ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DE UM MOTOR DE

ANÁLISE DO COMPORTAMENTO DINÂMICO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA
CONTROLADO POR UM DINAMÔMETRO DE BANCADA
Vitor Renato Pereira Santos1
1-IFMA, Monte Castelo, São Luís-MA, Brasil [email protected]
Resumo
O presente trabalho trata da analise do comportamento dinâmico de um motor de combustão interna controlado por um
dinamômetro de bancada. Os testes de operação do motor serão realizados através de uma bancada dinamométrica instalada
no Laboratório de Mecânica Automotiva do Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia do Maranhão – IFMA, no
qual serão efetuados testes quanto à análise da potência, torque, rendimento e ainda, emissão de gases, que são avaliativos
em motores de combustão interna, fazendo uso de softwares com interface gráfica, através do qual estima-se uma melhoria
da combustão, sem que haja perda da eficiência do funcionamento do motor. Para que isto ocorra, serão realizados ensaios
mediante diversos tipos de operações, além da monitoração e busca melhoria do desempenho dos motores, visando o
desenvolvimento de tecnologias inovadoras que possibilitem a melhoria da qualidade do funcionamento deste tipo de
máquina térmica, proporcionando melhor rendimento e reduzindo o desconforto ao ambiente.
1. Introdução
A incorporação de novas tecnologias nos sistemas de funcionamento do motor de combustão interna permitiu a otimização
dos processos de admissão da mistura ar-combustível, da combustão e da expulsão dos gases queimados, possibilitando a
obtenção de maior potência com menor consumo de combustível e com baixos níveis de emissões poluentes lançados ao ar
atmosférico.
De acordo com o regime de funcionamento do motor de combustão interna ocorrem variações da temperatura, pressão,
vazão e densidade na admissão do ar e do combustível, bem como no escape dos gases queimados. Estratégias de controle
são adotadas na injeção de combustível e admissão do ar para possibilitar uma melhor combustão e evitar misturas arcombustível muito pobres ou extremamente ricas. A combustão incompleta da mistura é uma das principais causas da
elevação dos índices de dispersão dos poluentes na atmosfera, tais como: monóxido e dióxido de carbono, óxidos de
nitrogênio, hidrocarbonetos, particulados e vapor d’água. Por tanto, visando a busca de um melhor desempenho do
automóvel e simultaneamente e a redução da emissão de gases poluentes iniciamos testes em dinamômetros e analisadores
de gases pautando-nos na Norma NBR 6601, que controla a emissões de gases.
O ciclo descrito pela norma NBR 6601 é realizado em grandes laboratórios com dinamômetros de chassi, onde o automóvel
tem uma ou duas rodas colocadas sobre rolos devidamente parametrizados com as condições de solo, características e
geometria do veículo e densidade do ar. O dinamômetro aplica dinamicamente a carga específica a cada instante do percurso
previsto e um condutor, seguindo instruções de um painel, aciona a aceleração e caixa de marchas nos momentos indicados
para acompanhar o ciclo. A realização de testes simulando o ciclo em dinamômetro de chassi é lenta e dispendiosa devido,
principalmente, à necessidade de pré-condicionamento do veículo por um período longo e à presença de, no mínimo, dois
operadores. São disponíveis comercialmente alguns sistemas gerenciadores dedicados desenvolvidos por grandes empresas
que reproduzem automaticamente o ciclo de emissões NBR 6601 em dinamômetros de bancada. Tais sistemas são
encontrados em dinamômetros dinâmicos de custo elevado e agravados pelo inconveniente, na maioria das vezes, de não
permitirem o acesso e alterações por parte do usuário. A proposta desse trabalho é o desenvolvimento de um sistema de
baixo custo reproduzindo o ciclo.
2. Norma NBR 6601
Segundo o Conselho Nacional do Meio Ambiente - CONAMA, no uso das competências que lhe são conferidas pelo art.
