[pt] Uma bancada experimental foi desenhada e desenvolvida para realizar ensaios experimentais de um motor de ciclo Diesel utilizando gasolina como combustível. O motor (originalmente de ciclo diesel) foi adequado com diferentes dispositivos para funcionar em modo HCCI. Estas modificações não afetaram as condições originais do motor, podendo em qualquer momento voltar ao modo diesel. A instrumentação inclui medição de: temperatura (gases de escapamento, entrada da carga de admissão, óleo lubrificante), pressão (entrada do ar de admissão, entrada da gasolina, câmara de combustão), torque, rotação, vazão de ar, vazão de combustível. O motor foi submetido a diversas condições de operação e parâmetros de controle para estudar e analisar os efeitos da rotação do motor, da relação ar-combustível e da temperatura da mistura (ar-gasolina) de entrada na combustão HCCI. Os resultados indicam que as variações na quantidade de combustível e na temperatura de admissão têm um efeito direto na combustão HCCI. Maiores temperaturas ou quantidades de combustível provocam um avanço da fase de ignição, que teria uma influência direta no início da combustão e nas máximas pressões no interior da câmara de combustão. Os resultados também indicam que, incrementando a quantidade de combustível e variando a temperatura de admissão, mais energia útil é gerada até atingir o limite da zona de detonação, obtendo os melhores resultados para a temperatura de 75 Graus C com uma eficiência térmica de 34,2 por cento na rotação de 1900 RPM. Pequenos ganhos na eficiência de combustão são traduzidos em economias significativas de energia, reduzindo também os níveis de poluição dos gases de escapamento. / [en] An experimental device was designed and developed to perform experimental tests of a Diesel cycle engine using gasoline as fuel. The engine (originally Diesel cycle) was adequated with different devices to operate in HCCI mode. These modifications did not affect the original conditions of the engine, making it able return to the diesel mode at any moment. The instrumentation included measurement of: temperature (exhaust gases, intake charge admission, lubricating oil), pressure (inlet ar admission, injector nozzle, combustion chamber), torque, engine speed, crankshaft angle, air flow and fuel rate. The engine was submitted to various operating conditions and control parameters to study and analyze the effects of the engine speed, the air-fuel ratio and the temperature of the mixture (air-gasoline) in the HCCI combustion. The results indicate that variations in the amount of fuel and the intake temperature have a direct effect on HCCI combustion. High temperatures or amounts of fuel cause an advanced ignition, which would have a direct influence on the combustion timing and in the maximum pressure inside the combustion chamber. The results also indicate that increasing the amount of fuel and varying the inlet temperature, more useful energy is generated until it reaches the zone of detonation, getting the best results for the temperature of 75 C Degrees with a thermal efficiency of 34,2 percent at 1900 RPM. Small gains in combustion efficiency are translated into significant energy savings, reducing also the pollution levels caused by exhaust gases.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The growing demand of energy in the world, the decrease of petroleum reserves and the current problems of environmental contamination, increase the interest in renewable energy study for internal combustion engines, to replace partially or completely to petroleum based fuels. In Brazil, among the alternatives fuels, stands out the use of sugarcane ethanol, seen that it is from renewable sources and has high oxygen content, which is favorable to reduce pollutant gases emissions of engine. The blend of ethanol and diesel (ED) has received in recent years and in different countries, more attention for use in diesel engines. However, there are difficulties to partially replace diesel use. The main disadvantages are the differences in their physical-chemical properties. A percentage up to 15% of ethanol is used in diesel engines without making mechanical changes. In this way, the objective of this study was to evaluate the performance and emissions of a diesel engine in an agricultural tractor, using blends of diesel and hydrated ethanol. Were used as fuel, Diesel (B5) and mixture with 3% (ED3), 6% (ED6), 9% (ED9), 12% (ED12) and 15% (ED15) of hydrous ethanol. Performance parameters evaluated were the power, torque and specific fuel consumption. Were also evaluated emissions of CO2, NOx e O2, and the opacity of the gases through the k value. Both, engine performance and emissions experiment were analyzed in a completely randomized with bifactorial design. The results indicate that as the percentage of ethanol increased, the average values of torque and engine power decreased. Using the B5 and the ED3, these variables did not differ statistically, in addition, with the ED3 was obtained the lower specific fuel consumption. Using ED12, the