Memorial Técnico Descritivo

Transcrição

1 Unidade Didática para Estudo de Motores à Combustão Interna Ciclo Otto

2 Índice Apresentação... 3 Vantagens... 4 Aplicações Cilindro Transparente Sistema de Exaustão Sistema de Distribuição Sistema de Refrigeração e Aquecimento Sistema de Lubrificação Arranque Injeção Eletrônica

3 Apresentação O Unidade Didática para Estudo de Motor à Combustão Interna Ciclo Otto foi especialmente projetado para que as aulas de profissionais das áreas, de mecânica, elétrica, automação, entre outras sejam mais dinâmicas, claras e objetivas. O é um motor com cilindro transparente a combustão interna com injeção eletrônica didática, com interface gráfica amigável que permite ao estudante ou pesquisador ver o movimento das peças, inclusive pistão, biela e virabrequim, em tempo real, observando a queima do combustível. Com exclusivo sistema de alimentação techfuel, é possível controlar o combustível injetado a cada ciclo de funcionamento. Através de sua rede de monitoramento, pode-se quantificar o volume de ar e analisar os resultados da queima a cada instante. O sistema de ignição digital é programável, o que permite montar diversos gráficos, considerando velocidade, carga e temperatura do motor. O silencioso é modular, permitindo modificar sua estrutura interna a fim de testar como influência o funcionamento do motor e resultantes de nível de ruído. O motor transparente veio revolucionar o mercado de equipamentos didáticos com as inúmeras visualizações e aplicações de atividades voltadas para a sala de aula. Suas peças foram projetadas detalhadamente para que toda a teoria seja vista na prática. A operação do equipamento é simples, abrangendo assim vários níveis de ensino. Obter o aproveitamento máximo de aprendizado com o foi o objetivo principal da Intechno Equipamentos Didáticos, a qual desenvolve máquinas para ensino. Com qualidade, conhecimento e segurança as principais janelas de visualização do produto favorecem a identificação de cada etapa do processo de funcionamento do motor: válvulas abrindo e fechando para entrada de ar e combustível, a queima do combustível, a cor da chama conforme o combustível usado, medição de temperatura, o controle da temperatura, entre outras propriedades importantes no âmbito do processo de aprendizagem. 3

4 Panorâmica 4

5 Vantagens É possível com este equipamento executar diversos experimentos como: a) Dinâmica da propagação da frente de chama; b) Adicionar água no reservatório de combustível e observar a variação de rendimento e mudança na coloração da combustão; c) Simular defeito em todo sistema eletroeletrônico, sensores, atuadores, bobina,... d) Partida em diversas temperaturas com seu sistema de controle de temperatura eletrônico; e) Variar pressão de combustível diretamente no regulador de pressão com o motor parado ou funcionando; f) Levantamento de dados de eficiência volumétrica; g) Programar a injeção eletrônica para álcool, gasolina ou flex; h) Simular defeitos que podem ocorrer em veículos comerciais; i) Alterar a regulagem das válvulas e observar o resultado; j) Verificar o funcionamento dos sensores e atuadores, usados no mercado, em tempo real. Aplicações Devido a sua versatilidade nas aplicações, o possui uma grande abrangência na área de ensino, destacando-se em cursos relacionados ao funcionamento de motores, como: Injeção Eletrônica Eletroeletrônica Programação Química Máquinas Térmicas 5

6 1. Cilindro Transparente Uma das características mais marcantes do é seu cilindro transparente. O cilindro transparente permite que o professor mostre o Ciclo Otto de maneira mais direta e objetiva, além de observar fenômenos que são impossíveis de serem visualizados nos motores convencionais. O funcionamento dos motores do Ciclo Otto se dividem em quatro etapas, mais conhecidas como quatro tempos. O primeiro tempo é aquele onde o motor aspira o ar juntamente com o combustível, dosado pelo sistema de alimentação. No segundo tempo o pistão sobe comprimindo a mistura ar e combustível. Segundo tempo: compressão O terceiro tempo inicia-se com uma centelha elétrica que é responsável pela ignição da mistura ar e combustível. Centelha da Vela A queima do combustível não é instantânea, apesar de ser rápida, nas figuras seguintes pode-se observar como ela se propaga ao longo deste tempo, combustão. 6

7 Terceiro tempo: combustão A Terceiro tempo: combustão B Terceiro tempo: combustão C Terceiro tempo: combustão D Terceiro tempo: combustão E Terceiro tempo: combustão F Terceiro tempo: combustão G Terceiro tempo: combustão H 7

