Máquinas Térmicas e Hidráulicas

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1 2013 Universidade do Estado do Rio de Janeiro FAT - Laboratório de mecânica e motores Máquinas Térmicas e Hidráulicas Revisão dia: 10/09/2013

2 Sumário PLACA DE AQUISIÇÃO DE DADOS 3 1. Introdução: Dominando os conceitos básicos O que é Aquisição de Dados... 4 Aquisição de Dados com Microcomputadores... 5 Processo em Análise... 6 Sensores... 6 Condicionadores... 6 Cabos... 7 Conversor A/D... 7 Microcomputadores e Programas: O que é um Conversor A/D... 7 Faixa de Entrada e Resolução... 8 Multiplexagem Fatores de Escala Linearizando Sinais de Termopar Tipos de Termopares Termopar tipo K (Cromel / Alumel) Termopar tipo E (Cromel / Constantan) Termopar tipo J (Ferro / Constantan) Termopar tipo N (Nicrosil / Nisil) Termopar tipo B (Platina / Ródio-Platina) Termopar tipo R (Platina / Ródio-Platina) Termopar tipo S (Platina / Ródio-Platina) Termopar tipo T (Cobre / Constantan) Definindo Linearização Convertendo para graus Celsius Com compensação de junta fria Sem compensação de junta fria Configurando Canais Tipo Termopar Descrição: Técnicas de instalação do equipamento Testes iniciais Laboratório 1

3 Preparação do Termopar Seleção de termopares Realizando a parametrização Executando um ensaio Análises dos dados Apêndice: 37 Bibliografia 39 Motor Otto 40 Introdução Ferramentas e equipamentos de oficina Instruções de Desmontagem do Motor 53 Instruções de Montagem do Motor 90 Bibliografia Motor Diesel 108 Introdução Sistemas do Motor IDENTIFICAÇÃO DO MOTOR Instruções de Desmontagem do Motor 116 Instruções de Montagem do Motor 138 DIAGNÓSTICO DE FALHAS DIAGNÓSTICO DE CAUSAS PROVÁVEIS Bibliografia Laboratório 2

4 PLACA DE AQUISIÇÃO DE DADOS Laboratório 3

5 1. Introdução: Dominando os conceitos básicos Antes de começar a utilizar o AqDados você deve conhecer alguns conceitos básicos utilizados em aquisição de dados e que você vai precisar para operar o AqDados. Este capítulo apresenta uma breve descrição destes conceitos, o suficiente para que você possa assimilar os capítulos seguintes dessa apostila O que é Aquisição de Dados O termo Aquisição de Dados é usado genericamente para designar a obtenção de informações a respeito de um processo. Um forno de recozimento, em que se deseja conhecer o comportamento da temperatura em várias zonas do forno e nas peças que estejam sofrendo tratamento térmico, é um exemplo de processo. Outro exemplo poderia ser os esforços sofridos pelo semi-eixo de uma suspensão veicular em pistas de testes. As informações colhidas poderiam ser usadas posteriormente para simulação em laboratório. Os processos podem ser de naturezas diversas, podendo-se citar, entre outros: Químico; Biofísico; Industrial; Elétrico; Mecânico. As informações a respeito de um processo interessam aos profissionais envolvidos no seu estudo, projeto, melhoria ou manutenção. Podem, quase sempre, ser transformadas em sinal elétrico e registradas de alguma forma. Abaixo são listadas algumas formas de registro: Papel e lápis; Gravadores de fita; Registrador gráfico; Analisadores de espectro; Osciloscópios com memória; Polígrafos. Laboratório 4

6 Figura 1 Mostrando um ensaio. A figura a seguir ilustra um exemplo de aquisição de dados (pressão arterial, batimento cardíaco, ondas cerebrais, etc.) de um processo biofísico. Aquisição de Dados com Microcomputadores A utilização de microcomputadores torna a aquisição de dados muito mais eficiente e confiável, se comparada a métodos tradicionais. Além disso, acrescenta uma grande vantagem, os dados já estão prontos para: Análise do sinal; Processamento do sinal; Elaboração de relatório (gráficos e tabelas); Laboratório 5

7 Exportação de dados para outros programas. A figura abaixo mostra a aquisição de dados do mesmo processo da figura anterior com a utilização de microcomputador. Processo em Análise: É o objeto que se deseja estudar. O processo é analisado através do estudo de suas grandezas físicas que podem ser medidas por sensores. São exemplos: temperatura, pressão, aceleração, vazão, pressão arterial, etc. Sensores: Sensores ou transdutores são dispositivos que convertem grandezas físicas em sinais elétricos (tensão ou corrente). São exemplos de sensores: Acelerômetro: mede aceleração Termopar: mede temperatura Célula de carga: mede força Condicionadores: Os condicionadores são equipamentos eletrônicos que modificam o sinal de entrada de alguma forma. São exemplos de condicionamento: Amplificação ou atenuação; Filtragem; Conversão de corrente para tensão; Isolação galvânica. O sinal ECG (eletrocardiograma), por exemplo, com amplitude da ordem de milivolts, precisa ser amplificado, filtrado (para eliminar a interferência de 60 Hz da rede elétrica) e isolado galvanicamente para evitar descargas acidentais no paciente. Laboratório 6

8 Cabos: Os cabos interligam os sensores, condicionadores e placas de conversão A/D nos microcomputadores. Conversor A/D: O conversor A/D converte um sinal analógico em dado digital. O sinal digitalizado pode então ser manipulado pelo microcomputador. Microcomputadores e Programas: O microcomputador realiza a aquisição de dados com o conversor A/D através de programas específicos como, por exemplo, o AqDados O que é um Conversor A/D As grandezas analógicas são aquelas cujas medidas podem assumir uma infinidade de valores. O mundo físico apresenta diversos exemplos de grandezas analógicas: a posição de um carro na pista; a força de tração num cabo de aço; a corrente elétrica consumida por um equipamento; a força numa mola; a temperatura ambiente, etc. Na figura é exemplificada a conversão A/D de um sinal de força utilizando-se um conversor A/D de 4 bits (com = 16 níveis) e com faixa de entrada de ± 5 volts. A taxa de amostragem utilizada é de 10 amostras por segundo (10 Hz). Observe que os pontos de intersecção das retas da grade correspondem ao conjunto de valores discretos que podem ser obtidos para a dada taxa de amostragem e resolução do conversor A/D. Laboratório 7

9 Figura 3 Gráfico de Taxa de amostragem 10 amostras / s. Faixa de Entrada e Resolução A faixa de entrada é um parâmetro associado à resolução e informa a faixa de tensões e/ou correntes que a placa conversora A/D consegue representar numericamente. Esta faixa pode ser de ±5 V, 0 a 5 V, ±10 V, 0 a 20 ma, etc. Quando os sinais de entrada não forem adequados para as faixas de entrada disponíveis na placa A/D será necessário condicioná-los (amplificar ou atenuar) antes de conectá-los na entrada da placa A/D. A figura a seguir mostra exemplos onde o condicionamento do sinal faz-se necessária. Laboratório 8

