[pt] Os laboratórios projetados para testes de motores de combustão interna
trabalham sob normas que especificam métodos de ensaios aplicados
à avaliação do desempenho do motor. Um motor veicular testado em um
dinamômetro de bancada possui equipamentos auxiliares necessários para
garantir condições de ensaio específicas, tal como a temperatura do ar de
admissão, que deve ser mantida dentro dos valores indicados nas condições-padrão de referência da aplicação pretendida. Diante deste cenário,
é evidente a importância de um estudo dos sistemas de condicionamento
presentes nas salas de testes de motores. Esta dissertação apresenta o projeto,
dimensionamento e simulação de um sistema de condicionamento que
controla a temperatura e umidade do ar de admissão para realização de
testes de motores de combustão dispostos em dinamômetros de bancada,
independente das condições ambientais. A modelagem dinâmica do condicionador
de ar e seus componentes (trocador de calor de água gelada,
aquecedor elétrico e umidificador) foi implementada no EES. O sistema de
controle PID com dois esquemas de ajuste de ganhos (utilizando a fórmula
de Ziegler-Nichols, e auto-sintonizado on-line por um sistema supervisório
fuzzy) foi desenhado no MATLAB. Para avaliar o desempenho do condicionador
e do seu sistema de controle foi estabelecida uma comunicação através
do intercâmbio dinâmico de dados entre o MATLAB e o EES. Um estudo de
simulação comparativa entre ambos esquemas de ajuste dos controladores,
mostra que a estratégia de controle fuzzy supervisório PID proposta permite
obter um melhor desempenho dinâmico do sistema condicionador, em termos
de estabilidade diante variações tanto na vazão quanto nas condições
do ar de admissão, segundo os resultados obtidos na simulação com dados
experimentais de um motor Diesel testado sob o ciclo de ensaios dos 13
modos em estado estacionário (ESC test) para certificação de emissões. / [en] Engine testing laboratories designed for automotive vehicles operate
under standards that specify test methods used to evaluate the performance
of internal combustion engines. A vehicle engine tested on a dynamometer
bench has auxiliary equipment required in order to ensure the test conditions,
such as intake air temperature which must be maintained within the
specified values by standard reference conditions of the intended application.
Given this backdrop, it is clear the importance of study of conditioning
systems present in engine test facilities. This dissertation presents the
design, implementation and simulation of a conditioning system that controls
temperature and humidity of the intake air for testing of combustion
engines arranged in a dynamometer bench, regardless of ambient conditions.
The dynamical modelling of the air conditioner and its components (chilled
water heat exchanger, electric heater and humidifier) was implemented in
EES. The PID control system with two gains adjustment schemes (using
the Ziegler-Nichols formula, and self-tuned on-line with a fuzzy supervisory
system) was designed in MATLAB. The conditioning unit performance and
its control system was assessed using a communication established through
of the dynamic data exchange between EES and MATLAB. A comparative
simulation study on both schemes for tuning of controllers shows that the
use of the PID supervisory fuzzy control strategy proposed allows for considerable
improvements in dynamic performance of the system, in terms of
stability on both variation in flow rate and conditions of the intake air, according
to the results obtained in the simulation with experimental data of
a heavy-duty Diesel engine over the test cycle 13 steady state modes (ESC
test) for emission certification.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:20557 |
| Date | 09 October 2012 |
| Creators | MARVIN ALDO CHANCAN LEON |
| Contributors | SERGIO LEAL BRAGA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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