4 Procedimento Experimental

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1 Capítlo 4. Proceimento Experimental Proceimento Experimental Com o motor e combtão montao na bancaa experimental, a eqência o tete oi planejaa e projetaa pa avali o comportamento o motor e ciclo Dieel operano em moo HCCI, etano aim, o principai pâmetro e eempenho e o repectivo pâmetro e controle Operação Moo HCCI O objetivo báico o preente trabalho oi avali o eempenho o motor e ciclo Dieel operano em combtão HCCI, tilizano gaolina como combtível. O motor oi aaptao à bancaa experimental tilizano-e a conigração apreentaa no capitlo trê. Dierente coniçõe e operação e pâmetro e controle (temperatra a mitra, vazão e combtível, rotação o motor, entre otro) oram etaa em moo e combtão HCCI. Pa o início o tete o motor em moo HCCI era neceário m períoo e aqecimento pa atingir a coniçõe térmica neceária pa eenvolver a combtão HCCI. Como já oi mencionao no trabalho e Agil (2010) e oqe (2010), o períoo e aqecimento é neceário pa poer atingir aqela coniçõe qe permitem o início a ignição e por tanto á combtão em moo HCCI. O períoo e aqecimento é realizao com o motor ncionano na a orma original (ciclo Dieel). Por tanto, não oi eito nenhm tipo e alteração no motor. Pa a realização o enaio, a ptia é realizaa com o motor elétrico o inamômetro. Logo o períoo e aqecimento, e iniciam o ierente tete. Aqi oram avaliaa ierente rotaçõe, ierente temperatra o e amião e ierente vazõe e combtível.

2 Capítlo 4. Proceimento Experimental O limite e operação HCCI pa ete enaio oram eterminao pela etonação (aível) e a batia e pino (vibração), cacterizao pela alta vazõe e combtível e elevao nívei e preão, por otro lao, a alha e ignição (inicaa com ltaçõe e torqe), averte a iiclae o motor e manter a combtão HCCI. Pa caa enaio em moo HCCI, o itema e aqiição permiti regitr o eginte ao em intervalo e 30 egno: otação o motor (PM) Torqe (N m) Potência eetiva (kw) Vazão e combtível (kg/h) Vazão e (kg/h) Fator Lamba (-) Temperatra e ambiente ( C) Temperatra e no canal e amião o motor ( C) Temperatra o óleo lbriicante ( C) Temperatra o gae e ecapamento ( C) Temperatra a ága e rerigeração ( C) Temperatra a mitra e entraa /combtível ( C) Temperatra o aqecio ( C) Preão e amião (kpa) Preão no cilinro o motor (kpa) Preão no bico injetor (kpa) 4.2. Pâmetro Etao O pâmetro inepenente ão: Preão e Amião (preão atmoérica) Preão no Ecapamento (preão atmoérica) Combtível (Gaolina Tipo C) Preão e injeção o bico injetor HCCI (2 b)

3 Capítlo 4. Proceimento Experimental Preão e injeção o bico Injetor ieel (ao não ornecio pelo abricante) Temperatra Ambiente (22 C) O pâmetro epenente, aqele qe apreentam viaçõe o mança rante o eenvolvimento o tete ão apreentao à continação. Temperatra e Amião otação o Motor Torqe Fator Lamba Vazão e Combtível (HCCI) Vazão e Ar Sinal e Preão na Câma Temperatra o Óleo Temperatra o erigerante (ága) Temperatra o Gae e Ecape Injeção e Combtível (Dieel) Poição o Ânglo 4.3. eção e Dao O valore obtio atravé o otwe LabView em nção o tete realizao ão o eginte: Torqe (T): [N m] Velociae Angl (N): [PM] Vazão e Combtível ( ): [kg/h] Vazão e Ar ( ): [kg/h] g Poição o Ânglo (θ): [ra] Preão em ponto etratégico a bancaa (P): [kpa] Temperatra em ponto etratégico a bancaa (T): [ C]

4 Capítlo 4. Proceimento Experimental Potência A potência entrege pelo motor e aborvia pelo inamômetro e conhecia como potência liqia o potência no reio. Eta potência é meia no eixo o motor e é obtia o proto o torqe com a velociae angl P = Potência eetiva o motor [kw] T = Torqe [N m] N = Velociae angl [PM] 3 P T N 10 (4.1) Preão Méia Eetiva A Preão Méia Eetiva é m pâmetro tilizao pa comp motore, inepenente e e tamanho e rotação. Baicamente é einia como a preão hipotética contante qe eria neceária no interior o cilinro pa eenvolver ma potência igal no eixo. É obtia a egir. mep mep = Preão méia eetiva [kpa] P = Potência eetiva o motor [kw] V = Volme elocao [m 3 ] N = Velociae angl [PM] Wc 2 P 60 V V N (4.2) Conmo Epecíico e Combtível Pâmetro qe mee como eicientemente o motor a o combtível pa a proção e trabalho útil, o conmo epecíico é ao por: cec G P G (4.3)

