A foreseeable shortage of petroleum, associated to a growing ecological conscience, demand for alternative sources of energy and more efficient and less pollutant combustion processes. Among the few pollutant fuels this work approaches the combination of natural gas, whose consumption has been increasing year to year, and
diesel. It is known that the internal combustion engines convert energy with low efficiency. Based on that, this
work evaluates a bi-fuel Diesel engine, power by Diesel and natural gas as means of improving its efficiency.
In the engine used as a prototype, the main energy comes from the combustion of natural gas. Being the gas the
main fuel, the Diesel is used only to generate the pilot explosion for the combustion process. In this way, the
diesel oil is partially substituted by natural gas, increasing the combustion efficiency. Initially it was made a study on the use of the natural gas in Diesel engine through a bibliographical revision. Therefore after, they were certain the parameters that should be monitored to develop an appropriate controller. It was verified that should be appraised the engine rotation and the injection angle. The performance aimed for the action of the loop control should be the rotation of the engine. The more appropriate control techniques were investigated for the management of the natural gas injection. When analyzing the traditional techniques it observed that they present some disadvantages as the mathematical complexity, difficulties in adapt the motor to the everchanging conditions of the motor with time/temperature, limitations in the grade of controller performance and complications for practical implementation on the part of non-specialized operators. To optimize the volume of natural gas supplied to the engine an electronic manager was developed for injection of this fuel. This electronic controller is based on an adaptive fuzzy algorithm to regulate the rate of injection of fuel, which was implemented through a microcontroller. The electronic injection system controls the timing of fuel injection, so managing the volume of gas supplied to each injection cycle. The injection angle is also accurately monitored by the control system. This topology, with few alterations, can be used in any Diesel engine operating in the bifuel mode. Results of this dissertation should contribute to increase the efficiency of Diesel engine as well as reduce the consumption of fuel and emission of pollutants. / Uma previsível escassez de petróleo, aliada a uma crescente consciência ecológica, tem levado pesquisadores a
procurar fontes alternativas de energia e processos de combustão mais eficientes e menos poluentes. Entre os
combustíveis pouco poluentes este trabalho aborda o uso do gás natural, cujo consumo tem aumentado ano a
ano. É sabido que os motores de combustão interna convertem energia com baixa eficiência. Com base nisto,
este trabalho avalia um motor Diesel, bi-combustível, movido a Diesel e gás natural como forma de encontrar
meios de melhorar sua eficiência. No motor usado como protótipo, nessa dissertação a energia origina-se da
combustão do gás natural. Sendo o gás o combustível principal, o Diesel presta-se apenas à geração da chama
piloto para o processo de combustão. Assim, substitui-se parcialmente o óleo Diesel por gás natural, aumentando o rendimento da combustão. Inicialmente procurou-se estudar o uso do gás natural em motores Diesel através de uma revisão bibliográfica. Em seguida, determinaram-se quais os parâmetros que seriam monitorados a fim de se desenvolver um controlador adequado. Verificou-se que deveriam ser avaliados a rotação do motor e o ângulo de injeção. A performance almejada para a ação da malha de controle deve ser a rotação do motor. Investigaram-se as técnicas de controle mais apropriadas para o gerenciamento da injeção de
gás natural. Ao se analisarem as técnicas tradicionais observou-se que estas apresentam algumas desvantagens
como a complexidade matemática, limitações na faixa de atuação do controlador, dificuldades de adaptação às
condições do motor sempre variáveis com o tempo/temperatura e complicações para implementação prática por parte de operadores não-especializados. Para otimizar o volume de gás natural fornecido ao motor foi
desenvolvido um gerenciador eletrônico para injeção deste combustível. Este controlador eletrônico baseia-se
em um algoritmo nebuloso para regular a taxa de injeção de combustível implementado através de um
microcontrolador. O sistema de injeção eletrônica controla o tempo de injeção do combustível, gerenciando assim o volume de gás fornecido a cada ciclo de injeção. O ângulo de injeção, também monitorado com precisão pelo sistema, é sincronizado com o eixo de comando de válvulas e, tomando-se como referência de posição angular o ponto morto superior do primeiro cilindro. Com poucas alterações, esta topologia, pode ser usada em qualquer motor Diesel que opere no regime bi-combustível. Os resultados desta dissertação devem
contribuir para o aumento da eficiência do motor bem como redução do consumo de combustível e emissão de
poluentes.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/8607 |
| Date | 24 February 2006 |
| Creators | Ramos, Diego Berlezi |
| Contributors | Farret, Felix Alberto, Abaide, Alzenira da Rosa, Gomes, Jonas Rodrigues |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, UFSM, BR, Engenharia Elétrica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 300400000007, 400, 500, 300, 500, 300, 449b5fdb-0727-4d8d-9981-12bed67e373b, c3593d04-5e14-4bda-ad8d-1f704109d8c2, 3e00029a-ff6e-4e78-9f59-e957ef99c554, ef3d899d-3f82-4a98-acc1-b1eb92613cdc |
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