Top PDF Simulação de curvas de rendimento do motor de combustão interna do ciclo Otto

Simulação de curvas de rendimento do motor de combustão interna do ciclo Otto

Simulação de curvas de rendimento do motor de combustão interna do ciclo Otto

Este trabalho apresenta uma modelagem matemática de curvas de rendimento em motor de combustão interna do ciclo Otto, utilizando dois tipos de combustíveis e diferentes tempos de combustão. Foram analisados os principais parâmetros de rendimento, como, torque, potência, eficiência térmica e volumétrica e pressão média efetiva. A metodologia de trabalho consistiu na aplicação da teoria de liberação finita de calor em motores de combustão interna do ciclo Otto. Através da utilização do software Engineering Equation Solver foram simulados os comportamentos das curvas de rendimento em função da velocidade de rotação do virabrequim, quando o motor foi alimentado com gasolina e álcool. Adicionalmente, foi verificado o efeito da mudança promovida pelo momento da ignição e a duração da combustão no interior do motor. Os resultados mostraram que o modelo de liberação de calor consegue responder às mudanças do momento de inicio e da duração da adição de calor, mostrando, porém, limitações para descrever apropriadamente a comportamento de parâmetros de rendimento em função do tipo de combustível, devido, principalmente, às hipóteses consideradas na análise termodinâmica e à ausência de fatores determinantes como a transferência de calor, cinética da combustão e o efeito do atrito, este último, altamente dependente da rotação do motor.
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Análise de um motor à combustão interna : simulação numérica do ciclo Otto

Análise de um motor à combustão interna : simulação numérica do ciclo Otto

O comportamento de um motor de combustão interna é um problema físico que pode ser analisado utilizando métodos analíticos, numéricos e experimentais. A simulação do comportamento de um motor à combustão interna pode fornecer informações que contribuam para a otimização do seu funcionamento. O presente trabalho tem como objetivo estudar motores de combustão interna utilizando simulação numérica por meio do software MatLab e propor um modelo computacional, a partir do modelo analítico, capaz de envolver as incógnitas que influenciam na eficiência de um motor: lei da liberação de calor (Wiebe); efeitos da transferência de calor por convecção para as paredes do cilindro; antecipação da abertura de válvulas (admissão e escape); influência da perda por bombeamento (carga parcial); e variação do ângulo de início da combustão. A simulação numérica considerou a modelagem geométrica do motor, o calculo das propriedades termodinâmicas da mistura ar-combustível e o calculo iterativo da temperatura e pressão utilizando o método de Euler para resolução do problema de valor inicial. Os resultados obtidos são apresentados graficamente e brevemente discutidos, validados a cada procedimento numérico realizado. Com método da diferenciação numérica apresentando erros inferiores a 0,2%, infere-se que o incremento utilizado para realizar as iterações do método de Euler é adequado para uma resolução coerente do problema. Com os resultados obtidos foi possível analisar quatro parâmetros importantes para o estudo de motores à combustão interna. Também foi possível analisar, matematicamente, o quanto que cada parâmetro influência no rendimento do motor. A eficiência de 36,6% alcançada ao final do estudo está acima da eficiência real dos motores, considerando que as eficiências estão entre 26% a 30% para motores automotivos à gasolina. O algoritmo desenvolvido pode ser utilizado como ferramenta didática para auxílios dos professores e alunos no âmbito de arquitetura de motores e áreas afins, e permite o aprofundamento no estudo paramétrico com a representação matemática de outros fatores que influenciam na eficiência do motor.
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Modelação e simulação de um motor/gerador de relutância variável para substituição do volante de inércia do motor de combustão interna

Modelação e simulação de um motor/gerador de relutância variável para substituição do volante de inércia do motor de combustão interna

