A acirrada competição no mercado automobilístico, aliada às exigentes legislações de emissão de poluentes, acelera não somente a corrida pelo aumento de qualidade e redução de custo dos produtos, mas também a renovação e redução dos ciclos de vida dos produtos, travando uma verdadeira batalha pelo tempo. É nesse cenário que a aplicação das tecnologias de motor, as técnicas de projeto e de gerenciamento de projeto interagem para desenvolvimento dos novos motores, e o atendimento ou mesmo a superação das metas estará intimamente ligado não somente a competência técnica envolvida, mas também à eficiência dos processos de desenvolvimento de produtos aplicados. Este trabalho propõe um modelo para o processo de desenvolvimento de motores de combustão interna para a indústria automobilística, tomando como base referências bibliográficas e procedimentos e metodologias aplicadas para desenvolvimento de motores em um fabricante de motores diesel levantados a partir de um estudo de caso. Esse processo, associado às sugestões de melhorias, ferramentas e práticas pode ser, de forma conceitual, estendidos ao desenvolvimento de qualquer componente do automóvel, o próprio automóvel ou até mesmo outros produtos manufaturados que agreguem tecnologia e que estejam expostos a um mercado hostil como o automotivo. / The tight competition in the automotive industry, together with stringent pollutant emissions legislations, speeds up not only quality and cost reduction efforts, but also new products development and massive product life-cycle reduction, which leads to an endless war against time. In this environment the engine technologies, engineering methods and tools and project management techniques interact among themselves for new engine developments. As a consequence, the meeting and surpassing of these targets are linked not only to technical competence evolved, but also to product development process efficiency. This study proposes a methodology for engine development process for automotive industry, based on bibliography references and methodologies applied in a diesel engine manufacturer, raised from a Case Study. These processes, methods and procedures, along with improvement suggestions could be, as a concept, used for every automotive component, the vehicle itself and also any other manufactured product which has technology added to it.

A eletrônica embarcada teve um expressivo ganho de espaço dentro dos veículos ao longo dos últimos anos, mais especialmente no que se refere ao gerenciamento eletrônico do motor á combustão, uma vez que a inteligência empregada nesse sistema vem sofrendo constante evolução, sendo uma das evoluções, a utilização da estratégia FLEX de gerenciamento. O domínio das técnicas de controle de um motor á combustão interna torna-se desafiador em sua própria natureza, haja vista que envolve conceitos heterogêneos e concorrentes entre si em se tratando de aspectos de engenharia. Dessa forma, ainda é restrito o número de profissionais com conhecimento e competência para desenvolver atividades relacionadas ao gerenciamento desse sistema. Esse projeto teve por intuito o emprego de um empenho intelectual realizado em equipe a fim de desenvolver uma unidade de gerenciamento referente ao controle de um motor á combustão interna com estratégia FLEX de gerenciamento, tornando possível a inserção da cultura do estudo de gerenciamento de motores FLEX dentro das universidades, tais como, FATEC-Santo André, Escola Politécnica da USP e principalmente, a FATEC- Sorocaba. Para esse desenvolvimento, uma unidade já existente foi utilizada, sendo a mesma aplicada em seu projeto primitivo no Gol 1.6 com gerenciamento à gasolina e totalmente reprojetada na em seu firmware para o veículo VW Polo 1.6 na atual ocasião. Agora em uma aplicação FLEX, a partir de técnicas de controle, foi possível alcançar resultados similares aos observados na unidade original que equipa o veículo. Embora os resultados obtidos tenham limitações devido às condições de uso do veículo, estrutura da instituição e também do tempo disponível para esse desenvolvimento, foi possível entender e compreender diversos fatores antes maculados pela distância do contato direto com um sistema de gerenciamento real aplicado em um motor à combustão interna. Ademais, dentro das limitações citadas, os resultados obtidos mostraram-se bastante satisfatórios. / The embedded electronics had an expressive gain of space within the vehicles over the last years, more especially regarding the electronic management of the combustion engine since the intelligence employed in this system has been under constant evolution, being one of the evolutions, the use of the FLEX management strategy. The domain of control techniques of an internal combustion engine becomes challenging in its own nature since it involves heterogeneous concepts and competing with each other in the engineering aspects, in this way, the fluency in activities related to the management of this system is very rarefied in the professional and academic environment. The purpose of this project was the use of an intellectual commitment made in a team to develop a management unit for the control of an internal combustion engine with FLEX management strategy, making possible the insertion of the FLEX engine management study culture within the universities, such as, FATEC-Santo André, Polytechnic School of USP and mainly, FATEC-Sorocaba. For this development, an already started unit was used, being applied in its original design in Gol 1.6 with gasoline management and totally redesigned in its firmware for Polo 1.6 in the current occasion, now in a FLEX application, from techniques of control, it was possible to achieve results similar to those observed in the original unit equipping the vehicle. Although the results obtained have limitations due to the conditions of use of the vehicle, structure of the institution and also the time offered for this development, it was possible to understand several factors previously tainted by the distance of direct contact with a real management system applied in a motor to the internal combustion, in addition, within the mentioned limitations, the obtained results were shown quite satisfactory.

