TCC ADAPTACAO DE INJECAO ELETRONICA

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS
Curso de Engenharia Mecânica
Lucas Batista Nassif
Lucas Martins Diniz
Thales Bouchardet Lhamas
ADAPTAÇÃO DE INJEÇÃO ELETRÔNICA EM MOTOR ESTACIONÁRIO PARA CONTROLE DE EMISSÕES DE POLUENTES
Belo Horizonte
2015
Lucas Batista Nassif
Lucas Martins Diniz
Thales Bouchardet Lhamas
ADAPTAÇÃO DE INJEÇÃO ELETRÔNICA EM MOTOR ESTACIONÁRIO PARA CONTROLE DE EMISSÕES DE POLUENTES
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Mecânica da Pontifícia
Universidade Católica de Minas Gerais, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica.
Orientador: Marcley Lazarini
Belo Horizonte
2015
Lucas Batista Nassif
Lucas Martins Diniz
Thales Bouchardet Lhamas
ADAPTAÇÃO DE INJEÇÃO ELETRÔNICA EM MOTOR ESTACIONÁRIO PARA CONTROLE DE EMISSÕES DE POLUENTES
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de Engenharia Mecânica da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais, como requisito parcial para a obtenção do título de Bacharel em Engenharia Mecânica.
___________________________________________________________________
Marcley Lazarini (Orientador) – PUC Minas
___________________________________________________________________Luis Henrique Santos – PUC Minas
___________________________________________________________________Márcio Araújo Pessoa – PUC Minas
Belo Horizonte, 12 de junho de 2015.
RESUMO
O controle de emissões de poluentes e a redução do consumo de combustível são necessidades que a cada atualização da norma regulamentadora, torna-se um desafio para os engenheiros responsáveis pelo desenvolvimento de motores. Novas tecnologias e materiais são constantemente desenvolvidos para manter o bom desempenho dos motores a combustão, respeitando as rigorosas exigências dos governos. Exceção à regra, os pequenos motores estacionários de ignição por centelha ainda não se enquadraram na regulamentação de emissões. Devido à aplicação desses motores, seu projeto e produção mantêm o foco no preço, robustez e facilidade de manutenção permanecendo à margem da legislação de emissões. Por estas razões, os fabricantes utilizam carburadores ao invés dos atuais sistemas de injeção eletrônica. O presente trabalho de conclusão de curso propõe a adaptação de um antigo motor estacionário monocilíndrico para receber um moderno sistema de injeção eletrônica. Pretende-se, portanto, demonstrar a viabilidade técnica do uso da injeção eletrônica nessa categoria de motores. 
Palavras-chave: Motores estacionários. Injeção eletrônica. Módulo programável para gerenciamento de injeção e ignição eletrônica. Ciclo Otto.
ABSTRACT
The pollutant emission control and reduction of fuel consumption are necessities that every update of the regulatory standards becomes a challenge for the engineers responsible for the development of engines. New technologies and materials are constantly being developed to keep the good performance of combustion engines, respecting the rigorous requirement of governments. Most small stationary engines spark ignition still did not fit in the regulation of emissions. Due to the application of these engines, their design and production keep the focus on price, robustness and ease of maintenance, remaining on the side lines of emissions legislation. For these reasons, industries use carburetors instead of the current electronic fuel injection systems. This work of conclusion course proposes an adaptation of an old stationary single-cylinder to receive a modern electronic fuel injection system. The aim is there fore to demonstrate the technical feasibility of using fuel injection in this engine category.
Keywords: Stationary engines. Electronic injection. Programmable module for management of injection and electronic ignition. Otto cycle.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Motor Montgomery NG-137	19
Figura 2 – Projeto do motor de Nikolaus August Otto	22
Figura 3 – Etapas de funcionamento de um motor de ciclo Otto	23
Figura 4 – Esquema de um conjunto de admissão com injeção eletrônica	24
Figura 5 – Sensor MAP	25
Figura 6 – Gráficos de funcionamento de um sensor fora das especificações e um em bom estado	25
Figura 7– Sensor MAF	26
Figura 8 – Gráfico de resposta do sensor MAF	26
Figura 9 – TPS ou Sensor de Posição do Acelerador	27
Figura 10 – Resposta da injeção em relação a posição do acelerador	27
Figura 11 – Apresentação simplificada de um Carburador	29
Figura 12 – Detalhe da admissão, com corpo de borboleta e sensores em um motor monocilíndrico	29
Figura 13 – Hallmeter e curva de leitura da sonda lambda	30
Figura 14 – Curva de leitura da sonda lambda	30
Figura 15 – Sistema de Injeção Indireta (Multiponto)	31
Figura 16 - Tensão de acionamento (5,0 ms) aplicada ao bico injetor	31
Figura 17 – Apresentação de um sistema de injeção eletrônica	32
Figura 18 – Motor com taxa de compressão variável	33
Figura 19 – Influência do avanço de ignição na pressão do cilindro	36
Figura 20 – Sistema de ignição mecânica com platinado, rotor e avanço à vácuo	36
Figura 21 – Sistema de ignição com bobinas individuais	37
Figura 22 – Roda Fônica e Sensor	37
Figura 23 – Gráfico gerado pela leitura do sensor da roda fônica	38
Figura 24 – Coletor de escapamento integrado ao catalisador com orifício para instalação da sonda lambda (sensor de oxigênio), abafador para redução de ruídos e ponteira (centro)	39
Figura 25 – Módulo de injeção eletrônica original	40
Figura 26 – Módulo de injeção eletrônica programável	40
Figura 27 – Influência da variação de λ na potência indicada e de consumo específico de combustível (a) e na composição das emissões de poluentes (b)	43
Figura 28 – Sonda Lambda (sensor de oxigênio)	43
Figura 29 – Princípio de funcionamento e gráfico do coeficiente lambda	44
Figura 30 – Vista do posicionamento, em corte e funcionamento da sonda lambda	44
Figura 31 – Motor Estacionário 4 Tempos com ignição por centelha à gasolina YanmarNG-137	47
Figura 32 – Conjunto Motor Estacionário 4 Tempos com ignição por centelha à gasolina Yanmar NG-137 e conjunto de injeção eletrônica e chicote elétrico da Honda Biz 125	48
Figura 33 – Analisador de Gases TM-131	49
Figura 34 – Carburador e filtro de ar	50
LISTA DE QUADROS
Quadro 1 – Exemplo de resultados obtidos em uma análise de gases	49
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
	ABNT
	Associação Brasileira de Normas Técnicas
	cm²
	Centímetro quadrado
	CO
	Monóxido de Carbono
	CO₂
	Dióxido de Carbono
	Comb.
