BANCADA DIDÁTICA PARA ENSINO DE SISTEMAS características da injeção...

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Construindo Hoje a Engenharia do Amanhã Anais do XIV CONEMI - Congresso Nacional de Engenharia Mecânica e Industrial BANCADA DIDÁTICA PARA ENSINO DE SISTEMAS AUTOMOTIVOS ELETRÔNICOS DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL Nilmar de Souza (1) ([email protected]), Marcus Vinícius Ivo da Silva (2) ([email protected]), William da Silva Pereira (3) ([email protected]), Denis Rinaldi Petrucci (4) ([email protected]), Jacson Machado Nunes (5) ([email protected]), Walter Gonçalves de Souza Filho (6) ([email protected]) (1) Universidade Federal da Bahia (UFBA); Programa de Pós Graduação em Mecatrônica (2) Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB); Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas (3) Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB); Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas (4) Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB); Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas (5) Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB); Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas (6) Centro Educação Tecnológica Estado Bahia (CETEB); RESUMO: O presente trabalho surgiu da necessidade em desenvolver ferramentas para estruturação do ensino de Engenharia na Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, auxiliando com bancadas didáticas as práticas laboratoriais de componentes curriculares do curso de Engenharia Mecânica. O objetivo principal foi desenvolver uma bancada didática para o ensino de tecnologias de injeção eletrônica automotiva de combustível. A metodologia consiste em uma sequência de atividades: realizar o benchmarking dos modelos disponíveis no mercado, determinar o estado-da-arte de sistema de injeção de combustível, elaborar o projeto mecânico, fabricar os componentes e montar a bancada. O equipamento foi desenvolvido, fabricado, montado e testado. A visualização do funcionamento veio como forma de consolidar o ensino de Engenharia. O acionador do bico injetor foi desenvolvido tendo como elemento principal um microcontrolador PIC 16F877A, programado em C, e permitirá a recalibração do sistema para qualquer modificação dos elementos. Assim, este trabalho atendeu a prerrogativa de desenvolver uma solução dentro da instituição, pelos seus alunos e professores, personalizada para o ensino de Engenharia, no estado-da-arte, independente do orçamento da universidade. Além de ter oportunizado um momento para seus desenvolvedores consolidarem o conhecimento teórico obtido em sala de aula. PALAVRAS-CHAVE: Atomização, Névoa, Bico Injetor, Bancada Didática. DIDACTIC BENCH FOR TEACHING OF AUTOMOTIVE ELECTRONIC FUEL INJECTION SYSTEMS ABSTRACT: This paper arose from a need to develop equipment for structuring the teaching of Engineering at the Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, assisting with laboratory benches didactic practices of curricular components of the Mechanical Engineering course. The main objective was to develop a workbench didactic to teaching automotive electronic fuel injection technologies. The methodology consisted of a sequence of activities: performing the benchmarking of models available in the market, determine the state of the art fuel injection system, develop mechanical design, manufacture the components and assemble the bench. The equipment was developed, manufactured, assembled and tested. The preview of the operation came as a way to consolidate the teaching of Engineering. The trigger of the nozzle was developed with the main element PIC 16F877A microcontroller, programmed in C, and allow to recalibrate the system for any change in the particulars. This study answered the prerogative to develop a solution within the institution, its students and teachers, customized for the teaching of engineering in the state of the art, regardless of the university budget. Besides having oportunizado a moment to its developers consolidate the theoretical knowledge gained in the classroom. KEYWORDS: Atomization, Spray, Fuel Injector, Didactic Bench.

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BANCADA DIDÁTICA PARA ENSINO DE SISTEMAS AUTOMOTIVO S ELETRÔNICOS DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL

Nilmar de Souza(1) ([email protected]), Marcus Vinícius Ivo da Silva(2) ([email protected]), William da Silva Pereira(3) ([email protected]), Denis Rinaldi Petrucci(4) ([email protected]),

Jacson Machado Nunes(5) ([email protected]), Walter Gonçalves de Souza Filho (6) ([email protected])

(1)Universidade Federal da Bahia (UFBA); Programa de Pós Graduação em Mecatrônica

(2)Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB); Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas (3)Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB); Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas (4)Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB); Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas (5)Universidade Federal do Recôncavo da Bahia (UFRB); Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas

(6) Centro Educação Tecnológica Estado Bahia (CETEB); RESUMO: O presente trabalho surgiu da necessidade em desenvolver ferramentas para estruturação do ensino de Engenharia na Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, auxiliando com bancadas didáticas as práticas laboratoriais de componentes curriculares do curso de Engenharia Mecânica. O objetivo principal foi desenvolver uma bancada didática para o ensino de tecnologias de injeção eletrônica automotiva de combustível. A metodologia consiste em uma sequência de atividades: realizar o benchmarking dos modelos disponíveis no mercado, determinar o estado-da-arte de sistema de injeção de combustível, elaborar o projeto mecânico, fabricar os componentes e montar a bancada. O equipamento foi desenvolvido, fabricado, montado e testado. A visualização do funcionamento veio como forma de consolidar o ensino de Engenharia. O acionador do bico injetor foi desenvolvido tendo como elemento principal um microcontrolador PIC 16F877A, programado em C, e permitirá a recalibração do sistema para qualquer modificação dos elementos. Assim, este trabalho atendeu a prerrogativa de desenvolver uma solução dentro da instituição, pelos seus alunos e professores, personalizada para o ensino de Engenharia, no estado-da-arte, independente do orçamento da universidade. Além de ter oportunizado um momento para seus desenvolvedores consolidarem o conhecimento teórico obtido em sala de aula. PALAVRAS-CHAVE: Atomização, Névoa, Bico Injetor, Bancada Didática.

DIDACTIC BENCH FOR TEACHING OF AUTOMOTIVE ELECTRONI C FUEL INJECTION SYSTEMS

ABSTRACT: This paper arose from a need to develop equipment for structuring the teaching of Engineering at the Universidade Federal do Recôncavo da Bahia, assisting with laboratory benches didactic practices of curricular components of the Mechanical Engineering course. The main objective was to develop a workbench didactic to teaching automotive electronic fuel injection technologies. The methodology consisted of a sequence of activities: performing the benchmarking of models available in the market, determine the state of the art fuel injection system, develop mechanical design, manufacture the components and assemble the bench. The equipment was developed, manufactured, assembled and tested.

The preview of the operation came as a way to consolidate the teaching of Engineering. The trigger of the nozzle was developed with the main element PIC 16F877A microcontroller, programmed in C, and allow to recalibrate the system for any change in the particulars. This study answered the prerogative to develop a solution within the institution, its students and teachers, customized for the teaching of engineering in the state of the art, regardless of the university budget. Besides having oportunizado a moment to its developers consolidate the theoretical knowledge gained in the classroom. KEYWORDS: Atomization, Spray, Fuel Injector, Didactic Bench.

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1. INTRODUÇÃO

O Brasil tem vivido uma realidade na qual a educação pública não tem recebido os

investimentos necessários para um bom funcionamento (LAMPERT, 2006). De acordo com Correio

do Povo (2004), “a Andifes1, para caracterizar o risco de colapso, realizou levantamento sobre a

situação das entidades federais de ensino superior. Constatou-se que elas perderam 77% de sua

capacidade de investimentos em cinco anos e, no mesmo período, os recursos destinados a cobrir

despesas de manutenção sofreram uma redução de 24%”.

A partir do Reuni2, surgiram várias instituições de ensino superior pelo Brasil, que foram

implantadas, entretanto, a estrutura física demorou a ser montada e em alguns casos ainda não

foram.Assim sendo, a maioria dos estudantes que adentraram essas instituições não teve contato

com laboratórios específicos de seus cursos.

Em meio a esse contexto, em 25 de julho de 2005, a Universidade Federal do Recôncavo da

Bahia (UFRB) foi criada, com a proposta de ser implantada simultaneamente em quatro cidades.

Devido aos baixos investimentos, que o governo brasileiro faz na educação, os cursos foram

criados, sem laboratórios para as aulas práticas. E esse é um dos grandes problemas para o recém-

formado em Engenharia, a falta de conhecimento prático agregado ao conhecimento teórico

adquirido na universidade (OLIVEIRA et al., 2012). Por consequência, se fazem necessários

instrumentos que consolidem na prática os conhecimentos adquiridos pelo estudante. Masetto

(2007) argumentou que o uso de técnicas diferenciadas num curso de Engenharia poderia colaborar

efetivamente para o desenvolvimento da aprendizagem dos alunos. Dessa forma, conhecendo as

dificuldades financeiras enfrentadas pelas instituições de ensino superior faz-se necessário o

desenvolvimento e construção de equipamentos que viessem suprir anecessidade de se ter contato

com a prática.

