[pt] Com o passar do tempo, a humanidade tem uma maior dependência na geração de energia, utilizada para promoção de conforto, transporte e outros. Com a finalidade de resolver este aumento de demanda, novas fontes eficientes, de preferência renováveis, estão sendo pesquisadas. O transporte é uma das atividades que tem maior dependência dos combustíveis fósseis, além de ser também um dos maiores geradores de gases de efeito estufa. É por isso, que em diversas partes do mundo, o homem pesquisa novas fontes de energia renováveis que possam ser substitutas dos atuais tradicionais usados no transporte. Sabe-se, que os motores Diesel são mais eficientes com relação aos motores Otto. Devido a este fato, há mais 30 anos pesquisam-se e desenvolvem-se sistemas de ignição por compressão, movidos com combustíveis renováveis, o qual permita a diminuição da dependência dos combustíveis fósseis e garanta a redução de gases de efeito estufa. O etanol é um candidato para substituir o oleo Diesel, mas tem que se levar em conta algumas alterações (aumento da relação de compressão, adição de melhoradores da autoignição, etc.) antes de ser utilizado nos motores Diesel. Com base nisto, a presente tese apresenta uma nova proposta, utilizar como melhorador da autoignição do etanol o n-butanol. Para tal propósito se desenvolveu diversos testes com diversas relações de compressão, percentuais em massa de aditivo na mistura de etanol e diversos avanços da injeção. Os testes foram realizados em uma máquina de compressão rápida (MCR) com misturas de etanol e polietilenoglicol 400 e 600, n-butanol, além dos testes refenciais com óleo Disel e ED95. Os resultados mostram que o n-butanol, com uma participação de 10 por cento na mistura, pode ser utilizado como melhorador da autoignição do etanol em sistemas de ignição por compressão. / [en] Over time, humanity has developed a greater reliance inpower generation, used to promoter comfort, transport and others. In order to address this increased demand new efficient sources are being searched, in preference, renewable sources. Transportation is one of the activities that have greater reliance on fossil fuels as well as being one of the largest generators of greenhouse gases. Therefore, in many parts of the world men are engaged in the search of new renewable energy sources that can substitute the current one used in transport. It is known that diesel engines are more efficient in comparison to the Otto engime. Due to this fact, for more than 30 years research has been conducted in order to develop ignition systems by compression, powered with renewable fuels, which reduces the dependence on fossil fuels and the emission of greenhouse gases. Ethanol is a viable candidate to replace diesel oil, but some improvements have to be accounted for before it s used in diesel engines, improvements such as the increase in compression ratio, adding auto-ignition improves, etc. Based on the facts presented, this thesis offers a new proposal, the use of n-butanol as an auto-ignition improver for ethanol. For this purpose several tests have been executed with various compression ratios, mass percentage of additive in the mixture off ethanol and many start of injections. The tests were performed in a rapid compression machine (RCM) with mixtures of ethanol and polyethylene glycol 400 and 600, and n-butanol inaddition to the reference test with diesel oil and ED95. The results show that n-butanol with a 10 per cent share of the mixture, can be used as an auto ignition improver for ethanol in compression ignition systems.

