A S P E C T O S B Á S I C O S N A IM P L E M E N T A Ç A O PE S I S T E M A S D E E N S A I O DE M O T O R E S A C O M B U S T Ã O I N T E R N A D I S S E R T A Ç A O S U B M E T I D A A U N I V E R S I D A D E F E D E R A L DE S A N T A C A T A R I N A P A R A A O B T E N Ç Ã O D O G R A U DE M E S T R E E M E N G E N H A R I A L U I S E D U A R D O L A F F I T T E R O N C O N I F L O R I A N O P O L I S / J U L H O DE
1985
,
ASPECTOS
BÁSICOS
NA
IMPLEMENTAÇÃO DE SISTEMAS |. IDE
ENSAIO
DE
MOTORES
A
COMBUSTÃO
INTERNA
LU IS E D U A R D O L A F F I T T E R O N C O N I E S T A D I S S E R T A Ç A O FOI J U L G A D A A D E Q U A D A P A R A O B T E N Ç Ã O D O T I T U L O DE
MESTRE
EM
ENGENHARIA
E S P E C I A L I D A D E E N G E N H A R I A M E C A N I C A , Á R E A DE C O N C E N T R A Ç Ã O F A B R I C A Ç A O , E A P R O V A D A EM S U A F O R M A F I N A L P E L O PROl G R A D U A Ç Ã O C a r l o s a l b e r t ó" s c h n e i d e r P r o f . D r . - I n g . O r i e n t a d o r B A N C A E X A M I N A D O R A C A R L O S A L B E R T O S C H N E I D E R P r o f . D r . - I n g . P r e s i d e n t e C A R L O S A L B E R T O F L E S C H P r o f . M S c .A S U A V I D A E L U T A E X E M P L A R E S .
I A G R A D E C I M E N T O S A o p r o f e s s o r C a r l o s A l b e r t o S c h n e i d e r , p e l a o r i e n t a ç ã o d e s t e t r a b a l h o . A o e n g e n h e i r o A n t ô n i o F e r n a n d o de M o u r a S a n t o s e a o s a c a d ê m i c o s J ú l i o C e s a r D . L u c a , W e r n e r K r a u s J ú n i o r e A n t ô n i o I S e v e r i a n o p e l a s u a i m p r e s c i n d í v e l a j u d a n a p a r t e e x p e r i m e n t a l . À J a n e t e F e r n a n d e s p e l a d a t i l o g r a f i a , c o m o v a l i o s o a u x í l i o de M a r i a M a r l i B e r n s e M a r i a A l i c e M a r t i n s . À e q u i p e do L A B M E T R O q u e m a r c o u s u a p a r t i c i p a ç ã o n e s t e t r a b a l h o , d i r e t a o u i n d i r e t a m e n t e . A o L a b o r a t ó r i o de M o t o r e s do D e p a r t a m e n t o de E n g e n h a r i a M e c â n i c a d a U F S C , e m e s p e c i a l a o s p r o f e s s o r e s C a r m e l o M. F. F a r a c o Jr. e S é r g i o S e u g l i n g , p e l a c e s s ã o de e q u i p a m e n t o s p a r a o d e s e n v o l v i m e n t o d e s t a p e s q u i s a . A o s p ^ ó s - g r a d u a n d o s q u e p a s s a r a m p e l o L A B M E T R O n o m e s m o p e r í o d o e m q u e e s t e t r a b a l h o f oi d e s e n v o l v i d o , p e l o c o l e g u i s m o . À C o m i s s ã o N a c i o n a l de E n e r g i a N u c l e a r C N E N , p e l a c o n c e s s ã o d a b o l s a . I
« R E S U M O . . . ... ... ... .N . i A B S T R A C T ... . . . ... ... ii G L O S S Á R I O ...'... iii 1 . I N T R O D U Ç Ã O ... ... 1 1 .1 M O T O R E S A C O M B U S T Ã O I N T E R N A - C O N T E X T O A T U A L ... 2 1 . 1 . 1 P r i n c í p i o s O p e r a t i v o s d o s M o t o r e s a C o m b u s t ã o I n t e r n a ... 3 1 . 1 . 2 T e n d ê n c i a s n o D e s e n v o l v i m e n t o d o s M C I ... 6 1 . 1 . 3 T e n d ê n c i a s n o D e s e n v o l v i m e n t o de M o t o r e s p a r a V e í c u l o s R o d o v i á r i o s . , ... 8 1 . 2 E Q U I P A M E N T O S E T É C N I C A S P A R A E N S A I O S D E M O T O R E S . . . 9 1 . 3 P R O P O S T A D E T R A B A L H O . ... 11 2. E N S A I O S D E M O T O R E S A C O M B U S T Ã O I N T E R N A ... 12 2.1 A S P E C T O S G E R A I S . . . ... ... 12 2 . 1 . 1 C l a s s i f i c a ç ã o de E n s a i o s . . . ... . . 12 2 . 1 . 2 O p e r a ç õ e s de C o n t r o l e e M e d i ç ã o ... 14 2 . 1 . 3 A p r e s e n t a ç ã o d o s R e s u l t a d o s de E n s a i o . ... 17 2.2 A N Á L I S E DE M É T O D O S D E E N S A I O ... 20 2 . 2 . 1 E s p e c i f i c a ç õ e s G e r a i s ... 21 2 . 2 . 2 E s p e c i f i c a ç õ e s p a r a M e d i ç ã o e C o n t r o l e ... 22 2 . 2 . 3 A j u s t e às C o n d i ç õ e s de R e f e r ê n c i a ...s. 23 2. 3 P R O C E D I M E N T O DE E S T A B E L E C I M E N T O D E R E S U L T A D O S DE E N S A I O ... ... 28 2 . 3 . 1 P r o c e d i m e n t o G e r a l ... 28 2 . 3 . 2 A n á l i s e d o s R e s u l t a d o s de E n s a i o s de M C I . . . . 31 2 . 3 . 3 R e s u l t a d o d a M e d i ç ã o d a P o t ê n c i a E f e t i v a . . . . 4 0
2 . 3 . 4 R e s u l t a d o d a M e d i ç ã o d o C o n s u m o E s p e c í f i c o de C o m b u s t í v e l ... ...46 2 . 3 . 5 R e s u l t a d o d a M e d i ç ã o d a p m i ... ...48 2 . 4 S I S T E M A S D E E N S A I O P A R A M O T O R E S V E I C U L A R E S ... ... 49 * 2 . 4 . 1 A p l i c a ç õ e s d o s S E M C I ...s. . 49 2 . 4 . 2 C l a s s i f i c a ç ã o e C a r a c t e r í s t i c a s E s p e c í f i c a s . 51 3. I N S T R U M E N T A Ç Ã O D O S S I S T E M A S D E E N S A I O ... ... 54 3. 1 M Ó D U L O S D E U M S I S T E M A D E E N S A I O ... 54 3 . 2 I N S T R U M E N T A Ç Ã O D E M E D I Ç Ã O ... ... ... 64 3 . 2 . 1 T o r q u e ... ... 65 3 . 2 . 2 R o t a ç ã o ... ... ... 67 3 . 2 . 3 C o n s u m o de C o m b u s t í v e l ... 68 3 . 2 . 4 P r e s ' s õ e s ... ... ... ... 72 3 . 2 . 5 T e m p e r a t u r a s ... ... 74 3 . 2 . 6 P o s i ç ã o A n g u l a r do V i r a b r e q u i m e G r a n d e z a s D e r i v a d a s ... ... 75 3 . 2 . 7 O u t r a s G r a n d e z a s ... 78 3 . 3 I N S T R U M E N T A Ç Ã O DE C O N T R O L E ... ... 8 0 3 . 3 . 1 C o n t r o l e O p e r a c i o n a l B á s i c o d o M o t o r ... ... 81 3 . 3 . 2 O t i m i z a ç ã o do C o n t r o l e O p e r a c i o n a l ... ... 83 3 . 4 Q U A L I F I C A Ç Ã O D E I N S T R U M E N T O S ... 8 4 3 . 4 . 1 C r i t é r i o s G e r a i s p a r a s u a S e l e ç ã o ... ... 84 3 . 4 . 2 O p e r a ç õ e s de Q u a l i f i c a ç ã o de I n s t r u m e n t o s . . . 86 4. A U T O M A Ç Ã O D E S I S T E M A DE E N S A I O ... ... 9 0 4 . 1 O B J E T I V O S G E R A I S ...1... ... 9 0 4 . 2 A U T O M A Ç Ã O D E B A N C O S D E E N S A I O ... ... 92 4 . 2 . 1 F u n ç õ e s d o C o n t r o l a d o r do B a n c o d e Ensaio.,,. 92 4 . 2 . 2 S e q u e n c i a m e n t o de O p e r a ç õ e s D u r a n t e u m E n s a i o ... ... 93 4 . 3 I N T E R F A C E S DE A Q U I S I Ç Ã O E C O N T R O L E ... ... 96 4 . 3 . 1 F u n ç õ e s d a I n t e r f a c e s ... ... 96 4 . 3 . 2 R e q u i s i t o s d a s I n t e r f a c e s de A q u i s i ç ã o e C o n t r o l e ... ... 97