8 O quarto tempo é aquele utilizado pelo motor para expulsar os gases resultantes da queima do combustível. Nenhum motor Ciclo Otto do mundo a queima é completa. Por essa razão, no tempo de exaustão ainda há combustível sendo queimado conforme as figuras abaixo. Quarto tempo: exaustão Há Quarto tempo: exaustão B Quarto tempo: exaustão C 2. Sistema de Exaustão O foi projetado para fins didáticos e de pesquisa. Seu sistema de exaustão conta com um silencioso modular (figuras A B C e D), o que possibilita criar e testar diversos tipos de silenciosos, analisando sua influência no ruído e na regularidade de funcionamento (figuras E, F, G e H). O escapamento em um motor a combustão interna não possui apenas a função de direcionar os gases para o ambiente externo, ele também é responsável por atenuar o ruído de escape do motor. O silencioso de um motor a 4 tempos, produz uma frenagem dos gases, proporcional a redução da potência gerada por este motor. 8

9 Figura A Foto da descarga do montada Figura B Foto da descarga do com o silencioso sendo retirado Figura C Vista montada do escapamento do Figura D Vista explodida do escapamento do Figura E Análise de deslocamento de gases com pequena vazão, com silencioso Figura F Análise de deslocamento de gases com média vazão, com silencioso 9

10 Figura G Análise de deslocamento de gases com alta vazão, com silencioso Figura H Análise de deslocamento de gases, sem silencioso 3. Sistema de Distribuição No, os elementos de distribuição estão todos visíveis, facilitando o entendimento do seu funcionamento. Chama-se distribuição o conjunto de elementos responsáveis pela admissão do ar e do combustível e a exaustão dos gases provenientes da queima do combustível. O comando de válvulas utilizado no possui acionamento por engrenagens (Figura 1) e é do tipo OHV (Over Head Valve). O movimento do comando é transmitido às válvulas através de varetas e balancins (Figura 2). Este é um sistema clássico dos motores Ciclo Otto. O sistema de distribuição possui uma válvula de admissão e uma de escape, ambas situadas no cabeçote. Figura 1 Figura 2 10

11 4. Sistema de Refrigeração e Aquecimento O possui um sistema de controle de temperatura onde o professor, aluno ou pesquisador escolhe a temperatura de trabalho, estudando uma condição específica. Não é necessário que o motor funcione para atingir a temperatura especificada, seu sistema de controle é capaz de aquecer ou resfriar o motor, mesmo com o motor desligado. Em um motor Ciclo Otto convencional, o sistema de refrigeração é responsável por manter a temperatura especificada pelo fabricante. Exemplo: deseja-se que o motor funcione a 60 C e o mesmo encontra-se a uma temperatura ambiente de aproximadamente 22 C, o controlador vai aquecê-lo até 60 C e o manterá neste valor, quando isso acontecer uma luz indicativa é acionada no painel, informando assim que o mesmo estará estabilizado no valor desejado. Pode-se também optar por um sinal sonoro. Como em um automóvel, o sistema presente no, possui radiador, ventilador de circulação forçada de ar, bomba d água elétrica, um exclusivo sistema de aquecimento micro processado e um filtro (Figura 3) que mantém o líquido refrigerante cristalino. Figura 3 - da esquerda para direita: bomba d água, filtro/aquecedor e radiador 11

12 5. Sistema de Lubrificação O atrito dinâmico gera calor e desgaste, o que pode danificar qualquer equipamento. O, motor transparente, não pode utilizar os sistemas de lubrificação usuais dos motores modernos, uma vez que esses sistemas sujariam os materiais transparentes e não permitiriam as janelas de observação. O sistema foi desenvolvido especialmente para atender as necessidades do. Na Figura 4 temos o pistão e o cilindro transparente. A sua lubrificação é feita através dos anéis de seguimento, que possuem uma tecnologia que permite a não utilização de lubrificantes convencionais (óleo). Figura 4 12

13 6. Arranque O arranque do (Figura 5) possui uma tecnologia diferente dos motores de arranque convencionais, ele pode funcionar por períodos maiores, até dois minutos ininterruptamente, e pode ser ligado ou desligado a qualquer momento, com o parado ou funcionando. O arranque é de alta potência, a velocidade de partida é elevada o que facilita os experimentos. Figura 5 Motor de arranque montado no 7. Injeção Eletrônica A Injeção Eletrônica é um marco na história na evolução dos motores a combustão interna. Ela proporcionou um controle mais preciso e dinâmico da queima do combustível. Os modernos sistemas permitem que a regulagem do motor se adapte ao estilo de direção do condutor e até mesmo se adaptem ao tipo de combustível utilizado nos carros de motores multi combustíveis, mais conhecidos como Flex. Um avanço tecnológico desta magnitude não poderia ficar de fora de um equipamento como o. Sendo o um equipamento de ensino e pesquisa o seu sistema de alimentação acompanha o mesmo principio. 13