[pt] Uma tecnologia desenvolvida na Universidade de Wisconsin-Madison denominada de Reactivity Controlled Compression Ignition (RCCI) usa dois injetores, por cilindro, para misturar combustível de baixa-reação (gasolina) com combustível de alta-reação (diesel) em um motor de ignição por compressão (ICO). Esta técnica possibilitou maior controle do processo de combustão, diminuição do consumo de combustível e dos gases de exaustão prejudiciais ao meio ambiente.Neste trabalho foi utilizado um motor ICO monocilíndrico, modificado para operar com tecnologia RCCI, injetando diesel e etanol diretamente na câmara de combustão. O objetivo era alcançar a maior taxa de substituição de diesel por etanol, utilizando estratégias de dupla e tripla injeção de combustível. Os resultados dos testes mostram que, operando com a estratégia de dupla injeção de combustível (etanol à -170 graus PMS e diesel a -8 graus PMS), a eficiência do motor modificado melhorou, mas surgiram pontos de alta pressão no interior do cilindro capazes de danificar o motor. Utilizando outra estratégia de dupla injeção de combustível (diesel a -8 graus PMS e etanol à +4 graus PMS) não foram constatados pontos de alta pressão no interior do cilindro, mas ocorreu um decréscimo na eficiência. Os resultados mais promissores foram obtidos empregando a estratégia de tripla injeção de combustível (etanol à -170 graus PMS, diesel a -8 graus PMS e etanol à + 4graus PMS): a eficiência aumentou e foi alcançada a maior taxa de substituição de diesel por etanol (74,6 por cento). / [en] A technology developed at the University of Wisconsin-Madison called Reactivity Controlled Compression Ignition (RCCI) uses two injectors, per cylinder, to mix low-reaction fuel (gasoline) with high-reaction (diesel) fuel ignition (ICO). This technique allowed greater control of the combustion process, reduction of fuel consumption and exhaust gases harmful to the environment. In this work was used a single-cylinder compression ignition (IC) engine, modified to operate with RCCI technology, injecting diesel and ethanol directly into the combustion chamber. The objective was to achieve the highest rate of substitution of diesel by ethanol, using double and triple fuel injection strategies. Test results show that modified engine efficiency improved when the dual fuel injection strategy (ethanol at -170 degrees PMS and diesel at -8 degrees PMS) was used, but high pressure points appeared inside the cylinder that could damage the engine. Using another dual fuel injection strategy (diesel at -8 degrees PMS and ethanol at + 4 degrees PMS) no pressure peaks were detected inside the cylinder, but a decrease in efficiency occurred. The most promising results were obtained using the triple fuel injection strategy (ethanol at -170 degrees PMS, diesel at -8 degrees PMS and ethanol at + 4 degrees PMS): efficiency increased and the highest diesel substitution rate by ethanol was achieve (74,6 percent).

[pt] Os motores de combustão interna de ignição por centelha (M.C.I. - I.C.), operando no ciclo Otto, vêm sofrendo uma série de modificações e aperfeiçoamentos no sentido de melhorar sua eficiência térmica e o seu desempenho. No final dos anos 70, com a crise do petróleo e preocupação maior com o meio ambiente, muita atenção tem sido voltada para a solução desses problemas. Câmaras de queima rápida, ignição eletrônica, injeção eletrônica de combustível e outros, são modificações experimentadas nesse processo de otimização dos motores, cujo rendimento térmico ainda não passa da faixa de 33 por cento. No presente trabalho, foi pesquisado um sistema de múltipla ignição, tendo como parâmetros o número de velas de ignição, disposição das mesmas em relação à geometria da câmara, e ângulos de avanço de ignição. Foram também realizados estudos preliminares para a determinação da relação ar-combustível em função do número de velas. / [en] Spark ignition internal combustion engines, Otto cycle, have been gradually modified and improved so that higher values for thermal efficiency can be obtained. In the late seventies, due to the oil crisis much attention has been devoted to developing clean and more efficient engines. High Speed combustion chambers, electronic ignition, electronic injection among others, have been some of the components used to optimize the engine thermal efficiency, which is presently no more than about 33 percent. In the present research a multiple ignition system has been analysed. Combustion Chamber geometry, ignition advance angle, number of electric sparks and their layout in the chamber, together with the optimum air-fuel ratio are experimentally investigated.