A acirrada competição no mercado automobilístico, aliada às exigentes legislações de emissão de poluentes, acelera não somente a corrida pelo aumento de qualidade e redução de custo dos produtos, mas também a renovação e redução dos ciclos de vida dos produtos, travando uma verdadeira batalha pelo tempo. É nesse cenário que a aplicação das tecnologias de motor, as técnicas de projeto e de gerenciamento de projeto interagem para desenvolvimento dos novos motores, e o atendimento ou mesmo a superação das metas estará intimamente ligado não somente a competência técnica envolvida, mas também à eficiência dos processos de desenvolvimento de produtos aplicados. Este trabalho propõe um modelo para o processo de desenvolvimento de motores de combustão interna para a indústria automobilística, tomando como base referências bibliográficas e procedimentos e metodologias aplicadas para desenvolvimento de motores em um fabricante de motores diesel levantados a partir de um estudo de caso. Esse processo, associado às sugestões de melhorias, ferramentas e práticas pode ser, de forma conceitual, estendidos ao desenvolvimento de qualquer componente do automóvel, o próprio automóvel ou até mesmo outros produtos manufaturados que agreguem tecnologia e que estejam expostos a um mercado hostil como o automotivo. / The tight competition in the automotive industry, together with stringent pollutant emissions legislations, speeds up not only quality and cost reduction efforts, but also new products development and massive product life-cycle reduction, which leads to an endless war against time. In this environment the engine technologies, engineering methods and tools and project management techniques interact among themselves for new engine developments. As a consequence, the meeting and surpassing of these targets are linked not only to technical competence evolved, but also to product development process efficiency. This study proposes a methodology for engine development process for automotive industry, based on bibliography references and methodologies applied in a diesel engine manufacturer, raised from a Case Study. These processes, methods and procedures, along with improvement suggestions could be, as a concept, used for every automotive component, the vehicle itself and also any other manufactured product which has technology added to it.

O presente trabalho objetivou ilustrar procedimentos de analise auxiliada por computador e metodologia de desenvolvimento para arvores de manivela tendo-se como meta sugestões de boas praticas de projeto visando a otimização de componentes segundo necessidades ditadas pelos clientes, competidores e legislações vigentes. Ilustrou-se uma lista das etapas principais do projeto e desenvolvimento de virabrequins com foco na analise dinâmica e estrutural do componente. Para estas etapas especificas, resumiu-se a teoria básica envolvida nos cálculos e analises necessários e, para casos de abordagens consagradas distintas na resolução de um mesmo problema, realizou-se uma comparação de precisão e custo envolvidos. Posteriormente, aplicou-se o conjunto de ferramentas analisadas em um estudo de caso com uma arvore de manivelas de quatro cilindros em linha, obtendo-se o desempenho estrutural e dinâmico do componente seguido de uma otimização paramétrica. Observou-se um potencial de ganho de precisão desde o calculo do carregamento aplicado no componente a otimização do mesmo, com o uso de métodos clássicos aplicados a nova tecnologia de software e hardware disponível. Concluiu-se que a organização adequada e utilização específica das ferramentas disponíveis trazem benefícios expressivos na qualidade dos resultados, melhor utilização dos recursos disponíveis e visão global do vinculo de diferentes parâmetros de desempenho. / In the current dissertation it was aimed to illustrate procedures regarding computer aided analysis and methodology for development of crankshafts seeking best practices suggestions to design and focusing on component optimization. These methods must adequate component design to customer, competitors and laws demands. Main development and design tasks for crankshafts were shown centering attention on dynamic and structural analysis. The basic needed theory for these specific tasks with calculus and analyses was summarized and, when more than one common approach was applicable, a cost and precision comparison was performed. Afterward, these tools were applied in a case study where main performance parameters for an inline four cylinder engine crankshaft were obtained. The component was analyzed structurally and dynamically for a subsequent parametric optimization. A potential benefit in precision was observed from applied loads calculation to the mentioned optimization by using available classic methods and modern software and hardware technology mutually. It was concluded that, with an adequate project organization and specific usage of available methods, expressive results can be obtained in results quality, best resources employment and general understanding of performance parameters links.