ESTG - Mestrado em Engenharia Automóvel
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- Seleção, simulação e análise de desempenho de turbocompressores em motores de combustão interna de ignição por faíscaPublication . Silva, João Paulo da Nave; Santos, Hélder Manuel Ferreira do; Pereira, João Francisco Romeiro da FonsecaO presente trabalho é dedicado ao estudo computacional de sistemas de turbocompressão para aplicação em motores de combustão interna de ignição por faísca. Através do estudo dos diversos parâmetros de desempenho e funcionamento dos turbocompressores, é criado um processo de seleção de turbocompressores em função dos requisitos de desempenho que se pretende para o motor turboalimentado. Após a definição das alterações necessárias e das condicionantes a ter em conta na criação de um motor de combustão interna turboalimentado, são realizadas diversas simulações computacionais com diferentes modelos e turbocompressores testados. Para além da turbocompressão é testada a influência do sistema de arrefecimento do ar de admissão no desempenho do motor. Através dos dados obtidos nas simulações são determinadas as zonas de operação dos turbocompressores e assim definida a adequabilidade do turbocompressor ao motor de combustão interna e à utilização do mesmo em veículos automóveis. Por último, é feita a comparação entre os diferentes modelos criados e apresentados os ganhos em termos de desempenho e consumo de combustível e as limitações que cada modelo apresenta.
- Análise experimental do desempenho de um turbocompressor em condições reais de operaçãoPublication . Henriques, André de Almeida; Martinho, Nuno Alexandre Gonçalves; Santos, Hélder Manuel FerreiraNo presente estudo é apresentado o desenvolvimento de uma montagem experimental para analisar o desempenho de um turbocompressor, quando este é sujeito a condições reais de funcionamento impostas por um Motor de Combustão Interna (MCI). Através da revisão bibliográfica foi possível identificar e estudar trabalhos já existentes, que tinham em comum o desenvolvimento de uma montagem experimental para turbocompressores. Esta permitiu ainda a identificação dos parâmetros necessários à caracterização do funcionamento do turbocompressor em estudo, como é o caso dos mapas de operação do compressor e da turbina. Depois do desenvolvimento da montagem experimental, esta foi aplicada no veículo de ensaios, presente no banco de ensaio de potência. A aquisição dos parâmetros de funcionamento do turbocompressor foi feita com recurso a diversos sensores e a um programa de aquisição de dados. A realização dos ensaios experimentais foi executada com base numa matriz constituída por 60 condições de funcionamento, correspondentes a diferentes valores de velocidade de rotação (N) e carga (Pressão Média Efetiva – PME) do MCI. Através da análise de incertezas experimentais foi possível quantificar a incerteza das variáveis medidas e identificar a influência das variáveis medidas nas variáveis calculadas. Além disso, possibilita ainda verificar quais são as variáveis medidas que mais contribuem para a incerteza experimental das variáveis calculadas. A partir da análise dos resultados foi verificado que estes estão dentro do esperado. Além disso, possibilita a visualização dos pontos de funcionamento do MCI através da realização do turbomatching.
- Estudo de um permutador de calor para aplicação em sistemas de recuperação de energia térmicaPublication . Lopes, Patrícia Beatriz dos Santos; Santos, Hélder Manuel Ferreira dos; Martinho, Nuno Alexandre GonçalvesGrande parte da energia contida no combustível consumido por um motor de combustão interna é desperdiçada sob forma de calor, através do sistema de refrigeração do motor, do sistema de recirculação dos gases de escape e principalmente através dos gases de escape. Daí o interesse no estudo de sistemas que permitem o aproveitamento dessa energia residual dos veículos automóveis. Este trabalho centra-se no estudo de sistemas de aproveitamento da energia térmica contida nos gases de escape dos veículos automóveis, sendo o objetivo principal o estudo do permutador de calor que será utilizado para recuperação da energia térmica. Existem vários tipos de permutadores, na sua escolha entram fatores como as características dos fluidos de trabalho envolvidos, o custo, facilidade de manutenção, a aplicação. Para o caso deste estudo selecionou-se um permutador de carcaça e tubos e um permutador de tubos concêntricos. Uma vez que a seleção e otimização de um permutador de calor implica a minimização da perda de carga dos gases de escape e a maximização da eficiência térmica do sistema, numa primeira fase selecionou-se a geometria mais adequada. Em seguida fez-se uma comparação de diferentes modelos de cálculo da perda de carga e analisou-se o desempenho termo hidráulico do permutador. Por fim realizou-se um estudo paramétrico para verificar a influência dos parâmetros de construção (número de tubos, diâmetro e comprimento dos tubos).
