Realização dos ensaios preliminares

A forma como se realizaram os ensaios preliminares e a colocação do motor no banco de ensaios descreve-se nesta secção. Dada a sua importância referem-se também as alterações mecânicas efetuadas e a imprescindível adaptação do motor ao banco de ensaios. Descreve-se também a forma como se ultrapassou a inoperacionalidade do banco de ensaios.

Após a reparação do motor e montagem de todos os componentes fez-se a rodagem, desta vez com o cuidado de verificar o aperto de todas as porcas e parafusos antes de cada sessão de

funcionamento. Durante uma semana testou-se o funcionamento do motor a carga parcial depois de este atingir a temperatura normal de funcionamento.

Mudança de posição do interruptor de ignição.

Depois de efetuada a reparação da avaria da distribuição notou-se que, durante a realização dos primeiros testes de funcionamento, o interruptor de ignição ficava por baixo da panela de escape, num local que inviabilizava a sua utilização devido ao aquecimento dessa zona. Mudou- se a posição do interruptor para a parte da frente da tampa de proteção do volante do motor, para um local onde o referido interruptor mantém a ligação à massa do motor tal como se mostra na figura 88. Efetuaram-se as ligações elétricas à bobina e testou-se o seu funcionamento.

Figura 88 Detalhe da nova posição do interruptor de ignição

Monitorização da temperatura da zona central do motor

Nestes testes preliminares usou-se um taco de madeira encostado à tomada de força para simular uma carga resistente sobre o motor, enquanto se ia observando a resposta do motor. Durantes estas sessões, a temperatura do motor era monitorizada com um termómetro de infravermelhos, com especial incidência no espaçador de alumínio colocado no centro do motor. Selecionou-se o espaçador por ficar no centro do motor, na zona da câmara de combustão, zona onde se verifica um maior aquecimento.

Durante a realização destes testes preliminares, efetuados antes de se colocar o motor no banco de ensaios dinamométricos, verificou-se que quando se aplicava uma aceleração maior ao motor, mantendo alguma força sobre um taco de madeira, um dos carburadores, o do lado da caixa de engrenagens começava a deitar gasolina fora. Registou-se que isso acontecia quando a temperatura do espaçador no centro do motor ultrapassava a temperatura de 150 ºC. Verificou-se que a temperatura deste carburador tendia a subir com facilidade porque se encontrava próximo da panela de escape desse lado do motor. Constatou-se também que a conduta dessa panela de escape aquecia mais que a outra que se encontrava no outro lado do motor.

Por esse motivo durante a realização dos ensaios dinamométricos, a temperatura nessa zona do motor passou a ser monitorizada por uma sonda de temperatura, do analisador dos gases de escape, colocada num furo do espaçador e fixa no lugar por um fio condutor de cobre tal como se mostra na figura 89.

Figura 89 Pormenor da montagem da sonda de temperatura no espaçado do motor

Para diminuir a temperatura dessa conduta de escape fez-se um rasgo na chapa de proteção da panela de escape para permitir a passagem do ar de arrefecimento. Essa solução resolveu em parte o problema, já que retardava o transbordo de gasolina do carburador, mas não o resolveu completamente porque o carburador continuou a sobreaquecer ainda que muito mais lentamente, quando a temperatura na zona central do motor ultrapassava a referida temperatura de 150 ºC. Durante a realização dos ensaios dinamométricos este problema foi resolvido com recurso a um sistema auxiliar de ventilação e exaustão, no entanto e apenas por precaução manteve-se a monitorização da temperatura.

Colocação do motor no banco de ensaios.

O motor foi montado no banco de ensaios sobre quatro apoios que permitem a regulação e ajustamento horizontal e vertical, o que possibilita o alinhamento da tomada de força com o veio do freio dinamométrico e o nivelamento horizontal do motor, tal como se mostra na figura 90. Foi necessário usar uma barra chata de aço ao carbono com 5 mm de espessura e 30 mm de largura, sobre a qual se aparafusou o motor, pois a cota do comprimento entre os apoios do motor era 50 mm superior à cota da furação dos apoios do motor. Esta barra chata permitiu um apoio mais adequado para o motor.

