Artigo Completo - Open Access.

Idioma principal

ANÁLISE DE DESEMPENHO E EMISSÕES DE UM MOTOR DO CICLO DE DOIS-TEMPOS COM VÁLVULAS NO CABEÇOTE E INJEÇÃO DIRETA DE COMBUSTÍVEL

DALLA NORA, M.; DONADEL, L. R.; SARI, R. L.; MARTINS, M. E. S.; LANZANOVA, T. D. M.; ZHAO, H.;

Artigo Completo:

O conceito downsizing têm sido amplamente utilizado em veículos leves de passageiros para redução do consumo de combustível, dada a diminuição do trabalho de bombeamento e redução das perdas por atrito. Superalimentação de ar, injeção direta de combustível, e sistemas de variação dos instantes de abertura e fechamento de válvulas são empregados nesses motores para obter-se desempenho comparável aos motores de maior volume deslocado. No entanto, reduções extremas de deslocamento volumétrico são limitadas por detonação (knocking) devido às elevadas temperaturas e pressões alcançadas no ciclo, obtendo-se, comumente, reduzido torque em baixas rotações do motor. Nesse contexto, propõe-se a aplicação do ciclo de dois tempos a um motor moderno do ciclo de quatro tempos, dispondo de quatro válvulas, câmara de combustão do tipo pent-roof, superalimentação de ar, e injeção direta de combustível. Como resultado, obteve-se um maior torque, particularmente em baixas rotações, enquanto a pressão no cilindro foi largamente reduzida. O processo de limpeza e enchimento do cilindro (scavenging) foi propiciado por um longo período de cruzamento de válvulas com uma razão de pressão positiva no sentido admissão-exaustão. Injeção direta de combustível foi utilizada para se atenuar o curto-circuito de combustível para a exaustão, o qual é o principal responsável pela baixa eficiência e oneração de emissões nos motores de dois tempos convencionais com portas de admissão e exaustão. Realizou-se um comparativo de desempenho e emissões desse conceito de motor utilizando-se gasolina e etanol, uma vez que o etanol é um combustível renovável e apresenta uma maior tolerância a elevada diluição da mistura por gases queimados (EGR interno), o que é recorrente no ciclo de dois tempos.

Artigo Completo:

Palavras-chave: ciclo de dois tempos,

Palavras-chave:

