Resultados dos testes a plena carga

As Figuras 5.9 e 5.10 apresentam gráficos comparativos com os valores médios do Torque Corrigido e Potência Corrigida (NBR 1585), obtidos com a MoTeC M4 e com o SGEM. Os resultados com o sistema de gerenciamento eletrônico original do motor não foram apresentados devido às diferenças na estratégia de injeção, visto que o sistema original realiza injeção seqüencial sincronizada e adota o controle do avanço de ignição em malha fechada (detecção da detonação por meio de acelerômetro). A incerteza expandida para a bancada dinamométrica utilizada nestes ensaios a seguir é menor que 1,0%, obtida através de ensaios de proficiência por colaboração interlaboratorial (Relatório preliminar, 2006).

100,0 110,0 120,0 130,0 140,0 150,0 160,0 170,0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 Rotação [rpm ] T o rq u e C o rr ig id o [ N m ] SGEM MoTeC

Figura 5.9 – Curva de Torque Corrigido (NBR 1585). Calibração 5x250.

15,0 25,0 35,0 45,0 55,0 65,0 75,0 85,0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 Rotação [rpm ] P o tê nc ia C o rr igi d a [k W ] SGEM MoTeC

Figura 5.10 – Curva de Potência Corrigida (NBR 1585). Calibração 5x250.

Valores máximos obtidos:

- 162,6 Nm@2600 RPM (SGEM)

- 154,3 Nm@2600 RPM (MoTeC)

Valores máximos obtidos:

- 76,4 kW@5400 RPM (SGEM)

- 76,2 kW@5400 RPM (MoTeC) Motor GM 1.8 8V GIII Flex – E25

A Figura 5.9 apresenta um aumento do Torque corrigido quando o motor é

controlado pelo SGEM, que vai de 1600 (≈ 6,0%) a 4800 RPM (≈ 3,0%). Dentro dessa

faixa, destaca-se o aumento de 5,1% a 2600 RPM (Torque máximo). A partir de 4800 RPM até a rotação máxima (6250 RPM), os valores máximos obtidos em cada regime de rotação alternam entre os dois sistemas testados dentro de uma faixa de ± 0,5%. Como a incerteza expandida da sala dinamométrica utilizada que é de ± 1,0%, pode-se associar essa variação à incerteza do sistema de medição. A Figura 5.10 apresenta as curvas de Potência Corrigida para ambos os sistemas. Observa-se um aumento na Potência, como reflexo do aumento de Torque, na mesma faixa de rotação citada. Como o aumento ocorre em rotações mais baixas que a de Potência máxima, foram obtidos valores similares de Potência Máxima a 5400 RPM. As curvas apresentadas nas Figuras 5.9 e 5.10 foram obtidas com a aplicação dos mesmos mapas de referência nos dois sistemas de gerenciamento eletrônico testados. No caso de avanço de ignição em plena carga, utilizou-se a curva mostrada na Figura 5.11, visto que a mesma apresenta uma condição próxima ao LDI em ambos os sistemas.

5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 Rotação [rpm ] A van ço d e I g n içã o [ ºA P M S ] Mapa de Referência SGEM MoTeC

Figura 5.11 – Curva de avanço de ignição a plena carga. Calibração 5x250.

A Figura 5.11 apresenta os valores de avanço de ignição medidos durante o ensaio em ambos os sistemas, permitindo visualizar a ocorrência de valores maiores na MoTeC, em relação ao SGEM implementado. Esse aumento está associado a uma tentativa de minimizar as diferenças mostradas nas Figuras 5.9 e 5.10. Como a temperatura do catalisador está diretamente ligada à relação ar/combustível e ao avanço de ignição (plena carga), seu valor é um dos fatores limitantes ao processo de ajuste, por exigir que seu valor seja mantido abaixo de 950 ºC. Em condições de LDI, o enriquecimento de Lambda permite reduzir a temperatura do catalisador.

