Air and fuel supercharge in the performance of a diesel cycle engine / Sobrealimentação de ar e combustível no desempenho de um motor ciclo Diesel

ABSTRACT: This paper aimed to evaluate the performance of a Diesel cycle engine, changing the configurations for the air and fuel supply system. Variables analyzed were torque, power, specific fuel consumption and thermal efficiency in four different engine configurations (aspirated, aspirated + service, turbocharged + service and turbocharged). For that, there were dynamometer experiments by power take-off of an agricultural tractor. The experimental outline used was entirely randomized, in a bifatorial design with three repetitions. Results indicated that the engine supercharge, compared to its original configuration, provided a significant increase of torque and power. Only the addition of turbo does not caused a significant effect in the engine performance. Application of turbocharger provides an improvement in the burning of the air/fuel mixture, which favors the increase of engine power and; consequently, reduced the specific fuel consumption.

RESUMO: Este trabalho teve como objetivo avaliar o desempenho de um motor ciclo Diesel, alterando a configuração do sistema de alimentação de ar e de combustível. As variáveis analisadas foram torque, potência, consumo específico de combustível e eficiência térmica em quatro diferentes configurações do motor (aspirado, aspirado + serviço, turboalimentado + serviço e turboalimentado). Para isso, foram realizados experimentos dinamométricos por meio da tomada de potência de um trator agrícola. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, em desenho bifatorial com três repetições. Os resultados indicam que, a sobrealimentação do motor, em relação à configuração original, proporciona aumento significativo do torque e potência. Somente a adição de turbo não causa efeito significativo no desempenho do motor. A aplicação do turbocompressor proporciona melhoria na queima da mistura ar/combustível, o que favorece o aumento da potência do motor e, consequentemente, reduz o consumo específico de combustível.

Fuel consumption efficiency of an agricultural tractor equipped with continuously variable transmission / Eficiência no consumo de combustível de um trator agrícola equipado com transmissão continuamente variável

ABSTRACT: The correct choice of modern power transmissions can help farmers decrease production costs. The following research aimed to assess fuel consumption efficiency of an agricultural tractor equipped with continuously variable transmission, at different travel speed and load levels applied on the tractor drawbar. Standard procedure has been applied considering six load levels (30; 40; 50; 60; 70 and 80% of Q0) by means of breaking with a dynamometer car instrumented in a concrete test track, at three travel speeds (5.16; 7.29 and 10.48km h-1). Throughout the experiment, engine speed, traction force and hourly fuel consumption were monitored. The results indicated that there was an average increase of 2.67; 2.82; and 2.61L h-1 in the hourly fuel consumption for each 10% increase in the load level on the tractor, for travel speed of 5.16; 7.29 and 10.48km h-1, respectively. In general, the specific fuel consumption of the tractor decreased as the load levels and the travel speeds were increased.

RESUMO: A escolha correta de modernas transmissões de potência pode auxiliar os agricultores a diminuírem os custos de produção. Este trabalho teve como objetivo avaliar a eficiência de consumo de combustível de um trator agrícola equipado com transmissão continuamente variável, em diferentes velocidades de deslocamento e cargas parciais impostas à barra de tração do trator. Para a avaliação utilizou-se procedimento normalizado, com aplicação de seis cargas parciais (30; 40; 50; 60; 70 e 80% de Q0), por meio da frenagem com um carro dinamométrico instrumentado, em pista de concreto, em três velocidades de deslocamento (5,16; 7,29 e 10,58km h-1). Durante a condução do experimento, monitoraram-se a rotação do motor, a força de tração e o consumo horário de combustível. Os resultados indicaram que houve acréscimo, médio, de 2,67; 2,82; e 2,61L h-1 no consumo horário de combustível para o aumento de cada 10% na carga imposta ao trator, para as velocidades de 5,16; 7,29 e 10,48km h-1, respectivamente. Ao considerar o consumo específico do trator, de forma geral, diminuiu à medida que as cargas parciais e as velocidades de deslocamento foram incrementadas.

