A comparison between EGR and lean-burn strategies employed in a natural gas SI engine using a two-zone combustion

modelIbrahim; Saiful (2009)

Marcelo Alexandre de Souza Júnior

TERMODINÂMICA 07/05/2012

INTRODUÇÃO

TERMODINÂMICA07/05/2012

Processo “Lean Burn”

Alimentação da Câmara com uma mistura pobre

INTRODUÇÃO/ PROCESSO “LEAN BURN” VS. PROCESSO “EGR”

INTRODUÇÃO/ FORMAÇÃO DE POLUENTES NUMA CÂMARA DE COMBUSTÃO

Principais Poluentes: NOX e CO

A formação de NOX é favorecida à altas temperaturas de queima.

A formação de CO é favorecida com o baixo tempo de residência.

Processo “EGR”

Reciclo de uma fração de produtos da combustão

INTRODUÇÃO/ PROCESSO “LEAN BURN” VS. PROCESSO “EGR”

METODOLOGIA

TERMODINÂMICA07/05/2012

METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"

METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"

Considerações do Modelo

Todos as substâncias do processo se mistu- ram de forma perfeita, mantendo as propriedades constantes durante todas as etapas do processo*.

Durante a combustão, formam-se duas regi- ões distintas na câmara. (Queima e não-queima)

A vazão nos coletores de admissão e exaus-tão é constante. ( A pressão de exaustão é conside-rada como 102 kPa)

T

METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"

Considerações do Modelo

Todos os gases foram considerados como gases ideais .

Foram desconsiderados todos os efeitos de fenda e o blow by foi assumido como zero.

A engrenagem está operando em regime per-manente.

T

METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"

Formulações Termodinâmicas:

Primeira lei da TermodinâmicaConservação da MassaLeis dos Gases Ideais

- Parâmetros do equipamento (designer) e condi-ções operacionais

METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"

 

 

METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"

METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"

Hipóteses adotadas para o processo de combustão:

A espessura da chama é desprezada.

A pressão do cilindro é considerada uniforme e igual nas duas zonas.

A transferência de calor entre as duas zonas é desprezada.

A troca de calor entre as paredes do cilindro e seu interior se dá por convecção.

METODOLOGIA/ MODELO PROPOSTO PARA A TÉCNICA DE COMBUSTÃO "EGR"

Hipóteses adotadas para o processo de combustão:

Para os cálculos de equilíbrio químico na zona de queima foram consideradas as espécies: CO2, CO, H2O, N2, O2, OH, NO, H, O e NO.

A área da parede câmara de combustão em contato com os gases queimados será considera-do proporcional à raiz quadrada da fração de massa queimada para explicar o maior volume preenchido por gases queimados contra o volu-me não queimado, tal como sugerido por Ferguson (1986).

METODOLOGIA/ VALIDAÇÃO DO MODELO

Especificações do Motor

Número de Cilindros 1

Capacidade do Motor 507 cc

Velocidade Máxima 300 rpm

Pressão Máxima do Cilindro 150 bar

METODOLOGIA/ VALIDAÇÃO DO MODELO

METODOLOGIA/ VALIDAÇÃO DO MODELO

RESULTADOS

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RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO AO PODER DO MOTOR

%EGR: 10%, Pentrada=130 kPa; 1500 rpm, rc= 8

RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO AO PODER DO MOTOR

Pentrada=130 kPa; 1500 rpm, rc= 10Pentrada=113 kPa; 1500 rpm, rc= 8

RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO CONSUMO DE COMBUSTÍVEL

1500 rpm, rc= 10

RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO À EMISSÃO DE NO

1500 rpm, rc= 10

RESULTADOS/ EFICIÊNCIA QUANTO À EMISSÃO DE NO

1500 rpm, rc= 10

RESULTADOS/ TEMPERATURA DE SAÍDA DOS PRODUTOS DA COMBUSTÃO

1500 rpm, rc= 10

CONCLUSÕES

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CONCLUSÕES/ EFICIÊNCIA DA TÉCNICA

A técnica de EGR derrubou a taxa de combustão e aumentou o tempo de duração da combustão.

O uso da técnica EGR com diluição de 20% reduziu as emissões de NO em 70% comparado com a técnica “lean burn”.

O aumento do consumo de Combustível foi de 10% quando se usou a técnica de EGR.

OBRIGADO !!!

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A comparison between EGR and lean-burn strategies employed in a natural gas SI engine using a two-zone combustion

modelIbrahim; Saiful (2009)

Marcelo Alexandre de Souza Júnior

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