No intuito de se verificar as condições operacionais do sistema de gerenciamento eletrônico implementado em uma primeira análise, optou-se pela utilização de um motor comercial veicular, de baixa cilindrada (994 cm3) devido à sua disponibilidade no Laboratório de Motores do DEMEC. A Tabela V.1 apresenta as características técnicas desse motor, fornecidas pelo fabricante.
Tabela V.1 – Características técnicas do Motor FIASA 1.0 8V m.p.i.
Características técnicas:
Fabricante: Fiat Automóveis S/A
Cilindrada: 994 cm3
Diâmetro do cilindro x Curso do pistão: 76,0 mm x 54,8 mm
Relação de Compressão: 9,35:1
Potência máxima: 45,0 kW (61,0 CV)@6000 RPM (NBR ISO 1585/1996)
Torque máximo: 79,5 N.m (8,1 kgf.m)@3000 RPM (NBR ISO 1585/1996)
Combustível: Gasolina Comum (E25)
Número de cilindros: 4 (quatro) dispostos em linha.
Regime de Marcha Lenta: 850 ± 50 RPM
Número de válvulas: 8 (oito) - 1 de Admissão e 1 de descarga por cilindro
Tipo de aspiração: Natural
Tipo de Injeção: Multiponto semi-seqüencial Magneti Marelli – Mod. IAW 1G711
Os primeiros ensaios foram realizados com o sistema de gerenciamento eletrônico original do motor, fabricado pela Magneti Marelli, modelo IAW 1G711, sendo estes resultados tomados como ensaios de referência do motor. Todos os sensores e atuadores, bem como as calibrações originais de avanço e tempo de injeção foram mantidas. Foram levantadas 2 (duas) curvas com o motor operando em regime de plena carga no intuito de reduzir as incertezas associadas ao ensaio.
Assim como nos testes com o sistema original, os sensores e atuadores foram mantidos no intuito de verificar a flexibilidade e a intercambialidade do sistema em teste. As bobinas de ignição e os eletroinjetores foram então conectados aos drivers de potência do SGEM implementado e realizados novos ensaios dinamométricos à plena carga com o sistema de gerenciamento eletrônico implementado variando-se os valores de avanço e do tempo de injeção (% tempo base) em cada ponto de operação do motor em plena carga exclusivamente.
O critério utilizado para a otimização do motor foi o de máximo torque observado (MBT) sem a ocorrência do fenômeno da detonação. Como em regime de plena carga o sistema de controle da mistura ar/combustível passa a operar em malha
aberta (open loop), os valores de Lambda, medidos por meio de uma Sonda Linear
fabricada pela Horiba, modelo MEXA 110h, foram mantidos próximos aos valores medidos durante os testes com o sistema original.
A detecção da detonação foi realizada através do método auditivo, utilizando- se um acelerômetro piezo-elétrico fixado ao bloco do motor. O critério utilizado como avanço máximo foi o de busca pelo maior torque observado (MBT), limitado pelo início da detonação (LDI). Pelo fato do avanço influenciar diretamente a temperatura do catalisador, a cada regime de rotação esta temperatura foi observada, respeitando o valor máximo de 750 ºC recomendado pelo fabricante do motor em teste.
Os ensaios dinamométricos desse motor foram realizados no Laboratório de Ensaio de Motores – LEM do CETEC. O equipamento utilizado é dinamômetro hidráulico modelo D210-1e fabricado pela SCHENCK. A Figura 5.2 apresenta um vista geral do motor acoplado ao dinamômetro.
Figura 5.2 – Vista geral do motor em teste acoplado ao dinamômetro.
A incerteza combinada do ensaio foi determinada por Baeta (2006) segundo metodologia descrita por Gonçalves Jr. (2001) em conformidade com o Guia de Expressão da Incerteza da Medição ABNT NBR 5725 (2003). O Anexo A apresenta as incertezas máximas associadas a cada grandeza de medição para essa bancada dinamométrica, sendo destacadas a incerteza de medição da Rotação de ±30 RPM, do Torque Corrigido de ±0,9 N.m e da Potência Corrigida de ±1,0 kW (Baeta, 2006). As mesmas não foram exibidas nos gráficos pois a maioria seria encoberta pelos pontos medidos.
A Figura 5.3 apresenta um gráfico comparativo do Torque Corrigido (NBR 1585), obtido com o sistema de ignição original (IAW 1G711) e com o sistema de gerenciamento eletrônico desenvolvido (SGEM).
55,0 60,0 65,0 70,0 75,0 80,0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 Rotação [rpm ] Tor que C o rr ig ido [N m ] SGEM IAW G711
Figura 5.3 – Curva de Torque Corrigido (NBR 1585).
De acordo com o gráfico apresentado na Figura 5.3, pode ser observada uma tendência de aumento do Torque Corrigido em toda a curva. Os valores mais expressivos
foram obtidos nas regiões que vão de 1500 a 3500 RPM (≈ 12% de aumento) e na região
de 5000 a 6500 RPM (≈ 10% de aumento). Esse aumento se deve ao fato de que a
utilização do SGEM permitiu aumentar os ângulos estáticos de avanço de ignição até a ocorrência da detonação (LDI) em ambas as faixas de rotação citadas.
Outra característica observada é a manutenção do torque constante em torno de 72 N.m de 3750 a 5500 RPM. Esse fato foi possível devido ao critério de ajuste (MBT), tornando o motor mais elástico, melhorando sua dirigibilidade quando aplicado ao veículo.
Valores máximos obtidos:
- 75,4 Nm@3250 RPM (SGEM)
- 72,9 Nm@3250 RPM (IAW G711) Motor FIASA 1.0 8V m.p.i. – E25
Já a Figura 5.4 apresenta um gráfico comparativo da Potência Corrigida (NBR 1585), obtido com o sistema de ignição original (IAW 1G711) e com o sistema de gerenciamento eletrônico desenvolvido (SGEM).
5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 Rotação [rpm ] P o tê n c ia C o rr ig id a [ k W ] SGEM IAW G711
Figura 5.4 – Curva de Potência Corrigida (NBR 1585).
O aumento do Torque constatado durante o ensaio reflete diretamente no aumento da Potência Corrigida, mostrado na Figura 5.3. Observa-se a mesma tendência de aumento na Potência desenvolvida pelo motor em teste, onde os valores mais expressivos foram obtidos também nas regiões de 1500 a 3500 RPM (≈ 8% de aumento)
e na região de 5000 a 6500 RPM (≈ 4% de aumento).
Como o ajuste do SGEM ao motor foi realizado somente em regime de plena carga, os testes aqui apresentados permitem apenas uma avaliação prévia do seu comportamento. Os resultados obtidos mostram que, em relação ao sistema original (IAW 1G711), o SGEM não apresenta problemas operacionais, como observado nas Figuras 5.3 e 5.4. Os ganhos atingidos em relação ao sistema original se devem à possibilidade de otimização dos parâmetros, utilizando o SGEM implementado. Vale ressaltar que o sistema original inclui margens de segurança visando aumentar a vida útil dos motores, fato não considerado nesta etapa por não ser o objetivo do teste.
O consumo de combustível não foi avaliado devido à indisponibilidade do sistema de medição durante os ensaios. Os índices de emissões também não foram avaliados por se tratar de ensaios iniciais de validação do sistema de gerenciamento desenvolvido.
Valores máximos obtidos:
- 44,4 kW@6500 RPM (SGEM)
- 42,4 kW@6500 RPM (IAW G711) Motor FIASA 1.0 8V m.p.i. – E25