ESTG - Mestrado em Engenharia Automóvel
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Browsing ESTG - Mestrado em Engenharia Automóvel by Field of Science and Technology (FOS) "Domínio/Área Científica:Engenharia e Tecnologia:Outras Engenharias e Tecnologias"
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- Desenvolvimento de uma Unidade de Controlo Eletrónico de baixo custo com base num microcontrolador de 32 bitsPublication . Marinho, Pedro Tiago de Sousa; Ferreira, Carlos Daniel HenriquesNos últimos anos o setor automóvel tem assistido a uma constante evolução dos sistemas dos automóveis para fazer face às rigorosas normas que restringem as emissões de poluentes. Também os condutores são cada vez mais exigentes e por isso o consumo de combustível diminuiu e o desempenho dos motores aumentou consideravelmente. Tudo isto foi conseguido com a aplicação e o constante desenvolvimento de sistemas de controlo eletrónico para motores de combustão interna. Contudo, no sentido de manter os preços baixos, a maioria dos equipamentos industriais e agrícolas continuam a utilizar sistemas mecânicos de controlo de ignição e injeção que proporcionam uma eficiência global baixa, elevado consumo de combustível e elevada emissão de poluentes. Os sistemas mecânicos podem ser substituídos por sistemas eletrónicos para otimizar esses motores, mas as unidades de controlo eletrónico (ECU) comerciais, que podem ser configuradas e adaptadas a qualquer motor, são maioritariamente dedicadas ao desporto motorizado e por isso possuem um preço que, na maior parte dos casos, excede o preço do equipamento agrícola ou industrial. Motivado pela ausência de opções comerciais económicas, foi desenvolvida uma ECU de baixo custo, otimizada para motores monocilíndricos. A ECU permite o controlo eletrónico da ignição e da injeção de combustível, em função da carga e rotação do motor. Os mapas de controlo são programáveis pelo utilizador, permitindo uma adaptação fácil e a otimização de motores com diversas tipologias mecânicas. A ECU possui um sistema inovador de deteção de fase do motor para motores monocilíndricos, sem a necessidade de se utilizar um sensor de fase na árvore de cames. A comunicação série entre um computador e a ECU permite a visualização e otimização dos parâmetros de ignição e injeção em tempo real. Um protótipo totalmente funcional da ECU proposta foi produzido e aplicado a um motor monocilíndrico. O motor foi previamente convertido para acomodar os sistemas eletromecânicos de controlo de ignição e injeção. Os ensaios laboratoriais permitiram demonstrar o correto funcionamento do firmware e do hardware desenvolvidos. A ECU de baixo custo é um produto inovador que permitirá a generalização do controlo eletrónico nos equipamentos com motores monocilíndricos.
- Implementação e avaliação de desempenho de sistema de aproveitamento de energia contida nos gases de escape de veículos automóveisPublication . Pinheiro, Sérgio Miguel Vaz; Santos, Helder Manuel Ferreira dosA crescente preocupação com o aumento da eficiência energética tem resultado no desenvolvimento de novas aplicações de recuperação de energia, nomeadamente energia térmica residual. O sector automóvel não é exceção, especialmente tendo em conta que o sistema de propulsão mais utilizado continua a ser o motor de combustão interna (MCI). A recuperação da energia térmica residual proveniente do MCI pode ser efetuada com recurso a sistemas de ciclo de Rankine, usando água ou fluidos orgânicos (R245fa, etanol) como fluido de trabalho. Ambas as soluções requerem componentes adaptados e eficientes para as condições de trabalho específicas dos veículos automóveis, ou seja para potências e temperaturas baixas. O objetivo principal do presente trabalho foi justamente desenvolver e testar uma montagem experimental de um sistema de ciclo de Rankine para recuperação de energia térmica dos gases de escape de veículos automóveis. Para tal foram selecionados um conjunto de componentes: bomba, evaporador, expansor e condensador. O principal componente do sistema é o expansor, que permite a conversão de energia térmica em trabalho. A revisão bibliográfica efetuada revelou que existe uma grande variedade de expansores que podem ser utilizados neste tipo de aplicação, todavia estes ainda se encontram em fase de desenvolvimento. A montagem experimental desenvolvida foi instrumentada de modo a permitir avaliar o desempenho dos principais componentes de um sistema de ciclo de Rankine, tendo sido construída de forma modular, de modo a ser adaptada a qualquer veículo automóvel.
- Thermal energy recovery systems for automotive vehicles: swashplate expander modelingPublication . Lopes, Vítor Manuel Cerqueira Magro; Santos, Hélder Manuel FerreiraAt the beginning of this work, a number of issues had to be addressed. A first step in the development of the present study consists on the extensive literature review on the automotive vehicle waste heat recovery systems. The literature review was essential to identify the Rankine cycle as a high potential solution for vehicle applications. A methodology was developed and presented in order to determine which type of expander suits best in a given RC system, using the NsDs turbine chart. The parameters that have influence on the expander’s selection are: the working fluid inlet and outlet conditions (such as the temperature, pressure, type of fluid and the mass flow rate), the rotating speed and the diameter of the expander. The mass flow rate will be calculated according to the usual power extracted by the evaporator from waste heat recovery systems installed in automotive vehicles (10 kW to 500 kW). The present work presents a methodology that allows selecting an expander for a specific application. To this end, three different working fluids (R245fa, ethanol and water) were selected to demonstrate the developed methodology. The model developed in AMESim was validated by comparing the results with the ones obtained through experimental runs, which confirmed its accuracy in the results obtained.