UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ
CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
ELETRIFICAÇÃO DOS AUXILIARES DE UM MOTOR MD11
EURO 5 460HP
Luiz Fernando Almeida Fontenele
Fortaleza
Dezembro de 2010
ii
LUIZ FERNANDO ALMEIDA FONTENELE
ELETRIFICAÇÃO DOS AUXILIARES DE UM MOTOR MD11
EURO 5 460HP
Monografia submetida à Universidade Federal
do Ceará como parte dos requisitos para
obtenção do grau de Graduado em Engenharia
Elétrica.
Orientador: Prof. Dr. Demercil de Souza
Oliveira Júnior.
Fortaleza
Dezembro de 2010
iv
Não basta ensinar ao homem uma especialidade, porque se tornará assim uma máquina
utilizável e não uma personalidade. É necessário que adquira um sentimento prático daquilo
Albert Einstein
Pra ser feliz, basta ser bom.
Dona Elza
v
A Deus
Aos meus pais Luiz Carlos e Fátima Evanilde
Ao meu irmão Luiz Carlos Junior
A todos os familiares e amigos
vi
AGRADECIMENTOS
Primeiramente, gostaria de agradecer a Deus pela dádiva da vida, pelas ajudas nos
momentos difíceis e pela sabedoria para resolver os problemas.
Também, gostaria de agradecer a minha família, em especial minha mãe, Fátima
Evanilde, meu pai, Luiz Carlos, meu irmão, Luiz Carlos Junior, minha avó Elza, meu avô
Evangelista e minha tia Fátima Evaneide. Eu os considero como base de toda minha
formação. Eles sempre se preocuparam com meu desenvolvimento como pessoa, como
cidadão e como profissional, dando-me suporte sempre que precisei, ensinando-me sempre o
Agradeço ao Prof. José Carlos pelos ensinamentos durante a participação no grupo
PET e aos membros desse grupo, com os quais tive a oportunidade de crescer na vida
acadêmica.
Ao Prof. Demercil pela excelente orientação durante a pesquisa de graduação e pelos
ensinamentos nas disciplinas
Agradeço a Nicolas Auffret por ser um bom orientador, pela oportunidade de estágio,
pelo acompanhamento semanal, pelas ajudas e por acreditar no meu trabalho. Ele dedicou seu
tempo para me auxiliar com as atividades desenvolvidas.
Ao professor e tutor de estágio, Georges Louail, pela educação em engenharia e pelas
ajudas na solução de problemas.
Aos amigos e colegas de estágio pelos bons momentos passados na Volvo.
Aos demais profissionais da Volvo que me ajudaram com informações e reuniões. Foi
um prazer trabalhar e trocar conhecimentos com eles.
Aos estagiários pelos bons momentos que passamos juntos.
Aos amigos que fiz durante esses 5 anos de graduação pelo companheirismo, pelos
bons momentos passados juntos, pelas dificuldades superadas e pelos estudos em grupo.
vii
Euro 5
Universidade Federal do Ceará UFC, 2010, 139p.
Preocupado com problemas ambientais, como o aquecimento global e o efeito estufa, e
uma redução no consumo de combustível e, consequentemente, uma redução de emissão de
gases poluentes, como o dióxido de carbono. Adicionado ao uso de sistemas de produção de
energia embarcada por painéis solares fotovoltaicos ou recuperação de energia por ciclo de
Rankine, a eletrificação dos auxiliares pode representar uma redução significativa no consumo
de combustível. Primeiramente, descrevem-se os auxiliares de um motor de combustão,
verificando-se resultados de estudos similares para outros tipos de aplicação. Em seguida,
aborda-se a metodologia utilizada no estudo, bem como as características do veículo, do
motor e do circuito que serão as referências das simulações e dos cálculos. Posteriormente,
nos capítulos seguintes, alguns auxiliares são apresentados, como bomba de óleo, bomba de
água, bomba de combustível, ventilador, compressor de ar, compressor do condicionador de
ar e direção assistida. Para cada um deles, há uma pequena apresentação das características
gerais de funcionamento e de consumo de energia. Para a maioria deles, são abordados o
estado da arte e o resultado de alguns outros estudos em relação ao consumo de energia para
diversas aplicações. Realizaram-se algumas simulações com o intuito de verificar o consumo
de energia durante o circuito de referência e de avaliar o potencial de redução de consumo de
combustível que pode ser obtido em caso de eletrificação.
Palavras-Chave: Eletrificação, Auxiliares do Motor, Economia de Energia, Redução de
Consumo de Combustível.
viii
Electrification of auxiliaries of a MD11 Euro 5
Universidade Federal do Ceará UFC, 2010, 139p.
the fuel consumption
and, as consequence, aims to reduce the emissions of polluting gases like the carbon dioxide.
Added to the use of systems of production of embedded energy by solar panels and of energy
recovery by Rankine system, the electrification of the auxiliaries can represents a significant
reduction on the fuel consumption.
well the results of some similar studies for other types of application. Then, it is developed the
methodology used in this study, as well the characteristics of the vehicle, the engine and the
circuit, which were the reference of the simulations and calculations. In the following
chapters, some auxiliaries are explained, like power steering, oil pump, water pump, fan, air
compressor, air conditioning compressor and fuel pump. For each of them, there is a short
presentation of the auxiliary and also the general power consumption characteristics. For most
of them, there is the state of the art and also some results of studies concerning its energy
consumption for various applications types. It was done also, some simulations in order to
verify the energy consumption during the reference circuit and in order to evaluate the
potential reduction in fuel consumption that can be achieved each auxiliary is electrified.
