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Calibração de motores de combustão interna

A calibração de motores consiste em configurar o funcionamento do motor para atender normas ambientais para redução de gases tóxicos, bem como redução no consumo de combustível, desempenho dinâmico e máxima eficiência energética.

 

Motores de combustão interna

Para algumas pessoas um motor para funcionar precisa de Ar, Combustível e fogo, para outras precisa de um pouquinho mais, de uma boa compressão do motor aliado dos demais três fatores já mencionado. Se você pegar combustível jogar no chão e colocar fogo, esse fogo irá consumir o combustível de forma descontrolada até que o combustível desapareça, agora voltando para os motores, se ocorrer uma combustão de forma descontrolada, iremos ter alto consumo de combustível, com altas rotações e praticamente danificar este motor, ou talvez esse motor não entre em funcionamento, pois não existe controle do mesmo. (Fig.1)



Carburador

O carburador regula a quantidade de combustível a ser injetado dentro do cilindro através do giclê, porem existe uma limitação em sua aplicação que não permite novos ajustes em tempo real de funcionamento do motor. (Fig.2)



Injeção Eletrônica

A injeção eletrônica consiste em aplicações de vários sensores e atuadores por toda a parte do motor, os sensores informam o comportamento do motor para uma central de comando e essa central envia comandos para atuadores controlar o motor. (Fig.3)



Gerenciamento eletrônico

Para que o motor funcione corretamente, ele precisa ser controlado ou seja gerenciado, e quem faz este processo é a central, o computador do carro, dentro da central existe um hardware com vários componentes eletrônicos e dentro do hardware temos um software, este programa dentro da central irá fazer cálculos matemáticos com os sinais dos sensores,  e depois enviar comandos para os atuadores, e assim o motor funcionar corretamente em  várias condições, em marcha lentas, em  velocidade cruzeiro, em uma subida, descida, em dias de muito frio, em dias de muito calor, a nível do mar, em grandes altitudes e etc. (Fig.4)




Legislação na calibração de motores

A calibração de motor é uma área que estuda os fenômenos físicos que ocorrem em um motor, e dentro destes fenômenos físicos buscam encontrar soluções para o melhor desempenho do mesmo. Na Europa os motores são fabricados dentro das normas da Euro 1,2,3,4,5 e no Brasil os motores trabalham dentro das normas do Proconve PL1, PL2 , PL3, PL4, PL5, PL6 e PL7.Atualmente estamos na PL7 , nesta fase teremos o comparativo do valor de emissão dos gases homologado pela montadora, em relação ao valor real do veículo em campo. Esses dados serão coletados pelo RDE “Real Drive Emissions”, e repassados para o Governo, mas ainda sem penalização oficial, já na fase 8 será obrigatório o comprimento dessas metas.      O teste Real Driving Emissions (RDE) mede os poluentes, como Nox e CO2, emitidos pelos carros durante a condução na estrada. O RDE não substitui o teste de laboratório, mas o complementa. O RDE garante que os carros gerem baixas emissões em relação às condições da estrada. De acordo com o RDE, um carro é conduzido em vias públicas e em uma ampla gama de condições diferentes. Equipamentos específicos instalados no veículo coletam dados para verificar se os limites legislativos para poluentes como NOx não são excedidos. Para medir as emissões de poluentes conforme o veículo é dirigido nas estradas, os carros são equipados com Sistemas Portáteis de Medição de Emissões (PEMS) que fornecem um monitoramento completo em tempo real dos principais poluentes emitidos pelo veículo (ou seja, NOx). Os PEMS usados ​​para emissões reguladas são equipamentos complexos que integram analisadores de gás avançados, medidores de vazão de massa de exaustão, estação meteorológica, Sistema de Posicionamento Global (GPS) e uma conexão com as redes de veículos. A Europa é a primeira região do mundo a introduzir tais testes na estrada, marcando um grande salto no teste de emissões de automóveis. (Fig.5)




Evolução dos motores

Os sistemas de injeção eletrônica têm múltiplas vantagens em relação aos motores mais antigos, sendo a otimização de combustível, melhor controle da mistura ar e combustível, redução dos gases tóxicos como CO, HC e Nox, melhor controle da marcha lenta, e um controle termodinâmico mais eficiente. A central possui uma linguagem de programação altamente capaz de gerenciar um motor atendendo as normas legislativas do Proconve.

