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Dissertação Armando Alves 2013

1. Serial print int rpmi Serial print Serial print int IAT Serial print Serial print int MAF Serial print Serial print int TPS Serial print Serial print in WB EGO Serial print Serial print int C_carga Serial print Serial print TAGUA Serial print Serial printin TEGTS void fan_interrupt time micros time last time last micros 178 Anexo E ANEXO F MANUAL DO SISTEMA DE AQUISI O DE DADOS Power Logger Manual de funcionamento O Power Logger um sistema de medi o e recolha de dados para determina o de curvas de bin rio em motores de combust o intema Este sistema composto por um freio hidr ulico Go Power Systems onde est instalada uma c lula de carga e o sensor de rota o Funcionalmente este sistema permite a medi o da velocidade de rota o do motor e o bin rio aplicado teoricamente at 130N m Ainda este complementado com a possibilidade de medir outros par metros nomeadamente tens o de sensores e temperaturas atrav s de termopares do tipo K Caracter sticas T cnicas rig Tac metro MAF IAT TPS EGO Temperatura 1 Temperatura 2 Resolu o 97656 gsrPM 1460mv 1460mv 488my agem ars gas Taxa de ane 16H amostragem 0 ae o Gama 2 40 3 40V 10000rpm 0 15V 0 19 sv 0 5 o 1200 C o 1200 C
2. Circuito gerador j E de offset Amplificador diferencial com ganho A 5 E Figura 5 27 Condicionamento do sinal da c lula de carga Na Figura 5 27 o potenci metro para o ajuste de offset identificado por R12 que verificado pelos c lculos efetuados permite um ajuste de 2 0 a 3 0V Prepara o Laboratorial 105 Gest o de Motores de Combust o Interna Depois de determinado o circuito gerador de offset foi projetado o circuito do amplificador diferencial Este circuito tem a fun o de subtrair a tens o de offset ao sinal produzido pelo amplificador de instrumenta o INA125p Deste modo a tens o de saida do amplificador diferencial para um ganho A 1 com uma tens o offset V 2 4V teria uma saida entre os valores offset de tens o calculados Vpisfmin VINA125pmin Voffset 2 40 2 40 0 00 V Vif fax VINA125Pmax Vor fset 3 40 2 40 1 00 V Para maximizar o potencial da placa de aquisi o o ganho do amplificador diferencial foi alterado a partir do c lculo de resist ncias de modo a que o ganho seja A 5 Deste modo Vif fnax Vinaizspmas Voffset A 3 40 2 40 5 5 00 V De onde se nota que a gama de leitura da placa de instrumenta o foi totalmente utilizada O c lculo dos valores das resist ncias foi feito mantendo a rela o R15 R13 R14 R12 que permite definir o ganho definido por R15 50000 A pia T000 Bro
3. bE bbb E pe HB TELECO ttt E PAPUA RADDA AAAS A AAA bee 175 ANEXO E C DIGO DE PROGRAMA O ARDUINO DO SISTEMA DE AQUISI O d d d d d d vo vo Hi pIAT A3 pMAF A2 pTPS A4 pWB_EGO A5 pC_CARGA Al pRPM AO le float time 0 ile float time last O ude lt MAX6675 h gt oo Oo OO ODO o vooo o Dod dO amp ES io 5 CS_TAGUA 8 int CS_EGTs 9 int SO 12 SO pin o SCLK 13 SCK pi 5 oat TAGUA 0 0 Temperatu oat TEGTS 0 0 nitialize the MAX6675 Library long int i int carga_min carga_max void setup 0 attachln pinMode plAT INPUT pinMode pMAF INPUT pinMode pTPS INPUT pinMode pWB_EGO INPUT pinMode pC_CARGA INPUT pinMode pRPM INPUT Serial begin 19200 define agua 0 define EGT 1 int micros_r 0 void loop oat IAT ong int iRPM int rom_calc rpmi pmi 1000 int Agua_EGT 0 while 1 if Agua_EGT EGT TEGTS EGTs read temp igitalWrite CS_EGTs LOW Q e ou or ou AX6675 Agua CS_TAGUA SO SCLK u CS pin on MAX6675 MAX6675 n of MAX6675 int units 1 Units to readout temp 0 raw 1 C 2 F put variable
