O conceito de um motor rotativo de palhetas é apresentado e o modelo que opera similar aos motores recíprocos dois tempos é analisado. Este motor é formado por estator cilíndrico, rotor descentralizado, palhetas radiais e tampas laterais, similar aos compressores de palhetas radiais. Parâmetros geométricos estão definidos para que o motor possua características similares a dois motores recíprocos comerciais igualmente modelados. Suas geometrias estão detalhadas, assim como a modelagem termodinâmica e suas hipóteses, as quais devido ao caráter comparativo do trabalho não têm grande influência no alcance dos objetivos. Em relação aos motores recíprocos, o novo conceito prospecta algumas vantagens: maior compacidade; menor nível de vibrações; maior facilidade de alteração da razão de compressão; possibilidade de produção e montagem em módulos; e devido a todas estas, as maiores possibilidades para o projeto, fabricação, montagem e operação dos motores. Para melhor entendimento de algumas tendências relativas a estas vantagens, a sensibilidade dos parâmetros geométricos é estudada, com variações nos diâmetros do estator e do rotor, na espessura do rotor e das palhetas, na excentricidade entre rotor e estator, e no número de palhetas do conceito. Este estudo demonstra características únicas do motor rotativo de palhetas, dentre elas, a variação da espessura do rotor se destaca por proporcionar a alteração do tamanho do motor sem modificar os demais aspectos. A excentricidade entre o rotor e estator demonstra grande potencial na capacidade de alterar a razão de compressão do equipamento, inclusive podendo ser modificada após a construção do motor ou até mesmo durante sua operação. Também se destaca o número de palhetas, o qual tem influência direta sobre a curva de torque do ciclo e a efetividade do posicionamento das janelas de admissão e exaustão. Com isto, é concluída a caracterização da geometria e do funcionamento do motor rotativo de palhetas, obtendo uma boa base para as próximas etapas de seu desenvolvimento. / The concept of a rotary vane engine is presented and the model that operates similar to twostroke reciprocating engines is analyzed. This engine is formed by a cylindrical stator, decentralized rotor, radial vanes and side housing plates, similar to the radial vane compressors. Geometrical parameters are defined so that the motor has similar characteristics to two commercial reciprocating engines also modeled. Their geometries are detailed, as well as the thermodynamic model and its assumptions, which due to the comparative nature of the work do not have significant influence in achieving the objectives. With respect to reciprocating engines, the new concept is prospecting some advantages: higher compactness; lowest level of vibration; ease of adjustment of compression ratio; possibility of manufacture and assembly in modules; and due to all these, the numerous possibilities to the design, manufacture, assembly and operation of the engines. For a better understanding of some these advantages trends, the sensitivity of geometric parameters are studied, with variations in the diameters of the stator and rotor, in the thickness of the rotor and the vanes, in the eccentricity between rotor and stator, and in the number of vanes of the concept. This study demonstrates unique rotary vane engine characteristics, among them, the range of rotor thickness stands out for providing a change in engine size without changing other aspects. The eccentricity between the rotor and stator shows great potential for the ability to change the compression ratio of the equipment and can be modified even after the construction or even during operation of the engine. It also highlights the number of vanes, which has a direct influence on the torque curve of the cycle and the effectiveness of the positioning of inlet and exhaust ports. Therewith, the characterization of rotary vane engine geometry and operational design is complete, obtaining a good basis for its next development stages.