“Um protótipo construído numa Instituição de Ensino

Superior, pelos seus alunos e professores, resulta num

equipamento de manutenção facilitada, personalizado para

uma dada finalidade e proporciona ao mesmo tempo um

processo de independência tecnológica bem como contato

com as tecnologias mais atuais, além de ser uma

oportunidade singular para seus construtores sedimentarem

grande parte do conhecimento teórico adquirido na sala de

aula” (CARMO et al., 2006).

Levando-se em consideração o alto índice de reprovação nas disciplinas básicas dos cursos

de Engenharia (na UFRB, tal índice chegou a 90%), as quais, em sua maioria, são ministradas por

1Andifes - Associação Nacional dos Dirigentes das Instituições Federais de Ensino Superior 2Programa de Apoio a Planos de Reestruturação e Expansão das Universidades Federais

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licenciados. O que desmistifica a ideia de que o baixo rendimento dos discentes de Engenharia está

associado apenas a pouca formação pedagógica dos docentes (para Stieler, 2012, a discussão

didática pedagógica é explicitamente abordada na preparação dos acadêmicos nas faculdades de

educação, mas não nos cursos de Engenharia). Dessa forma, não é apenas um critério que coaduna

para baixo rendimento dos discentes, necessidade de ferramentas que auxiliem o processo ensino e

aprendizagem. Uma das alternativas encontradas para ajudar na compreensão do conteúdo é a

utilização de bancadas didáticas. Diante da capacidade de investimento das universidades, o

desenvolvimento de equipamentos didáticos é uma alternativa viável para se minimizar a carência

existente nos atuais cursos de Engenharia (MARTINEZ, 2001).

Na Engenharia Mecânica, as bancadas didáticas podem ser aplicadas em diversas áreas

específicas, dentre as quais, se destaca a automobilística. Principalmente, devido ao crescimento

significativo da frota mundial, com destaque para os países emergentes: China, Rússia, Índia e

Brasil (OICA3, 2010 apud SILVA, 2011).

Com uma mistura mais homogênea e uma melhor fragmentação do combustível, fica mais

fácil a absorção da energia. Minimizando as perdas e aumentando a eficiência. A injeção eletrônica

produz um spray de combustível com características que favorecem a atomização e a

homogeneização do combustível. Desta forma, uma das ferramentas auxiliares na redução do

consumo de combustível é a injeção eletrônica. Apresentar aos estudantes de Engenharia quais as

características da injeção favorecem a combustão, é um importante papel para despertar um maior

número de pesquisas a respeito do tema, motivando-os a buscar novos conhecimentos e com isso

tornarem-se profissionais melhor capacitados.

1.1 Objetivos

• Objetivo Geral:

o Desenvolver uma bancada didática para auxiliar o ensino de tecnologias de

sistemas eletrônicos automotivos de injeção de combustível.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Inicialmente, foi realizada uma pesquisa bibliográfica, seguida da determinação do estado-

da-arte de bancada didáticas para o ensino de sistemas de injeção de combustível e do

benchmarking dos modelos disponíveis no mercado. Foram analisados e escolhidos os parâmetros

3OICA - Organização Internacional dos Fabricantes de Veículos Automotores

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para a construção do trabalho. Os materiais foram selecionados e o protótipo foi montado. Por fim,

o protótipo foi ensaiado e os dados coletados para determinar a capacidade de operação do

equipamento estão sendo apresentados no presente trabalho. A lista de materiais encontra-se na

Tabela 1.

TABELA 1 - Lista de materiais comprados para a montagem da bancada

Componente Quantidade

Circuito integrado (LM7805) 1

Cristal ressonador de 4MHz 1

Capacitor Cerâmico (33pF) 2

Capacitor Eletrolítico (220µF) 1

Transistor de média potência (TIP122) 1

Pushbotom (normalmente fechado) 10

Resistor (4k7) 7

Resistor (10k) 1

Resistor (1k) 1

Microcontrolador (PIC 16F877A) 1

Led 2

Reservatório para a gasolina 1

Caixa de acrílico 1

Aquário (100x100x140mm) 1

Bico injetor IWP 003 1

Placa metálica (800x1000mm) 1

Bomba DPL 180471B 1

Mangueira para injeção eletrônica 4m

Fio de cobre 4m

Fonte de alimentação, 12V, 10A 1

Gravador de microcontrolador 1

Manômetro 2

Filtro de gasolina 1

Abraçadeiras metálicas 8

Tês (1/4”) 2

Conector de mangueira (alta pressão) 4

Abraçadeira plásticas 20

Plug MIKE (par) 1

Plug para alimentação (par) 1

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2.1 Protótipo

O protótipo é um componente didático composto por uma câmara de injeção para análise