As furações de um dos lados, o lado da tomada de força, eram comuns aos apoios do motor e à barra chata e foi considerada como referência pois permitiu um alinhamento excelente da tomada de força com o veio do freio dinamométrico. A flange da tomada de força foi ligada à flange da junta homocinética do veio do freio dinamométrico, por um conjunto de 6 parafusos M6 de cabeça sextava interior. A junta homocinética permite pequenos desalinhamentos angulares. Usaram-se também 4 pedaços de cantoneira em U com furação de 8 mm num dos lados e de 10 mm do outro lado, que já estavam montados nos apoios verticais e deixaram-se ficar pois desta forma não foi necessário usar os parafusos dos apoios verticais do banco de ensaios dinamométrico.

Figura 90 Detalhes da montagem do motor no banco de ensaios

Cantoneira em U e barra chata. Flange da tomada de força

Inserção da sonda dos gases de escape no tubo de escape

Quando se tentou fazer a análise dos gases de escape constatou-se que as quantidades de oxigénio eram muito superiores ao normal. Verificou-se que a panela de escape não tinha fugas e que a sonda dos gases de escape não entrava completamente no interior da panela de escape e permitia a admissão do ar que circulava em torno do motor. Com o intuito de permitir a entrada da sonda dos gases de escape no interior da panela de escape desbastou-se o bordo da tomada dos gases de escape. Na figura 91 mostra-se um pormenor da zona da sonda dos gases de escape desbastada à lima, o que possibilitou a sua inserção no interior da conduta de saída dos gases de escape. Após esse desbaste inseriu-se completamente a referida sonda na panela de escape mas mesmo assim verificou-se que continuava a haver contaminação dos gases de escape com ar fresco. Para além disso, os resultados eram muito diferentes em função da posição da sonda no interior do tubo de saída da panela de escape, mesmo com o motor a funcionar no mesmo regime e sem qualquer carga. Bastava um pequeno desvio da sonda, mesmo involuntário ou devido à vibração do motor, para os resultados serem completamente diferentes, chegando até o valor do coeficiente lambda a deixar de ser lido no analisador dos gases de escape. O valor máximo do coeficiente lambda apresentado no mostrador é de 1,999. Por esse motivo considerou-se inviável a realização da análise dos gases de escape. Os valores recolhidos sevem apenas para caracterizar a qualidade da combustão e o tipo de mistura utilizada.

Este problema pode eventualmente solucionar-se com a construção de um coletor de escape, com uma nova panela de escape e de um tubo de escape que tenha um comprimento suficiente, cerca de 40 cm, que possibilite a inserção de todo o comprimento do tubo de malha metálica da sonda dos gases de escape e garanta que não há contaminação dos gases de escape com a recirculação de ar fresco. Mais adiante será feita uma recomendação que inclua a construção de um sistema de escape para este motor em trabalhos futuros.

Sistema de exaustão dos gases de escape

O sistema de exaustão dos gases de escape é composto por um exaustor de gases, dois suportes, uma ventoinha e tubos extensíveis de alumínio com 125 mm de diâmetro. Na foto da figura 92 mostra-se uma vista geral do sistema de exaustão de fumos.

O exaustor centrífugo é da marca Soler e Palau (S&P), modelo CK-60F. Segundo as indicações do fabricante, Soler e Palau (2006), este exaustor tem possibilidade de regulação para 2 velocidades, 2475 e 1740 rpm. Nesta instalação, o exaustor de fumos estava ligado para rodar a 2475 rpm, com capacidade para debitar um caudal de 625 m3_{/h enquanto produzia uma} intensidade de ruído de 59 dB (A).

Este exaustor encontra-se montado com a entrada de exaustão de ar sobre o escape do lado da tomada de força do motor. Para manter o exaustor nessa posição construiu-se uma estrutura constituída por dois suportes feitos a partir uma cantoneira de aço com perfil em L, montada sobre a base de suporte do banco de ensaios. Os tubos de alumínio extensível têm 125 mm de diâmetro. Um dos tubos, com 2,5 m liga a saída do exaustor diretamente à abertura de uma janela para permitir o lançamento do caudal dos gases poluídos para o exterior do laboratório, enquanto o outro descreve uma curva para ligar uma das panelas de escape à entrada do exaustor.