[pt] Há algum tempo biocombustíveis renováveis são potenciais soluções sugeridas às questões de emissão de poluentes e dependência da sociedade aos derivados fósseis. Biodiesel e etanol são combustíveis comerciais renováveis candidatos à substituição das fontes fósseis, especialmente, em motores de ignição por compressão, os quais são tipicamente mais eficientes do que aqueles de ignição por centelha. Misturas ternárias de diesel, biodiesel e etanol formam estratégias de substituição parcial do diesel aplicáveis em motores de ignição por compressão sem a necessidade de grandes adaptações. Nesta dissertação realizaram-se avaliações experimentais em um motor multi-cilíndrico de ignição por compressão (MWM 4.10 TCA), abastecido com misturas de diesel, biodiesel (até 15 por cento em teor volumétrico) e etanol anidro (até 20 por cento em teor volumétrico). Cada mistura ternária é composta por diferentes proporções do álcool e sempre com a concentração volumétrica de 1 por cento de um aditivo estabilizador da mistura. Portanto, os testes associam substituições parciais do diesel por biocombustíveis a avaliações de desempenho do motor e da combustão das misturas, sob algumas condições de carga, regimes de rotação e instantes de injeção de combustível. Os testes realizados indicam que misturas com 20 por cento em volume de concentração de etanol experimentam inícios de combustão até 4,7 graus CA mais atrasados. Porém, a busca de instantes otimizados na injeção de combustível trouxe melhorias ao desempenho do motor, permitiu conversões energéticas mais vantajosas do etanol na ignição por compressão frente à ignição por centelha, além de minimizar efeitos do etanol em retardar o início da combustão. / [en] Renewable biofuels have been proposed for a long time as an alternative to the issues concerned to pollutants emission and also society s liability to fossil fuels. Biodiesel and ethanol are renewable commercial fuel candidates for fossil fuels substitution, especially, in compression ignition engines, which are typically more efficient than the spark ignition ones. Diesel s partial replacement, such as the substitution by ternary blends formed by diesel, biodiesel and ethanol, is a strategy applicable to compression ignition engines without the need of further modifications. In this dissertation tests were run in a multi-cylinder compression ignition engine (MWM 4.10 TCA), fueled with diesel, biodiesel (up to 15 percent in volumetric content) and anhydrous ethanol (up to 20 percent in volumetric content) blends. Each mixture should be composed by different alcohol s proportions and always containing a 1 percent volumetric concentration of additive in order to ensure ternary s blend stability. Therefore, tests try to ally diesel s partial replacement by biofuels with engine performance and blends combustion assessment, under some combinations of load, engine speed and injection timing conditions. The tests performed indicate that the start of the combustion experienced up to 4.7 degrees CA postponements, when fueled with a 20 percent ethanol volumetric concentration blend. Still, optimized injection timing investigation brought improvements to engine performance, allowed better ethanol energetic conversions through compression ignition when compared to spark ignition and could also minimize delays caused by ethanol s presence in the beginning of the combustion.

[pt] Para substituir parcialmente a demanda em óleo diesel de origem fóssil, reduzir os elevados custos de importação e respeitar as normas ambientais, políticas sustentáveis já levaram a substituir parcialmente óleo diesel por biodiesel. Entretanto, outras tecnologias, como as misturas diesel-biodiesel-etanol, estão sendo investigadas. O principal desafio dessas misturas consiste em melhorar a miscibilidade e a estabilidade do álcool no óleo diesel. No presente trabalho, formulou-se um aditivo original, a partir de compostos renováveis, que permitiu melhorar a faixa de concentração de etanol anidro dentro de óleo diesel com 15 por cento em volume de biodiesel e de temperatura onde observa-se misturas estáveis. Diversas propriedades físico-químicas das misturas aditivadas foram medidas em uma larga faixa de concentração de etanol para avaliar os aspetos de consumo, qualidade da combustão, comportamento a baixa temperatura, interação entre fluido e superfície, e segurança. Os resultados obtidos mostraram que misturas com, pelo menos, 1,0 por cento em volume de aditivo e até 20 por cento em volume de etanol anidro são estáveis para temperaturas superiores a 10 graus Celsius e respeitam a maioria das especificações brasileiras atuais para óleo diesel. Ensaios experimentais em um motor de ignição por compressão MWM 4.10 TCA (Euro III) foram realizados com estas misturas. Os resultados obtidos mostraram que a substituição do óleo diesel altera as características da combustão: o crescente teor de etanol leva ao aumento do atraso de ignição, à liberação de calor mais rápida e à diminuição da pressão máxima. Mesmo nessas condições não otimizadas de injeção e de combustão, os resultados mostraram uma melhor conversão da energia química no etanol para produzir potência efetiva, comparado com os valores encontrados nos motores flex fuel de ciclo Otto, além de um pequeno aumento no rendimento térmico do motor. / [en] In order to partially replace the demand of fossil diesel fuels, to reduce high import