	Combustível
	ECM
	Engine Control Module
	ECU
	Engine Control Unit
	Flex
	Flexível (permite o uso de mais de um combustível no mesmo motor)
	HC
	Hidrocarbonetos
	IPUC
	Instituto Politécnico da Universidade Católica
	ISO
	Intenational Organization for Standardization
	kg
	Quilograma
	kV
	Quilovolt
	MAF
	Mass Air Flow
	MAP
	Manifold Absolute Pressure
	mJ
	Milijoule
	MP
	Material Particulado
	mV
	Milivolt
	NBR
	Norma Brasileira
	NOx
	Óxidos de Nitrogênio
	O₂
	Oxigênio
	PMI
	Ponto Morto Inferior
	PMS
	Ponto Morto Superior
	PUCMG
	Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
	RPM
	Rotações Por Minuto
	SO₂
	Dióxido de Enxofre
	TCC
	Trabalho de Conclusão de Curso
	TPS
	Throttle Position Sensor
	UFMG
	Universidade Federal de Minas Gerais
	UFRGS
	Universidade Federal do Rio Grande do Sul
	UFSM
	Universidade Federal de Santa Maria
	USP
	Universidade de São Paulo
	VW
	Volkswagen
SIMBOLOGIA E LETRAS GREGAS
λ	Lambda
Ω	OHM (Unidade para resistência elétrica)
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO	17
1.1 Objetivos	18
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA	20
2.1 Motores de ciclo Otto	22
2.2 Conjunto de admissão	24
2.2.1 Sensor MAP	24
2.2.2 Sensor MAF	25
2.2.3 Sensor de posição da borboleta do acelerador	27
2.3 Formação da mistura ar-combustível	28
2.4Injeção Eletrônica Multiponto Indireta de Combustível	30
2.5 Compressão	32
2.6 Ignição	33
2.7 Escape	38
2.8 Central de Controle do Motor (ECU)	39
2.9 Controle de emissões	41
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS	45
4 METODOLOGIA	46
4.1 Estado inicial e alterações	47
4.2 Análise dos gases do escapamento	48
4.3 Desmontagem do sistema de alimentação por carburador	50
5 RESULTADOS ESPERADOS E CONCLUSÕES INICIAIS	51
REFERÊNCIAS	52
ANEXOS	57
1 INTRODUÇÃO
A constante preocupação mundial com o aumento das emissões de poluentes, originados das mais diversas fontes, mas principalmente dos motores térmicos, tem forçado os órgãos regulamentadores a enrijecer as normas antipoluição. Atualmente, motores de 2 tempos à gasolina são permitidos apenas em aplicações específicas como: motocicletas de enduro, motores de barco e estacionários de pequeno porte. Já os motores de 4 tempos à diesel são largamente empregados em grandes máquinas e embarcações por possuírem menor emissão e maior rendimento. Motores Wankel tiveram seu uso interrompido por diversos motivos, dentre eles seu elevado consumo e emissões. Motores turbojato tem seu uso restrito em antigos aviões militares e foram substituídos por motores turbofan com ou sem pós combustores (o fim das atividades do Concorde restringiu o uso de pós-combustores a apenas aviões militares.). Os motores de ignição por centelha são numerosos em todo o mundo, e vem adequando-se, gradativamente, a todas essas mudanças. Esses motores estão na vanguarda da tecnologia porque precisam atender a essas regras. 
Independente do ciclo (Otto, Diesel, Brayton), do modelo (pistão, Turbofan, Wankel), da arquitetura (axial, radial, “V”, linha) ou do fabricante, a necessidade de tornar esses motores cada vez mais eficientes, tem unido engenheiros de praticamente todos os segmentos (mecânica, metalúrgica, eletrônica, automação, etc.).
De forma geral, o desenvolvimento deveria atingir todos os tipos de motores, porém, uma categoria específica teve seu desenvolvimento praticamente congelado o dos motores estacionários de pequeno porte. A norma NBR 06396, data de 1976 regulamenta os motores estacionários de médio e grande porte, entretanto, não existe uma legislação específica para os motores de pequeno porte, gerando desinteresse, por parte dos fabricantes, nas suas modernizações. Por isso o desenvolvimento desses motores é baseado exclusivamente no baixo preço e na facilidade de manutenção. Esses motores praticamente pararam no tempo, e seguem com sua aplicação destinada para pequenos geradores, equipamentos de jardinagem, motobombas, etc. Como agravante, os poluentes dos motores 2 tempos, cujo controle de emissões é dificultado pelas características inerentes ao seu funcionamento, continuam a ser empregados em roçadeiras, sopradores, motosserras. Esses motores possuem uma boa relação peso x potência e, nesse tipo de aplicação, é fundamental à ergonomia dos usuários. Já os pequenos motores estacionários de 4 tempos, que poderiam ser modernizados com o uso de injeção eletrônica, continuam a funcionar com carburadores que apresentam um bom rendimento a um custo baixo, quando comparado à injeção eletrônica.
Será tratado nesse trabalho a completa adaptação de um sistema de injeção eletrônica em um motor estacionário 4 tempos de pequeno porte, o Yanmar NG-137, substituindo por completo a alimentação por carburador.
1.1 Objetivos
Esse trabalho tem como objetivo adaptar e instalar um sistema de injeção e ignição eletrônica, em um motor estacionário de 4 tempos com alimentação por carburador e ignição por centelha, possibilitando assim o maior controle da mistura admitida e das emissões de poluentes. 
O projeto será composto por um motor estacionário de ignição por centelha de pequeno porte, um módulo programável para controle da ignição e injeção, sensores (temperatura do ar de admissão, temperatura do motor, pressão de óleo e combustível, sensor de posição da borboleta, sensor de rotação, etc.), chicotes e outros cabos, bico injetor de combustível, sistema de ignição por roda fônica, sistema de alimentação (bomba, linha de pressão e retorno de combustível, regulador de pressão, etc.) e todas as adaptações necessárias (bateria, suporte de bicos injetores, instalação de sensores, adaptação da roda fônica, etc.). 
Antes da adaptação do sistema no motor, serão feitas medições de consumo e emissões (os resultados serão obtidos com o uso de instrumentos disponíveis nos laboratórios do Instituto Politécnico da PUC Minas), para que se obtenha valores de referência. Concluída a instalação dos componentes necessários ao sistema de injeção eletrônica, serão feitos testes de funcionamento para calibração e ajustes, com a intenção de obter uma resposta próxima à conseguida com o uso do carburador. Após concluída essa etapa, serão repetidos os testes de consumo e emissões, e será feito um comparativo, apenas como maneira de apresentar os ganhos imediatos obtidos com a troca de sistemas.
Figura 1– Motor Montgomery NG-137
Fonte: YANMAR, 2014
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
De acordo com Passarini (1993), após a concepção do motor de combustão interna (com 4 tempos) pelo físico francês Alphonse Beau de Rockas, dez anos antes deste ser construído experimentalmente por Nikolaus Otto em 1872, vários sistemas com a finalidade de fazer a correta mistura estequiométrica e comandar o momento ideal de ignição foram inventados, sempre com a intenção de fornecer a força necessária à necessidade do usuário, transformando combustível fóssil (energia química) em trabalho (energia cinética).
