Estudo experimental da tecnologia dual-fuel em motor de combustão interna utilizando biogás, GNV e etanol

Autor: Roberto Berlini Rodrigues da Costa
Přispěvatelé: Ramon Molina Valle, Fabricio Jose Pacheco Pujatti, Jose Guilherme Coelho Baeta, Fernando Antonio Rodrigues Filho
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFMG
Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
Popis: A energia é a chave para longevidade da civilização moderna e a suademanda continua a crescer. Com as perspectivas do fim do petróleo e da crise energética mundial, demanda-se da comunidade científica soluções tecnológicas que promovam a redução do consumo de combustíveis, sobretudo de origem fóssil, a maximização da eficiência de conversão de combustível e a redução dos níveis de emissões em motores de combustão interna. Visando ao atendimento dessasnecessidades, o uso do biogás, biocombustível derivado do tratamento de resíduos, em sistemas de injeção dual-fuel é uma tecnologia em potencial. A economia e a ecologia estão entrelaçadas e a busca por alternativas já começou. Assim, este trabalho visa caracterizar e analisar um sistema de injeção dual-fuel adaptado a um motor monocilindro de ignição por centelha, utilizando as misturas biogás-etanol e gás natural veicular(GNV)-etanol como combustíveis. A aplicação deste trabalho évoltada para regimes de carga e operação de moto-geradores. A metodologia adotada consistiu nos procedimentos de escolha e preparação do motor, projeto e fabricação de novos componentes, preparação dos combustíveis e sistemas de injeção, instrumentação utilizada, método de cálculo das incertezas de medição, montagem em bancada de provas, metodologia de ensaios e calibração e análisedos parâmetros de interesse. Os testes foram divididos em três etapas: testes com apenas um combustível, testes com a tecnologia dual-fuel e testes com recirculação interna dos gases do escapamento (iEGR). Os resultados obtidos com a implementação das estratégias dual-fuel apresentaram ganhos de eficiência de conversão de combustível de até 10% para as misturas de biogás-etanol e de 3% para as misturas de GNV-etanol, além de redução dos níveis de emissões de NOx, HC e CO. A estratégia de utilizar iEGR, aumentou tanto a eficiência térmica como ade combustão e diminuiu as emissões de NOx em torno de 60%. Desta forma, o sistema de injeção dual-fuel para motores de ignição por centelha possui ampla aplicação e viabilidade de inserção no mercado, como uma tecnologia capaz de ajudar a suprir as demandas de energia de forma sustentável Energy is the key to longevity of modern civilization and its demand continues to increase. With the end of oil availability and world energy crisis perspectives, technological solutions are needed from the scientific community to promote the reduction of fossil fuel consumption, the maximization of fuel conversion efficiency and the reduction of emission levels in internal combustion engines. Aiming to reach these needs, the use of biogas, a biofuel derived from the reuse of waste, in dual-fuelinjection systems is a technology with potential. Economy and ecology are engaged in a clinch and the search for alternatives has begun. Therefore, this work aimed to characterize and analyze a dual-fuel injection system adapted to a single-cylinder spark-ignition engine, using blends of biogas-ethanol and natural gas-ethanol as fuels. The application of this work is focused on load and operation regimes of motorgenerators. The methodology consisted in the engine selection and setup, design and manufacture of new components, preparation of fuels and injection systems, instrumentation used, measurement uncertainty method, test bench assembly, test and calibration methodologies and analysis of the parameters of interest. Experiments were divided into three stages: tests with only one fuel, tests with dualfuel technology and tests with internal exhaust gas recirculation (iEGR). The results obtained with the dual-fuel strategies show an increase in fuel conversion efficiency up to 10% for blends of biogas-ethanol and 3% for blends of natural gas-ethanol, in addition to emission levels reduction of NOx, HC and CO. The strategy of using iEGR increased both thermal and combustion efficiency and reduced NOx emissions by approximately 60%. In this way, the dual-fuel injection system for spark-ignition engines developed has wide application and marketability integration, as analternative technology able to help meeting the energy demands in a sustainable manner
Databáze: OpenAIRE
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