Calibradores de motores

O calibrador de montadora busca desenvolver uma estratégia de funcionamento do motor com eficiência energética dentro das normas do Proconve e EURO, ou seja, buscar atender um motor com torque e potência e consumo de combustível eficiente dentro das normas ambientais. Buscar um motor com excelência dentro das normas ambientais é uma tarefa desafiadora para os calibradores, pois nem sempre o melhor torque e potência, a emissão de gases atendera os parâmetros, então o calibrador tem que encontrar recursos para que os gases atenda os parâmetros de emissões toxicas. (Fig.6)



O fluxo de Trabalho na calibração

As sistemistas como Robert Bosch, Continental, Magnet Marelli e outras desenvolvem a calibração dos motores paras as montadoras como as mais conhecidas, GM, FORD, VW, FIAT, HONDA, Toyota atendendo as normas ambientais e os requisitos especifico de cada montadora. Em média um projeto de desenvolvimento de calibração de motor dura entre 1 a 2 anos todo o seu processo, a GM quer lançar o novo Onix, ela entra em contato com a Bosch e pede para que seja construído uma central que gerencia o seu motor, a central é construída “hardware” e nele é aplicado um software, existe um time na sistemista Bosch que atua apenas no desenvolvimento do hardware, outro time que atua no desenvolvimento do software e outro time que irá realizar a calibração do motor. (Fig.7)




Base Calibration

Esta é a fase de calibração básica do motor, como torque do motor, enchimento ar/combustível, detonação, avanço de ignição, injeção de combustível, e através destas variáveis levantar alguns mapas básicos, essa fase dura em torno de 4 meses em seu desenvolvimento, primeiro os testes são realizados em motores acoplado em dinamômetros e depois é realizado os testes nos veículos em rodagem.

Cold Start/ Hot Start

Nesta fase são realizados testes de partida no motor, em nosso país usamos o combustível flex, e os engenheiros calibradores tem que garantir que o motor funcione em múltiplas temperaturas com o combustível Flex. Cada montadora pode ter seu requisito especifico de partida do motor, como exemplo pode exigir que a 0°C o motor de partida em 3 segundos e funcione liso. São realizados testes de rodagens em várias situações a nível do mar, em altitudes, em países com temperaturas muito baixa, em países com diferentes tipos de combustível, tudo para encontrar o melhor parâmetro de acerto do motor.

Emissões

Essa fase é onde o engenheiro deve calibrar o motor dentro da lei, no Brasil tem que se enquadrar na Proconve L7 e para exportação atender as normas EURO.

Diagnosis

Nesta fase é desenvolvido o sistema de auto diagnóstico da central, onde se algum sensor ou atuador não trabalhar dentro dos parâmetros definidos, a central ira entrar em modo de emergência, gerando códigos de falhas, e também os engenheiros tem que garantir que mesmo que um sensor ou atuador não funcione, o motor não venha a contaminar o meio ambiente, a para isso estratégias são criadas como os modos de emergência que não deixa o motor ultrapassar 3000 RPM e etc.

Safety

Nesta fase é desenvolvido estratégias para proteger o motor, como exemplo se pisar no acelerador 100% com o motor parado a central irar cortar o RPM para proteger o motor, e assim garantir a durabilidade dos componentes mecânicos.

Na calibração o engenheiro atua muito com a linguagem de programação, todo o processo do motor o engenheiro cria uma linguagem para que a máquina calcule e faça as melhores ações para o motor atender os requisitos por ele definido.

Exemplo de linguagem de programação

class Carro {

     string marca; // Define a marca do carro

     string modelo; // Define o modelo do carro

     int ano; // Define o ano de fabricação do carro

     string categoria; // Define a categoria, por exemplo carro de passeio, utilitário...

     double potencia; // Define a potência do carro

     double autonomia; // Define a autonomia em km

     boolean ligado; // Define se o carro está ligado

 

     public Carro() {

 

     }

 

     public Carro(string marca, string modelo, int ano, string categoria,

     double potencia, double autonomia, boolean ligado) {

         this.marca = marca;

         this.modelo = modelo;

         this.ano = ano;

         this.categoria = categoria;

         this.potencia = potencia;

         this.autonomia = autonomia;

         this.ligado = ligado;

     }

 }

Esta linguagem é apenas um exemplo para o leitor, para que possa intender que é assim que a central recebe dados dos sensores realizada cálculos e definem as melhores ações para o motor.

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