CONCLUSÕES E PRÓXIMOS TRABALHOS

8.1. Conclusões

Ao final deste trabalho chega-se à conclusão que o principal objetivo do trabalho foi atingido, visto que um modelo de utilidade baseado no mecanismo adotado pela empresa francesa MCE-5, com taxa de compressão continuamente variável, foi proposto e simulado numericamente. Em adição a isso também foi realizada uma análise preliminar de sensibilidade do dispositivo. Neste desenvolvimento foi possível estudar o comportamento do dispositivo e avaliar, principalmente, como a taxa de compressão influência os parâmetros de desempenho do motor. Outros modelos de utilidade também foram criados e são apresentados no apêndice C, podendo ser melhor avaliados em trabalhos futuros.

Com os algoritmos criados, foi possível estudar as melhores condições de eficiências térmica e volumétrica, consumo de combustível, pressão média efetiva, torque e potência. A eficiência mecânica não foi avaliada pois é necessário a construção de um modelo específico de atrito para o modelo de utilidade em questão.

Os requisitos iniciais impostos ao desenvolvimento do modelo de utilidade também foram atingidos, visto que o pistão mantém sua cinemática com movimentos apenas de translação, evitando o desgaste da câmara de combustão, dos anéis de segmento e da saia do pistão, auxiliando na redução do custo de manutenção do motor, devido aos esforços se concentrarem apenas na guia do pistão. Consequentemente uma única peça, feita de material nobre, deverá ser substituída em uma eventual manutenção, ao contrário do MCE-5, que possui diversas peças engrenadas em material nobre. O modelo apresenta componentes mais simples quando comparado aos componentes engrenados do MCE-5, facilitando sua fabricação e sua montagem em uma linha de produção. Devido a simplificação dos componentes, a fabricação dos mesmos não necessita de ferramental sofisticado, o que garante a redução do custo de produção e consequentemente o custo de cada componente tanto para o fabricante, quanto para o consumidor final. Por fim, o modelo desenvolvido é capaz de variar a taxa de compressão dentro de uma ampla faixa. Apesar da faixa

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adotada neste trabalho ser entre 6:1 e 15:1, o mesmo modelo é capaz de aumentar o range de trabalho para taxas de compressão menores e maiores.

A modelagem de múltiplos corpos rígidos, juntamente com a modelagem geométrica, se mostrou fundamental e muito útil para as análises cinemática e dinâmica do modelo, apresentando resultados idênticos aos obtidos no software PRO Engineer 5.0, ilustrando que as considerações adotadas para as análises e simulações foram coerentes e podem ser utilizadas futuramente.

O modelo termodinâmico utilizado se mostrou bastante útil nas análises qualitativas de desempenho do dispositivo criado, visto que ele apresenta resultados que seguem as tendências encontradas na literatura, mesmo apresentando limitações devido às hipóteses assumidas e à não consideração do equilíbrio químico e da dissociação térmica em altas temperaturas. Isso garante que a análise qualitativa da sensibilidade dos componentes seja válida, pois foram utilizados os mesmos parâmetros termodinâmicos para todas as simulações realizadas, mesmo em relação ao volume da câmara de combustão que é função do deslocamento do pistão. As alterações dos componentes visaram manter o volume total constante, para que a mesma cilindrada fosse analisada em todas as condições.

Os resultados apresentados mostraram o quanto a variação da taxa de compressão pode ser útil na redução de consumo de combustível e na melhora dos rendimentos térmico e volumétrico do motor. Isso garante uma melhor geração de torque e potência e consequentemente auxilia a engenharia automotiva na calibração dos motores e também dos diversos tipos de caixas de transmissão.

As análises preliminares de sensibilidade mostraram que variações proporcionais no virabrequim, biela e alavanca provocam alterações nos parâmetros de desempenho, mas que o virabrequim é quem proporciona maior variação sobre estes parâmetros, seguido da alavanca e em raríssimos casos da biela, que praticamente não gerou variações de desempenho quando comparada ao modelo original. Em termos físicos, para os dados utilizados nas simulações, uma variação de 10% no virabrequim gera um aumento ou redução de 2,1 mm no seu raio, enquanto uma variação de 10% na alavanca gera um aumento ou redução de 5,0 mm e uma variação de 10% na biela gera um aumento ou redução de 9,1 mm. Isso mostra que o virabrequim além de possuir uma maior influência nos parâmetros de desempenho, consegue fazê-lo com variações físicas menores. Essa característica pode auxiliar na redução do tamanho e do peso do motor quando se pensa em um possível processo de downsizing.

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Conclui-se então que o modelo de utilidade desenvolvido é capaz de desempenhar sua função corretamente, mas que mais estudos computacionais em outras áreas e até mesmo testes experimentais em bancada devem ser realizados para comprovar sua utilidade e capacidade.

8.2. Próximos trabalhos

 Desenvolvimento de um modelo de atrito específico para o modelo de utilidade, possibilitando a obtenção da PME efetiva.

 Atualização do modelo termodinâmico, com a implementação do equilíbrio químico e da dissociação térmica em altas temperaturas, além de um possível modelo para prever a detonação ou knocking.

 Calibrar o modelo termodinâmico de forma que os resultados passem a ser mais quantitativos e próximos da realidade.

 Avaliar o modelo de utilidade criado com outros combustíveis como a gasolina, ou até mesmo com a mistura de combustíveis.

 Desenvolver as mesmas simulações cinemáticas, dinâmicas e termodinâmicas para os outros modelos de utilidade apresentados no apêndice C.

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