Análise numérica da recirculação dos produtos da combustão em motores de combustão interna

Abstract

O efeito da recirculação dos gases de exaustão (EGR) nas propriedades de combustão e emissão de poluentes em motores de ignição por compressão tem sido amplamente estudado na literatura. Mais recentemente, o uso combinado de EGR com hidrogênio, chamado EGR químico, tem sido estudado como forma de mitigar a perda de eficiência de motores que utilizam o sistema EGR puro. No entanto, pouca atenção tem sido dada para o uso deste sistema em motores de ignição por centelha. Alguns pesquisadores como Fennell et al (2014), demonstraram experimentalmente os benefícios potenciais do uso desde sistema utilizando um motor com injeção direta de gasolina. Um aumento de 4% na eficiência térmica bem como uma expressiva redução do nível de NOx foram reportadas. O presente trabalho avalia o efeito do EGR químico na performance e emissões de um motor V8 de ignição por centelha. Para tanto, uma simulação numérica foi feita utilizando o software AVL Boost ®. O EGR químico foi simulado através da definição de um novo combustível composto por gasolina e gás de síntese contendo H2. A título de comparação, simulações da operação sem EGR e com EGR puro foram realizadas. Todas as simulações foram realizadas mantendo a proporção estequiométrica para cada combustível, bem como mantendo constante a pressão efetiva média de frenagem em cada rotação. A combustão foi representada por um modelo de uma zona com função de Wiebe de parâmetros constantes entre as diferentes misturas combustíveis. Os resultados indicaram uma redução significativa nas emissões de NOx bem como no consumo específico de combustível para operação com 15% de fração de EGR químico.