DOI: 10.5151/engpro-simea2017-34

Referências bibliográficas
  • [1] International Council on Clean Transportation (ICCT). EU CO2 emission standards for passenger cars and light-commercial vehicles. 2014.
  • [2] SILVA, C; ROSS, M; FARIAS, T. Evaluation of energy consumption, emissions and cost of plug-in hybrid vehicles. Energy Conversion and Management. 2009;50(7):1635-43.
  • [3] MARTIN S; BEIDL C; MUELLER R. Responsiveness of a 30 Bar BMEP 3- Cylinder Engine: Opportunities and Limits of Turbocharged Downsizing. SAE Tech. Pap., 2014. doi:10.4271/2014-01-1646.
  • [4] HANCOCK D; FRASER N; JEREMY M; SYKES R, BLAXILL H. A New 3 Cylinder 1.2l Advanced Downsizing Technology Demonstrator Engine. SAE Tech. Pap., 2008. doi:10.4271/2008-01-0611
  • [5] LUMSDEN G; OUDENIJEWEME D; FRASER N; BLAXILL H. Development of a Turbocharged Direct Injection Downsizing Demonstrator Engine. SAE Int J Engines 2009;2:2009–01 – 1503. doi:10.4271/2009-01-1503
  • [6] EICHHORN A; LEJSEK D; HETTINGER A; KUFFERATH A. Challenge Determining a Combustion System Concept for Downsized SI-engines - Comparison and Evaluation of Several Options for a Boosted 2-cylinder SI-engine. SAE Tech. Pap., 2013. doi:10.4271/2013-01-1730.
  • [7] TURNER J.W.G; POPPLEWELL A; PATEL R; JOHNSON TR; DARNTON NJ; RICHARDSON S, et al. Ultra Boost for Economy: Extending the Limits of Extreme Engine Downsizing. SAE Int J Engines 2014;7:2014–01 – 1185. doi:10.4271/2014- 01-1185.
  • [8] ATTARD W.P; TOULSON E; WATSON H; HAMORI F. Abnormal Combustion including Mega Knock in a 60% Downsized Highly Turbocharged PFI Engine. SAE Tech. Pap., 2010. doi:10.4271/2010-01-1456.
  • [9] BENAJES J; NOVELLA R; DE LIMA D; TRIBOTTÉ P; QUECHON N; OBERNESSER P, et al. Analysis of the combustion process, pollutant emissions and efficiency of an innovative 2-stroke HSDI engine designed for automotive applications. Appl Therm Eng 2013;58:181–93. doi:10.1016/j.applthermaleng.2013.03.050.
  • [10] ZHANG Y; ZHAO H; OJAPAH M; CAIRNS A. CAI combustion of gasoline and its mixture with ethanol in a 2-stroke poppet valve DI gasoline engine. Fuel 2013;109:661–8. doi:1016/j.fuel.2013.03.002.
  • [11] LEIGHTON S; CEBIS M; SOUTHERN M; AHERN S, HORNER L. The OCP Small Engine Fuel Injection System for Future Two-Stroke Marine Engines. SAE Tech. Pap., 1994. doi:10.4271/941687.
  • [12] DURET P; MOREAU J-F. Reduction of Pollutant Emissions of the IAPAC TwoStroke Engine with Compressed Air Assisted Fuel Injection. SAE Tech. Pap., 1990. doi:10.4271/900801.
  • [13] SATO K; UKAWA H; NAKANO M. A Two-Stroke Cycle Gasoline Engine with Poppet Valves in the Cylinder Head - Part II. SAE Tech. Pap., 1992. doi:10.4271/920780.
  • [14] HUNDLEBY G.E. Development of a Poppet-Valved Two-Stroke Engine - The Flagship Concept. SAE Tech. Pap., 1990. doi:10.4271/900802.
  • [15] NOMURA K; NAKAMURA N. Development of a new two-stroke engine with poppet-valves: Toyota S-2 engine. In: Duret P, editor. A new Gener. two-stroke engines Futur., Paris: Technip; 1993, p. 53–62.
  • [16] ZHANG Y; ZHAO H; OJAPAH M; CAIRNS A. CAI combustion of gasoline and its mixture with ethanol in a 2-stroke poppet valve DI gasoline engine. Fuel 2013;109:661–8. doi:10.1016/j.fuel.2013.03.002.
  • [17] SEMENTA P; MARIA VAGLIECO B; CATAPANO F. Thermodynamic and optical characterizations of a high performance GDI engine operating in homogeneous and stratified charge mixture conditions fueled with gasoline and bio-ethanol. Fuel 2012;96:204–19. doi:10.1016/j.fuel.2011.12.068
  • [18] TURNER D; XU H; CRACKNELL R.F; NATARAJAN V; CHEN X. Combustion performance of bio-ethanol at various blend ratios in a gasoline direct injection engine. Fuel 2011;90:1999–2006. doi:10.1016/j.fuel.2010.12.025.
  • [19] CAIRNS A; ZHAO H; TODD A; ALEIFERIS P. A study of mechanical variable valve operation with gasoline-alcohol fuels in a spark ignition engine. Fuel 2013;106:802–13. doi:10.1016/j.fuel.2012.10.041.
  • [20] DALLA NORA M; LANZANOVA T.D.M; ZHAO H. Effects of valve timing, valve lift and exhaust backpressure on performance and gas exchanging of a two-stroke GDI engine with overhead valves. Energy Conversion and Management, Volume 123, 2016, doi: 10.1016/j.enconman.2016.05.059.
  • [21] ZHAO H. Advanced direct injection combustion engine technologies and development, vol. 1. Cambridge: Woodhead Publishing; 2010, ISBN 9781845693893
  • [22] EICHHORN A; LEJSEK D; HETTINGER A; KUFFERATH A. Challenge Determining a Combustion System Concept for Downsized SI-engines - Comparison and Evaluation of Several Options for a Boosted 2-cylinder SI-engine. SAE Tech. Pap., 2013. doi:10.4271/2013-01-1730.
  • [23] BLAIR G.P; Design and simulation of two-stroke engines. Warrendale: Society of Automotive Engineers; 1996.
  • [24] STONE R. Introduction to internal combustion engines. 4th ed. Basingstoke: Palgrave Macmillan; 2012.
Como citar:

DALLA NORA, M.; DONADEL, L. R.; SARI, R. L.; MARTINS, M. E. S.; LANZANOVA, T. D. M.; ZHAO, H.; "ANÁLISE DE DESEMPENHO E EMISSÕES DE UM MOTOR DO CICLO DE DOIS-TEMPOS COM VÁLVULAS NO CABEÇOTE E INJEÇÃO DIRETA DE COMBUSTÍVEL", p. 448-461 . In: . São Paulo: Blucher, 2017.
ISSN 2357-7592, DOI 10.5151/engpro-simea2017-34

últimos 30 dias | último ano | desde a publicação


downloads


visualizações


indexações