8º, inciso VII, da Lei nº 6.938, de 31 de agosto de 1981, e pelo art. 2º, § 9º, e art. 3º da Lei nº 8.723, de 28 de outubro de
1993, tendo em vista o disposto em seu Regimento Interno; e Considerando a Lei nº 8.723, de 28 de outubro de 1993, que
dispõe sobre a redução de emissão de poluentes por veículos automotores, como parte integrante da Política Nacional de
Meio Ambiente.
Tal lei considera as tendências das projeções do inventário de fontes móveis até o ano de 2030, na qual indicam a
necessidade de maior severidade na redução das emissões dos óxidos de nitrogênio [NOx] e dos hidrocarbonetos [HC]
pelos veículos automotores, poluentes esses formadores do ozônio troposférico.
“CAPÍTULO I
DOS LIMITES MÁXIMOS DE EMISSÃO PARA VEÍCULOS LEVES NOVOS
Art. 1º Ficam estabelecidos, a partir de 1º de janeiro de 2012, os seguintes limites máximos de emissão de poluentes
provenientes do escapamento de veículos automotores leves de passageiros, de uso rodoviário [PROCONVE L6]:
a) Monóxido de carbono (CO): 1,30 g/km;
b) Hidrocarbonetos totais (THC), somente p/ veículos a gás natural: 0,30 g/km;
c) Hidrocarbonetos não metano (NMHC): 0,05 g/km;
d) Óxidos de nitrogênio (NOx) p/ ciclo Otto: 0,25 0,08 g/km;
e) Óxidos de nitrogênio (NOx) p/ ciclo Diesel: 0,25 0,08 g/km;
f) Aldeídos (CHO) p/ ciclo Otto, exceto gás natural: 0,03 0,02 g/km;
g) Material particulado (MP) p/ ciclo Diesel: 0,025 g/km;
h) Monóxido de carbono em marcha lenta p/ ciclo Otto: 0,50 0,30% em volume.
Art. 2º Ficam estabelecidos, a partir de 1º de janeiro de 2012, os seguintes limites máximos de emissão de poluentes
provenientes do escapamento de veículos automotores leves comerciais, de uso rodoviário, com massa do veículo para
ensaio menor ou igual a 1.700 (hum mil e setecentos) quilogramas [PROCONVE L6]:
a) Monóxido de carbono (CO): 1,30 g/km;
b) Hidrocarbonetos totais (THC), somente p/ veículos a gás naturalciclo Otto a gás natural e ciclo Diesel: 0,30 g/km;
c) Hidrocarbonetos não metano (NMHC): 0,05 g/km;
d) Óxidos de nitrogênio (NOx) p/ ciclo Otto: 0,25 0,08 g/km;
e) Óxidos de nitrogênio (NOx) p/ ciclo Diesel: 0,25 0,08 g/km;
f) Aldeídos Totais (CHO) p/ ciclo Otto, exceto gás natural: 0,03 0,02 g/km;
g) Aldeídos Totais (CHO) p/ ciclo Diesel: 0,05 g/km;
h) Material particulado (MP) p/ ciclo Diesel: 0,025 g/km;
i) Monóxido de carbono em marcha lenta p/ ciclo Otto: 0,50 0,30% em volume.