costs and to comply with environmental standards, sustainable policies have led to partially replace diesel fuel by biodiesel. However, other technologies, such as diesel-biodiesel-ethanol mixtures, are being investigated. The major challenge of these mixtures is to improve the miscibility and the stability of alcohol in diesel fuel. In this study, an original additive, from renewable compounds, improved the miscibility of anhydrous ethanol in diesel fuel with 15 per cent by volume of biodiesel and temperature in which stable mixtures were observed. Several physicochemical properties of the additivated mixtures were measured in a large range of ethanol concentration to evaluate aspects of consumption, combustion quality, behavior at low temperature, interaction between the fluid and the surface, and safety. The results showed that blends with, at least 1.0 per cent, by volume of additive and 20 per cent by volume of anhydrous ethanol are stable at temperatures above 10 degrees Celsius and respected most of the current Brazilian specifications for diesel fuel. Experimental tests on a compression ignition engine MWM 4.10 TCA (Euro III) were performed with these mixtures. The results showed that the diesel fuel substitution alters the characteristics of combustion: the increased ethanol content implied an increase of the ignition delay, a faster heat release and a decrease of maximum pressure. Despite these non-optimized conditions for injection and combustion, results showed a better conversion of ethanol chemical energy into brake power, in comparison to the values found in flex fuel spark ignition engine, in addition to a small increase in the indicated efficiency of the engine.

[pt] O desempenho de veículos automotivos é um importante atributo a ser avaliado quando motores de combustão interna e novos combustíveis estão sendo desenvolvidos. A previsão desse parâmetro também é de suma importância, uma vez que os testes de desempenho de automóveis em pista requerem prazos de realização e altos custos com equipamentos, aluguel da pista, contratação de pessoas e deslocamento de veículos e combustíveis. Além disso, seus resultados são diretamente afetados por irregularidades na superfície da pista e variações nas condições climáticas, como pressão ambiente, temperatura, umidade do ar e velocidade do vento. Assim, este trabalho tem como objetivo utilizar os dados coletados em testes de bancada com um motor de combustão interna com a finalidade de modelar os testes de retomada de velocidade de um automóvel convencional leve. A metodologia proposta simula a força de tração nas rodas a partir do torque medido no dinamômetro do motor ou a partir das curvas de pressão no interior da câmara de combustão com o auxílio de modelos de atrito para motores de ignição por centelha. Para validar o modelo proposto, foi necessário realizar testes de retomada de velocidade com o carro em um dinamômetro de chassi. Além disso, foram utilizadas sete misturas diferentes de etanol e gasolina, e concluiu-se que o etanol anidro puro promoveu maior capacidade de aceleração na maioria dos experimentos, mas apresentou maior consumo de combustível. Os combustíveis hidratados reduziram o desempenho, mas melhoraram a eficiência global. As simulações demonstraram alta precisão em relação ao experimento, com média da diferença do tempo de recuperação da velocidade de 0,51 segundos e desvio padrão de 0,078. Além disso, as simulações de desempenho de aceleração tiveram erros menores que 5,25 por cento. Além disso, a realização desses testes em laboratório tem a vantagem de um maior controle das condições ambientais da sala e dos parâmetros de operação do motor. / [en] Vehicle performance is an important feature to be evaluated when internal combustion engines and new fuels are being developed. Predicting this parameter is also of great significance, once track testing requires long periods of time to be done and high costs with equipment, rental of the track, hiring people and displacement of vehicles and fuels. In addition, their results are directly affected by track surface irregularities and variations in weather conditions such as ambient pressure, temperature, air humidity and wind speed. Thus, this work aims to use collected data in bench tests with an internal combustion engine in order to modeling an automobile speed recovery time. The proposed methodology simulates the traction force on the wheels based on the measured torque in engine dynamometer or from the pressure curves inside the combustion chamber with the aid of friction models for spark ignition engines. In order to validate the proposed model, it became necessary to perform speed recovery tests with the car on a chassis dynamometer. Also, seven different mixtures of ethanol and gasoline were used, and it was concluded that pure anhydrous ethanol promoted a higher acceleration capacity in most of the experiments but it had higher fuel consumption. Hydrated fuels reduced performance but improved global efficiency. The simulations demonstrated a high precision in relation to the experiment, with a speed recovery time diference average of 0.51 seconds and standard deviation of 0.078. Also, the acceleration performance simulations had errors smaller than 5.25 percent. In addition, doing these tests in laboratory has the advantage of a greater control of the room ambient conditions and the engine operating parameters.

