Metodologia de correlação e análise de modelos fluidodinâmicos 1D para motores de combustão interna

Abstract

O objetivo do trabalho é mostrar o processo de correlação e avaliação de desempenho de um motor ciclo Otto via simulação fluido-termodinâmica 1D como ferramenta para auxiliar o desenvolvimento dos motores, reduzindo o tempo de projeto, os custos com produção de caros protótipos e as horas de teste em dinamômetro. Adicionalmente e de forma complementar, pretende-se mostrar a capacidade de otimizar o produto via simulação, variando diversos parâmetros físicos e geométricos sem a necessidade da construção de inúmeros protótipos para validação de conceitos e de desempenho do motor. Esta metodologia de análise e projeto permite realizar os testes em dinamômetro apenas o protótipo de “motor ideal”, economizando tempo e recursos financeiros. Além disso, com base em um modelo de motor correlacionado virtualmente, podem-se avaliar soluções em vários estágios de desenvolvimento. Além de ser capaz de prever os impactos das modificações, permite também gerar dados de entrada para várias outras avaliações CAE, como durabilidade do motor, simulações em CFD 3D e NVH, garantindo uma alta qualidade e confiabilidade no desenvolvimento de projeto. Neste estudo, um modelo 1D GT-Power de um motor Flex Fuel usando E22 com combustível, é usado como base para auxiliar a fase de projeto e todo o programa de desenvolvimento de um motor sobrealimentado via turbo compressor. O modelo foi desenvolvido utilizando-se, na primeira fase, um modelo de combustão prescritivo usando dados de combustão impostos, na segunda fase, um modelo de combustão preditiva de chama turbulenta para prever o comportamento do motor após a correlação com os dados do dinamômetro. Este trabalho enfatiza a importância dos modelos 1D no desenvolvimento de motores, com base na correlação de dados de teste, como: fluxo de ar, fluxo de combustível, BMEP, IMEP, Torque, fração de massa queimada a 50%, duração da combustão, pressão no cilindro entre outros, para a correta correlação e posterior desenvolvimento do motor.