Art. 3º Ficam estabelecidos, a partir de 1º de janeiro de 2012, os seguintes limites máximos de emissão de poluentes
provenientes do escapamento de veículos automotores leves comerciais, de uso rodoviário, com massa do veículo para
ensaio maior que 1.700 (hum mil e setecentos) quilogramas [PROCONVE L6]:
a) Monóxido de carbono (CO): 2,00 g/km;
b) Hidrocarbonetos totais (THC), somente p/ veículos a gás naturalciclo Otto a gás natural e ciclo Diesel: 0,50 g/km;
c) Hidrocarbonetos não metano (NMHC): 0,06 g/km;
d) Óxidos de nitrogênio (NOx) p/ ciclo Otto: 0,25 g/km;
e) Óxidos de nitrogênio (NOx) p/ ciclo Diesel: 0,25 g/km;
f) Aldeídos Totais (CHO) p/ ciclo Otto, exceto gás natural: 0,03 g/km;
g) Aldeídos Totais (CHO) p/ ciclo Diesel: 0,08 g/km;
h) Material particulado (MP) p/ ciclo Diesel: 0,030 g/km;
i) Monóxido de carbono em marcha lenta p/ ciclo Otto: 0,50 0,30% em volume
Art. 4º A partir de cento e oitenta dias da data de publicação desta Resolução, fica estabelecido para as novas homologações,
o limite de 1,0 (um) 1,5 (um e meio) grama de combustível não queima do hidrocarbonetos totais por ensaio para a emissão
evaporativa, (conforme NBR 11.481) de todos os veículos automotores leves que utilizam motores do ciclo Otto, exceto os
que utilizam unicamente o gás natural.
Art. 5º Os fabricantes/importadores deverão fornecer ao IBAMA, até 31/12/2012, valores típicos de emissão de dióxido de
carbono e de aldeídos totais oriundos de gases de escapamento de motores do ciclo Diesel.
Art. 6º Os fabricantes / importadores deverão incluir em todos os relatórios de ensaios de emissão, a partir de 30 (trinta)
dias após a publicação desta, os valores da emissão de dióxido de carbono oriundo de gases de escapamento de veículos
leves.
Art. 7º Os fabricantes / importadores deverão fornecer ao IBAMA, a partir de 1º de janeiro de 2012, relatórios trimestrais
de valores típicos da emissão de aldeídos totais oriundos do gás de escapamento de motores do ciclo Diesel.
Art. 8º Para as novas homologações estabelecidas a partir de 01/01/2012 fica estabelecido que a emissão de óxidos de
nitrogênio no ciclo estrada da NBR 6601 não poderá ultrapassar 1,33 vezes a emissão no ciclo urbano da referida Norma.
Art. 9º F ica estabelecido a partir de 1º de janeiro de 2012, que a emissão de óxidos de nitrogênio obtida com o veículo
ensaiado segundo o ciclo estrada da NBR 6601 não poderá ultrapassar 1,33 vezes a emissão obtida no ciclo urbano da
referida Norma.
CAPÍTULO II
DOS COMBUSTÍVEIS DE REFERÊNCIA E SUAS ESPECIFICAÇÕES
Art. 10º As características da gasolina, do álcool, e do GNV padrão de ensaios de emissão, para fins de desenvolvimento e
homologação, necessárias ao atendimento dos limites fixados nesta Resolução serão estabelecidas pela Agência Nacional do
Petróleo, Gás Natural e Biocombústiveis - ANP, em prazo compatível para com o cumprimento do disposto no caput do
art. 7º da Lei no 8.723, de 28 de outubro de 1993
§1º A mistura gasolina/etanol deverá ser preparada a partir dos respectivos combustíveis padrão de ensaio, contendo 22%
+/- 1,0 % em volume de álcool etílico anidro carburante.
§2º Ficam estabelecidas, conforme Anexo II, com caráter eminentemente indicativo, as características da gasolina, do álcool,
e GNV padrões de ensaios de emissão, para fins de desenvolvimento e homologação.
§3º Na falta de especificação no prazo estabelecido pela Lei, serão adotadas as indicações constantes no Anexo II.
CAPÍTULO IV
DOS COMBUSTÍVEIS COMERCIAIS E SUAS ESPECIFICAÇÕES
Art. 11º As características da gasolina, do álcool e do GNV comerciais, para fins de distribuição e consumo serão
estabelecidas pela ANP, em prazo compatível para com o cumprimento do disposto no caput do art. 7º da Lei no 8.723, de
1993.