4. Anexo G 183 Configura o de par metros Para a visualiza o da varia o dos valores em tempo real necess ria a introdu o dos par metros assinalados na Figura 6 Offset 0 130 ADC steps Raw Mey Factor 0 00488281 x 0 63 m 0 1765 So Carga m 146 46 b 357 18 Te 26441 y RAW 9 ADC aeps RAW 9 0 ADC steps Factor 001464843 K Factor K Factor 0 00480201 K MAF 0 v IAT 0 v AFR c v Figura 6 Par metros de configura o para visualiza o em tempo real dos valores lidos Na caixa relativa leitura dos valores da Carga os par metros m e b correspondem aos valores da equa o de calibra o da c lula de carga a qual dever ser do tipo y m x b Tratamento de dados Os dados amostrados pela placa de aquisi o s o mostrados na caixa de texto RAW Log data Figura 7 e devem se ser guardados atrav s do controlo da barra de menus File gt Save ap s a paragem de leitura pelo bot o Stop Log que guarda estes valores num ficheiro do tipo txt 184 Anexo F 20 08077 N m E OCV MOC amos v Fedor CORA x go m 0 1766 1 Figura 7 O nome do ficheiro gerado automaticamente composto pela hora e data do teste A estrutura do ficheiro contem na primeira linha a hora e data de inicio do teste e na ultima linha a hora e data do final do teste Figura 8 Entre estas linhas encontram se registados os valores lidos pela
5. AGRADECIMENTOS Ap s a conclus o deste trabalho agrade o a todos incluindo fam lia amigos e colegas que me motivaram e apoiaram durante realiza o deste trabalho Assim passo a agradecer Aos meus pais Pedro Santos Nuno Pacheco Professor Doutor Jorge Martins Professor Doutor Francisco Brito Professor Doutor Eurico Seabra Professor Doutor Caetano Monteiro T cnico das oficinas do DEM Vitor Neto Engenheiro Eurico Rodrigues Agradecimentos vii Gest o de Motores de Combust o Interna RESUMO As preocupa es com a sustentabilidade nunca foram t o altas como as de atualmente A imposi o de legisla es referentes a emiss es de gases poluentes e de efeito de estufa cada vez mais restritas juntamente com o aumento do custo do petr leo exige uma renova o nos meios de transporte pelos quais no regemos Embora se continue a utilizar massivamente motores de combust o interna como fonte mec nica de propuls o a utiliza o de motores el tricos em autom veis tem vindo a ser implementada e desenvolvida representando uma potencial solu o para a redu o de emiss es de gases Relativamente aos autom veis el tricos o principal problema a sua autonomia limitada pelo que o conceito de Fange Extender um motor de combust o que atua como gerador dentro do autom vel para estender a autonomia das baterias apresenta se como uma solu o vi vel para resolver este p
6. Tabela 2 1 Sistemas de inje o EFI e diferen as entre os mesmos adaptado de Charles O Probst 1989 Unidade de Nome do Implementa o Medi o Press o controlo n mero Presen a sistema do sistema da carga ge co pinos a ge sensor 8 combust vel unidade de lambda controlo es n o D Jetronic VW 311 MAP 2 0 bar anal gico 25 presente L Jetronic Porsche 914 VAF 2 5 3 0 bar anal gico 35 a Motronic BMW 528e VAF 2 5 3 0 bar digital 35 todos LH ne Volvo MAF 2 5 3 0 bar digital 35 todos Jetronic m BMW MAF 2 5 3 0 bar digital 35 todos Motronic ss g 21 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Unidade de Controlo mm Or de Caro a da de combustivel Sensor da borboleta A E h a n nsor de temperatura do ar de admiss o 4 Pees coco Paratuso de ajuste de mistura Rel principal Regulador de ar auxiliar Sensor de temperatura Figura 2 14 Sistema L Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 2 3 2 5 Sistema D Jetronic O sistema D Jetronic foi o primeiro sistema de inje o pulsada a se implementada em autom veis da marca Volvo e Mercedes em 1975 Este sistema tem a particularidade de e utilizar um sensor de press o para medi o da carga do motor e utilizar dois grupos de bacos de inje o ou seja os injetores eram energizados em 2 grupos separados de 2 3 ou 4 injetores e utiliza
