CAPITULO 5
Potncia mximaRegulagem da carga Enchimento do motor
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 2
Indice
1. Procura da potncia mxima de um motor;2. Regulagem de carga para motores
clssicos;3. Caracterizao das operaes de
transvazamento de gases;4. Definies relativas a mistura combustvel
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 3
1. Procura da potncia mxima de um motor Consideraremos uma mquina a combusto mono-cilindro,
contendo uma massa de ar Mar podendo participar da combusto.
O mximo trabalho indicado que pode ser fornecido a cada ciclo pode ser descrito:
nc: N de tempos motores por segundo; q: Energia calorifica da mistura associada a unidade de masa de ar
(kJ/kg de ar); Mair: Massa de ar que participa na combusto:
thairi qMW ..= P n M qi c air th= . . .
Vazo de ar
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 4
1. Procura da potncia mxima de um motor
A potncia efetiva :
thairi qMW ..= P n M qi c air th= . . .
Vazao de ar
( )P n M qe c air th org= . . . . A vazo de ar, energia especfica e rendimentos no so totalmenteIndependentes.
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 5
Para un rendimento dado, a potncia mxima obtidapara uma riqueza 1
Se realizamos essa regulagem,ou seja, relaoar/combustvel fixa, para aumentar a potncia atuaremossobre:
th
q = qs para 1q = .qs para < 1
GasolinaDiesel
Procura potencia Procura potencia maximamaxima dumdum motormotor
org Diminuindo as perdas mecnicas (atritos e auxiliares)
nc n de cilindros
N ou n de tempos motor por volta
VuMelhorando o enchimento em arMair
( )P n M qe c air th org= . . . .
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 6
Aumento da potncia por N1. A vazo de ar aumenta com N at um certo limite, a
partir do qual comea a diminuir o rendimentovolumtrico do motor.
2. N esforos mecnicos (aceleraes f(N2))
3. N atritos
4. N carga trmica do motor:
Procura potencia Procura potencia maximamaxima dumdum motormotor
carga trmica PME * Vp
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 7
Duas possibilidades:
O ciclo dois tempos: Permite um tempo motor por volta.
Motores a duplo efeito nos quais duplicamos os tempos motores fazendo atuar os gases acima e abaixo do pisto. Esta soluo j foi usada em motores Diesel LENTOS. Mas devido a sua complexidade tecnolgica, foi substitudo pela estratgia de sobre-alimentao.
Procura potencia Procura potencia maximamaxima dumdum motormotor
Aumento da potncia pelo aumento do numero de tempos motores por volta
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 8
Para un motor com:
Geometria conhecida (Vu, ncilindros, ) N fixo Rendimentos e invariveis
Aumento da potncia por melhoramento do enchimento em ar
Procura potencia Procura potencia maximamaxima dumdum motormotor
orgth
O aumento de potncia s pode ser conseguido aumentando-se a massa de ar que pode participar da combusto
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 9
Rendimento volumtrico:
Caracteriza a massa de ar aprisionada dentro de um cilindro de dimenso qualquer ( cilindrada de referncia) sob uma determinada condio de funcionamento
Em aspirao natural, o enchimento motor depende em primeiro lugar do circuito de alimentao em ar do motor:
Procura potencia Procura potencia maximamaxima dumdum motormotor
vair
ref
MM
= Mref = adm . Vcyl
adm Densidade do ar no sistema de admisso
ou
Densidade no ar atmosferico
Circuito admisso Sistema de distribuio
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 10
Sedes de vlvulasOtimizao do escoamento
Admisso Escapamento
STDSTD
Otimizado-3 ngulos na sede-Vlvula com rea decontato menor
Otimizado-3 ngulos na sede
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 11
Otimizao do fluxo no cabeotebanca de fluxo
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 12
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
Procura potencia Procura potencia maximamaxima dumdum motormotor
Diagrama terico
AOA: Avano da abertura da admissoRFA: Retardo de fechamento admissoAOE: Avano abertura escapamentoRFE: Retardo fechamento escapamento
Diagrama real
Consideram-se as inrcias da massa de ar;
A abertura e fechamento das vlvulas no instantneo
PMH
PMB
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 13
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
Diagrama terico
AOA: Avano da abertura da admissoRFA: Retardo de fechamento admissoAOE: Avano abertura escapamentoRFE: Retardo fechamento escapamentoDiagrama real
Consideram-se as inrcias da massa de ar;
A abertura e fechamento das vlvulas no instantneo
PMH
PMB
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 14
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 15
Procura potencia Procura potencia maximamaxima dumdum motormotor
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
ESCAPAMENTO
Cruzamento
ADMISSO
Levantamentode
enquadramento
Nos ltimos anos, grande desenvolvimento dos sistemas de distribuio varivel:
Defasagem do eixo de comando;
Variao amplitude do levantamento das vlvulas;
No futuro: Comando eletro-magnetico ou hidrulico das vlvulas.