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / As propriedades fÃsico-quÃmicas do Ãster EtÃlico do Ãleo de Mamona (EEOM) foram estimadas a partir de modelos teÃricos e anÃlises experimentais. Por nÃo ser um combustÃvel comercial, o EEOM foi manufaturado por meio de um processo de fabricaÃÃo denominado (Transesterification Double Step Process) TDPS. AtravÃs do mÃtodo de contribuiÃÃo de grupos, as propriedades crÃticas e o ponto de ebuliÃÃo normal foram estimados. Utilizando os valores das propriedades crÃticas e correlaÃÃes matemÃticas, estimaram-se a tensÃo superficial, a entalpia de vaporizaÃÃo, a pressÃo de vapor, a condutividade tÃrmica, a viscosidade e a densidade. A anÃlise experimental do EEOM foi conduzida utilizando tÃcnicas tradicionalmente associadas à pesquisa de densidade e viscosidade de combustÃveis. Na anÃlise experimental de viscosidade utilizou-se um viscosÃmetro copo Ford. TambÃm foram analisadas experimentalmente as misturas ternÃrias do EEOM, etanol e diesel comercial em diversas fraÃÃes volumÃtricas. A anÃlise das misturas ternÃrias vem como uma alternativa para amenizar os valores de viscosidade e densidade do EEOM no combustÃvel de uso final, estimando os valores de fraÃÃes volumÃtricas que podem atender as normas brasileiras e europeias. Os resultados das propriedades fÃsico-quÃmicas servirÃo como base para rotinas computacionais de simulaÃÃo aplicadas ao estudo de emissÃes de poluentes e formaÃÃo do jato combustÃvel para o EEOM. / 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.

Orientador: Marco Lúcio Bittencourt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T10:17:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_GuilhermeFerreiraGaspardeSouza_M.pdf: 12338307 bytes, checksum: ab4d1d99d29ac33f43baa8f02b554480 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho trata da análise cinemática, dinâmica, de vibração e de tensão de um motor de combustão interna (MCI) com componentes flexíveis (virabrequim e biela), obtendo-se assim o comportamento mecânico do motor, em especial do virabrequim e da biela. Deseja-se determinar tal comportamento para o MCI funcionando com velocidade constante e passando por uma retomada de velocidade. A razão para tal estudo é a de ter conhecimento sobre aplicações de virabrequins e sua influência no desempenho e dirigibilidade de um veículo. Dentro desse enfoque, tem-se de levar em consideração os esforços dinâmicos e os níveis de vibração torcional e de tensão agindo no sistema. Isso se dá pelo fato de que, no projeto de um motor, esses parâmetros são essenciais no dimensionamento de seus componentes. No desenvolvimento deste trabalho vários modelos de MCI serão utilizados para cumprir os objetivos propostos. Quando plausível os modelos serão comparados entre si definindo suas semelhanças e diferenças. / Abstract: This work deals with the kinematical, dynamical, vibration and stress analysis of an internal combustion engine (ICE) with flexible components (crankshaft and connecting-rod), aiming to obtain its mechanical behavior, in particular the crankshaft and connecting-rod. This behavior is considered for the ICE working with constant velocity and passing through a velocity recovery. The reason for this study is to acquire knowledge about crankshaft applications and the influence on vehicle performance and driveability. Based on that, we have to consider the dynamic forces, torsional vibration and stress levels acting on the system. This is necessary because, in an engine design, these parameters are essential for ICE components dimensioning. In this work several ICE models will be used to fulfill the goals. The models will be compared by considering their similarities and differences. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T12:18:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Minucci_FredericoRodrigues_M.pdf: 2447535 bytes, checksum: 1f8099b913d0c77861627fd93867cfb4 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O virabrequim é um dos principais componentes do motor de combustão interna e sua função é, em conjunto com a biela, transformar o movimento de translação do pistão em movimento de rotação. Como sofrem carregamentos cíclicos durante toda sua vida útil, o principal tipo de falha de um virabrequim é por fadiga. Porém, por estarem sujeitos a carregamentos complexos, tensões multiaxiais são geradas resultando no problema da fadiga multiaxial. Nos últimos anos, diversos métodos que tratam desse problema foram apresentados, porém, até hoje, nenhuma abordagem foi universalmente aceita. Este trabalho apresenta a avaliação da vida de dois virabrequins fornecidos pela empresa Thyssen Krupp Metalúrgica Campo Limpo Ltda quanto à falha por fadiga utilizando os critérios de fadiga multiaxial para elevado