A Figura 5.12 apresenta as curvas comparativas de temperatura do catalisador (Curva A), de consumo específico de combustível (SFC) (Curva B) e a variação do fator Lambda (Curva C) medidas em função da rotação do motor na condição de plena carga, onde é possível observar uma relação direta entre elas. O Anexo A apresenta as incertezas máximas associadas a cada grandeza de medição.

(A)

(B)

(C)

Figura 5.12 – (A) Temperatura do catalisador, (B) Consumo Específico de Combustível e (C) Fator Lambda em função da rotação a plena carga. Calibração 5x250.

De acordo com a Figura 5.12, a temperatura do catalisador (Curva A) foi mantida abaixo do limite estipulado de 950 ºC ao longo de todo o teste. Percebe-se uma tendência ao aumento da temperatura quando o motor está sendo controlado pela MoTeC, em relação à curva apresentada pelo SGEM implementado. Esse aumento impossibilitou a manutenção do mesmo ajuste de tempo base de injeção em ambos os sistemas de gerenciamento. Foram necessários enriquecimentos pontuais de até 4% (3200 RPM - Curva C) no fator Lambda para manter o limite de temperatura dentro da condição aceitável de operação. Ainda na Curva C, observa-se uma tendência ao enriquecimento da mistura em toda a faixa de rotação, realizado em função do aumento da temperatura do catalisador (Curva A), com o sistema MoTeC M4.

Esse ajuste refletiu em um aumento ao longo da curva de consumo específico de combustível (Curva B), obtida com o sistema MoTeC M4, principalmente na faixa de rotação de 2600 a 3400 RPM. Esse aumento decorre não só do enriquecimento da mistura, mas também da queda dos valores de Potência Corrigida, apresentados na Figura 5.9. A necessidade de enriquecimento da mistura em função do aumento da temperatura do catalisador pode estar associada à impossibilidade de alteração do ângulo de injeção do sistema MoTeC M4 em condição de operação semi-sequencial. Esse ângulo, medido com o osciloscópio, mostra que o instante final de injeção ocorre no inicio da falha da roda dentada. No motor utilizado, a falha encontra-se alinhada com o sensor de rotação a 135 graus do ponto morto superior dos cilindros 1 e 4 (135º APMS). Nessa condição o cilindro recebe o combustível nos tempos de admissão e de expansão (semi-sequencial), ambas finalizadas na posição de 45 graus após o PMS (45º DPMS). Porém, a posição de 156º DPMS garante que todo o combustível do tempo de admissão seja injetado com a válvula de admissão aberta. Como o ângulo de injeção influi diretamente na formação da mistura, esse valor foi definido experimentalmente ao longo do ensaio, sendo o critério utilizado para indicar a melhor atomização da mistura o menor fator Lambda obtido para um mesmo tempo de injeção.

Existe ainda um ponto a ser discutido em relação aos sistemas testados. Na Figura 5.12, a única condição de operação próxima à estequiométrica ocorre a 1600RPM (Curva C). Na mesma condição, a temperatura do catalisador apresenta com o sistema

MoTeC M4 um aumento superior a 70ºC (≈ 9,0%), em relação ao SGEM implementado.

Como as condições iniciais são mantidas constantes (Lambda, avanço, carga e rotação) esse aumento pode estar associado ao ângulo de injeção, como discutido anteriormente,

ou ao sistema de ignição que, na MoTeC M4, necessita de um driver externo para

Problemas no sistema de ignição levam à combustão incompleta da mistura no interior da câmara, sendo a mesma queimada ao entrar em contato com o catalisador

a alta temperatura, na presença de oxigênio para tal (λ → 1,00). Com o objetivo de

esclarecer essa questão, foram realizados novos testes em cargas parciais, devido à possibilidade de manter o Lambda próximo da condição estequiométrica por uma faixa maior de rotação. Esses testes possibilitam ainda uma avaliação comparativa do controlador de mistura ar/combustível em malha fechada.