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 16
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
CAMELESS Renault e VALEO: eletromagntico
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 17
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
CAMELESS LOTUS: Hidrulico e/ou pneumtico
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 18
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
Vlvulas rotativas ou esfricas
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 19
Sistemas de distribuionos motores alternativos
BMW Valvetronic
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 20
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
Operating Parameters: Valve lift is variable between 0 and 9.7 mm. Adjustment of the worm gear from one extreme
to the other takes 300 milliseconds. Combined with double-Vanos valve timing
technology, the camshaft angle relative to the crankshaft can be adjusted by up to 60.
The intermediate arm is finished to a tolerance of 0.008 mm.
The cams controlling the eccentric shaft are machined to tolerances of a few hundredths of a millimeter.
http://www.bmwworld.com/technology/vanos.htm
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 21
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
Acionamento
DESMODRMICO
Principais construtores a utilizar a soluo:
Salmson type M9 nos anos 20; Mercedes-Benz nos anos 50; Ducatti nos dias de hoje
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 22
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 23
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
Lift
Velocidade
Acelerao
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 24
Sistemas de distribuio nos
motores alternativos
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 25
Sistemas de distribuio nos
motores alternativos
Motor 2.0 TURBO Rallye
Motor 2.0 TURBO Super Turismo
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 26
Sistemas de distribuio nos motores alternativos
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 27
Sobre-alimentao dinmica: Baseada em fenmenos de pulsao que aumentam a presso
dos gases na admisso. Depende das caractersticas dos condutos de admisso e
escapamento: comprimento, forma, dimetro, ... S funciona para pequenas faixas de regime.
Circuitos de admissoProcura potencia Procura potencia maximamaxima dumdum motormotor
Sistemas de admisso varivel:
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 28
Circuitos de admisso
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 29
Procura potencia Procura potencia maximamaxima dumdum motormotor
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 30
Procura potencia Procura potencia maximamaxima dumdum motormotor
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 31
Exemplo de rendimento volumtrico Motor Wankel
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 32
Sobre-alimentao
Mtodo generalizado hoje, pode ser por : Turbo-compressor Compressor movimentado mecanicamente (BLOWER)
Procura potencia Procura potencia maximamaxima dumdum motormotor
Normalmente se associa um radiador (intercooler) para arrefecer o ar antes de chegar ao cilindro.
Mp Vr Tair
cyl=..
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 33
Sobre-alimentao por Turbo-Compressor
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 34
Aplicaes Diversas Turbo-Compressor
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 35
Aplicaes........
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 36
Sistema de admisso com compressor volumtrico Blower
The TVS superchargers patented design features four-lobe rotors and high-flow inletand outlet ports that greatly enhance thermal efficiency, deliver higher volumetriccapacity, and enable higher operating speeds. The improvements incorporated into theTVS design allow for the use of a smaller supercharger, reducing the package size andweight of the system. The sizes range from 350cc to 2300cc per revolution, and coverengines from 0.6 liter up to large displacement V-engines. All TVS superchargers have a 2.4 pressure ratio capability and a thermal efficiency that exceeds 70 percent, whichenables more compact packaging and greater output. => FONTE: EATON
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 37
Sistema de admisso com compressor volumtrico Blower
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 38
Sistema de admisso com compressor volumtrico Blower
Rotor Speed
Eficincia
62%
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 39
Sistema de admisso com Blower tipo Roots
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 40
Sistema de sobre-alimentao com Blower tipo Roots
Bentley 1929 Le Mans winer
J Lodetti
J Lodetti
J Lodetti
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 41
Sistema de sobre-alimentao com Blower tipo Roots....OPS!!!
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 42
Sistema de admisso com Blower tipo Roots
MAD MAXFord XB Falcon Hardtop 1973
The motor in Max's car may have been a 300 horsepower 351 cubic inch(about 5.7 liters) V8 but there is some controversy. It has a Weiandsupercharger that is non-functional. I don't believe anyone has ever made a functional supercharger which can be switched on and off . In the movies, the supercharger was actually driven by an electric motor rather than by theengine itself. So, even though it is said in Mad Max (the movie) that the caris 600 hp, it was in actuality only 300 hp. However, if the supercharger wasfunctional, it just might be possible to generate about 600 hp but the engineprobably wouldn't last very long.