Keywords: Electrification, Engine Auxiliaries, Energy Savings, Fuel Consumption Reduction
ix
SUMÁRIO
Lista de Figuras ....................................................................................................................... xii
Lista de Tabelas ..................................................................................................................... xvii
Simbologia .............................................................................................................................. xxi
Acrônimos e Abreviaturas ..................................................................................................... xxii
CAPÍTULO 1 ............................................................................................................................. 1
Introdução Geral ....................................................................................................................... 1
1.1
Motivação ............................................................................................................................. 1
1.2
Auxiliares .............................................................................................................................. 4
1.3
Eletrificação dos Auxiliares ................................................................................................ 6
CAPÍTULO 2 ........................................................................................................................... 12
Metodologia ............................................................................................................................. 12
2.1
Característi
................................................................... 12
2.2
............................................................................. 14
2.3
Simulação............................................................................................................................ 15
CAPÍTULO 3 ........................................................................................................................... 20
Bomba de Óleo ......................................................................................................................... 20
3.1
Introdução .......................................................................................................................... 20
3.2
Perfil de Consumo.............................................................................................................. 21
3.2.1
3.2.2
3.3
3.3.1
3.3.2
3.4
Estado da Arte ............................................................................................................................... 21
............................................................................................................. 29
Interesse na Eletrificação .................................................................................................. 36
Estado da Arte ............................................................................................................................... 36
............................................................................................................. 38
Fabricantes ......................................................................................................................... 42
CAPÍTULO 4 ........................................................................................................................... 43
Bomba de Água ........................................................................................................................ 43
4.1
Introdução .......................................................................................................................... 43
4.2
Perfil de Consumo.............................................................................................................. 43
4.2.1
4.2.2
4.3
4.3.1
SUMÁRIO
Estado da Arte ............................................................................................................................... 43
............................................................................................................. 44
Interesse na Eletrificação .................................................................................................. 52
Estado da Arte ............................................................................................................................... 52
x
4.3.2
4.4
............................................................................................................. 53
Fabricantes ......................................................................................................................... 57
CAPÍTULO 5 ........................................................................................................................... 59
Bomba de Combustível ............................................................................................................ 59
5.1
Introdução .......................................................................................................................... 59
5.2
Perfil de Consumo.............................................................................................................. 59
5.2.1
5.3
5.3.1
............................................................................................................. 59
Interesse na Eletrificação .................................................................................................. 65
............................................................................................................. 65
CAPÍTULO 6 ........................................................................................................................... 69
Ventilador ................................................................................................................................. 69
6.1
Introdução .......................................................................................................................... 69
6.2
Perfil de Consumo.............................................................................................................. 71
6.2.1
6.2.2
6.3
6.3.1
6.3.2
6.4
Estado da Arte ............................................................................................................................... 71
............................................................................................................. 71
Ap
Interesse na Eletrificação .................................................................................................. 77
Estado da Arte ............................................................................................................................... 77
Ap
............................................................................................................. 78
Fabricantes ......................................................................................................................... 81
CAPÍTULO 7 ........................................................................................................................... 83
Compressor de Ar .................................................................................................................... 83
7.1
Introdução .......................................................................................................................... 83
7.2
Perfil de Consumo.............................................................................................................. 83
7.2.1
7.2.2
7.3
7.3.1
7.3.2
Estado da Arte ............................................................................................................................... 83
............................................................................................................. 84
Interesse na Eletrificação .................................................................................................. 92
Estado da Arte ............................................................................................................................... 92
............................................................................................................. 94
CAPÍTULO 8 ........................................................................................................................... 99
Compressor do Condicionador de Ar ...................................................................................... 99
8.1
Introdução .......................................................................................................................... 99
8.2
Perfil de Consumo............................................................................................................ 100
8.2.1
8.2.2
8.3
8.3.1
8.3.2
SUMÁRIO
Estado da Arte ............................................................................................................................. 100
........................................................................................................... 101
Interesse na Eletrificação ................................................................................................ 101
Estado da Arte ............................................................................................................................. 101
........................................................................................................... 104
xi
8.4
Fabricantes ....................................................................................................................... 104
CAPÍTULO 9 ......................................................................................................................... 106
Direção Assistida ................................................................................................................... 106
9.1
Introdução ........................................................................................................................ 106
9.2
Perfil de Consumo............................................................................................................ 107
9.2.1
9.2.2
9.3
9.3.1
9.3.2
9.4
Estado da Arte ............................................................................................................................. 107
........................................................................................................... 108
Interesse na Eletrificação ................................................................................................ 108
Estado da Arte ............................................................................................................................. 108
........................................................................................................... 111
Fabricantes ....................................................................................................................... 111
CAPÍTULO 10 ....................................................................................................................... 113
Conclusão............................................................................................................................... 113
Referências Bibliográficas .................................................................................................... 116
SUMÁRIO
xii
LISTA DE FIGURAS
Figura 1.1 Evolução da temperatura global. [1] ...................................................................... 1
Figura 1.2 Evolução das emissões globais de dióxido de carbono. [2] ................................... 2
Figura 1.3 Projeções do preço do barril de petróleo. [3] ......................................................... 2
Figura 1.4 Custo operacional de um veículo comercial. [5] .................................................... 3
Figura 1.5 Uso da energia em um caminhão. [6] .................................................................... 4
Figura 1.6 Disposição dos auxiliares em um motor. ............................................................... 5
Figura 1.7 Classificação dos auxiliares. .................................................................................. 5
Figura 1.8 Demanda de potência dos compressores de ar mecânico e elétrico. [12] .............. 9
Figura 1.9 Demanda de potência das bombas de água mecânica e elétrica. [12].................... 9
Figura 1.10 Demanda de potência dos ventiladores mecânico e elétrico. [12] ..................... 10
Figura 1.11 Demanda de potência das direções assistidas mecânica e elétrica. [12] ............ 10
Figura 1.12 Demanda de potência máxima e média dos auxiliares. [13] .............................. 11
Figura 2.1
.................................................................... 12
Figura 2.2 Motor MD11 Euro 5 460hp. [14] ......................................................................... 12
Figura 2.3
....................................................................... 13
Figura 2.4
................................................................. 14
Figura 2.5 Modelo VSim+. .................................................................................................... 16
Figura 2.6
Bloco dos auxiliares. ............................................................................................ 16
Figura 2.7 - Bloco de medidas dos resultados. ......................................................................... 17
Figura 2.8 Modelo da demanda de potência dos auxiliares. .................................................. 18
Figura 3.1
Bomba de óleo...................................................................................................... 20
Figura 3.2 Características de uma bomba de óleo típica de um caminhão de grande porte. . 21
Figura 3.3 Demanda da bomba de óleo. ................................................................................ 22
Figura 3.4 Características da bomba de óleo. ........................................................................ 23
Figura 3.5 Comparação da temperatura do óleo durante o ciclo R393. [17] ......................... 23
Figura 3.6
Impacto da bomba de óleo no consumo de combustível. [17] ............................. 24
Figura 3.7
Impacto da bomba de óleo no consumo de energia. [17] ..................................... 25
xiii
Figura 3.8 Potência demandada pela bomba de óleo. [18] .................................................... 26
Figura 3.9 Comparação da potência hidráulica das bombas de óleo. [18] ............................ 27
Figura 3.10 Comparação das potências globais das bombas de óleo. [18] ........................... 28
Figura 3.11 Potências hidráulica e absorvida da bomba de óleo Pierburg. ........................... 31
Figura 3.12 Modelo do sistema da bomba de óleo. ............................................................... 32
Figura 3.13
Interior do bloco do sistema de bomba de óleo.................................................. 32
Figura 3.14
Interior do bloco da bomba de óleo mecânica. .................................................. 32
Figura 3.15 Perfis de velocidade e de potência absorvida da bomba de óleo Pierburg durante
........................................................................................................ 33
Figura 3.16
...................................................................................................................................... 35
Figura 3.17
...................................................................................................................................... 36
Figura 3.18 Comparação da demanda de potência de bombas de óleo. ................................ 37
Figura 3.19 Redução no consumo global de combustível com uma bomba de óleo elétrica
auxiliar. ..................................................................................................................................... 39
Figura 3.20 Redução no consumo global de combustível com uma bomba de óleo elétrica
principal. ................................................................................................................................... 39
Figura 3.21 Comparação da redução do consumo de combustível entre a bomba de óleo
elétrica atuando como principal e como auxiliar. ..................................................................... 40
Figura 4.1
Bomba de água mecânica produzida pela Pirburg. .............................................. 43
Figura 4.2 Comparação da potência demandada de uma bomba de água mecânica e de uma
elétrica. ..................................................................................................................................... 44
Figura 4.3 Potência absorvida pela bomba de água Haldex para diferentes valores de PWM.