Para prevenir o sobreaquecimento do motor, em especial do carburador do lado da tomada de força e promover uma melhor circulação de ar em torno do motor, colocou-se uma ventoinha na parte inferior do motor como se pode visualizar na figura 92.

Controlo do freio dinamométrico

Após a conclusão da construção do sistema de medida do consumo de combustível, realizou-se com sucesso uma série de testes com vista à verificação da sua eficácia e viabilidade. O passo seguinte foi dar início aos ensaios de potência no freio dinamométrico, mas constatou-se que o controlador não acionava o freio eletromagnético do banco de ensaios e que o conta rotações também não estava a dar sinal.

O problema da apresentação da velocidade de rotação no mostrador do banco de ensaios foi resolvida depois de efetuar a ligação dos condutores aos pinos de forma duradoira. Testou-se o funcionamento do monitor da velocidade de rotação e compararam-se os valores lidos no monitor com os valores de um tacómetro eletrónico digital portátil. Os valores lidos no tacómetro eram muito semelhantes aos apresentados no monitor do banco de ensaios.

Quanto à avaria na atuação do freio dinamométrico, constatou-se que o problema estava no controlador do banco de ensaios. Em face disso optou-se por usar uma fonte de alimentação de corrente contínua (DC) de 30 V e 3 A, da marca IMPO, modelo Type 11.11, para controlar o freio dinamométrico. A fonte de alimentação encontra-se por cima do controlador original do banco de ensaios dinamométrico como se pode observar na figura 93.

Figura 93 Fonte de alimentação usada no banco de ensaios.

Identificaram-se os dois condutores que levavam o sinal para a unidade de comando do freio e fizeram-se as ligações. Ligou-se o banco de ensaios e experimentou-se a fonte de alimentação com variação do sinal em tensão e em intensidade de corrente. A solução adotada consistiu em

fixar uma corrente de 3 amperes e variar o sinal da tensão. Por volta dos 5 volts a travagem começa a fazer sentir o seu efeito e finalmente verificava-se a existência do binário resistente. Desta forma a variação da tensão do sinal elétrico acima dos 5 V passou a ser a forma usada para controlar o binário resistente do freio dinamométrico.

Embora esta solução não admita o controlo a velocidade, binário ou produto do binário pelo quadrado da velocidade constante, tal como acontecia com o controlador de origem, permite no entanto a criação de um binário resistente que possibilita a realização dos ensaios dinamométricos. De sublinhar que a utilização do banco de ensaios nestas condições requer uma maior destreza na condução da realização dos ensaios.

Colocação da chaveta no volante do motor equipado com a polia de arranque por cordel Durante a realização dos testes preliminares e depois nos primeiros ensaios dinamométricos verificou-se sempre o desaperto da porca que apertava o volante do motor equipado com a polia do arranque por cordel. Constatou-se que para além de se desapertar a porca, o volante do motor também começava a girar em roda livre durante os ensaios realizados a velocidades mais elevadas. Este problema ficou resolvido com a preparação de uma chaveta para garantir que o volante do motor roda solidário com o veio da cambota. É de salientar que foi o desaperto da porca do veio homólogo da outra cambota onde estava montada a tomada de força que deu origem à dessincronização do motor que originou a avaria inicial muito grave na distribuição. Com a conclusão da descrição da realização das operações de: mudança de posição do interruptor de ignição; monitorização da temperatura na zona central do motor; colocação do motor no banco de ensaios; inserção da sonda dos gases de escape na panela de escape; colocação do sistema de exaustão dos gases de escape e do sistema de arrefecimento auxiliar; controlo elétrico do freio e colocação da chaveta no volante do motor com a polia de arranque por cordel, dá-se por concluída a fase de realização de modificações e dos ensaios preliminares. Na próxima secção apresentam-se os resultados dos ensaios dinamométricos.