ENSAIOS ESTÁTICOS E DINÂMICOS DE MOTOR A PISTÃO

3. RESULTADOS E CONCLUSÕESResultados

Problemas Encontrados

Conclusões

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Gráfico de comparação entre dados do fabricante e medições realizadas.

Gráfico de comparação entre os três procedimentos de ensaio utilizados.

Gráfico de desvio padrão das medições de rotação e torque comparados com tolerâncias padrões da norma NBR ISO 1585.

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Podemos dizer que o ensaio pelo procedimento da NBR ISO 1585 pode ser executado usando a metodologia do EnsaioEstático em Degrau, ou a metodologia do Ensaio Quase-Estático sem aumento de incerteza de medição

O Ensaio Quase-Estático pode ser executado em um tempo 12 vezes menor que o da NBR ISO 1585 e o Ensaio Estático emDegrau pode ser executado em um tempo 7 vezes menor.

Também, uma maior definição de torque e potência na faixa de regimes de rotação do motor pode ser obtida peloprocedimento de Ensaio Quase-Estático, pois as medidas são feitas varrendo um número elevado de pontos de rotaçãouniformemente distribuídos ao longo do ensaio.

Os dois métodos propostos exigem um sistema de aquisição automática de dados e um processamento computacional dedepuração mais elaborado. Em especial, o Ensaio Quase-Estático exige pré-ensaios para determinar o tempo de rampa mais

2. METODOLOGIAForam utilizados três métodos de ensaio dinamométricos:

Os procedimentos de ensaio são descritos sob a forma de três gráficos mostrados neste painel.

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ENSAIO ESTÁTICO (NBR ISO 1585)ENSAIO ESTÁTICO EM DEGRAUENSAIO QUASE-ESTÁTICO

Abaixo são apresentadas as incertezas nas medições exigidas pela Norma NBR-ISO-1585 everificadas nos equipamentos utilizados:

Grandeza Incerteza Exigida Incerteza do EquipamentoTorque 1 % 0.8 %Rotação 0.5 % 0.1 %Fluxo de combustível 1 % 3 %Temperatura de combustível 2 K 1 KTemperatura do ar 2 K 1 KPressão barométrica 100 Pa 14 PaContrapressão de exaustão 200 Pa 67 PaDepressão de admissão 50 Pa 67 PaPressão absoluta de admissão 2 % 0.1 %

Foi utilizado um sistema de aquisição de dados computadorizado (ver figura).

O motor ensaiado foi o FIAT FIRE 1.3, 16 válvulas (ver figura).

Salomão Henrique de Andrade BrasilJosé Eduardo Mautone Barros

Lucas de Carvalho Alves

Engenharia Industrial ElétricaDepto de Ensino Superior - CEFET-MG

Engenharia MecânicaDepto de Engenharia Mecânica - UFMG

RESUMOEste trabalho compara o procedimento previsto na norma NBR-ISO-1585 para testes embancada dinamométrica de motores a pistão, usados em veículos de passeio, com doisprocedimentos quase-estáticos de ensaio. O primeiro consiste em manter o funcionamento domotor num dado regime de rotação e carga estável por pelo menos 1 minuto e só então alterar suacondição. Isto resulta num ensaio em degraus considerando uma aquisição contínua de dados. Osegundo consiste em alterar as condições de rotação e carga no motor continuamente durantetodo o ensaio, usando uma aceleração, tal que o equilíbrio do controlador PID entre a carga e arotação seja mantido. Isto permite obter, em uma única corrida, centenas de pontos de medição.O objetivo é mostrar que estas duas novas metodologias atendem os requisitos da normabrasileira não introduzindo novos erros nas medidas. A vantagem destas metodologias é aredução do tempo de ensaio e também tornar possível a automatização no levantamento dascurvas do motor em vários regimes de funcionamento. São apresentados gráficos com curvas depotência obtidas pela três metodologias para um motor 1300 cm , de quatro cilindros em linha.Os resultados demonstraram que os esquemas de ensaios propostos são equivalentes.