Gerhardt, Hönninger e Bischof (1998) dizem que, apesar da grande evolução dos motores em pouco mais de 140 anos, durante mais da metade desse tempo, os sistemas mecânicos e eletromecânicos de injeção e ignição foram os únicos disponíveis, devendo-se isso às barreiras tecnológicas da época. Sempre em busca de inovação, carburadores cada vez mais eficientes e com ajuste mais refinado foram sendo desenvolvidos, entregando assim um funcionamento muito satisfatório e por vezes um desempenho esportivo. 
Ainda segundo Gerhardt, Hönninger e Bischof (1998), a necessidade de avanço proporcionou a criação dos sistemas de injeção mecânica, que representaram um considerável progresso frente aos carburadores convencionais, tendo um maior controle da mistura. Porém, sendo de grande complexidade de funcionamento, tinham como agravante a dificuldade de manter sua eficiência ao longo de sua vida útil devido ao desgaste, sendo necessária a manutenção de seus componentes, e possuindo limitações para gerir de forma eficiente os parâmetros gerais de funcionamento que deveriam ser considerados para melhor aproveitamento do combustível.
Conforme Vizentini (2010) e Braga (2007), as crises do petróleo, normas antipoluição e avanços no campo da eletrônica, fizeram com que fosse necessário e possível o desenvolvimento de um sistema de injeção e ignição controlados por eletrônica analógica. Carburadores foram sendo gradativamente substituídos por esses sistemas, mesmo tendo um custo consideravelmente menor, e inicialmente, um desempenho e confiabilidade melhores que a nova tecnologia. Sua estreia no Brasil veio no final da década de 80, durante lançamento do VW Gol GTi e de seu sistema de controle Bosch LE-Jetronic. Conforme publicado em revista da época (4 Rodas), inicialmente apresentava algumas falhas em seu funcionamento, mas como já se tratava de uma tecnologia consolidada nos países mais desenvolvidos, se mostrando uma evolução expressiva frente às técnicas até então empregadas, não demoraria para que fosse aceita e amplamente utilizada por todas as fabricantes, findando assim, após alguns anos, com o uso do carburador em motores sob regulamentação das normas em vigor.
Conforme citado por Braga (2007) e também em artigo da Legislação Européia (UNIÃO EUROPÉIA, 2013), a popularização do sistema, teve início com as injeções monoponto, que tinham um funcionamento que em muitos aspectos se assemelhavamaos carburadores, e que apesar de terem um maior controle da mistura frente aos parâmetros do antigo sistema, ainda estavam longe do índice ideal. Em pouco tempo, a injeção com um bico dedicado para cada cilindro fez-se necessária, permitindo que os motores continuassem sua melhora de rendimento. 
Em seus artigos, Hurtado (2013) e Baptista (2007) esclarecem que, com a chegada da eletrônica digital e o aumento exponencial da capacidade de processamento das novas centrais, houve uma melhora considerável em todos os aspectos, mas nem por isso as pesquisas diminuíram seu ritmo, e fomos pioneiros na fabricação em larga escala de veículos com tecnologia flexível, que apesar de não ter um aproveitamento ideal dos combustíveis (como os combustíveis tem diferentes índices de octanas e os motores não permitem a variação da taxa de compressão, essa comumente não era ideal para nenhum dos combustíveis), permitiu o uso de gasolina, álcool ou qualquer percentual de mistura desses. Hoje, a tendência mundial no setor para esse tipo de ciclo é a injeção eletrônica direta de combustível. Essa tecnologia trabalha com altas pressões na linha de combustível, e por isso faz a mistura diretamente na câmara de combustão, permitindo um controle ainda maior de todo funcionamento do motor, resultando em ganhos ainda mais significativos em consumo e emissão, com eficiência e rendimentoainda maiores e com características inimagináveis para injeção direta, como a grande atomização do combustível que otimiza a queima, a mistura estratificada que resulta em grande economia nos períodos de baixa demanda de potência e torque, e taxas de compressão ainda mais elevadas que contribuem para o ganho de performance. Trataremos em nosso trabalho da injeção do tipo indireta, no qual durante o período determinado pela central, após avaliar todos os sensores e demanda, a mistura é feita ainda no coletor de admissão, e aspirada para o cilindro.
Figura 2– Projeto do motor de Nikolaus August Otto
Fonte: MACHINE…, 1904
2.1 Motores de ciclo Otto
Segundo Heywood (1995), nos motores combustão interna com ignição por centelha e quatro tempos, são necessárias duas voltas completas no eixo de manivelas, que juntamente com as bielas, transformam o movimento alternativo dos pistões em movimento rotativo, para que seja realizado o ciclo de admissão, compressão, ignição e escape, sendo esses as quatro etapas do ciclo Otto.
Ainda de acordo com Heywood (1995), a admissão, primeira fase do ciclo, é caracterizada pelo movimento descendente do pistão, juntamente com a abertura da válvula de admissão, fazendo com que ocorra o enchimento do cilindro com ar e combustível. Para tal, antes de ser admitido pelo cilindro o ar passa por um filtro com determinada restrição, impedindo a entrada de partículas nocivas ao seu funcionamento. Com a finalidade de adicionar de maneira ideal o combustível à mistura, temos como mecanismos principais, o carburador, a injeção mecânica e a injeção eletrônica. Após ser dosado por um desses mecanismos, o ar segue para a câmara de combustão, iniciando a próxima etapa. A compressão é a segunda fase do ciclo, onde as válvulas de admissão estão fechadas e o pistão tem movimento ascendente, fazendo com que o ar e combustível que foram admitidos, sejam comprimidos, adicionando assim energia ao sistema com ganho significativo de temperatura da mistura. A terceira etapa do ciclo é a ignição da mistura ar-combustível, que acontece quando a vela gera um arco elétrico na câmara de combustão no momento em que o pistão atinge o ponto mais alto do cilindro, mantendo as válvulas fechadas, e gerando grande quantidade de energia pela expansão dos gases, empurrando assim o pistão para baixo. 
E por fim, Heywood (1995) diz que a última fase do ciclo é a fase de escape, onde novamente o pistão está em movimento ascendente, porém dessa vez com a válvula de escape aberta, expulsando então os gases da mistura que foram queimados, como se fosse um êmbolo de uma seringa pressionando o fluido para fora do reservatório. Todo esse processo, só é possível com o perfeito sincronismo de partes como: a árvore de manivelas e o comando de válvulas, a correta interpretação da posição dos pistões e o momento da ignição, o momento da injeção de combustível e a abertura da válvula de admissão, e assim em diante. Após essas quatro etapas, o ciclo se reinicia, e com isso podemos notar que das quatro fases do motor de ciclo Otto, apenas uma gera energia, e essa é suficiente para vencer as perdas dos outros ciclos, que apenas consomem energia, e ainda produzir trabalho útil.
