O objetivo deste estudo é estudar as características de desempenho de uma proposta alternativa de sistema de injeção de gás natural, projetada para substituir parcialmente o óleo disel na alimentação de motores de médio porte, originalmente concebidos para serem de ignição por compressão. Este sistema de dupla-injeção difere dos demais em desenvolvimento no exterior por possuir um injetor de gás comandado hidraulicamente com a utilização de bombas injetoras tradicionais, o que o torna simples e de baixo custo além de permitir fácil reconversão. A injeção é feita no cilindro, com pressões moderadas, durante o início do curso de compressão do ciclo do motor, sendo a ignição da mistura ar-gás assegurada por chama piloto de óleo disel. Desenvolveu-se um protótipo de um sistema de injeção aplicável a um motor específico e o modelo matemático que descreve seu comportamento dinâmico. Os escoamentos de óleo hidráulico no sistema de atuação do injetor e de gás natural foram equacionados levando em conta variações de propriedades dos fluidos e utilizando modelos de parâmetros concentrados em cada componente característico sistema de injeção, exceto nos trechos correspondentes aos condutos onde foram utilizados modelos de parâmetros distribuídos. Os conjuntos de equações diferenciais ordinárias e parciais hiperbólicas resultantes foram integrados simultaneamente utilizando-se dos métodos numéricos de Runge-Kutta e das características, respectivamente. Para validação do modelamento, vários resultados experimentais de desempenho são apresentados e comparados com os simulados.

The aim of this work is to study the performance characteristics of an alternative proposal to a natural gas injection system, designed to substitute part of the diesel fuel consumption of medium-speed-engines originally conceived to operate by compression ignition. This double-injection system is different of others being developed in other countries because it is based on traditional injection pump hydraulically commanding gas injectors, what makes it a simple, low-cost system and allows easy retrofitting. The gas injection takes place into the cylinder, at moderate gas pressures, during part of the compression stroke of the engine with the ignition of the air-gas mixture being ensured by a diesel oil pilot flame. One prototype of the injection system applicable to a particular engine was developed, together with the mathematical model that describes its dynamic behavior. The flow of hydraulic oil in the injector actuation system and that of the natural gas were modelled taking into account changes in fluid properties and using lumped parameter models for each characteristic element of the injection system, except for the lines that were treated by distributed parameters models. The resulting sets of ordinary and hyperbolic partial differential equations were integrated simultaneously, using the Runge-Kutta and the characteristics methods, respectively. Aiming at model validation, several experimentally obtained performance results are presented and compared with simulated values.