Caracterização de detonação de um motor de combustão interna com ondas mecânicas

O fenômeno da detonação observado em motores de combustão interna de ignição por centelha apresenta-se ainda hoje, mesmo depois de quase um século de intensivas pesquisas, como um dos principais desafios a serem superados. Tal fenômeno é uma indicação de severas condições de funcionamento do motor sendo prejudicial ao seu desempenho e podendo, também, resultar em extensivos danos. Detonação é, basicamente, o termo utilizado para descrever o ruído que é transmitido através da estrutura do motor quando ignição espontânea da porção não queimada da mistura acontece. O presente trabalho aborda a metodologia desenvolvida para a caracterização do referido fenômeno em um motor monocilindro de pesquisa. Esta, além da abordagem analítica através da solução gráfica a partir da equação da onda, utiliza parâmetros vibroacústicos para detectar as ondas de pressão geradas no interior da câmara de combustão e que se propagam através da estrutura do motor como ondas vibracionais. O Método de Elementos Finitos (FEM) é, também, empregado como suporte para uma melhor compreensão do fenômeno em questão. Os resultados obtidos além de indicarem o mais adequado tipo de sensor para a detecção da detonação indicam também que a metodologia desenvolvida permite que os engenheiros e técnicos obtenham melhores desempenhos do referido motor considerando-se as mais diversas configurações de sistemas de injeção de combustível e de estruturas de fluxo utilizadas nas pesquisas bem como os principais tipos de combustíveis alternativos.The so-called knock phenomenon in spark ignition reciprocating engines still presents major design challenges even after almost a century of intensive research. Knocking is an indication of severe operational conditions which are detrimental to performance and may also result in extensive damage to the engine. Knock, is basically the term used to describe the noise that is transmitted through the structure of the engine when spontaneous ignition of the unburned portion of the gas takes place. This work describes the methodology developed for the characterization of this phenomenon in a single cylinder research engine. This, besides the analytical approach by graphic solution from the wave equation, uses parameters vibroacustics for detecting pressure waves generated within the combustion chamber and which propagate through the structure of the engine as vibrational waves. The finite element method (FEM) is also used as support for a better understanding of this phenomenon. The results also indicate the most suitable type of sensor to detect knock also indicate this methodology allows engineers and technicians to find better performances of this engine, considering the different configurations of fuel injection systems, the diverse types of flow structures and the main types of alternative fuels used in the researches