Este trabalho aborda o desenvolvimento de um sistema de controle em malha fechada de torque e velocidade de rotação para testes de motores de combustão interna em uma bancada que possui um dinamômetro de correntes de Foucault. É apresentada uma revisão bibliográfica que abrange a fundamentação teórica básica sobre dinamômetro, alguns dos principais testes realizados em motores de combustão interna e técnicas de controle e instrumentação que estão sendo desenvolvidas por pesquisadores sobre o tema de controle de dinamômetro para testes de motores de combustão interna. O projeto surgiu com a necessidade do Laboratório de Motores da UFRGS realizar vários testes em motores a combustão tendo uma maior confiabilidade e rapidez para aquisição dos resultados. Este sistema está baseado num microcontrolador da família Atmega onde foram implementados os algoritmos de um controlador PID e um proporcional, que controlam respectivamente, os níveis de corrente contínua aplicadas no dinamômetro e o percentual de abertura da borboleta do motor combustão através de um motor de passo. A etapa de controle é executada no microcontrolador e uma interface gráfica foi implementada em Labview. Esta interface gráfica faz a leitura via porta serial dos dados do microcontrolador e traça suas curvas as salvando em arquivo, também se pode visualizar os sinais das temperaturas do motor e dinamômetro e nível de combustível do reservatório. A validação do controle desenvolvido foi comprovada através da verificação da convergência dos sinais para os valores de referência desejados. O controle propiciou também uma diminuição dos tempos para obtenção das respostas desejadas em comparação com o sistema anterior de controle manual. / This paper describes the development of a torque and rotation speed closed loop control system for internal combustion engine tests in a bench using a Foucault current dynamometer. A bibliographical review that encompasses basic dynamometer theoretical concepts, some of the most important tests applied to internal combustion engines, and control and instrumentation techniques currently under development on dynamometer testing for internal combustion engines is presented. This project needs to perform tests in combustion engines which would produce more dependable and faster results. The system herein developed is based on an Atmega-type microcontroller where algorithms of both a PID and a proportion controller, controlling respectively the levels of direct current applied through the dynamometer coils and the opening of an internal combustion engine throttle body by means of a step motor, were implemented. The control stage was done in the microcontroller and a graphic interface for a personal computer was created in Labview. This graphic interface facilitates the microcontroller data reading and traces its curves, saving them in a file; also, the engine and dynamometer temperature signals and the tank fuel level can be visualized. The validation of this control has been proved by the signal convergence check for desired reference values. Furthermore, the control has enabled a reduction in ideal answer time attainment as compared to the previous manual system.

The internal combustion engine contributed in replacing animal effort and streamlining production processes. It has been enhanced by the man since its beginnings. Given the wide application of the internal combustion engine and the unavailability of a specific methodology for its development in the modern literature, it becomes clear the importance of knowledge systematization to this product s design. This dissertation presents a methodology to assist in decision making during the process of the internal combustion engine project. The methodology was developed to assist engineering students to develop internal combustion engines to apply mainly didactically, those being led and guided by a set of phases and tasks to reach the ultimate goal. It is also important to highlight the importance of the process of organizing knowledge, as an exemplification and aid tool for product design and design methodology courses. The methodology is structured in six phases: planning and information on the engine design, generation and selection of engine conception, engine concept detailing, engine manufacturing, assembly and engine testing, and finally the engine design closing phase. All phases are composed of a description of the stage, task/sub-task identifier, task/sub-task explanation, person responsible for carrying out the task and the output of the current phase. In addition to the methodology it was developed a spreadsheet with all the information on the phases