engine performance has reduced power and torque in 2.97% e 2.95%, respectively, compared with B5, while their fuel consumption had no statistical difference. The greater opacity and gas emissions were archive with ED3, while the lower emission occurred when the engine operated with ED12 and ED15. With these fuels, the reduction of opacity, CO2 and NOX, in relation to B5, was 22.22 24.44%, 5.20 5.60% e 6.65 - 10.48%, respectively. It can be considerate that operating with ED12, pollutant emissions are reduced significantly without a significant loss in engine performance. / A crescente demanda mundial de energia, a diminuição das reservas do petróleo e os atuais problemas de poluição ambiental, incrementam o interesse no estudo de fontes renováveis de energia para os motores de combustão interna, visando substituir, de forma parcial ou total, os combustíveis derivados do petróleo. No Brasil, entre os combustíveis alternativos, se destaca o uso do etanol de cana-de-açúcar, visto que é de origem renovável e possui um alto conteúdo de oxigênio, o qual pode favorecer a redução das emissões de gases poluentes do motor. A mistura etanol- Diesel (ED) vem recebendo, nos últimos anos, e em diferentes países, maior atenção para ser utilizado em motores ciclo Diesel. No entanto, existem dificuldades para sua utilização visando substituir parcialmente o óleo Diesel. Os principais inconvenientes são as diferenças nas suas propriedades físico-químicas. Em porcentagens de até 15%, o etanol pode ser utilizado em motores ciclo Diesel, sem realizar modificações mecânicas. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho e as emissões de um motor ciclo Diesel de um trator agrícola, utilizando misturas de óleo Diesel e etanol hidratado. Foram utilizados como combustíveis o óleo Diesel (B5) e sua mistura com 3% (ED3), 6% (ED6), 9% (ED9), 12% (ED12) e 15% (ED15) de etanol. Os parâmetros avaliados de desempenho foram: a potência, o torque e consumo específico de combustível. Foram também avaliadas as emissões de CO2, NOx, O2 e a opacidade dos gases, por meio do valor k. Ambos os experimentos de desempenho e emissões do motor foram analisados em um delineamento experimental inteiramente casualizado, em um esquema bi fatorial. Os resultados indicam que conforme aumentou a porcentagem de etanol, os valores médios de torque e potência do motor diminuíram. Utilizando o B5 e o ED3, estas variáveis não diferiram estatisticamente, além disso, com o ED3 foi obtido o menor consumo de combustível. Utilizando o ED12 o desempenho do motor teve reduções de potência e torque de 2,97% e 2,95%, respectivamente, em relação ao B5, enquanto que os consumos de combustível não tiveram diferença estatística. A maior opacidade e emissões de gases foram alcançadas com ED3, enquanto que as menores emissões ocorreram quando o motor operou com o ED12 e ED15. Com estes combustíveis, a redução da opacidade, CO2 e NOx, em relação ao B5 foi de 22,22 - 24,44%, 5,20 - 5,60% e 6,65 - 10,48%, respectivamente. Pode-se considerar que operando com o ED12, as emissões de poluentes são reduzidas significativamente sem uma perda considerável no desempenho do motor.

Recent imaging studies have provided a new conceptual model of the internal structure of direct injection diesel fuel jets as well as empirical correlations predicting jet development and structure. This information was used to create a diesel cycle simulation model using C language including compression, fuel injection and combustion, and expansion processes. Empirical relationships were used to create a new mixing-limited zero-dimensional model of the diesel combustion process. During fuel injection five zones were created to model the reacting fuel jet: 1) liquid phase fuel 2) vapor phase fuel 3) rich premixed products 4) diffusion flame sheath 5) surrounding bulk gas. Temperature and composition in each zone is calculated. Composition in combusting zones was calculated using an equilibrium model that includes 21 species. Sub models for ignition delay, premixed burn duration, heat release rate, and heat transfer were also included. Apparent heat release rate results of the model were compared with data from a constant volume combustion vessel and two single-cylinder direct injection diesel engines. The modeled heat release results included all basic features of diesel combustion. Expected trends were seen in the ignition delay and premixed burn model studies, but the model is not predictive. The rise in heat release rate due to the diffusion burn is over-predicted in all cases. The shape of the heat release rate for the constant volume chamber is well characterized by the model, as is the peak heat release rate. The shape produced for the diffusion burn in the engine cases is not correct. The injector in the combustion vessel has a single nozzle and greater distance to the wall reducing or eliminating wall effects and jet interaction effects. Interactions between jets and the use of a spray penetration correlation developed for non-reacting jets contribute to inaccuracies in the model.