número de ciclos de Matake, McDiarmid e DangVan, baseados nos planos críticos, e os critérios de Sines, Crossland e Kakuno-kawada, baseados nos invariantes de tensão. Ao longo do trabalho, é descrita a cinemática e a dinâmica do movimento de um virabrequim bem como uma forma adequada de tratamento para a vibração torcional. Com base nos esforços, é feita a análise de tensões através do método de superposição de esforços unitários. Os resultados das tensões são utilizados como entradas em um algoritmo especialmente desenvolvido para os critérios de fadiga citados. As análises feitas mostram que os projetos analisados são seguros quando avaliados utilizando tais critérios / Abstract : The crankshaft is one of the most important components of the internal combustion engine and its function is, with the rods, transforming the linear movement of the piston into rotation. As it is under cyclic loading during all of his life, the main type of failure in these components is due to fatigue. However, as they are subject to complex loads, multiaxial stresses arise, which results in the problem of multiaxial fatigue. Recently, several approaches to this problem were proposed but until now, there is no universally accepted approach. This work evaluates the life of two designs of crankshafts provided by Thyssen Krupp Metalúrgica Campo Limpo Ltda with respect to the fatigue failure using the multiaxial high-cycle fatigue criteria of Matake, McDiarmid and Dang Van, based on critical planes, and Sines, Crossland and Kakuno-Kawada, which are based on the stress invariants. Throughout the work it is described the kinematics and the dynamics of the cranckshaft movement and an appropriate form of treatment for the torsional vibration. Based on the loads, a stress analysis is performed using the finite elements method and the superposition principle. The resulting stresses are used as inputs in a specially developed algorithm to evaluate the fatigue criteria cited. These analyses show that the designs are safe when they are evaluated using such criteria / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Denilson Boschiero do Espirito Santo, Jorge Isaias Llagostera Beltran / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-16T21:06:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FloresArteaga_JohnathanAnthony_M.pdf: 7822119 bytes, checksum: 01186d0adc1c930e06ebf80d8d39fb47 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Dentre as alternativas de geração de energia, os sistemas de cogeração provaram ser uma boa opção para a produção de energia distribuída em locais de carga elétrica e térmica coincidente. Estas demandas podem variar numa ampla faixa, o que faz com que os sistemas de cogeração atinjam alto fator de utilização de energia (FUE) em horas de coincidência de alta demanda e baixo FUE em horas de baixa demanda. As demandas de energia local podem variar de acordo com a hora do dia, nível de atividade e condição climática, sendo estas comparadas com a energia da máquina térmica para avaliar as diferentes opções de capacidade e de configurações do sistema de cogeração. A simulação de sistemas térmicos é uma ferramenta poderosa para o desenvolvimento de projetos e análises adequadas de usinas de energia, ajudando os projetistas a avaliar várias possibilidades e, assim, tentar tornar técnica e economicamente viável os sistemas de cogeração. Este estudo apresenta a avaliação de um sistema de cogeração com um motor de combustão interna a gás natural utilizando as demandas gerais do HC-UNICAMP. Programas computacionais são utilizados para a avaliação do sistema de cogeração, onde parâmetros e relações termodinâmicas são estabelecidos para uma condição de projeto e de operação anual. A performance do sistema de cogeração para um ano de operação é analisada através de oito conjuntos de perfis de demanda, classificados nas quatro estações do ano e, nestas, em dias úteis e dias não úteis. A análise de energia do sistema de cogeração permite visualizar a economia de energia que se pode obter com esta tecnologia, enquanto a análise exergética dos componentes do sistema identifica em forma qualitativa e quantitativa que componente pode ser otimizado para melhorar o desempenho do sistema de cogeração / Abstract: Among the alternatives of power generation, the cogeneration system proved to be a good option for distributed power production in sites of coincident electrical and thermal loads. These can vary in a large range making cogeneration systems achieve high-energy utilization factor (EUF) at hours of coincident high demands and low EUF at hours of small coincident demands. The site energy demands may vary with the hour of the day, level of activity and weather conditions, being compared with the energy of the prime mover to evaluate the different options for capacity and configuration of the cogeneration system. The simulation of thermal systems is a powerful tool for the