The aim of this study is to experimentally measure performance characteristics of a compression ignition (CI) internal combustion engine using superheated ethanol vapor. The engine is a 1.3L inline 4 cylinder direct injection (DI) turbocharged compression ignition (CI) engine. While the engine will be fed with superheated ethanol as homogeneous fuel-air mixture through intake manifold, the amount of diesel fuel that the engine requires to run at idle will also be supplied in order to initiate combustion. Ethanol will be superheated using a new patented double heat exchanger has been manufactured by Prof. Dr. Demir Bayka, Dr. Anil Karel and Deniz &Ccedil / akar. The results will indicate if the suggested concept can be applicable.

Voyage planning methods have advanced significantly in recent years to take advantage of the increasingly available computing power. With the aid of detailed weather predictions it is now possible to decide a route that is optimized with respect to some criterion. With the introduction of so called All Electric Ships; ships with diesel electric propulsion, varying the power production in order to adjust the propulsion has become easier. Incorporating a power management system with the voyage planning software on a ship allows for different techniques to reduce fuel consumption. In this thesis, three different approaches are developed, compared and combined. The first method handles the task of how to optimally share a load demand across a set of generators. The second is performing power production scheduling with respect to engine efficiencies, and finally in the third the potential in energy storage integration with the power management system is investigated. From the results, it is argued that the largest potential lies in the first approach where large fuel savings can be made without any large risk. The second approach shows potential for fuel reduction but this however is found to be heavily dependent on weather predictions and accuracy of the used models. Regarding energy storage it is found that while it is not economically feasible to increase the fuel efficiency, energy storage can be used to handle load transients and fulfil power redundancy requirements.

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Στο πλαίσιο της παρούσας διπλωματικής εργασίας έγινε μια εκτεταμένη διερεύνηση μέσω προσομοίωσης της συμπεριφοράς ενός συστήματος αποτελούμενο από μηχανή Diesel , σύγχρονη μηχανή εκτύπων πόλων ως γεννήτρια και ασύγχρονη μηχανή δακτυλιοφόρου δρομέα ως κινητήρα. Παρουσιάστηκαν όλες οι τεχνικές που χρησιμοποιούνται στην μοντελοποίηση ενός τέτοιου συστήματος στο περιβάλλον του προγράμματος SIMULINK του MATLAB. Διερευνήθηκαν όλα τα φαινόμενα που λαμβάνουν χώρα κατά την εκκίνηση ενός τέτοιου συστήματος καθώς και οι πιο χαρακτηριστικοί τύποι βραχυκυκλωμάτων που μπορούν να παρουσιαστούν κατά την λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος, τόσο κατά την μεταβατική κατάσταση λειτουργίας (Transient state), όσο και κατά την μόνιμη κατάσταση λειτουργίας (Steady state). Ακόμη μελετήθηκε η συμπεριφορά του συστήματος κατά την παύση της λειτουργίας του. / -

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:48:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09246.pdf: 5265828 bytes, checksum: 4d1524b4005b3c1696584a11c7c97252 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