Submitted by Kilvya Braga (kilvyabraga@hotmail.com) on 2018-04-27T12:26:50Z No. of bitstreams: 1 DÉBORA VERÔNICA SOARES DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 2745165 bytes, checksum: dc06b85aa4e599aca0f2669880e12954 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-27T12:26:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DÉBORA VERÔNICA SOARES DA SILVA - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2016.pdf: 2745165 bytes, checksum: dc06b85aa4e599aca0f2669880e12954 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / CNPq / A crise energética em 2001 evidenciou a necessidade de expansão dos investimentos no Setor Elétrico Brasileiro. Em função da crise hidráulica, ocorreu um incentivo governamental para a geração elétrica a partir do acionamento das Termelétricas. Em 2013, o setor elétrico brasileiro emitiu cerca de 115 kg de CO2 para produzir 1 MWh. No Brasil, atualmente cerca de 41 Termelétricas utilizam óleo combustível e 2122 utilizam óleo diesel. Os combustíveis utilizados no motor da Termelétrica em estudo são do tipo: diesel e óleo combustível que contém baixo teor de enxofre. Neste sentido, o objetivo desta pesquisa é analisar as emissões em uma Termelétrica para compostos formados na combustão dos motores: CO, CO2, SO2, NO, NOx tendo como elemento de comparação as emissões do O2 residual da combustão. Experimentos foram realizados em escala de potências crescente e decrescente no motor com capacidade de geração de 8,45 MW com intervalos de 1 MW. Os dados das emissões dos gases no motor foram coletados através do equipamento analisador de gases de exaustão e serão comparados com dados das condições do motor em operação através do sistema de monitoramento da UTE que possibilita armazena os dados e a visualização dos sistemas que compõe o motor em tempo real. O estudo comparativo com a Tese de Costa (2007) em um motor de 150 KW instalado no laboratório de Termogeração da UFCG mostra que elevação do consumo de diesel com elevação da potência de acordo com a literatura. Apontando a tendência da redução do consumo de combustível poluente, diesel, por um combustível de fonte mais limpa, o gás natural, em motores de 8,45 MW de uma Termelétrica, visando a redução das emissões dos poluentes primários da combustão devido à utilização do modo dual, operando com diesel e gás natural nos motores da Termelétrica, mantendo as características originais do motor, o bom desempenho e elevando a eficiência energética. / The energy crisis in 2001 highlighted the need for expansion of investments in the Brazilian power sector. Depending on the hydraulic crisis, there was a government incentive for electricity generation from the drive of Thermoelectric. In 2013, the Brazilian electricity sector issued about 115 kg of CO2 to produce 1 MWh. In Brazil, currently about 41 thermoelectric plants use fuel oil and diesel oil use in 2122. The fuel used in the thermoelectric engine studied are like, diesel and fuel oil containing low-sulfur. In this sense, the objective of this research is to analyze the issues in a Thermal Power Plant to compounds formed in combustion engines: CO, CO2, SO2, NO, NOx having as comparator emissions from residual O2 combustion. Experiments were performed on a scale of increasing and decreasing the engine power 8.45 MW of generating capacity of 1 MW ranges. The data of emissions of gases in the engine were collected through the analyzer of exhaust gas equipment and will be compared with data from the engine conditions in operation through the UTE monitoring system that enables stores data and visualization systems that make up the engine in real time. The comparative study with the Thesis Costa (2007) in a 150 kW engine installed on Thermogeneration UFCG laboratory shows that rising diesel consumption with power lift according to the literature. Pointing the trend of reducing polluting fuel consumption, diesel by a cleaner fuel source, natural gas in engines of 8.45 MW of thermoelectric aimed at reducing emissions of primary pollutants from combustion due to the use of dual mode, operating with diesel and natural gas in the thermoelectric engines, maintaining the original characteristics of the engine, good performance and increasing energy efficiency.