5.3.1 Curvas características de desempenho
Visto que os resultados atingidos pelo SGEM implementado em comparação a um sistema de gerenciamento original (IAW 1G711) mostraram a capacidade de otimização dos parâmetros de operação de um MCI, optou-se pela realização de novos testes comparativos, utilizando outro motor comercial veicular. A Tabela V.3 apresenta as características técnicas do motor FIRE 1.3 8V utilizado.
Tabela V.3 - Características técnicas do Motor FIRE 1.3 8V.
Características técnicas:
Fabricante: Fiat Automóveis S/A
Cilindrada: 1242 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 seqüencial fasada Magneti Marelli – Mod. IAW 4SF
Além da utilização de um motor diferente, os testes aqui descritos têm o objetivo de comparar os resultados obtidos com o SGEM implementado com os resultados de um sistema de gerenciamento reprogramável comercial. Desta forma, para este motor, não foram realizados testes com o sistema de gerenciamento original, o qual foi substituído pelo sistema de gerenciamento reprogramável fabricado pela MoTeC, modelo M4. Todos os sensores e atuadores originais do motor foram mantidos, porém a estratégia de injeção, que no sistema original é seqüencial fasada via software, foi modificada para semi-sequencial, para equivalência ao SGEM implementado.
Diferentemente do ajuste descrito no item 5.2, foram levantados os mapas de avanço de ignição e de tempo base de injeção para condições de partida a 6500 RPM e com abertura de borboleta de 0 a 100% (fechada até plena carga). Destaca-se aqui a opção pelo ajuste do motor em função da rotação e da posição da borboleta, visto que as curvas de referência foram obtidas em plena carga. Em ambos os sistemas de
gerenciamento, o incremento da rotação para determinação dos mapas de avanço e tempo base de injeção foi de 250 RPM. O incremento na posição da borboleta foi de 5%. O ajuste de um motor deve ser iniciado pela configuração dos sistemas de gerenciamento eletrônico utilizados no ensaio. Por essa razão, os parâmetros de configuração iniciais em ambos os sistemas estão apresentados na Tabela V.4.
Tabela V.4 – Parâmetros iniciais para configuração da ECU (Baeta et al, 2004).
Parâmetro de controle: MoTeC M4 1 SGEM
Tempo base de Injeção – IJPU [ms] 7,0 (7) 7,0
Estratégia de Injeção Semi-sequencial (2) Semi-sequencial
Ângulo de inicio da injeção – Injection Timing 150º DPMS - fixo 150º DPMS - fixo
Compensação pela tensão da bateria Não aplicado Não aplicado
Referência de carga aplicada % borboleta (1) % borboleta
Número de cilindros 4 (4) 4
Tipo de sensor de referência Magnético (2) Magnético
Tipo de sensor de sincronismo Magnético (-1) Não utilizado
Número de dentes da roda fônica por volta 60 (60) 60
Tipo de Falha da roda fônica 2 consecutivas (83) 2 consecutivas
Direção de detecção da falha Trigger em subida (1) Trigger em subida
Posição da falha em relação ao sensor APMS 95º APMS (95) 144º APMS
Tipo de Ignição Estática (1) Estática
Número de bobinas de ignição 2 (2) 2
Tempo de Ignição – Dwell time [ms] 3,5 – fixo (0,0) 3,5 – fixo
Tempo de retardo de ignição 50 µs (50) -
A diferença na configuração dos sistemas de gerenciamento eletrônico testados, de acordo com a Tabela V.4, está no tipo de sensor de sincronismo, visto que o SGEM não necessita desse sinal para operação em modo semi-seqüencial. Outra diferença é a posição da falha em relação ao sensor devido à utilização de sensores independentes para cada sistema e da impossibilidade de fixação na mesma posição e no tempo de retardo de ignição, não considerado no SGEM implementado. Após a configuração inicial dos sistemas de gerenciamento e dos sensores e atuadores presentes no motor em teste, realizou-se a partida do motor, seguida do ajuste dos mapas de referência do mesmo em bancada dinamométrica. Para tal, aplicou-se à metodologia descrita por Baeta et al (2004).
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Concluída a etapa de ajuste foram levantadas 3 (três) curvas com o motor em regime de plena carga, sendo o resultado final obtido a partir de uma média das três leituras. Durante esses ensaios, realizou-se a otimização dos mapas de avanço de
ignição, percentual do tempo base de injeção (%IJPU) e ângulo de injeção. Assim como
nos testes anteriores, 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). Devido à sua influência direta na temperatura do catalisador, a cada regime de rotação a mesma foi observada, sempre respeitando o valor máximo de 950 ºC, recomendado pelo fabricante do motor em teste. Os valores de Lambda foram medidos por meio de sonda linear e mantidos próximos em ambos as calibrações. O mesmo aconteceu com o ângulo de injeção.
As Figuras 5.7 e 5.8 apresentam gráficos comparativos com os valores médios do Torque Corrigido e Potência Corrigida (NBR 1585) respectivamente, obtidos com a MoTeC (M4) e com o sistema de gerenciamento eletrônico desenvolvido (SGEM). Como a bancada dinamométrica utilizada para a realização destes ensaios é a mesma apresentadas em 5.2.1, as incertezas máximas estão apresentadas no Anexo A.
60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 110,0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Rotação [RPM] T o rq u e C o rr ig id o [ N m ] SGEM MoTeC
Figura 5.7 – Curva de Torque Corrigido (NBR 1585).
Valores máximos obtidos:
- 105,9 N.m@2250 RPM (SGEM)
- 105,1 N.m@2500 RPM (MoTeC) Motor FIRE 1.3 8V – E25
10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Rotação [RPM] P o tê n c ia C o rr ig id a [ k W ] SGEM MoTeC
Figura 5.8 – Curva de Potência Corrigida (NBR 1585).
De acordo com os gráficos mostrados nas Figuras 5.7 e 5.8 é possível perceber que as curvas de Torque e Potência corrigidos possuem a mesma tendência, com os valores máximos por rotação alternando entre si. Percebe-se um aumento de
torque em baixa rotação quando o motor é controlado pelo SGEM, que vai de 1500 (≈ 4,0
%) a 2250 RPM (≈ 2,0 %). A partir desse ponto até a rotação máxima (6000 RPM), os valores máximos obtidos em cada regime de rotação se alternam entre os dois sistemas de gerenciamento eletrônico testados. Dentro dessa faixa, destacam-se duas condições do Torque Corrigido, sendo a primeira delas um aumento de 1,8% a 2750 RPM e a segunda uma redução de 2,0% a 4750 e 5000 RPM. Como estes valores estão dentro da faixa de oscilação ao longo de toda curva, pode-se dizer que está associado à incerteza do sistema de medição (Anexo A) e ao tipo de dinamômetro utilizado que, devido ao princípio de funcionamento hidráulico, apresenta oscilações normais de ± 10 RPM em condição de operação (Plint e Marty, 1999).
As oscilações do Torque corrigido refletem diretamente nos valores de Potência Corrigida, mostrado na Figura 5.8. Observa-se a mesma tendência de alternância dos valores máximos obtidos em cada regime de rotação entre os dois sistemas de gerenciamento eletrônico testados, dentro de uma faixa de ± 2,0%. O consumo de combustível não foi avaliado devido à indisponibilidade do sistema de medição durante os ensaios.
Valores máximos obtidos:
- 48,3 kW@5250 RPM (SGEM)
- 48,5 kW@5500 RPM (MoTeC) Motor FIRE 1.3 8V – E25