and it was also provided management and project control tools such as a schedule and two project control charts. After its development, the methodology was assessed by professionals and 68% of the respondents claimed that this method is fully compliant as a helper in an internal combustion engine development process. Therefore, the design methodology expressed in the PMCI reached its initial goal. / Desde seus primórdios, o homem tentou substituir o esforço animal por máquinas. Tanto para minimizar os esforços, agilizar os processos, como também para a satisfação pessoal com a capacidade de romper as barreiras do conhecimento. O motor de combustão interna pode representar essa satisfação e desde os seus momentos iniciais vem recebendo inovações e aperfeiçoamentos feitos pelo homem. Destacando a importância do motor de combustão interna e por não haver disponível na literatura atual uma metodologia específica em planilha interativa para o desenvolvimento destes, entende-se a importância da organização do conhecimento para o projeto de motores de combustão interna. Com isso, esta dissertação apresenta uma metodologia para auxiliar nas tomadas de decisões para o projeto de motor de combustão interna. A metodologia para projeto de motor de combustão interna PMCI - foi desenvolvida com o intuito de auxiliar os acadêmicos dos cursos de engenharia a desenvolver motores de combustão interna para aplicações, principalmente didáticas, sendo estes guiados e orientados por um conjunto de fases e tarefas para se chegar ao objetivo final. Também para ressaltar a importância do processo de sistematização e organização de conhecimento, sendo uma ferramenta de exemplificação e auxílio em disciplinas de projeto de produto e metodologia de projeto. Estruturada por seis fases: planejamento e informações sobre o projeto do motor, geração e seleção da concepção do motor, detalhamento da concepção do motor, manufatura do motor, montagem e teste do motor, e por fim a fase de encerramento do projeto do motor. Todas as fases estão compostas por uma descrição da entrada da fase, identificador da tarefa/subtarefa, explicação da tarefa/subtarefa, o responsável pela realização da tarefa e a saída da corrente fase. Além da metodologia foi elaborado uma planilha eletrônica com todas as informações das fases e também disponibilizado ferramentas de gerenciamento e controle do projeto como um cronograma e dois gráficos de controle do projeto. Após o desenvolvimento, a metodologia foi posta à avaliação por profissionais relacionados com o tema e obteve-se resultado satisfatório. 68% dos respondentes afirmaram que esta metodologia atende totalmente como auxiliadora no processo de desenvolvimento de um motor de combustão interna. Desta forma, a metodologia de projeto expressa no PMCI alcançou o seu objetivo inicial.

Resumo: O aquecimento global e o agravamento da qualidade de vida da população causado principalmente pela queima de combustíveis fósseis (petróleo, diesel, gasolina), que emite milhões de toneladas de poluentes ao meio ambiente, é um dos focos principais da atualidade. Além disso, a certeza de que os combustíveis fósseis são bens esgotáveis abre margem para mais pesquisas em energias limpas, particularmente para os veículos automotores. Neste sentido tem recebido particular atenção a tecnologia de célula a combustível, que pode ser aplicada para o transporte urbano e corrobora para a melhoria da atual situação ambiental do planeta. As células a combustível surgem como tecnologias realmente promissoras para a geração de energia e embora já existam diversos protótipos e estudos no mundo, ainda são inviáveis comercialmente, fator este que pode ser contornado, com a evolução tecnológica e a possibilidade de produção em série, num futuro próximo. Dentre as diversas tecnologias hoje existentes, as células PEM (membrana de troca protônica) são as mais indicadas e fazem parte dos protótipos de veículos automotores em desenvolvimento, pois combina durabilidade, alta eficiência, tem rápido acionamento e opera em temperaturas relativamente baixas. Essa dissertação tem como objetivo a análise econômica comparando um ônibus movido com célula a combustível com um ônibus movido com motor de combustão interna. Além disso, foi calculada a eficiência ecológica para a produção do hidrogênio a partir de processos de reforma a vapor de gás natural, reforma a vapor de etanol, eletrólise por turbina eólica e eletrólise com energia de água vertida em hidroelétrica. / Abstract: The global warming is decreasing the life quality of population caused mainly by burning of fossil fuels (oil, diesel, gasoline) that emit millions of tons of pollutants to the