Figura 3– Etapas de funcionamento de um motor de ciclo Otto
Fonte: BIELA, 2010.
2.2 Conjunto de admissão
	Malfatti (2009) e Bosch (2002), caracterizam que o sistema de admissão é composto em sua maioria por um filtro de ar para evitar a entrada de partículas com granulometrias nocivas ao sistema, dutos que conduzem o ar filtrado até a borboleta do acelerador (que pode ser a de um carburador ou a de um corpo de borboleta de injeção eletrônica), novos dutos que conduzem a mistura até o cabeçote onde será admitida pelas válvulas (e no caso dos motores com sistema de injeção eletrônica, ainda suportam os bicos próximos ao cabeçote). Nos motores dotados de injeção eletrônica, sensores como o MAP (Manifold Absolute Pressure ou Pressão Absoluta no Coletor), MAF (Mass Air Flow ou Fluxo de Massa de Ar), TPS (Throttle Position Sensor ou Sensor de Posição do Acelerador), Sensor de Temperatura do Ar Admitido, dentre outros, são instalados na linha de admissão do motor, e fornecem parâmetros que em conjunto com outros sensores determinam o correto funcionamento do sistema. 
Figura 4– Esquema de um conjunto de admissão com injeção eletrônica
Fonte: BIELA, 2010.
2.2.1 Sensor MAP
Ciampa (2012) diz que, o sensor MAP é o responsável por fornecer à ECM informações sobre a pressão no duto de admissão, permitindo o cálculo da vazão de ar e o ajuste da injeção de combustível. Os sensores fabricados em silício são os mais comuns e podem ser piezo resistivos ou capacitivos, no qual os do primeiro modelo alteram a resistência e os segundo modelo alteram a capacitância de acordo com a variação da pressão aplicada. Os sensores MAP, ainda podem integrar o sensor de temperatura do ar de admissão.
Figura 5 – Sensor MAP
Fonte: BOSCH, 2002.
Figura 6– Gráficos de funcionamento de um sensor fora das especificações e um em bom estado
Fonte: OFICINA BRASIL, 2015.
2.2.2 Sensor MAF
De acordo com Ciampa (2012), o sensor MAF tem como função informar à ECU a quantidade de ar admitido, para que tais informações influenciem no cálculo da quantidade de combustível a ser pulverizado na mistura, e existem duas técnicas de medição para sensores MAF. Uma delas é a medição da quantidade de ar admitida, baseada na força produzida pelo fluxo de ar aspirado sobre uma palheta ligada a um potenciômetro, que transforma em variação de tensão elétrica as diversas posições da palheta sensora. 
A outra maneira, ainda de acordo com Ciampa (2012), é atualmente a mais empregada e consiste na medição do fluxo através do método do fio aquecido, que mantém dois filamentos (sendo que um é aquecido a uma diferença de 200°C do outro que está na temperatura do ar admitido), no fluxo de ar que passa pelo coletor, fazendo com que a central perceba a diferença de temperatura entre esses filamentos e alterne a corrente que mantém o fio aquecido, fazendo com isso a medição da massa de ar necessária para que o fio aquecido necessite de tal corrente para que seja mantido na temperatura de referência. Assim, como o sensor MAP, o sensor de temperatura do ar admitido pode ser alojado na carcaça do medidor de fluxo, fornecendo também essa informação à ECU.
Figura 7 – Sensor MAF
Fonte: ECS TUNNING, 2014.
Figura 8– Gráfico de resposta do sensor MAF
FONTE: LOPEZ Y LOPEZ BOSCH SERVICE, 2013.
2.2.3 Sensor de posição da borboleta do acelerador
De acordo com VDO Brasil (2014), o TPS ou sensor de posição da borboletado acelerador, é utilizado para informar à ECU, qual a carga aplicada no acelerador. Ele converte a posição da borboleta em um sinal elétrico que é identificado pela unidade de controle do motor, que utiliza essa informação para determinar a demanda requerida do motor. Com a borboleta totalmente fechada, a central controla a marcha lenta ou as desacelerações. Já com a borboleta parcialmente aberta (a partir de 5%), a central regula a relação ar/combustível controlando a emissão de poluentes e sobretudo mantendo uma boa resposta do motor. Por fim, nas condições em que a borboleta trabalha totalmente aberta (a partir de 70%), o sistema opera com mistura rica, para obter o melhor rendimento do motor.
Figura 9– TPS ou Sensor de Posição do Acelerador
Fonte: VDO BRASIL, 2014.
Figura 10– Resposta da injeção em relação a posição do acelerador
Fonte: HONDA, 2009.
2.3 Formação da mistura ar-combustível
	O principal objetivo que deve se ter em mente quando fala-se de mistura ar-combustível, é de que existe em percentual ideal desta mistura para cada tipo de combustível a ser utilizado. Essa mistura ideal é chamada de “Mistura Estequiométrica”, que se baseia na lei de conservação das massas, na lei das proporções definidas e na lei das proporções múltiplas. 
Denton (2000) diz que, em geral, as reações químicas combinam proporções definidas de compostos químicos para que possam ocorrer por completo, já que a matéria não pode ser criada ou destruída. Pode ser citado, como exemplo, a gasolina, que possui cadeias de carbonos de diferentes comprimentos (variando entre C7H16 e C11H24) e tem como principais produtos da combustão com o ar atmosférico o Monóxido de Carbono, Óxidos de Nitrogênio e Hidrocarbonetos não queimados. 
Nos motores carburados, após ser filtrado, o ar é conduzido até a entrada do carburador, onde primeiramente encontra a borboleta do afogador que ao ser fechada fornece mistura “rica” para abreviar a fase de aquecimento do motor, e depois passa por um venturi, com o intuito de acelerar o fluxo e assim succionar o combustível, para então chegar à borboleta de aceleração, que controlará o volume de mistura a ser admitida pelo motor e por fim segue pelo coletor de admissão fixado ao cabeçote antes de entrar na câmara de combustão. (HURTADO, 2013).
Justamente para controlar a emissão desses materiais, a injeção eletrônica foi criada, pois através da análise constante de todas as informações obtidas pelos sensores, ela corrige a quantidade a ser aspergida pelos bicos injetores no fluxo de ar, de forma a responder a demanda sem desperdícios.
Já segundo Pereira (2001), com os carburadores esse controle não é possível, e apesar de ter uma resposta satisfatória de desempenho, sua emissão e desperdício de combustível em várias situações é inegável, principalmente ao levar em consideração que nem todos fazem a manutenção de seus carburadores da maneira correta.
Stone (1993), toda a reação que ocorre nos motores, caso não tenha a combinação ótima da mistura, resultará em algum tipo de perda (como por exemplo, perda de potência ou desperdício de combustível).