4 . 4 O T I M I Z A Ç Ã O D E R E S U L T A D O S DE E N S A I O . . ... ... 99 4 . 4 . 1 F i n a l i d a d e s d o A c o m p a n h a m e n t o d a O p e r a ç ã o do M o t o r ... ... 1 0 0 4 . 4 . 2 A p l i c a ç õ e s n a S u p e r v i s ã o de I n s t r u m e n t o s . . . . 1 0 0 4 . 4 . 3 T é c n i c a s p a r a O t i m i z a ç ã o ... ...101 5. I M P L E M E N T A Ç Ã O E T E S T E D E U M S I S T E M A D E E N S A I O ... ... 10 2 5 .1 C A R A C T E R Í S T I C A S D O B A N C O DE E N S A I O E S E U S I N S T R U M E N T O S ... . . . 1 0 2 5 . 2 P R E P A R A Ç Ã O D O S I S T E M A D E E N S A I O ... ... 107. 5 . 2 . 1 A u t o m a ç ã o d a A q u i s i ç ã o de S i n a i s ... 1 0 8 5 . 2 . 2 A u t o m a ç ã o de C o n t r o l e de R o t a ç ã o e T o r q u e . . . Ill 5 . 2 . 3 S i s t e m a d e M e d i ç ã o de C o m b u s t í v e l ... ... 115 5 . 3 A N Á L I S E D O S A S P E C T O S M E T R O L Ó G I C O S D O S E M C I ... ... 117 5 . 3 . 1 C a l i b r a ç ã o de S i s t e m a s de M e d i ç ã o ... ... 117 5 . 3 . 2 A n á l i s e d a s V a r i a ç õ e s I n e r e n t e s d o M o t o r . . . . 118 5 . 3 . 3 E s t i m a t i v a de I n c e r t e z a s de R e s u l t a d o s e m E n s a i o s de D e s e m p e n h o ... ... 121 5 . 4 ' P L A N O S E P R O G R A M A S D E E N S A I O S ... ... 12 2 5 . 4 . 1 P l a n o s p a r a E n s a i o s E s p e c í f i c o s ... ... 122 5 . 4 . 2 P r o g r a m a s p a r a o M i c r o c o m p u t a d o r ... ... 12 5 5 . 5 A P R E S E N T A Ç Ã O E A N Á L I S E D E R E S U L T A D O S ... ... 126 5 . 5 . 1 C o n t r o l e de R o t a ç ã o ... ... 12 6 5 . 5 . 2 C o n t r o l e de T o r q u e e R o t a ç ã o ... ... 1 2 8 5 . 5 . 3 E n s a i o s de E s t a b i l i z a ç ã o de T e m p e r a t u r a s . . . . 1 3 0 5 . 5 . 4 E n s a i o s de D e s e m p e n h o ... ... 1 3 2 5 . 5 . 5 C o m e n t á r i o s s o b r e a E s p e c i f i c i d a d e d o s R e s u l t a d o s O b t i d o s ... ... 1 35 6 . C O N C L U S Õ E S ... ... ... ... 1 3 6 7. R E F E R Ê N C I A S B I B L I O G R Á F I C A S 1 4 0
i R E S U M O E m f u n ç ã o d a n e c e s s i d a d e d a r e a l i z a ç ã o d e e n s a i o s de d e s e m p e n h o , c a d a v e z m a i s r i g o r o s o s e c o m p l e t o s de M o t o r e s de C o m b u s t ã o I n t e r n a , e m e s p e c i a l os de a p l i c a ç ã o v e i c u l a r , u m a 1 r e v i s ã o s i s t e m á t i c a d o s p r o c e d i m e n t o s e d a i n s t r u m e n t a ç ã o a p l i c á v e l p a r a b a n c o s de e n s a i o s d e s t e s m o t o r e s f o i r e a l i z a d a . N o d e c o r r e r d e s t e t r a b a l h o , a s p e c t o s r e l a t i v o s a r a p i d e z e a c o n f i a b i l i d a d e n a o b t e n ç ã o de r e s u l t a d o s de d e s e m p e n h o f o r a m e n f a t i z a d o s , d e s t a c a n d o - s e o e s t a b e l e c i m e n t o de f u n d a m e n t o s t e ó r i c o s e m é t o d o s e x p e r i m e n t a i s p a r a a v a l i a ç ã o d a i n f l u ê n c i a de: e r r o s de m e d i ç ã o , n o c o n t r o l e e d a s v a r i a ç õ e s i n e r e n t e s d a s g r a n d e z a s a s s o c i a d o s à o p e r a ç ã o d o m o t o r , s o b r e o s r e s u l t a d o s de d e s e m p e n h o e r e n d i m e n t o . P a r t i c u l a r i d a d e s de m o d e r n o s a n a l i s a d o r e s , s i s t e m a s de m e d i ç ã o e c o n t r o l a d o r e s p a r a b a n c o s de e n s a i o de M C I f o r a m t a m b é m a p r e c i a d a s , b e m c o m o a l t e r n a t i v a s p a r a a u t o m a ç ã o de b a n c o s de e n s a i o n e c e s s á r i a p a r a a c o n s t i t u i ç ã o de S i s t e m a s de E n s a i o c o m a q u i s i ç ã o de d a d o s e c o n t r o l e a u t o m á t i c o s , c u j o s a s p e c t o s b á s i c o s s ã o a n a l i s a d o s de f o r m a g e r a l , a o l o n g o d o s c a p í t u l o s 2, 3 e 4. C o m o p r á t i c a e x p e r i m e n t a l ( c a p í t u l o 5), i n s t r u m e n t o s de m e d i ç ã o e c o n t r o l e , u m s i s t e m a de a q u i s i ç ã o de s i n a i s , 'um m i c r o c o m p u t a d o r e a l g u n s p r o g r a m a s a p l i c a t i v o s f o r a m c r i t e r i o s a m e n t e i m p l e m e n t a d o s n u m b a n c o d e e n s a i o s , e o c o n j u n t o r e s u l t a n t e de i n f o r m a ç õ e s o b t i d a s de u m a s é r i e de e x p e r i m e n t o s r e a l i z a d o s n u m m o t o r v e i c u l a r , p e r m i t i u e v i d e n c i a r i n ú m e r o s a s p e c t o s r e l e v a n t e s a s e r e m c o n s i d e r a d o s n a i m p l e m e n t a ç ã o de S i s t e m a s d e E n s a i o s de Motore's a C o m b u s t ã o I n t e r n a .
A B S T R A C T A s t he r e q u i r e m e n t s f o r I n t e r n a l C o m b u s t i o n E n g i n e s - I C E a n d t h e i r t e s t i n g n e e d to be I c o n s t a n t l y i m p r o v e d , a s y s t e m a t i c r e v i s i o n o f u p - t o - d a t e i n s t r u m e n t a t i o n a n d t e s t p r o c e d u r e s w a s c a r r i e d out. Q u e s t i o n s r e l a t e d to q u i c k n e s s a n d r e l i a b i l i t y on the m e a s u r e m e n t o f p e r f o r m a n c e p a r a m e t e r s w e r e b r o u g h t out, a n d t h e o r e t i c a l a n d e x p e r i m e n t a l p r o c e d u r e s f o r e r r o r a n a l y s i s a n d e v a l u a t i o n o f i n h e r e n t v a r i a t i o n s o n I C E o p e r a t i o n , r e s p e c t i v e l y , h a v e b e e n p r o p o s e d . P a r t i c u l a r i t i e s o f m o d e r n a n a l y z e r s , m e a s u r e m e n t a n d c o n t r o l s y s t e m s u s e d o n ICE t e s t i n g , w e r e a l s o o b j e c t o f a p p r e c i a t i o n . S o m e a l t e r n a t i v e s f o r a u t o m a t i c d a t a a c q u i s i t i o n a n d e n g i n e o p e r a t i o n c o n t r o l , n e c e s s a r y f o r the d e v e l o p m e n t o f C o m p u t e r A i d e d S y s t e m s f o r E n g i n e T e s t i n g , a r e a n a l y z e d t h r o u g h o u t c h a p t e r s 2, 3 a n d 4. 4 A s a n e x p e r i m e n t a l t a s k ( c h a p t e r 5), a m i c r o c o m p u t e r a n d a D a t a A c q u i s i t i o n S y s t e m w e r e c a r e f u l l y i m p l e m e n t e d o n a m o d e r n e n g i n e t e s t b e n c h , a n d w i t h the s e t o f r e s u l t a n t i n f o r m a t i o n o b t a i n e d f r o m t e s t s w i t h a v e h i c u l a r O t t o - I C E , it w a s p o s s i b l e to e s t a b l i s h s o m e i m p o r t a n t r e q u i r e m e n t s f o r C o m p u t e r A i d e d T e s t S y s t e m s u s e d o n E n g i n e P e r f o r m a n c e E v a l u a t i o n . A
111 G L O S S Á R I O Â n g u l o d a M a n i v e l a (do c i l i n d r o n ...): â n g u l o f o r m a d o e n t r e a l i n h a de d e s l o c a m e n t o do p i s t ã o n o c i l i n d r o de r e f e r ê n c i a e a m a n i v e l a do e i x o do v i r a b r e q u i m ao q u a l e s t á i n t e r l i g a d o . B a n c o de E n s a i o : c o n j u n t o de d i s p o s i t i v o s f í s i c o s e i n s t r u m e n t o s u t i l i z a d o s p a r a r e a l i z a r o p e r a ç õ e s de m e d i ç ã o , c o n t r o l e ou p a r a v e r i f i c a ç ã o f u n c i o n a l de u m p r o d u t o / p r o c e s s o . B a n c o de E n s a i o de M o t o r e s a C o m b u s t ã o I n t e r n a : c o n j u n t o de d i s p o s i t i v o s f í s i c o s ( b a n c a d a de f i x a ç ã o d o m o t o r , f r e i o , a c i o n a d o r , a t u a d o r e s e t r a n s d u t o r e s ) u t i l i z a d o s n a s u b m i s s ã o do m o t o r a d e t e r m i n a d o s r e g i m e s de o p e r a ç ã o . * B a n c o de E n s a i o de V e í c u l o s : c o n j u n t o de d i s p o s i t i v o s f í s i c o s u t i l i z a d o s p a r a s u b m e t e r u m v e í c u l o a c o n d i ç õ e s de o p e r a ç ã o q u e se v e r i f i c a m n a p r á t i c a , e m t r a j e t o s u r b a n o s e / o u r o d o v i á r i o s . Monóx.ido de c a r b o n o : g á s t ó x i c o e m i t i d o p e l o M CI . D e s e m p e n h o (de u m M C I ) : c a p a c i d a d e d o , M C I p a r a f o r n e c e r p o t ê n c i a ( t o r q u e ) , e c o n o m i z a r c o m b u s t í v e l , ou a m b o s , n a s u a o p e r a ç ã o sob c o n d i ç õ e s n o r m a i s . D u r a b i l i d a d e : a t r i b u t o a s s o c i a d o 'a m a x i m i z a ç ã o do p e r í o d o de o p e r a ç ã o p r a t i c á v e l e n t r e r e p a r o s e / o u s u b s t i t u i ç ã o de p e ç a s de u m p r o d u t o .