.................................................................................................................................................. 46
Figura 4.4 Potências hidráulica e absorvida da bomba de água Haldex................................ 46
Figura 4.5 Modelo do sistema da bomba de água. ................................................................ 47
Figura 4.6
Interior do bloco do sistema da bomba de água. .................................................. 48
Figura 4.7
Interior do bloco do ventilador mecânico. ........................................................... 48
xiv
Figura 4.8 Perfis de velocidade e de potência da bomba de água Haldex durante o circuito
........................................................................................................................ 49
nce
Figura 4.9
...................................................................................................................................... 50
Figura 4.10
...................................................................................................................................... 51
Figura 4.11 Dois modos operacionais possíveis da bomba de água. [16] ............................. 52
Figura 4.12 Redução no consumo global de combustível com uma bomba de água elétrica
auxiliar. ..................................................................................................................................... 54
Figura 4.13 Redução no consumo global de combustível com uma bomba de água elétrica
principal. ................................................................................................................................... 54
Figura 4.14 Comparação da redução do consumo de combustível entre a bomba de água
elétrica atuando como principal e como auxiliar. ..................................................................... 55
Figura 4.15
Bombas de água Pierburg................................................................................... 57
Figura 4.16
Bomba de água elétrica produzida pela EMP. ................................................... 58
Figura 4.17 Controlador de motor CC sem escovas. ............................................................. 58
Figura 5.1
Bomba de combustível produzida pela Concentric. ............................................. 59
Figura 5.2 Potência absorvida pela bomba de combustível Concentric. ............................... 60
Figura 5.3 Modelo do sistema da bomba de combustível. .................................................... 61
Figura 5.4
Interior do bloco do sistema da bomba de combustível. ...................................... 61
Figura 5.5
Interior do bloco da bomba de combustível mecânica. ........................................ 61
Figura 5.6 Perfis de velocidade e de potência da bomba de combustível Concentric durante
........................................................................................................ 62
Figura 5.7 Histograma de velocidade da bomba de combustível Concentric durante o
........................................................................................................... 64
Figura 5.8 Histograma de potência da bomba de combustível Concentric durante o circuito
........................................................................................................................ 65
Figura 5.9 Redução no consumo global de combustível com uma bomba de combustível
elétrica auxiliar. ........................................................................................................................ 66
xv
Figura 5.10 Redução no consumo global de combustível com uma bomba de combustível
elétrica principal. ...................................................................................................................... 67
Figura 5.11 Comparação da redução do consumo de combustível entre a bomba de
combustível elétrica atuando como principal e como auxiliar. ................................................ 67
Figura 6.1 Motor com ventilador e radiador.......................................................................... 69
Figura 6.2 Ventilador de um motor. ...................................................................................... 69
Figura 6.3 Sistema de arrefecimento. .................................................................................... 70
Figura 6.4 Demanda de potência de um ventilador de um motor MD11 Euro 5. ................. 71
Figura 6.5 Modelo do sistema do ventilador. ........................................................................ 73
Figura 6.6
Interior do bloco do sistema do ventilador. .......................................................... 73
Figura 6.7
Interior do bloco do ventilador mecânico. ........................................................... 73
Figura 6.8 Perfis de velocidade e de demanda de potência do ventilador durante o circuito
........................................................................................................................ 74
Figura 6.9
.................................................................................................................................................. 76
Figura 6.10
.................................................................................................................................................. 77
Figura 6.11 Ventilador elétrico produzido pela Borg Warner. .............................................. 77
Figura 6.12 Redução no consumo global de combustível com um ventilador elétrico
auxiliar. ..................................................................................................................................... 79
Figura 6.13 Redução no consumo global de combustível com um ventilador elétrico
principal. ................................................................................................................................... 79
Figura 6.14 Comparação da redução do consumo de combustível entre o ventilador elétrico
atuando como principal e como auxiliar. ................................................................................. 80
Figura 6.15
ricado pela Borg Warner. ..................................... 82
Figura 7.1 Compressor de ar fabricado pela Wabco. ............................................................ 83
Figura 7.2 Potência absorvida em carga e a vazio pelo compressor de ar Wabco. .............. 85
Figura 7.3 Modelo do sistema do compressor de ar. ............................................................. 86
Figura 7.4
Interior do bloco do sistema do compressor de ar................................................ 87
xvi
Figura 7.5
Interior do bloco do compressor de ar mecânico. ................................................ 87
Figura 7.6 Perfis de velocidade e de potência absorvida do compressor de ar Wabco durante
........................................................................................................ 88
Figura 7.7
...................................................................................................................................... 90
Figura 7.8 Histograma de potência média do compressor de ar Wabco durante o circuito
........................................................................................................................ 91
Figura 7.9 Redução no consumo global de combustível com um compressor de ar elétrico
auxiliar. ..................................................................................................................................... 95
Figura 7.10 Redução no consumo global de combustível com um compressor de ar elétrico
principal. ................................................................................................................................... 95
Figura 7.11 Comparação da redução do consumo de combustível entre o compressor de ar
elétrico atuando como principal e como auxiliar...................................................................... 96
Figura 8.1 Sistema de condicionamento de ar. ...................................................................... 99
Figura 8.2 Compressor do condicionador de ar acionado por correia. ................................ 100
Figura 8.3 Características do compressor do condicionador de ar SD7H15. ...................... 100
Figura 8.4 Sistema de condicionamento de ar convencional. ............................................. 102
Figura 8.5 Sistema de condicionamento de ar eletricamente pilotado. ............................... 103
Figura 8.6 Compressor do condicionador de ar eletricamente pilotado produzido pela
Denso. ..................................................................................................................................... 105
Figura 9.1 Sistema de direção assistida. .............................................................................. 106
Figura 9.2
Figura 10.1
Bomba hidráulica do sistema de direção assistida. ............................................ 106
.. 114
xvii
LISTA DE TABELAS
Tabela 1.1 Exemplo de economia de energia para caminhões e ônibus. [11] ......................... 8
Tabela 2.1
......................................................... 13
Tabela 3.1 Características da bomba de óleo mecânica. [9] .................................................. 21
Tabela 3.2 Resultados no ciclo R393 para diferentes estratégias de controle do sistema de
óleo. [17]................................................................................................................................... 25
Tabela 3.3 Comparação da potência hidráulica da bomba de óleo. [18] ............................... 27
Tabela 3.4 Comparação da potência absorvida pela bomba de óleo. [18] ............................ 28