7. o no novo sistema de controlo eletr nico e Escolha do hardware necess rio para o novo sistema de controlo e Configura o e defini o dos par metros do novo sistema de controlo e Testes de funcionamento e corre o de par metros Como descrito anteriormente este trabalho relevante no sentido em que o controlo eletr nico adequado para um motor sobre expandido ciclo Miller resulta num maximizar a sua efici ncia dado que os sistemas eletr nicos de gest o de motores possuem uma flexibilidade em termos de ajustes e configura es Uma vez tendo estas duas vantagens poss vel ent o determinar com base em testes de funcionamento qual a configura o afina o que vai ao encontro do objetivo final 2 Introdu o Gest o de Motores de Combust o Interna 2 REVIS O BIBLIOGR FICA Neste cap tulo faz se a revis o bibliogr fica o estado da arte sobre motores de combust o interna Nomeadamente o seu princ pio de funcionamento os fen menos envolvidos e dos v rios componentes envolvidos em cada sistema de gest o de um motor de combust o interna sejam eles mec nicos ou eletr nicos Apresentam se tamb m a an lise e compara o de cada um descrevendo vantagens e desvantagens dos sistemas descritos 2 1 HISTORIA DOS MOTORES DE COMBUST O INTERNA Desde o in cio da humanidade que o homem procura incansavelmente evoluir com efici ncia Como exemplo temos a roda que embora inventada cerca de
8. r chip AX6675 EGTs CS_EGTs SO SCLK units nits errupt O fan_interrupt RISING put your setup code here to run once i p p Serial printin Seq RPMmed rpmi IAT MAF TPS WB EGO Carga TAGUA EGTs AF TPS WB_EGO RPM C_carga 176 Anexo E delay 2 digitalWrite CS_EGTs HIGH delay 180 Agua EGT agua else TAGUA Agua read temp digitalWrite CS TAGUA LOW delay 2 digitalWrite CS_TAGUA HIGH Agua_EGT EGT for int c 0 c lt 5 c iRPM analogRead pRPM delay 10 C_carga analogRead pC_CARGA carga min C carga carga max C carga C carga analogRead pC CARGA delay 10 for int rep 0 rep gt 9 rep C_carga analogRead pC_CARGA delay 10 if carga_min gt C_carga carga_min C_carga if carga_max lt C_carga carga_max C_carga C_carga carga_max carga_min 2 carga_min IAT analogRead plAT delay 10 MAF analogRead pMAF delay 10 TPS analogRead pTPS fav 0 WB_EGO analogRead pWB_EGO delay 10 iRPM RPM 10000 1024 C_carga C_carga 1 03 5 1024 1000 AT IAT 5 1024 MAF MAF 5 1024 TPS TPS 5 1024 WB EGO WB_EGO 5 1024 if time gt 0 000118 rpm_calc 1 time 1000000 60 3 if rpm_calc lt 10000 amp rpm_calc gt 200 romi rpm_calc Serial print micros Serial print Serial print iRPM Serial print Anexo E 177
9. Figura 5 60 Esquema de liga es do sinal proveniente da unidade de controlo L Jetronic ao Logic Analyzer A liga o de pelo menos um injetor cablagem necess ria para que exista tens o na resist ncia R1 durante a simula o Do circuito nota se pela an lise da unidade de controlo L jetronic que o pino 5 corresponde alimenta o dos injetores e o pino 9 ao retorno do circuito que controlado atrav s do fecho do circuito massa para a abertura do injetor A liga o do Logic Analyzer foi efetuada com a instala o de um abaixador de tens o de modo perfazer um sinal de com uma amplitude que n o danificasse o dispositivo e tamb m n o afetar o sinal do circuito de controlo do injetor de notar que pela utiliza o do circuito da Figura 5 60 o impulso do sinal de inje o invertido Figura 5 61 130 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna 0 Injetor emo Figura 5 61 Pulso de inje o invertido Ap s todas as simula es s o apresentadas na Figura 5 62 de onde se repara distintamente pela compara o de valores o enriquecimento da mistura em temperaturas abaixo dos 60 C 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 T 30 C T 44 5 C 7 08 6 74 6 74 6 74 6 74 5 99 5 24 4 67 4 23 3 88 3 59 3 35 3 14 2 97 2 83 2 69 6 58 6 58 6 58 6 58 6 58 5 85 5 11 4 57 4 14 3 80 3 52
