Controlador nebuloso para motor de ignição por compressão operando com gás natural e óleo diesel
Resumo
Uma previsível escassez de petróleo, aliada a uma crescente consciência ecológica, tem levado pesquisadores a
procurar fontes alternativas de energia e processos de combustão mais eficientes e menos poluentes. Entre os
combustíveis pouco poluentes este trabalho aborda o uso do gás natural, cujo consumo tem aumentado ano a
ano. É sabido que os motores de combustão interna convertem energia com baixa eficiência. Com base nisto,
este trabalho avalia um motor Diesel, bi-combustível, movido a Diesel e gás natural como forma de encontrar
meios de melhorar sua eficiência. No motor usado como protótipo, nessa dissertação a energia origina-se da
combustão do gás natural. Sendo o gás o combustível principal, o Diesel presta-se apenas à geração da chama
piloto para o processo de combustão. Assim, substitui-se parcialmente o óleo Diesel por gás natural, aumentando o rendimento da combustão. Inicialmente procurou-se estudar o uso do gás natural em motores Diesel através de uma revisão bibliográfica. Em seguida, determinaram-se quais os parâmetros que seriam monitorados a fim de se desenvolver um controlador adequado. Verificou-se que deveriam ser avaliados a rotação do motor e o ângulo de injeção. A performance almejada para a ação da malha de controle deve ser a rotação do motor. Investigaram-se as técnicas de controle mais apropriadas para o gerenciamento da injeção de
gás natural. Ao se analisarem as técnicas tradicionais observou-se que estas apresentam algumas desvantagens
como a complexidade matemática, limitações na faixa de atuação do controlador, dificuldades de adaptação às
condições do motor sempre variáveis com o tempo/temperatura e complicações para implementação prática por parte de operadores não-especializados. Para otimizar o volume de gás natural fornecido ao motor foi
desenvolvido um gerenciador eletrônico para injeção deste combustível. Este controlador eletrônico baseia-se
em um algoritmo nebuloso para regular a taxa de injeção de combustível implementado através de um
microcontrolador. O sistema de injeção eletrônica controla o tempo de injeção do combustível, gerenciando assim o volume de gás fornecido a cada ciclo de injeção. O ângulo de injeção, também monitorado com precisão pelo sistema, é sincronizado com o eixo de comando de válvulas e, tomando-se como referência de posição angular o ponto morto superior do primeiro cilindro. Com poucas alterações, esta topologia, pode ser usada em qualquer motor Diesel que opere no regime bi-combustível. Os resultados desta dissertação devem
contribuir para o aumento da eficiência do motor bem como redução do consumo de combustível e emissão de
poluentes.