Tabela 3.5 Resultados da comparação da economia de combustível de bombas de óleo. [18]
.................................................................................................................................................. 29
Tabela 3.6 Resultados dos testes da bomba de óleo Pierburg. .............................................. 30
Tabela 3.7 Parâmetros dos testes da bomba de óleo Pierburg. .............................................. 30
Tabela 3.8
...................................................................................................................................... 33
Tabela 3.9
...................................................................................................................................... 34
Tabela 3.10 Distribuição da velocidade da bomba de óleo Pierburg durante o circuito
........................................................................................................................ 34
Tabela 3.11
...................................................................................................................................... 35
Tabela 3.12 Comparação entre sistemas com bomba de óleo mecânica e elétrica. [9] ......... 36
Tabela 3.13 Comparação dos valores de corrente elétrica da bomba de óleo para os casos de
eletrificação. ............................................................................................................................. 41
Tabela 4.1 Resultados dos testes da bomba de água Haldex. ................................................ 45
Tabela 4.2
...................................................................................................................................... 49
Tabela 4.3
...................................................................................................................................... 50
xviii
Tabela 4.4
...................................................................................................................................... 50
Tabela 4.5
...................................................................................................................................... 51
Tabela 4.6 Comparação dos valores de corrente elétrica da bomba de água para os casos de
eletrificação. ............................................................................................................................. 56
Tabela 5.1 Resultados dos testes da bomba de combustível Concentric. .............................. 59
Tabela 5.2 Estatísticas de velocidade da bomba de combustível Concentric durante o
........................................................................................................... 62
Tabela 5.3 Estatísticas de potência da bomba de combustível Concentric durante o circuito
........................................................................................................................ 63
Tabela 5.4 Distribuição de velocidade da bomba de combustível Concentric durante o
........................................................................................................... 63
Tabela 5.5 Distribuição de potência da bomba de combustível Concentric durante o circuito
........................................................................................................................ 64
Tabela 5.6 Comparação dos valores de corrente elétrica da bomba de combustível para os
casos de eletrificação. .............................................................................................................. 68
Tabela 6.1 Características do ventilador para diferentes aplicações. [16]............................. 70
Tabela 6.2 Resultado dos testes do ventilador Behr. ............................................................. 72
Tabela 6.3
.................................................................................................................................................. 75
Tabela 6.4
. 75
Tabela 6.5 Distribuição de velocidade do ve
.................................................................................................................................................. 75
Tabela 6.6
76
Tabela 6.7 Comparação entre os ventiladores mecânico e elétrico. [9] ................................ 78
Tabela 6.8 Comparação dos valores de corrente elétrica do ventilador elétrico para os casos
de eletrificação. ......................................................................................................................... 81
Tabela 7.1 Resultados dos testes do compressor de ar Wabco. ............................................. 84
Tabela 7.2 Parãmetros dos testes do compressor de ar Wabco. ............................................ 85
xix
Tabela 7.3 Estatísticas d
...................................................................................................................................... 88
Tabela 7.4 Estatísticas de potência do compressor d
...................................................................................................................................... 89
Tabela 7.5 Distribuição de velocidade do compressor de ar Wabco durante o circuito
........................................................................................................................ 89
Tabela 7.6 Distribuição de potência em carga do compressor de ar Wabco durante o circuito
........................................................................................................................ 90
Tabela 7.7 Distribuição de potência sem carga do compressor de ar Wabco durante o
........................................................................................................... 91
Tabela 7.8 Distribuição de potência média do compressor de ar Wabco durante o circuito
........................................................................................................................ 91
Tabela 7.9 Valores das características típicas de um compressor de ar convencional e de um
elétrico. [16].............................................................................................................................. 92
Tabela 7.10 Resultados dos cálculos da comparação entre um compressor mecânico e um
elétrico. [9]................................................................................................................................ 93
Tabela 7.11 Valores de operação do compressor de ar para caminhões de grande porte e
para ônibus urbanos. [8] ........................................................................................................... 94
Tabela 7.12 Comparação dos valores de corrente elétrica do compressor de ar para os casos
de eletrificação. ........................................................................................................................ 97
Tabela 8.1 Valores típicos de potência e de uso de condicionadores de ar para algumas
aplicações com caminhões e ônibus. [7] ................................................................................ 101
Tabela 8.2 Resultados dos cálculos da comparação entre um compressor do condicionador
de ar mecânico e um elétrico. [9] ........................................................................................... 103
Tabela 9.1 Características típicas de sistemas de direção hidráulica e eletro hidráulica
utilizada em ônibus e em carro de passeio. [16] ..................................................................... 107
Tabela 9.2
Faixas de potência demandada por servobombas. [7] ....................................... 107
Tabela 9.3 Economias calculadas com uso de sistemas convencionais e elétricos de direção
assistida. [15] .......................................................................................................................... 109
xx
Tabela 9.4 Resultados dos cálculos da comparação entre as bombas mecânica e elétrica de
um sistema de direção assistida de um motor MD7. [9] ........................................................ 110
Tabela 9.5 Resultados da comparação entre a bomba com operação em velocidade
proporcional à velocidade do motor e com velocidade constante. [8] ................................... 110
Tabela 10.1 Características de potência e de utilização dos auxiliares durante o circuito
...................................................................................................................... 113
Tabela 10.2
. 114
xxi
SIMBOLOGIA
Símbolo
Significado
Unidade
Potência elétrica nominal do auxiliar
kW
Dióxido de carbono
Taxa de uso do auxiliar
Energia consumida pelo auxiliar
kWh
Eficiência elétrica do auxiliar
Relação de transmissão
Potência instantânea do auxiliar
kW
Tempo de operação do auxiliar
h
Símbolo
Significado
ºC
Graus Celcius
$
Dólar
Euro
A
Ampère
B
Byte
bar
Bar
h
Hora
hp
Horse power
Hz
Hertz
kg
Quilograma
l
Litro
m
Metro
min
Minuto
N
Newton
rpm
Rotações por minuto
s
Segundo
t
Tonelada
V
Volt
W
Watt
xxii
ACRÔNIMOS E ABREVIATURAS
Símbolo
Significado
MD7
Motor diesel de médio porte de 7 litros
MD9
Motor diesel de médio porte de 9 litros
MD11
Motor diesel de médio porte de 11 litros
MD13
Motor diesel de médio porte de 13 litros
PWM
Pulse Width Modulation
CC
Corrente Contínua
ISG
Integrated Starter Generator
UFC
Universidade Federal do Ceará
RAM
Random Access Memory
Euro
Padrão europeu de emissão
1
CAPÍTULO 1
INTRODUÇÃO GERAL
1.1 Motivação
De acordo com a Figura 1.1, pode-se verificar que o planeta Terra está ficando cada
vez mais quente. Esse fato é uma das consequências do efeito estufa, o qual tem diversas
causas. Uma delas é o aumento da poluição, em especial a poluição do ar, que pode ser
agravada por elevados níveis de emissão gasosa, onde a principal delas é a de dióxido de
carbono, que é lançado na atmosfera por veículos e indústrias.
