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Analisando os fenômenos de escoamento dos gases com o transdutor JM29 aplicado no cilindro do motor.

A aplicação dos transdutores no motor, possibilitam analisar os fenômenos dos gases do motor, desde sua entrada ate sua saída. Qualquer anomalia do motor irá afetar diretamente as características do escoamento dos gases, e estas mudanças são percebidas com a aplicação e técnicas de análises de transdutores.

 

Neste artigo iremos apresentar uma análise técnica do transdutor de pressão JM29 aplicado no cilindro do motor, com a utilização do osciloscópio picoscope automotivo. No gráfico 1, está sendo utilizado um tempo de 5 segundos, isso nos possibilita um bom tempo de coleta de imagem, para explicar melhor este tema, imagine um motor em marcha lenta com 900 RPM, “Rotações por minuto”, o motor nesta condição está girando 900 vezes a cada 60 segundos, mesmo que 15 rotações por segundo, logo na calibração do osciloscópio para a coleta dos gráficos, a divisão configurada no software está com 5 segundos por divisão. O software do picoscope possui 10 divisões no eixo horizontal e 10 divisões no eixo vertical, a base de tempo sempre será no eixo horizontal, assim como a frequência, e no eixo vertical podemos ter variáveis como voltagem, amperagem, pressão, temperatura e demais grandezas. Portanto como a divisão está com 5 segundos e o software do osciloscópio possui 10 divisões, ao todo conseguimos capturar nesta calibração 50 segundos de imagens, logo usando esta linha de raciocínio, sabemos que 1 segundo com o motor a 900 RPM temos 15 rotações, portanto com 50 segundos teremos 750 voltas completas capturadas do motor. (Fig.1)




No gráfico 1 com o transdutor JM29, temos uma linha de tensão que se inicia em 0 volts, depois ela sobe para 0,891 volts, vamos aproximar o gráfico para melhor visualização e entendimento dos fenômenos. (Fig.2)




Agora vamos explicar este primeiro fenômeno observado, este ocorre, pois ao alimentar o sensor de pressão o mesmo irá medir a pressão atmosférica, isso mesmo, a pressão do ambiente, por isso ele emite uma tensão ao ser ligado.

Observação 1: Um manômetro de pressão não mede a pressão atmosférica, pois ele considera a pressão atmosférica sendo o ponto ZERO.

Observação 2: Existem diferentes tipos de transdutores de pressão, sendo transdutor de pressão absoluta, e transdutor de pressão relativa.

Transdutor de pressão absoluta: Este mede a pressão atmosférica ambiente.

Transdutor de pressão relativa: Este considera a pressão atmosférica como ZERO.

No estudo em questão estamos utilizando um transdutor de pressão absoluta, pois ao ligar o transdutor o mesmo indica a voltagem de 0,891 Volts, essa voltagem corresponde a sensibilidade do transdutor com a pressão ambiente.

Linha ZERO (OFFSET)

Na análise com o transdutor de pressão JM29, consideramos a pressão atmosférica como nosso ponto de partida, ou seja, o valor de 0,891 Volts, é nosso ponto de referência para medir a pressão positiva e para medir o vácuo. Vale lembrar que esse valor  de pressão atmosférica, ele muda de acordo com a altura em relação ao nivel do mar, como exemplo a nivel do mar a pressão é  aproximadamente de 1000 mBar, e a um  ponto de  600 metros acima do mar a pressão é de  940 mBar, e assim quanto mais alto for, a pressão vai diminuindo, por isso é importante ter um sensor MAP funcionando perfeitamente em um automóvel, pois o MAP é quem indica para a ECU a pressão que esta no momento, para assim fazer as correções de tempo de injeção e avanço de ignição.

Motor saindo da inercia (Estático para Movimento)

Nesta fase iremos analisar o comportamento da pressão do cilindro no momento em que ele parte de estático para movimento. O pistão em repouso ele pode estar em qualquer posição, vamos usar como referência o cilindro número 1 do motor, ele pode estar em PMS, PMI, bem como 10º depois do PMS, 20º DPMS, 30º DPMS, 10º antes do PMS, 20° APMS, 30° APMS, ou seja, em qualquer posição. No exato momento da partida no motor, podemos observar no gráfico uma pequena onda acima da linha zero de 0,891 Volts, e depois essa linha fica abaixo dos 0,891 Volts, isso indica que o pistão do cilindro número 1 já estava quase no final do seu percurso de compressão, depois no próximo ciclo do cilindro vemos sua torre bem mais alta, com uma pressão muito superior. (Fig.3)




As primeiras compressões do cilindro no momento do arranque

De fato, com o transdutor podemos analisar os fenômenos dinâmicos do motor, fenômenos estes que a engenharia de desenvolvimento analisa quando estão calibrando um motor, quando argumentamos sobre dinâmica, estamos falando do comportamento dos gases com o motor em movimento. Observem no gráfico de figura 4 que a primeira torre é menor que a segunda torre, que é maior que a terceira torre, isso nos mostra que a 2 torre é o ponto máximo de pressão que o cilindro 1 atingiu durante o início de arranque, apenas analisando este comportamento dinâmico dos gases podemos concluir que a vedação deste cilindro está eficiente, pois um cilindro com boa vedação sua eficiência de compressão é muito superior a um cilindro com perda de pressão por válvulas, juntas e anéis de segmentos.

 

 

 

Observação da 1º Torre


 

 

Iremos converter a voltagem do transdutor JM29 da primeira torre para unidade de pressão em Bar, vamos medir a pressão da primeira torre partindo de 0,891 volts, pois essa é a voltagem da pressão atmosférica ambiente, logo toda voltagem acima até o topo da torre é a pressão relativa máxima do cilindro, logo essa voltagem conforme figura 4 está medindo 3,33 volts. (Fig.4)






Observação da 2º Torre

Iremos converter a voltagem do transdutor JM29 da primeira torre para unidade de pressão em Bar, vamos medir a pressão da primeira torre partindo de 0,891 volts, pois essa é a voltagem da pressão atmosférica ambiente, logo toda voltagem acima até o topo da torre é a pressão relativa máxima do cilindro, logo essa voltagem conforme figura 5 está medindo 3,55 volts. (Fig.5)




Observação da 3º Torre

Iremos converter a voltagem do transdutor JM29 da primeira torre para unidade de pressão em Bar, vamos medir a pressão da primeira torre partindo de 0,891 volts, pois essa é a voltagem da pressão atmosférica ambiente, logo toda voltagem acima até o topo da torre é a pressão relativa máxima do cilindro, logo essa voltagem conforme figura 6 está medindo 3,40 volts. (Fig.6)





De acordo com os gráficos em questão analisados podemos dizer que a segunda torre corresponde a maior pressão do cilindro durante sua fase de arranque, atingindo um pico de 10,45 Bar, de fato em ralação ao motor estudado a pressão está dentro dos parâmetros, mas se encontrarmos uma pressão muito baixa, problemas de vedação e sincronismo se tornam suspeitos, logo outras técnicas de análises devem ser aplicadas.

Velocidade angular durante o arranque do motor

Outro fenômeno que podemos observar é a velocidade angular que o motor atinge no início do arranque, auxiliado pelo motor de partida. A bateria em bom estado e um bom motor de partida é de suma importância para tirar o motor da inercia, vencer os atritos mecânicos e assim entrar em marcha lenta e ser comandado pela injeção eletrônica a rotação de estabilidade “Marcha lenta”.

Primeira volta do motor

Na primeira volta do motor, podemos observar o tempo do primeiro pico de pressão ate o segundo pico de pressão, durante estes dois picos de PMS do mesmo cilindro, temos um ciclo completo do motor, ou seja, as 4 fases do motor, com uma frequência de 2 Hertz.




O motor em sua primeira volta gira a uma velocidade angular de 120 RPM com uma frequência de 2 Hertz. (Fig.7)




Estes fenômenos ocorrem até o motor entrar em marcha lenta e atingir uma velocidade angular de estabilidade entre 800 a 1000 RPM, nesta velocidade a pressão do cilindro será mais baixa entre 4 a 6 Bar, menor do que no momento da partida que fica acima de 10 Bar na fase de arranque com até 400 RPM, isto ocorre devido a velocidade do motor impactar no escoamento dos gases, princípio de Bernoulli que diz:

-Dentro de um fluxo de fluido horizontal, pontos de velocidade de fluido mais alta terão menos pressão que pontos de velocidade de fluido mais baixa.

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