General Thermodynamic Analysis for Engine Combustion Modeling

Bedran, Elia C.; Beretta, Gian Paolo

doi:10.4271/850205

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“…Segundo Bedran e Beretta (1985), para modelos zero-dimensional da câmara de combustão, o balanço de massa e de energia dependem da escolha do volume de controle, considerando o fluxo mássico através das válvulas de admissão e escape, combustível injetado e vazamento de gás através do pistão (quando considerado). Para modelos multi-dimensionais, o volume de controle deve corresponder a um ponto de uma malha com aproximação numérica.…”

Section: Introductionunclassified

Simulação termodinâmica para motores diesel

Nunes¹

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Neste trabalho, foi feito um modelo termodinâmico zero-dimensional utilizando o software MATLAB para simular motores diesel, utilizando ferramentas consagradas indicadas pela literatura. Além de parâmetros essenciais como rendimento termodinâmico, diagrama de pressão e temperatura dos gases da câmara de combustão, potência indicada, torque indicado, etc., o modelo fornece simulação de vazamento de gás pelo pistão com correção instantânea da massa de gás na câmara de combustão, fluxo cruzado de gás durante cruzamento de válvulas considerando fluxo subsônico e sônico, calores específicos dos componentes do fluido de trabalho instantâneos em função da temperatura, dentre outros aspectos.Primeiramente no "Caso A", um motor diesel de câmara aberta, equipado com turbocharger e intercooler foi simulado em quatro regimes de operação: carga e velocidade máximas (Caso A1); velocidade máxima e carga parcial (Caso A2); velocidade parcial e carga máxima (Caso A3), e carga e velocidade parcial (Caso A4). Com exceção das condições de admissão / escape e parâmetros do perfil de liberação de energia de combustão, todos os demais parâmetros foram mantidos constantes para os quatro ensaios.Os resultados obtidos por simulação foram comparados com dados experimentais fornecidos pelo fabricante, indicando boa aproximação do modelo com a realidade, com erros relativos percentuais de -0,76; -0,14; -1,12 e 1,37 para a potência de eixo experimental e simulada para os Caso A1,A2,A3 e A4 respectivamente.Além desta validação do modelo (Caso A), em que dados de testes em laboratório foram comparados com dados obtidos por simulação, foi avaliado o comportamento do motor sob alteração do ponto de injeção (Caso B). Com avanço do ponto de injeção de 4,8°para 28°, houve redução em 18,26 % sobre o consumo específico de combustível e aumento em 22,37 % sobre a potência estimada de eixo.

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Section: Introductionunclassified

Simulação termodinâmica para motores diesel

Nunes¹

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Comparative second-law analysis of internal combustion engine operation for methane, methanol, and dodecane fuels

Rakopoulos

Kyritsis

2001

Energy

147

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Relating Burning Rate and NO Formation to Pressure Development in Two-Stroke Diesel Engines

Hill

Douville

1997

Journal of Energy Resources Technology

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A multizone thermodynamic method has been developed to determine combustion rate and NO formation from measured cylinder pressures and performance of two-stroke diesel engines. Integral to the analytical method is a nonlinear fit to the combustion chamber heat loss; the fit is consistent with the overall energy balance and with measured fuel consumption rate and exhaust temperature. The method assumes equilibrium combustion properties except for NO, whose relatively slow formation is estimated using the extended Zeldovich mechanism in the post-flame gas during a period of one mixing time. Application of the method to a 2-stroke diesel engine indicates a post-flame mixing time of 0.55 ms or 4 deg crank angle at 1250 rpm, yielding exhaust concentrations of NO considerably less than what would have been expected from equilibrium-then-sudden-freezing considerations.

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General Thermodynamic Analysis for Engine Combustion Modeling

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Simulação termodinâmica para motores diesel

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Comparative second-law analysis of internal combustion engine operation for methane, methanol, and dodecane fuels

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