Figura 1.1
Evolução da temperatura global. [1]
No que concerne os gases de efeito estufa, em especial o dióxido de carbono, a
evolução das emissões mundiais podem ser observadas Figura 1.2, a qual representa as
emissões medidas de 1990 até 2006 e faz uma estimativa até o ano de 2030.
INTRODUÇÃO GERAL
2
Figura 1.2
Evolução das emissões globais de dióxido de carbono. [2]
A maior parte dessas emissões provém da queima de petróleo e de seus derivados, os
quais são algumas das mais importantes e mais utilizadas fontes de energia no mundo. Como
o consumo de petróleo tem uma tendência ascendente, o preço também segue uma situação
semelhante, como mostra a Figura 1.3.
Figura 1.3
INTRODUÇÃO GERAL
Projeções do preço do barril de petróleo. [3]
3
Além disso, a maior parte dos veículos está intimamente relacionada com o uso do
petróleo e a emissão de CO2, uma vez que a maioria deles utiliza combustíveis fósseis para o
seu funcionamento, emitindo gases de efeito estufa. Dessa maneira, são considerados como
um dos responsáveis pelo agravamento do efeito estufa.
De acordo com [4], o transporte de mercadorias na França é responsável por mais de
40% da emissão de CO2 do setor de transporte francês, o que torna esse subgrupo um dos
mais visados no que diz respeito à poluição do ar.
Dessa forma, com o intuito de reduzir esse problema, cada vez mais os fabricantes de
veículos se preocupam com a eficiência de seus produtos, de modo a adequá-los às normas
internacionais de emissões gasosas. Além da preocupação ambiental, tem-se a atenção com o
custo operativo do veículo para os consumidores, uma vez que o consumo de combustível
pode representar cerca de 30% do custo operativo de um veículo comercial, conforme mostra
a Figura 1.4.
Figura 1.4
Custo operacional de um veículo comercial. [5]
No que diz respeito à eficiência de um caminhão de grande porte, a Figura 1.5 mostra
que apenas 38% da energia total disponível no combustível são utilizados para a aceleração e
INTRODUÇÃO GERAL
4
movimento do veículo. Esse fato reforça a necessidade de se aumentar a eficiência do motor e
de se reduzir o consumo de combustível.
Figura 1.5
Uso da energia em um caminhão. [6]
Com o objetivo de reduzir a dependência de fontes de energia fósseis no setor de
transportes, novas maneiras de reduzir o consumo global de combustível em veículos são
alvos de investigação e de estudo. Graças ao desenvolvimento de novas tecnologias, como a
de veículos híbridos e a de recuperação de energia a partir de gases de escapamento, a
eletrificação de alguns auxiliares do motor está sendo cada vez mais interessante. Para isso,
entretanto, é necessário saber o que são exatamente os auxiliares, bem como quais são as suas
características.
1.2 Auxiliares
Em [7], eles são definidos como cargas não diretamente utilizadas para a propulsão
veicular. Em um motor, a disposição espacial deles pode ser observada na Figura 1.6. Pode-se
verificar que eles são conectados ao motor por intermédio de correias, e, em geral, todos eles
operam com velocidades rotacionais proporcionais à do motor, o que pode ocasionar consumo
de energia sem necessidade.
INTRODUÇÃO GERAL
5
Figura 1.6
Disposição dos auxiliares em um motor.
Os auxiliares podem ser classificados em quatro categorias de acordo com os
requisitos de potência e com a taxa de uso, como pode ser observado na Figura 1.7.
Figura 1.7
Classificação dos auxiliares.
Como mostrado na Figura 1.7, os auxiliares do tipo A são caracterizados por
apresentar uma elevada potência instalada, sendo pouco utilizados. Um exemplo típico é o
ventilador, o qual possui uma potência de 30kW e um uso somente de 15% aproximadamente.
Por outro lado, os do tipo D possuem uma baixa potência nominal e um elevado uso, como a
bomba de combustível, que tem uma potência de poucas centenas de watts e uma grande taxa
de uso.
INTRODUÇÃO GERAL
6
O consumo de energia pode ser calculado pela integral do produto da potência
instantânea do auxiliar pelo tempo de operação, conforme mostra a equação (1.1).
E
P t dt
(1.1)
Considerando os dois casos anteriores, esses componentes podem representar uma
pequena parcela da energia consumida durante um ciclo de utilização, apesar do elevado valor
de potência ou de taxa uso.
A descrição, as características, o estado da arte e a simulação de cada auxiliar serão
abordados neste trabalho.
1.3
Eletrificação dos Auxiliares
A grande vantagem da introdução de sistemas elétricos nos auxiliares dos motores é
que eles não permanecem em constante funcionamento uma vez que não são pilotados por
correias, e, portanto, podem apresentar uma melhor eficiência no que diz respeito ao consumo
de combustível. Um bom exemplo disso é o compressor do condicionador de ar elétrico, o
qual pode operar em seu ponto ótimo, se adequando às necessidades de resfriamento ou
aquecimento, em vez de ter sua velocidade determinada pelo motor de combustão.