- Estudo da influência da implementação de sistema de recuperação de energia térmica no desempenho do veículoPublication . Lopes, Rui Manuel Godinho; Pereira, João Francisco Romeiro Fonseca; Santos, Helder Manuel Ferreira dosNos dias de hoje, devido a normas ambientais e legislação, caminha-se para um objetivo de aproveitamento de energia residual em veículos automóveis, de forma a reduzir emissões poluentes e consumo de combustível. O principal objetivo deste trabalho é dimensionar e construir um sistema experimental de aproveitamento de energia perdida sob a forma de calor nos gases de escape de um veículo automóvel. Nem toda a energia contida no combustível consumido por um motor de combustão interna é aproveitada, sendo que uma grande percentagem desta energia é perdida sob a forma de energia térmica, tanto através dos gases de escape, como através do sistema de refrigeração do motor e sistema de recirculação de gases de escape (EGR), entre outros. Esta energia pode ser aproveitada utilizando um sistema que faça a sua conversão em energia mecânica, que poderá então ser usada para atuação de órgãos auxiliares do motor de combustão interna ou para conversão em energia elétrica. Qualquer que seja a forma de aproveitamento, esta levará direta ou indiretamente a uma redução de consumos e emissões poluentes. Para implementar este sistema seguir-se-á o princípio do ciclo de Rankine, que converte parte da energia térmica contida nos gases de escape de um veículo em energia mecânica. Serão escolhidos os seus componentes e será feita a montagem experimental do mesmo, de modo a verificar a sua eficiência e influência no desempenho do veículo automóvel onde o mesmo será testado
- Determinação da aceleração lateral de conforto em curva para veículos automóveis, diferentes condutores e "perfis" de conduçãoPublication . Brás, Marcelo Oliveira; Ferreira, Carlos Daniel Henriques; Neves, Carlos Fernando Couceiro de SousaO crescimento do número de veículos a circular na via pública tem provocado um aumento da insegurança nas estradas em consequência da quantidade de informação a que o condutor necessita de estar atento. De modo a minimizar este facto, os construtores de automóveis têm-se focado no desenvolvimento de sistemas de auxílio ao condutor que têm como principal função simplificar e aumentar o conforto de condução. Os avanços realizados nesta área têm sido elevados, o que permite que a condução autónoma seja uma realidade cada vez mais próxima. Contudo, os sistemas introduzidos apresentam um comportamento automático distante do comportamento dos condutores. Tendo como base os aspetos referidos anteriormente, este trabalho tem como objetivo encontrar uma forma de tornar estes sistemas análogos ao comportamento do condutor, no que diz respeito ao controlo de velocidade em curva. Neste sentido, são realizados estudos das reações de diferentes condutores em situações de condução em ambiente real. Os estudos são realizados num percurso previamente selecionado e num veículo específico, tendo este sido instrumentado para a aquisição das variáveis necessárias, tais como, condições dinâmicas do veículo e aspetos representativos do comportamento do condutor, como atuação de pedais e batimento cardíaco. Posteriormente é realizada a análise dos dados recolhidos de forma a encontrar uma função de controlo para a velocidade do veículo em função das acelerações laterais ou raio de curvatura das estradas.
- Desenvolvimento de sensor micro maquinado para medição de forçasPublication . Caseiro, David Filipe de Sousa; Ferreira, Carlos Daniel Henriques; Santos, Sérgio Pereira dosO Projeto usa cada vez mais técnicas e ferramentas de simulação capazes de prever e dimensionar o comportamento dos materiais para a sua vida útil. Contudo a mudança de condições ou estado faz com que a monitorização dos materiais nas condições de trabalho represente uma adicional garantia de fiabilidade e segurança. Essa monitorização é na maior parte dos casos efetuada por sensores, a sua evolução e miniaturização têm desempenhado um papel fundamental no atual desenvolvimento tecnológico. Nos veículos automóveis a integração de micro sensores é responsável pelos baixos consumos, elevadas performances e níveis de segurança atuais. Neste sentido o principal objetivo deste trabalho é projetar um sensor micro para medição de forças podendo ter inúmeras aplicações nomeadamente em componentes estruturais dos veículos. A tecnologia escolhida em que é baseado o micro sensor de força, neste projeto, é a da piezoresistividade, conhecida pela sua linearidade, pouca histerese e possibilidade de integrar nos sensores fabricados por micro maquinagem. Recorre-se ao software "Ansys Multiphysics" para o desenvolvimento e otimização da geometria deste sensor, respeitando as regras de micro maquinagem (Apêndice I). São testadas algumas geometrias encontradas na bibliografia e realizam-se otimizações de modo a melhorar a sensibilidade ao stress. Como resultado deste trabalho é proposta uma geometria que apresenta uma sensibilidade ao stress de 3.5347 mV/V/MPa. Para verificar o método numérico, recorre-se ao método experimental para testar a funcionalidade da geometria proposta numa escala adaptada à utilização com extensómetros, apresentando-se assim o conceito de amplificador mecânico. Diferentes amplificadores são testados por método numérico e experimental, e no final são comparados os resultados. Comprovando-se assim a funcionalidade do sensor proposto para a medição de forças.
