Capítulo 2 Caracterização do motor e da instalação experimental
2.4 Instalação experimental
Nesta secção faz-se uma breve descrição da instalação experimental e do equipamento de medida, constituído por um banco de ensaios de motores equipado com um freio dinamométrico de correntes de Eddy e um controlador analógico STEM-ISI (1992), um analisador de gases de escape e um sistema de medida de consumo de combustível constituído por: um depósito calibrado de vidro, um recipiente de combustível, uma balança eletrónica e um cronómetro. O banco de ensaios de motores da marca STEM-ISI Impianti, modelo TD340 que se pode observar na figura 65, está equipado com:
- freio dinamométrico de correntes de Eddy da marca Borghi & Saveri modelo FE 150 S com capacidade para medir potências até 150 cv, com um binário máximo de 450 Nm, velocidade de rotação máxima de 12500 rpm, momento de inércia de 0,05 kg.m2. Este freio dinamométrico encontra-se montado sobre um suporte de oscilação assente sobre duas chumaceiras de rolamentos. A célula de carga encontra-se localizada entre o estator e a base do freio;
- uma unidade de controlo analógica da marca Borghi & Saveri modelo A03, para controlar a carga no freio, a binário constante, velocidade constante e produto do binário pelo quadrado da velocidade constante. Apresenta capacidade para ser controlado remotamente por computador;
- uma junta de acoplamento universal com duas flanges iguais para ligação à tomada de força. Esta junta permite um desalinhamento máximo de 10º;
- consola de instrumentação com dois mostradores digitais para a velocidade de rotação (resolução de 10 rpm) e binário (resolução de 1 Nm); instrumentos para ligar o circuito da água de arrefecimento, com alarme para quando se ultrapassa a temperatura limite da água de arrefecimento ou do óleo do motor, interruptor para ligar o motor e acelerador do motor;
- circuito de arrefecimento por água a funcionar em circuito aberto.
Figura 65 Vista geral do banco de ensaios dinamométrico de motores de combustão interna
Analisador de gases de escape
O analisador de gases de escape é um analisador de infravermelhos para motores a gasolina da marca Tecnotest, modelo MULTIGAS 488, figura 66. Há alguns anos os centros de inspeção periódica obrigatória de veículos automóveis estavam equipados com aparelhos semelhantes a este, entretanto substituídos por equipamentos mais modernos.
Este analisador permite medir os valores de CO, CO2, HC, O2, com base nos quais é automaticamente calculado o coeficiente de excesso de ar, também designado coeficiente lambda, referência indispensável para a correta afinação do motor. Também é possível controlar o valor da velocidade do motor (rpm) e a temperatura do óleo (ºC). O fabricante disponibiliza um kit para a medição de óxidos de azoto (NOX), que no entanto nunca chegou a ser adquirido por esse motivo não foram feitas medições dos óxidos de azoto. No anexo B podem consultar-se as características técnicas do analisador de gases de escape.
Sistema de medida do consumo de combustível.
O sistema de medição do consumo de combustível é constituído por um depósito calibrado de vidro com uma capacidade de 100 ml, uma válvula de três vias, condutas de combustível, uma balança digital eletrónica de precisão com uma resolução de 0,01 g, um cronómetro digital resolução de 0,01 s e um recipiente auxiliar para conter a gasolina a pesar. Manteve-se a linha convencional de alimentação de combustível dos dois carburadores a partir do reservatório principal de combustível. Esta linha de alimentação de combustível ao motor foi seccionada para incluir uma válvula de 3 vias. Esta válvula de três vias permite a ligação à linha de medida equipada com o depósito calibrado tal como se mostra no esquema da figura 67.
Figura 67 Linha de alimentação de combustível equipada com depósito calibrado.
Em funcionamento normal, o reservatório principal de combustível está ligado pela válvula de três vias à linha de alimentação dos dois carburadores do motor. É com a válvula nesta posição que se põe o motor em funcionamento e se coloca nas condições de realização do ensaio, como se mostra na figura 68. Durante a realização do ensaio é necessário medir o consumo de combustível. Para isso comuta-se a válvula de três vias para ligar o depósito calibrado aos carburadores do motor e desligar o abastecimento a partir do reservatório principal de combustível. No final do tempo do ensaio a válvula de três vias é de novo comutada para voltar à posição de funcionamento normal. A medição do combustível consumido é feita com recurso a um recipiente auxiliar que é pesado antes e depois de atestar o depósito calibrado, a
diferença da massa de combustível é igual ao consumo do motor durante o período de tempo do ensaios. Nas provas da Shell Eco Maratona é usado um método semelhante a este.
Figura 68 Vista geral do circuito de medição do consumo de combustível e detalhe da válvula de 3 vias.
Para a montagem do referido circuito de medida utilizou-se tubo rígido de plástico transparente de 6 mm e um tubo de borracha do circuito de alimentação original dos carburadores para efetuar a ligação ao depósito calibrado de vidro. O diâmetro dos furos de passagem da válvula de 3 vias de 1,5 mm foi alargado para 3 mm. O diâmetro do furo da válvula de passagem da válvula de passagem do depósito calibrado de vidro também foi alargado de 2 para 3 mm. O alargamento dos orifícios de passagem nas válvulas foi feito para garantir a passagem de combustível suficiente para manter o motor a funcionar de forma eficiente. A foto da figura 69 (A) mostra em pormenor o depósito calibrado com a respetiva válvula e linha de referência a vermelho, o arame revestido a PVC e o recipiente auxiliar de plástico equipado com um tubo curvo com a ponta afunilada que permite a sua inserção no interior do gargalo do depósito calibrado na zona da linha de referência. O menisco de líquido deve ficar sobre a linha vermelha de referência, visível no gargalo do depósito calibrado.
Para pesar o recipiente auxiliar usa-se uma balança eletrónica digital de precisão da marca Mettler Toledo modelo PB 3002-S, com uma resolução de 0,01 g. Para medir o tempo decorrido durante a realização do ensaio usa-se um cronómetro digital da marca Casio um com uma resolução de 0,01 s. Na figura 69 (B) também se pode observar-se a balança eletrónica digital, o recipiente usado para atestar o depósito calibrado de combustível e o cronómetro.
Figura 69 Detalhes do depósito calibrado e do recipiente auxiliar (A), da balança e do cronómetro (B)