§1º Ficam estabelecidas, conforme Anexo II, com caráter eminentemente indicativo, as características da gasolina, do álcool,
e do GNV comercial, para fins de distribuição e consumo.
§2º O óleo diesel para atendimento dos limites da fase L6 do PROCONVE será disponibilizado, prioritariamente, para os
veículos novos, produzidos a partir de 01/01/2012, e posteriormente, aos demais veículos dos municípios e micro regiões
definidos na Resolução CONAMA n.º 373/2006.
§3º A ANP, como órgão federal regulador, poderá especificar os combustíveis para fins de comercialização em margens
diferentes daquelas indicadas no Anexo II, garantindo um baixo teor de enxofre e características compatíveis com as da
gasolina, do álcool e do GNV padrão de ensaio e de modo a não alterar significativamente o desempenho dos motores
obtido com o combustível padrão de ensaio.
Art. 12º Competirá à ANP a apresentação do plano de abastecimento de combustíveis necessários ao cumprimento desta
Resolução, dando ampla publicidade ao seu conteúdo, especialmente aos Ministérios do Meio Ambiente e de Minas e
Energia.
§1º Produtores, importadores, distribuidores e revendedores de combustíveis deverão apresentar à ANP, nos prazos por ela
determinados, as informações necessárias para a elaboração desse plano.
§2º O plano elaborado pela ANP deverá prever a disponibilidade do combustível no volume e antecedência necessários, que
permitam a um veículo da fase L-6 percorrer o território nacional sempre abastecendo com o combustível especificado pela
ANP.
CAPÍTULO V
DOS PROCEDIMENTOS DE ENSAIO
Art. 11 Para a medição da emissão de poluentes provenientes do escapamento dos veículos automotores leves de
passageiros e leves comerciais, os quais são ensaiados segundo o procedimento da Norma Brasileira NBR 6601 (versão
2005), permanecem os critérios estabelecidos na Resolução CONAMA nº 18, de 06 de maio de 1986.
§1º Os veículos automotores leves do ciclo Diesel deverão ser ensaiados conforme a metodologia citada no Código de
Regulações Federal [Code of Federal Regulations] dos Estados Unidos da América, volume 40, parte 86, até publicação de
Norma Brasileira equivalente.
§2º A medição de metano [CH4], no gás de escapamento de veículos automotores leves deverá ser realizada conforme a
metodologia citada no Código de Regulações Federal [ Code of Federal Regulations] dos Estados Unidos da América,
volume 40, parte 86, até publicação de Norma Brasileira equivalente.
Art. 12 Todos os veículos que forem produzidos equipados com sistemas de condicionamento de ar do habitáculo de
passageiros deverão ser ensaiados, para fins de homologação, nos ciclos urbano e estrada, conforme a NBR 6601, com os
sistemas operando na capacidade máxima de refrigeração.
Art. 13 Todos os modelos de veículos que apresentarem produção anual acima de 33% equipados com sistemas de
condicionamento de ar no habitáculo de motorista / passageiros deverão ser ensaiados observando-se a prescrição n.º A4
do Anexo A da Norma Brasileira ABNT NBR 6601 (versão 2005).
Parágrafo Único Os veículos enquadrados no caput deste artigo ficam obrigados a atender,
inclusive, a exigência do artigo 67º desta Resolução quanto ao limite de NOx no ciclo estrada, em relação
ao ciclo urbano.
Art. 14 O ensaio e a medição de aldeídos [HCO] no gás de escapamento de veículos automotores leves de passageiros e
leves comerciais do ciclo Otto deverão ser efetuados conforme as prescrições da Norma Brasileira NBR 12026.
Parágrafo Único O procedimento para medição de aldeídos no gás de escapamento de veículos leves do ciclo Diesel
deverá ser estabelecido pelo IBAMA até 31/12/2010.