10. Gest o de Motores de Combust o Interna Todos os par metro dos restantes campos foram definidos de acordo com Philip Ringwood MS2 Extra General Ignition Manual 2012 6 3 2 Efici ncia Volum trica O mapa de efici ncia volum trica da Figura 6 15 foi conseguido ap s o arranque do motor e por sucessivas modifica es dos valores durante a gama de rota o em fun o do sensor de posi o do acelerador O mapa acedido atrav s do bot o Basic Setup e selecionando a op o Fuel VE table 1 Ap s a verifica o de alimenta o de combust vel e afina o do avan o de igni o em 6 3 1 o motor de arranque foi energizado medida que se abria o acelerador at o motor arrancar Depois do arranque do motor a posi o do acelerador era variada de modo a percorrer a toda a gama de rota o e posi o do acelerador para a afina o dos valores de efici ncia volum trica Na afina o da efici ncia volumetria era tida em conta a acelera o do motor isto a partir de um ponto da tabela de funcionamento do motor a abertura do acelerador era aumentada esperando o aumento de rota o O valor da posi o seguinte era diminu do em intervalos de 5 caso o motor desacelerasse significando uma mistura muito rica Este procedimento era efetuado at o motor acelerar atingindo o seguinte valor no mapa Em caso de mistura pobre durante a abertura do acelerador foi verificado que o motor era incapaz de ace
11. Instala o de um sensor de temperatura na c lula de carga para futuras corre es visto que a c lula aquece durante os testes influenciando a o valor amostrado No Software e Revis o do c digo C Arduino para adequa o a novo hardware e An lise e optimiza o da biblioteca Arduino MAX6675 de modo a obter uma taxa de aquisi o de temperaturas superior e Adicionar fun es de calibra o de sensores e convers o dos valores adquiridos diretamente para o ficheiro de texto no Software Power Logger e Adicionar ao Software a visualiza o gr fica dos valores recolhidos em tempo real Conclus es e Trabalho Futuro 159 REFERENCIAS Gest o de Motores de Combust o Interna REFER NCIAS Al Grippo and Bruce Bowling Knock Sensing System for MegaSquirt 22 de 08 de 2013 http www megamanual com acedido em 18 de 11 de 2013 MegaSquirt ll 2013 de 7 de 18 http www megamanual com ms2 acedido em 2013 de 11 de 21 Arduino Arduino Mega 2560 s d http arduino cc en Main arduinoBoardMega2560 Download the Arduino Software s d http www arduino cc en Main Software Blayer Ryan McLaughlin e E J MAX6675 Arduino Library s d https github com ryanjmclaughlin MAX6675 Library acedido em 2 de 10 de 2013 BOSCH Mechanical Gasoline Fuel Injection System with Lambda Cilosed Loop Control Bosch 1981 Brown Bruce Carter and Thomas R HANDBOOK OF OPERATIONAL AMPLIFIER Dallas Te
12. Key words L Jetronic MegaSquirt data aquisition Arduino engine combustion managment system control unit injection ignition mixture sensor circuit xii Abstract Gest o de Motores de Combust o Interna NDICE DIcTo Fe 6 0 0 ND iii Agradeciment0s nAcncacncacancAcndadacdnncdaddgacndadnaadadAanaadaanennanada vii RESUMO i wit a a Ea dallas a a a a a desl aa et ix ADStr CT ccccccsccccsececssececseecseeeeceaeecesseecsaeeeceseeeeseecsaeeeceaeeseeeeecsaeeeceaueseesescsaeescaaeesesueessneeecanesegs xi iste A ane it a eran ce ET Ona OR ART aT PURO RAR OE ERECT xi idicetde Hailes ateneseuaasecceecatacuteecawane A xvii Eta fio e 6 5 eevee meer vn Orn ro vv XXV 1 gt Ijtrod c orererene ST a ST a 1 1 To SNMIOUIVA GAO meannan nnan nosno a aaa a a orar 1 152s ODJOLVOS srs 1 2x Revisado Bibliografica arena rar aa aaa aaa 3 2 1 Hist ria dos Motores de Combust o INErNA cceccecescecssececsseeeseeecseeecsseeeseeecseeeeaaes 3 2 1 1 A Inven o do Motor de Combust o Interna cccccccscccsssccssececsseeecssesesseeecseeeenaes 3 2 2 Principio de Funcionamento de um Motor cccccccccccssscecssececseecsseeecseeeecsseeeseescseeeenaes 5 2 3 Prepara o da Mista ss sis areid nities a a e a a a elie 8 2 3 1 Prepara o da Mistura por Carburador ccccccccsssccsscecsssccssseecssececsseeesetecsseeeees 10 2 3 2 Prepara o de Mistura por Inje o c cccccccescecssecssececsseeeseeecseeeceseesseeees