14 Durante seu funcionamento é possível monitorar, alterar e gravar diversos parâmetros, como por exemplo, a quantidade de combustível injetado a cada ciclo e avanço de centelha. Uma das preocupações ao desenvolver a Injeção Eletrônica do foi o de utilizar sensores e atuadores comumente encontrados nos motores ciclo Otto, comerciais nacionais. O aluno ou pesquisador tem a sua disposição os seguintes sensores e atuadores: Sensor de temperatura do ar (ACT) Sensor de temperatura do motor (ECT) Sensor de pressão absoluta do coletor de admissão (MAP) Sensor da posição da borboleta de controle de quantidade de ar (TPS) Sensor de nível de oxigênio dos gases de descarga (Lambda) Sensor de fase do tipo Hall Sensor de posição do virabrequim Bico injetor com vazão variável Bobina de ignição. Duas centrais eletrônicas independentes recebem as informações dos sensores e comandam os atuadores. A primeira central, desenvolvida inteiramente pela Intechno, é dividida em três: A, B e C. Essas três divisões se comportam como módulos que trabalham de maneira independente. O usuário escolhe qual subdivisão que utilizar. O módulo A é um espaço de memória em branco que pode ser escrito e apagado a qualquer momento pelo estudioso. O aluno ou o pesquisador, utilizando linguagens computacionais como C e Assembler, podem criar um novo programa de Injeção Eletrônica. O módulo B assemelha-se a um programa comercial, com ele o motor funciona normalmente, mas não é possível alterar nenhum parâmetro, através de um display gráfico 128 x 64 é possível visualizar vários parâmetros e verificar códigos de defeito. As informações disponíveis no display são as mesmas fornecidas por um scanner automotivo. O módulo C possui várias tabelas onde é possível preencher os dados e com isso montar um programa onde não há a necessidade de se conhecer linguagens computacionais. O segundo módulo foi desenvolvido por uma empresa parceira da Intechno, a DMT, uma empresa especializada em eletrônica automotiva. Segue anexo o Manual de Utilização do sistema de Injeção e Supervisório fornecidos pela DMT. 14

15 Os componentes do sistema de injeção foram projetados para melhor visualização, como a bomba de combustível que fica imersa no combustível dentro de um reservatório transparente (figura 06). A pressão do combustível que em um motor convencional é fixa, no pode ser alterada a qualquer momento ampliando de maneira significativa o número de experimentos e de simulação de defeitos que o equipamento proporciona. Uma prática interessante de ser feita com o e a utilização de diversos tipos de álcool como combustível. Ex: Álcool etílico anidro 99,2 INPM Álcool etílico hidratado 92,8 INPM Figura 06 Reservatório de combustível com bomba imersa 15

16 Especificações Técnicas do Motor Tipo: Monocilíndrico, 4 tempos, refrigerado com água, OHV, duas válvulas. Diâmetro da válvula de admissão 29,00 m Diâmetro da válvula de escape 24,00 mm Diâmetro do cilindro 52,50 mm Curso do pistão 49,50 mm Cilindrada 107,15 cc Volume da câmara de combustão 15 ml Taxa de compressão 4:1 Alimentação: -Carburador elementar com diâmetro do Venturi de 9 mm -Injeção eletrônica mono-ponto programável com interface gráfica (opcional). Componentes da versão TL01 1) ECU Programável 2) Bomba de combustível elétrica 3) Regulador de pressão de combustível com regulagem no manípulo 4) Filtro de combustível 5) Bico injetor de combustível com vazão modular 6) Sensor indutivo de posição do virabrequim 7) Sensor de fase por efeito Hall 8) Sonda lambda (EGO, HEGO) 9) Sensor de temperatura do motor (ECT, CLT) 10) Sensor de temperatura do ar de admissão (ACT, MAT, IAT) 11) Sensor de pressão absoluta do coletor de admissão (MAP, MAT) 12) Sensor de posição do Acelerador (TPS) Combustíveis Álcool de todos os tipos; Gasolina; Mistura dos dois combustíveis em quaisquer proporções. Capacidade do reservatório de combustível (liquido) Bomba de combustível elétrica com pressão regulável Pressão de alimentação (Máxima) Bico injetor: Impedância Vazão: Atomizador A Atomizador B Atomizador C 160 ml 06 Bar 16 ohms 120 ml/min 160 ml/min 200 ml/min 16

17 Configuração Original Programa Intechnoálcool 9.3 Combustível Álcool Etílico Anidro 99,3% INPM Pressão de alimentação 3 bar / 2,96 atm / 43,51 psi Bico injetor Atomizador A Rotação Mínima rpm / 16,66 Hz Rotação Máxima rpm / 83,33 Hz Potência máxima HP 4,5/KW 3,35 a 5000 rpm Torque máximo 0,62 kgf.m a rpm Vela de ignição LBE1 folga 1,5 mm Consumo de combustível (Máximo) 2,45 l / h Sistema de Refrigeração / Aquecimento Circulação Capacidade Radiador: Aquecedor Sistema de exaustão: Partida. Bateria Impulsionada através de bomba elétrica 0,65 (água destilada) Alumínio com circulação de ar forçada por ventilador elétrico comandado por interruptor térmico resistência elétrica, 110 volts 18 ah 2kw silencioso em aço inox com diversas configurações de montagem elétrica com relé auxiliar 12v /40ah 17

18 ME Cariacica Espírito Santo Fone: (27)