[pt] Serão necessários muitos anos para que os biocombustíveis sejam capazes de substituir integralmente os derivados fósseis. Este trabalho visa estudar formas alternativas de conversão de energia contida nos combustíveis utilizados em motores de combustão interna. Maiores eficiências na conversão da energia contida no combustível e uma menor emissão dos gases de exaustão são benefícios associados à ignição por compressão de reatividade controlada, RCCI, onde dois fluidos com diferentes reatividades são introduzidos na câmara de combustão em instantes diferentes. Optou-se pelo uso de uma máquina de compressão rápida, MCR, capaz de controlar parâmetros relevantes, como taxa de compressão, pressões, tempos de injeção, que foi adaptada para receber dois sistemas de injeção direta na câmara de combustão. Como segundo combustível, que substitui parcialmente o óleo diesel, que é empregado tradicionalmente em motores de ignição por compressão, optou-se pelo etanol hidratado. Os estudos revelaram que diferentes formas de injeção dos dois combustíveis produzem processos muito diferentes, para as mesmas quantidades de combustíveis injetados. Os resultados são apresentados na forma de pressão indicada como função do ângulo equivalente, bem como calor liberado e atraso de ignição. Experiências foram conduzidas para uma ou duas injeções de etanol por ciclo, em diferentes tempos. Altas razões de substituição do combustível fóssil foram obtidas, quando comparadas com a técnica de fumigação, onde o segundo combustível é misturado externamente ao ar de combustão. / [en] Many years will be needed for biofuels or other renewable sources to be able to fully replace fossil fuels. This work aims to study alternative ways of converting energy contained in fuels used in internal combustion engines. Higher efficiencies in converting the energy contained in the fuel and lower emission of harmful exhaust gases are benefits associated with the Reactivity Controlled Compression Ignition, known for RCCI. In this type of combustion, two fluids with different ignition-reactivity characteristics are introduced into the combustion chamber at different times. To better understand this phenomenon, it was used a RCM, that is able to control, more easily, relevant parameters such as compression ratio, temperatures, pressures, injection times etc. As a second fuel, which partially replaces the diesel, which is traditionally used in compression ignition engines, it was used the ethanol. The RCM was then adapted to receive two systems for direct injection into the combustion chamber. Studies have shown that different forms of injection of the two fuels produce very different processes to the same amount of fuel injected. The results are presented in the form of indicated pressure as a function of position. Heat released and ignition delay are also presented. Experiments were conducted for one or two injections of ethanol per cycle at different times. High substitution rates of the fossil fuel were obtained when compared to injections of external mixtures of diesel and ethanol or fumigation technique, where the second fuel is mixed externally with the combustion air.