Review on applications of electric ehicles in the countryside / Revisão de aplicações de veículos elétricos no meio rural

ABSTRACT: This paper presents the main applications of electric vehicles in rural areas, pointing out the trends and challenges for the future. Technological conditions and difficulties faced by the industry for a wide dissemination of this technology are discussed. The paper described the main researches with proposals to overcome the problems of implementing electric tractors, as supply and electricity storage. Technical and economic comparisons between conventional internal combustion tractors and electric tractors are also presented and discussed. The paper showed the existence of barriers to the implementation of electric vehicles in rural areas, as well as the need for batteries technological evolution, which have high costs and for that reason they are very heavy for these purposes, but there are already systems that can be applied to minimize dependence of fossil fuels in this sector and increase the use of sustainable energy.

RESUMO: Este artigo apresenta as principais aplicações de veículos elétricos no meio rural, apontanto as tendências e mudanças futuras. O trabalho discute também as condições tecnológicas e dificuldades enfrentadas pelo setor industrial para a inserção do veículo elétrico no mercado. São apresentados os principais pesquisadores da área com propostas para superar os problemas da implementação dos tratores elétricos, tais como abastecimento e armazenamento de energia elétrica. As comparações técnicas e econômicas entre tratores convencionais, a combustão interna, e tratores elétricos são apresentadas e discutidas. A revisão mostra a existência de barreiras para a implantação dos veículos elétricos no meio rural, como a necessidade de evolução tecnológica das baterias, que apresentam alto custo e ainda são pesadas para este propósito, mas mostra também que já existem sistemas que podem minimizar a dependência de compubstíveis fóceis do setor e aumentar o uso de energia sustentável.

Performance of an agricultural engine using blends of diesel and ethanol / Desempenho de um motor agrícola utilizando misturas de óleo diesel e etanol

ABSTRACT: This research evaluated the performance of a diesel engine in an agricultural tractor, using Diesel S500 (B5) and mixture with 3% (ED3), 6% (ED6), 9% (ED9), 12% (ED12) and 15% (ED15) of hydrous ethanol. Variables evaluated were the power, torque, specific fuel consumption, torque reserve, speed reserve and elasticity index of engine. Results indicated that using B5 and ED3 the values of torque and engine power not differ, in addition, with the ED3 the fuel consumption was lower than 5.92%. Using ED12, power has reduced in 2.97%, compared with B5, while their fuel consumption had no difference. With ED15, the power was lower 6.30% and the fuel consumption increase 3.77%, both compared with B5. Torque reserve value was increased with increasing the ethanol content in B5, reducing the speed reserve and elasticity index of engine. Ethanol in Diesel S500 (B5) can be used as an alternative fuel in agricultural tractor engines without presenting high changes in the performance, since the ethanol content is at low percentages, up to 12%.

RESUMO: Neste trabalho, foi avaliado o desempenho de um motor ciclo Diesel de um trator agrícola, utilizando óleo Diesel S500 (B5) e sua mistura com 3% (ED3), 6% (ED6), 9% (ED9), 12% (ED12) e 15% (ED15) de etanol hidratado. As variáveis estudadas foram: potência, torque, consumo específico de combustível, reserva de torque, reserva de rotação e índice de elasticidade do motor. Os resultados indicam que, utilizando B5 e ED3, os valores de torque e potência do motor não diferiram, além disso, com o ED3, o consumo de combustível foi 5,92% menor. Utilizando ED12, a potência, em relação ao B5, teve uma redução de 2,97%, sem diferença para o consumo de combustível. Já com o ED15, a potência diminuiu 6,30% e o consumo aumentou 3,77%, em comparação com o B5. Os valores de reserva de torque foram incrementados conforme aumentou o conteúdo de etanol, reduzindo a reserva de rotação e o índice de elasticidade do motor. A mistura de etanol no óleo Diesel B5 pode ser utilizada como combustível alternativo em motores agrícolas, sem apresentar alterações significativas no seu desempenho, desde que seja utilizado até 12% de etanol.