Em relação ao consumo de energia, é mais claro, mais visível e possível de ser
controlada do que os auxiliares mecânicos pilotados continuamente pelo motor. As
possibilidades de economia podem ser classificadas em quatro categorias:
Remoção de cargas em repouso
Operação dos auxiliares em eficiência elevada de acordo com as necessidades
Controle e gerenciamento de energia do motor e dos auxiliares
Alternativas de armazenamento de energia
Além da possível redução no consumo de combustível, em [8] e em [9] há
considerações de que a eletrificação pode proporcionar uma substancial redução em termos de
dióxido de carbono e de ruído.
Não obstante, em [10] há um estudo sobre o consumo de combustível e os efeitos de
emissão de gases em diversas tecnologias, englobando sistemas auxiliares elétricos para
carros e caminhões. Foi estimado que, com a introdução de auxiliares elétricos, pode-se obter
uma redução de até 4% na emissão de CO2.
INTRODUÇÃO GERAL
7
Outra vantagem é que os componentes auxiliares podem ser implementados em
módulos mecatrônicos, nos quais as ligações mecânicas e correias são substituídas por cabos
elétricos, proporcionando mais liberdade na disposição espacial dos sistemas.
É importante observar que os requisitos de potência dos auxiliares variam intimamente
com:
Potência do veículo
Tamanho do veículo
Peso do veículo
Aplicação
Ciclo de uso
Motorista
Temperatura ambiente
Condições da rodovia
Condições do tráfego
Características do relevo
Dependendo de como esses fatores interagem, deve-se saber que a eletrificação de um
determinado auxiliar pode proporcionar uma redução ou um aumento no consumo global de
combustível do veículo em questão.
De acordo com o estudo feito em [11] e com a Tabela 1.1, os auxiliares podem ser
responsáveis por cerca de 5% a 10% do consumo de energia total de um caminhão de grande
porte operando em um ciclo rodoviário de longa distância. Já, para ciclos típicos de
distribuição, com grandes mudanças de velocidades, esse valor por chegar até 30%.
INTRODUÇÃO GERAL
8
Tabela 1.1
Exemplo de economia de energia para caminhões e ônibus. [11]
Ciclo de
Uso
Consumo
de Energia
dos
Auxiliares
Energia
[kWh]
Economia
de
Energia
Tempo
de
Operação
[h/ano]
Economia
Total
[kWh/ano]
([l/ano])
Caminhão
Rodoviário
de longa
distância
<10%
400
3%
2100
25200
(2600)
Caminhão
Distribuição
<30%
160
6%
1100
10600
(1100)
Ônibus
Ônibus
urbano
<30%
90
7%
3300
20800
(2200)
Veículo
Algumas pesquisas realizadas em [9] mostraram que o consumo global de combustível
pode ser reduzido em 3% para uma aplicação de um caminhão com motor MD7 Euro 4
320hp. Esse valor depende de cada auxiliar bem como da eficiência envolvida na conversão
eletromecânica.
Antes de começar o estudo propriamente dito, é interessante ter uma primeira
estimação do consumo total de energia dos auxiliares dos veículos Volvo. Alguns dados
foram medidos em um caminhão de grande porte com motor MD13 480hp, e verificou-se que
os auxiliares eram responsáveis por 2,5% do consumo total de energia do veículo.
Em [12], foi realizado um estudo similar para outros tipos de ciclo de utilização. As
Figura 1.8, Figura 1.9, Figura 1.10 e Figura 1.11 mostram os resultados das comparações das
demandas de potência dos auxiliares (compressor de ar, bomba de água, ventilador e direção
assistida respectivamente) mecânico e elétrico para os diversos ciclos.
INTRODUÇÃO GERAL
9
Figura 1.8
Demanda de potência dos compressores de ar mecânico e elétrico.
[12]
Figura 1.9
INTRODUÇÃO GERAL
Demanda de potência das bombas de água mecânica e elétrica. [12]
10
Figura 1.10
Figura 1.11
Demanda de potência dos ventiladores mecânico e elétrico. [12]
Demanda de potência das direções assistidas mecânica e elétrica.
[12]
INTRODUÇÃO GERAL
11
Ainda nesse mesmo âmbito, em [13], foi realizado um teste em rodovia com um
caminhão Volvo de grande porte com motor MD13 Euro 4 480hp. Os resultados das
demandas máxima e média dos componentes podem ser observados na Figura 1.12, a qual
mostra que, apesar de um pico de potência de 65kW, a potência média demandada ao longo
do percurso é de apenas 8kW. Isso representa um fator de carga de apenas 12%.
Figura 1.12
Demanda de potência máxima e média dos auxiliares. [13]
Após algumas explicações em relação aos auxiliares de um motor, bem como as
respectivas características de consumo de energia para algumas aplicações, torna-se mais fácil
a compreensão do conteúdo deste trabalho.
INTRODUÇÃO GERAL
12
CAPÍTULO 2
METODOLOGIA
2.1 Características do Circuito France Route
No presente estudo, o veículo de referência é o caminhão de grande porte Renault
Premium, mostrado na Figura 2.1, com o motor MD11 Euro 5 460hp, mostrado na Figura 2.2.
Vale ressaltar que a condição de carga do veículo é de 40 toneladas e que esse tipo de
caminhão é comumente utilizado para distribuição a longas distâncias.
Figura 2.1
Figura 2.2
METODOLOGIA
[14]
Motor MD11 Euro 5 460hp. [14]
13
A Figura 2.3 mostra o mapa do percurso France Route , o qual é o circuito de
referência nesse estudo. As características dele são mostradas na Tabela 2.1.
Figura 2.3
Tabela 2.1
Distância [km]
Duração [h]
Velocidade Média [km/h]
Velocidade Máxima [km/h]
Consumo de Combustível [l/100km]
Consumo Total de Combustível [l]
Emissão de CO2 [g/km]
Emissão Total de CO2 [kg]
Velocidade Média do Motor [rpm]
Velocidade Máxima do Motor [rpm]
Torque Médio [Nm]
Torque Máximo [Nm]
Potência Média do Motor [kW]
METODOLOGIA
413,95
5,14
80,55
90,00
38,20
158,13
1000,68
414,23
1280,00
1950,00
991,00
2200,00
140,00
14
2.2
Pela Figura 2.4, podem-se observar os dados registrados durante o percurso do circuito
de referência:
Tempo
Velocidade do veículo
Velocidade de rotação do motor
Temperatura do ar ambiente
Velocidade de rotação do ventilador
Torque
Carga do motor
Figura 2.4
De posse desses dados e com algumas informações de cada auxiliar, é possível
calcular os seguintes valores:
Potência do motor
Velocidade de rotação de cada auxiliar
Potência absorvida de cada auxiliar
METODOLOGIA
15
Vale salientar que as informações sobre os componentes foram adquiridas através de
conferências e reuniões entre a equipe Volvo e alguns fabricantes, como:
Behr
Borg Warner
Bosch
Delphi
EMP
Haldex
Knorr
Pierburg
Sanden
SWH
TI Automotive
Wabco
2.3 Simulação
Para as simulações e cálculos realizados, várias rotinas e códigos de programação
foram implementados no programa MATLAB, versão 7.5.0.342 (R2007b) e no Simulink
(R2007b).