development of suitable projects and analysis of power plants, helping designers to evaluate various possibilities trying to turn technically and economically feasible the cogeneration system. This study presents the evaluation of a cogeneration system with an internal combustion engine powered by natural gas, using the general demands of the HC-UNICAMP. Computational programs are used for the evaluation of the cogeneration system, where thermodynamic parameters and relations are established for conditions of project and annual operation. The performance of the cogeneration system for one-year of operation is analyzed using eight demand profile sets, classified in the four weather seasons and in weekdays and weekends. The energy analysis visualizes the energy savings that can be achieved with this technology, while the exergy analysis of the components identifies qualitative and quantitative, which component could be optimized to improve the performance of the cogeneration system / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Paulo Roberto Gardel Kurka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-11T04:00:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mello_ClaudioCoelhode_M.pdf: 11766357 bytes, checksum: 5f2659f4a4238bfbfaa4dd0e10c50790 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: This study evaluates the existing technology of converting the various residues in oil refineries and compares with the new technology of that the Grupo Combustíveis Alternativos (GCA), in conjunction with Petrobras and CENPES would apply to the conversion of the residue of the Vacuum distillation. Also studied is one of the components of the reactor Fast Pyrolysis developed in the GCA during phase two of Presat. This component is the injector and its study helps improve the reactor built for stage three from Presat. For the study were assembled two spout equipment, the first directed to study the behavior of the flow of droplets inside the reactor and the second for the purpose of measuring the distribution of droplets generated by the size of the nozzle / Abstract: This study evaluates the existing technology of converting the various residues in oil refineries and compares with the new technology of that the Grupo Combustíveis Alternativos (GCA), in conjunction with Petrobras and CENPES would apply to the conversion of the residue of the Vacuum distillation. Also studied is one of the components of the reactor Fast Pyrolysis developed in the GCA during phase two of Presat. This component is the injector and its study helps improve the reactor built for stage three from Presat. For the study were assembled two spout equipment, the first directed to study the behavior of the flow of droplets inside the reactor and the second for the purpose of measuring the distribution of droplets generated by the size of the nozzle / Mestrado / Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Os efeitos da adiÃÃo do biodiesel proveniente do Ãleo de mamona ao Ãleo diesel convencional foram estudados empregando-se ensaios dinamomÃtricos e simulaÃÃes multidimensionais. Avaliou-se o impacto desta adiÃÃo na dinÃmica do jato de combustÃvel e na formaÃÃo de Ãxidos de nitrogÃnio. Empregou-se o cÃdigo multidimensional KIVA 3 VR2 para a realizaÃÃo das simulaÃÃes computacionais e curvas experimentais de pressÃo no cilindro de um motor diesel rÃpido turboalimentado na validaÃÃo destas simulaÃÃes. Os combustÃveis analisados foram o Ãleo diesel mineral e a mistura B20, composta por 80% de Ãleo diesel e 20% de Ãster metÃlico do Ãleo de mamona, em volume. Os resultados obtidos indicam que a adiÃÃo de biodiesel provoca um acrÃscimo na penetraÃÃo do jato combustÃvel devido as suas caracterÃsticas inferiores de atomizaÃÃo com relaÃÃo ao diesel. As emissÃes de Ãxidos de nitrogÃnio foram consideravelmente superiores com o emprego da mistura B20, por conta de um aumento na parcela do jato combustÃvel exposta a altas temperaturas e condiÃÃes de queima pobre comparadas a estequiomÃtrica. / The effects of the addition of biodiesel to mineral diesel oil were studied employing dynamometer tests and multidimensional simulations. The impact of this addition upon the dynamics of the fuel jet and upon the formation of nitrogen oxides was accessed employing the multidimensional code KIVA 3 VR2 to carry out the computational simulations, which were validated against experimental curves of in cylinder pressure. The utilized fuels were diesel oil and B20 blend, comprising of 80% diesel oil and 20% methyl ester of castor oil, by volume. The results indicate that the addition of biodiesel causes an increase in the penetration of the fuel jet due to its lower atomization characteristics compared to diesel oil. Emissions of nitrogen oxides were higher with the use of B20 blends, due to an increase in the share of fuel jet exposed to high temperatures and lean burning conditions compared to stoichiometric.