Análise de desempenho de um motor à combustão turbo alimentado (Salvo Automaticamente)

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UNIVERSIDADE PAULISTA
Nome: Lucas da Costa Menezes RA: C20906-6
Nome: Felipe Lima RA:
Nome: Odilon RA:
APS – ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA
ANÁLISE MOTOR TURBO ALIMENTADO
BRASÍLIA
26 DE MAIO DE 2017
ÍNDICE
Introdução
Injeção eletrônica
Turbo alimentadores e aplicações
Diagrama de blocos
Conclusão
Bibliografia
INTRODUÇÂO
Neste estudo analisaremos o desempenho de um motor a combustão turbo alimentado, suas vantagens e desvantagens do ponto de vista funcional e comparativos com outros modelos de motores. O desenvolvimento de um motor à combustão exige cálculos para o material a ser utilizado, suas propriedades, limites e vida útil. Primeiramente iremos entender como funciona um motor convencional, seu funcionamento e após poderemos partir para o turbo alimentador.
Um motor à combustão interna de um automóvel funciona basicamente pela injeção de combustível e oxigênio em uma câmara onde é gerada uma explosão, fazendo os pistões descerem com a força gerada e subirem por inércia pelo movimento rotacional do virabrequim gerando trabalho. A aspiração do ar necessário para a mistura neste modelo é atmosférico, isto é, o movimento dos cilindros cria um vácuo que puxa o ar para dentro do motor. Este é o modelo mais comum de motor, também chamado de “motor aspirado”.
Em automóveis de modelo mais antigo, temos um aparato chamado “carburador’, responsável pela dosagem de ar-combustível a ser injetada no motor. Este equipamento é bem peculiar devido todos seus acionamentos serem mecânicos, ou mecâ-pneumáticos. Isto também exige um aparato de ferramentas e conhecimentos específicos para sua correta regulagem e manutenção.
Com o passar dos anos, obtivemos a tão conhecida injeção eletrônica, que hoje substituiu o carburador em meados de 1988 (utilizada inicialmente no VW GOL GTI e VW SANTANA EXECUTIVO, mas inventada por Robert Bosh em 1957). Em seu início, esta era um carburador com alguns acionamentos eletromecânicos, que faziam a dosagem da mistura por meio de alguns sensores/resistências e uma placa dedicada para controle dos mesmos com base nas tensões geradas nos sensores. 
Com seu aprimoramento tanto na parte de hardware com software, as placas dedicadas, também chamadas de módulos de injeção se tornaram mais precisas e confiáveis. O hardware encolheu de tamanho com ainda mais portas, saídas e velocidade de processamento de dados, já o software ficou mais leve (em questão de espaço ocupado em disco) e sua programação se tornou menos complexa. Temos hoje em dia, inclusive módulos de injeção programáveis em tempo real por aplicativo Android. 
INJEÇÃO ELETRÔNICA
	A injeção eletrônica veio com o intuito de substituir o carburador. Como o nome sugere, ela faz a injeção de combustível no motor de forma eletrônica. Tal controle é feito por uma central eletrônica (também chamada de módulo de injeção), que gerencia todo o funcionamento do sistema por meio de sinais recebidos por sensores, que controlam atuadores por meio de resposta da central eletrônica.
	Contudo, o principal responsável por todo o processamento de informações da central é um chip de processamento de dados integrado ao circuito. Este modelo de micro controlador é similar a um computador pessoal, mas com suas dimensões reduzidas. E este chip que nos interessa realmente, já que ele é quem carrega todas as informações para o funcionamento devido do motor. Refazendo a programação deste mesmo chip, podemos alterar todas as características de funcionamento do motor. Segue abaixo o modelo de micro chip utilizado nos módulos de ignição Volkswagen.
Micro Chip Central Original
DATA SHEET PIC16F874A
	Este pic é muito utilizado para o remapeamento de centrais eletrônicas, e também para reparo das mesmas. No caso dos originais temos os Chips EPROM, que necessitam de um programa específico para gravação de baixo nível. Como o código de gerenciamento de uma central eletrônica é bem extenso e complexo, vou ilustrar o funcionamento de um “3step”, que é um limitador auxiliar de giro também controlado por microchip. 
Ligação elétrica do 3STEP
TURBO ALIMENTADORES E APLICAÇÔES
Os turbo-alimentadores são compostos basicamente de duas carcaças de tamanhos diferentes e um rotor e um compressor ligados por um eixo. A carcaça quente é ligada à saída de escape do motor, onde os gases gerados pela queima do combustível são aproveitados como forma de energia para movimentar o rotor da parte quente da turbina. A carcaça fria é ligada ao coletor de admissão do motor, e o compressor se encontra neste item, sendo um conjunto com o rotor da parte quente. Quando o motor é colocado em funcionamento os gases produzidos pelo escape movimentam o rotor da parte quente e, ao mesmo tempo, o compressor da parte fria que suga o ar atmosférico e o comprime para no coletor de admissão e por conseguinte nas câmaras de combustão.
O ar pressurizado permite que seja lançado mais combustível nos cilindros, gerando mais potência sem mudança de geometria nas dimensões do motor. A eficiência volumétrica gerada em alguns momentos chaga a 150% da capacidade de um motor de mesma litragem, mas por aspiração natural (podemos considerar esta eficiência para motores com apenas 1 bar de pressão em suas câmaras de combustão, carros preparados para corridas de arrancada superam estes números com facilidade).
Vista Frontal Turbina Biagio .50/.48
Vista Lateral Turbina Biagio .50/.48
Vista em Corte dos Componentes Internos
As turbinas estão sendo empregadas nos motores atuais com o intuito de diminuir as emissões de poluentes (downsizing). Com as leis mais rígidas, hoje podemos ver tecnologias como os motores de três cilindros de 1L com uma cavalaria de motores 1.4L de 4 cilindros. Como exemplo podemos citar o Voskwagen UP!, com motor de 3 cilindros Turbo, com 110 cavalos de potência, números de um de motor 2.0L da década de 90 no Brasil. 
Colocar tabela de Comparativo entre os Motores da década de 90 e atuais
Podemos ver na história automobilística que os motores turbo também tinham seu espaço, onde na Fórmula 1 foram desenvolvidos motores de 1.5L com cavalaria superior a 1000 cavalos e limites de giro em 14 mil rotações por minuto. Com certeza, os materiais utilizados para o desenvolvimento desses modelos de motor são diferentes dos utilizados nos carros que conhecemos e vemos em nosso dia-a-dia. Para os carros fabricados em alta escala nos anos 80, eram utilizados componentes de ferro fundido, com grande peso e excesso de material, isto afetava o aproveitamento mecânico – e transferência de potência. Com o passar dos anos, BMW e Mercedes-Bens, lançaram cabeçotes e pistões e bielas de diversos matérias como alumínio e as tão aclamadas hoje peças “forjadas”. Mais leves e mais resistentes a temperatura, porém mais dispendiosas economicamente.
O turbo compressor utilizado foi da marca Biagio Turbos .50/.48 com refluxo. A primeira medida se refere a medida de raio da caixa fria e a segunda da caixa quente, eixo de 52,2mm e rotor de 53,5mm. O refluxo permite um ganho de giro mais fácil e alívio da pressão interna, apesar disso a turbina é monofluxo, isto é, o fluxo de ar tem apenas um sentido. 
	Tabela Comparativa Original x Aspirado
	ORIGINAL
	MODIFICADO
	Instalação
	Dianteiro
	Aspiração
	Atmosférica
	Instalação
	Dianteiro
	Aspiração
	Turbo alimentado
	Disposição
	Longitudinal
	Alimentação
	Carburador
	Disposição
	Longitudinal
	Alimentação
	Carburador
	Cilindros
	4 em linha
	Comando de válvulas
	Simples no cabeçote, correia dentada
	Cilindros
	4 em linha
	Comando de válvulas
	Simples no cabeçote, correia dentada
	Válvulas por cilindro
	2
	Diâmetro dos cilindros
	81 mm
	Válvulas por cilindro
	2
	Diâmetro dos cilindros
	81 mm
	Taxa de compressão
	8,5:1
	Curso dos pistões
	86,4 mm
	Taxa de compressão
	8,5:1
	Curso dos pistões
	86,4 mm
	Cilindrada
	1781 cm³
	Potência
	76 cv a 4800 rpm
	Cilindrada1781 cm³
	Potência
	121 cv a 5200 rpm
	Combustível
	Gasolina
	Torque
	12,4 kgfm a 3100 rpm
	Combustível
	Álcool
	Torque
	21,6 kgfm a 3400 rpm
	Peso/potência
	7,8 kg/cv
	Torque específico
	6,89 kgfm/litro
	Peso/potência
	11,4 kg/cv
	Torque específico
	11,8 kgfm/litro
	Peso/torque
	53,02 kg/kgfm
	Potência específica
	49,86 cv/litr
	Peso/torque
	78,13 kg/kgfm
	Potência específica
	65,52 cv/litr
Como podemos notar pelos dados da tabela, temos uma melhoria de 59% em relação a configuração original do motor, sem alterações nos demais componentes do veículo. Utilizando os conhecimentos adquiridos em sala de aula, podemos calcular juntamente a melhoria do torque no eixo original de fábrica comparando com o modelo após a modificação.
	O torque consiste na “força” que um eixo gira. Tal noção se torna importante para o projeto adequado de um eixo devido às várias tensões sofridas pelo mesmo. Sem este número não podemos construir um conjunto seguro e com durabilidade para cada uso. O torque no eixo é calculado pela equação:
	Originalmente o veículo possui 76cv de fábrica, convertendo para kW teremos,
 , após a modificação com 121cv, . O crescimento na faixa de torque do eixo foi de 59% igualmente.
BIBLIOGRAFIA
http://www.carrosnaweb.com.br/fichadetalhe.asp?codigo=705
http://adm.online.unip.br/img_ead_dp/41719.PDF
http://adm.online.unip.br/img_ead_dp/41722.PDF
http://adm.online.unip.br/img_ead_dp/35114.PDF
http://adm.online.unip.br/img_ead_dp/30826.PDF
http://wp.ufpel.edu.br/mlaura/files/2013/01/Apostila-de-Motores-a-Combust%C3%A3o-Interna.pdf
http://www.up.edu.br/blogs/engenharia-da-computacao/wp-content/uploads/sites/6/2015/06/2007.17.pdf
http://bestcars.uol.com.br/cp-rema2.htm
http://www.abepro.org.br/biblioteca/enegep2011_tn_sto_135_855_17661.pdf
	
http://microcontrolandos.blogspot.com.br/2012/11/projeto-13-contador-de-pulsos.html