Com o intuito de simular os sistemas, os auxiliares foram modelados no modelo
VSim+, usando a plataforma Simulink, como mostra a Figura 2.5. A Figura 2.6 mostra o
diagrama de blocos dos auxiliares que foi desenvolvido e que está alocado no bloco de tração.
O sinal de entrada é a velocidade de rotação do motor e o sinal de saída é a potência mecânica
absorvida pelos componentes.
METODOLOGIA
16
Figura 2.5
Figura 2.6
Modelo VSim+.
Bloco dos auxiliares.
Com o objetivo de mensurar os resultados dos sinais de saída, a Figura 2.7 mostra o
bloco desenvolvido que é responsável pela aquisição e processamento de dados. Como sinais
de saída, é possível observar as potências média, mínima e máxima, além da energia
consumida pelo conjunto de auxiliares.
METODOLOGIA
17
Figura 2.7 - Bloco de medidas dos resultados.
Dentro do bloco dos auxiliares, encontra-se o diagrama de blocos mostrado na Figura
2.8, no qual é possível verificar a presença dos componentes e uma lógica de controle, que é
responsável pela escolha de funcionamento entre os auxiliares mecânico e elétrico.
METODOLOGIA
18
[PM_BO]
[PE_BO]
Escolha
Sistema da Bomba de Óleo
[PM_BA]
[PE_BA]
Escolha
Sistema da Bomba de Água
[PM_BC]
[PM_BO]
0
[PE_BC]
Escolha
[PM_BA]
Zero
[PM_BC]
Sistema da Bomba de Combustível
Velocidade do Motor [rpm]
1
[PM_V]
Potência [kW]
[PM_CA]
[PM_V]
[PM_DA]
Motor MD11 Euro5 460hp
Soma
[PE_V]
Escolha
Sistema do Ventilador
[PM_CA]
[PE_CA]
Escolha
Sistema do Compressor de Ar
[PM_DA]
[PE_DA]
Escolha
Demais Auxiliares
Figura 2.8
Modelo da demanda de potência dos auxiliares.
A partir dos registros de velocidade do motor e da relação de transmissão do motor
com cada auxiliar, é possível realizar o cálculo da potência do motor e também da velocidade
de rotação de cada componente.
Com o objetivo de calcular a demanda de potência, é necessário saber informações
sobre os auxiliares, as quais foram obtidas através de contatos com alguns fornecedores e com
a equipe Volvo.
De posse dos gráficos de demanda de potência em função da velocidade de rotação de
cada auxiliar, é possível realizar a interpolação das curvas por um polinômio para,
posteriormente calcular a potência demandada e a energia consumida durante todo o circuito.
METODOLOGIA
19
Assim, podem-se calcular também os valores máximo, médio e mínimo de velocidade e de
potência, bem como os respectivos histogramas e estatísticas.
Após essa etapa, é possível verificar a demanda de potência e o consumo de energia de
cada auxiliar, assim como a redução potencial no consumo de combustível que cada um deles
pode apresentar no caso de eletrificação.
A eletrificação pode ser dada de três maneiras diferentes. A primeira delas representa
os auxiliares mecânicos utilizados atualmente, e, nesse estudo, ela é utilizada como referência.
Na segunda maneira, o auxiliar elétrico é utilizado como complemento ao componente
mecânico. Até um determinado valor de potência, o auxiliar mecânico opera sem auxílio.
Após esse ponto, tem-se a operação conjunta dos auxiliares.
Já no terceiro modo, o componente elétrico é empregado como principal. Dessa forma,
ele opera sozinho até a potência demandada atingir o valor nominal da potência elétrica.
Depois disso, ambos os auxiliares trabalham em conjunto.
Nos dois últimos modos, a potência elétrica de cada auxiliar foi variada, sendo
observada a redução no consumo de combustível para cada caso.
METODOLOGIA
20
CAPÍTULO 3
BOMBA DE ÓLEO
3.1 Introdução
Conceitualmente, uma bomba é um dispositivo que utiliza energia para realizar um
trabalho na forma de transporte ou compressão de fluidos. Em veículos, as bombas são mais
comumente empregadas com o objetivo de transportar água e óleo e comprimir ar e fluidos
refrigerantes.
Em veículos de grande porte, o tipo de bomba mais frequente para o gerenciamento de
fluidos é a bomba de deslocamento fixo, a qual é caracterizada por deslocar uma quantidade
fixa de fluido a cada rotação. Além disso, as grandezas de saída, como velocidade e pressão,
dependem intimamente da velocidade de rotação da bomba.
Um dos principais objetivos da bomba de óleo hidráulica mostrada na Figura 3.1 é a
lubrificação de partes móveis do motor, e, por intermédio do ajuste do fluxo de óleo, ela é
responsável por refrigerar componentes críticos do motor. [7].
Figura 3.1
BOMBA DE ÓLEO
Bomba de óleo.
21
BOMBA DE ÓLEO
22
BOMBA DE ÓLEO
23
BOMBA DE ÓLEO
24
BOMBA DE ÓLEO
25
BOMBA DE ÓLEO
26
BOMBA DE ÓLEO
27
BOMBA DE ÓLEO
28
BOMBA DE ÓLEO
29
BOMBA DE ÓLEO
30
BOMBA DE ÓLEO
31
BOMBA DE ÓLEO
32
BOMBA DE ÓLEO
33
BOMBA DE ÓLEO
34
BOMBA DE ÓLEO
35
BOMBA DE ÓLEO
36
BOMBA DE ÓLEO
37
BOMBA DE ÓLEO
38
BOMBA DE ÓLEO
39
BOMBA DE ÓLEO
40
BOMBA DE ÓLEO
41
BOMBA DE ÓLEO
42
BOMBA DE ÓLEO
43
CAPÍTULO 4
BOMBA DE ÁGUA
4.1 Introdução
Como definido em [16], a principal função da bomba de água é facilitar a transferência
de calor do motor durante a operação. Como a bomba de óleo, a bomba de água convencional,
mostrada na Figura 4.1, também opera com velocidade rotacional proporcional à do motor,
uma vez que ela é tipicamente pilotada pelo motor por intermédio de correias e polias.