De acordo com FuelTech (2013), o Hallmeter é o instrumento que informa a mistura ar/combustível instantânea do motor, e utiliza para isso informações coletadas pela sonda lambda, cujo papel é fazer a análise dos gases do escapamento.
Figura 11– Apresentação simplificada de um Carburador
Fonte: CONTESINI, 2014
Figura 12– Detalhe da admissão, com corpo de borboleta e sensores em um motor monocilíndrico
Fonte: Honda, 2009
Figura 13–Hallmeter e curva de leitura da sonda lambda
Fonte: FUELTECH, 2013.
Figura 14– Curva de leitura da sonda lambda
Fonte: GASPOINT, 2014
2.4 Injeção Eletrônica Multiponto Indireta de Combustível
	Bauer (1999) diz que os sistemas de injeção multiponto indireta, são hoje os mais utilizados em motores de ciclo Otto, por oferecerem vantagens frente a injeção monoponto (no caso de motores com mais de um cilindro), e por ainda atenderem as normas vigentes de emissões. São as primeiras opções quando comparadas à injeção eletrônica direta (que injeta o combustível diretamente na câmara de combustão), que tem um custo consideravelmente maior. O sistema multiponto indireto, apresenta um bico injetor dedicado a cada cilindro do motor, posicionados no coletor de admissão na região anterior à válvula. Com a aspersão individualizada, há uma melhor atomização do combustível, reduzindo seu acúmulo nas paredes do coletor de admissão, tendo assim uma resposta mais eficiente do motor, às mudanças de parâmetro feitas pelo módulo de processamento da injeção.
O controle da injeção eletrônica pode ser feito em malha aberta, cujo sistema não mantem uma relação direta entre o sinal desejado e o sinal de saída, como por malha fechada, que usa a retroalimentação de informações da saída para então processá-las e tomar ações para adequar o sistema às condições ideias. (VON GLEHN, 2001).
Figura 15– Sistema de Injeção Indireta (Multiponto)
Fonte: BOSCH, 2002
Figura 16- Tensão de acionamento (5,0 ms) aplicada ao bico injetor
Fonte: MENDES et al., 2004
Figura 17– Apresentação de um sistema de injeção eletrônica
Fonte: BOSCH, 2002
2.5 Compressão
	
A taxa de compressão é um parâmetro definido no momento da concepção do projeto, e não é alterado durante o funcionamento do motor, pois requer a alteração de componentes mecânicos. O projeto dos pistões e das câmaras de combustão, sempre visam a máxima otimização, e a geometria de cada um desses é crucial para uma boa performance. Diversas soluções para a variação da taxa durante o funcionamento do motor foram propostas, mas nenhuma delas se popularizou (com destaque para uma solução proposta pela SAAB, em que o cabeçote, montado juntamente com os cilindros, podia ser deslocado em relação à árvore de manivelas, fazendo com que sua compressão variasse entre 8:1 e 14:1). A compressão está diretamente ligada ao rendimento e ao aproveitamento das características de um determinado combustível, e juntamente com a ignição, tem papel fundamental no desempenho. Ela é tão fundamental para um motor, que no caso de motores a diesel, é a compressão do ar admitido que faz a ignição do combustível, sem a necessidade de uma vela de ignição. Nos motores à gasolina e álcool, a compressão é chave para que o combustível estar pronto para a ignição, porém esses dois combustíveis possuem taxa de compressão distintas, e desde o lançamento dos chamados motores “Flex”, tem-se discutido qual a melhor maneira de fazer com que consigamos rendimento bom para os dois combustíveis em um mesmo motor. Com o uso da injeção eletrônica direta e os turbo compressores, podemos estar próximos de conseguir o rendimento ideal dos dois combustíveis em um mesmo motor. (MORAN; SHAPIRO, 2012).
Figura 18– Motor com taxa de compressão variável
Fonte: SAABNET, 2013
2.6 Ignição
	
Após ser completada a admissão, e o pistão em seu movimento ascendente com as válvulas fechadas concluído a compressão (desconsiderando por motivos didáticos que a ignição ocorre antes do PMS), o fluido de trabalho está muito aquecido e pronto para a ignição. Essa energia de ativação pode variar entre 0,2 e 3,0 milijoules (mJ), dependendo das características da mistura (Pobre, Rica ou Estequiométrica em λ=1,00) para que se inicie a combustão (CARVALHO, 2005; ADLER, U.: BAUER, 1999).
	Sendo o sistema de ignição o responsável por prover essa energia desde sua geração até o tempo ideal em que chegará no eletrodo da vela de ignição, ele se baseia no princípio da elevação da tensão fornecida pelo alternador, para que o isolamento entre os eletrodos central e lateral oferecido pela mistura seja vencido e então se forme a centelha. O papel de elevar a tensão é exercido pela bobina de ignição, que pode elevar os 12 volts fornecidos pelo regulador de tensão, a mais de 40kV. (DENTON, 2000).
	Nos motores estacionários de pequeno porte, a ignição mais comum é a que utiliza um magneto. Esse sistema usa aenergia mecânica do motor, para produzir corrente alternada através dos intervalos do ciclo de rotação do magneto. Uma grande vantagem do sistema, é não requerer o uso de um acumulador (bateria), pois a energia necessária à ignição é produzida pelo próprio magneto, tornando este um sistema extremamente confiável, sendo utilizado inclusive em aviões com motores de pistões como o Cessna 152. O objetivo do sistema, assim como em qualquer sistema de ignição por centelha, é gerar uma tensão extremamente alta, no momento ideal para a ignição e é composto basicamente por uma armadura de diferentes formatos com sua(s) extremidades apontadas para o(s) imã(s) permanentes fixados no rotor, uma bobina primária enrolada a essa armadura (normalmente um fio mais grosso), uma bobina secundária com um fio muito mais fino que o da primária e uma unidade de controle eletrônico simples ou um conjunto de interruptores e capacitor. Para gerar a tensão necessária para a ignição, a bobina estática presa a carcaça do motor é excitada pelos imãs permanentes fixados no rotor (que fica preso ao virabrequim, portanto possui a mesma rotação do motor), induzindo um campo magnético nessa. Esse campo magnético induz uma pequena quantidade de corrente nas bobinas primária e secundária, que durante seu pico é interrompida pela unidade de controle ou pelo platinado e capacitor, causando um pico de tensão na bobina primária. A bobina secundária por ter inúmeras voltas a mais que a primária, amplificando fortemente a tensão, e é essa que segue para a vela de ignição, gerando a centelha (SCHWANER, 1992).
	Até pouco tempo atrás, o sistema de ignição era composto de um distribuidor com rotor, platinado e diversas outros dispositivos móveis, que eram suscetíveis à falha, pois sofriam desgaste com o uso e requeriam ajustes. A primeira evolução desse sistema consistiu em substituir o platinado do distribuidor, por um driver transistorizado e substituindo o avanço à vácuo ou centrífugo, pela ignição eletrônica mapeada, que em comparação ao avanço mecânico um controle de avanço muitas vezes mais preciso. Com o desenvolvimento da injeção eletrônica e da capacidade de processamento, cada vez mais, era necessário um controle preciso da ignição. Com o foco no melhor rendimento do motor, a ignição também precisou se tornar flexível, já que regime de rotação, carga, mistura ar-combustível e diversos outros parâmetros precisavam de um controle fino. Os progressos nos sistemas de ignição mapeada tornaram possível a substituição dos sistemas mecânicos de controle, por sistemas eletrônicos, aposentando assim o distribuidor, que foi substituído pelas bobinas banco a banco ou individuais por cilindro. A principal vantagem do sistema de bobina individual é o ganho de controle da ignição por cilindro, e a desvantagem é o seu maior custo, restringindo sua aplicação a motores mais modernos. (DENTON, 2000).
	Para que o sistema de ignição saiba em qual posição se encontram os pistões, sendo assim determinado o melhor momento para a ignição, surgiu o sensor de rotação com roda fônica. Considerado a evolução do sensor de rotação do distribuidor, ele estabelece referências para que o sincronismo dos processos do motor ocorra segundo sequências e temporizações específicas. Na maioria dos casos, o conjunto é formado por uma roda dentada que normalmente teria 60 dentes em seu perímetro, mas para que ela forneça um sinal de posição, possui 2 a menos em um ponto específico, totalizando 58 dentes, deixando assim um espaço sem dentes que serve como referência para que o sensor capte uma variação e com isso identifique a posição exata do conjunto. O sensor de rotação, também conhecido como sensor de efeito Hall, funciona pela pelas variações de um campo magnético, gerado pelos picos e vales da roda fônica, que através um imã fixo envolto por uma bobina (sensor) e posicionado em frente aos dentes dessa, fornece a ECU a posição do motor, tendo como referência os dois dentes faltantes. A roda fônica fica diretamente ligada a arvore de manivelas, por isso possui a mesma rotação desta.(ANTUNES, 2012).
Um dos artifícios utilizados pelos motores para ganho de potência é através do avanço do ângulo de ignição, limitado pela detonação (pré-ignição), que ocorre quando a temperatura ou pressão da mistura atinge um limite crítico, entrando assim em combustão em qualquer ponto do cilindro/câmara de combustão sem a necessidade da ignição da vela, gerando picos de pressão no interior do cilindro e um ruído característico. Esse fenômeno gera danos progressivos e irreversíveis ao motor e para isso é instalado no motor um sensor de detonação, que detecta a frequência específica (separando dos demais ruídos gerados pelo motor) e regula o ponto de ignição até um ângulo em que cessem as pré-ignições. (BRAGA, 2007; BAETA; VALLE; BARROS, 2004).
O sistema de ignição tem importância fundamental no funcionamento, rendimento, eficiência e controle de emissões de um motor a combustão interna com ignição por centelha.
Figura 19– Influência do avanço de ignição na pressão do cilindro
Fonte: BAUER, 1999
Figura 20– Sistema de ignição mecânica com platinado, rotor e avanço à vácuo
Fonte: FLATOUT, 2013
Figura 21– Sistema de ignição com bobinas individuais
Fonte: AUTO..., 2008
Figura 22– Roda Fônica e Sensor
Fonte: IGNIFLEX, 2014
Figura 23– Gráfico gerado pela leitura do sensor da roda fônica
Fonte: OFICINA BRASIL, 2015
2.7 Escape
Apesar do escape ser a última etapa do ciclo, é uma fase que demanda toda a atenção, principalmente para os motores com injeção eletrônica, que utiliza os gases de escape para saber como está a mistura que está sendo admitida pelo motor. Após a ignição da mistura, e a expansão dos gases fazer com que o pistão atinja seu PMI (ponto morto inferior), a válvula de escape é aberta para que os gases da combustão sejam expulsos do cilindro, e assim iniciar um novo ciclo. Ao sair do cilindro, o coletor de escapamento une os gases provenientes de cada um dos cilindros individualmente, e os conduz para o catalizador, mas não sem antes passar esses pela Sonda Lambda, para que seja analisada a quantidade de oxigênio proveniente da queima. Com a informação fornecida pela sonda, a central faz o processamento de todos os parâmetros de funcionamento e demanda, e assim providencia os ajustes da quantidade de combustível injetada. A partir daí os gases passam pelo catalizador, que através das suas características, converterá o monóxido de carbono, hidrocarbonetos e óxidos de nitrogênio em substâncias não nocivas, como o dióxido de carbono, nitrogênio e vapor d’agua, antes de ser eliminado pelo escapamento. (LANA, 2007).
Figura 24– Coletor de escapamento integrado ao catalisador com orifício para instalação da sonda lambda (sensor de oxigênio), abafador para redução de ruídos e ponteira (centro)
Fonte: TUPER ESCAPAMENTOS, 2013
2.8 Central de Controle do Motor (ECU)
	
Com tantas informações fornecidas pelos inúmeros sensores espalhados pelo motor, temos que ter uma central capaz de receber, processar e agir frente a grande variação de situações a que um motor é submetido. Durante o desenvolvimento de um uma central, todas as situações pela qual ela pode passar, são simuladas, para que não haja falhas em nenhuma das condições normais de uso. Esse processo é chamado de Calibração e nessa etapa são gerados diversos parâmetros que fazem com o motor tenha a melhor resposta possível, servindo como diretrizes para a tomada de decisão do melhor a se fazer em uma determinada condição. (PUJATTI, 2007).
	A central de controle do motor é a responsável por controlar a relação ar/combustível a ser admitida, o cálculo do melhor momento para a ignição da mistura comprimida, o controle da marcha lenta, o controle dos comandos de válvula variáveis, dentre muitas outras funções, sendo, portanto, o cérebro do motor. As centrais que vem de fábrica nos motores, normalmente não permitem grandes alterações, preservando assim as especificações padrão de fábrica, assegurandoque seja mantida a integridade do motor. Contudo, alguns usuários que usam seus motores em aplicações específicas, tem a opção de alterar os parâmetros de funcionamento de fábrica com a utilização de centrais programáveis. Essas centrais podem fazer a leitura dos sensores e atuar da maneira que o usuário definir (dentro de um limite), alterando tempos de injeção de combustível, avanço da ignição, resposta do acelerador, momento de atuação do comando de válvulas variável, etc., substituindo, portanto, o módulo standard do motor. (PUJATTI, 2007).
Figura 25– Módulo de injeção eletrônica original
Fonte: MAGNETI MARELLI, 2015
Figura 26– Módulo de injeção eletrônica programável
Fonte: FUELTECH, 2013
2.9 Controle de emissões
	
Apesar de ainda não termos uma regulamentação brasileira para emissões em motores estacionários de pequeno porte, países como Estados Unidos, Canadá e a União Europeia, exigem a realização de ensaios em motores fora de estrada (jardinagem, agricultura, construção, veículos de recriação, lanchas, etc.) quanto ao seu desempenho ambiental, antes de serem liberados para comercialização. Para tal, é levado em conta a medição dos principais poluentes controlados nesse tipo de análise: são eles os hidrocarbonetos (HC), os óxidos de nitrogênio (NOx), o monóxido de carbono (CO), os materiais particulados (MP), sendo impostos limites para emissão destes. A ideia principal, é que seja implementado um programa na linha de produção, cujo objetivo é utilizar testes obrigatórios dos motores já montados, para realimentar o sistema com informações, e em caso de não conformidade, serem providenciados os devidos ajustes para a adequação dos motores à legislação. (RECH JÚNIOR, 2007).
	Em relação aos motores estacionários, com aplicação em indústrias e instalações fixas, ainda não há legislação que regule o controle de emissões, o que pode representar algo em torno de vinte vezes mais poluentes que um motor do mesmo porte, porém regulamentado. O fato de não haver uma regulamentação, não quer dizer que os fabricantes de motores de médio e grande porte (que em quase sua totalidade são de empresas estrangeiras), descuidam de seus motores. A maioria desses fabricantes já obedecem a normas internacionais de emissões, e produzem motores com as mais atuais tecnologias, reduzindo não só os poluentes, como apresentando ganhos consideráveis em economia de combustível, e performance, elevando consideravelmente a eficiência de seus produtos. Para que haja o correto controle de emissões nesses motores, há a necessidade de constante modernização em seus projetos, e essa demanda traz consigo um custo que nem sempre é aceito em alguns setores (principalmente se a mudança não for obrigatória). Toda tecnologia vanguardista tem um custo elevado quando lançada, porém, em um curto prazo, se torna comum e seu custo equilibra com seu benefício, sendo então bem aceita e tornando-se padrão, isso até aparecerem mais inovações. (JANUÁRIO, 2012).
	A central de controle do motor (ECU) é a responsável pela manutenção dos parâmetros de funcionamento estabelecidos pelo fabricante, e para isso possui diversos sensores que alimentam a central com sinais e tornam possíveis inúmeros ajustes a todo o tempo. Um dos mais importantes sensores para o sistema de injeção eletrônica é a sonda lambda ou sensor de oxigênio. (PUJATTI, 2007).
	A Sonda Lambda é um sensor instalado próximo à saída de gases do escapamento, e sua função é informar o teor de oxigênio presente nesses gases. Para seu funcionamento correto precisa estar a temperaturas acima de 300°C, podendo ser aquecida eletricamente (modernas) ou com os gases do escapamento (antigas). Essa necessidade de aquecimento se deve ao material de cerâmica revestido com platina e protegido por um invólucro metálico da qual é composta a sonda, que se torna condutora de íons de oxigênio a partir dessa temperatura. Esses íons chegam ao material interno da sonda, que são basicamente dois: O Zircônio que gera uma diferença de potencial entre seus terminais oscilando entre 0,1 e 0,9 volt sendo que a ideal é 500mV, e a de Titânio que tem sua resistência elétrica alterada em função da concentração existente, variando entre 20.000 ohms para mistura pobre e 1.000 ohms para mistura rica.O valor de referência em lambda para a mistura estequiométrica (proporção ideal de mistura ar/combustível) é o λ=1,00, para as misturas ricas (com excesso de combustível para a massa de ar admitida) são valores λ<1,00 e para as misturas pobres (com falta de oxigênio para a massa de ar admitida) são valores λ>1,00. Com essa informação, a ECU tem referência de como está a mistura, e a partir dessa e de várias outras informações recebidas de diferentes sensores, ela faz a correção da quantidade a ser injetada na mistura, controlando assim o consumo e emissões, e preservando o catalizador, que tem sua vida útil reduzida quando não trabalha com a mistura correta (VON GLEHN, 2001).
	Todos os tipos de sistemas de controle da mistura ar combustível são basicamente divididos em dois: Os sistemas que operam em malha aberta, que não mantem uma relação direta entre o sinal desejado e o sinal de saída, sendo que esse nem sequer é medido, e os sistemas que operam em malha fechada e apresentam resposta de saída direta sobre a ação de controle, fazendo com que ocorra retroalimentação do sistema e ações tomadas em função dessa informação. Durante a partida a frio e fase de aquecimento do motor, a malha pode trabalhar em aberto, já que o sensor só começa a medir com eficiência a partir de determinada temperatura. (OGATA, 1985).
	
Figura 27– Influência da variação de λ na potência indicada e de consumo específico de combustível (a) e na composição das emissões de poluentes (b)
Fonte: ADLER; BAUER; RÖDER, 1993
Figura 28– Sonda Lambda (sensor de oxigênio)
Fonte: BOSCH, 2012.
Figura 29– Princípio de funcionamento e gráfico do coeficiente lambda
Fonte: CISE ELETRÔNICA, 2010
Figura 30– Vista do posicionamento, em corte e funcionamento da sonda lambda
Fonte: DICAS..., 2010
3 CONSIDERAÇÕES FINAIS
	
A evolução constante dos motores e seus sistemas de controle, tem como principal objetivo fornecer o desempenho para o qual foi projetado, respeitando plenamente as normas de emissões e reduzindo o consumo de combustível. Com o passar dos anos, os motores estão cada vez mais eficientes, e hoje, motores de pequenos volumes geram potência próxima a de outros com o dobro de seu volume de dez anos atrás e com um ganho significativo de torque. 
	Ainda hoje, pequenos motores estacionários de ciclo Otto permanecem sem uma legislação específica, e por isso mantem o mesmo projeto de décadas atrás, utilizando carburador para fazer a mistura, magneto, distribuidor ou outro tipo de ignição mecânica para controlar a ignição, e sem nenhum dispositivo para fazer a catálise dos gases do escapamento.
	A importância de um projeto de adaptação de um sistema de injeção e ignição eletrônica em um motor estacionário com as características descritas acima, é apresentar uma proposta de adequação, para o aproveitamento de forma racional desses motores com possíveis ganhos significativos na redução de emissões e também na economia de combustível. 
	
	
4 METODOLOGIA
Um fator de grande relevância para o sucesso e desenvolvimento do projeto, é a seleção do motor a ser adaptado. Para o trabalho proposto, optou-se por um motor estacionário simples, usado, que estivesse condições de funcionamento, fosse alimentado por carburador e que não possuísse qualquer tipo de controle eletrônico de ignição. A opção pelo motor Yanmar NG-137 de 136cc e 3,4cv, tem como objetivo apresentar a possibilidade de adaptação, mesmo nos estacionários mais antigos. Esse modelo de motor é fabricado pela Montgomery desde a década de 60, e apesar de ter passado por algumas mudanças de proprietários e troca de nome, seus produtos sempre gozaram de boa reputação e não tiveram modernizações relevantes nas décadas que seseguiram. 
Como opção para o sistema de injeção eletrônica, a escolha foi pelo módulo de controle programável FuelTech FT500, de fabricação nacional, com boa reputação entre os módulos programáveis, possuindo interface amigável ao usuário, e possibilitando o controle de inúmeros parâmetros do motor, mesmo para um motor tão simples quanto esse. Já para os componentes da injeção e seus sensores, a escolha foi pelo conjunto da Honda Biz 125, por ter volume de deslocamento (cilindrada) próximo ao do motor NG-137, ser refrigerado a ar, possuir todos os sensores necessários à adaptação e ser de fácil substituição e acesso a informações sobre seus componentes.
A sequência adotada para a Metodologia no TCC-1 apresenta um passo a passo da medição de emissões e posterior desmontagem do motor para a retirada do carburador e de todos os acessórios não necessários à adaptação; o TCC-2 apresentará o passo a passo da adaptação do sistema de injeção eletrônica e os novos resultados das medições de emissões.
Figura 31– Motor Estacionário 4 Tempos com ignição por centelha à gasolina YanmarNG-137
Fonte: Motor comprado para o trabalho, 2015.
4.1 Estado inicial e alterações
O motor foi adquirido em más condições de funcionamento, porém, com bom índice de originalidade na loja RONIMAC, uma assistência técnica de compressores e máquinas. O motor possui partida manual por corda, diretamente na polia da árvore de manivelas.
Fez-se uma revisão básica com troca de óleo, limpeza do filtro de ar e linha de admissão, substituição do filtro de combustível e mangueiras, limpeza e passivação do tanque de combustível, juntamente com a troca do kit de reparo do carburador, medidas que foram fundamentais para o funcionamento do motor que há anos estava parado. A partir desse ponto, não foram feitas quaisquer alterações no motor, pois mudanças pós medições invalidariam os resultados.
Os itens da injeção eletrônica (exceto o módulo de injeção e ignição eletrônica FuelTech) foram adquiridos usados na loja GABRIEL MOTOS, na avenida Pedro II, retirados de uma motocicleta que funcionava normalmente. Como a primeira etapa do trabalho não contempla a adaptação do sistema, não foi comprovado o funcionamento dos componentes, apenas foram feitos testes com um multímetro para verificar a impedância dos sensores (por exemplo, 9-12 Ω para o injetor de combustível), comparando os valores aferidos com os informados no manual. O tanque de combustível original poderia ser utilizado para a adaptação, porém seu uso acarretaria a necessidade de inúmeras alterações para comportar a bomba de combustível elétrica. Por isso foi utilizado o conjunto de tanque, bomba elétrica e filtro de combustível da própria Honda, pois já fornece o combustível na pressão de trabalho (3kg/cm² em marcha lenta). O Módulo Programável FuelTechFT500, foi fornecido por empréstimo pelo Instituto Politécnico da Universidade Católica de Minas Gerais.
Figura 32– Conjunto Motor Estacionário 4 Tempos com ignição por centelha à gasolina Yanmar NG-137 e conjunto de injeção eletrônica e chicote elétrico da Honda Biz 125
Fonte: Motor e injeção comprados para o trabalho, 2015.
4.2 Análise dos gases do escapamento
O primeiro passo para a correta avaliação dos benefícios oferecidos por um sistema de injeção eletrônica em um motor estacionário, é a coleta de informações sobre o motor original, obtendo assim valores de referência para posterior comparação pós adaptação. Para isso foi utilizado o aparelho da Tecnomotor TM-131 que faz a análise dos 5 principais gases do escapamento: CO, HC (hidrocarbonetos), CO2, O2e NOx.
Após ser feita a instalação da sonda no escapamento, o aparelho faz sua auto calibração e inicia a análise em marcha lenta. Para análises veiculares, o Inmetro requer a coleta em marcha lenta e em rotação intermediária (entre 2400 e 2700 rpm), mas como inicialmente o motor não possui nenhum tipo de tacômetro para que seja feita a aferição da rotação média, a coleta será feita apenas na marcha lenta.
Quadro 1– Exemplo de resultados obtidos em uma análise de gases
Fonte: COELHO et al., 2006.
Figura 33– Analisador de Gases TM-131
Fonte: TECNOMOTOR, 2014
4.3 Desmontagem do sistema de alimentação por carburador
Após ser feito o registro dos níveis de emissão de gases com o motor original, foi iniciada a desmontagem do sistema de alimentação por carburador, para dar início ao processo de adaptação do novo sistema.
Retirou-se o tanque de combustível e suas tubulações, filtro de ar, carburador e o conjunto mecânico de controle de rotação (por ser um motor estacionário e normalmente trabalhar com rotação contínua, o motor possui uma alavanca com trava para essa seleção). Em seu lugar serão instalados tanque de combustível com bomba elétrica, corpo de borboleta com bico injetor, sensores e filtro de ar, etc.
Figura 34– Carburador e filtro de ar
Fonte: Retirado do motor comprado para o trabalho, 2015
Figura 35 – Tanque de combustível
Fonte: YANMAR, 2014
5 RESULTADOS ESPERADOS E CONCLUSÕES INICIAIS
	
O motor, que inicialmente apresentava falhas de funcionamento devido à falta de manutenção, foi facilmente reparado e regulado para a realização das medições e adaptações. A robustez desse motor, notada nessa etapa do trabalho, confirma seu bom funcionamento para as aplicações indicadas, mas também a estagnação tecnológica dos motores estacionários de pequeno porte. Antes mesmo de serem realizados os testes de emissões, por meio de inspeções visuais, é percebido o excesso de combustível na mistura e o excesso de hidrocarbonos na descarga, indicando o baixo aproveitamento de energia e a alta emissão de poluentes.
Espera-se, portanto, que o teste de emissões do motor original, apresente concentrações significativamente maiores de gases nocivos, quando comparado aos resultados obtidos após a adaptação da injeção eletrônica, em razão do melhor controle da quantidade de combustível injetada.
	A longo prazo, é considerada a possibilidade de prolongamento da vida útil do motor, devido à menor contaminação do óleo lubrificante, decorrente do excesso de combustível, o melhor controle dos parâmetros operacionais, evitando a sobrecarga ou a sobre temperatura, redução da necessidade de paradas para manutenção do sistema mecânico, de ignição e do sistema de alimentação.
	Apesar do maior custo do sistema de injeção e ignição eletrônica, comparado ao carburador e ignição mecânica, sugere-se que essa diferença possa ser minimizada se considerada as vantagens acima e a redução no consumo de combustível ao longo dos mais de 30 anos previstos para o seu funcionamento.
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ANEXOS