Estudo experimental do desempenho, combustão e emissões de um motor de ignição por compressão operando com HVO em modo dual-fuel com hidrogênio ou gás natural

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: PINTO, Gabriel Marques
• Orientador(a): CORONADO, Christian Jeremi Rodriguez
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Itajubá
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica
• Departamento: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Dual-fuel; Motor diesel; Combustão; Emissões; Hidrogênio; GNV; HVO
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
• Link de acesso: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4223

HVO e hidrogênio verde são combustíveis alternativos bastante promissores, com potencial para atender às legislações ambientais cada vez mais rigorosas quanto a descarbonização do setor de transportes. Nesse contexto, este trabalho apresenta uma análise experimental de desempenho, combustão e emissões de um motor de ignição por compressão operando com HVO, em modo dual-fuel, utilizando injeção port-fuel de hidrogênio ou gás natural veicular (GNV). Para isso, foi desenvolvida uma bancada de testes com instrumentação completa, e um motor de ignição por compressão, modelo FPT NEF 67, foi adaptado para operar em modo dual-fuel, com injeção piloto de HVO ou diesel e injeção port-fuel de hidrogênio ou GNV. Os ensaios experimentais foram divididos em três etapas: testes em modo convencional com diesel e HVO separadamente; operação em modo dual-fuel com diesel como combustível piloto e injeções de hidrogênio ou GNV, separadamente; e ensaios em modo dual-fuel com HVO como combustível piloto e com os mesmos combustíveis gasosos. Os resultados indicaram que a operação com HVO em modo single-fuel apresentou vantagens significativas em relação ao diesel, como maior eficiência de combustão e de conversão de combustível, mesmo sem ajustes nos parâmetros de injeção. Além disso, houve reduções nas emissões de CO2 (em média 3,16 %), NOx (média de 6,63 %), além de menor formação de HC, CO e material particulado. Na operação dual-fuel, verificou-se um aumento na pressão no interior do cilindro com a injeção de H2 ou GNV, independentemente do combustível piloto utilizado. Apesar disso, tanto a taxa de aumento de pressão, quanto a covariância do IMEP permaneceram próximas aos valores observados na operação single-fuel. Também foram verificados aumentos na taxa máxima de liberação de calor e na temperatura máxima na câmara de combustão, além de maior atraso de ignição, maior duração da combustão e redução na eficiência de conversão de combustível. Ainda assim, a combinação HVO-hidrogênio demonstrou potencial para reduzir as emissões de NOx e CO2, representando uma alternativa com potencial de substituir o diesel. Por fim, a implementação de um sistema programável para otimizar as condições de injeção pode ser uma estratégia para mitigar a redução da eficiência.