5 Capítlo 4. Proceimento Experimental cec = Conmo epeciico e combtível [g/kw h] P = Potência [kw] = Vazão e combtível [g/h] c enimento Térmico Conhecio também como a eiciência e converão o combtível (Heywoo, 1988), é aqele pâmetro qe relaciona a potência obtia no eixo o motor com o calor total obtio pela combtão o combtível. n t 3,6P 3600 PCI cec PCI c c c c n t = enimento térmico [%] cec = Conmo epeciico e combtível [g/kw h] PCI c = Poer caloríico inerior o combtível [MJ/kg] (4.4) Aim, o conmo epecíico e combtível é inveramente proporcional ao renimento térmico Vazão e Ar Úmio e Ar Seco Pa o calclo a vazão e úmio oi tilizao m meior tipo lamin com aía em preão ierencial, qe jnto com m trantor ierencial e preão e m enor a temperatra o lio poe-e etermin a vazão volmétrica Q : 2 Q B P C P t (4.5) Q = Vazão volmétrica o úmio [m 3 /] B, C = Contante epeciica P = Dierencial e preão [kpa]

6 Capítlo 4. Proceimento Experimental t = azão a vicoiae o gá ecoano a 20 C e o lio ecoano na coniçõe e operação. A vicoiae o úmio no tete ( ) é calclaa com: 3/2 14,58 T 110,4 T (4.6) Por coneginte o valore a contante aim como a vicoiae ão obtio o manal o meior o tipo lamin. Finalmente a vazão máica e úmio é calclaa a egir. Q (4.7), Por otro lao, o conmo e eco etá em nção a vazão máica o úmio e a miae abolta:,, (4.8) 1 w Maa epecíica o Ar Ambiente A maa epecíica o ambiente poe-e calcl atravé a eginte relação (Wylen, 1995): P T amb = Maa epeciica o ambiente [kg/m3 ] P = Preão atmoérica [kpa] = Contante o ambiente [kj/kg.k] T amb = Temperatra ambiente [K] A contante poe-e corrigir atravé a miae abolta (w): (4.9) w, vapor 1 w (4.10)

7 Capítlo 4. Proceimento Experimental One,, vapor = Contante o eco (0,287 kj/kg K) = Contante o vapor a ága (0,46152 kj/kg K) W = Umiae abolta pa a mitra -vapor e ága A eterminação a miae abolta pa ma mitra -vapor e ága é calclao por (Wylen, 1995): w Ur 0,622 P 100 Ur P Pat 100 at (4.11) Neta ltima relação: U r = Umiae relativa em [%] P = Preão e atração o vapor e ága á temperatra ambiente [kpa], at One T amb 30, ,2log amb 0, amb 3142,31/ amb P 10 T T T at (4.12) = Temperatra ambiente, [K]: Eiciência Volmétrica Pâmetro tilizao pa meir a eicácia o proceo e inção o motor e a taxa eetiva e volme e elocao pelo embolo (Ciano, 2006). É a relação entre a maa e apirao por m cilinro e a maa e qe ocpia o memo volme na coniçõe normai e preão e temperatra. n v 2 V, N 60 (4.13) n v = Eiciência volmétrica [%]

8 Capítlo 4. Proceimento Experimental = Vazão e úmio [kg/h], = Maa epeciica o [kg/m 3 ] V = Volme elocao [m 3 ] N = Velociae angl [PM] azão Ar-Combtível Em enaio e motore, a vazão máica e eco ( ) e a vazão máica e combtível ( ) ão meia. A relação eta taxa é útil na einição a c coniçõe e operação o motor (Ciano, 2006). A/ C A/ C = elação -combtível = Vazão e eco [kg/h], c = Vazão e combtível [kg/h], c (4.14) azão e Eqivalência e Fator Lamba Pa a combtão em motore, o proto e combtão ão igniicativamente ierente pa mitra rica e pobre por tanto a relação a razão -combtível (A/C) é m pâmetro útil pa einir a compoição a mitra no tete HCCI. A razão e eqivalência é ma meia a mitra -combtível á coniçõe eteqiométrica eno einia como: = azão e eqivalência A/ C A/ C A/ C = elação combtível eteqiométrica, [kg/h] et et real A/ C = elação combtível real, [kg/h]. real (4.15)

9 Capítlo 4. Proceimento Experimental Qano <1, a mitra -combtível é pobre em combtível, é izer tem-e em exceo e haverá oxigênio preente no gae e ecapamento o motor. Se =1, a mitra é eteqiométrica e a energia liberaa pelo combtível é máxima e, qano >1, a mitra é rica em combtível e o exceo não erá qeimao e haverá CO 2 e combtível preente no gae e ecapamento. O invero a razão eqivalente é conhecio como o ator lamba (λ). O ator lamba é m pâmetro conhecio também como a relação e e o combtível, é mito tilizao já qe permite obter ma maior inormação pa einir a compoição a mitra. Baicamente é einio como a razão entre o combtível a coniçõe reai e a razão -combtível a coniçõe eteqiométrica.