local investment costs and time to return the capital. Finally, we studied the environmental, ecological efficiency calculated by, making a comparison between natural gas and biogas, both fuels being burned in microturbines and internal combustion engines. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-10-10Bitstream added on 2014-06-13T19:39:25Z : No. of bitstreams: 1 govoni_jb_me_guara.pdf: 3573500 bytes, checksum: da2782aa8bd86007fc34cc1d44a8ae6c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Nos dias de hoje é essencial a busca por novas fontes energéticas, não somente pelos aspectos ambientais e seus respectivos gases poluentes, que contribuem para o aumento do efeito estufa em nosso planeta, mas também como uma forma de desenvolver novas tecnologias, reduzindo cada vez mais nossa dependência global em uma matriz energética. Cada vez mais a tendência de um sistema mais produtivo com o confinamento de animais, em unidades restritas, acaba gerando grandes problemas ambientais devido a alta geração de resíduos com sua indevida disposição no solo. Devido a esta realidade, os biodigestores se apresentam como uma boa alternativa, não só na redução da contaminação ambiental, como na produção de energia. Neste estudo foi realizada uma análise técnica e econômica entre uma microturbina e um motor de combustão interna, a fim de analisar a aplicabilidade de ambas as tecnologias, através da quantidade e forma de energia necessárias ao local, os custos de investimento e o tempo de retorno do capital. Por fim, foram estudados os aspectos ambientais, calculados através da eficiência ecológica, realizando uma comparação entre o gás natural e o biogás, ambos os combustíveis sendo queimados em microturbinas e motores de combustão interna. / Today it is essential to search for new energy sources, not only for their environmental and greenhouse gases, which contribute to the enhanced greenhouse effect on our planet, but also as a way to develop new technologies, reducing more our dependence on a global energy matrix. Increasingly, the trend of a more productive with the confinement of animals in restricted units, it generates large environmental problems due to high waste generation with their improper disposal in the ground. Due to this fact, the digesters are presented as a good alternative, not only in reducing environmental contamination, such as in energy production. This study was carried out a technical and economic analysis of a microturbine and an internal combustion engine in order to analyze the applicability of both technologies, and by the amount of energy required to form local investment costs and time to return the capital. Finally, we studied the environmental, ecological efficiency calculated by, making a comparison between natural gas and biogas, both fuels being burned in microturbines and internal combustion engines.

Orientador: Marco Lúcio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T04:09:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigues_AlexdeSouza_M.pdf: 4083435 bytes, checksum: d064f345587c31e235681e0db1417f27 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Devido às atuais exigências de leis de emissão e redução de consumo de combustível, busca-se reduzir o peso dos componentes sem impacto aos critérios de projeto. Neste sentido, torna-se importante entender e discutir os critérios de projeto do componente em estudo. Este trabalho tem por objetivo entender a influência da redução do contrapeso de uma árvore de manivelas quatro cilindros em linha. Assim, para analisar o impacto da redução de massa nos contrapesos, foi realizado um estudo de sensibilidade nesta região do componente. Para analisar esta viabilidade, foram discutidos alguns critérios de balanceamento e a dinâmica do virabrequim em operação no motor. Nestas metodologias de balanceamento, resumiu-se a teoria básica mais comumente utilizada. Neste trabalho, aplicou-se o conjunto de ferramentas analisadas em um estudo de caso para um virabrequim forjado de um motor quatro cilindros em linha, obtendo-se a diferença dos critérios de balanceamento utilizados em relação à análise dinâmica. Foi observado que há critério de balanceamento que não considera efeito dinâmico importante. Finalmente, demonstrou-se que quando se deseja ter um contrapeso leve, existem alternativas de geometria que minimizam o impacto da retirada de massa / Abstract: Due to the current emission standard and fuel consumption requirements, lightweight components with no impact in the design criterion are desired. As a consequence, it is vital to understand and discuss the design criteria of the studied component. This work aims to understand the influence of crankshaft counterweight reduction in an inline-four cylinder engine. Thus, to analyze the counterweight mass reduction, it was done a sensitivity study at this region. In order to analyze this feasibility, it was discussed some balancing criteria and also the crankshaft under virtual engine operation. In these balancing methodologies, it was summarized the basic theory usually designed. In this work, it was applied a package of tools in a study of case for a 4cyl. in-line engine crankshaft, obtaining the difference between some balancing methods versus the dynamics analysis. It was noticed that there are balancing methodologies which do not mind important dynamics effect. All in all, it was showed that if a lightweight design is desired, there are some ways to minimize the unbalancing impact when saving counterweight mass / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Pablo Siqueira Meirelles, Douglas E. Zampieri / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:09:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_AlexandreSchalch_M.pdf: 7112696 bytes, checksum: 0f7bdbd014e6bd5c62865524aaa15fca (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo a análise do fenômeno das vibrações torcionais em árvores de manivelas de motores de combustão interna para aplicações veiculares. Como exemplo, a formulação proposta será aplicada no estudo da árvore de manivelas de um motor fabricado pela empresa MWM Motores Diesel Ltda., de seis cilindros em linha, quatro tempos, considerando-se a utilização de um amortecedor de vibrações de material elastomérico acoplado ao componente. Da análise das vibrações torcionais é possível de se obter os torques atuantes em cada secção do virabrequim. Estes esforços poderão ser aplicados posteriormente como condições de contorno a um modelo de elementos finitos, para que juntamente aos demais carregamentos existentes, seja feita a verificação do ciclo de fadiga atuante, de modo a avaliar o coeficiente de segurança do componente. Apesar de não ser este o foco deste trabalho, pode-se notar a importância da análise das vibrações torcionais no dimensionamento estrutural de uma árvore de manivelas. Iremos comparar as amplitudes de vibrações torcionais teóricas às obtidas experimentalmente, para a validação do modelo matemático proposto / Abstract: The scope of this work is the study of the crankshaft torsional vibration phenomenon for internal combustion engines. As an example, the formulation will be applied to an engine for a vehicular application, manufactured by MWM Motores Diesel Ltda., with six cylinders in line configuration, four strokes and considering a rubber damper assembled to the component. From the torsional vibrations analysis, it is possible to ca1culatethe actuating torque in each crankshaft section. These loads can be applied as boundary conditions to a finite element model and with the consideration of the other existing loads it is possible to determine the fatigue cyc1e,to calculate the safety factor ofthe component. This is not the objective ofthis work, but it is possible to note the importance of the torsional vibrations analysis in the structural dimensioning of the crankshafts. The obtained results by the presented methodology will be compared to the measured values for the validation of the proposed mathematical model / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica