Estudo dos parâmetros de medição dos fluxos de ar, água e combustível, para bancadas de ensaio de motores de combustão interna

Abstract

A redução de emissões do escapamento de veículos automotores ainda é pauta em todo o mundo. Os combustíveis fósseis, ainda presentes na grande maioria dos veículos automotivos, são um dos fatores das emissões de gás carbônico na atmosfera. Sua substituição por fontes renováveis de combustíveis foi o principal motivo para o surgimento do Projeto Biogás, do Programa Rota 2030. O Projeto propõe a substituição do etanol, atual combustível do motor EA 211 1.0L MPI, da Volkswagen, para o biometano. Para que essa substituição seja possível, deve-se entender os parâmetros do motor, para que seja possível alterar sua performance e eficiência a partir de ensaios na bancada de testes. Primeiramente, o motor foi instalado na bancada, depois foi feita a adaptação para que recebesse GNV (Gás Natural Veicular) como combustível alternativo. A partir disto, os parâmetros estudados são as vazões de ar, combustível líquido e gasoso, e fluido de arrefecimento. O sistema de medição de vazão de ar foi implementado e calibrado utilizando uma caixa amortecedora de pulsos, placa de orifício, manômetro diferencial e aparato com fluxo constante. A medição do fluxo de etanol utilizou-se a medição gravimétrica. O fluxo de combustível gasoso foi obtido a partir do software de injeção. O fluido de arrefecimento foi calculado a partir da bomba d’água presente no motor. Durante o ensaio, a FuelTech, ECU presente no laboratório, obteve dados dos sensores de pressão e temperatura do ar, além da vazão de combustível e relação ar-combustível da mistura. Após os resultados obtidos, os valores calculados experimentalmente e os apresentados pela ECU foram comparados e foi calculado o desvio padrão. Os resultados do fluxo de ar convergiram com os apresentados pela ECU. Os dados de vazão de etanol divergiram dos apresentados pela FuelTech nas rotações 3000 e 4000 RPM. Nas demais rotações, os valores convergiram. Já o ensaio de GNV teve seus valores de lâmbda com grandes oscilações em baixas rotações, até 3000 RPM. Para as rotações mais altas, os dados foram estáveis, mantendo uma mistura rica. Concluiu-se do trabalho que o ensaio de vazão de ar foi concluído pois o sistema foi calibrado e os dados convergiram com os dos sensores do motor. O ensaio de combustível teve seu sistema de medição aplicado, porém ocorreram erros em duas rotações, indicando algum erro na injeção ou na leitura da sonda lâmbda. O ensaio de GNV foi bem sucedido apenas em altas rotações, mostrando que o sistema necessita de correções para as baixas.