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Título: Estudo de um sistema de gerenciamento de motor a combustão interna do ciclo Otto baseado em controle de torque
Título(s) alternativo(s): Study of a torque-based control system for internal combustion engine management in Otto cycle engines
Autor(es): Ieteka, Amanda
Oliveira, Renan José Ferreira de
Orientador(es): Santos, Max Mauro Dias
Palavras-chave: Motores de combustão interna
Calibração
MATLAB (Programa de computador)
SIMULINK (Programa de computador)
Internal combustion engines
Calibration
MATLAB (Computer program)
Data do documento: 28-Jun-2024
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: IETEKA, Amanda; OLIVEIRA, Renan José Ferreira de. Estudo de um sistema de gerenciamento de motor a combustão interna do ciclo Otto baseado em controle de torque. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Elétrica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, 2024.
Resumo: A construção e validação de algoritmos de controle torque-based de motores a combustão interna demandam tempo e custos elevados em testes de bancada ou no veículo, onde uma falha na calibração ou no algoritmo pode acarretar danos ao motor, veículo ou às pessoas envolvidas nos testes. Com o objetivo de minimizar esses riscos, o motor o Volkswagen EA 113 2.0 estudado no presente trabalho foi substituído por um modelo matemático, incluso na ferramenta MATLAB/Simulink, onde há bibliotecas dedicadas à simulação de motores a combustão interna, dentre as quais se selecionou o Simscape Driveline, devido à sua praticidade e robustez matemática. O desenvolvimento desses algoritmos de controle pode ser otimizado através da sua implementação em Model-In-the-Loop, mas para isso é imprescindível que o modelo matemático utilizado tenha uma semelhança considerável com o motor utilizado. Para garantir esse requisito, analisou-se o comportamento do modelo comparando-o com os dados reais do motor, através das curvas Torque-Rotação e diagrama pV. O modelo matemático do motor integrado nos blocos da biblioteca Simscape Driveline apresentou um erro relativo médio inferior a 3% para o torque entre o modelo e o motor real, para uma faixa de rotação de 1500 a 4500 rpm. A otimização obtida no controle de torque pelo Model-Inthe-Loop resultou em um erro relativo médio abaixo de 3% para o intervalo de melhor representatividade do modelo matemático.
Abstract: The construction and validation of torque-based control algorithms for internal combustion engines require significant time and costs in bench or vehicle testing, where a failure in calibration or the algorithm can cause damage to the engine, vehicle, or the individuals involved in the tests. To minimize these risks, the Volkswagen EA 113 2.0 engine studied in the present work was replaced by a mathematical model, included in the MATLAB/Simulink tool, where there are libraries dedicated to the simulation of internal combustion engines, which Simscape Driveline was selected due to its practicality and mathematical robustness. The development of these control algorithms can be optimized through their implementation in Model-In-the-Loop, but for this, it is essential that the mathematical model used has a considerable similarity to the engine used. To ensure this requirement, the model’s behavior was analyzed by comparing it with the real engine data through Torque-Speed curves and pV diagram. The mathematical model of the engine integrated into the Simscape Driveline library blocks resulted an average relative error of less than 3% for the torque between the model and the real engine, for a speed range of 1500 to 4500 rpm. The optimization obtained in torque control by Model-In-the-Loop resulted in an average relative error below 3% for best representative range of the mathematical model.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/37406
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