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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 | |
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)