environment. Besides, the certainty that those fossil fuels are non-renewable resources allows more researches in cleaner energy, and particularly in vehicles. This way, fuel cell has received particular attention because it can be applied in urban transport and improves the actual environmental situation of the world. The fuel cells appear like a promising technology for energy generation. Although there are a lot of prototypes and researches in the world, its commercialization is impracticable, although it can be changed over the technological evolution and an additional production, in a near future. Among several technologies in the present, the PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) is the most appropriated and take part of prototypes of vehicles in progress, because it combines durability, high efficiency, good response at room temperatures and it works at relatively low temperatures. The purpose of this dissertation was performes an economic analysis, comparing buses moved by fuel cells and buses moved by internal combustion engine. Furthermore was developed an ecological efficiency of hydrogen produced by natural gas, ethanol, electrolyse by wind turbine and hydrogen by hydroelectric power plant. / Orientador: Júlio Santana Antunes / Coorientador: José Luz Silveira / Banca: Pedro Magalhães Sobrinho / Banca: José Rui Camargo / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-02-03Bitstream added on 2014-06-13T18:59:50Z : No. of bitstreams: 1 braga_lb_me_guara.pdf: 793261 bytes, checksum: d7179a6a1c19d0deb0a73a3fd4770536 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O aquecimento global e o agravamento da qualidade de vida da população causado principalmente pela queima de combustíveis fósseis (petróleo, diesel, gasolina), que emite milhões de toneladas de poluentes ao meio ambiente, é um dos focos principais da atualidade. Além disso, a certeza de que os combustíveis fósseis são bens esgotáveis abre margem para mais pesquisas em energias limpas, particularmente para os veículos automotores. Neste sentido tem recebido particular atenção a tecnologia de célula a combustível, que pode ser aplicada para o transporte urbano e corrobora para a melhoria da atual situação ambiental do planeta. As células a combustível surgem como tecnologias realmente promissoras para a geração de energia e embora já existam diversos protótipos e estudos no mundo, ainda são inviáveis comercialmente, fator este que pode ser contornado, com a evolução tecnológica e a possibilidade de produção em série, num futuro próximo. Dentre as diversas tecnologias hoje existentes, as células PEM (membrana de troca protônica) são as mais indicadas e fazem parte dos protótipos de veículos automotores em desenvolvimento, pois combina durabilidade, alta eficiência, tem rápido acionamento e opera em temperaturas relativamente baixas. Essa dissertação tem como objetivo a análise econômica comparando um ônibus movido com célula a combustível com um ônibus movido com motor de combustão interna. Além disso, foi calculada a eficiência ecológica para a produção do hidrogênio a partir de processos de reforma a vapor de gás natural, reforma a vapor de etanol, eletrólise por turbina eólica e eletrólise com energia de água vertida em hidroelétrica. / The global warming is decreasing the life quality of population caused mainly by burning of fossil fuels (oil, diesel, gasoline) that emit millions of tons of pollutants to the environment. Besides, the certainty that those fossil fuels are non-renewable resources allows more researches in cleaner energy, and particularly in vehicles. This way, fuel cell has received particular attention because it can be applied in urban transport and improves the actual environmental situation of the world. The fuel cells appear like a promising technology for energy generation. Although there are a lot of prototypes and researches in the world, its commercialization is impracticable, although it can be changed over the technological evolution and an additional production, in a near future. Among several technologies in the present, the PEMFC (proton exchange membrane fuel cell) is the most appropriated and take part of prototypes of vehicles in progress, because it combines durability, high efficiency, good response at room temperatures and it works at relatively low temperatures. The purpose of this dissertation was performes an economic analysis, comparing buses moved by fuel cells and buses moved by internal combustion engine. Furthermore was developed an ecological efficiency of hydrogen produced by natural gas, ethanol, electrolyse by wind turbine and hydrogen by hydroelectric power plant.