das características do Spray. Esse elemento foi desenvolvido com o intuito de apresentar aos

discentes da disciplina de combustíveis como ocorre a injeção e quais as características que

favorecem a ignição, bem como quais os fatores que podem ser modificados para melhorar a

eficiência da queima. Para melhorar a análise do Spray de combustível, o equipamento pode ser

acompanhado por uma câmera de alta definição. Dessa forma, pode-se avaliar, não apenas as

características do Spray, como também a atomização. Na Figura 1, ilustra o layout do protótipo.

FIGURA 1- Layout do protótipo.

2.2. Acionador do Bico Injetor (ABI)

Antes de iniciar a montagem do circuito, optou-se em simular virtualmente o circuito na

versão demonstrativa do simulador Proteus. Na Figura 2, é apresentado o circuito de acionamento

do bico injetor. Na entrada, existe uma fonte de 12V (tensão escolhida pois é a mesma fornecida

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pela bateria dos automóveis) que é regulada e transformada por um circuito integrado (LM7805)

que alimenta o microcontrolador e o restante do circuito com 5V. A referência de oscilação do clock

do microcontrolador é conferida por um cristal ressonador de 4MHz, associado a dois capacitores,

que criam uma oscilação entre as portas 13 e 14, os terminais da porta B foram definidos como de

saída e os terminais da porta D como os de entrada. A lógica desenvolvida é que, quando o usuário

pressione o botão referente à rotação de 1000 RPM, o bico injetor funcione como se estivesse em

um veículo com a borboleta completamente aberta e à essa rotação. O mesmo se aplica às rotações

de 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 e 7000 RPM. Sempre que uma rotação for escolhida pelo usuário,

os pulsos referentes à essa escolha serão enviados ao bico injetor pelo pino escolhido no

microcontrolador, RB1. Para tal evento, se faz necessária a inserção de uma etapa de potência,

formada por um transistor de média potência (TIP122) que torna capaz ao microcontrolador o

controle de uma corrente elétrica superior à que esse componente suporta em uma tensão diferente

da que lhe é fornecida (12V utilizado para acionamento do bico). O botão que representa 1000RPM,

foi conectado no terminal RD0, o que representa 2000RPM, está no terminal RD1, 3000RPM está

no RD2, 4000RPM está no RD3, 5000RPM está no RD4, 6000RPM está no RD5 e o botão

representativo de 7000RPM está ligado à porta RD6. Para evitar um erro no circuito, coloca-se um

resistor aterrado em cada pino de entrada junto a cada botão, de modo que, quando o botão não

estiver acionado, a tensão será zerada, evitando que interferências do ambiente sejam capazes de

acionar tais botões e criar erros de seleção. Desejando parar o dispositivo, basta pressionar o botão

Stop que aterra o terminal 1 do microcontrolador.

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FIGURA 2 - Circuito de acionamento do bico injetor no Proteus

A Figura 3 apresenta a resposta simulada no Proteus. Pode-se observar nesta imagem o pico

de tensão gerado no início da abertura do bico injetor, bem como o intervalo entre os pulsos.

FIGURA 3 - Resposta do circuito de acionamento do bico injetor simulada no Proteus a 1000RPM

19

27

1k

LM 7805

4K7

4K7

4K7

4K7

4K7

4K7

4K7

STOP

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

LED

CRISTAL

TIP 122

LED

BICO INJETOR

33 pF 33 pF

PIC 18F877A 1

14 13

34

20 21 22 28 39 30

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Após a simulação da placa em um ambiente computacional, a mesma foi montada em um

protoboard, conforme mostra a Figura 4.

FIGURA 4 - Acionador do Bico Injetor montado em Protoboard

2.3 Microcontrolador

O microcontrolador utilizado foi um PIC 16F877A. Esse componente foi escolhido por ser

um microcontrolador barato (valor pago, R$ 14,90), rápido (velocidade de processamento de até

20MHz) e por ter muitos pinos (contém 40 pinos).

2.4 Entradas

Como entradas, foram utilizados oito clocks (Figura 5). Dos quais, sete foram empregados

para reproduzir os pulsos referentes a rotações de 1000, 2000, 3000, 4000, 5000, 6000 e 7000

(RPM). E o clock restante foi utilizado com a função de stop/reset.

FIGURA 5 - Clocks de entrada

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2.5 Programação

A linguagem de programação escolhida para o microcontrolador foi a C. Primeiramente, por

ser uma linguagem de alto nível4, o que facilita a programação. Outro fator importante foi a vasta

bibliografia disponível.

O compilador utilizado foi a versão demonstrativa do MikroC 5 , desenvolvido pela

MikroElektronika. Antes de ser embarcada no microcontrolador, as orientações desenvolvidas em C

foram simuladas no Proteus. O código do programa encontra-se no Apêndice I.

Para definição dos parâmetros de injeção, é importante lembrar que este é um sistema de

injeção eletrônica em malha aberta, ou seja, não utiliza feedback para correção do tempo de injeção.

Para facilitar a programação e visualização do spray foi determinada uma injeção para cada rotação.

Nesse modelo desenvolvido, essa injeção acontece em metade do ciclo, simulando o momento em

que o pistão se move para o ponto morto inferior. Dessa forma, considerando um motor a

1000RPM, ele desenvolve uma rotação a cada 0,06s (60 milisegundos), sendo metade em que o

pistão está se deslocando ao ponto morto superior e metade em que o pistão está em direção ao

ponto morto inferior (momento da injeção). Assim sendo, resta a metade do tempo (30

milisegundos) para a injeção. O mesmo acontece para as rotações de 2000, 3000, 4000, 5000, 6000

e 7000 RPM. Como tempo de abertura do bico injetor, optou-se por escolher a metade do tempo da

maior rotação (7000 RPM) e, consequentemente, o tempo de injeção foi de 2 milisegundos. A

Tabela 2 apresenta o tempo de abertura do bico e os intervalos entre as aberturas para cada um dos

pontos de operação do equipamento.

TABELA 2 - Tempo de Injeção

Rotação (RPM) Intervalo entre os Pulsos (ms) Tempo de Abertura do Bico (ms)

1000 30 2

2000 15 2

3000 10 2

4000 7,5 2

5000 6 2

6000 5 2

7000 4,3 2

4 Linguagem de alto nível é aquela que está muito mais próxima do programador do que do dispositivo, ou seja, é uma

linguagem muito mais intuitiva, sendo mais simples de construir um programa. 5 O compilador MikroC é um software desenvolvido pela MikroElektronika, sendo uma ferramenta de

desenvolvimento para microcontroladores. Sua versão demonstrativa limita o número de linhas de programação em

2k, o que é suficiente para a presente aplicação.

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Para alterar os parâmetros de injeção, seja para ilustração ou para mudança do bico, seria

necessária a alteração, diretamente, no programa salvo no microcontrolador. No Apêndice I, os

tempos em que o bico fica aberto e fechado encontram-se em negrito. O usuário substituiria os

valores indicados pelos desejados, e salvaria o novo programa no microcontrolador. O

procedimento de gravação pode ser encontrado no Apêndice II.

2.6 Montagem

O circuito foi desenhado no Proteus (Figura 6), impresso e montado em placa de fenolite,

buscando-se, ao máximo, a simplificação do circuito, como visto em algumas das disciplinas Física

3, Eletricidade e Instrumentação.

FIGURA 6– Imagem gerada no Proteus do circuito do acionador do bico injetor

2.7 Câmara de Injeção

A câmara de injeção é formada por uma caixa de vidro com as dimensões de 10x10x14cm,

encontra-se apresentada na Figura 7. Essa caixa é perfurada na parte superior para a inclusão do

bico injetor.

FIGURA 7 - Câmara de injeção de combustível e visualização da formação do spray

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Esse envoltório é acompanhado de uma seringa graduada com indicações de volume para

que o usuário verifique a vazão dos bicos injetores. A seringa fica na parte inferior do observatório

e tem um volume graduado de 20 ml. Na saída da seringa, existe uma válvula que deverá ser

fechada para a análise da vazão. A vazão do combustível é o volume que escoa pelo bico injetor em

um determinado tempo. Para encontrá-la, basta ativar o sistema em uma determinada rotação,

acionando concomitantemente um cronômetro. Depois de um determinado tempo, deve-se parar o

sistema e o cronômetro simultaneamente. A vazão do bico será encontrada aplicando a Eq. (1).

� =�

� (1)

no qual: V = volume, t = tempo e Q = vazão volumétrica.

2.8 Bico Injetor

O bico injetor utilizado foi um MAGNETI MARELLI IWP 003 utilizado na maioria dos

carros populares da montadora FIAT. A imagem do bico segue na Figura 8. O usuário poderia

modificar o bico injetor bastando folgar a abraçadeira que afixa a mangueira no manômetro e puxar

vagarosamente até soltar. Em seguida, retirar o plug que conecta a parte elétrica da válvula ao

painel.

FIGURA 8- Bico injetor IWP 003

2.9 Reservatório de Combustível

Como reservatório de combustível, foi utilizado o reservatório de água para limpeza do

parabrisa.

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FIGURA 9- Reservatório de água para limpeza de parabrisa

2.10 Bomba

A bomba utilizada na bancada é uma bomba universal DPL 180471B, Figura 10. Essa é uma

bomba universal, que também é utilizada na maioria dos carros populares. Ela concede ao sistema

pressão de 3 bar, o que satisfaz as necessidades dos sistemas de injeção existentes no mercado.

Funciona com 12V, corrente de 5,8 A e concede ao sistema uma vazão de 85 L/h.

FIGURA 10 - Bomba de combustível DPL 180471B

3. RESULTADOS

A montagem da bancada foi feita por etapas. Na primeira etapa, os materiais a serem

utilizados foram selecionados segundo o critério da larga utilização. Em seguida, o acionador do

bico injetor foi desenvolvido e simulado no Proteus, testado em protoboard,e montado na placa

definitiva, conforme ilustra a Figura 11.

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FIGURA 11 - Acionador do bico injetor

Em seguida, foi desenvolvido um layout para a bancada didática, de forma que, no próprio

equipamento, tivessem informações relevantes ao usuário, e para que a estética do equipamento seja

melhorada. O layout da bancada didática encontra-se da Figura 12.

FIGURA 12 - Layout da bancada didática

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Depois de plotada a bancada didática foi montada e a sua versão final encontra-se

apresentada na Figura 13.

FIGURA 13 - Bancada didática para ensino de injeção eletrônica

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A bancada didática é composta por: Observatório - (1), uma caixa de vidro de 10 x 10 x 14

cm, na qual o jato de combustível é exposto. Na parte superior deste dispositivo encontra-se

encaixado o Bico Injetor - (2). O qual pode ser trocado. Ligado ao Bico injetor está conectado um

Manômetro - (3), responsável por apresentar possíveis problemas. A Bomba - (4) retira o

combustível do reservatório - (5) e envia ao bico injetor idealmente com uma pressão de 3 bar.

Entretanto, nos primeiros testes realizados na bancada didática a pressão adquirida foi de 1,5 bar,

em decorrência da fonte que estava sendo utilizada para acionar a bomba, a qual estava fornecendo

uma corrente abaixo do necessário. Para solucionar o problema a fonte de alimentação foi alterada

por uma que fornecia a corrente ideal e a pressão chegou ao valor esperado. Ao sair do reservatório,

o combustível passa por um Filtro de combustível - (6), e segue para o bico injetor. A abertura do

bico é controlada pelo Acionador do Bico Injetor - (7), que tem como elemento principal um

Microcontrolador, programado em C, com instruções de funcionamento para o sistema. Para

verificar a vazão do bico, basta fechar a válvula de escoamento da gasolina - (8) e observar a

elevação no visor de volume - (9).

Depois de montada, foram realizados testes na bancada simulando diferentes rotações.

Verificou-se experimentalmente a vazão para cada uma das rotações conforme está sendo

apresentado no gráfico da Figura 14. Para realizarmos estes testes acionamos a bancada em cada

rotação por 60 s.

FIGURA 14- Vazão do Bico Injetor por Rotação

O principal objetivo deste trabalho foi construir um instrumento didático, que facilite a

visualização da formação do spray de combustível. Para que a partir dessa análise possam ser

identificadas as características que interferem na sua formação. Na Figura 15 está sendo apresentada

uma imagem do spray fotografada na bancada didática.