Art. 15 O ensaio e a medição da emissão evaporativa dos veículos automotores leves de passageiros e leves comerciais do
ciclo Otto deverão ser efetuados conforme as prescrições da Norma Brasileira NBR 11481.
Art. 16 Os ensaios de medição de monóxido de carbono, hidrocarbonetos, óxidos de nitrogênio e material particulado no
gás de escapamento de motores destinados a veículos do ciclo Diesel deverão ser realizados conforme prescrição da Norma
Brasileira 15634 – Veículos rodoviários automotores – Análise e determinação do gás de escapamento segundo os ciclos
ETC, ESC e ELR, válida a partir de 27/11/2008.”
3. Sistema de Controle Automotivo
O dinamômetro e o motor são acionados automaticamente por um sistema de controle apropriado, este sistema de
monitoramento eletrônico de um veículo pode ser descrito da seguinte forma, na qual as setas indicam o fluxo de interação
entre eles.
Figura 1: Esquema de um sistema de controle eletrônico de um veículo (Fonte: SCHAUFFELE, J., e ZURAWKA)
Motorista – São todos os ocupantes do automóvel, inclusive os passageiros. Este atua no controle de pedais, teclas,
alavancas, volante, chaves, ou seja solicitam determinada função.
Ambiente – É um conjunto de fatores como a radiação de sinais eletromagnéticos de torres de transmissão de rádios,
telefones e televisão, as condições de transito, as condições climáticas e de relevo também.
Gerador de ajuste – Ou também o setpoint, interpreta as leituras provenientes das posições de comandos seletores, como
temperatura do ar condicionado, do pedal do acelerador, da disposição do câmbio da marcha inserida.
Atuadores – São as velas de ignição, bicos injetores, válvulas de admissão e exaustão no caso de interfaces para o motor, ou
seja, são os dispositivos manipulados pelo sistema.
Sensores – Capturam as informações de altitude e posição velocidade rotacional, pressão, temperatura, e outras grandezas
físicas traduzidas em sinais elétricos.
Planta - É o sistema que se deseja controlar propriamente, como a relação da marcha a inserir, o torque e aceleração do
motor, a frenagem das rodas em um sistema anti-bloqueio entre outros.
Controle em malha aberta ou fechada - É o sistema eletrônico também chamado de ECU (unidade de controle eletrônico),
tendo como função monitorar e gerenciar plenamente o funcionamento do todo a partir dos ajustes gerados e dos estados
dos sensores. Também é conhecido como interface eletrônica.
Este sistema demostrado acima é chamado de sistema de malha fechada, pois um sistema de malha aberta não recebe sinais
dos sensores diretamente, estes sinais não se realimentam ao controlador que obedece apenas aos ajustes. E no tipo acima
de malha fechada (Figura 1), o controlador recebe as informações dos sensores, compara-as com os valores ajustados e
assim manipula os atuadores para forçar a aproximação entre a situação desejada e a que está acontecendo naquele instante.
O ambiente gera interferências na planta que são refletidas pelos sensores e, assim, corrigidos pelo sistema em malha
fechada, que continuamente comanda os atuadores realizando um controle suave do subsistema.
Tipicamente, veículos possuem mais de uma ECU para controlar seus vários subsistemas. A pouco tempo atrás, a operação
delas era autônoma, sem nenhuma interação entre elas como controle de motor, chassi, freios anti-bloqueio ou outro
subsistema especificado (por exemplo, conforto e segurança). Em um automóvel moderno, várias ECUs trabalham em
paralelo tendo em comum um barramento de comunicações interligando-as e possibilitando o compartilhamento de
sensores e ajustes.
4. Fatores do Movimento Veícular
O movimento veicular dar-se quando a força de aceleração imposta pelo motor é capaz de vencer todo um conjunto de
forças que oferecem resistência ao movimento veicular como ar, força peso, atrito dentre outras. Esta força responsável
pelo movimento é denominada potência exuberante (Pe) e a força resistiva é chamada de potência resistiva (Pr) ou potência
de carga de estrada (road-load power). Estas forças estão relacionadas às condições de rolamento da via e aerodinâmica do
veículo.