10 Figura 4 Ajuste de escala necessária para visualizar a Faixa de Entrada. A resolução de um conversor A/D indica a menor variação do sinal analógico que o conversor pode detectar. É geralmente indicada em termos de número de bits. Um conversor com faixa de entrada ± 5 V e resolução de 4 bits pode representar o sinal de entrada em 16 (24) níveis e detectará variações de 625 mv (10 V dividido por 16 níveis). Já o conversor de 5 bits pode representar o mesmo sinal em 32 níveis e detectará variações de 312,5 mv. A Eletroencefalografia (EEG) é o estudo do registro gráfico das correntes elétricas desenvolvidas no encéfalo, realizado através de eletrodos aplicados no couro cabeludo, na superfície encefálica, ou até mesmo dentro da substância encefálica. O sinal Eletromiográfico (EMG) é o estudo ou método que visa o registro gráfico ou sonoro das correntes elétricas (fenômenos bioelétricos) geradas nas membranas celulares de um músculo esquelético em fase de repouso. A figura seguinte mostra o mesmo sinal lido por conversores com resolução de 4 e 5 bits. Comparando-se os dois conversores, que possuem a mesma faixa de entrada, observa-se que o de maior resolução permitirá detectar variações menores no sinal de entrada. Laboratório 9

11 Numa aplicação prática o sinal de entrada do conversor A/D varia no decorrer do tempo e o que se deseja é registrar esta variação. Como a capacidade de armazenamento de um computador é finita, o registro não é contínuo e sim discreto. A discretização é feita através da amostragem do sinal a intervalos regulares. O inverso desse intervalo é a taxa de amostragem. Por exemplo, para uma taxa de amostragem de 100 amostras por segundo (ou seja, 100 Hz), o intervalo entre as amostras é de 10 ms (ou seja, 1/100 de segundo). A taxa de amostragem é equivalente à resolução da conversão A/D, só que aplicada ao tempo. Laboratório 10

12 Multiplexagem A maioria das placas de conversão A/D possui diversos canais de entrada analógica, mas um único conversor A/D. Para a leitura de cada canal de entrada é necessário conectá-lo ao conversor A/D, o que é feito através de uma chave eletrônica denominada Multiplexador. Fatores de Escala Como já visto anteriormente, a grandeza física a ser medida é convertida em tensão elétrica (através de um sensor/transdutor) que é então aplicada no conversor A/D que converte o sinal analógico de tensão elétrica em uma informação digital (número que pode ser manipulado pelo computador). Esse número é proporcional à tensão elétrica na entrada do conversor. Conhecendo-se a faixa de entrada e a resolução do conversor A/D, pode-se calcular a tensão elétrica na entrada do conversor a partir do valor digitalizado. Figura 5 Exemplo de um sistema para calcular a tensão elétrica. Como a grandeza de interesse, em geral, não é tensão elétrica, a medida da grandeza não pode ser obtida diretamente, sendo necessária efetuar a conversão do dado digitalizado para o valor da grandeza. Figura 6 Conversão de unidades. Laboratório 11

13 2. Linearizando Sinais de Termopar Os termopares são sensores de temperatura cujos sinais gerados (tensão em mv) não podem ser convertidos linearmente para a temperatura correspondente. Figura 7 Termopar Tipos de Termopares Termopar tipo K (Cromel / Alumel) O termopar tipo K é um termopar de uso genérico, recomendável em atmosferas oxidantes ou inertes. Ocasionalmente, podem ser usados abaixo de zero grau. Não devem ser utilizados em atmosferas sulfurosas. Seu uso no vácuo é por curto período de tempo. É vulnerável em atmosfera sulfurosa e gases como SO 2 (Dióxido de Enxofre) e H 2 S 1 (Sulfeto de Hidrogênio), requerendo substancial proteção quando utilizado nessas condições. Termopar tipo E (Cromel / Constantan) Podem ser usados em atmosferas oxidantes e inertes. Em ambientes redutores ou vácuo, perdem suas características termoelétricas. Adequado para uso em temperaturas abaixo de zero grau. Apresentam baixa estabilidade em atmosfera redutora. Laboratório 12

14 Termopar tipo J (Ferro / Constantan) Podem ser usados em atmosferas oxidantes, redutoras, inertes e no vácuo. Não devem ser usados em atmosfera sulfurosa e não se recomenda o uso em temperaturas abaixo de zero grau. Apresenta baixo custo. O limite máximo de utilização em atmosfera oxidante é de 760 C devido à rápida oxidação do ferro. Necessário utilizar tubo de proteção acima de 480 C. Termopar tipo N (Nicrosil / Nisil) A sua elevada estabilidade e resistência à oxidação a altas temperaturas tornam o tipo N adequado para medições a temperaturas elevadas. Tem excelente resistência a oxidação até 1200 C. Sua curva FEM x temp. (Força Eletromotriz x Temperatura) é similar ao tipo K, porém possui menor potência termoelétrica. Apresenta maior estabilidade e menor drift x tempo (Movimento x Tempo). Apresenta melhor desempenho na forma de termopar de isolação mineral. Termopar tipo B (Platina / Ródio-Platina) Recomendável em atmosferas oxidantes ou inertes. Não devem ser usados no vácuo e em atmosferas com vapores metálicos. Mais adequados para altas temperaturas que os tipos S/R. São vulneráveis a contaminação em atmosferas que não sejam oxidantes. Utilizar isoladores e tubos de proteção de alta alumina. Contra aquilo que é habitual nos outros termopares, este origina a mesma tensão na saída a 0º e a 42 C, o que impede a sua utilização abaixo dos 50 C. Em compensação, utiliza cabos de extensão de cobre comum desde que a sua conexão com o termopar esteja neste intervalo (0 C a 50 C). Os demais termopares necessitam de cabos de ligação com o mesmo material do termopar, sob o risco de formarem com o cobre um "outro termopar", se a conexão estiver à temperatura diferente do instrumento de processamento do sinal. Termopar tipo R (Platina / Ródio-Platina) Recomendável em atmosferas oxidantes ou inertes. Não devem ser usados abaixo de zero grau no vácuo, em atmosferas redutoras ou atmosferas com vapores metálicos. Apresenta boa precisão em temperaturas elevadas. É vulnerável a contaminação em atmosferas que não sejam oxidantes. Para altas temperaturas, utilizar isoladores e tubos de proteção de alta alumina. Laboratório 13

15 Termopar tipo S (Platina / Ródio-Platina) Recomendável em atmosferas oxidantes ou inertes. Não devem ser usados abaixo de zero grau no vácuo, em atmosferas redutoras ou atmosferas com vapores metálicos. Apresenta boa precisão em temperaturas elevadas. É vulnerável a contaminação em atmosferas que não sejam oxidantes. Para altas temperaturas, utilizar isoladores e tubos de proteção de alta alumina. Termopar tipo T (Cobre / Constantan) Podem ser usados em atmosferas oxidantes, redutoras, inertes e no vácuo. Adequado para medições abaixo de zero grau. Apresenta boa precisão na sua faixa de utilização. Acima de 310ºC ocorre à oxidação do cobre. Figura 8 Exemplo de vários tipos de Termopares. Definindo Linearização Existem diversos tipos de termopares, cada qual apresentando diferentes tipos de relações não lineares de tensão versus temperatura. Algumas dessas relações são padronizadas e outras não. Isto impede que o programa apresente uma solução fixa e ao mesmo tempo abrangente para todos os termopares. Por isso, o programa oferece um meio para você configurar os tipos de termopares e as respectivas relações de tensão versus temperatura com as quais o AqDados irá trabalhar. Convertendo para graus Celsius Os valores de sinais tipo termopar são linearizados automaticamente durante a apresentação dos mesmos em telas e janelas. Laboratório 14