D i s p e r s ã o d a s m e d i d a s : c a r a c t e r i z a a f a i x a dè v a r i a ç ã o d a s m e d i d a s e f e t u a d a s , r e l a t i v a ao v a l o r m é d i o o b t i d o , o n d e c o m u m a p r o b a b i l i d a d e P se s i t u a o v a l o r de u m a m e d i d a q ü a l q u e r ( n e s t e t r a b a l h o , u t i l i z a - s e P = 95%) . E n s a i o : c o n j u n t o de o p e r a ç õ e s de m e d i ç ã o , c o n t r o l e e / o u de v e r i f i c a ç õ e s f u n c i o n a i s r e a l i z a d a s s e g u n d o u m d e t e r m i n a d o p l a n o . r E n s a i o de MC I: c o n j u n t o de r e g i m e s de o p e r a ç ã o a q u e o M C I é s u b m e t i d o , e d a s v e r i f i c a ç õ e s f u n c i o n a i s e m e d i ç õ e s q u e s ã o r e a l i z a d a s . T i p o s : - de a p r o v a ç ã o ( a p r o v a r = j u l g a r b o m ) : c a r a c t e r i z a m o d e s e m p e n h o b á s i c o de u m M C I p r o d u z i d o e m s é r i e p a r a v e r i f i c a r se as o b r i g a ç õ e s c o n t r a t u a i s f o r a m c u m p r i d a s . - de h o m o l o g a ç ã o ( h o m o l o g a r = c e r t i f i c a r - s e de): v e r i f i c a m - s e o d e s e m p e n h o de u m M C I r e p r e s e n t a t i v o a t e n d e os r e q u i s i t o s d a l e g i s l a ç ã o , ó r g ã o s f i s c a l i z a d o r e s e a s s o c i a ç õ e s de f a b r i c a n t e s o u u s u á r i o s . - de a p r e c i a ç ã o t ^ c n i c o - c i e n t í f i c a (do d e s e m p e n h o , d a d u r a b i l i d a d e , de e m i s s õ e s , e t c ) : v i s a m a o b t e n ç ã o de i n f o r m a ç õ e s d e t a l h a d a s e r e l e v a n t e s a c e r c a d o d e s e m p e n h o , d u r a b i l i d a d e , e c a r a c t e r í s t i c a s p o l u e n t e s de u m MCI. H i d r o c a r b o n e t o s : p r e s e n t e s n a f o r m a d e g a s e s e m i t i d o s p e l o s M C I . I n c e r t e z a de m e d i ç ã o : c o r r e s p o n d e ao e r r o m á x i m o p r o v á v e l q u e u m m ó d u l o ou s i s t e m a de m e d i ç ã o p o d e i m p o r ao v a l o r d a g r a n d e z a a m e d i r .
V IR M C I M o t o r N O x pm i P a t I n c e r t e z a d o r e s u l t a d o (da m e d i ç ã o ) : e r r o m á x i m o p r o v á v e l q u e o c o n j u n t o de i n s t r u m e n t o s e t é c n i c a s de m e d i ç ã o p o d e m i m p o r ao v a l o r de u m a g r a n d e z a o u p a r â m e t r o d e t e r m i n a d o e x p e r i m e n t a l m e n t e , a t r a v é s d a m e d i ç ã o e c o n t r o l e de o u t r a s k g r a n d e z a s . I n d e t e r m i n a ç ã o d o r e s u l t a d o d a m e d i ç ã o : e s p e c i f i c a a f a i x a r e l a t i v a 'a m é d i a d a s m e d i d a s ( c o r r i g i d a , se f o r o c a s o ) , d e n t r o d a q u a l se l o c a l i z a o u v a r i a o v a l o r v e r d a d e i r o d a g r a n d e z a m e d i d a . M o t o r a c o m b u s t ã o i n t e r n a : m o t o r t é r m i c o c u j a y r ■ c o m b u s t ã o se p r o c e s s a n o p r ó p r i o f l u i d o o p e r a n t e . S u b e n t e n d e - s e n o â m b i t o d e s t e t r a b a l h o : m o t o r (de ê m b o l o ) a l t e r n a t i v o o u r o t a t i v o a c o m b u s t ã o i n t e r n a . E m o u t r o s c a s o s e s p e c i f i c a - s e : m o t o r h i d r á u l i c o , m o t o r e l é t r i c o , m o t o r a v a p o r , e t c . . . Ó x i d o s de n i t r o g ê n i o , p r o d u t o s d a c o m b u s t ã o e m i t i d o s p e l a t u b u l a ç ã o de d e s c a r g a d o s M C I . P r e s s ã o m é d i a n a c â m a r a de c o m b u s t ã o : r e l a t i v a a u m d o s c i l i n d r o s de u m MCI. I P o t ê n c i a de a t r i t o : e n e r g i a p o r t e m p o d i s p e n d i d a p a r a a c i o n a r o m o t o r ( c o m o c e n t e l h a m e n t o / i n j e ç ã o i n o p e r a n t e ) , n u m a d e t e r m i n a d a r o t a ç ã o . 4 P o t ê n c i a e f e t i v a : t r a b a l h o m e c â n i c o p o r u n i d a d e de t e m p o q u e o m o t o r é c a p a z de f o r n e c e r , s o b d e t e r m i n a d a s c o n d i ç õ e s de o p e r a ç ã o ( r o t a ç ã o , t a x a de a l i m e n t a ç ã o , e t c . ) .
p o t ê n c i a s " e f e t i v a e de a t r i t o a u m a d a d a r o t a ç ã o . •r' R e g i m e de o p e r a ç ã o de u m MC I: c o n j u n t o de c o n d i ç õ e s de o p e r a ç ã o a q u e u m m o t o r é s u b m e t i d o , e m e s p e c i a l , s u a r o t a ç ã o e t o r q u e s de o p e r a ç ã o . P o d e ser: f i x o, q u a n d o c o n t r o l a d o de m o d o a p e r m i t i r a e s t a b i l i z a ç ã o t é r m i c a d o m o t o r , ou v a r i á v e l , q u a n d o i m p o s t o s e m q u e h a j a p r e o c u p a ç ã o r e l a t i v a q u a n t o 'a e s t a b i l i z a ç ã o do d e s e m p e n h o o u t e m p e r a t u r a s do m o t o r . T a m b é m d i f e r e n c i a - s e em: - r e g i m e de p l e n a a l i m e n t a ç ã o ( " c a r g a " ) : o p e r a ç ã o do m o t o r c o m a m á x i m a t a x a de a l i m e n t a ç ã o de c o m b u s t í v e l q u e a d m i t e . - r e g i m e parcial^ de a l i m e n t a ç ã o : o p e r a ç ã o c o m r e g u l a g e m / e s t r a n , g u l a m e n t o d a c a p a c i d a d e d o s i s t e m a de a l i m e n t a ç ã o de c o m b u s t í v e l d o m o t o r . 4 R e n d i m e n t o t é r m i c o e f e t i v o : r a z ã o e n t r e a p o t ê n c i a e f e t i v a f o r n e c i d a p e l o m o t o r e a e q u i v a l e n t e p o t ê n c i a c a l o r í f i c a a s s o c i a d a 'a v a z ã o m á s s i c a d o ( s ) c o m b u s t í v e l (e i s ) c o n s u m i d o ( s ) . R e n d i m e n t o i n d i c a d o : r a z ã o e n t r e a p o t ê n c i a i n t e r n a d o m o t o r e a p o t ê n c i a c a l o r í f i c a i n e r e n t e 'a m a s s a de c o m b u s t í v e l c o n s u m i d a p o r u n i d a d e de t e m p o . 1 \ R e n d i m e n t o m e c â n i c o : r a z ã o e n t r e a p o t ê n c i a e f e t i v a e a p o t ê n c i a i n t e r n a d o m o t o r . R e s u l t a d o b a s e : n ú m e r o q u e m e l h o r e x p r e s s a o v a l o r de u m a g r a n d e z a f í s i c a m e d i d a . E m g e r a l é a m é d i a d a s m e d i d a s a d i c i o n a d a o u m u l t i p l i c a d a p o r f a t o r e s de
c o r r e ç ã o d e e r r o s o u de c o m p e n s a ç ã o de a l t e r a ç õ e s n a s c o n d i ç õ e s de m e d i ç ã o . R e s u l t a d o de m e d i ç ã o : n a s u a f o r m a m a i s c o m p l e t a é c o m p o s t o p o r um. r e s u l t a d o o u v a l o r b á s i c o e p e l a e s p e c i f i c a ç ã o d a f a i x a o n d e p o s s a se l o c a l i z a r ou v a r i a r o v a l o r v e r d a d e i r o d a g r a n d e z a m e d i d a . S i s t e m a de e n s a i o : c o n j u n t o de d i s p o s i t i v o s f í s i c o s e l ó g i c o s u t i l i z a d o s e s p e c i f i c a m e n t e n o e n s a i o de u m •r* p r o d u t o . S i s t e m a de E n s a i o de M o t o r e s a C o m b u s t ã o I n t e r n a : c o n j u n t o de e q u i p a m e n t o s , t r a n s d u t o r e s , a t u a d o r e s , i n t e r f a c e s , c o m p u t a d o r e s , p r o g r a m a s e a r q u i v o s de d a d o s , u t i l i z a d o s em e n s a i o s de M o t o r e s a C o m b u s t ã o I n t e r n a , q u e p r o p i c i e m r a p i d e z n o a c e s s o a i n f o r m a ç õ e s t e c n o l ó g i c a s e n o p r o c e s s a m e n t o e a n á l i s e d o s r e s u l t a d o s de e n s a i o s . S i s t e m a de e n s a i o p a r a v e í c u l o s : s i s t e m a de e n s a i o c o n s t i t u í d o a p a r t i r de u m b a n c o de e n s a i o de v e í c u l o s , q u e u t i l i z a f r e i o s de r o l o s p a r a a v a l i a r o d e s e m p e n h o em c o n j u n t o de m o t o r e s e v e í c u l o s . S i s t e m a de m e d i ç ã o : c o n j u n t o de m ó d u l o s , em' g e r a l , u m t r a n s d u t o r , u m a u n i d a d e de t r a t a m e n t o de s i n a l e u m i n d i c a d o r , c a p a z de c o n v e r t e r a a ç ã o de u m a g r a n d e z a f í s i c a n u m v a l o r p a s s í v e l de a n o t a ç ã o ( l e i t u r a ) o u de r e g i s t r o . V a z ã o de g a s e s do c á r t e r : f l u x o de g a s e s q u e p a s s a m p e l a vedação, d o s a n é i s o u g u i a s de v á l v u l a s e e s c a p a m p e l o r e s p i r o do t a n q u e de ó l e o ( c á r t e r ) d o m o t o r
V a l o r e f e t i v o : v a l o r v e r d a d e i r o d e u m a g r a n d e z a d u r a n t e u m a o p e r a ç ã o de m e d i ç ã o e / o u c o n t r o l e . V a l o r f i n a l de e s c a l a : l i m i t e s u p e r i o r d a - f a i x a de o p e r a ç ã o de u m i n s t r u m e n t o . F a i x a d e v a r i a ç ã q de u m a g r a n d e z a f í s i c a . N o â m b i t o d e s t e t r a b a l h o , r e f e r e - s e g e r a l m e n t e 'a f l u t u a ç ã o t e m p o r a l d a s g r a n d e z a s m e d i d a s / c a l c u l a d a s e m e n s a i o s de d e s e m p e n h o de m o t o r e s , a v a l i a d a a p a r t i r d o d e s v i o p a d r ã o t í p i c o do v a l o r d a g r a n d e z a , e m g e r a l p a r a u m a f a i x a de, e n q u a d r a m e n t o de P = 9 5 % de s e u s v a l o r e s e f e t i v o s .
