Desenvolvimento de uma plataforma Hardware-in-the-Loop (HIL) para gerenciamento da malha de controle da mistura ar combustível (AFR) em motores de combustão interna

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Aguilar, Raúl Fernando Sánchez
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Hardware-in-the-loop (HIL); Motores de combustão; Relação ar-combustível; Válvula borboleta
• Link de acesso: http://repositorio.unb.br/handle/10482/51861

Esta pesquisa foi financiada pelo programa Rota 2030, uma iniciativa do governo federal descrita na Lei N° 13.755/2018. O principal objetivo deste programa é desenvolver uma política industrial de longo prazo para o setor automotivo e de autopeças, estimulando o investimento e o fortalecimento das empresas brasileiras do setor. Por meio de diferentes projetos, o programa promove a pesquisa, sendo este caso específico financiado pelo projeto. Estratificação de carga de etanol em motores de ignição por faísca de injeção direta (TSI). A integração de tecnologias nas simulações de motores a combustão tem despertado o interesse tanto de profissionais da indústria automotiva quanto de entidades governamentais, devido à sua capacidade de reduzir a emissão de material particulado derivado da combustão, otimizar a potência entregue e melhorar o conforto na operação dos motores. O uso de plataformas de simulação em tempo real melhora a segurança na implementação e no refinamento de novas estratégias de controle, especialmente na malha da relação ar-combustível, que é crucial para controlar as emissões. As estratégias de controle devem garantir um funcionamento ótimo do motor, mantendo a operação e o seguimento das referências impostas para seu correto funcionamento, especialmente a do fator lambda, assegurando um desempenho tanto em estado transitório quanto estável. É fundamental identificar um modelo com um alto grau de correlação com o sistema real para implementar estratégias de controle adequadas, permitindo avaliar a robustez do modelo e do controlador em condições extremas e repetitivas, o que é impraticável no mundo real. Esta pesquisa desenvolveu e implementou uma plataforma Hardware-in-the-Loop (HIL), a qual permite validar os modelos em cenários virtuais mais próximos da realidade. Além disso, identificou-se um modelo não linear NARMAX para a válvula borboleta por meio da metodologia de caixa preta, além de ajustar um modelo para a relação ar-combustível (AFR) em um motor de combustão interna utilizando a metodologia de caixa branca. Esses modelos foram avaliados e validados em simulação em malha aberta e fechada por meio de Model-in-the-Loop (MIL), Software-in-the-Loop (SIL) e Hardware-in-the-Loop (HIL), juntamente com um controlador PID e um compensador de tempo morto Smith para a gestão da AFR. Os resultados mostraram uma boa correlação nos três cenários avaliados para a válvula borboleta, e a relação AFR foi validada em MIL por meio de um controlador de ganho programado, emulando o comportamento das ECUs comerciais e otimizando o desempenho para diferentes cenários dinâmicos.