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 43
Sistema de sobre-alimentao com Paxton
J Lodetti
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 44
Sistemas de sobre-alimentaoCompressor G by VW
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 45
Sistemas de sobre-alimentaoCompressor G by VW
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 46
Sistemas de sobre-alimentaoCOMPREX
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 47
Sistemas de sobre-alimentaoCOMPREX
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 48
Sistemas de sobre-alimentaoCOMPREX
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 49
Index
1. Procura da potncia mxima de um motor;2. Regulagem de carga para motores clssicos;3. Caracterizao das operaes de transvazamento de
gases;4. Definies relativas a mistura combustvel
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 50
Regulagem da carga nos motores clssicos
Os rendimentos e dependem das caractersticas de construo, de regulagem e das condies de utilizao do motor.
Para um N fixo, o utilizador pode regular a carga do motor atuando sobre:
Motor a igniao centelha:
Motor Diesel:
orgth
*. , . qMeequivalentseuqM melair =
-Atuamos sobre Mair (borboleta)
-q* (energina calorfica especifica) sensivelmente cosntante pois R = cte
-Atuamos sobre vazo de combustvel q
-Mair sensivelmente constante
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 51
Index
1. Procura da potncia mxima de um motor;2. Regulagem de carga para motores clssicos;3. Caracterizao das operaes de transvazamento de
gases;4. Definies relativas a mistura combustvel
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 52
Caraterizao geral das operaes de transvasamento nos motores
Em um motor, a quantidade de ar aprisionada no cilindro pode ser bastante menor que quantidade que atravesaele.
Podemos caracterizar os transvasamentos por rendimentos:
-Taxa de entrega:
-Rdto de entrega:
-Rdto de enchimento:
- Rdto. De varredura:
- Carga relativa:
L mM
a=
tgf
a
mm
=
RmMrgf=
bgf rm
mm m
m= =
1
1
1
C mM
m mMrel
gf r= =+1
M Vr Ta cyl a
= = ..
p Va cyl.
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 53
Caracterizao geral das operaes de transvazamento nos motores
Caso dos motores sobrealimentados: M de referencia calculada com as condioes de P e T no coletor de admissao.
Relaao de varredura: R mM collecteur d admissions
a=( )
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 54
Index
1. Procura da potncia mxima de um motor;2. Regulagem de carga para motores clssicos;3. Caracterizao das operaoes de transvasamento de
gases;4. Definies relativas a mistura combustvel
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 55
Definies relativas a mistura combustvel
Servem para alguns estudos particulares:
fornecidalcombustve de Massafornecidaar ed Massa fornecido eCombustiblAirlaao =)/(Re
cilindro no aaprisionad lcombustive de Massacilindro no aaprisionad ar de Massa aaprisionad eCombustiblAir Rapport =)/(
Puret Masse d air dans la ch e retenueMasse totale de la ch e retenue
=arg
arg
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 56
Anlise simplificada do enchimento dinmico
Para TODO motor, o sistema de admisso, do ar ambiente at os cilindros, constitui um sistema ressonante.
O mesmo vlido para o sistema de escapamento do motor.
Similar ao que indica a figura ao lado.
Abordaremos neste tpico, somente os fenmenos ligados a admisso do motor.
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 57
Com a vlvula fechada, o duto de admisso se comporta como um tubo fechado em uma extremidade
1 : chegada a extremidade aberta, a onde de presso se reflete em onda de presso
2: A onda de depresso se reflete na vlvula (extremidade fechada) sem mudar de sinal;
3: De retorno a extremidade livre, a onda volta para a vlvula em forma de onde de presso
Anlise simplificada do enchimento dinmico
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 58
Com a vlvula fechada, o duto de admisso se comporta como um tubo fechado em uma extremidade.
- Entre 2 oscilaes de presso ( ou depresso) a onde percorre 4x o comprimento do duto. O sistema vibra ento a de onda.
Onde:L = comprimento do dutoC = velocidade de propagao da onda
= velocidade do somf = freqncia de vibrao
Anlise simplificada do enchimento dinmico
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 59
No caso real, s se beneficia de uma sobre-alimentao acstica se no momento de abertura da vlvula (AOA) a onde de presso refletida no conduto esteja em fase com a onde de depresso provocada pelo movimento de descida do pisto.
