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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39405| Título: | Geração de mapas de eficiência volumétrica e razão ar-combustível por lógica fuzzy em motores de combustão interna |
| Título(s) alternativo(s): | Generation of volumetric efficiency and air-fuel ratio maps using fuzzy logic in internal combustion engines |
| Autor(es): | Araujo, Rodolfo Pereira |
| Orientador(es): | Bertogna, Eduardo Giometti |
| Palavras-chave: | Sistemas difusos Automóveis - Motores - Sistemas de injeção eletrônica de combustível Calibração Automóveis - Ignição Automóveis - Consumo de combustível Fuzzy Systems Automobiles - Motors - Electronic fuel injection systems Calibration Automobiles - Ignition Automobiles - Fuel consumption |
| Data do documento: | 1-Dez-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Campo Mourao |
| Citação: | ARAUJO, Rodolfo Pereira. Geração de mapas de eficiência volumétrica e razão ar-combustível por lógica fuzzy em motores de combustão interna. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Eletrônica) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campo Mourão, 2025. |
| Resumo: | A calibração de motores por mapas é amplamente usada em unidades eletrônicas de controle, mas costuma exigir muitas iterações de teste. Como alternativa, este trabalho investiga o uso de lógica fuzzy para modelar dois blocos centrais do gerenciamento de mistura: eficiência volumétrica (VE) e razão ar-combustível (AFR). O objetivo foi construir mapas fuzzy interpretáveis e compará-los com mapas de referência. Para isso, desenvolveu-se um sistema Mamdani em MATLAB/Simulink, com nove funções de pertinência por variável e defuzzificação por centróide, gerando superfícies 2-D/3-D e executando uma simulação temporal com partida e cruzeiro. A avaliação estática indicou boa aderência: para VE, a correlação ficou próxima de 0,94, com erro médio absoluto de aproximadamente 8 pontos percentuais e raiz do erro quadrático médio igual a 10,27 pontos percentuais, para AFR, a correlação ficou perto de 0,93, com erro médio de aproximadamente 0,54 pontos percentuais e raiz do erro quadrático médio igual a 0,6940. Na análise dinâmica, as curvas de consumo estimado por hora apresentaram a mesma estrutura de picos e vales entre o fuzzy e o mapa real, com diferenças pequenas e explicadas por duas escolhas de projeto: a suavização inerente às superfícies fuzzy e uma sensibilidade a rotação um pouco menor no VE fuzzy. Em baixa carga, ambos os modelos mantiveram AFR estequiométrico; em alta carga, ambos enriqueceram, preservando o comportamento esperado. Foi possível concluir que os mapas fuzzy reproduzem tendências físicas essenciais, oferecem transparência para ajuste e podem substituir mapas estáticos em cenários de simulação e, com refinamentos locais, em aplicações em tempo real. Como continuidade, sugere-se aumentar a sensibilidade à rotação no VE, revisar as regiões mais ricas do AFR e incluir compensações de temperatura e pressão. |
| Abstract: | Engine calibration through look-up tables is widely used in electronic control units, but it often requires many testing iterations. As an alternative, this work investigates the use of fuzzy logic to model two core mixture-management blocks: volumetric efficiency (VE) and air-fuel ratio (AFR). The objective was to build interpretable fuzzy maps and compare them with reference maps. To this end, a Mamdani system was developed in MATLAB/Simulink, with nine membership functions per variable and centroid defuzzification, generating 2-D/3-D surfaces and executing a time-based simulation with startup and cruise phases. The static evaluation indicated good adherence: for VE, the correlation was close to 0.94, with a mean absolute error of approximately 8 percentage points and a root-mean-square error of 10.27 percentage points; for AFR, the correlation was around 0.93, with a mean error of approximately 0.54 percentage points and a root-mean-square error of 0.6940. In the dynamic analysis, the estimated hourly fuel-consumption curves exhibited the same peak-and-valley structure between the fuzzy model and the real map, with small differences explained by two design choices: the smoothing inherent to fuzzy surfaces and a slightly lower rotational sensitivity in the fuzzy VE. At low load, both models maintained stoichiometric AFR; at high load, both enriched the mixture, preserving the expected behavior. It was concluded that fuzzy maps reproduce essential physical trends, provide transparency for tuning, and can replace static maps in simulation scenarios and, with local refinements, in real-time applications. As future work, it is suggested to increase rotational sensitivity in the VE model, revise the richer AFR regions, and include temperature and pressure compensations. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39405 |
| Aparece nas coleções: | CM - Engenharia Eletrônica |
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