01 1. I N T R O D U Ç Ã O 0 M o t o r a C o m b u s t ã o I n t e r n a (MCI), q u e t e m a s s u m i d o u m p a p e l f u n d a m e n t a l n o a p e r f e i ç o a m e n t o d a q u a l i d a d e de v i d a n a s o c i e d a d e c o n t e m p o r â n e a , p e v e s e u d e s e n v o l v i m e n t o i n i c i a d o c o m a i n v e n ç ã o d o s m o t o r e s O t t o ( 1 8 7 6 ) e D i e s e l ( 1892) /1/, e e f e t i v a d o e m s e g u i d a , de f o r m a q u a s e q u e i n t e i r a m e n t e e m p í r i c a , d e a c o r d o c o m m o d i s m o s c o m e r c i a i s do i n í c i o d e s t e s é c u l o . P o s t e r i o r m e n t e , f u n d a m e n t o s c i e n t í f i c o s e s t a b e l e c i d o s e m i n s t i t u t o s d e P e s q u i s a , e m p a r t e f r u t o do t r a b a l h o de a c a d ê m i c o s / 2 /, c o n t r i b u í r a m p a r a a p r i m o r a r o c o n h e c i m e n t o a c e r c a do c o m p o r t a m e n t o d o s M C I. P a r a l e l a m e n t e , e m c o n s e q u ê n c i a d o s t r a b a l h o s e x p e r i m e n t a i s r e a l i z a d o s , i n ú m e r o s p r o c e d i m e n t o s de e n s a i o s p a r a a v a l i a ç ã o de s e u d e s e m p e n h o e d u r a b i l i d a d e f o r a m e s t a b e l e c i d o s . C o m a e v o l u ç ã o d a m e t o d o l o g i a de p e s q u i s a , t a n t o n o s m e i o s a c a d ê m i c o s c o m o n a s g r a n d e s e m p r e s a s , o c o n j u n t o de p r o c e d i m e n t o s d e e n s a i o e i n f o r m a ç õ e s t e c n o l ó g i c a s a c e r c a d o s M C I , s o f r e u u m p r o c e s s o de /
s i s t e m a t i z a ç ã o e p a s s o u a c o n s t i t u i r , j u n t a m e n t e c o m os d i s p o s i t i v o s f í s i c o s d o s b a n c o s de e n s a i o , p a r t e i n t e g r a n t e de S i s t e m a s de Ensa,io de M o t o r e s a C o m b u s t ã o I n t e r n a ( S E M C I ) . E s t e s d e v e m f o r n e c e r , b a s i c a m e n t e , i n f o r m a ç õ e s c o n f i á v e i s a c e r c a do e f e i t o d a s m o d i f i c a ç õ e s t e c n o l ó g i c a s i n t r o d u z i d a s n o M C I s o b r e s e u d e s e m p e n h o e d u r a b i l i d a d e , v i s a n d o a o t i m i z a ç ã o d o p r o d u t o . P o r o u t r o lad o, n o â m b i t o d a o r g a n i z a ç ã o f a b r i l , c a b e a o s S E M C I d e s e m p e n h a r a t a r e f a d o c o n t r o l e de q u a l i d a d e d o s M C I p r o d u z i d o s e m s é r i e , os q u a i s d e v e m a t e n d e r a r e q u i s i t o s m í n i m o s de d e s e m p e n h o , c o n f i a b i l i d a d e , d u r a b i l i d a d e , b a i x o s n í v e i s de. r u í d o e p o l u i ç ã o a m b i e n t a l , etc. 1.1 M O T O R E S A C O M B U S T Ã O I N T E R N A - C O N T E X T O A T U A L N o i n í c i o d e s t e s é c u l o ^ e r a b a s t a n t e e q u i l i b r a d a a d i s p u t a e n t r e o s m o t o r e s e l é t r i c o s , a v a p o r e d o c i c l o O t t o . A p ó s o m o t o r O t t o a l t e r n a t i v o j á t e r - s e c o n s o l i d a d o c o m o o p ç ã o p r e f e r e n c i a l n a i n d ú s t r i a a u t o m o b i l í s t i c a e o s m o t o r e s D i e s e l s u p e r a r e m o s c o n c o r r e n t e s e m i n ú m e r a s o u t r a s a p l i c a ç õ e s , f o r a m c o n c e b i d o s u m a s é r i e de o u t r o s M C I b a s e a d o s n o s m a i s d i v e r s o s p r i n c í p i o s o p e r a t i v o s , a i n d a u t i l i z a n d o g a s o l i n a o u ó l e o d i e s e l c o m o c o m b u s t í v e l p r i n c i p a l . A c r i s e d o p e t r ó l e o r e v e r t e u e s t a s i t u a ç ã o . P o d e - s e a f i r m a r q u e h o j e é p r o p o s t a u m a s é r i e de c o m b u s t í v e i s a l t e r n a t i v o s , m a s d i s p õ e - s e de p o u c o s M C I c a p a z e s de u t i l i z á - l o s c o m e f i c i ê n c i a . N ã o se p o d e s u p o r q u e e x i s t a , n o m o m e n t o , u m a o p ç ã o t e c n o l ó g i c a ó t i m a , p o r u m t i p o de m o t o r e u m \ c o m b u s t í v e l e s p e c í f i c o . G o v e r n o s , e m p r e s a s e s o c i e d a d e d e v e m e s t a b e l e c e r , e m c o n j u n t o , m é t o d o s e d i r e t r i z e s p a r a o d e s e n v o l v i m e n t o d a s o p ç õ e s m a i s v i á v e i s . P a r a e m b a s a r a m e t a d e s t e t r a b a l h o e m p r e s t a r u m a c o n t r i b u i ç ã o a o a s s u n t o S E M C I f a z - s e , a s e g u i r , u m a b r e v e a n á l i s e d o s p r i n c í p i o s de o p e r a ç ã o e d a s t e n d ê n c i a s a t u a i s n o d e s e n v o l v i m e n t o d o s M C I m a i s i m p o r t a n t e s .
03 1 . 1 . 1 P r i n c í p i o s O p e r a t i v o s d o s M o t o r e s a C o m b u s t ã o I n t e r n a 1 N ã o e x i s t e u m c r i t é r i o u n i v e r s a l p a r a c l a s s i f i c a ç ã o o u c a r a c t e r i z a ç ã o d o s m o t o r e s t é r m i c o s a c o m b u s t ã o d e v i d o 'a m u l t i p l i c i d a d e de s e u s p r i n c í p i o s de f u n c i o n a m e n t o e p o s s í v e i s a p l i c a ç õ e s . N o c a s o de m o t o r e s c o n v e n c i o n a i s , n ã o h á m o t i v o p a r a se f a l a r , p o r e x e m p l o , e m " m o t o r a l t e r n a t i v o de c o m b u s t ã o i n t e r n a d e i g n i ç ã o p o r c e n t e l h a a á l c o o l " , ao i n v é s de, s i m p l e s m e n t e m o t o r a á l c o o l . E n t r e t a n t o , c o m o o b j e t i v o de p e r m i t i r a d i s t i n ç ã o e n t r e g r u p o s de m o t o r e s , u m a c l a s s i f i c a ç ã o s e g u n d o o s p r i n c í p i o s o p e r a t i v o s m a i s r e l e v a n t e s e o u s o de u m a n o m e n c l a t u r a p r ó p r i a é r e c o m e n d a d o . P r o p õ e - s e a a p r e s e n t a d a n a f i g u r a 1.1. MOTORES TÉRMICOS MCE - MOTORES A COMBUSTÃO EXTERNA MOTOR STIRLING MOTOR A VAPOR TURBINA A VAPOR FIG. 1.1 - P r i n c í p i o s o p e r a t i v o s e n o m e n c l a t u r a d o s M o t o r e s a C o m b u s t ã o I n t e r n a . I h*< tC uJ <A O O h-Z U J 2 > O 2 <O o 3 O CD X ( U J 8 V) < V) CL O — Û . o — a: a . MCI • MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA MOTORES ALTERNATIVOS MOTORES ROTATIVOS !
