[pt] ANÁLISE DE VAZÃO DA MISTURA AR-COMBUSTÍVEL NA INTERFACE PISTÃO-CILINDRO EM MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA

[en] FLOW ANALYSIS OF THE AIR-FUEL MIXTURE AT THE PISTON-CYLINDER INTERFACE IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES

[pt] DANIEL HENRIQUE FIGUEIREDO SILVA

[pt] MOTOR DE COMBUSTAO INTERNA

[pt] ESCOAMENTO COMPRESSIVEL

[pt] POISEUILLE

[pt] COUETTE

[pt] ESCOAMENTO ENTRE PLACAS

[pt] FOLGA RADIAL

[pt] BLOW BY

[en] INTERNAL COMBUSTION ENGINE

[en] COMPRESSIBLE FLOW

[en] POISEUILLE

[en] COUETTE

[en] FLOW BETWEEN PLATES

[en] RADIAL CLEARANCE

[en] BLOW BY

[pt] Este trabalho se dedicou a fazer uma análise simulatória do blow-by (escoamento compressível do fluido ar-combustível através da folga radial existente entre o pistão e o cilindro) em um motor teórico, no qual foram removidos os anéis de seguimento dos pistões e acrescentado magnetos permanentes para reduzir o atrito na interface pistão-cilindro. Utilizando as equações de conservação de massa e da quantidade de movimento, foi definido o conjunto de equações a ser resolvido para um escoamento de ar compressível e isotérmico. O problema foi representado por um escoamento entre placas planas paralelas estacionárias, utilizando como referência o escoamento de Couette. Na ausência da solução analítica foi obtida com ajuda do software ANSYS – Fluent, uma resolução numérica para diferentes diferenças de pressões entre entrada e a saída do canal, e também, uma variação do gap (folga radial na interface pistão-cilindro). Foram utilizados dados experimentais de pressão indicada e rotação de um motor de ignição por compressão real, para descrever o comportamento do blow-by nos períodos de compressão e expansão, sem troca de calor. Por fim, a partir de varias interações foi possível dimensionar e estimar uma folga teórica, sem os anéis de seguimento, para que se tivesse o mesmo vazamento em comparação ao vazamento de um motor real com os anéis de seguimento.

[en] This work was devoted to a simulated analysis of the blow-by (compressible flow of air-fuel fluid through the radial clearance between the piston and the cylinder) in a theoretical engine, in which the piston rings were removed and permanent magnets were added to reduce friction at the piston-cylinder interface. Using equations of mass conservation and momentum, the set of equations to be solved for a compressible and isothermal air flow was defined. The problem was represented by a flow between stationary parallel flat plates, using as reference the couette flow. In the absence of the analytical solution, ANSYS - Fluent software, a numerical resolution for different pressure differences between inlet and outlet of the channel, and a gap variation were obtained with the help of the ANSYS - Fluent software. Experimental data of indicated pressure and rotation of a real compression ignition engine were used to describe the behavior of the blow-by in the periods of compression and expansion without heat exchange. Finally, from several interactions, it was possible to size and estimate a theoretical gap, without the piston rings, in order to have the same leakage compared to the leakage of a real motor with the piston rings.

SERGIO LEAL BRAGA

FLORIAN ALAIN YANNICK PRADELLE

2019-05-03

[pt] TEXTO

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PORTUGUÊS

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.37898