4,9

9,2

1315,5

19,5

2325

0

5

10

15

20

25

30

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000

Rotação (RPM)

Vazão (ml/min)

Vazão (ml/min)

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Auditório do Senai CIMATEC - Prédio 2 - 2º andar - Salvador - BA,

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FIGURA 15 - Fotografia do Spray formado na bancada didática e suas zonas

4. CONCLUSÃO

O desenvolvimento da bancada didática foi uma atividade desafiante. Instigou a busca de

novos conhecimentos e impôs um maior aprofundamento de áreas anteriormente estudadas, como

por exemplo, eletrônica e programação. Mesmo com as adversidades, a bancada foi construída com

êxito, superando as expectativas, e atingindo o objetivo principal.

Para que a bancada fosse construída foi imprescindível a busca por conhecimentos a cerca

do funcionamento da injeção eletrônica. Tal busca ocorreu prioritariamente em acervos de

dissertações e teses. Onde foi possível analisar ao mesmo tempo seu princípio de funcionamento e o

que há de novo sendo estudado a respeito. Atingindo um dos objetivos específicos.

Nessa busca foram encontrados trabalhos cujo tema tem alguma relação com a construção

de bancadas didáticas para o ensino de engenharia. O que proporcionou a oportunidade de uma

comparação entre o que já existe e o que poderia ser desenvolvido. Assim sendo foi possível

encontrar parâmetros importantes para a construção do presente trabalho, bem como identificar

Filme Contínuo

Ligamentos

Spray

Comprimento de Quebra (Lb)

Ângulo de Cone (α)

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erros potenciais a serem evitados. A partir dessa análise de mercado foi possível desenvolver uma

ideia do que seria possível fabricar. Elaborando um Layout do protótipo, escolhendo os materiais a

serem utilizados e os seus parâmetros de funcionamento.

O acionador do Bico Injetor projetado oferece uma interface amigável e reprogramável, o

que facilita o uso e abre espaço para usuários mais experientes reprogramarem os seus parâmetros

de funcionamento.

Como proposta para trabalhos futuros existem:

• possibilidade de inclusão de sensores à plataforma, simulando um sistema de

injeção em malha aberta;

• visualização do funcionamento da injeção em modelos mais realistas, que

possibilitem a alteração de outros parâmetros, como por exemplo, a abertura da borboleta,

temperatura do motor dentre outros;

• incorporação de uma câmera de alta resolução ao kit, melhorando a qualidade

das imagens e aumentado o poder de análise;

• dimensionamento do ambiente de observação de modo que o mesmo adquira

as medidas do duto de admissão a ser estudado, aumentado o realismo do estudo;

• aplicação de um questionário para as turmas onde a bancada for utilizada para

descobrir qual a opinião dos estudantes a respeito desta ferramenta, e quais melhorias eles

propõem.

REFERÊNCIAS

CARMO, E. A., SILVA, O. F., BARREIROS, J. A. L., FERREIRA, A. O. Construção de

protótipo didático: uma abordagem diferenciada no processo de ensino/aprendizagem de

Engenharia.XVI Congresso Brasileiro de Automática (CBA), Salvador, 2006

CORREIO DO POVO. Universidades federais em colapso. Porto Alegre, p. 4, 12 de fevereiro de

2004. Disponível em: <http://www.correiodopovo.com.br/Jornal/A109/N135/PDF/Fim04.pdf>

Acessado em: 27 out. 2013.

LAMPERT, E. ODesmonte da Universidade Pública: a interface de uma ideologia. Revista do

Programa de Pós-Graduação em Educação da Universidade do Estado de Santa Catarina –

UDESC. Florianópolis – SC, v. 7, n. 2, 2006.

MASETTO, M. T.Ensino de Engenharia: Técnicas para otimização das aulas. São Paulo:

Avercamp, 2007. 208 p.

OLIVEIRA, L. M. et al. Utilização de uma planta didática Smar para complementação do ensino

de Engenharia de Controle e Automação. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE EDUCAÇÃO EM

ENGENHARIA, 38. 2012. Belém-PA: ABENGE, 2012.

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SILVA, E. R. Análise do crescimento da motorização no Brasil e seus impactos na mobilidade

urbana. 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Transporte). Universidade Federal do Rio

de Janeiro, Rio de Janeiro – RJ, 2011.

STIELER, M. C.; TEIXEIRA, M. C. M. Ensino de Engenharia e formação pedagógica: uma

aproximação necessária. CONGRESSO BRASILEIRO DE EDUCAÇÃO EM ENGENHRARIA.

Belém-PA: ABENGE, 2012.