A potência resistiva ao rolamento (Prr) sofre várias influências de fatores como a temperatura do piso transmitida aos pneus,
a deformação dos pneus e sua pressão interna, a velocidade do veículo, peso total (carga). E a potência de arrasto (Pa)
aerodinâmico está relacionando ao coeficiente aerodinâmico, área frontal do veículo, massa específica do ar e ao quadrado
da velocidade instantânea imposta.
(Eq. 1)
A potência disponível no eixo do motor (Pd) menos as perdas pela resistência ao movimento resultam na potência
exuberante (Pe).
(Eq. 2)
Heywood (1989) descreve uma expressão aproximada para a potência de carga de estrada (road-load power), ponto inicial
para testes de motores automotivos em laboratório, que mostra a resistência ao rolamento pelo atrito dos pneus e o arrasto
aerodinâmico do veículo em uma determinada densidade do ar, variando com a velocidade, em uma superfície plana, como
os integrantes formadores dessa força contrária.
Pr
.
.g
, .
(Eq. 3)
Faz-se uma relação entre a velocidade do veículo e a velocidade do vento, para se obter a velocidade considerada.
Experimentalmente obtemos os valores de Cr e Cx, coeficiente de resistência ao rolamento e coeficiente de arrasto
aerodinâmico, o primeiro variando ente 0,012 e 0,015 e o segundo entre 0,3 e 0,5 (Bosch, 1986). Então para obter uma dada
potência resistiva aerodinâmica , em kW, obtém-se a força de arrasto Ra em N.
(Eq. 4)
(Eq. 5)
Potência resistiva do rolamento (Prr) é dada por:
(Eq. 6)
E a força de resistência ao rolamento,
(Eq. 7)
Esta coeficiente de rolamento é um fator adimensional, que visa expressar o efeito das propriedades físicas dos pneus e da
superfície de rolamento. Ela é diretamente proporcional à deformação dos pneus e inversamente ao seu raio. Aumenta de
acordo com o aumento da carga imposta, aumento da velocidade e com a baixa pressão dos pneus. Valores comuns são:
0,013 para asfalto/concreto, 0,08 para terra e pisos de média dureza e 0,3 para areia (NASSER ET AL, 1998). Outra forma
de representação empírica da força de rolamento é dada por,
(
(Eq. 8)
relaciona um coeficiente característico de pista, Cp, ao qual é atribuído o valor 1,316 para concreto ou asfalto, 7,017 para
terra ou superfície de média dureza e 26,316 para areia (WINDLIN et AL, 1994), com o peso do veículo, Wv.
(Eq. 9)
Esta equação 9 relaciona a rotação do motor e a velocidade do veículo, onde considera-se as relações de marcha inserida
Rm, de diferencial Rd e o tipo de pneu.
Através das equações obtidas, a distribuição da força de arrasto aerodinâmico, em N, dada pela equação 5, é resultante da
aplicação para um veículo área frontal a determinar e coeficiente aerodinâmico de aproximadamente 0,33. A soma das duas
forças resistivas, de arrasto e de rolamento, é a que devem ser aplicadas pelo dinamômetro ao motor. O programa tende a
processar a leitura anterior e atual da célula de carga acoplada, compara com o valor para o próximo segundo, memorizado
em uma tabela interna, e comanda o acionador de cargas, aplicando a quantidade pedida pelo ciclo no instante considerado.