- Desenvolvimento de protótipo de motor de combustão interna a hidrogénioPublication . Santos, Rúben Alexandre de Souto; Pereira, João Francisco Romeiro da FonsecaO presente trabalho aborda o conceito de hidrogénio como um combustível. É apresentado um enquadramento da economia de produção e utilização de hidrogénio. Deste é especificado a utilização do hidrogénio em motores de combustão interna. É realizado uma listagem de propriedades do hidrogénio enquanto combustível de forma a poder apurar quais as estratégias de controlo de carga e componentes a utilizar para suprimir os problemas associados ao combustível. Foi realizado uma análise fundamental da velocidade de propagação da frente de chama para se poder compreender quais os parâmetros e fenómenos relacionados com o crescimento da chama em regime laminar e regime turbulento. Foi realizado uma planificação de componentes e infraestruturas necessárias para uma montagem experimental aplicada a um motor de baixa cilindrada e uma simulação para prever a tendência do desempenho do motor de combustão interna quando é realizada a alteração do combustível.
- Caracterização mecânica da liga AlSi10Mg obtida por SLM para aplicação em componentes automóveisPublication . Santos, David Mendes dos; Alves, Maria Leolpodina Mendes Ribeiro de Sousa; Vasco, Joel Oliveira CorreiaEste projeto visa efetuar a caracterização mecânica da liga AlSi10Mg obtida por SLM (Fundição de Metal por Laser) para aplicação em componentes automóveis. Ao longo deste projeto é efetuada uma pesquisa bibliográfica das tecnologias de fabrico rápido mais frequentemente aplicadas ao processamento de alumínios, abordando de forma específica a tecnologia SLM, bem como a influência dos seus parâmetros no processamento de ligas de alumínio. Será levado a cabo um estudo comparativo da liga AlSi10Mg fabricada por fundição em molde permanente com a obtida por SLM, analisando-se a microestrutura das ligas, bem como as suas propriedades mecânicas, através da realização de ensaios de dureza, tração, análise dinâmico-mecânica e fadiga. Deste modo será possível perceber as diferenças entre o comportamento mecânico da liga obtida por SLM e a liga obtida pelo método convencional. Em resultado do estudo realizado, observou-se que a liga AlSi10Mg obtida por SLM apresenta uma microestrutura muito mais fina do que a liga fabricada por fundição em molde permanente, o que lhe permite ter um comportamento mecânico superior na maioria dos ensaios mecânicos realizados. Assim, é possível aplicar a tecnologia SLM ao fabrico de componentes em alumínio no sector automóvel, visto ser possível obter propriedades mecânicas superiores ou equivalentes aos componentes fabricados pelos processos de fabrico convencionais.
- Implementação LEAN: padronização e auditorias numa linha de pintura industrialPublication . Pedrosa, Gabriel Alexandre Lopes; Ferreira, Irene Sofia Carvalho; Alves, Maria Leopoldina Mendes Ribeiro SousaO presente relatório centra-se na aplicação de um sistema de padronização numa célula de pintura industrial. Assim, e como a célula estudada não tinha no momento um sistema de padronização implementado, a principal motivação deste trabalho prendeu-se com a obtenção de benefícios que a normalização de boas práticas pode trazer aos processos, principalmente em indústrias extremamente competitivas, como é o caso do setor em que a empresa em estudo se insere. Para sustentar a implementação da padronização na célula de pintura foi primariamente realizado um estudo teórico sobre a metodologia de base: o LEAN, assim como sobre algumas das suas principais ferramentas. Em particular, destaca-se o Standard Work, ou Padronização, e a Auditoria. Fazendo uso deste levantamento bibliográfico e dos recursos presentes na empresa de acolhimento, foi assim gerado e implementado um sistema padronizado na célula de pintura, composto essencialmente por padrões de tarefas e documentação. Estes têm como principal função criar fundações de base fiável e íntegra, servindo de apoio ao controlo da qualidade, resolução de problemas, e implementação de melhorias no futuro industrial da célula visada. De modo complementar, foi também produzido um conjunto de propostas de implementações de novos métodos, incidindo principalmente na melhoria da qualidade de execução das operações de setup.
- Análise e otimização de viagens rodoviáriasPublication . Areia, João Carlos Portela; Rúben, Rui Miguel Barreiros; Siopa, Jorge Miguel PeraltaO Trabalho de seguida apresentado fundou-se num objetivo que passava por provar a grande relação entre o estilo de condução e os valores de consumo de uma viatura num determinado trajeto, sendo que, para isso, foi necessário criar ferramentas que permitissem extrair, analisar e otimizar dados de viagens. Durante este trabalho, foi criado uma ferramenta que permite extrair dados de posição, tempo, velocidade, aceleração e azimute de um ficheiro GPX. A estes dados, também foram aplicados métodos para corrigi-los e facilitar a sua respetiva análise. Nomeadamente, foi desenvolvido um algoritmo para o cálculo de distância entre pontos de latitude e longitude, e foi criado também, um método que possibilita o cálculo do raio e ângulo das curvas do trajeto. Durante este trabalho, criou-se também métodos de otimização de certas variáveis de um trajeto. As otimizações criadas tinham em vista racionalizar o estilo de condução, sendo que, os resultados destas otimizações demonstram a relação entre certas variáveis e o consumo. Por fim, também foi criado um programa que engloba algumas funções criadas no trabalho, como a extração de dados do ficheiro GPX e cálculo do consumo. Este programa permite aceder a várias funções de um forma mais cómodas e simples.