MOTOR OTTO MOTOR DIESEL MOTOR WANKEL IGNIÇÃO POR IGNIÇÃO POR IGNIÇÃO POR
CENTELHA COMPRESSEZ) CENTELHA OU COMPRESSÃO
MOTORES (DE ÊMBOLO) COMBUSTÃO COMBUSTÃO INTERM ITEN TE CONTÍNUA
TURBINA A GAS
D e f i n e - s e ' ' f o r m a l m e n t e q u e u m m o t o r é a c o m b u s t ã o i n t e r n a q u a n d o e s t a se p r o c e s s a n o p r ó p r i o f l u i d o o p e r a n t e / 3 /. E s t e s d i v i d e m - s e e m m o t o r e s a c o m b u s t ã o i n t e r m i t e n t e , n o s q u a i s a c o m b u s t ã o t e m e f e i t o e m u m a / d a s f a s e s o p e r a t i v a s ( t e m p o s ) do p r o c e s s o de g e r a ç ã o de t r a b a l h o , e m o t o r e s a c o m b u s t ã o c o n t í n u a , p o r e x e m p l o : t u r b i n a s a g á s e m o t o r e s a r e a ç ã o . D e n t r e as t u r b i n a s a g á s c u j o p r i n c í p i o o p e r a t i v o , t i p o s e a p l i c a ç õ e s d e s c r i t o s c o m d e t a l h e s e m / 1 / e /4/, d e s t a c a m - s e as d o t i p o r e g e n e r a t i v o q u e p r o m o v e m o a q u e c i m e n t o do ar de a d m i s s ã o a t r a v é s d a t r o c a t é r m i c a c o m os g a s e s de d e s c a r g a , r e d u z i n d o a q u a n t i d a d e de c a l o r q u e d e v e s e r f o r n e c i d a p e l a q u e i m a de c o m b u s t í v e l , c o m o c o n s e q u e n t e a u m e n t o d e s e u r e n d i m e n t o t é r m i c o . J á o s m o t o r e s a r e a ç ã o ( p a r a p r o p u l s ã o a j a t o ) c o n s t i t u e m u m g r u p o m u i t o p a r t i c u l a r d o s M C I , c u j o e s t u d o e a p l i c a ç ã o i n t e r e s s a e m e s p e c i a l ao s e t o r a e r o e s p a c i a l . O s m o t o r e s a c o m b u s t ã o i n t e r m i t e n t e * tem, p o r s u a v e z , a c o m b u s t ã o p r o v o c a d a p o r u m a f a í s c a o u c e n t e l h a m e n t o o u p e l a c o m p r e s s ã o do f l u i d o o p e r a n t e n a c â m a r a de c o m b u s t ã o , d i s t i n g u i n d o - s e a s s i m os m o t o r e s q u e o p e r a m s e g u n d o o c i c l o O t t o e D i e s e l , r e s p e c t i v a m e n t e . O s c i t a d o s M C I se d i v i d e m a i n d a e m m o t o r e s a l t e r n a t i v o s e r o t a t i v o s de a c o r d o c o m o m o v i m e n t o d o ê m b o l o n o c i l i n d r o . O s m o t o r e s a l t e r n a t i v o s d e s t a c a m - s e d e n t r e o s d e m a i s c o n t r i b u i n d o c o m p e l o m e n o s 9 0 % d a p o t ê n c i a i n s t a l a d a g l o b a l d o s M C I /2/, s e n d o r s u a s v e r s õ e s m a i s i m p o r t a n t e s a p r e s e n t a d a s n a f i g u r a 1.2. O s m o t o r e s O t t o c o n v e n c i o n a i s o p e r a m c o m u m a m i s t u r a h o m o g ê n e a de a r / c o m b u s t í v e l n o c i c l o de a d m i s s ã o . N o m o t o r de m i s t u r a e s t r a t i f i c a d a p a r t e d a c â m a r a de c o m b u s t ã o r e c e b e u m a m i s t u r a a r / c o m b u s t í v e l m a i s r i c a e m c o m b u s t í v e l e o r e s t a n t e d a c â m a r a é p r e e n c h i d o p e l o ar de a d m i s s ã o o u p o r u m a m i s t u r a m a i s p o b r e , p o d e n d o r e c e b e r v á l v u l a s a d i c i o n a i s p a r a a d m i s s ã o d a
05
MOTORES ALTERNATIVOS
IGNIÇAZ) POR CENTELHA IGNIÇÃO POR COMPRESSÃO
(OTTO) (DIESEL)
- MISTURA« - INJEÇÃO'
- HOMOGÊNEA -DIRETA
-ESTRATIFICADA - INDIRETA
- VERSÕES ESPECIAIS« - VERSÕES ESPECIAIS: - C / ANTE CÂMARA -ADIABÁTtCOS - C / 3 OU 4 VÁLVULAS -PISTÕES LIVRES - C /IN J E C Â 5 DIRETA - N» TEMPOS1 2 OU 4 - ALIMENTAÇAÍÕ -ASPIRAÇAÕ NATURAL - SUPERALIMENTADOS - VERSÕES^ ESPECIAIS: -CURSO VARIÁVEL
- TAXA DE COMPRESSÃO VARIÁVEL
4 FIG. 1 .2 - P r i n c i p a i s v e r s õ e s e c a r a c t e r í s t i c a s d o s M o t o r e s A l t e r n a t i v o s a C o m b u s t ã o I n t e r n a . m i s t u r a m a i s r i c a e / o u s e r d o t a d o de u m s i s t e m a de i n j e ç ã o d i r e t a de c o m b u s t í v e l e m s u b s t i t u i ç ã o ao c a r b u r a d o r . J á n o s m o t o r e s D i e s e l , s i s t e m a s de i n j e ç ã o d i r e t a ( c â m a r a a b e r t a ) o u i n d i r e t a ( c o m a n t e - c â m a r a ) s ã o s e m p r e u t i l i z a d o s ; e n q u a n t o a i n j e ç ã o d i r e t a o f e r e c e m a i o r e c o n o m i a de c o m b u s t í v e l , a i n d i r e t a o f e r e c e m e l h o r e s c o n d i ç õ e s d e c o m b u s t ã o , e m u m a f a i x a m a i s a m p l a de v e l o c i d a d e s a n g u l a r e s /5/. O s m o t o r e s O t t o e D i e s e l a l t e r n a t i v o s , a l é m d a o p ç ã o p o r u m a o p e r a ç ã o c o m 2 o u 4 t e m p o s , p o d e m s e r s u p e r a l i m e n t a d o s , i s t o é, r e c e b e r d u r a n t e a f a s e de a d m i s s ã o u m a q u a n t i d a d e de a r s u p e r i o r a q u e r e c e b e r i a n o r m a l m e n t e . A t u r b o a l i m e n t a ç ã o , i s t o é, a a l i m e n t a ç ã o f o r ç a d a de a r à s c â m a r a s de c o m b u s t ã o p r o m o v i d a p o r u m c o m p r e s s o r a c i o n a d o p o r u m a t u r b i n a m o v i d a p e l o s g a s e s de d e s c a r g a , p o d e v i a b i l i z a r u m a a p r e c i á v e l r e d u ç ã o d o t a m a n h o é p e s o n o s m o t o r e s c o n v e n c i o n a i s , e m e s p e c i a l •r
n o m o t o r D i e s e l . C o n s e q u e n t e m e n t e , s e u u s o n e s t e m o t o r e s t á se t o r n a n d o p r a t i c a m e n t e o b r i g a t ó r i o /3/. D e n t r e as v e r s õ e s e s p e c i a i s de m o t o r e s a l t e r n a t i v o s m e r e c e m s e r c i t a d o s o s m o t o r e s D i e s e l a d i a b á t i c o s q u e r e c e b e m u m r e v e s t i m e n t o c e r â m i c o e m s u a s v á l v u l a s , n a c a b e ç a d o s p i s t õ e s e n o s e u c o l e t o r d o s g a s e s de d e s c a r g a . J á a i n s t a l a ç ã o de p i s t ã o l i v r e p o d e s e r c o n s i d e r a d a u m m o t o r D i e s e l c u j o s i s t e m a de b i e l a f oi s u b s t i t u í d o p o r u m s i s t e m a de t r a n s m i s s ã o de g a s e s q u e n t e s q u e m o v i m e n t a m u m a t u r b i n a a g á s a c o p l a d a a o e i x o p r i n c i p a l . E n q u a n t o a m b o s d e s t i n a m - s e a a p l i c a ç õ e s c o m e r c i a i s , m o t o r e s m o n o c i l í n d r i c o s q u e p o s s i b i l i t a m a v a r i a ç ã o d a t a x a d e c o m p r e s s ã o o u o c u r s o d o p i s t ã o s ã o u t i l i z a d o s n o r m a l m e n t e n a p e s q u i s a d a c o m b u s t ã o . / 1 . 1 . 2 - T e n d ê n c i a s n o D e s e n v o l v i m e n t o d o s M C I <f A a n á l i s e d a s t e n d ê n c i a s n o d e s e n v o l v i m e n t o d o s M o t o r e s a C o m b u s t ã o I n t e r n a e n v o l v e n e c e s s a r i a m e n t e as s e g u i n t e s q u e s t õ e s / 6 / : - e x i s t e m s é r i o s c o m p e t i d o r e s q u e t e n d e m a s u b s t i t u i r os m o t o r e s a l t e r n a t i v o s a p i s t ã o ? - q u e m o d i f i c a ç õ e s t é c n i c a s d e v e m s o f r e r e s t e s m o t o r e s n o s próximos. 20 a n o s e m f u n ç ã o d os c o m b u s t í v e i s q u e e s t e s t e r ã o q u e s u p o r t a r ? * \ A s p r e v i s õ e s r e a l i z a d a s p o r T a y l o r e m 1 9 6 7 /2/, r e l a t i v a m e n t e ao f u t u r o d o s m o t o r e s a l t e r n a t i v o s t e n d e m a se c o n f i r m a r , a p e s a r d a c r i s e do p e t r ó l e o de 1 9 7 3 . E n t r e e l e s , c i t a m - s e : - n e n h u m a m u d a n ç a r a d i c a l n a f o r m a a t u a l d o s m o t o r e s a l t e r n a t i v o s p a r e c e r a z o á v e l ; - a t u r b i n a a g á s é a ú n i c a s é r i a c o m p e t i d o r a d o m o t o r a l t e r n a t i v o ; - as t u r b i n a s a g á s p o d e m s u b s t i t u i r o s m o t o r e s a l t e r n a t i v o s
07 de m a n e i r a l i m i t a d a e m l o c o m o t i v a s , c a m i n h õ e s p e s a d o s e v e í c u l o s n ã o - r o d o v i á r i o s ; - a i n d a é d u v i d o s o se a t u r b i n a a g á s s u b s t i t u i r á o s m o t o r e s a l t e r n a t i v o s u t i l i z a d o s e m a u t o m ó v e i s , n a v i o s c o n v e n c i o n a i s , l a n c h a s e p e q u e n a s i n s t a l a ç õ e s de b a i x o c u s t o . E f e t i v a m e n t e , m e s m o c o n s i d e r a n d o a u t i l i z a ç ã o c r e s c e n t e de n o v o s c o m b u s t í v e i s , é m u i t o i m p r o v á v e l q u e o s m o t o r e s fr, a l t e r n a t i v o s v e n h a m a s o f r e r a l t e r a ç õ e s r a d i c a i s n o s e u p r o j e t o o u q u e t e n h a m s u a l i d e r a n ç a h e g e m ô n i c a n o e m p r e g o e m t r a n s p o r t e e e q u i p a m e n t o s i n d u s t r i a i s e a g r í c o l a s a m e a ç a d a a t é o f i n a l d e s t e s é c u l o . A s t u r b i n a s a g á s s e r ã o , p o r s u a v ez , m a i s u t i l i z a d a s e m i n s t a l a ç õ e s i n d u s t r i a i s e m a r í t i m a s de g r a n d e p o r t e ( 5 0 0 k W o u m a i o r ) , s e n d o p o s s í v e l q u e f v e n h a m e q u i p a r v e í c u l o s p e s a d o s ( c a m i n h õ e s , b o n d e s ) o u de l u x o ( ô n i b u s de t u r i s m o , e t c . ) / 6 /. E n t r e a s o p ç õ e s a l t e r n a t i v a s de m o t o r e s q u e c h e g a r a m a d e s p e r t a r c e r t a s e x p e c t a t i v a s q u a n t o ao e m p r e g o em' v e í c u l o s r o d o v i á r i o s , d e s t a c a m - s e o s m o t o r e s W a n k e l e S t i r l i n g ( c o m b u s t ã o e x t e r n a ) . C o m e f e i t o , n o r a m o a u t o m o b i l í s t i c o as p e r s p e c t i v a s d o s m o t o r e s r o t a t i v o s W a n k e l p a r e c i a m p r o m i s s o r a s n o i n í c i o d a d é c a d a p a s s a d a ( 1 9 7 1 ) . E n t r e t a n t o , c o m o e s t e m o t o r n ã o d e m o n s t r o u u m b o m p o t e n c i a l p a r a a p r e s e n t a ç ã o de b a i x o c o n s u m o de c o m b u s t í v e l e n í v e l de e m i s s ã o de g a s e s , as e m p r e s a s d o s e t o r a u t o m o b i l í s t i c o d e s i s t i r a m de f a b r i c á - l o , c o m e x c e ç ã o de u m a e m p r e s a j a p o n e s a de m é d i o p o r t e /5/. D a m e s m a f o r m a , a s p e r s p e c t i v a s , d o m o t o r S t i r l i n g (a c o m b u s t ã o e x t e r n a ) n e s t e s e t o r p a r e c e m e s t a r r e s t r i t a s a a p l i c a ç õ e s e m ô n i b u s u r b a n o s , e m f u n ç ã o d e s e u b a i x o n í v e l de e m i s s ã o s o n o r a e c a p a c i d a d e m u l t i c o m b u s t í v e l . C o n c l u i n d o , p o d e - s e a f i r m a r q u e n o c a m p o d e a p l i c a ç ã o v e i c u l a r , e x i s t e m e x p e c t a t i v a s p r o m i s s o r a s a p e n a s q u a n t o a u t i l i z a ç ã o de t u r b i n a s a g á s r e g e n e r a t i v a s . E s t a s t e m a p r e s e n t a d o u m r e n d i m e n t o e f e t i v o c o m p a r á v e l a o d o s m o t o r e s D i e s e l r e q u e r e n d o m e n o r e s d e s p e s a s e m m a n u t e n ç ã o e l u b r i f i c a ç ã o , s e n d o p r o v á v e l que, c o m o a p r i m o r a m e n t o d a t e c n o l o g i a de m a t e r i a i s c e r â m i c o s ,