O conceito de um motor rotativo de palhetas é apresentado e o modelo que opera similar aos motores recíprocos dois tempos é analisado. Este motor é formado por estator cilíndrico, rotor descentralizado, palhetas radiais e tampas laterais, similar aos compressores de palhetas radiais. Parâmetros geométricos estão definidos para que o motor possua características similares a dois motores recíprocos comerciais igualmente modelados. Suas geometrias estão detalhadas, assim como a modelagem termodinâmica e suas hipóteses, as quais devido ao caráter comparativo do trabalho não têm grande influência no alcance dos objetivos. Em relação aos motores recíprocos, o novo conceito prospecta algumas vantagens: maior compacidade; menor nível de vibrações; maior facilidade de alteração da razão de compressão; possibilidade de produção e montagem em módulos; e devido a todas estas, as maiores possibilidades para o projeto, fabricação, montagem e operação dos motores. Para melhor entendimento de algumas tendências relativas a estas vantagens, a sensibilidade dos parâmetros geométricos é estudada, com variações nos diâmetros do estator e do rotor, na espessura do rotor e das palhetas, na excentricidade entre rotor e estator, e no número de palhetas do conceito. Este estudo demonstra características únicas do motor rotativo de palhetas, dentre elas, a variação da espessura do rotor se destaca por proporcionar a alteração do tamanho do motor sem modificar os demais aspectos. A excentricidade entre o rotor e estator demonstra grande potencial na capacidade de alterar a razão de compressão do equipamento, inclusive podendo ser modificada após a construção do motor ou até mesmo durante sua operação. Também se destaca o número de palhetas, o qual tem influência direta sobre a curva de torque do ciclo e a efetividade do posicionamento das janelas de admissão e exaustão. Com isto, é concluída a caracterização da geometria e do funcionamento do motor rotativo de palhetas, obtendo uma boa base para as próximas etapas de seu desenvolvimento. / The concept of a rotary vane engine is presented and the model that operates similar to twostroke reciprocating engines is analyzed. This engine is formed by a cylindrical stator, decentralized rotor, radial vanes and side housing plates, similar to the radial vane compressors. Geometrical parameters are defined so that the motor has similar characteristics to two commercial reciprocating engines also modeled. Their geometries are detailed, as well as the thermodynamic model and its assumptions, which due to the comparative nature of the work do not have significant influence in achieving the objectives. With respect to reciprocating engines, the new concept is prospecting some advantages: higher compactness; lowest level of vibration; ease of adjustment of compression ratio; possibility of manufacture and assembly in modules; and due to all these, the numerous possibilities to the design, manufacture, assembly and operation of the engines. For a better understanding of some these advantages trends, the sensitivity of geometric parameters are studied, with variations in the diameters of the stator and rotor, in the thickness of the rotor and the vanes, in the eccentricity between rotor and stator, and in the number of vanes of the concept. This study demonstrates unique rotary vane engine characteristics, among them, the range of rotor thickness stands out for providing a change in engine size without changing other aspects. The eccentricity between the rotor and stator shows great potential for the ability to change the compression ratio of the equipment and can be modified even after the construction or even during operation of the engine. It also highlights the number of vanes, which has a direct influence on the torque curve of the cycle and the effectiveness of the positioning of inlet and exhaust ports. Therewith, the characterization of rotary vane engine geometry and operational design is complete, obtaining a good basis for its next development stages.

Determinação do desempenho de um motor à combustão interna com ignição por centelha, sem modificação em sua taxa de compressão volumétrica, usando álcool etílico vaporizado como combustível. Para facilidade de obtenção de dados usou-se um sistema de aquecimento elétrico para a geração do vapor do álcool etílico. Mediu-se as descargas de ar e combustível, a potência no eixo e a temperatura dos gases de escape para vários ângulos de avanço de centelha e rotações do eixo do motor. Os resultados obtidos foram comparados com o desempenho do mesmo motor funcionando com gasolina e álcool, pelo sistema de mistura usando carburador. O processo de vaporização pode ser aplicado a motores do tipo ciclo Otto , que poderão funcionar com álcool etílico ou gasolina, com poucas alterações em seu desempenho. / Performance determination of a spark-ignition combustion-engine, without modification in compression ratio, fueled with etanol vapours. The data acquisition was simplified by the use of an electric heater to generate the etanol vapours. The data acquired are flow of air and fuel, net power and escape gases temperature to various spark advance angles and engine speed. The performance was compared with those obtained with the carburator system motor, gasoline and etanol as fuel. The vaporization process will be applied in Otto cycle engines that may work with etanol or gasoline as fuels, with few performance alterations.