Acelerações eficazes na interface assento-operador de um trator / Effective accelerations in the seat-interface operator of an tractor

Este trabalho teve por objetivo analisar as magnitudes das acelerações eficazes na interface assento-operador, utilizando três posições de regulagem do assento, duas profundidades de escarificação, duas velocidades de deslocamento e três configurações de lastros. O experimento foi realizado na Universidade Federal de Santa Maria com delineamento experimental de parcelas subdivididas, com quatro repetições, totalizando 144 unidades experimentais. Utilizou-se um trator agrícola, com potência no motor de 63kW (85cv), tendo um escarificador acoplado. Os dados foram registrados através de um acelerômetro triaxial posicionado na interface assento-operador. Concluiu-se que as magnitudes das acelerações eficazes obtidas, na interface assento-operador, em todos os 36 tratamentos, ficaram acima do limite de conforto na frequência de 1 a 80Hz, estabelecidas pela norma (International Organization for Standardization 2631-1: 1997) para exposição de oito horas diárias do operador.

This research has the main objective to analyze the magnitude of efficient accelerations on the seat-operator interface, using three adjustment knob positions, two scarification depths, two displacement speeds and three different ballast settings. The experiment was held at the Federal University of Santa Maria through a subdivided portion experimental design, with four repetitions and 144 experimental units. A agricultural tractor was used with 63kW of power on the engine (63kW) attached to the chisel plow. The information was recorded by the accelerometers that were installed on the seat-operator interface. It was concluded that the magnitude of efficient accelerations obtained on the seat-operator interface in all the 36 individual tests stayed above the comfort limit on the frequency of 1 to 80Hz, established by the standard (International Organization for Standardization 2631-1: 1997) for daily eight hour exposure.

Sistema de controle de velocidade sincronizada entre dois veículos agrícolas / Synchronized speed control system between two agricultural vehicles

Este trabalho apresenta uma proposta para o controle automático de velocidade entre dois veículos que necessitam trafegar em paralelo durante operações agrícolas. É descrito o desenvolvimento e os testes de campo de um sistema de controle de velocidade para um trator escravo baseado na velocidade de um trator mestre, utilizando um controlador desenvolvido em lógica fuzzy. Para esses testes, os tratores foram instrumentados com GPS, encoder, computador e transmissor de radiofrequência, sendo instalado ainda no trator escravo um motor de passo para o controle da velocidade de deslocamento. Para avaliar o sistema, realizaram-se dois testes: no primeiro, a resposta do trator escravo à variação de velocidade foi avaliada a partir de simulações de variação na velocidade de entrada; no segundo, foram utilizados dois tratores variando a velocidade do trator mestre e observando a resposta do trator escravo. No primeiro teste, o trator escravo acompanhou a simulação da variação da velocidade com um erro quadrático médio (EQM) não significativo e erro médio percentual (EMP) máximo de 1,3 por cento. No segundo teste, o trator escravo acompanhou a variação de velocidade do trator mestre com o (EMP) de deslocamento variando em módulo de 0,2 por cento a 2,9 por cento.

This paper presents a proposal for automatic speed control of vehicles that requires working in synchronism with each other during agricultural operations. It describes the development and field tests of a control system for a slave tractor based on the master tractor speed, using a fuzzy controller. For the tests the master tractor was instrumented with GPS, encoders, computer and radio transmitter. The slave tractor was instrumented in the same way, and included also a stepper motor to act on the tractor throttle. To evaluate the system two tests were conducted. In the first, the master tractor speed was simulated using only the slave tractor. In the second test, two tractors were used varying the master tractor speed and registering the slave tractor response. In the first test the slave tractor followed the speed variation simulated with a mean square error (MSE) non-significant and a maximum mean percentage error (MPE) of 1.3 percent. In the second test the slave tractor followed the master tractor speed variation with a displacement (MPE) ranging in magnitude from 0.2 percent to 2.9 percent.