As válvulas presentes no motor de combustão regido pelo ciclo de Otto, serão sempre no mínimo duas por cada cilindro. Uma será a válvula de admissão e outra a válvula de escape. A válvula de admissão quando aberta mantém o cilindro em comunicação com o sistema de alimentação, que permite assim a admissão da mistura ar/combustível, enquanto que a válvula de escape tem a função de permitir que os gases saiam do cilindro, após a expansão. Este sistema de válvulas é, geralmente, acionado e comandado por uma árvore de cames que se encontra ligada com a cambota por via de uma desmultiplicação que faz com que esta gire a metade da rotação da cambota. Essa desmultiplicação pode ser por via de um sistema de corrente, correia, engrenagens. Existem ainda vários estudos que, no sentido de aumentar o rendimento dos motores, pretendem implementar o controlo das válvulas por solenoides (1,4).
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Estudo experimental e simulação termodinâmica de desempenho em um motor de combustão interna operando com óleo diesel e etanol.

Estudo experimental e simulação termodinâmica de desempenho em um motor de combustão interna operando com óleo diesel e etanol.

de máxima pressão a 2400 rpm............................................................. 61 18. Comparativo dos picos de pressão no primeiro cilindro............................. 62 19. Comparativo do rendimento do motor........................................................ 63 20. Torque em função do avanço de injeção do álcool a

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Análise da perda de carga no sistema de admissão de motores de combustão interna ciclo Otto : caracterização de uma bancada de fluxo para cabeçotes

Análise da perda de carga no sistema de admissão de motores de combustão interna ciclo Otto : caracterização de uma bancada de fluxo para cabeçotes

Este trabalho tem por objetivo caracterizar uma bancada de fluxo para cabeçotes analisando a perda de carga no sistema de admissão do motor Volks Wagem EA111 Power. A bancada utilizada para as análises foi a MotorPower 200 v.106. Nela serão realizados testes já pré- definidos pela bancada e testes externos para a coletor para aquisição de dados suficientes para as análises propostas. Os dados gerados por ela serão analisados e possibilitarão a construção de curvas de performance comparadas com o motor em ambiente de uso normal (instalado no veículo). Para que a bancada escolhida fosse capaz de realizar os testes propostos foi necessária a criação de um plenum para conectar o furo de aferição da bancada ao cabeçote do motor. Através das curvas e dos dados gerados será possível identificar os principais pontos de perda de carga do sistema de admissão, o indicativo de possíveis causas e a proposição de alterações capazes de solucionar os problemas identificados.
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Simulação computacional do ciclo de Otto

Simulação computacional do ciclo de Otto

O motor de combustão interna (a pistão) foi inventado no século XIX e foi uma das invenções que teve mais impacto no nível de vida das populações e da sociedade em geral. Como tal, o rendimento destes motores tem subido ao longo das décadas. Uma variação que foi dos 10% até 50% (em alguns motores Diesel). Também o valor da emissão de poluentes foi alterando e hoje é 100 vezes inferior ao valor de 40 anos atrás. Esta evolução nos MCI foi largamente forçada tanto pelas crises petrolíferas como pelas normas, cada vez mais apertadas, que foram surgindo de modo a regulamentar tanto os consumos de combustível como os poluentes que são emitidos. Exemplos disso são o CAFE presente nos Estados Unidos da América que limita os consumos de combustível ou as sucessivas normas EURO presentes na Europa que limitam as emissões de poluentes [1].
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Controle de motor a combustão interna para uso em powertrain de veículo híbrido elétrico

Controle de motor a combustão interna para uso em powertrain de veículo híbrido elétrico

O presente trabalho aborda os problemas de modelagem, simulação, projeto e implementação de uma estratégia de controle para um motor a combustão interna (MCI) do ciclo Otto, onde os objetivos de controle são manter a operação em regiões mais eficientes e reduzir o consumo de combustível, indo de encontro aos objetivos de eficiência energética de um veículo híbrido série em desenvolvimento. A estratégia de controle adotada para o MCI é baseada em modos deslizantes e foi motivada pelos bons resultados apresentados em um artigo da literatura recente, que com ações complementares sobre o ponto de ignição e injeção de combustível, aliado à operação com mistura pobre, garante tanto a ro- bustez desejada para o controle da rotação quanto redução no consumo de combustível. Para o projeto do controlador, um modelo de valores médios foi ajustado para descrever as dinâmicas do MCI em estudo, sendo que a estimação dos parâmetros e a validação do modelo bem como o projeto do controlador se deram por simulações no ambiente Matlab/Simulink R . O controlador foi validado em um MCI de baixa
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Análise da variação de fase do comando de válvulas em um motor de combustão interna de ciclo Otto turbo alimentado