Nas últimas décadas, questões sobre o controle de emissões em motores à combustão interna e sobre a redução de consumo de combustível vêm sendo debatidas globalmente, com claros desdobramentos em especificações de controles mais restritos, a fim de permitir a comercialização de novos motores à combustão interna a consumidores mais exigentes, que presam pela qualidade de vida e meio ambiente. Mesmo com a introdução de novas tecnologias, os motores ainda apresentam uma grande perda da energia gerada por conta do atrito mecânico. Com base neste contexto, os projetos dos novos motores visam uma melhor eficiência térmica e mecânica, com auxílio de soluções de engenharia que possam beneficiar o desempenho dos motores, resultando em uma melhor queima do combustível e menor atrito. Um dos contribuintes mais relevantes para o atrito num motor é o sistema pistão-anel de pistão-camisa de cilindro que é o foco de muitos trabalhos em busca da redução das perdas por atrito. As propriedades dos filmes à base de carbono tipo diamante (Diamond-Like Carbon - DLC) são bem conhecidas por apresentam alta resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito, tornando-se adequados para diferentes aplicações tribológicas. O presente trabalho discute a viabilidade técnica de se aplicar um filme DLC amorfo hidrogenado, com gradiente de composição química, sobre a superfície interna brunida de camisas de cilindro para redução do atrito. A metodologia aborda duas espessuras de filme: 2,5 e 12,5 μm, depositadas pelo processo de deposição química em fase vapor assistida por plasma (PACVD), como alternativa para redução do atrito do motor e, consequentemente, redução no consumo específico de combustível, e ainda na redução do desgaste dos anéis de pistão e da superfície de trabalho da camisa de cilindro. Comparando camisas de cilindro com mesma rugosidade na superfície interna, denominadas camisas de referência (sem revestimento interno) e camisas recobertas com filme DLC, testes de bancada com movimento recíproco de contato mostraram redução do coeficiente de atrito (COF) em até 19%. Testes de motor ciclo Otto e Diesel em banco de prova com dinamômetro conferiram, respectivamente, uma redução da pressão média efetiva de atrito (FMEP) do motor em até 12% e consumo específico de combustível (BSFC) em até 2,5% em rotações de 1000 a 1400 rpm. / In the last few decades questions about emissions level control for internal combustion engines as well as fuel consumption reduction have been debated in a global bases with clear deployments in more restricted control specifications to allow the commercialization of new internal combustion engines to more restrictive markets that look for a better life quality and environment. Even with the introduction of new technologies the engines still present a significant loss of energy due to the mechanical friction. With base in this context, the new development projects seek for high mechanical-thermal efficiency linked with engineer that can benefit the engine performance with a better combustion process and reduced friction as well. One of the most relevant contributors for the friction in an engine is the piston-piston ring-cylinder liner system which has been the focus of many research works with focus on reduce engine friction losses. The properties of Diamond-Like Carbon films (DLC) are well-known such as superior wear resistance and low friction coefficients that makes suitable for many different tribology applications. This work evaluates the application of a graded hydrogen amorphous DLC film with applied over cylinder liner running surface. The methodology approach two coating thickness: 2.5 and 12.5 μm, deposited by the plasma assisted chemical vapor deposition process (PACVD) as the alternative solution for engine friction reduction and thus a reduction on brake specific fuel consumption (BSFC), and a improved wear resistance behavior of the piston rings and cylinder liner contact surfaces as well. By using baseline parts without inner DLC coating and DLC coated parts with similar running roughness surfaces, comparative reciprocating bench tests showed a tendency of coefficient of friction (COF) reduction in up to 19%. In a same trend, fired gasoline and diesel engine tests showed a friction mean effective pressure reduction (FMEP) in to 12% and small brake specific fuel consumption (BSFC) in up to 2.5% at low engine speed range respectively.