5. Aparato Experimental
5.1 Tipo de Dinamômetro Utilizado
O dinamômetro que será utilizado é o Dynotech 820.D , o qual mediante o seu efeito de tração proporciona os valores de
torque ao computador, que juntamente com um sensor de RPM configuram basicamente os dados a processar pelo sistema,
assim se obtém o resultado completo do ensaio. O mesmo fornece informação gráfica das curvas de potência e torque, no
qual as tabelas de valores poderão ser visualizadas num monitor a cor ou impressora. Outra das características sobressalentes
deste sistema é que permite apreciar as mudanças de potência cada 100 RPM com precisão de 0.01CV. Além disto, permite
comparar curvas de diferentes motores ou mudanças do mesmo, entregando como resultado as potências corrigidas e sem
corrigir.
 Chasis completo (sistema de medição inercial) freios, chão, rolo, etc.
 Ventilador especial de ar progressivo.
 Interface completa com entrada de cinco sensores auxiliares.
 Variador de frequência de 10 hp.
 Estação barométrica
 Interface de sonda lambda
 Painel de controle acrílico com acelerador
Figura 2: Dinamômetro Dynotech 820.D
Figura 3: Dinamômetro 820.D
O dinamômetro possui a de até medição ate 90 cv, uma marcação de potencia no virabrequim, cada (25) RPM, torque,
tempo de aceleração, velocidade e fator lambda que permite verificar a carburação em toda a prova, mostrando em tempo
real em forma de números e gráficos, podendo comparar ate 10 (dez) gráficos juntos. Tendo um sistema que compara e
avalia a porcentagem de cada prova. Sistema de refrigeração: Dois ventiladores de ar progressivo com variador de frequência
automático e manual, ou seja, que se o motor estiver a 100 km/h a velocidade de ar será o mesmo, permitindo a todo o
momento manter a temperatura e a pressão ideal da prova.
Sistema de Lambda: Este sistema permite medir a carburação ou injeção do motor em forma de gráficos e números
podendo otimizar o desempenho em tempo real e visualizando na tela durante toda a prova. Estação Barométrica: É um
aparelho, automático, digital e computadorizado que permite corrigir as provas em tempo real a os constantes câmbios de
clima, medindo temperatura, umidade, e pressão a todo tempo. Sensores Auxiliares: O software permite colocar ate 5
sensores auxiliares que são opcionais como vácuo, temp. de escape, temp. do motor, velocidade de ar dentre outros.
5.2 Analisador de Gases da Exaustão
Os testes de emissões ocorreram com um motor de produção montado em um dinamômetro de bancada, descritos
anteriormente. Antes de iniciar os testes, os analisadores de gases devem ser aquecidos por, pelo menos, duas horas para
estarem habilitados para os testes. Após dar a partida ao motor, deve-se aguardar cerca de 30 s para estabilização da
velocidade na rotação de marcha lenta, quando então o sistema de controle eletrônico era acionado para simulação do ciclo
descrito na norma NBR-6601 (ABNT, 2004). Além das concentrações dos gases de exaustão, é importante ser coletados os
dados de velocidade de rotação do motor e da carga aplicada pelo dinamômetro. A pressão atmosférica no interior da sala
do dinamômetro também de vê ser monitorada, além da temperatura e da umidade relativa no ambiente. Outros parâmetros
também são monitorados, as temperaturas do fluido de arrefecimento e do óleo lubrificante do motor. A temperatura do ar
admitido deve se mantida numa temperatura semelhante a média da temperatura de sua cidade. O gás de exaustão deve ser
coletado para análise antes do catalisador, próximo à válvula de exaustão. Cinco testes devem ser realizados, dos quais três
serão selecionados para obter-se os valores médios almejados. As concentrações volumétricas dos componentes do gás de
exaustão podem ser convertidas para concentrações em base mássica através da seguinte correlação:
(Eq. 10)
Onde:








d distância total equivalente percorrida no ciclo (km)
t tempo de duração do ciclo, excetuando o intervalo de parada (s)
h eficiência volumétrica média do motor ao longo do ciclo (adimensional)
r massa específica do componente (g/litro)
volume total de gás deslocado por ciclo do motor (litros/rev)
w velocidade de rotação média do motor ao longo do ciclo (rev/s)
X concentração do componente em base molar (ppm ´ 10-6 ou % ´ 10-2)
Y concentração do componente em base mássica (g/km)
Figura 4: Fluxotech 250
6. CONCLUSÃO
Os motores de combustão interna continuarão sendo nos próximos anos a principal forma de propulsão dos veículos,
justificando as intensas atividades de pesquisa e desenvolvimento que estão sendo feitas, a nível mundial, no sentido de
atender aos desafios de redução das emissões de poluentes e de adequação ao uso de combustíveis alternativos.
