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[pt] ANÁLISE NUMÉRICA DA INFLUÊNCIA DO USO DE HIDROGÊNIO COMO COMBUSTÍVEL SECUNDÁRIO EM MOTORES DE IGNIÇÃO POR COMPRESSÃO ASSISTIDA PELA CENTELHA / [en] NUMERICAL ANALYSIS OF THE INFLUENCE OF THE USE OF HYDROGEN AS A SECONDARY FUEL IN SPARK-ASSISTED COMPRESSION IGNITION ENGINESRAYANNE CARLA ALVES DO NASCIMENTO 08 October 2024 (has links)
[pt] Com os atuais requisitos sobre emissões e consumo de combustível em um
contexto de leis ambientais mais rigorosas, é necessário melhorar o desempenho
dos motores de combustão para reduzir as emissões de gases do efeito estufa.
Novas tecnologias, como Ignição por Compressão de Carga Homogênea (HCCI)
ou Ignição por Compressão Assistida por Centelha (SACI), são alternativas para
aumentar a eficiência dos motores. Neste trabalho, foi criada uma rotina MATLAB
para prever o desempenho da combustão SACI multimodo de metano e misturas
metano-hidrogênio, utilizando um modelo termodinâmico de duas zonas. Foi
realizada uma análise de sensibilidade a quatro parâmetros de desempenho:
eficiência térmica (nth), emissões de NOx, emissões de CO2 e energia do
combustível (Efuel), com diversas variações de fatores tais quais porcentagem de
H2, rotação do motor, relação de equivalência combustível - ar, pressão de
admissão e superposição de válvulas, utilizando ferramentas de planejamento de
experimentos para avaliar o impacto dos fatores sobre os parâmetros de
desempenho. O Planejamento Box-Behnken indicou que rotação do motor,
porcentagem de H2 e pressão de admissão são os fatores SACI mais importantes,
pois influenciam todos os parâmetros de desempenho do motor. Por outro lado, a
relação de equivalência combustível - ar foi relevante para apenas um deles (NOx)
e a superposição de válvula, como foi utilizada nos experimentos, mostrou nenhum
impacto relevante sobre os resultados. Além disso, foi feita uma Análise
Univariada para comparar motores de ignição por centelha e SACI. Os resultados
mostraram que os motores SACI apresentam melhor desempenho, sendo cerca de
7 por cento - 17 por cento mais eficientes e um aumento de 90 por cento - 96 por cento no IMEP. / [en] With the current requirements on emissions and fuel consumption in a
context of very strict environmental laws, it is necessary to improve combustion
engines performance to reduce greenhouse gas emissions. New technologies, such
as Homogeneous Charge Compression Ignition or Spark-Assisted Compression
Ignition (SACI), are alternatives to increase engine s efficiency. In this work, a
MATLAB routine was created to predict the performance of SACI multimode
combustion of methane and methane-hydrogen blends, using a two-zone
thermodynamic model. A sensitivity analysis was realized to four performance
parameters: thermal efficiency, NOx emissions, CO2 emissions and energy of the
fuel, with several factors variations such as percentage of H2, engine speed, fuelair equivalence ratio, intake pressure and valve overlap, using experimental design
tools to evaluate the impact of those factors over the performance parameters. The
Box-Behnken Design indicated that engine speed, percentage of H2 and intake
pressure are the most important SACI factors since they influence all engine
performance parameters. On the other hand, fuel-air equivalence ratio was relevant
in only one of them (NOx) and the valve overlap, as it was used in the experiments,
showed no relevant impact on the results. Furthermore, a Univariate Analysis was
done to compare Spark-Ignition and SACI engines efficiencies. The results showed
that SACI engines performs better, with 7 percent - 17 percent higher efficiency and 90 percent -
96 percent IMEP s increase.
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