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Second generation biodiesel fuels extracted from sources such as beef tallow and castor bean oil have gone through an increase in production, as they are being gradually added to soybean biodiesel which constitutes the primary biofuel in the country. These alternative materials have potential do increase the fuelâs oxidation stability and, specifically in the case of beef tallow, reduce the cost of producing biodiesel. However, these sources also contribute to making the properties of the biodiesel/diesel blend more distant from those of conventional diesel fuel. Beef tallow biodiesel, for example, has a cetane number of 64.70, compared to 46.44 the soybean and 48 for mineral diesel fuel. In the case of castor bean biodiesel, its viscosity is 14.5 cSt, while soybeanâs is 4.2 cSt and mineral dieselâs is 2.5. It is expected that these unique characteristics should have noteworthy consequences in the injection, tomization and combustion processes of the fuel. This work intends to determine the extent of these consequences by characterizing each second generation biodiesel fuelâs impact on the apparent heat release rate. To this end, experimental data on cylinder pressure and a heat release â or energy - analysis model on a combustion zone were utilized. The data were obtained from a medium sized turbo diesel engine operating at steady state for three different load levels. Biodiesel and diesel blends were prepared at concentration levels B10, representative of current commercial use, and B20, corresponding to a greater biofuel adoption in a future scenario. Second generation sources were also compared to data from soybean biodiesel, which forms around 75% of Brazilâs biodiesel production. At B20 concentrations, it was found that beef tallow biodiesel, due to its higher cetane number, hastened combustion by about 1◦ compared to soybean and 3◦ compared to mineral diesel. This anticipation in ignition also caused a reduction in the amount of fuel consumed as a premixed flame. Combustion of castor bean biodiesel was mostly unchanged for high and medium loads compared to mineral diesel fuel. However, on the low load configuration (BMEP = 250kPa) and at B20 concentration, it caused a significant delay in combustion, likely from the collision of the fuel jet against the cylinder wall. / Os biodieseis de segunda geraÃÃo oriundos de fontes, tais como o sebo bovino e a mamona, vÃm experimentando uma expansÃo em sua produÃÃo, sendo adicionados gradualmente ao biodiesel de soja, que constitui a matÃria-prima predominante no paÃs. Essas matÃrias-primas alternativas podem aumentar a estabilidade à oxidaÃÃo do combustÃvel e, no caso do sebo, diminuir o custo de produÃÃo do biodiesel. Contudo, elas tambÃm contribuem para um maior distanciamento entre as propriedades das misturas diesel/biodiesel e o Ãleo diesel convencional. O biodiesel proveniente do sebo bovino, por exemplo, possui um nÃmero de cetano de 68,77 frente aos 52,10 do de soja e 48 do Ãleo diesel mineral. Jà o biodiesel de mamona possui viscosidade de 14,5 cSt, frente aos 4,16 do de soja e 2,5 do Ãleo diesel mineral. Espera-se que essas caracterÃsticas singulares tenham consequÃncias importantes nos processos de injeÃÃo, atomizaÃÃo e queima do combustÃvel. O objetivo deste trabalho à determinar a extensÃo dessas consequÃncias, caracterizando-se o impacto de cada um desses biodieseis de segunda geraÃÃo sobre a taxa aparente de liberaÃÃo de energia. Empregou-se, para tanto, dados experimentais de pressÃo no cilindro e um modelo de anÃlise de liberaÃÃo de calor, ou de energia, com uma zona de combustÃo. Os dados foram obtidos com um motor diesel turbo de mÃdio porte operando em condiÃÃes de regime permanente e a trÃs nÃveis de carga. Preparou-se misturas entre diesel e biodiesel nas concentraÃÃes B10, representativas do patamar atual de adiÃÃo de biodiesel ao diesel mineral, e B20, que corresponderiam