[pt] As projeções para as próximas décadas indicam que os combustíveis tradicionais, derivados do petróleo, associados à utilização de biocombustíveis nos motores de combustão interna continuarão sendo a principal fonte de propulsão dos veículos. Isto justifica as intensas pesquisas por todo o Mundo, para atender aos desafios de aumento de eficiência e redução de emissões de poluentes. As modelagens dos combustíveis comerciais, que possuem centenas de componentes, e dos processos de combustão em motor são, hoje, desafios reais. Também carecem estudos sistemáticos para compreender melhor como os diferentes componentes de combustíveis interagem em mistura e influenciam os parâmetros de combustão e desempenho nos motores. No presente trabalho, realizaram-se seleção de componentes e ensaios experimentais em motor comercial para identificar formulações reduzidas representativas de gasolinas comerciais brasileiras. Concluiu-se que formulações compostas de n-heptano, iso-octano, tolueno e etanol podem ser utilizadas para modelagem de gasolinas oxigenadas. Implementaram-se metodologias para avaliar a influência dos componentes nas propriedades dos combustíveis e parâmetros de combustão e desempenho do motor, identificando os potencias de cada componente e seus grupos químicos. Com dados experimentais de pressão no cilindro desenvolveu-se modelagem para se calcular a velocidade de propagação de chama no motor, bem como foram obtidas relações para calculá-la a partir da velocidade de chama laminar do combustível na condição padrão. Estas relações possuem como parâmetros de entrada o Reynolds de admissão, pressão e temperatura dos gases não queimados na câmara de combustão. Os resultados reúnem informações e metodologias que poderão ser usadas em várias etapas do processo de desenvolvimento de combustíveis para diferentes aplicações. / [en] For the next decades it is expected that the fossil fuels and bio-fuels usage in internal combustion engines remains to be the main source for vehicular propulsion. This justifies the intense worldwide research and development to comply with the challenges of increasing efficiency and emissions reduction. The modeling of commercial fuels and engine combustion processes presents great challenges. There is also the need to better understand how different fuel components interact and influence engine combustion and performance parameters. In the present work, components selection and engine dynamometer tests were done to identify representative surrogate fuels for commercial Brazilian gasoline. It was concluded that formulations of n-heptane, iso-octane, toluene and ethanol can be used to model oxygenated gasolines. Methodologies were implemented to evaluate the influence of the fuel components on fuel properties and several engine combustion and performance parameters. The potentials of each component and corresponding chemical group were identified. Using in cylinder pressure measurements it was developed a methodology to calculate flame propagation velocity in a commercial engine. Further, mathematical modeling was developed to calculate this combustion parameter, based on fuel laminar flame velocity at standard condition. The relations were designed considering the intake Reynolds number, temperature and pressure of the unburned gases inside the cylinder. The results put together informations and methodologies that can be used in several steps of the fuel development process for different applications.

[pt] Nos últimos anos, a indústria automotiva se reinventou para atender às demandas do mercado, que tem se mostrado competitivo em um contexto com legislações ambientais severas. Uma alternativa para reduzir as emissões de gases de efeito estufa prejudiciais ao longo da vida do veículo são os carros elétricos. No entanto, a produção e o descarte de baterias elétricas ainda é um problema a ser resolvido. Por isso, as empresas também buscam alternativas para aumentar a eficiência do motor de combustão interna e desenvolver tecnologias verdes, como a Ignição por Compressão de Carga Homogênea ou a Ignição por Compressão Assistida por Centelha (SACI). Uma rotina MATLAB foi criada para prever o desempenho da combustão SACI de gás natural usando um modelo termodinâmico de duas zonas. Este trabalho realiza análise de sensibilidade para cinco parâmetros de desempenho: eficiência térmica (Nth), pressão efetiva média indicada (IMEP), emissões de NOx, temperatura média no cilindro (Tavg) e tempo de autoignição (AIT), com várias variáveis como a velocidade do motor (RPM), a razão de equivalência combustível-ar (0s), o tempo da centelha (0s), a razão de compressão (rc) e a pressão de admissão (Pint), usando planejamento de experimentos para avaliar o impacto dos fatores. O Planejamento de Composto Central indica que o RPM e o 0 foram os fatores mais importantes no SACI, uma vez que influenciam todos os parâmetros de desempenho. A Pint foi significativa em três parâmetros de desempenho (Nth, IMEP e Tavg), assim como o 0s (NOx, Tavg e AIT). A rc foi relevante em apenas um deles (AIT). Além disso, uma Análise Univariada foi feita para comparar as técnicas de ignição por centelha (SI) e SACI. Os resultados indicam que os motores SACI tendem a ser cerca de 9% mais eficientes e as emissões de NOx caem mais de 90%. / [en] In the last few years, the automotive industry has reinvented itself to meet the demands of the international market, which has been increasingly competitive in a context with environmental laws each year more severe. One alternative to lower harmful greenhouse gases emissions over the life of the vehicle is electric cars. However, the production and disposal of electric batteries is still a major problem to be solved. Therefore, companies are also searching for other potentialities to increase the internal combustion engine s efficiency and develop green technology, such as Homogeneous Charge Compression Ignition (HCCI) or Spark-Assisted Compression Ignition (SACI). A MATLAB routine was created to predict the performance of SACI multimode combustion of natural gas using a two-zone thermodynamic model. This work performs sensitivity analysis for five performance parameters: thermal efficiency (Nth), indicated mean effective pressure (IMEP), NOx emissions, mean in-cylinder temperature (Tavg), and auto-ignition timing (AIT), with several variables such as engine speed (RPM), fuel-air equivalence ratio (0s), spark timing (0s), compression ratio (rc), and intake pressure (Pint), using the design of experiments tools to assess the factors impact. The Central Composite Design indicates that RPM and 0 were the most important SACI factors since they influence all engine performance parameters. The Pint was significant in three performance parameters (Nth, IMEP and Tavg), as was 0s (NOx, Tavg and AIT). The rc, however, was relevant in only one of them (AIT). Furthermore, a Univariate Analysis (UA) was done to compare Spark-Ignition (SI) and SACI engines. The results show that SACI engines tend to be around 9% more efficient, NOx emissions drop notably, more than 90%, IMEP presents an increase of 76%, and Tavg decreases 200-300 K.

[pt] Os modelos computacionais comerciais atualmente disponíveis, em geral, não são satisfatoriamente sensíveis a variações na composição e nas propriedades dos combustíveis, não sendo capazes de predizer os seus efeitos no desempenho dos motores e veículos com precisão. Dessa forma, o desenvolvimento de combustíveis é fortemente dependente de experimentos em motores e veículos, demandando significativos custos e prazos de execução. A motivação do presente desenvolvimento reside em fornecer contribuições inéditas para a modelagem computacional de motores e veículos. O foco do trabalho está nos efeitos da composição e das propriedades dos combustíveis sobre os parâmetros de combustão, eficiência e desempenho, buscando a otimização do processo de desenvolvimento de combustíveis. Foi estabelecida metodologia para a modelagem computacional das curvas de pressão no interior do cilindro de um motor do ciclo Otto. Os valores de torque, pressão máxima e ângulo de pressão máxima, obtidos a partir das curvas de pressão simuladas apresentaram, em geral, variações percentuais de até 3 por cento, 5 por cento e 2 graus, respectivamente, em relação aos experimentos. Foi desenvolvida metodologia para a modelagem computacional da autonomia urbana em veículos leves do ciclo Otto, com resultados simulados situados dentro da faixa de incerteza do experimento, de 1,5 por cento. Foram estabelecidas metodologias para modelagem computacional dos tempos de retomada de velocidade e de parâmetros de desempenho de veículos em condições de velocidade constante. A maioria dos resultados simulados se enquadrou na faixa de 3 por cento de diferença em relação aos experimentos. / [en] In general, engine s and vehicle s simulation softwares currently available in the market, are not satisfactorily sensitive to composition and fuel properties variations, being unable to accurately predict effects on overall performance. Thus, fuel development process is strongly dependent on engines and vehicles experiments, requiring high costs and long times. This work aims to provide inedited contributions to engines and vehicles computational modeling, focusing on fuel composition and properties on its combustion parameters, efficiency and performance, as well as, to optimize fuel development process. It was established a methodology for an Otto cycle engine in cylinder pressure curves simulation. Torque, maximum pressure and maximum pressure crank angle obtained from the simulated pressure curves presented, in general, percentage changes up to 3 percent, 5percent and 2 degrees, respectively, compared to experiments. It was developed a methodology for Otto cycle light-duty vehicles urban autonomy, with simulated results within the experimental uncertainty range, of 1.5 percent. Methods for speed recovery times and vehicle performance parameters at constant speed simulations were developed. Most simulated results were within the range of 3 percent difference compared to experiments.