Medição não invasiva do consumo de combustível em motores de combustão interna baseados no ciclo Otto

Autor: Emerson Alves da Silva
Přispěvatelé: Antônio Augusto Torres Maia, José Guilherme Coelho Baeta, André Guimarães Ferreira
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFMG
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
Popis: Este trabalho abarca o desenvolvimento de uma metodologia para o monitoramento e medição do consumo de combustível em motores de combustão interna baseados no Ciclo Otto dotados de sistema de injeção do tipo Common Rail, em teve como objetivos o compromisso de ser não invasiva, de ser montada com eletrônica de baixo custo, e de apresentar níveis de precisão competitivos em relação a outras técnicas de medição existentes. Desse modo, o processo de medição é realizado sem cortes nos condutores elétricos, inserções de componentes nos circuitos originais do veículo, ou mesmo contato direto com o fluído combustível, preservando as características originais do veículo. A técnica propõe a medição dos sinais elétricos enviados da central eletrônica do veículo para os eletro-injetores de combustível. Assim, o tempo de injeção são todos registrados e convertidos em massa de combustível utilizando-se de um coeficiente de calibração previsto na equação de modelamento e encontrado através de um critério proposto nesta pesquisa. A eficácia da metodologia proposta foi testada em um Motor de Pesquisa de Cilindro Único (SCRE), dotado de toda instrumentação necessária para avaliar a efetividade do sistema. Foram realizados trinta e dois testes, considerando quatro diferentes cargas no eixo do motor, quatro diferentes velocidades de rotação, e dois diferentes tipos de combustível, o Etanol puro (E100) e a mistura de Gasolina e Etanol a 27% (E27). Os resultados foram avaliados em termos de erros percentuais, decorrentes do desvio entre os valores observados nas medições das massas finais consumidas registradas pela balança gravimétrica (referência) e a massa final mensurada pelo protótipo. Os erros percentuais obtidos se mostraram menores que os apontados pela literatura em sensores do tipo eletromecânicos, sendo que a medição total do consumo realizado em Etanol (E100) apresentou um erro percentual máximo igual a ±2,9%, e para a mistura de Gasolina e Etanol 27% (E27) foi igual a ±3,0%. Assim, concluiu-se que os objetivos propostos foram alcançados de forma satisfatória e com resultados condizentes com outras técnicas propostas na literatura. Percebeu-se também que a metodologia, baseada somente nas medições dos pulsos elétricos de injeção, pode ser considerada aplicável a uma faixa ilimitada de vazão e pressão. This work encompasses the development of a methodology for monitoring and measuring fuel consumption in internal combustion engines based on the Otto cycle equipped with a Common Rail injection system, and aimed to be non-invasive, to be assembled with low-cost electronics, and to present competitive accuracy levels compared to other existing measurement techniques. In this way, the measurement process is performed without cuts in the electrical conductors, insertion of components in the vehicle's original circuits, or even direct contact with the fuel fluid, preserving the vehicle's original characteristics. The technique proposes the measurement of electrical signals sent from the vehicle's electronic central to the fuel electro-injectors. Thus, the injection times are all recorded and converted into fuel mass using a calibration coefficient provided for in the modeling equation and found through a criterion proposed in this research. The effectiveness of the proposed methodology was tested on a Single Cylinder Research Engine (SCRE), equipped with all the necessary instrumentation to evaluate the effectiveness of the system. Thirty-two tests were performed, considering four different loads on the engine shaft, four different rotation speeds, and two different types of fuel, pure Ethanol (E100) and the mixture of Gasolina and 27% Ethanol (E27). The results were evaluated in terms of percentage errors, resulting from the deviation between the values observed in the measurements of the final consumed masses recorded by the gravimetric scale (reference) and the final mass measured by the prototype. The percentage errors obtained were lower than those indicated in the literature in electromechanical type sensors, and the total consumption measurement performed in Ethanol (E100) presented a maximum percentage error equal to ±2.9%, and for the Gasolina mixture and 27% Ethanol (E27) was equal to ±3.0%. Thus, it was concluded that the proposed objectives were achieved satisfactorily and with results consistent with other techniques proposed in the literature. It was also noticed that the methodology, based only on the measurements of electrical injection pulses, can be considered applicable to an unlimited range of flow and pressure.
Databáze: OpenAIRE
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