Anlise simplificada do enchimento dinmico
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 60
No caso real, NO se beneficia de uma sobre-alimentao acstica se no momento de abertura da vlvula (AOA) a onde de presso refletida no conduto esteja em fase INVERSA com a onde de depresso provocada pelo movimento de descida do pisto.
Anlise simplificada do enchimento dinmico
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 61
Exemplo:L = 600 mm = 0,6 mT = Temperatura mdia dos gases na
admisso = 40 C ~313 Ka = 300!! = ngulo de abertura da
vlvula de admissoElocubrando-se matematicamente o
efeito do ngulo de abertura da vlvula tem-se os regimes de acordes:
Anlise simplificada do enchimento dinmico
Para K (1,2,3,4...)= sobre-alimentao positiva
Para K (1,5 ; 2,5 ; 3,5 ;...)= sobre-alimentao negativa
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 62
Anlise simplificada do enchimento dinmico
A curva de enchimento volumtrico de um motor modulada por sobre alimentaes ( K inteiro) e subalimentaes acsticas.
Isto se deve ao fato que a coluna gasosa vibra em de onda dentro do duto de admisso e entre 2 aberturas da vlvula
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 63
Anlise simplificada do enchimento dinmico
A TODO momento, na fase de admisso, podemos considerar que a presso Pque reina logo antes da vlvula de admisso, resulta de 2 componentes:
Oscilao forada: Pelo pisto
Oscilao livre: Dependente das caractersticas geomtricas e acsticas do duto de admisso.
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 64
Anlise simplificada do enchimento dinmico
Volume varivel
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 65
Anlise simplificada do enchimento dinmico
Sobreposio dos 2 tipos de oscilao, ao longo de um ciclo.
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 66
Influncia da rotao sobre o enchimento
Existe uma rotao do motor que causa uma ressonncia na admisso.
A velocidade dos gases frescos NULA na seo da vlvula quando de seu fechamento.
A presso no CILINDRO ento MXIMA e igual a presso no duto de admisso.
LOGO: Enchimento MAXIMO em ar do motor.
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 67
Influncia da rotao sobre o enchimento Se o regime de rotao for
MENOR que o de ressonncia;
A velocidades dos gases frescos se anula ANTES do fechamento da vlvula de admisso;
E antes que ela se feche, a velocidade dos gases frescosse INVERTE e volta para o circuito de admisso.
LOGO: Perda de enchimento em ar.
Volvo Powertrain - Julio Lodetti 68
Influncia da rotao sobre o enchimento Se o regime de rotao for
MAIOR que o de ressonncia; A vlvula se FECHA antes que
a velocidades dos gases frescos seja nula quando do fechamento da vlvula de admisso;
No d tempo ento para encher completamente o cilindro;
LOGO: Perda de enchimento em ar.
CAPITULO 5Indice1. Procura da potncia mxima de um motor1. Procura da potncia mxima de um motorAumento da potncia por NAumento da potncia pelo aumento do numero de tempos motores por voltaAumento da potncia por melhoramento do enchimento em arSedes de vlvulasOtimizao do escoamentoOtimizao do fluxo no cabeotebanca de fluxoSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosSistemas de distribuio nos motores alternativosCircuitos de admissoCircuitos de admissoExemplo de rendimento volumtrico Motor WankelSobre-alimentaoAplicaes Diversas Turbo-CompressorAplicaes........Sistema de admisso com compressor volumtrico BlowerSistema de admisso com compressor volumtrico BlowerSistema de admisso com compressor volumtrico BlowerSistema de admisso com Blower tipo RootsSistema de sobre-alimentao com Blower tipo RootsSistema de sobre-alimentao com Blower tipo Roots....OPS!!!Sistema de admisso com Blower tipo RootsSistema de sobre-alimentao com PaxtonSistemas de sobre-alimentao Compressor G by VWSistemas de sobre-alimentao Compressor G by VWRegulagem da carga nos motores clssicosCaraterizao geral das operaes de transvasamento nos motoresCaracterizao geral das operaes de transvazamento nos motoresDefinies relativas a mistura combustvelAnlise simplificada do enchimento dinmicoAnlise simplificada do enchimento dinmicoAnlise simplificada do enchimento dinmicoAnlise simplificada do enchimento dinmicoInfluncia da rotao sobre o enchimentoInfluncia da rotao sobre o enchimentoInfluncia da rotao sobre o enchimento
Top Related