Estudo Comparativo de Cálculos Térmicos em Motores de Combustão Interna Ciclo Otto

Estudo Comparativo de Cálculos Térmicos em Motores de Combustão Interna Ciclo Otto

Document information

author

Eudes Müller D’Oliveira Santos

school

Universidade Federal de São João Del Rei

major Engenharia da Energia
year 2016
place São João Del Rei
document_type dissertação
language Portuguese
pages 112
format | PDF
size 3.77 MB
  • Cálculo Térmico
  • Motor de Combustão Interna
  • Simulação e Ensaios Experimentais

summary

I. Introdução

O estudo comparativo de cálculos térmicos em motores de combustão interna, especificamente no ciclo Otto, é fundamental para a otimização do desempenho desses motores. A pesquisa apresentada por Eudes Müller D’Oliveira Santos analisa a eficácia de diferentes metodologias de cálculo térmico, utilizando simulações computacionais e ensaios experimentais. A importância deste trabalho reside na busca por resultados que se aproximem da realidade, minimizando custos e tempo de pesquisa. A utilização de ferramentas como o software Siciclo, que simula as curvas de pressão e temperatura, é um dos focos principais. A análise dos dados obtidos permite uma compreensão mais profunda do comportamento do motor, contribuindo para o avanço na área de engenharia mecânica e energética.

1.1 Objetivos do Estudo

Os objetivos do estudo incluem a comparação entre os resultados obtidos por meio de simulações e ensaios experimentais. A pesquisa visa verificar a precisão dos cálculos térmicos e a eficácia do software Siciclo em reproduzir as condições reais de operação do motor. A análise das diferenças entre os resultados teóricos e experimentais é crucial para entender as limitações dos modelos de simulação e aprimorar as metodologias de cálculo. A busca por uma maior exatidão nos resultados é um passo importante para a evolução das técnicas de desenvolvimento de motores, impactando diretamente na eficiência energética e na redução de emissões.

II. Metodologia

A metodologia utilizada no estudo envolve a realização de ensaios experimentais em um motor monocilíndrico ciclo Otto, acoplado a um dinamômetro hidráulico. O motor é equipado com instrumentos de medição, como transdutores de pressão e termopares, que permitem a coleta de dados precisos durante os testes. Os cálculos térmicos são baseados na Primeira Lei da Termodinâmica, e os resultados são comparados com aqueles obtidos através do software Siciclo. A escolha do software se justifica pela sua capacidade de simular as condições de operação do motor, permitindo uma análise detalhada das curvas de pressão e temperatura. A metodologia é estruturada para garantir a confiabilidade dos dados, possibilitando uma avaliação crítica dos resultados obtidos.

2.1 Instrumentação e Equipamentos

Os ensaios foram realizados na bancada de teste TD200 da TecQuipment, que oferece um ambiente controlado para a análise do motor. A instrumentação inclui um transdutor de pressão, que mede a pressão interna da câmara de combustão, e um codificador de ângulo de manivela, que fornece dados sobre a posição do virabrequim. Os termopares são utilizados para monitorar a temperatura em diferentes pontos do motor. A combinação desses instrumentos permite uma coleta de dados abrangente, essencial para a validação dos cálculos térmicos e para a comparação com os resultados simulados. A precisão dos instrumentos é um fator determinante para a qualidade da pesquisa.

III. Resultados e Discussão

Os resultados obtidos revelam que o cálculo térmico superestimou a pressão máxima em 44%, enquanto o software Siciclo apresentou uma superestimação de apenas 2%. Essa discrepância se deve à consideração de combustão instantânea a volume constante nos cálculos térmicos, enquanto o Siciclo adota a lei de queima de Wiebe, que se mostrou mais precisa. A análise das curvas de pressão e desempenho é fundamental para entender as diferenças entre os métodos. A pesquisa destaca a importância de utilizar modelos de simulação que reflitam com maior precisão as condições reais de operação do motor, contribuindo para o desenvolvimento de motores mais eficientes e sustentáveis.

3.1 Implicações Práticas

As implicações práticas deste estudo são significativas para a indústria automotiva e para o desenvolvimento de tecnologias de motores. A capacidade de prever o desempenho do motor com maior precisão pode levar a melhorias na eficiência energética e na redução de emissões. Além disso, a pesquisa contribui para a formação de engenheiros mais capacitados, que podem aplicar esses conhecimentos em projetos reais. A utilização de softwares de simulação, como o Siciclo, se mostra uma ferramenta valiosa para a análise e otimização de motores, permitindo que os engenheiros desenvolvam soluções inovadoras e sustentáveis.

document reference

  • Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Energia (Eudes Müller D’Oliveira Santos)
  • Siciclo: software de simulação (Desenvolvedores do Siciclo)
  • TecQuipment TD200: bancada de teste (TecQuipment)
  • Lei de queima de Wiebe (Wiebe)
  • Primeira Lei da Termodinâmica (Desconhecido)