Análise da variação de fase do comando de válvulas em um motor de combustão interna de ciclo Otto turbo alimentado

O movimento das válvulas de admissão e do embolo do motor geram ondas de pressão que se propagam no coletor de admissão. Estas ondas se bem aproveitadas podem aumentar o rendimento volumétrico do motor. Este trabalho faz uma abordagem experimental sobre a variação da fase de abertura e fechamento das válvulas em um motor de combustão interna de ciclo Otto turbo alimentado. Através de testes em dinamômetro de rolo do tipo inercial foram obtidas curvas de torque e potência, de acordo com as variações do ajuste estático do comando de válvulas. Os ajustes foram definidos entre 2 e 6 graus adiantado e atrasado em relação ao seu ponto simétrico. A intenção da experimentação foi verificar as influências da variação de fase no torque e potência do motor e correlacionar os resultados com a base teórica estudada. Nos resultados foi possível observar o aumento da velocidade do escoamento no coletor de admissão de acordo com o aumento do torque e potência do motor, o que está relacionado com o aumento do rendimento volumétrico do motor. Os melhores resultados, considerando o motor a 7000 rpm, foram observados com o comando de válvulas atrasado em 6 graus, onde foram obtidos aproximadamente 52 kW ou 70 Hp de potência e 71 N.m ou 7 kgf.m de torque, quando comparado aos resultados com o comando de válvulas adiantado em 6 graus.
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Desenvolvimento de um motor alternativo de combustão interna de pistões opostos

Desenvolvimento de um motor alternativo de combustão interna de pistões opostos

O propósito desta tese é descrever a forma como se construiu um motor monocilíndrico de pistões opostos partindo de dois motores iguais de 4 tempos, de ignição por faísca, a funcionar segundo o ciclo de Otto, alimentados a gasolina, com válvulas laterais no bloco. Referem-se também os parâmetros característicos do motor de pistões opostos obtidos a partir dos ensaios realizados num freio dinamométrico e da modelação em CATIA e da simulação numérica do comportamento do escoamento no interior do cilindro com recurso ao software ANSYS 15. Para melhor compreensão do assunto desenvolvido nesta tese, começa-se por definir e classificar os motores de combustão interna. De seguida faz-se uma breve resenha histórica dos primórdios do desenvolvimento dos motores de combustão interna com o intuito de enquadrar os motores de ciclo Otto e os motores de pistões opostos. Como os motores de combustão interna são máquinas térmicas, faz-se uma breve apresentação dos ciclos termodinâmicos mais usuais, o ciclo de quatro tempos e o ciclo de dois tempos, dando particular destaque à forma como se processam as trocas gasosas e às vantagens de um ciclo relativamente ao outro. Os pontos seguintes consistem em definir e caracterizar os motores de pistões opostos, elaborar uma classificação concisa deste tipo de motores e fazer uma breve resenha histórica dos primórdios da evolução dos motores de combustão interna convencionais e depois particularizar para os motores de pistões opostos por se considerar que assim, é mais fácil apresentar o resumo do estado da arte que resulta da compilação dos artigos científicos, dissertações, patentes e outro material relevante para este trabalho sobre motores de pistões opostos de 4 tempos de ignição por faísca.
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Simulação numérica de um modelo simplificado de um motor à combustão interna a gás natural

Simulação numérica de um modelo simplificado de um motor à combustão interna a gás natural

