Métodos Experimentais em Energia e Ambiente

Transcrição

1 Métodos Experimentais em Energia e Ambiente Medições para o controle de Motores de Combustão Interna João Miguel Guerra Toscano Bravo Lisboa, 27 de Outubro de 2004

2 Introdução Tipos de motores Gestão Electrónica Sensores Utilizados

3 Tipos de Motor Consoante o tipo de Ignição: Diesel [Ignição devido a altas temperaturas na compressão] Explosão [Vela de Ignição inicia propagação de chama] Consoante o tipo de Injecção: Directa Indirecta

4 Como Funciona?

5 Como Funciona? Motor de Combustão Interna de explosão com tubos de admissão e escape que permitem a troca de gases na câmara de combustão.

6 Porquê da Gestão Electrónica? Controlo rigoroso do motor Regulação das emissões de escape Normas ambientais Economia de combustível Normas + Mercado Conjunto mínimo de equipamento Menor Custo Mais Fiabilidade

7 Gestão Electrónica

8 Gestão Electrónica

9 Unidade de Controlo A Unidade de Controlo do Motor (UCM) gere electronicamente: - Injector - Controlo da Ignição

10 Gestão Electrónica Controlo da Vela de Ignição e do Injector tem de ser feito com extrema precisão para que a potência e o rendimento do motor sejam máximos. Considerando velocidades máximas típicas de motor a Gasolina do automóvel: w = 6000 rpm Corresponde a 28 ms Tempo de um ciclo completo [720º] 2 voltas de cambota t ciclo = 20 ms [ ângulo do veio motor - cambota]

11 Rapidez da Gestão Electrónica

12 Decisões da Unidade de Controlo? A Unidade de Controlo do Motor toma decisões em função dos sinais eléctricos provenientes de sensores de: carga do motor (posição( do acelerador) posição e velocidade do motor (cambota) oxigénio (Sonda Lambda) detonação temperatura do motor e radiador (termostato) pressão

13 Carga no Motor Sistema electrónico detecta qual a percentagem de potência pedida q irá corresponder uma dada posição da borboleta. Substituição do cabo do acelerador por potenciómetro (sensor de posição) associado ao pedal do acelerador.

14 Velocidade e Posição do Motor Princípios Básicos: - Electromagnetismo - Resistência Magnética

15 Resposta da Ignição Em função de: carga do motor velocidade do motor posição do motor temos a resposta do tempo de atraso da ignição da vela e do injector. Atraso de Ignição Típico O Ralenti pode ser assim assegurado, garantindo que o motor não se desliga na ausência de carga, regulando-se a velocidade mínima de funcionamento para valores tipícos de 900 rpm. Esta função é optimizada com base experimental para cada motor, tal que o rendimento e o binário, e assim sendo a potência, sejam maximizadas.

16 Sensor O 2 Sonda λ Um electrólito mede a concentração de Oxigénio na mistura e envia um sinal eléctrico à unidade de controlo. Esta, por sua vez, corrige a injecção no sentido de garantir a estequiometria da reacção de combustão para que em média tenhamos λ=1; condições ideais de funcionamento do catalisador.

17 Sensor O 2 Sonda λ A descoberta e desenvolvimento de um sensor para os gases de exaustão foi a chave tecnológica para a redução de emissões de gases poluentes. O dispositivo, designado por sonda lambda, é feito de zirconia e apresenta uma tensão relacionada com o conteúdo de oxigénio dos gases. A tensão eléctrica deste sensor é fortemente não linear com a relação A/F.

18 Sensor O 2 Sonda λ

19 Sensor de Detonação Provoca maior atraso na Ignição!

20 Sensores de Temperatura A importância destes sensores reside em: - garantir que o motor não sobreaquece; - verificar quando é que o motor está nas condições ideais de temperatura; - influenciar toda a gestão electrónica; - proteger o motor, não permitindo, em alguns casos, elevadas acelerações e rotações. O termóstato é um dispositivo, simples e de baixo custo, usado para controle de temperatura em equipamentos com aquecimento eléctrico.

21 Sensores de Elevada Pressão Conforme verificado na figura, trata-se de um circuito electrónico baseado na alteração da resistência eléctrica, dando origem a determinado sinal. Aquele, sendo previamente calibrado, permite determinar a pressão a medir.

22 Conclusão A evolução da tecnologia do sistema de injecção passa pelo melhoramento a nível de: - Sensores; - Unidades de Controlo de Motores; - Injectores; - Sistemas de ignição. Tal, vai permitir melhores rendimentos, maior potência nos motores, com menor poluição.

23 Referências Sitios da Internet: Bibliografia: Catálogo BOSCH Catálogo Cat Internal Combustion Engine Fundamentals, John Heywood