Figura 4.1
BOMBA DE ÁGUA
Bomba de água mecânica produzida pela Pirburg.
44
BOMBA DE ÁGUA
45
BOMBA DE ÁGUA
46
BOMBA DE ÁGUA
47
BOMBA DE ÁGUA
48
BOMBA DE ÁGUA
49
BOMBA DE ÁGUA
50
BOMBA DE ÁGUA
51
BOMBA DE ÁGUA
52
BOMBA DE ÁGUA
53
BOMBA DE ÁGUA
54
BOMBA DE ÁGUA
55
BOMBA DE ÁGUA
56
BOMBA DE ÁGUA
57
BOMBA DE ÁGUA
58
BOMBA DE ÁGUA
59
CAPÍTULO 5
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
5.1 Introdução
Funcionalmente, a bomba de combustível, como a mostrada na Figura 5.1, é
responsável por injetar o combustível no motor de acordo com os requisitos de pressão e de
fluxo.
Figura 5.1
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
Bomba de combustível produzida pela Concentric.
60
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
61
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
62
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
63
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
64
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
65
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
66
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
67
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
68
BOMBA DE COMBUSTÍVEL
69
CAPÍTULO 6
VENTILADOR
6.1 Introdução
Em [16], define-se o sistema de arrefecimento, visto na Figura 6.1, como sendo
responsável pela transferência do calor do motor para o ambiente pela utilização do líquido
refrigerante, de um ventilador, como o da Figura 6.2, e de um radiador.
Figura 6.1
Motor com ventilador e radiador.
Figura 6.2
Ventilador de um motor.
O desempenho desse sistema, mostrado na Figura 6.3, é extremamente dependente da
quantidade do fluxo de ar que passa através do radiador. Em geral, em altas velocidades do
VENTILADOR
70
veículo, o ar aspirado é suficiente para resfriar o motor montado na parte frontal do veículo.
Entretanto, para baixas velocidades, um ventilador é necessário para prover o fluxo de ar
requerido.
Figura 6.3
Sistema de arrefecimento.
A quantidade de fluxo de ar que o ventilador pode entregar através do radiador
depende de vários fatores, incluindo a capacidade do trocador de calor. O diâmetro da hélice
bem como a velocidade de rotação do ventilador são dois outros fatores críticos para a
determinação desse fluxo.
VENTILADOR
71
VENTILADOR
72
VENTILADOR
73
VENTILADOR
74
VENTILADOR
75
VENTILADOR
76
VENTILADOR
77
VENTILADOR
78
VENTILADOR
79
VENTILADOR
80
VENTILADOR
81
VENTILADOR
82
VENTILADOR
83
CAPÍTULO 7
COMPRESSOR DE AR
7.1 Introdução
Funcionalmente, o compressor de ar, como o visto na Figura 7.1, é responsável por
suprir ar ao sistema de frenagem e de suspensão em caminhões e também ao sistema de
abertura e fechamento de porta em ônibus.
Figura 7.1
COMPRESSOR DE AR
Compressor de ar fabricado pela Wabco.
84
COMPRESSOR DE AR
85
COMPRESSOR DE AR
86
COMPRESSOR DE AR
87
COMPRESSOR DE AR
88
COMPRESSOR DE AR
89
COMPRESSOR DE AR
90
COMPRESSOR DE AR
91
COMPRESSOR DE AR
92
COMPRESSOR DE AR
93
COMPRESSOR DE AR
94
COMPRESSOR DE AR
95
COMPRESSOR DE AR
96
COMPRESSOR DE AR
97
COMPRESSOR DE AR
98
.
COMPRESSOR DE AR
99
CAPÍTULO 8
COMPRESSOR DO CONDICIONADOR DE AR
8.1 Introdução
O sistema de condicionamento do ar, como o mostrado na Figura 8.1, desempenha
funções de resfriamento, aquecimento e ventilação. Em veículos, ele proporciona um clima
agradável para motoristas e passageiros.
Figura 8.1
Sistema de condicionamento de ar.
Um sistema convencional de condicionamento de ar utiliza um compressor acionado
por correia, como o mostrado na Figura 8.2. Como ele é mecanicamente ligado ao motor, a
velocidade do compressor é proporcional à do motor, e, portanto, o consumo de energia
aumenta com a velocidade de rotação do motor, ocasionando perdas consideráveis em grandes
velocidades.
COMPRESSOR DO CONDICIONADOR DE AR
100
Figura 8.2
Compressor do condicionador de ar acionado por correia.
COMPRESSOR DO CONDICIONADOR DE AR
101
COMPRESSOR DO CONDICIONADOR DE AR
102
COMPRESSOR DO CONDICIONADOR DE AR
103
COMPRESSOR DO CONDICIONADOR DE AR
104
COMPRESSOR DO CONDICIONADOR DE AR
105
COMPRESSOR DO CONDICIONADOR DE AR
106
CAPÍTULO 9
DIREÇÃO ASSISTIDA
9.1 Introdução
O sistema de direção assistida, como o mostrado na Figura 9.1, é definido em [16]
como sendo um sistema utilizado para reduzir o esforço de direção em veículos através do uso
de uma fonte de energia externa que auxilia o deslocamento das rodas.
Figura 9.1
Sistema de direção assistida.
Em geral, a maioria desses sistemas utiliza uma bomba hidráulica, como a que pode
ser vista na Figura 9.2. Essa bomba proporciona pressão hidráulica ao sistema através da
ligação mecânica ao motor por intermédio de correias.
Figura 9.2
DIREÇÃO ASSISTIDA
Bomba hidráulica do sistema de direção assistida.
107
Outro tipo de direção assistida é o eletro-hidráulico, o qual é caracterizado por
fornecer pressão hidráulica ao sistema através de uma bomba pilotada por um motor elétrico
em vez de uma bomba ligada diretamente ao motor.
Em [22], verificou-se o consumo de energia e concluiu que o sistema mecânico
original de direção assistida é responsável por uma parte relativamente pequena do consumo
total de combustível do caminhão.
DIREÇÃO ASSISTIDA
108
DIREÇÃO ASSISTIDA
109
DIREÇÃO ASSISTIDA
110
DIREÇÃO ASSISTIDA
111
DIREÇÃO ASSISTIDA
112
DIREÇÃO ASSISTIDA
113
CAPÍTULO 10
CONCLUSÃO
CONCLUSÃO
114
CONCLUSÃO
115
CONCLUSÃO
116
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