v e n h a m a a p r e s e n t a r d e s e m p e n h o e e c o n o m i a a i n d a s u p e r i o r . P o r é m o s m a i s e l e v a d o s c u s t o s de f a b r i c a ç ã o d a s t u r b i n a s a gás, d e v e m l i m i t a r s u a a p l i c a ç ã o a v e í c u l o s p e s a d o s , q u e d e v e r ã o e s t a r d i s p o n í v e i s n o m e r c a d o i n t e r n a c i o n a l a p a r t i r de 1 9 9 0 / 6 /. 1 . 1 . 3 T e n d ê n c i a s n o D e s e n v o l v i m e n t o de M o t o r e s p a r a V e í c u l o s R o d o v i á r i o s N o s e t o r a u t o m o b i l í s t i c o , i n ú m e r a s m o d i f i c a ç õ e s e s t ã o p r e v i s t a s p a r a os m o t o r e s c o n v e n c i o n a i s . A s p r i n c i p a i s d i r e t r i z e s / 6 , 7/ p a r a o d e s e n v o l v i m e n t o d o s m o t o r e s O t t o p r e v e e m o u s o de: - m a i o r e s t a x a s de c o m p r e s s ã o ; - m i s t u r a e m p o b r e c i d a c o m d e t e c ç ã o e l e t r ô n i c a d a d e t o n a ç ã o ; - m i s t u r a e s t r a t i f i c a d a c o m i n j e ç ã o d i r e t a d e c o m b u s t í v e l ; - c o n t r o l e e l e t r ô n i c o . J á p a r a os m o t o r e s D i e s e l , em e s p e c i a l o s de a p l i c a ç ã o e m c a m i n h õ e s p e s a d o s é p r e v i s t a /5, 6 , 8 / u m a c r e s c e n t e i m p l e m e n t a ç ã o de: - t u r b o a l i m e n t a ç ã o ; - i n j e ç ã o e l e t r ô n i c a ; I - i s o l a m e n t o t é r m i c o ( D i e s e l a d i a b á t i c o ) ; - m a t e r i a i s e r e v e s t i m e n t o s e s p e c i a i s - v á l v u l a s e p i s Ç õ e s . T a i s d e s e n v o l v i m e n t o s e i m p l e m e n t a ç õ e s r e q u e r e m a r e a l i z a ç ã o de i n t e n s i v o s e n s a i o s e x p e r i m e n t a i s p a r a e l a b o r a ç ã o de m a p a s de c o n s u m o e s p e c í f i c o de c o m b u s t í v e l q u e p o s s a t r a d u z i r o i m p a c t o d a s m o d i f i c a ç õ e s r e a l i z a d a s , a s s i m c o m o n o v o s e n s a i o s de d u r a b i l i d a d e . P a r a l e l a m e n t e , n o s p a í s e s e m q u e se p r e t e n d a u t i l i z a r n o v o s c o m b u s t í v e i s , e p e r s i s t i r n o e s t u d o e a p r i m o r a m e n t o d o s m o t o r e s c o n v e n c i o n a i s , f a z - s e n e c e s s á r i o o e s t a b e l e c i m e n t o de m e t a s p r i o r i t á r i a s , d e v i d o a o e n o r m e e s f o r ç o •1 t e c n o l ó g i c o r e q u e r i d o e a n e c e s s i d a d e d a u t i l i z a ç ã o s e n s a t a d a m a i o r i a d a s n o v a s t e c n o l o g i a s a i n d a n ã o e x i s t e n t e s n o a u g e do d e s e n v o l v i m e n t o d o s m o t o r e s a g a s o l i n a e a ó l e o d i e s e l , e n t r e os
q u a i s : t e c n o l o g i a de m a t e r i a i s a n t i c o r r o s i v o s , p l á s t i c o s , c e r â m i c o s , s i s t e m a s d e i n j e ç ã o de c o m b u s t í v e l e l e t r ô n i c o s , e s i s t e m a s c o m p u t a c i o n a i s a p l i c a d o s 'a p e s q u i s a e x p e r i m e n t a l ( e n s a i o s ) , p r o j e t o e d e s e n v o l v i m e n t o de m o t o r e s . N o c o n t e x t o n a c i o n a l as d i r e t r i z e s p a r a p e s q u i s a e d e s e n v o l v i m e n t o de m o t o r e s a u t o m o t i v o s e s t a b e l e c i d o s e m /9/ p e r m i t e m p r e v e r u m a i n t e n s i f i c a ç ã o n o s e n s a i o s de: a) M o t o r e s O t t o - e m i s s õ e s v e i c u l a r e s : c o m a n e c e s s i d a d e d e m é t o d o s s i m p l i f i c a d o s de m e d i d a e de c o n t r o l e d e e m i s s õ e s v e i c u l a r e s ; - d e s e n v o l v i m e n t o de m o t o r e s e c o m p o n e n t e s : e m e s p e c i a l c o m a n á l i s e d a c o m b u s t ã o e d e t o n a ç ã o e m a p e a m e n t o c o m p l e t o do d e s e m p e n h o d o m o t o r ; _ c o m b u s t í v e l e l u b r i f i c a n t e s : s e q u ê n c i a s de e n s a i o s e m M C I p a r a t e s t e de ó l e o s l u b r i f i c a n t e s , á l c o o i s c o m d i f e r e n t e s g r a u s de h i d r a t a ç ã o , g á s p o b r e , m e t a n o a r t i f i c a l ( b i o g á s ) e g á s n a t u r a l . b) M o t o r e s D i e s e l - c o m b u s t í v e i s c q n v e n c i o n a i s : ó l e o D i e s e l de c o m p o s i ç ã o v a r i a d a ; - c o m b u s t í v e i s a l t e r n a t i v o s : e n g l o b a n d o d u p l a i n j e ç ã o á l c o o l / D i e s e l , i n j e ç ã o de c o m b u s t í v e l c o m a s p i r a ç ã o s i m u l t â n e a de g á s p o b r e , m i s t u r a s b i n á r i a s e t e r n á r i a s , ó l e o s v e g e t a i s e é s t e r e s , u s o de á l c o o i s a d i t i v o s , etc. - e m i s s õ e s e a s p e c t o s t o x i c o l ó g i c o s .^ 1 . 2 E Q U I P A M E N T O S E T É C N I C A S P A R A E N S A I O S D E M O T O R E S 0 d e s e n v o l v i m e n t o d o s e q u i p a m e n t o s e t é c n i c a s p a r a e n s a i o s de m o t o r e s f oi i n i c i a l m e n t e e f e t i v a d o p e l o s p r ó p r i o s f a b r i c a n t e s e i n s t i t u t o s de p e s q u i s a * F r e i o - a c i o n a d o r e s e l é t r i c o s , b a l a n ç a s h i d r á u l i c a s p a r a m e d i ç ã o d a f o r ç a (t o r q u e n o f r e i o ) e r o t â m e t r o s 09
m u n d i a l , d e v i d o à g r a n d e e r á p i d a d i v e r s i f i c a ç ã o d a s a t i v i d a d e s r e l a t i v a s a p e s q u i s a , p r o j e t o e d e s e n v o l v i m e n t o t é c n i c o d o s M C I o s e q u i p a m e n t o s p a r a m e d i ç ã o e e n s a i o t a m b é m t i v e r a m de s o f r e r m e l h o r a m e n t o s . P a r a i s t o m u i t o s i n s t r u m e n t o s de m e d i ç ã o e s p e c i a i s t i v e r a m q u e s e r d e s e n v o l v i d o s d a n d o l u g a r i n c l u s i v e a e m p r e s a s e s p e c i a l i z a d a s q u e a i n d a h o j e t e m d i s p o n í v e i s o s m a i s v a r i a d o s i n s t r u m e n t o s de m e d i ç ã o e a n á l i s e de M C I /10/. E m 1 9 6 5 a S A E p u b l i c a o p r i m e i r o a r t i g o q u e d e s c r e v e u m s i s t e m a de a u t o m a ç ã o c o m p u t a d o r i z a d o p a r a b a n c o s de e n s a i o de m o t o r e s . D e s t a c a - s e n e s t e a i n i c i a t i v a de u m f a b r i c a n t e de m o t o r e s p e l o d e s e n v o l v i m e n t o , n a p r ó p r i a e m p r e s a , d ü s d i s p o s i t i v o s de a d a p t a ç ã o , i n t e r f a c e s e p r o g r a m a s ( h a r d w a r e e s o f t w a r e ) n e c e s s á r i o s ao s i s t e m a de a u t o m a ç ã o /ll/. A d i s p o n i b i l i d a d e e u s o g e n e r a l i z a d o de m i c r o c o m p u t a d o r e s , s i s t e m a s de a q u i s i ç ã o de s i n a i s e i n s t r u m e n t o s d i g i t a i s v e i o c o n t r i b u i r s i g n i f i c a t i v a m e n t e p a r a a g a r a n t i a d a q u a l i d a d e d o s I •* . r e s u l t a d o s de e n s a i o s e ,c o n s e q u e n t e m e n t e ,d o s p r o p r i o s m o t o r e s . C o n s t a t a - s e , n o e n t a n t o , q u e a p e s a r de t o d a p r o p a g a n d a e x i s t e n t e a c e r c a de i n s t r u m e n t o s d i g i t a i s c o m m o s t r a d o r e s c o l o r i d o s , t, . m ú l t i p l a s f u n ç õ e s e de " f á c i l o p e r a ç ã o " , e x i s t e a i n d a m u i t a f a l t a d e i n f o r m a ç õ e s ú t e i s , c o m o p o r e x e m p l o : d e s c r i ç õ e s d e t a l h a d a s d o s p r i n c í p i o s o p e r a t i v o s e e s p e c i f i c a ç õ e s t é c n i c a s c l a r a s e c o e r e n t e s . N a p r o b l e m á t i c a e s p e c í f i c a d a p e s q u i s a e x p e r i m e n t a l de M C I , n e c e s s i t a m - s e de t é c n i c a s e f i c i e n t e s e de i n s t r u m e n t o s de c o n f i a b i l i d a d e c o m p r o v a d a , p a r a p o s s i b i l i t a r o a p r i m o r a m e n t o d o s S E M C I v i s a n d o a o b t e n ç ã o de r e s u l t a d o s c a p a z e s de e s p e l h a r m a i s p e r f e i t a m e n t e . as a l t e r a ç õ e s de d e s e m p e n h o , o b t i d a s e m c o n s e q u ê n c i a de u m a m u d a n ç a d a s c o n d i ç õ e s de r e g u l a g e m do m o t o r \ e / o u d a i m p l e m e n t a ç ã o de u m a m o d i f i c a ç ã o t é c n i c a .