à maior adoÃÃo de biocombustÃveis em um cenÃrio futuro. As matÃrias-primas de segunda geraÃÃo, sebo bovino e mamona, tambÃm foram comparadas a dados obtidos com o biodiesel de Ãleo de soja, que corresponde a cerca de 75% a atual produÃÃo brasileira de biodiesel. Para as misturas B20, constatou-se que o biodiesel de sebo bovino, por ter maior nÃmero de cetano, adianta a combustÃo em cerca de 1◦ com relaÃÃo ao de soja e 3◦ com relaÃÃo ao diesel mineral. Devido a este adiantamento da igniÃÃo, o biodiesel de sebo bovino tambÃm reduziu a quantidade de combustÃvel consumido pelo modo prÃ-misturado. A combustÃo das misturas contendo biodiesel de mamona ficou praticamente inalterada para as condiÃÃes de alta e mÃdia carga com relaÃÃo ao Ãleo diesel mineral. Contudo, em baixa carga (bmep=250 kPa) e na concentraÃÃo correspondente a B10 e B20, o biodiesel de mamona provocou um atraso expressivo na combustÃo, provavelmente devido à colisÃo do jato combustÃvel com as paredes do pistÃo.

Este trabalho aborda o desenvolvimento de um sistema de controle em malha fechada de torque e velocidade de rotação para testes de motores de combustão interna em uma bancada que possui um dinamômetro de correntes de Foucault. É apresentada uma revisão bibliográfica que abrange a fundamentação teórica básica sobre dinamômetro, alguns dos principais testes realizados em motores de combustão interna e técnicas de controle e instrumentação que estão sendo desenvolvidas por pesquisadores sobre o tema de controle de dinamômetro para testes de motores de combustão interna. O projeto surgiu com a necessidade do Laboratório de Motores da UFRGS realizar vários testes em motores a combustão tendo uma maior confiabilidade e rapidez para aquisição dos resultados. Este sistema está baseado num microcontrolador da família Atmega onde foram implementados os algoritmos de um controlador PID e um proporcional, que controlam respectivamente, os níveis de corrente contínua aplicadas no dinamômetro e o percentual de abertura da borboleta do motor combustão através de um motor de passo. A etapa de controle é executada no microcontrolador e uma interface gráfica foi implementada em Labview. Esta interface gráfica faz a leitura via porta serial dos dados do microcontrolador e traça suas curvas as salvando em arquivo, também se pode visualizar os sinais das temperaturas do motor e dinamômetro e nível de combustível do reservatório. A validação do controle desenvolvido foi comprovada através da verificação da convergência dos sinais para os valores de referência desejados. O controle propiciou também uma diminuição dos tempos para obtenção das respostas desejadas em comparação com o sistema anterior de controle manual. / This paper describes the development of a torque and rotation speed closed loop control system for internal combustion engine tests in a bench using a Foucault current dynamometer. A bibliographical review that encompasses basic dynamometer theoretical concepts, some of the most important tests applied to internal combustion engines, and control and instrumentation techniques currently under development on dynamometer testing for internal combustion engines is presented. This project needs to perform tests in combustion engines which would produce more dependable and faster results. The system herein developed is based on an Atmega-type microcontroller where algorithms of both a PID and a proportion controller, controlling respectively the levels of direct current applied through the dynamometer coils and the opening of an internal combustion engine throttle body by means of a step motor, were implemented. The control stage was done in the microcontroller and a graphic interface for a personal computer was created in Labview. This graphic interface facilitates the microcontroller data reading and traces its curves, saving them in a file; also, the engine and dynamometer temperature signals and the tank fuel level can be visualized. The validation of this control has been proved by the signal convergence check for desired reference values. Furthermore, the control has enabled a reduction in ideal answer time attainment as compared to the previous manual system.