TÍTULO: CALIBRAÇÃO DE MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA UTILIZANDO TÉCNICAS DE DOE
(DESIGN OF EXPERIMENTS), COM ÊNFASE EM MOTORES DOWNSIZING
CATEGORIA: EM ANDAMENTO
ÁREA: ENGENHARIAS E ARQUITETURA
SUBÁREA: ENGENHARIAS
INSTITUIÇÃO: FACULDADE DE ENGENHARIA DE SOROCABA
AUTOR(ES): ALEXANDRE CAMILO
ORIENTADOR(ES): FERNANDO MOURA ARRUDA
COLABORADOR(ES): CARLOS ALBERTO GASPARETTO
Trabalho em andamento
1. Resumo
Com as novas normas de emissão de poluentes dispostas a preservar o meio
ambiente, novas tecnologias precisam ser criadas e desenvolvidas, pois só assim
poderemos aumentar a eficiência e conforto no ramo automotivo.
Logo, os novos motores do tipo
downsizing
se
destacam
pela
sofisticação de itens adicionados para a
melhoria da sua eficiência, com sistema
de superalimentação, injeção direta de
combustível e demais tecnologias que
permitem
que
eles
substituam
propulsores maiores sem perda de
Figura 1: Motor Ford EcoBoost 1.0 (3 cilíndros)
desempenho e economia.
2. Introdução
Com a nova tecnologia dos motores downsizing ganhamos a alternativa de
economia de combustível sem prejuízos para o desempenho dos propulsores, essa
combinação ideal, é também uma grande possibilidade de amenizar o problema da
emissão de poluentes no meio ambiente.
Atualmente
os
Engenheiros
de
Calibração de Motores contam com
muitos
recursos
para
realizar
a
calibração de motores, porém, nem
sempre sabem ao certo a influência de
cada
fator
calibração,
na
resposta
final
da
isso
prejudica
muito
no
tempo total do processo.
Figura 2: Sistema de injeção direta de combustível
3. Objetivos
Frente a este problema, este trabalho visa a aplicação do DOE (Design of
Experiments) para descobrir a influência de cada fator, para assim, definir uma
“metodologia padrão” de calibração destes motores.
Calibração de motores de combustão interna utilizando técnicas de
DOE (Design of Experiments), com ênfase em motores downsizing.
Trabalho em andamento
Neste
trabalho
utilizaremos
os
conceitos da metodologia DMAIC, para
criarmos uma linha de raciocínio do
projeto sem perder o foco e objetivo do
trabalho. O mapa de raciocínio que será
criado, também ajudará nos futuros
trabalhos voltados à este assunto.
Figura 3: Gráficos de contorno (DOE) e mapa de raciocínio
(DMAIC)
4. Metodologia
O controle dos parâmetros de funcionamento de um motor de combustão
interna, que utiliza sistemas de gerenciamento eletrônicos, é realizado através dos
mapas de calibração. Esses mapas são compostos por matrizes de dimensão MxN,
com valores pré-estabelecidos para o controle de uma variável, visando otimizar seu
funcionamento em função das diferentes condições de operação do motor.
Com esta metodologia, podemos
estudar um mapa de calibração do
tempo de injeção em função da rotação
do motor e da carga imposta através da
posição da válvula borboleta. Estes e
outros parâmetros podem ser estudados
através de softwares específicos.
Figura 4: Tempo de injeção em função da temperatura
5. Desenvolvimento
Utilizando o módulo de injeção
MS2 Racing, temos controle total de
injeção, ignição e datalogger. A CPU
deste módulo é capaz de controlar
sequencialmente 4 canais de injetores,
mais 2 canais de ignição além de
diversos parâmetros de entrada e saída,
possibilitando o controle total de motores
Figura 5: Sistema de injeção eletrônica (MS2 Racing)
ciclo-otto.
Calibração de motores de combustão interna utilizando técnicas de
DOE (Design of Experiments), com ênfase em motores downsizing.
Trabalho em andamento
Nas figuras abaixo, podemos observas alguns estudos realizados em relação à
eficiência volumétrica do sistema de injeção do veículo estudado (CBR 600RR).
Porém para validar estes estudos, precisamos de um dinamômetro de rolos,
para aplicar uma carga nas rodas do veículo e medir os parâmetros em tempo real,
para assim, validarmos a eficiência dos estudos realizados nesta pesquisa.
Figura 6: Tabela e gráfico de eficiência volumétrica do sistema de injeção
6. Resultados preliminares
Até o presente momento foram concluídas as seguintes etapas:
·
Revisão bibliográfica: Motores à combustão interna;
·
Definição dos parâmetros e mapeamento do sistema do veículo;
·
Calibração do motor utilizando técnicas de DOE;
·
Análise dos dados (pós-processamento) – Em andamento
7. Fontes consultadas
ABNT - ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5484: Motores
alternativos de combustão interna de ignição por compressão (Diesel) ou
ignição por centelha (Otto) de velocidade angular variável. Rio de Janeiro,
Brasil, 1985, 8p.
BAETA, J. G. C. Metodologia experimental para maximização do desempenho
de um motor multicombustível turboalimentado sem prejuízo à eficiência
energética global. Tese de Doutorado. Programa de Pós-graduação em
Engenharia Mecânica - UFMG. Belo Horizonte - MG. 2006, 202p.
BAETA, J. G. C., VALLE, R. M., CARVALHO, R. D. B., BARROS, J. E. M. Mapping
procedure applied to general engine management system for spark plug
engines. In: CONGRESSO SAE BRASIL 2004, novembro de 2004, São Paulo, SP.
SAE Technical Paper Series. Paper nº 2004-01-3435. 2004, 10p.
Calibração de motores de combustão interna utilizando técnicas de
DOE (Design of Experiments), com ênfase em motores downsizing.