16 O AqDados utiliza duas formas para linearizar valores em milivolts para valores em graus Celsius: Com compensação de junta fria; Nesta forma de linearização os valores de um sinal tipo termopar são linearizados levando em consideração a temperatura da junta fria. Um sensor adicional, chamado Junta Fria, fornece uma tensão que pode ser convertida diretamente para a temperatura da junta fria. O sinal desse sensor deve ser lido pela placa A/D num canal tipo Junta F (que é uma das opções do seletor do campo Tipo, na janela Configuração das Entradas Analógica). Em um ensaio normalmente apenas um canal é configurado como tipo Junta F. Sem compensação de junta fria. Nesta forma de linearização os valores de um sinal tipo termopar são linearizados baseados somente nos valores da respectiva tabela de linearização. Esta forma de linearização é utilizada quando o condicionador de sinais realiza a compensação de junta fria por hardware ou quando a junta fria está em zero grau. Figura 9 Compensação de Junta Fria. Configurando Canais Tipo Termopar Os sinais de termopares são tensões às vezes muito baixas para serem lidas diretamente por um conversor A/D. Por isso, normalmente há uma amplificação do sinal do termopar para que o mesmo se ajuste à faixa de entrada do conversor A/D. Laboratório 15

17 De qualquer modo, nos campos Limite Superior e Limite Inferior, devem ser especificados valores em milivolts (mv), correspondentes aos respectivos limites da faixa de entrada do conversor A/D. No campo Unidade especifique " C", pois esta será a unidade da grandeza após a linearização. Figura 10 Amplificação do sinal. Ex.: apresenta-se a seguir um exemplo de configuração de canal tipo termopar. Exemplo: seja um sensor tipo E. Suponha que após o condicionamento (amplificação) do sinal original, a faixa de entrada para o conversor seja ± 10 V, correspondentes à faixa de -100 a 100 mv. Tipo: selecione "TMP E". Lim. Inferior: -100 Lim. Superior: 100 Faixa do A/D: ± 10 V. Seja também um sensor de junta fria que forneça um sinal na faixa de ± 5 V, para valores da grandeza entre -50 e 50 C. Os campos correspondentes ao canal da junta fria devem ser configurados da seguinte forma: Laboratório 16

18 Figura 11 Classificação dos Termopares. Tipo: selecione "JuntaF". Lim. Inferior: -50 Lim. Superior: 50 Faixa do A/D: ± 5 Volts. Descrição: Suponha que o termopar forneça um sinal de 45.7 mv. Se o sensor de junta fria informa uma temperatura de 38.5 C, a tensão correspondente a essa temperatura, cerca de 2.3 mv (preenchida automaticamente pelo AqDados ou obtida na tabela de linearização do termopar tipo E), deve ser somada à tensão fornecida pelo termopar antes de se calcular a temperatura indicada pelo termopar. Assim, a temperatura real medida seria correspondente a = 48.0 mv, que corresponderia aproximadamente 636 C. A linearização descrita acima ocorre automaticamente durante a apresentação gráfica ou numérica do sinal. Assim, uma leitura de 45.7 mv, à temperatura de junta fria de 38.5 C será sempre apresentada como 636 C quanto o tipo do canal for "TMP E". Se o tipo do canal for alterado para "linear", então o sinal passará a ser apresentado através de valores em mv (nesse exemplo, seria apresentado o valor 45.7 mv). Laboratório 17

19 3. Técnicas de instalação do equipamento Ao iniciar o processo de instalação do equipamento, é preciso verificar se o sistema suportará o programa. Nesse caso o mínimo exigido pelo sistema é que seja: Processador Pentium 200 MHz; 32 MB de memória se for utilizado no Windows 98/ME; 64 MB de memória se for utilizado no Windows NT4; 128 MB de memória se for utilizado no Windows 2000; 256 MB de memória se for utilizado no Windows XP; Monitor de vídeo com resolução mínima de 800 x 600; Interface paralela padrão, mouse e teclado; 50 MB de espaço livre no disco rígido para a instalação do programa; Recomendamos o uso de disco rígido de pelo menos 2 GB e espaço livre adequado para o armazenamento dos arquivos de aquisição de sinais e/ou para o processamento de sinais; Impressora compatível com o Windows; Placa A/D e/ou sistema de aquisição de dados da Lynx com suporte para o AqDados 7. Iniciando o programa, certifique-se que o cabo de energia está corretamente ligado e o cabo que transfere os dados da placa para o computador está conectado. O termopar que se liga a placa tem que estar conectado apropriadamente nos seus devidos pólos. Outro fator importante a ser verificado, é se o Hardkey do equipamento está conectado a entrada USB, ou similar, do computador. O Hardkey funciona como uma proteção do Hardware. 4. Testes iniciais Antes de iniciar os testes de temperatura, é preciso levar em conta todas as condições do ambiente, níveis de água e estado do veículo, sendo que cada um desses fatores influenciam nos resultados. Cada termopar possui suas especificações em relação à temperatura, tendo cada um, uma faixa de temperatura ideal e seus locais de melhor rendimento. Laboratório 18

20 Preparação do Termopar Na imagem abaixo, podemos observar um termopar instalado no coletor de escape do motor. Através do termopar, teremos a faixa de temperatura em que os gases são liberados. Figura 12 Exemplo de um Termopar instalado para realizar a medição. O termopar coleta os dados de temperatura e manda para o processamento de dados do programa, onde serão verificadas as variações obtidas no decorrer da análise. Seleção de termopares A escolha de termopares para um determinado serviço deve ser feita considerando-se todas as possíveis características e normas exigidas pelo processo. Faixa de temperatura A faixa de temperatura do termopar deve ser compatível com aquela do processo. Potência termoelétrica Escolher o termopar que melhor responde ao intervalo de temperatura específico do processo no qual será aplicado. Precisão Para plena confiabilidade na medida, devemos considerar particularidades importantes que afetam a precisão da medida: Homogeneidade dos fios; Estabilidade do sinal do termopar; Reprodutividade do termopar. Laboratório 19

21 Condições de trabalho Termopar R, S, E e K são fortes contra oxidação, mas fracos para redução. Já os tipos J e T são fortes contra redução e fracos contra a oxidação. Portanto, o termopar escolhido para uso deve obedecer às condições de trabalho do ambiente. Velocidade de resposta Em certos processos, alguns parâmetros, como velocidade de resposta, definição de ponto de medida e adaptabilidade, constituem-se em pontos de importância, devendo ser cuidadosamente determinados. Custos Deve-se proceder com rigor na escolha de um termopar em função de um melhor aproveitamento de material disponível em relação ao investimento aplicado. Vida útil Para aumentar a durabilidade do termopar, devem-se observar as características específicas do meio a ser medido, tais como corrosividade, fluxo de massa, efeitos mecânicos e faixa de temperatura, para então definir área seccional dos fios do termopar, seu tipo e sua proteção mais adequada. Figura 13 Termopares e acessórios. 5. Realizando a parametrização Ao iniciar o programa AqDados, é preciso selecionar a placa que será usada para realizar as medições. Entre em Ensaio, Configuração do Driver de Aquisição e selecione a placa, conforme imagem abaixo: Laboratório 20

22 Com a placa selecionada, será preciso ativá-la. Entre em Ensaio, Lista de Drivers e Módulos de Expansão e adicione a placa, selecionada no passo anterior, conforme figura abaixo: Depois de ativado a placa, será preciso configurar as Entradas Analógicas da placa, localizada em Ensaio, estabelecendo os canais que serão ativos (indicados na seta), Laboratório 21