A crescente busca por novos mercados, redução de custos e atendimento a legislação incentivam estudos e pesquisas no aperfeiçoamento dos materiais, processos e produtos. Uma vez que o bloco do motor é o componente mais importante, e que agrega maior peso e volume no motor, o bloco tem sido alvo de pesquisas na busca de motores mais eficientes. O desenvolvimento do material tradicionalmente utilizado para a fabricação de blocos de motores Diesel, o ferro fundido cinzento, alcançou seu limite. Neste contexto, o ferro fundido vermicular ou Compacted Graphite Iron (CGI) se apresenta como um substituto para tal aplicação com características de condutividade térmica e amortecimento próximas ao do ferro fundido cinzento, porém, com propriedades mecânicas superiores, possibilitando um redução do peso do motor e, consequentemente, economia de combustível, redução da emissão de poluentes (CO2, NOx e particulados) além do nível de ruído. Neste estudo foram determinadas, analisadas e comparadas as propriedades mecânicas e de fadiga do ferro fundido vermicular em relação ao principal material utilizado atualmente em blocos de motores Diesel: ferro fundido cinzento. Os experimentos foram realizados através de ensaios a partir de corpos de prova retirados de blocos de motores recolhidos aleatoriamente da produção, visando determinar às propriedades mecânicas e de fadiga baseado na metodologia da mecânica da fratura. As superfícies de fratura dos ensaios foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV) a fim de caracterizar os micromecanismos de fratura. Resultados dos ensaios realizados evidenciaram as vantagens da utilização de ferro fundido vermicular quando comparado ao cinzento, pois apresentou resultados superiores em todos os ensaios mecânicos e taxa de crescimento de trinca de fadiga uma ordem grandeza menor. Através da análise fractográfica foi possível perceber a influência da morfologia da grafita no efeito concentrador de tensões. / The growing search for new markets, cost reduction, adding value to the product and making products according to the legislation for emissions control have consequently increased studies and research to find improvements in materials, process and products. Considered one of the most important and the heaviest component of the engine, the crankcase has been the main target of the search for more efficient engines. Currently the gray cast iron is the material traditionally used in the fabrication of Diesel engine crankcases, however it has reached its strength limit. In this context, the compacted graphite iron (CGI) comes as an alternative for such applications, with characteristics such as thermal conductivity and damping similar to the gray cast iron, but with superior mechanical properties, allowing the manufacturing of lighter crankcases, better performance and reduced environmental pollution by exhaust gases and fluids. This work was to determine, analyze and compare the mechanical and fatigue properties between gray iron and compacted graphite iron used in Diesel engine crankcases. The experiments were performed by tests on test samples taken from random production crankcases, in order to determine the mechanical and fatigue properties based on fracture mechanical methodology. The fracture surfaces of tests were observed by SEM to characterize the fracture micromechanisms. In this case, results of tests demonstrate the advantages of use compacted graphite iron. In the fracture surfaces was possible to realize the influence of the graphite morphology on the stress concentrating effect.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Tractors are the most used agricultural machines in most mechanized operations in a rural property. This has raised agricultural tractors production and trading. Together with such production raise, questions have also been raised in relation to technical information accuracy provided by manufacturers. In this sense, the performance of an agricultural tractor engine can be known through dynamometric trials, which enable a fast diagnosis of the engine work, as well as the identification of its basic characteristics. This way, the main objective of this work was to compare torque and effective power values of new agricultural tractors engines, from trials realized in portable dynamometer bench with technical information provided by manufacturers. Concerning torque, effective power values and noise emitted by the engine, the objective is specifically to compare different makes and models of new agricultural tractors traded through the program Mais Alimentos; compare tractor motors with the same gross power; evaluate the addition of turbocharger in a agricultural engine; evaluate the sound-level emitted by agricultural engines during dynamometric trials and compare it to the maximum levels established by the Ministry of Labour and Employment regulating norm NR 15. For that, it is used an EGGERS portable eddy current dynamometer, model PT 301 MES. As conclusion, it was verified that Class IV agricultural tractors engines effective power is bigger in comparison to the values provided by manufacturers. As for Class III tractor engines, torque values assessed were bigger when compared to the manufacturers values, while Class V motors presented smaller values. / O trator é a máquina agrícola mais utilizada na maioria das operações mecanizadas em uma propriedade rural. Este fato gerou um aumento na produção e comercialização de tratores agrícolas. Juntamente com o aumento de produção dessas máquinas, surgiram dúvidas relacionadas à precisão das informações técnicas fornecidas pelos fabricantes. Nesse sentido, o desempenho do motor de um trator agrícola pode ser conhecido por meio de ensaios dinamométricos, que possibilitam o rápido diagnóstico do seu funcionamento, bem como a identificação de suas características básicas. Sendo assim, o objetivo principal deste trabalho foi comparar os valores de torque e potência efetiva do motor de tratores agrícolas novos, a partir de ensaios realizados em bancada dinamométrica móvel com as informações técnicas fornecidas pelos fabricantes. Buscou-se especificamente, no que diz respeito aos valores de torque, potência efetiva e ruído emitido pelo motor, comparar diferentes marcas e modelos de tratores agrícolas novos comercializados por meio do programa Mais Alimentos; comparar motores agrícolas de mesma potência bruta; avaliar a adição de turbo compressor em um motor agrícola; avaliar o nível de ruído emitido pelos motores agrícolas durante a realização do ensaio dinamométrico e comparar com os limites máximos de tolerância estabelecidos pela Norma Regulamentadora NR 15 do Ministério do Trabalho e Emprego. Para tanto foi utilizado um dinamômetro móvel de correntes de Foucault, da marca EGGERS, modelo PT 301 MES. Como conclusão verificou-se que a potência efetiva dos motores dos tratores agrícolas da Classe IV é maior em comparação aos valores informados pelos fabricantes. Para os motores de tratores da Classe III, os valores avaliados de torque são maiores quando comparado com os informados pelos fabricantes, enquanto que para os da Classe V esses valores foram menores.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:55:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:05Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