Desafios permanecem principalmente em aplicações nas novas tecnologias de motores e nas pesquisas da influência da
composição dos combustíveis atuais e futuros no desempenho, consumo e emissões dos motores de combustão interna.
(AMARAL, 2000)
Para a homologação de motores e outros componentes automotivos foram utilizados testes em percursos pré-definidos de
velocidade/tempo. Estes testes podem ser realizados nas ruas, em grandes laboratórios utilizando dinamômetros com rolos
(dinamômetros de chassi) e neste caso em dinamômetros de bancada instalados em pequenos locais.
Assim, é o objetivo obter um controle mais eficaz em relação às emissões de poluentes para a atmosfera e buscando
alternativas para colocar o país entre os principais colaboradores dos efeitos causadores da degradação ambiental, os testes
realizados em motores de combustão interna visam avaliar o desempenho dos motores em forma de potência e rendimento,
qualificando o consumo de combustível em relação aos parâmetros de funcionamento, apontando alternativas para
melhoras.
REFERENCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. Veículos Rodoviários - Código de Ensaio de Motores
- Potência Líquida Efetiva. Norma NBR 1585, Brasil, 1996.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS – ABNT. Veículos Rodoviários Automotores Leves –
Determinação de Hidrocarbonetos, Monóxido de Carbono, Óxidos de Nitrogênio, Dióxido de Carbono e Material
Particulado no Gás de Escapamento. Norma NBR 6601, Brasil, 2004.
BOSCH: Automotive Handbook, 2nd English Edition, Robert Bosch GmbH, Stuttgart, Germany, 1986.
CARVALHO, R. N. C., MELO, T.C.C. e COSTA, C. H. Simulation on a Chassis Dynamometer of Light Duty Vehicle
Emissions Measured in the Field, SAE 2005-01-2151, SAE Fuels and Lubricants Meeting and Exhibition, May 11-13,
Rio de Janeiro, 2005.
MARTINS, K. C. R. (2006). Análises experimental, teórica e computacional do escoamento de gases de exaustão no
conversor catalítico platina-paládio instalado em um motor de combustão interna a etanol. Tese (doutorado) –
Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo São Carlos, 2006.
MURTA, M. H. N. Simulação do Ciclo Padrão de Emissões U.S. FTP-75 (NBR6601) em
Dinamômetro de Bancada. Dissertação (Mestrado) - Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais.
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Belo Horizonte, 2008.
NASSER, S. H., e WEIBERMEL, V., e WIEK, J. Computer Simulation of Vehicles’ Performance and Fuel
Consumption under Steady and Dynamic Driving Conditions, SAE 981089, SAE 1998 International Congress and
Exposition, February 23-26, Detroit, MI, USA, 1998.
SCHAUFFELE, J., e ZURAWKA, T. Automotive Software Engineering, Principles, Processes, Methods and Tools,
Copyright 2005 SAE International, 2003. ISBN 0-7680-1490-5.
WINDLIN, F., ROMBALDI, G., VENESIA, P., E ALONSO, D., Development of Dynamometer Cyclic Test for Oil
Consumption Evaluation, SAE 942391, SAE Brasil 1994 – III International Mobility Technology Conference and
Exhibit, 7-9 Novembro, São Paulo, 1994.