23 nome do sinal, unidade, tipo de termopar utilizado e a faixa de temperatura com um limite inferior e superior, além de poder editar uma descrição para cada caso. Conforme figura abaixo: Para determinar o valor dos limites inferiores e limites superiores, é feito um cálculo para verificar qual a variação de limites a ser utilizado. Laboratório 22

24 Para isso usamos uma tabela de temperatura especifica para cada tipo de termopar, como na figura abaixo: Figura 14 Tabela de voltagem em função da temperatura. Com o valor máximo de temperatura que será realizado no ensaio, é possível determinar seu valor em milivolts e então estabelecer uma variação. Os valores aproximados são: X100 => +100/-100 X200 => +50/-50 X500 => +20/-20 X1000 => +10/-10 X2000 => +5/-5 X5000 => +2/-2 Laboratório 23

25 Exemplo: Será feito um ensaio com um termopar tipo J, em que sua temperatura máxima chegará a 100 C, dado seu valor em milivolts conforme tabela. 100 C = milivots. Fazendo a transformação, 1, 897 x 1000 = 1897 => x1000 Como o resultado final não alcançou o valor de x2000 (conforme verificado nos valores aproximados acima), o valor aproximado de variação de temperatura a ser utilizado é x1000. X1000 => +10 / -10 Laboratório 24

26 Podemos verificar que apenas os canais 1, 2 e 16, estão ativos. Sendo que os canais 1 e 2, são termopares do tipo J com seus limites inferiores e superiores configurados. Já o canal 16, é responsável de medir a temperatura ambiente e seus limites são regulados de fábrica, com seus valores descritos no relatório de calibração. Relatório de calibração: Documento feito pela empresa fabricante da placa, contendo os dados da Junta fria, modelo e número do equipamento, data da calibração e dados dos canais. Também é possível registrar a leitura dos dados no momento, através do botão de leitura, circulado na imagem abaixo: Laboratório 25

27 Outros comandos do Menu como Ferramentas, será usado para fazer ajustes de escalas, filtragem do sinal e configurar propriedades dos canais, Janela para formatar a forma de exibição das janelas abertas e Ajuda. 6. Executando um ensaio Após concluídas todas as etapas anteriores, precisamos definir qual tipo de aquisição será feita. Existem três tipos, Aquisição de Ensaio Simples, programa para realizar apenas uma aquisição e acionada pelo operador, Ensaio Múltiplo Programado, capaz de realizar vários ensaios automaticamente em horários especificados, e Ensaio Múltiplo Sequencial, também realiza vários ensaios, mas, o início de cada ensaio é comandado pelo operador. Laboratório 26

28 No menu Arquivo, do Parâmetros de Aquisição, é possível escolher onde o ensaio será salvo, editando também seu nome, comentários e notas. Laboratório 27

29 Após todas as configurações feitas, inicia-se o ensaio através do comando Executa o Ensaio. Ao executar o ensaio, será apresentada a janela seguinte (preenchida). O comando Iniciar Registro de Aquisição ao ser acionado iniciará a gravação do ensaio. Também é possível visualizar a tabela, onde se observa a variação de temperatura, e os sheets (Gráficos) de cada canal ativo. Laboratório 28

30 No comando Tabela, são informados os canais ativos e suas temperaturas no atual momento do ensaio, conforme imagem abaixo: Laboratório 29

31 Na visualização dos gráficos, será possível configurar seu modo de exibição. Ao clicar no botão Otimizar (Circulado na imagem abaixo), o gráfico irá mostrar a temperatura naquele momento em função do tempo. Outras funções como zoom, centralizar gráfico e adicionar gráfico, também estão disponíveis na visualização dos gráficos. Laboratório 30

32 7. Análises dos dados O processo de Análises dos dados permite o pós-processamento dos resultados encontrados e armazenados na Aquisição de Dados, obtidos em séries temporais, bem como a visualização em forma gráfica ou em forma de tabela de dados dos arquivos. A janela de consulta possui duas áreas distintas. A área da esquerda relaciona-se à função selecionada (normal, cursor e marcadores) e seu conteúdo depende da função. A área à direita contém as pastas de gráficos e informações dos arquivos que fazem parte da consulta. É permitido visualizar até 4 janelas de consulta simultaneamente. Figura 15 Iniciando o AqDAnalysis Dados. Ao iniciar o programa AqDAnalysis, aparecerá a tela abaixo, na qual será possível abrir um ensaio através do botão Abrir, indicado na imagem, abrir outra janela, salvar ou fechar. A tela inicial apresenta outros comandos para configuração dos gráficos que serão explicados a seguir. Laboratório 31

33 Todos os ensaios possíveis de se visualizar no Análises de Dados, são de série temporal, ou seja, a forma de ensaio no qual foi realizado. Outras formas de ensaios, só serão possíveis de visualização e configuração, através da instalação do pacote completo do programa. Figura 16 Exemplo dos gráficos para Análises dos Dados. Laboratório 32

34 Clicando no botão para abrir o ensaio, a seguinte janela abrirá como na figura abaixo, no qual será selecionado pelo nome do arquivo e seu tipo. Ao abrir o teste, estão disponíveis ferramentas para modificar o gráfico, assim como a Lista de Arquivos no canto esquerdo da tela, ao centro os gráficos de temperatura em função do tempo, permitindo que se abra 4 gráficos simultaneamente. Figura 17 Ao abrir o Ensaio, serão apresentadas as opções de configuração. Laboratório 33

35 Ferramentas para movimentação dos gráficos, indicada abaixo, em que se pode, ao Otimizar, mudar a escala, centralizar o sinal e mover o gráfico para os lados. Também é possível executar o ensaio ao decorrer do tempo, indicado abaixo, aplicar zoom, selecionar, inserir comentários e fazer comparações. Para imprimir o relatório do ensaio, é necessário selecionar os gráficos para a impressão e editar conforme imagem. Laboratório 34

36 Ao visualizar o relatório preenchido, são apresentados também, os nomes de cada sinal, unidade, Limite Inferior e Superior, tempo e temperatura mínima e máxima. Figura 18 Visualização da impressão. Para finalizar a consulta dos resultados, será muito importante realizar a filtragem do sinal, para eliminar qualquer erro que tenha interferido no sinal, como uma queda de temperatura grotesca ou qualquer falha na execução do ensaio. Para selecionar entre em Ferramentas / Filtragem e a imagem abaixo será apresentada. Laboratório 35

37 Em exemplo, dois gráficos depois de feito a filtragem, no gráfico de cima sem filtrar e no gráfico de baixo filtrado. Figura 19 Filtragem de gráficos. Após a filtragem, também é possível fazer a comparação com quaisquer gráficos, clicando com o botão direito do mouse no gráfico e selecionando a opção Temporal Sobreposto. No exemplo abaixo, temos dois gráficos, o sinal com a cor verde, de um motor acelerado e o sinal com a cor marrom, de um motor na marcha lenta. Laboratório 36

38 Figura 20 Comparação de gráficos. Apêndice: Executando o Programa de Instalação do AqDados 7 Se você for instalar o AqDados no Windows NT4 / 2000 / XP, antes de iniciar a instalação você precisará efetuar um login do Windows com uma conta com privilégios iguais ao do Administrador. Para instalar o AqDados, siga os seguintes passos: 1. Insira o CD do AqDados 7.02 na unidade de CD-ROM. 2. Se o Autorun do Windows na rodar, execute o programa Install.exe contido no CD. 3. Na janela apresentada, clique sobre Instala o AqDados. 4. Siga as instruções do programa de instalação. O programa de instalação irá instalar também o AqDAnalysis com o qual você poderá consultar arquivos de séries temporais e imprimir relatórios gráficos desses arquivos. O AqDAnalysis possui também funções de manipulação e análise de séries temporais. Antes de adquirir dados pela primeira vez com o AqDados 7, você precisará instalar o driver de aquisição de sinais correspondente à sua placa A/D. Veja como instalar o driver no decorrer deste capítulo. Laboratório 37

39 Instalação do Hardkey O programa AqDados 7 e o AqDAnalysis são protegidos por um hardkey que deve ser conectado na porta paralela do microcomputador como ilustrado na figura abaixo: Os programas também podem ser fornecidos, alternativamente, com um hardkey para porta USB. Neste caso conecte o hardkey numa porta USB livre conforme ilustrado na figura abaixo: Laboratório 38

40 Bibliografia [1] Site da empresa fabricante da Placa de Aquisição - [2] Site de imagens de Análises de temperatura - [3] Site de informações pt.wikipedia.org [4] Site de imagens termopar - Laboratório 39

41 Aula Prática Motor Otto Instruções de Desmontagem e Montagem Laboratório 40

42 Introdução: Motor ciclo Otto utiliza velas de ignição para realizar a centelha; Motor 1.4 = 1400 ml que divididos por 4 cilindros, resulta aproximadamente 345 ml de mistura ar/combustível por cilindro; Esse motor apresenta 4 cilindros e 8 válvulas (4 válvulas de admissão e 4 válvulas de escape); Motor flex. e é fabricado na PSA; Atinge uma potência máxima de 74 cv a 5500 RPM; Taxa de compressão é de 10,5: 1; Taxa de compressão é uma razão ou proporção, que compreende a relação entre o volume da câmara de combustão completamente distendida para o volume da câmara de combustão completamente comprimida. No caso desse motor, isso significa que a câmara de combustão, quando completamente distendida, possui volume 10,5 vezes maior em relação ao da câmara completamente comprimida. Diâmetro e curso do pistão são de 75 x 77 (mm) curso é a distância entre o PMS (ponto morto superior) e o PMI (ponto morto inferior); Particularidades: muitas partes foram projetadas em plástico para deixar o motor mais leve, em consequência, mais potente. O acelerador é do tipo eletrônico, sem cabo. A conexão entre velas e bobinas é feita sem cabos, por meio do bloco bobina compacto, uma peça acoplada na parte superior das velas, que reduz a chance de mau contato (chamado de conjunto de bobinas); Motor é aspirado; Motor é OHC (Over Head Camshaft ou comando no cabeçote) Dispensa hastes de válvulas, pois o comando de válvulas não fica no bloco, mas no cabeçote. Por isso, tal motor pode suportar um regime de rotação maior que o OHV (Over Head Valve ou comando no bloco do motor); Correia dentada Realiza o sincronismo entre a árvore de manivelas (responsável pela transferência da força do motor para as rodas) e o comando de válvulas (responsável pela entrada e saída dos gases do cilindro); Sonda Lambda Tem como função detectar o teor de oxigênio. Um dos seus componentes é o Dióxido de Zircônio, que ao atingir uma temperatura acima de 300ºC, se transforma em um condutor de íons de oxigênio. Uma mistura com muito oxigênio prejudica o desempenho do motor, causando falhas na combustão e uma mistura com pouco oxigênio representa desperdício de combustível. Laboratório 41

43 Ferramentas e equipamentos de oficina Veja a seguir algumas ferramentas típicas em qualquer oficina: 1. Carro para ferramentas: Equipamento de oficina utilizado para organização e movimentação das ferramentas, com melhor praticidade. 2. Conjunto de soquetes: Conjunto de soquetes em formato de tubos circulares em aço-liga, com doze arestas internas para encaixe em porcas e parafusos hexagonais de um lado, e do outro um furo quadrado para encaixe do cabo de aperto. São encontradas com medidas em polegada ou milímetro. Laboratório 42

44 3. Torquímetro: A chave de torque é utilizada para apertar porcas até determinado torque para evitar forçar demasiadamente as roscas. 4. Chave biela tipo Torx: Ferramenta tipo L com tubos circulares nas extremidades com seis arestas internas para encaixe em porcas e parafusos específicos. 5. Chave L tipo Torx: Ferramenta tipo L com tubos circulares nas extremidades com seis arestas externas para encaixe em porcas e parafusos específicos. Laboratório 43

45 6. Chave Hexagonal (Allen): Feita em barra hexagonal, tem extremidade dobrada perpendicularmente. É utilizada para aperto e desaperto de parafusos Allen ( com furos hexagonais na cabeça). 7. Chave Fixa: Uma ou ambas as extremidades dessa chave têm mandíbulas paralelas que, no tipo de duas bocas, normalmente têm tamanhos diferentes, que se encaixam às laterais de porcas e cabeças de parafusos. Pode ser encontradas em mm e pol. 8. Chave Combinada: Esta chave possui mandíbulas paralelas tipo boca em uma das extremidades e na outra têm a forma de um anel com doze arestas internas para encaixe nas porcas e parafusos hexagonais. Laboratório 44

46 9. Alicate de Pressão: Ferramenta manual com mandíbulas abertas, sendo uma delas ajustável, utilizada para aperto de pequenos componentes de tamanhos diferentes, como tubos, pinos e etc. 10. Alicate Universal: Ferramentas manuais utilizadas para apertar pequenos componentes, dobrar, cortar fio, etc. Dois cabos com articulação comum têm mandíbulas com serrilhas, e normalmente têm laminas laterais para corte de fios. Para uso em eletricidade, os cabos são isolados. 11. Alicate de Corte Diagonal: Esse tipo de alicate possui laminas adequadas para corta fios de cobre e arames de pequena bitola. Laboratório 45

47 12. Alicate de Bico Reto: Útil para prender e dobrar pequenas peças, também tem pequenas laminas para cortar fios de pequena bitola. Muito usado em eletricidade. 13. Alicate para Anéis: Utilizado para retirada de anéis de fixação internos ou externos. Encontrado em diversos modelos como interno de bico reto ou curvo e externo de bico reto ou curvo. Na foto acima, temos um alicate para anéis externos de bico reto. 14. Chave Ajustável (chave inglesa): É uma chave com mandíbulas abertas, sendo uma delas ajustáveis, de forma que o intervalo entre as mandíbulas pode ser alterado para ajustar-se a diferentes tamanhos de porcas e parafusos. Laboratório 46

48 15. Martelo: Ferramenta manual com uma pesada cabeça de aço na ponta de um cabo, geralmente de madeira. São encontrados em vários tamanhos formas e pesos ( desde 100g até 10 kg), para possibilitar golpes de força variável. 16. Martelo de borracha: Esses martelos macios são utilizados para evitar danos a superfícies usinadas e peças sensíveis a grandes impactos. 17. Jogo de Chave de Fenda: São utilizadas para fixação manual de parafusos apropriados. Consistem em barras tratadas termicamente para proporcionar dureza e tenacidade, com um cabo em uma das pontas e a outra ponta modelada para ajustar-se à fenda na cabeça do parafuso, que pode ser um rasgo simples ou em cruz (Phillips). Laboratório 47

49 18. Chave Starter (meia-lua): Possui extremidades na forma de um anel com doze arestas internas para encaixe nas porcas e parafusos hexagonais. Normalmente utilizada quando as porcas e parafusos estão em posição de difícil acesso. 19. Chave de Vela: Chave especifica para retirada das velas de ignição presentes no cabeçote do motor. 20. Chaves de ponto do motor: Chaves utilizadas para travamento do volante e da engrenagem do comando de válvulas para que os mesmo não saiam da posição especificada pelo fabricante. Laboratório 48

50 21. Cinta para Anéis de Pistão: Chave utiliza para auxiliar a colocação dos pistões nas camisas, comprimindo seus anéis de fixação. 22. Alicate para Anéis de Pistão: Alicate específico para a retirada e colocação de anéis de vedação do pistão. 23. Tensor para Molas de Válvulas: Ferramenta específica para tencionar a mola das válvulas para retirada das mesmas. Laboratório 49

51 Torquímetro O torquímetro é uma ferramenta também chamada de chave dinanométrica que serve para dar torques com precisão em parafusos e porcas. É construído por um braço de alavanca e na sua extremidade existe um encaixe quadrado para a montagem de soquetes ou braços de extensão. A utilização do torquímetro é muito importante para que seja dado sempre o torque recomendado pelo fabricante. Torques abaixo do recomendado podem fazer com que os parafusos ou porcas se soltem com o passar do tempo. Por outro lado, torques acima do recomendado podem danificar os parafusos, porcas e até mesmo a peça, principalmente os filetes das roscas. Use um torquímetro calibrado, certifique-se de que seja usado um torquímetro calibrado e com um valor de torque correto no aperto. Esteja ciente de que determinadas ferramentas de aperto automáticas, podem resultar na ocorrência de variações significativas no valor de torque e na pré-carga do parafuso. Um torquímetro calibrado deve, portanto ser utilizado para a operação de aperto final. Laboratório 50

52 Especifique uma sequência de aperto A maioria das junções consiste em mais de um parafuso e unem superfícies que não são completamente planas. A seqüência de apertar parafusos pode ter uma significativa influência sobre as pré-cargas resultantes. Com estas junções, deve ser considerada a especificação da sequência na qual os parafusos devem ser apertados. Uma vez que as superfícies de junção se comprimem, apertar um parafuso na proximidade de outro afetará a pré-carga gerada pelo primeiro parafuso a ser apertado. Uma boa sequência de aperto é aquela que garante que uma distribuição igual de précarga será atingida na junção. Porque as junções que contêm gaxetas convencionais têm uma rigidez compressiva comparativamente baixa, as pré-cargas do parafuso em tais junções são particularmente sensíveis à seqüência de aperto. Com base na experiência, se os parafusos estiverem em um padrão circular, uma seqüência de aperto cruzada seria então normalmente especificada. Para padrões não circulares de parafuso, um padrão em espiral que inicia no meio seria normalmente especificado. Em junções críticas, um padrão de aperto que aperta os parafusos mais do que uma vez pode ser especificado para garantir uma distribuição igual da pré-carga. LEITURA DO TORQUÍMETRO 1º: EM CASO DE CONCORDÂNCIA DO PONTEIRO DO RELÓGIO COM A METADE DA DIVISÃO DO TORQUÍMETRO, DEVE SER CONSIDERADA PARA EFEITO DE LEITURA, A METADE DA DIVISÃO DO TORQUÍMETRO. EXEMPLO 1: DIVISÃO DO TORQUÍMETRO: 5,0 Nm LEITURA CONSIDERADA PARA REGISTRO: 32,5 Nm Laboratório 51

53 2º: EM CASO DA NÃO CONCORDÂNCIA DO PONTEIRO DO RELÓGIO COM A METADE DA DIVISÃO DO TORQUÍMETRO, DEVE SER CONSIDERADO PARA EFEITO DE LEITURA A DIVISÃO MAIS PROXIMA DO PONTEIRO. EXEMPLO 2: DIVISÃO DO TORQUÍMETRO: 5,0 Nm LEITURA CONSIDERADA PARA REGISTRO: 30 Nm Laboratório 52

54 Instruções de Desmontagem do Motor Laboratório 53

55 1. Retirar a tampa do reservatório de óleo do motor (cárter) e deixar escoar todo o óleo presente. Ferramenta: Chave fixa Tamanho: 24 O cárter protege e assegura a lubrificação de certos mecanismos do motor. Está localizado na base inferior do motor, devido ao efeito da gravidade, que com o óleo circulando, tende a se depositar. Devido aos diferentes tipos de motor, suas funções podem divergir, sendo elas de acordo com: Motor 2 tempos: O cárter é selado, pois com a subida do pistão, tem que se criar um vácuo que conduza a entrada de nova quantidade de mistura ar/combustível, isto é, quando o pistão sobe, a mistura passa da zona do cárter para o cilindro. Então, neste caso, o óleo do motor não está no Carter, e sim uma mistura óleo+combustível. Motor 4 tempos: Neste caso de motor, o cárter sim tem a função de lubrificação das partes móveis do motor e protege a árvore de manivelas e bielas de possíveis impactos. CÁRTER ÚMIDO: É o mais freqüente nos veículos de série. Armazenado na base inferior do motor, o óleo é colocado em circulação através da bomba de óleo, que o espalha nas zonas móveis do motor, e em seguida, retorna ao reservatório, o que torna o ciclo sucessivo. CÁRTER SECO: O óleo é armazenado num reservatório externo sendo aspirado do cárter (em menor dimensão, uma vez que não armazena óleo) para este reservatório. Neste sistema o funcionamento ocorre com duas bombas, uma aspira o óleo do cárter para o reservatório externo, e outra que faz a circulação para as regiões a serem lubrificadas. Apesar de mais caro, pesado e complexo, este sistema apresenta algumas vantagens em função ao menor volume do cárter, entre elas: colocar o bloco do motor mais próximo do solo, diminuindo o centro de gravidade do veículo; estabilidade aerodinâmica; depósito externo pode conter maior volume de óleo; sistema de arrefecimento do óleo mais eficiente. VENTILAÇÃO DO CÁRTER: Durante o funcionamento do motor, uma pequena quantidade de combustível não consumido na deflagração do cilindro, bem como gases Laboratório 54

56 de escape, podem atravessar os segmentos dos pistões e chegar ao cárter. Se estes gases se mantiverem no reservatório e condensarem no interior do cárter, provocarão a diluição do óleo e diminuirá as propriedades do lubrificante. A presença de água pode provocar a oxidação de algumas peças do motor. A fim de evitar que isto ocorra, existe um sistema de ventilação do cárter que lhe fornece ar fresco do filtro de ar, e que sai atravessando uma válvula especialmente colocada no próprio cárter, para o coletor de admissão. Como este opera a uma menor pressão do que o cárter, tem um efeito de sucção sobre os gases presentes, impedindo sua concentração. 2. Retirar o conjunto de bobinas, removendo os parafusos. Ferramenta: Chave combinada Tamanho: 10 A bobina A bobina é um dispositivo simples - essencialmente um transformador de alta tensão formado por dois enrolamentos de fios. Um dos enrolamentos constitui a bobina principal. A bobina secundária fica enrolada em volta desta. Normalmente, a bobina secundária possui centenas de voltas a mais que a bobina principal. A corrente flui da bateria pelo enrolamento principal da bobina. A corrente da bobina principal pode ser subitamente interrompida pelos platinados, ou por um dispositivo de estado sólido na ignição eletrônica. Laboratório 55

57 Se você acha que a bobina se parece com um eletroímã, você está certo. Porém ela é também um indutor. A chave para o que ocorre na operação da bobina está naquilo que acontece quando o circuito é interrompido abruptamente pelo platinado. O campo magnético da bobina principal cessa rapidamente. A bobina secundária é engolfada por um campo magnético potente e em alteração. Este campo induz uma corrente nas bobinas - uma corrente de alta tensão (de até volts) devido ao número de voltas no enrolamento secundário. A bobina secundária fornece essa tensão para o distribuidor por meio de um cabo de alta tensão muito bem isolado. O distribuidor O distribuidor é responsável por diversas tarefas. A principal é distribuir a alta tensão da bobina para o cilindro correto. Isto é feito pela tampa e pelo rotor. A bobina é conectada ao rotor, que gira dentro da tampa. O rotor passa por uma série de contatos, um por cilindro. Quando a ponta do rotor passa pelo contato, um pulso de alta tensão vem da bobina. O pulso atravessa o pequeno espaço entre o rotor e o contato (na verdade eles não se tocam) e então continua pelo cabo da vela até chegar à vela do cilindro certo. Quando se faz a regulagem do motor, a tampa e o rotor são substituídos, pois eles geralmente se desgastam por causa da formação de arcos voltaicos. Os cabos das velas também se desgastam e perdem um pouco de seu isolamento elétrico. Esta pode ser a causa de alguns problemas bem misteriosos no motor. Laboratório 56

58 3. Retirar o cabo do bico injetor. Retirar manualmente. Sistema de injeção single-point ou mono ponto, basicamente uma válvula injetora ou bico, que faz a pulverização do combustível junto ao corpo da borboleta do acelerador. O processo consiste em que toda vez que o pedal do acelerador é acionado, esta válvula (borboleta), se abre admitindo mais ar. Um sensor no eixo da borboleta indica o quanto de ar está sendo admitido e a necessidade de maior quantidade de combustível, que é reconhecida pela central de gerenciamento e fornece o combustível adicional. No sistema single-point, a alimentação é direta ao bico único. No sistema multi-point, em que existe um bico para cada cilindro, localizado antes da válvula de admissão, existe uma linha de alimentação única para fornecer combustível para todos os injetores. Ambos os sistemas podem ser controlados eletronicamente. Laboratório 57

59 multi-point single-point Vela de Ignição: A vela é bem simples em teoria: ela força o arco elétrico por uma abertura, como um raio. A eletricidade deve ter uma tensão muito alta para atravessar a abertura e criar uma boa centelha. A tensão em uma vela pode estar entre 40 mil e 100 mil volts. A vela fica no centro das 4 válvulas em cada cilindro A vela deve possuir uma passagem isolada para que essa tensão atravesse o eletrodo, onde poderá saltar entre a folga e, a partir daí, ser conduzida para o bloco do motor e aterrada. Ela também deve ser capaz de suportar altas temperaturas e pressões dentro do cilindro e deve ser projetada de modo que não se acumulem depósitos de aditivos do combustível. As velas utilizam um inserto cerâmico para isolar a alta tensão no eletrodo, assegurando que a centelha ocorra na ponta do eletrodo e não em outro lugar da vela. Esse inserto ajuda Laboratório 58

60 também a queimar os depósitos. A cerâmica não é boa condutora de calor, de modo que o material fica muito quente durante a operação. Este calor ajuda a queimar os depósitos no eletrodo. Alguns carros necessitam de uma vela quente. Esse tipo de vela é projetado com inserto cerâmico que possui uma área de contato ainda menor com a parte metálica da vela. Isto reduz a transferência de calor da cerâmica, fazendo-a funcionar ainda mais quente e queimar ainda mais os depósitos. As velas frias são projetadas com uma área de contato maior e, portanto, funcionam mais frias. 4. Retirar o bico injetor de combustível. Laboratório 59

61 Ferramenta: Chave L tipo Torx Tamanho: 30 / Chave combinada Tamanho: 10 Sistema de ignição é onde a mecânica do motor e vários de seus subsistemas (sistema de alimentação, sistema de arrefecimento, árvore de comando de válvulas, turbocompressores e engrenagens) se juntam com uma centelha no tempo certo. Neste artigo, conheceremos os sistemas de ignição, começando pelo ponto de ignição. Depois analisaremos todos os componentes que criam a centelha, incluindo as velas, bobinas e distribuidores. Finalmente, falaremos sobre alguns dos novos sistemas que utilizam componentes estado-sólido em vez de distribuidor. O sistema de ignição de seu veículo deve trabalhar em perfeita harmonia com o resto do motor. O objetivo é que o combustível seja queimado exatamente no momento certo, de modo que os gases em expansão possam produzir o maior trabalho possível. Se o sistema de ignição gerar a centelha no momento errado, a potência diminuirá e o consumo de combustível e as emissões de gases poderão aumentar. Laboratório 60

62 Ignição sem distribuidor Nos últimos anos, você deve ter ouvido falar de carros que precisam de sua primeira regulagem somente quando está com 150 mil quilômetros. Uma das tecnologias que permitem esse longo intervalo de manutenção é a ignição sem distribuidor. Em vez de uma bobina principal, as ignições sem distribuidor possuem uma bobina para cada vela, localizada sobre ela própria A bobina neste tipo de sistema trabalha da mesma maneira que as bobinas maiores. A unidade de controle do motor controla os transistores que interrompem o lado de aterramento do circuito, o que gera a centelha. Isto fornece à ECU o controle total sobre o avanço de ignição. Sistemas como estes possuem vantagens significativas: não existe distribuidor, que é um item que eventualmente se desgasta, e não existem cabos de alta tensão para as velas, que também se desgastam. Além disso, permitem o controle mais preciso do momento de disparo da centelha, o que pode melhorar a eficiência, reduzir as emissões e aumentar o desempenho geral do veículo. Laboratório 61

63 A centelha é disparada pela vela antes que o pistão atinja o ponto-morto superior Quando a mistura ar-combustível queima dentro do cilindro, a temperatura aumenta e o combustível é transformado em gases queimados. Essa transformação faz com que a pressão no cilindro aumente muito e o pistão seja forçado para baixo. Para obter melhor torque e potência do motor, deve-se maximizar a pressão no cilindro durante o curso útil. A maximização da pressão também aumenta a eficiência do motor, o que significa que se obterá o menor consumo de combustível. O ponto de ignição é crítico para que tudo funcione como planejado. Existe um pequeno retardo em relação ao tempo em que ocorre a centelha e o tempo em que toda a mistura ar-combustível é queimada e a pressão no cilindro atinge o nível máximo. Se a centelha ocorre exatamente quando o pistão atinge o final do curso de compressão, o pistão já vai ter se movido um pouco para baixo no sentido do curso de potência antes que os gases no cilindro atinjam o pico de pressão. Para utilizar o combustível da melhor maneira, a centelha deve ocorrer antes que o pistão atinja o final do curso de compressão, de modo que no momento em que o pistão comece a descer em direção ao curso de potência, a pressão esteja alta o suficiente para começar a produzir trabalho útil. Em um cilindro: Força = pressão x área do pistão Distância = curso do pistão Trabalho = Força x Distância Então, quando nos referimos a cilindros, trabalho = pressão x área do pistão x curso do pistão. Como o curso e a área do pistão são fixos, a única maneira de maximizar o trabalho é aumentando a pressão. O momento da ignição é importante e pode ser adiantado ou atrasado, dependendo das condições. Laboratório 62