1 . 3 P R O P O S T A D E T R A B A L H O A a n á l i s e d a s d i r e t r i z e s d a p e s q u i s a de m o t o r e s , c o m p o n e n t e s e c o m b u s t í v e i s r e v e l a a n e c e s s i d a d e c r e s c e n t e d a r e a l i z a ç ã o de e n s a i o s c a d a v e z m a i s a m p l o s e r i g o r o s o s . P o r o u t r o l a d o , n a a t i v i d a d e de q u a l i f i c a ç ã o de M C I p r o d u z i d o s e m s é r i e , o n d e t a m b é m h á n e c e s s i d a d e d a r e a l i z a ç ã o de a m p l o s e r i g o r o s o s e n s a i o s de c o n t r o l e de q u a l i d a d e , d e s t a c a - s e a i n d a o f a t o r te mp o, q u e d e v e s e r m i n i m i z a d o . C o m a i n t e n s i f i c a ç ã o d a s a t i v i d a d e s e x p e r i m e n t a i s e s t á s e n d o r e q u e r i d a u m a r e v i s ã o s i s t e m á t i c a d a i n s t r u m e n t a ç ã o d i s p o n í v e l •I p a r a e n s a i o s e o e s t u d o d o s a s p e c t o s b á s i c o s r e l a t i v o s a a u t o m a ç ã o e m S E M C I , p o i s q u a n d o a r e a l i z a ç ã o e i n t e r p r e t a ç ã o d a m e d i ç ã o , d u r a n t e u m e n s a i o , d e i x a m de s e r e f e t u a d a s c o m a i n t e r v e n ç ã o h u m a n a e p a s s a m a o b e d e c e r c r i t é r i o s l ó g i c o s p r e v i a m e n t e e s t a b e l e c i d o s , t o r n a - s e i m p r e s c i n d í v e l u m a d e f i n i ç ã o c l a r a e o b j e t i v a d o s m é t o d o s de m e d i ç ã o , c o n t r o l e e p r o c e s s a m e n t o d a s i n f o r m a ç õ e s . S e n d o a p r o b l e m á t i c a t e c n o l ó g i c a m u i t o a b r a n g e n t e , p r o p ô s - s e a b o r d a r . n o â m b i t o d e s t e t r a b a l h o , o s s e g u i n t e s a s p e c t o s : - c a r a c t e r i z a ç ã ó ' de e n s a i o s : m é t o d o s , g r a n d e z a s a m e d i r , c o n d i ç õ e s a c o n t r o l a r , s i s t e m á t i c a n a u t i l i z a ç ã o de b a n c o s de e n s a i o e e q u i p a m e n t o s a u x i l i a r e s ; - a v a l i a ç ã o d o s e r r o s n o s s i s t e m a s de m e d i ç ã o e c o n t r o l e e s u a s c o n s e q u ê n c i a s s o b r e o s r e s u l t a d o s de d e s e m p e n h o do m o t o r ; - a n á l i s e d o s p r i n c í p i o s o p e r a c i o n a i s e d e m a i s c a r a c t e r í s t i c a s d o s i n s t r u m e n t o s u t i l i z a d o s p a r a p e s q u i s a e d e s e n v o l v i m e n t o de MCI; - r e a l i z a ç ã o de e n s a i o s e x p e r i m e n t a i s p a r a q u a l i f i c a ç ã o de u m S i s t e m a de E n s a i o de M o t o r e s à C o m b u s t ã o I n t e r n a . F oi n e c e s s á r i o , t a m b é m , d a r a t e n ç ã o e s p e c i a l a t e r m i n o l o g i a u t i l i z a d a , c o m d i s p ê n d i o de c o n s i d e r á v e l e s f o r ç o p a r a t o r n á - l a o b j e t i v a , c o e r e n t e e de a c e i t a ç ã o g e n e r a l i z a d a , v i s t o q u e n o c o n t e x t o n a c i o n a l , e m q u e p e s e m os e s f o r ç o s d a n o r m a l i z a ç ã o v i g e n t e , é f r e q ü e n t e a u t i l i z a ç ã o de t e r m o s e e x p r e s s õ e s de i n t e r p r e t a ç ã o a m b í g u a o u t e c n i c a m e n t e i n c o e r e n t e . 4
2- E N S A I O S D E M O T O R E S À C O M B U S T Ã O I N T E R N A I D e n t r e os a s p e c t o s m a i s r e l e v a n t e s a c o n s i d e r a r no p l a n e j a m e n t o d e e n s a i o s de M C I , d e s t a c a m - s e : - o t e m p o n e c e s s á r i o p a r a a o b t e n ç ã o d o c o n j u n t o d e ' r e s u l t a d o s d e s e j a d o s ; - a c o n f i a b i l i d a d e de r e s u l t a d o s de e n s a i o s ( v a l i d a d e d os r e s u l t a d o s d a m e d i ç ã o ao l o n g o d o t e m p o ) . C o m e f e i t o , é s e m p r e d e s e j á v e l m i n i m i z a r o t e m p o c o m p r e e n d i d o e n t r e a p r e p a r a ç ã o d o s e n s a i o s e a o b t e n ç ã o d o s r e s u l t a d o s f i n a i s e g a r a n t i r s u a c o n f i a b i l i d a d e a t r a v é s do e s t a b e l e c i m e n t o de e s p e c i f i c a ç õ e s m i n u c i o s a s . N o d e s e n v o l v i m e n t o d e S E M C I , e s t e s d o i s a s p e c t o s - t e m p o e c o n f i a b i l i d a d e - d e v e m 1 s e r p r i o r i z a d o s de a c o r d o c o m as f i n a l i d a d e s d o s e n s a i o s a s e r e m r e a l i z a d o s . N e s t e c a p í t u l o t r a t a r - s e - ã o d o s a s s u n t o s : c l a s s i f i c a ç ã o de e n s a i o s , o p e r a ç õ e s u s u a i s d e m e d i ç ã o e c o n t r o l e , a p r e s e n t a ç ã o d o s r e s u l t a d o s , a n á l i s e de m é t o d o s d e e n s a i o e d a v a l i d a d e d o s r e s u l t a d o s . C o m p l e m e n t a r m e n t e , as f i n a l i d a d e s e p r i n c i p a i s r e q u i s i t o s d e S i s t e m a de E n s a i o s d e m o t o r e s p a r a v e í c u l o s r o d o v i á r i o s s e r ã o a p r e s e n t a d o s . 2.1 A S P E C T O S G E R A I S 2.1.1 C l a s s i f i c a ç ã o de E n s a i o s Os e n s a i o s de M C I c o m p r e e n d e m a t i v i d a d e s e s p e c í f i c a s de q u a l i f i c a ç ã o d o s m o t o r e s e n s a i a d o s , q u a n t o a s u a s c a r a c t e r í s t i c a s d e d e s e m p e n h o e c o n f i a b i l i d a d e / d u r a b i l i d a d e . 0 c o n c e i t o de d e s e m p e n h o d o s M C I , t e n d e c a d a v e z m a i s a e n g l o b a r s i m u l t a n e a m e n t e a s p e c t o s d e s u a c a p a c i d a d e e m t o r q u e , p o t ê n c i a , e c o n o m i a de c o m b u s t í v e l e de c o n t r o l e de e m i s s õ e s d e p r o d u t o s p o l u e n t e s . N o c o n t r o l e d e q u a l i d a d e p a r a d e t e c ç ã o de d e f e i t o s de I
13 f a b r i c a ç ã o o u p a r a p r e v e n ç ã o d o e x c e s s i v o d e s g a s t e de c o m p o n e n t e s , t a m b é m é n e c e s s á r i a a a v a l i a ç ã o de d a d o s de d e s e m p e n h o t ã o 6 o m p l e t a q u a n t o r e q u e r e r o t i p o de a t i v i d a d e . E m a m b o s os c a s o s , é p r e c i s o q u e se c o n s i d e r e a f i n a l i d a d e b á s i c a d o e n s a i o e d a s o p e r a ç õ e s de q u a l i f i c a ç ã o , u t i l i z a d a c o m o c r i t é r i o p a r a u m a c l a s s i f i c a ç ã o d o s e n s a i o s e m de: a) a p r o v a ç ã o : q u a n d o r e f e r e n t e s a u m a r e v i s ã o g e r a l d a q u a l i d a d e de f a b r i c a ç ã o p a r a v e r i f i c a r se as o b r i g a ç õ e s c o n t r a t u a i s f o r a m p r e e n c h i d a s . E n g l o b a m u s u a l m e n t e a m e d i ç ã o de p o t ê n c i a e f e t i v a e de c o n s u m o d e c o m b u s t í v e l e m d e t e r m i n a d o s p o n t o s de o p e r a ç ã o e v e r i f i c a ç õ e s f u n c i o n a i s d e t e r m o s t a t o s , . p r e s s o s t a t o s , s i s t e m a d e p a r t i d a , d i s p o s i t i v o s de p r o t e ç ã o , a l a r m e s (ex. b a i x a p r e s s ã o d o ó l e o l u b r i f i c a n t e ) , etc. b) h o m o l o g a ç ã o : se d i z e m r e s p e i t o ao a t e n d i m e n t o a r e q u i s i t o s d a l e g i s l a ç ã o , o r g ã o s f i s c a l i z a d o r e s e a s s o c i a ç õ e s de f a b r i c a n t e s I e u s u á r i o s . E x i g e m n o r m a l m e n t e a d e t e r m i n a ç ã o d a s c u r v a s de t o r q u e , p o t ê n c i a e f e t i v a , e d o c o n s u m o e s p e c í f i c o de c o m b u s t í v e l e m t o d o o c a m p o o p e r a c i o n a l , c o m c o n t r o l e do í n d i c e d e f u m a ç a ( m o t o r e s D i e s e l ) , e de e m i s s õ e s de g a s e s p o l u e n t e s ( c o n f o r m e a l e g i s l a ç ã o ) . c) a p r e c i a ç ã o t é c n i c o - c i e n t í f i c a : q u a n d o v i s a m a d e t e r m i n a ç ã o m e t ó d i c a de g r a n d e z a s de d e s e m p e n h o , r e n d i m e n t o s d o M C I , c a r a c t e r í s t i c a s p o l u e n t e s o u a o b t e n ç ã o d e i n f o r m a ç õ e s r e l e v a n t e s a c e r c a de s u a d u r a b i l i d a d e . D e v e m s e r c o n s i d e r a d a s a l t e r n a t i v a s q u a n t o ao u s o de d i f e r e n t e s c o n d i ç õ e s d e r e g u l a g e m , ' r e l a ç õ e s d e c o m p r e s s ã o , t i p o s de c â m a r a de c o m b u s t ã o , s i s t e m a d e a l i m e n t a ç ã o de c o m b u s t í v e l , etç. P r o p õ e - s e e p r o c u r a - s e e s p e c i f i c a r a f i n a l i d a d e a s s o c i a d a a o e n s a i o , n e s t e t r a b a l h o , p o i s d e s t a f o r m a e n s a i o s d e a p r o v a ç ã o , e n s a i o s de h o m o l o g a ç ã o o u e n s a i o s p a r a a p r e c i a ç ã o d o d e s e m p e n h o o u d a d u r a b i l i d a d e , b e m c o m o s i s t e m a s q u e o p e r a c i o n a l i z e m a r e a l i z a ç ã o d e s t e s e n s a i o s , p o d e m s e r t e x t u a l m e n t e d i f e r e n c i a d o s .
