Análise à incorporação de etanol em motores de combustão interna para a melhoria do seu desempenho e rendimento

Num contexto de grandes preocupações ambientais, nomeadamente com o aumento da eficiência energética, a gestão sustentável dos recursos, especialmente a redução de consumo de combustíveis fósseis, o setor automóvel tem vindo a tentar adaptar-se aos novos desígnios através, a título de exemplo, da utilização de combustíveis renováveis com menor impacto ambiental. Neste sentido, com o presente estudo, pretendeu-se realizar uma investigação sobre a otimização do uso de misturas de etanol com gasolina, em diferentes proporções. Para cumprir este objetivo, recorreu-se ao software AVL, procedendo-se às modificações necessárias a um motor de combustão interna através do AVL BOOST, de forma a otimizar as potencialidades do etanol, a fim de se obterem os melhores resultados num compromisso potência/eficiência. Através das simulações realizadas, conclui-se, portanto, que a utilização de combustíveis com maior incorporação de etanol, na sua constituição, numa aplicação de acelerador totalmente aberto e, por conseguinte, focada no desempenho, proporcionou um aumento: da potência máxima em 11%, do binário máximo em 12% e do rendimento em 6,2%, ao longo de toda a gama de rotações do motor, comparando o uso de gasolina convencional (E0) ao do etanol (E100). Por fim, para o uso de etanol (E100), as otimizações efetuadas à taxa de compressão e lambda resultam num aumento da potência máxima em 11,8%, do binário máximo em 10.7%, do rendimento em 4,7% e numa diminuição do consumo específico em 5%, quando comparados um motor de combustão interna, sem a realização de qualquer otimização, face a um ICE com aplicação de otimizações da taxa de compressão e razão ar/combustível.In a context of great environmental concerns, particularly with the increase of energy efficiency, sustainable management of resources, especially the reduction of fossil fuel consumption, the automotive sector has been trying to adapt to the new designs through, for example, the use of renewable fuels with less environmental impact. In this sense, the aim of this study was to investigate the optimisation of the use of ethanol blends with petrol, in different proportions. In order to fulfil this objective, AVL software was used and the necessary modifications to an internal combustion engine were made using AVL BOOST, in order to optimise the potential of ethanol, so as to obtain the best results in a power/efficiency trade-off. Through the simulations carried out, it can therefore be concluded that the use of fuels with a greater incorporation of ethanol in their constitution, in an application with a totally open throttle, and therefore focused on performance, provided an increase: of maximum power by 11%, of maximum torque by 12% and of efficiency by 6.2% throughout the entire engine speed range, comparing the use of conventional petrol (E0) to that of ethanol (E100). Finally, for the use of ethanol (E100), the optimisations made to the compression ratio and lambda result in an increase in maximum power by 11.8%, maximum torque by 10.7%, efficiency by 4.7% and a decrease in specific consumption by 5%, when comparing an internal combustion engine without any optimisation with an ICE with the application of optimisations to the compression ratio and air/fuel ratio.Mestrado em Engenharia Mecânic