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1. INTRODUÇÃO E OBJETIVOSOs procedimentos usados para teste de desempenho de motores a combustãointerna foram adaptados dos equipamentos usados para avaliar os motores avapor durante o século dezenove. Os dinamômetros utilizam sistemas defrenagem por atrito (por exemplo, o freio de Prony), hidráulicos ou elétricos.Atualmente, os dinamômetros hidráulicos são extensivamente usados em ensaiosestáticos, por serem mais baratos, e os elétricos são utilizados em ensaiosestáticos e dinâmicos dos motores. Plinty e Martin, 1999 apresentam uma ampladiscussão sobre as características e aplicações dos diferentes tipos destesequipamentos.

Ao longo deste trabalho serão usados os termos: para designar umregime de rotação estável do motor; para designar um regime derotação variável cuja taxa de aceleração ou desaceleração seja muito pequena; e

para designar um regime de rotação variável com taxas de aceleraçãoou desaceleração elevadas, sempre em relação à dinâmica do conjunto motor-dinamômetro.

O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia de ensaio e depuração dosdados, mantendo o motor num regime de funcionamento quase-estático, visandoobter dados equivalentes aos obtidos pela metodologia da norma NBR-ISO-1585, com o objetivo de reduzir o tempo total de ensaio e obter uma maiordefinição de torque e potência na faixa de regimes de rotação do motor.

Estático

Quase-estático

Dinâmico

AGRADECIMENTOS

O projeto é financiado pela FAPEMIG, No.TEC-80822/98, e es te t rabalho foidesenvolvido com uma Bolsa de InciaçãoCientífica da FAPEMIG. Agradecemostambém a FIAT Automóveis, em especial aoEngº Alberto Puga, por ceder o motor utilizadoe por todo apoio dado ao projeto.

Dinamômetro Hidráulico Schenck D210-1ECablagem do acelerador, relés e centralinade injeção

ENSAIOS ESTÁTICOS E DINÂMICOS DE MOTOR A PISTÃO

Motor FIAT FIRE 1.3 16VEnsaio em Dinamômetro HidráulicoPlena Carga (Descarga em rubro)

Sistema Computadorizado de Aquisição de DadosComputador IBM PC com placa A/DPainel Virtual programado em Delphi 5.0Aquisição Contínua de Rotação e TorqueControle do Acelerador do Motor (Drive by Wire)Controle PID de Rotação e Torque via console

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASABNT-ISO-5725-1 a 6:1994, Ago. 1998, “Guia para a Expressão da Incerteza de Medição ,ABNT-IMETRO., Rio de Janeiro, 2ª ed., Brazil

AVL, 1999, Manual: “AVL PUMA Basic Functions”, AT0605E11, Out/1998, Graz, AustriaBarros, J. E. M., Valle, R. M., Barros, C. P. e Figueiredo, R. D. 1999, “Projeto de Banco de Ensaio de

Motor Aeronáutico”, In: Anais do IV Congreso Iberoamericano de Ingenieria Mecanica, 23-26 Nov.1999, Universidad de Santiago de Chile, v. 3, Santiago de Chile, Chile, 9p.

Barros, J. E. M. e Carvalho, M. A. M., 1990, “Determinação de Velocidade de Queima de PropelentesBD Usando Motores Testes de Queima Não Neutra”, 1º Simpósio Brasileiro de TecnologiaAeroespacial, Ago. 1990, São José dos Campos, Brazil, 6p.

Mauer, G. F., 1991, “On-line determination of available torque in internal combustion engines”International Congress and Exposition, Detroit, MI, USA 1991 Feb 25-Mar 1 SAE Technical PaperSeries, SAE Paper 910855,. SAE, Warrendale, PA, USA, 6p.

NBR 5484, Fev/1985 “Motores alternativos de combustão interna de ignição por compressão(Diesel)ou ignição por centelha(Otto) de velocidade angular variável Ensaio Método de ensaio”, AssociaçãoBrasileira de Normas Técnicas(ABNT), Rio de Janeiro, Brazil, 8p.

NBR ISO 1585, Jun/1996 “Veículos rodoviários - Código de ensaio de motores - Potência líquidaefetiva”, Associação Brasileira de Normas Técnicas(ABNT), Rio de Janeiro, Brazil, 26p.

Plint, M., Marty, A., 1999, “Engine Testing Theory and Practice”, SAE International

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., Warrendale,USA, 363 p.