2 . 1 . 2 O p e r a ç õ e s d e C o n t r o l e e M e d i ç ã o . D u r a n t e u m e n s a i o p r o p r i a m e n t e d i t o s ã o o b e d e c i d a s s e q u ê n c i a s p r o g r a m a d a s d e o p e r a ç õ e s de c o n t r o l e e m e d i ç ã o de g r a n d e z a s f í s i c a s . A s o p e r a ç õ e s d e __ c o n t r o l e v i s a m o e s t a b e l e c i m e n t o d a s c o n d i ç õ e s de o p e r a ç ã o d o m o t o r , n a q u a l é r e a l i z a d a a m e d i ç ã o d a s g r a n d e z a s de i n t e r e s s e . T a i s c o n d i ç õ e s s ã o e s t a b e l e c i d a s a t r a v é s do c o n t r o l e d a s s e g u i n t e s g r a n d e z a s : - v e l o c i d a d e a n g u l a r d o m o t o r : e s p e c i f i c a d a e m r a d / s . A m e s m a g r a n d e z a t a m b é m é d e n o m i n a d a r o t a ç ã o , q u a n d o e x p r e s s a o n ú m e r o de r e v o l u ç õ e s p o r u n i d a d e de t em po . P o d e - s e " u t i l i z a r a l t e r n a t i v a m e n t e a v e l o c i d a d e m é d i a d o p i s t ã o (m/s), \ • /■ e s p e c i a l m e n t e , c o m o . b a s e d e c o m p a r a ç ã o e n t r e m o t o r e s de d i f e r e n t e s t i p o s . - t o r q u e de o p e r a ç ã o : p a r â m e t r o i m p o s t o ao m o t o r e m r e g i m e s p a r c i a i s d e a l i m e n t a ç ã o . ' D e r i v a - s e d o t o r q u e a p r e s s ã o m é d i a e f e t i v a ( p r e s s ã o m é d i a n a c â m a r a de c o m b u s t ã o v e z e s o r e n d i m e n t o m e c â n i c o ) 1’ g r a n d e z a i n d e p e n d e n t e d o d e s l o c a m e n t o v o l u m é t r i c o d o m o t o r (1 , 4 1 ; 1 , 8 1 ; etc). - p r e s s ã o n o c o l e t o r de a d m i s s ã o : n o s m o t o r e s a c a r b u r a ç ã o , e s t a g r a n d e z a é p r o p o r c i o n a l a v a z ã o d e c o m b u s t í v e l c o n s u m i d o , l o g o p o d e s e r u t i l i z a d a p a r a c o n t r o l e d o r e g i m e de a l i m e n t a ç ã o d o m o t o r . - t a x a d e i n j e ç ã o de c o m b u s t í v e l , v i s t o q u e a q u a n t i d a d e de c o m b u s t í v e l e n v i a d a p o r b o m b a s i n j e t o r a s , p o r c i c l o o p e r a t i v o (2 ou 4 t e m p o s ) , às c â m a r a s de c o m b u s t ã o ( m g / c i c l o ) é u m p a r â m e t r o p o s s í v e l de s e r c o n t r o l a d o . - p r e s s ã o d o s g a s e s de d e s c a r g a , v i s a n d o p e r m i t i r a s i m u l a ç ã o d o s d i s p o s i t i v o s q u e c a u s a m q u e d a de p r e s s ã o n a t u b u l a ç ã o de d e s c a r g a . - t e m p e r a t u r a s d o ó l e o l u b r i f i c a n t e e d o f l u i d o de a r r è f e c i m e n t o , p o i s r e p r e s e n t a m c o n d i ç õ e s t é r m i c a s d e o p e r a ç ã o I d o m o t o r . - í n d i c e de f u m a ç a ( D i e s e l ) , q u e n ã o d e v e u l t r a p a s s a r o v a l o r 4
15 e s t a b e l e c i d o p e l o f a b r i c a n t e ou p e l o s m é t o d o s de e n s a i o . - d e n s i d a d e d o a r d e a d m i s s ã o ( c o n d i ç õ e s d o ar): p r e s s ã o , t e m p e r a t u r a e u m i d a d e d o ar a d m i t i d o p e l o m o t o r . D e n t r e as g r a n d e z a s a s s o c i a d a s e s p e c i f i c a m e n t e as c o n d i ç õ e s d a c o m b u s t ã o d e s t a c a m - s e : - as t e m p e r a t u r a s n a c â m a r a de c o m b u s t ã o , p o r e x e m p l o , a t e m p e r a t u r a d a v e l a d e i g n i ç ã o (Otto) e a t e m p e r a t u r a d o s g a s e s f o r m a d o s n a c o m b u s t ã o . - a p r e s s ã o n a c â m a r a d e c o m b u s t ã o , u t i l i z a d a p a r a a v a l i a ç ã o de r e n d i m e n t o s i n t e r n o s d o M C I o u de s o l i c i t a ç õ e s m e c â n i c a s a e l e i m p o s t a s . N o s e n s a i o s s o b r e g i m e f i x o s de o p e r a ç ã o , a m e d i ç ã o d o c o n s u m o d e c o m b u s t í v e l e d o t o r q u e , p e r m i t e o b t e r o s s e g u i n t e s p a r â m e t r o s de d e s e m p e n h o a s s o c i a d o s às g r a n d e z a s c u j a s d e s i g n a ç õ e s e a s p e c t o s r e l e v a n t e s s ã o a p r e s e n t a d o s a b a i x o : - P o t ê n c i a e f e t i v a : é o v a l o r p r o p o r c i o n a l ao p r o d u t o d o v a l o r m é d i o do t o r q u e p e l o v a l o r m é d i o d a v e l o c i d a d e a n g u l a r d o e i x o d e t r a n s m i s s ã o d o t o r q u e , s e g u n d o d e f i n i ç ã o d a I S O - 3 0 4 6 / I . 0 t o r q u e e f e t i v o a s s o c i a d o a e s t a p o t ê n c i a a p l e n a a l i m e n t a ç ã o e s p e c i f i c a s u a c a p a c i d a d e de s u p o r t a r s o l i c i t a ç õ e s d e c a r g a . - C o n s u m o d e c o m b u s t í v e l : e q u i v a l e n t e "a m a s s a d e c o m b u s t í v e l c o n s u m i d a p e l o m o t o r p o r u n i d a d e d e t e m p o n a s c o n d i ç õ e s d e o p e r a ç ã o d o m o t o r d e c l a r a d a s . - C o n s u m o e s p e c í f i c o de c o m b u s t í v e l : é a r a z ã o e n t r e o c o n s u m o de c o m b u s t í v e l e a p o t ê n c i a e f e t i v a a c i m a d e f i n i d o s , e p o r c o n s e g u i n t e , é o p r i n c i p a l p a r â m e t r o p a r a a p r e c i a ç ã o c o m p a r a t i v a do r e n d i m e n t o t é r m i c o de MCI. P o r s u a vez, d e s t a c a - s e a m e d i ç ã o de g r a n d e z a s a s s o c i a d a s a v e r i f i c a ç ã o de d e f e i t o s ou d e s g a s t e s e m p e ç a s f u n d a m e n t a i s d o s m o t o r e s a l t e r n a t i v o s : - c o n s u m o de ó l e o l u b r i f i c a n t e : a q u a n t i d a d e d e ó l e o q u e e s c a p a à v e d a ç ã o d o s a n é i s do p i s t ã o , s e n d o q u e i m a d o e e l i m i n a d o p e l o s g a s e s d e d e s c a r g a é u m a m e d i d a r e p r e s e n t a t i v a n a a v a l i a ç ã o d a c o n f i a b i l i d a d e e d u r a b i l i d a d e d e s t e s c o m p o n e n t e s d o m o t o r .