64 O tempo que a mistura ar-combustível leva para queimar é mais ou menos constante. A velocidade dos pistões é diretamente proporcional à rotação do motor. Isto significa que, quanto mais rápido o motor gira, mais cedo deve ocorrer a centelha. Isto é chamado de avanço de ignição: quanto maior a rotação do motor, maior o avanço necessário. BICO INJETOR: A bomba de combustível elétrica, localizada normalmente dentro do tanque, eleva o combustível até um regulador de pressão, que por sua vez entrega o combustível ao bico injetor, devolvendo o excedente ao tanque. O bico injetor nada mais é do que uma válvula de combustível elétrica. É como uma torneira controlada eletricamente, desta forma quando há passagem de corrente elétrica, permite-se a passagem de combustível, caso contrário bloqueia-se a passagem. O módulo eletrônico controla esta injeção, permitindo dosar a quantidade exata de combustível pedida pelo motor num dado momento. Em um motor carburado, a válvula borboleta controla a vazão da mistura e, portanto, a rotação do motor. O módulo eletrônico também controla toda a geração das centelhas das velas eletronicamente. Ao invés de existir uma bobina central e um distribuidor, existe uma bobina eletrônica para cada vela do motor. Para que ele consiga fazer todo este controle, ele dispõe de um conjunto de sensores ao longo do motor, desde a admissão até a exaustão. A quantidade de sensores varia conforme o modelo de injeção, mas podem-se relacionar os mais básicos: Sensor de ponto: Registra a posição da árvore de manivelas de modo, a saber, a posição de cada cilindro em um dado momento. Sensor de pressão negativa: Mede a pressão negativa (vácuo) da admissão do motor. Sensor de temperatura: Mede a temperatura do bloco do motor. Sensor do acelerador: Registra a posição do acelerador do veículo. Em função da bitola do fio, melhora-se a carga elétrica enviada por ele. COMBUSTÍVEL: Constituído basicamente por hidrocarbonetos e, em menor quantidade, por produtos oxigenados. Esses hidrocarbonetos são, em geral, mais "leves", poluindo menos do que aqueles que compõem o óleo diesel. Além dos hidrocarbonetos e dos oxigenados, a gasolina também pode conter compostos de enxofre e compostos de nitrogênio. A faixa de destilação da gasolina automotiva varia de 30 a 220 C. COMPOSIÇÂO: A gasolina básica (sem oxigenados) possui uma composição complexa. A sua formulação pode demandar a utilização de diversas correntes nobres oriundas do processamento do petróleo como nafta DD (produto obtido a partir da Laboratório 63

65 destilação direta do petróleo). Quanto maior a octanagem (número de moléculas com octanos) da gasolina maior será a sua resistência à detonação espontânea. 5. Retirar o coletor de admissão. Ferramenta: Chave L tipo Torx Tamanho: 30 / Chave combinada Tamanho: 10 Obs.: Coletor de Admissão feito de material plástico (polímero). VÁLVULA BORBOLETA: Pode ser usada para isolar ou regular a vazão de um fluido. O mecanismo de fechamento tem a forma de um volante, mas pode ser realizado por mecanismos hidráulicos ou pneumáticos. A operação é semelhante à de uma válvula esfera, que permite um rápido fechamento. O disco está posicionado no centro do tubo e, atravessando-o de um lado ao outro, há uma haste conectada a um atuador do lado de fora da válvula. A rotação do atuador faz o disco girar para uma posição paralela ou perpendicular ao fluxo. UNIDADE CENTRAL DE INJEÇÃO - Também chamado corpo de borboleta engloba vários componentes e sensores. Montado no coletor de admissão, ele alimenta os cilindros do motor. Na unidade central, encontram-se, a válvula de injeção, o potenciômetro da borboleta, o atuador de marcha lenta, o regulador de pressão e o sensor de temperatura do ar. Laboratório 64

66 6. Retirar a Sonda Lambda., Laboratório 65

67 Ferramenta: Chave fixa Tamanho: 22 Os sensores lambda têm como função detectar o teor de oxigênio (Muito oxigênio: prejudica o desempenho do motor e pode causar falhas na combustão / Pouco oxigênio: Representa desperdício de combustível) nos gases da descarga em comparação ao oxigênio no ar de amostragem que fica dentro do sensor e informar a central em forma de sinal elétrico para que a mesma possa fazer os cálculos estequiométricos. Os sensores lambda trazem em sua composição um componente muito importante que é: Dióxido de Zircônio, este material quando atinge uma temperatura superior a 300 C se transforma em um condutor de íons de oxigênio. Com o auxilio deste componente a sonda consegue identificar por meio de uma variação de tensão a quantidade de oxigênio presente nos gases de escape. Esta tensão que pode ser medida em milivolts, varia de 0 a 800mv e é enviada para unidade de comando para que seja feito os cálculos usando como base o fator lambda. TRIANGULO DE FOGO: É a representação dos três elementos necessários para iniciar uma combustão. Esses elementos são o combustível que fornece energia para a queima, o comburente que é a substância que reage quimicamente com o combustível e o calor que é necessário para iniciar a reação entre combustível e comburente. Para que se processe esta reação, obrigatoriamente dois agentes químicos devem estar presentes: Combustível e Comburente. Laboratório 66

68 7. Retirar o coletor de escape e sua junta. Ferramenta: Chave tipo biela Tamanho: 13 OBS: Coletor de escape feito de ferro fundido. Peça irá receber grandes quantidades de descarga na pressão e temperatura. 8. Retirar o filtro de óleo. Laboratório 67

69 Ferramenta: Chave tipo biela Tamanho: 10 Obs.: Material externo feito de alumínio. Filtros de óleo lubrificante são componentes cuja finalidade é separar partículas que contaminam o óleo, ou seja, manter o óleo lubrificante dentro dos parâmetros necessários, que atendam redução do atrito, vedação, amortecimento, arrefecimento e detergência, protegendo assim componentes internos do motor através da lubrificação. 9. Retirar a mangueira e a vareta verificadora do nível de óleo. Ferramenta: Chave tipo biela Tamanho: 10 Laboratório 68

70 10. Retirar a tampa protetora da correia dentada. Ferramenta: Chave tipo biela Tamanho: Travar o motor no ponto atual, inserindo as ferramentas especiais nos orifícios marcados no bloco (atrás do volante do motor) e na engrenagem do comando de válvulas. Ferramenta: Chaves de ponto do motor. Laboratório 69

71 CURVAS DE POTENCIA: 12. Desapertar o esticador (afrouxando a porca central e girando-o com a chave Allen) e retirar a correia dentada. Ferramenta: Chave combinada Tamanho: 13 / Chave Hexagonal (Allen) Tamanho: 6 CORREIA DENTADA: É um componente de vital importância para o funcionamento do motor, que muitas vezes é esquecida. Quando ela se rompe, os prejuízos são grandes. Fabricada em borracha, é responsável por manter a sincronia entre o virabrequim (que transfere a força do motor às rodas) e o comando de válvulas (responsável pela entrada e saída dos gases do cilindro). Com o rompimento (quebra da correia), a sincronia se perde e o pistão, comandado pelo virabrequim, atinge a válvula, que geralmente está aberta com sua cabeça dentro do cilindro, podendo danificar as bielas do motor. Laboratório 70