A crescente busca por novos mercados, redução de custos e atendimento a legislação incentivam estudos e pesquisas no aperfeiçoamento dos materiais, processos e produtos. Uma vez que o bloco do motor é o componente mais importante, e que agrega maior peso e volume no motor, o bloco tem sido alvo de pesquisas na busca de motores mais eficientes. O desenvolvimento do material tradicionalmente utilizado para a fabricação de blocos de motores Diesel, o ferro fundido cinzento, alcançou seu limite. Neste contexto, o ferro fundido vermicular ou Compacted Graphite Iron (CGI) se apresenta como um substituto para tal aplicação com características de condutividade térmica e amortecimento próximas ao do ferro fundido cinzento, porém, com propriedades mecânicas superiores, possibilitando um redução do peso do motor e, consequentemente, economia de combustível, redução da emissão de poluentes (CO2, NOx e particulados) além do nível de ruído. Neste estudo foram determinadas, analisadas e comparadas as propriedades mecânicas e de fadiga do ferro fundido vermicular em relação ao principal material utilizado atualmente em blocos de motores Diesel: ferro fundido cinzento. Os experimentos foram realizados através de ensaios a partir de corpos de prova retirados de blocos de motores recolhidos aleatoriamente da produção, visando determinar às propriedades mecânicas e de fadiga baseado na metodologia da mecânica da fratura. As superfícies de fratura dos ensaios foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV) a fim de caracterizar os micromecanismos de fratura. Resultados dos ensaios realizados evidenciaram as vantagens da utilização de ferro fundido vermicular quando comparado ao cinzento, pois apresentou resultados superiores em todos os ensaios mecânicos e taxa de crescimento de trinca de fadiga uma ordem grandeza menor. Através da análise fractográfica foi possível perceber a influência da morfologia da grafita no efeito concentrador de tensões. / The growing search for new markets, cost reduction, adding value to the product and making products according to the legislation for emissions control have consequently increased studies and research to find improvements in materials, process and products. Considered one of the most important and the heaviest component of the engine, the crankcase has been the main target of the search for more efficient engines. Currently the gray cast iron is the material traditionally used in the fabrication of Diesel engine crankcases, however it has reached its strength limit. In this context, the compacted graphite iron (CGI) comes as an alternative for such applications, with characteristics such as thermal conductivity and damping similar to the gray cast iron, but with superior mechanical properties, allowing the manufacturing of lighter crankcases, better performance and reduced environmental pollution by exhaust gases and fluids. This work was to determine, analyze and compare the mechanical and fatigue properties between gray iron and compacted graphite iron used in Diesel engine crankcases. The experiments were performed by tests on test samples taken from random production crankcases, in order to determine the mechanical and fatigue properties based on fracture mechanical methodology. The fracture surfaces of tests were observed by SEM to characterize the fracture micromechanisms. In this case, results of tests demonstrate the advantages of use compacted graphite iron. In the fracture surfaces was possible to realize the influence of the graphite morphology on the stress concentrating effect.

A crescente busca por novos mercados, redução de custos e atendimento a legislação incentivam estudos e pesquisas no aperfeiçoamento dos materiais, processos e produtos. Uma vez que o bloco do motor é o componente mais importante, e que agrega maior peso e volume no motor, o bloco tem sido alvo de pesquisas na busca de motores mais eficientes. O desenvolvimento do material tradicionalmente utilizado para a fabricação de blocos de motores Diesel, o ferro fundido cinzento, alcançou seu limite. Neste contexto, o ferro fundido vermicular ou Compacted Graphite Iron (CGI) se apresenta como um substituto para tal aplicação com características de condutividade térmica e amortecimento próximas ao do ferro fundido cinzento, porém, com propriedades mecânicas superiores, possibilitando um redução do peso do motor e, consequentemente, economia de combustível, redução da emissão de poluentes (CO2, NOx e particulados) além do nível de ruído. Neste estudo foram determinadas, analisadas e comparadas as propriedades mecânicas e de fadiga do ferro fundido vermicular em relação ao principal material utilizado atualmente em blocos de motores Diesel: ferro fundido cinzento. Os experimentos foram realizados através de ensaios a partir de corpos de prova retirados de blocos de motores recolhidos aleatoriamente da produção, visando determinar às propriedades mecânicas e de fadiga baseado na metodologia da mecânica da fratura. As superfícies de fratura dos ensaios foram analisadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV) a fim de caracterizar os micromecanismos de fratura. Resultados dos ensaios realizados evidenciaram as vantagens da utilização de ferro fundido vermicular quando comparado ao cinzento, pois apresentou resultados superiores em todos os ensaios mecânicos e taxa de crescimento de trinca de fadiga uma ordem grandeza menor. Através da análise fractográfica foi possível perceber a influência da morfologia da grafita no efeito concentrador de tensões. / The growing search for new markets, cost reduction, adding value to the product and making products according to the legislation for emissions control have consequently increased studies and research to find improvements in materials, process and products. Considered one of the most important and the heaviest component of the engine, the crankcase has been the main target of the search for more efficient engines. Currently the gray cast iron is the material traditionally used in the fabrication of Diesel engine crankcases, however it has reached its strength limit. In this context, the compacted graphite iron (CGI) comes as an alternative for such applications, with characteristics such as thermal conductivity and damping similar to the gray cast iron, but with superior mechanical properties, allowing the manufacturing of lighter crankcases, better performance and reduced environmental pollution by exhaust gases and fluids. This work was to determine, analyze and compare the mechanical and fatigue properties between gray iron and compacted graphite iron used in Diesel engine crankcases. The experiments were performed by tests on test samples taken from random production crankcases, in order to determine the mechanical and fatigue properties based on fracture mechanical methodology. The fracture surfaces of tests were observed by SEM to characterize the fracture micromechanisms. In this case, results of tests demonstrate the advantages of use compacted graphite iron. In the fracture surfaces was possible to realize the influence of the graphite morphology on the stress concentrating effect.