O modelo k-ε tem sido um dos modelos mais utilizados em simulações numéricas para escoamentos em geral. Uma variante do modelo k-ε, proposta por Orszag et. al. (1993), foi derivada das equações de Navier-Stokes a partir da Teoria dos Grupos Renormalizados (Renormalization Group Theory – RNG). Segundo Orszag et. al. (1993), a vantagem do modelo RNG k-ε recai no fato de que tanto as constantes como as funções nele empregadas são obtidas teoricamente, e não mais empiricamente como no caso do modelo k-ε original (Launder e Spalding, 1972). Além disto, o modelo pode ser aplicado à subcamada limite viscosa sem a necessidade da inclusão de correções nas constantes ou nas funções das equações de transporte. Orszag et. al (1993) afirmam ainda que, em oposição à natureza empírica do modelo k-ε, o embasamento matemático do modelo RNG k-ε permite o seu uso em uma gama maior de escoamentos turbulentos. Alguns exemplos em que o modelo RNG k- ε apresenta melhorias em relação à formulação original do modelo k-e, são os escoamentos com a presença de regiões de separação, linhas de corrente curvas e regiões de estagnação. O modelo RNG k-ε é também numericamente estável, possibilitando uma taxa de convergência do procedimento iterativo que resulta em um esforço computacional adicional modesto.
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Desenvolvimento e programação de um sistema de injeção e ignição de um motor de combustão interna

Desenvolvimento e programação de um sistema de injeção e ignição de um motor de combustão interna

A principal função da injeção eletrónica é fornecer ao motor a quantidade certa de ar e combustível para o seu correto funcionamento em todas as condições de operação. O sistema de injeção pode ser dividido em dois subsistemas, o subsistema de combustível e o subsistema de ar. O subsistema de combustível envia combustível sob pressão recorrendo a uma bomba de combustível que geralmente se encontra dentro do tanque de combustível. O combustível sob pressão passa pelo filtro e é conduzido pela tubulação até à flauta. Os injetores, como mostra a Figura 2, são fixados na flauta e no coletor de admissão, onde vão injetar o combustível. É necessário que o sistema mantenha uma pressão estável e isso é feito recorrendo a um regulador de pressão e um circuito de retorno sendo que o sistema terá que funcionar com maior caudal de combustível do que aquele que é utilizado. O subsistema de ar é normalmente formado pelo filtro de ar, corpo de borboleta, coletor de admissão, sensor de posição do acelerador (TPS - Throttle Position Sensor), sensor de temperatura do ar (IAT – Intake Air Temperature), sensor de fluxo de ar e sensor de pressão absoluta (MAP – Manifold Absolute Pressure) [5].
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Produção e fornecimento de vapor de etanol para motor de combustão interna operando...

Produção e fornecimento de vapor de etanol para motor de combustão interna operando...

A emiss˜ao de CO ´e a mais f´acil de conter, ficando abaixo de 0,11% em volume com um simples excesso de ar de 5%. As emiss˜oes de THC ficam sob controle abaixo dos 300ppm (valores lidos pelo analisador de gases, sem correc¸˜ao), com poucas excec¸˜oes, em misturas pobres. Es- sas leituras s˜ao mais baixas que aquelas observadas para o funcionamento com combust´ıvel l´ıquido e ECU original, exceto para abertura de borboleta de 23 ◦ . Comparando-se regimes com alimentac¸˜ao l´ıquida e vaporizada as emiss˜oes de THC ca´ıram com menor facilidade. As emiss˜oes espec´ıficas, por´em, aumentaram em muitos casos, mesmo naqueles com aumento de rendimento, o que indica que pode-se obter rendimentos melhores ainda buscando-se uma queima mais eficiente desses hidrocarbonetos n˜ao queimados. Quando a emiss˜ao de CO ´e baixa em conjunto com alta emiss˜ao de THC n˜ao h´a melhorias, pois o baixo ´ındice de CO ´e resultado de condic¸˜oes pouco prop´ıcias para a oxidac¸˜ao de todo o combust´ıvel.
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MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DE PISTÕES ROTATIVOS TRIANGULARES CURVILÍNEOS: WANKEL

MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DE PISTÕES ROTATIVOS TRIANGULARES CURVILÍNEOS: WANKEL

O motor da combustão interna rotativo de pistões triangulares curvilíneos, que giram em cavidades troncoidais foi desenvolvido pelo engenheiro alemão Felix Wankel. Esse motor funciona segundo os quatro tempos tradicionais do ciclo Otto. A montadora de automóveis Mazda foi a empresa que mais utilizou o motor Wankel em seus carros esportivos RX-7 e RX-8. No passado, várias empresam construíram automóveis com motores Wankel, tais como a NSU e a Citroen enquanto a Mercedes-Benz e GM fizeram protótipos veiculares com esta tecnologia. Algumas construtoras de motos como a Norton, a DKW Hercules e a Suzuki utilizam a tecnologia Wankel. Atualmente essa tecnologia é aplicada também em aviões e "hovercrafts", pelo seu baixo peso. Atualmente a utilização de motores Wankel é muito restrita na indústria automobilística, pois essas empresas estão receosas em investir nessa tecnologia em virtude de avanços tecnológicos do principal concorrente dos motores Wankel conhecido como motor quasiturbine que é a grande aposta do futuro.
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Controlo eletrónico de um motor de combustão interna para regular um gerador elétrico

Controlo eletrónico de um motor de combustão interna para regular um gerador elétrico

Da figura 4.20 observa-se que o tempo de resposta ao aplicar uma carga era 150 ms. Ao remover uma carga o sistema levava cerca de 250 ms para estabilizar. Estes valores são bastante mais reduzidos quando comparados com os obtidos utilizando o sistema com controlo eletrónico e compensador PID. Nesse caso os valores obtidos foram de 1 s e 0,9 s, respetivamente, ao aplicar uma carga e ao remover uma carga. A diferença existente pode ser explicada através dos seguintes fatores: o compensador utilizado e a resposta do servo ao valor pedido pelo compensador. Com isto quiséramos dizer que utilizando-se um compensador mais complexo poderia implicar um tempo de resposta mais lento, podendo ser compensado pela resposta mais estável em torno do valor de referência. Relativamente à resposta do servo, esta dependerá muito da capacidade do servo mudar de posição em relação às alterações das condições de funcionamento do motor, que levava o compensador a alterar o valor aplicado ao servo. Uma vez que o servo utilizado não apresentava um tempo de resposta muito baixo, levava a alguns atrasos na resposta do sistema.
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Desenvolvimento de um sistema de ignição por lança-chamas para motor ciclo otto

Desenvolvimento de um sistema de ignição por lança-chamas para motor ciclo otto

a transferir calor para fora, e, com isso, superaquecendo todo o sistema, podendo ocorrer danos aos componentes, principalmente à pré-câmara, que tende a funcionar como uma aleta da câmara de combustão, por ter seu corpo projetado para fora do cabeçote. Essa transferência de calor elevada pode reduzir drasticamente a eficiência térmica do motor. O sistema com lança-chamas pode trabalhar com misturas mais pobres, porém, existe um limite, que é a redução de torque e, para misturas ainda mais pobres, um aumento na temperatura do catalisador. Existe uma “faixa ótima” de operação do fator Lambda para o sistema, que fica acima ou pobre em relação à mistura estequiométrica. Como dito anteriormente, uma solução que pode se aplicar ao sistema com lança-chamas é a utilização de catalisadores especiais, que trabalham em temperaturas de até 1200ºC. Estes apresentam custos viáveis, e podem ser facilmente adaptados ao sistema, proporcionando um maior limite de empobrecimento de mistura a fim de se determinar a capacidade de utilizar misturas ainda mais pobres sem falhas de ignição.
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Desempenho de um motor ciclo Otto com injeção direta de gás natural

Desempenho de um motor ciclo Otto com injeção direta de gás natural

( 1993) Engine control - Ignition/fuel injection management, petrol and diesel. A comparative study of pulsed jet ignition. New gas mixer for gas engines - Optimized air-filel rat[r]

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ANÁLISE TERMODINÂMICA DE UM MÓDULO COMPACTO BASEADO NO CICLO STIRLING PARA RECUPERAÇÃO DE ENERGIA DOS GASES DE ESCAPE DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA

ANÁLISE TERMODINÂMICA DE UM MÓDULO COMPACTO BASEADO NO CICLO STIRLING PARA RECUPERAÇÃO DE ENERGIA DOS GASES DE ESCAPE DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA

No processo de gerar trabalho mecânico com o uso de energia térmica proveniente da combustão, os motores de combustão interna liberam os gases de exaustão, os quais se encontram em alta temperatura e possuem poluentes nocivos ao meio ambiente. A recuperação de energia consiste em aproveitar a energia que seria desperdiçada durante o funcionamento de um sistema. No caso dos motores de combustão interna, a energia térmica dos gases de escape, que estão em alta temperatura pode ser recuperada por meio de sistemas térmicos de recuperação de energia. Entre 30% a 40% da energia do combustível é perdida por meio dos gases de exaustão. Vários sistemas podem ser empregados na recuperação da energia dos gases de escape, como o ciclo Rankine, sistemas termoelétrico, termoacústico e termofotovoltaico, ciclo Stirling e outros. Os motores Stirling, por serem motores de combustão externa, podem operar com praticamente qualquer fonte de calor, além de possuírem alta eficiência. Neste sentido, este trabalho visa contribuir com o estudo do ciclo Stirling como opção de recuperação de energia por meio de simulação e experimentos que possibilitaram uma melhor compreensão do comportamento do motor Stirling do tipo alfa. A simulação foi realizada por meio de um modelo matemático de primeira ordem baseado na teoria de Schmidt, implementado com auxílio do software Matlab®. A potência indicada fornecida pelo motor simulado foi 0,689 W, enquanto sua eficiência foi 54,98%, semelhante a eficiência de Carnot. Nos experimentos foram coletadas as temperaturas do cilindro quente, do cilindro frio e dentro da chama de um motor Stirling do tipo alfa, e foi medida a tensão elétrica gerada pelo dínamo acoplado ao motor, considerando-se corrente alternada. Os resultados mostraram que a diferença entre as temperaturas do cilindro quente e do cilindro frio tende a se tornar constante com o tempo de funcionamento. A temperatura dentro da chama apresentou valores acima de 600 °C, e a tensão elétrica gerada pelo dínamo é estável e apresentou valores em torno de 0,36 V.
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Simulação de emissões de misturas gasolina/etanol em motores de combustão interna

Simulação de emissões de misturas gasolina/etanol em motores de combustão interna

Segundo / 0 12 3+,,+4 os motores térmicos podem ser definidos como máquinas que tem por objetivo transformar energia térmica em energia mecânica útil. Pode se definir um motor térmico através da termodinâmica como um sistema que opera em ciclos sendo que o trabalho realizado pelo motor é obtido a partir da transferência de calor de um corpo em temperatura elevada para um corpo em temperatura baixa. A denominação de máquina térmica é utilizada num sentido mais amplo para designar todos os dispositivos que produzem trabalho através da troca de calor ou combustão, As máquinas de combustão interna alternativas foram inventadas no final do século XIX e são compostas por um cilindro ou mais que contém um êmbolo móvel (pistão) e diversas peças móveis,segundo ARTOMNOV (1976).
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Desenvolvimento de um Range Extender baseado num motor BMW K75 : transformação de ciclo Otto para ciclo Miller

Desenvolvimento de um Range Extender baseado num motor BMW K75 : transformação de ciclo Otto para ciclo Miller

O sistema de ignição eletrónico digital permitiu um controlo rigoroso no avanço da ignição com o aumento da velocidade de rotação, permitindo assim que não se verifique a ocorrência de knock no motor. Este sistema utiliza para o seu funcionamento um sensor de posição, que estima a velocidade pela posição angular da cambota para um posterior envio a uma unidade de controlo eletrónico (CPU) que calcula o avanço da ignição e envia sinal à bobine, que está ligada à vela para produzir a faísca. Este motor não necessita de distribuidor uma vez que possui para cada cilindro uma bobine de ignição. Outra particularidade deste motor é o sensor original de posição enviar um sinal para a unidade de controlo eletrónico sempre que o pistão se encontra no PMS, dando origem a 2 faíscas por cilindro por ciclo (uma no tempo certo e outra aquando do cruzamento de válvulas).
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