Efeito da geometria da câmara de combustão sobre a eficiência volumétrica e a homogeneização da mistura ar-combustível em um motor ciclo otto monocilíndrico

Abstract

Neste trabalho é avaliado o impacto da alteração na geometria da câmara de combustão/cabeçote de um motor de combustão interna comercial, ciclo Otto, monocilíndrico, sobre o escoamento do ar no interior do cilindro, buscando uma melhor eficiência volumétrica e homogeneização da mistura. As características do escoamento durante a admissão são determinadas através da Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) usando o apcote comercial "Ansys - CFX". Consideram-se condições de regime permanente, sem combustão e com escoamento de ar promovido por uma diferença de pressão imposta. Parâmetros associados com uma melhor mistura ar- combustível, e consequentemente maior eficiência de combustão, como índice de "swirl" e "tumble" são calculados. Além disso, são propostos novos índices para avaliação da mistura ar-combustível, são eles a vorticidade e a energia cinética turbulenta. Para avaliação do modelo utilizado, são realizadas medições em bancada de fluxo com o motor com a geometria original. Os valores de coeficiente de descarga da válvula de admissão obtidos nas simulações são comparados com os resultados experimentais, revelando boa concordância entre ambos.

On this study, the modifications on the combustion chamber geometry of a commercial internal combustion engine, Otto cycle, one cylinder, will bde evaluated referring to the air motion inside the cyliner, looking for abetter volumetric efficiency and in-cylinder motion. The flow characteristics during the admission cycle will be evaluated using Computational Fluid Dynamics (CFD) by the commercial software "Ansys - CFX". Considerations like permanent flow, no combustion and the flow generated by an imposed pressure difference. PArameters related to a better air - fuel mixture, consequently better combustion efficiency, like "swirl" and "tumbel" ratios will be calculated. New parameters will be presented to evaluated the air - fuel mixture, like vorticity abd turbuklence kinetic energy. To validate the model used, flow bench tests will be performed on the engine with the original combustion chamber geometry. The admission valve coefficient of discharge values will be compared to the experimental results, demosntrating good equivalence