13. Universidade do Minho Escola de Engenharia Armando J os Cardoso Alves Gestao de Motores de Combustao Interna UMinho 2013 outubro de 2013 N S eis l Universidade do Minho Escola de Engenharia Armando J os Cardoso Alves Gestao de Motores de Combustao Interna Tese de Mestrado Ciclo de Estudos Integrados Conducentes ao Grau de Mestre em Engenharia Mecatr nica Trabalho efetuado sob a orienta o do Professor Doutor J os J orge Gomes Martins Professor Doutor Eurico Augusto Rodrigues Seabra outubro de 2013 DECLARACAO Nome Armando Jos Cardoso Alves Correio electr nico aalvesbao hotmail com Tim 351 91 90 79 573 N mero do Bilhete de Identidade 13462929 Titulo da disserta o Gest o de Motores de Combust o Interna Ano de conclus o 2013 Orientadores Professor Doutor Jos Jorge Gomes Professor Doutor Eurico Augusto Rodrigues Seabra Designa o do Mestrado Ciclo de Estudos Conducente ao Grau de Mestre em Engenharia Mecatr nica rea de Especializa o Mecatr nica Escola Universidade do Minho Departamento Engenharia Mec nica AUTORIZADA A REPRODU O INTEGRAL DESTA DISSERTA O APENAS PARA EFEITOS DE INVESTIGA O MEDIANTE DECLARA O ESCRITA DO INTERESSADO QUE A TAL SE COMPROMETE Guimar es __ Assinatura Dedico aos meus pais por todo o esfor o e apoio ao longo destes anos Gest o de Motores de Combust o Interna
14. o e n o no pr ximo ciclo maior estabilidade da press o da rampa de inje o devido ao facto de um s injetor abrir a cada momento de inje o o que resulta em quantidades injetadas mais precisas 51 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna e possibilidade de limitar a velocidade do motor gradualmente atrav s da redu o da quantidade injetada de cilindro para cilindro de notar que o tempo de inje o determinado para o injetor fechar no momento anterior abertura da v lvula de admiss o salvo durante acelera es em alguns sistemas Em rela o aos sistemas anteriores a nica desvantagem o custo Controlo de knock Tal como descrito anteriormente a utiliza o do avan o m ximo permite retirar o m ximo rendimento do motor contudo este feito tendo em conta que detona o autom tica do combust vel n o aconte a Para tal em sistemas Motronic utilizado um sensor knock de modo a que o avan o seja m ximo e que o motor n o se danifique A regula o do avan o com sensor knock feita em malha fechada atrav s de uma unidade de controlo de knock KLR Klopfregler do alem o A implementa o destes sistemas era mais comum em motores com turbo uma vez que a press o de admiss o de ar for ado aumenta a ocorr ncia de knock Nos motores com turbo ainda era utilizado um regulador de press o eletromec nico para regula o da press o da admiss o controlad
15. 0 15N m O 130N m Anexo G 179 Legenda do sistema Figura 1 Caixa do sistema de aquisi o em vista frontal A Interruptor de liga o do sistema B Conetor de liga o USB C Tac metro 180 Anexo F Figura 2 Caixa do sistema de aquisi o em vista anterior A Conetor el trica de energia do sistema B Conetor dos sensores extra C Conetor do sensor de rota o do freio D Conetor da c lula de carga E Fichas de liga o dos termopares F Ficha de liga o do sensor de rota o do freio G Ficha de liga o da c lula de carga H Ficha de liga o dos sensores extra Anexo G 181 Procedimento de ligacao do sistema Ap s da correta instala o do freio hidr ulico Go Power Systems D100 Series devem ser efetuadas as seguintes liga es de acordo com a legenda da Figura 2 Pwr ma Liga o do conetor A tomada el trica Liga o dos conectores C e D nas fichas F e G na retaguarda da caixa do sistema Liga o do conetor B ficha H opcional para leitura de outros sensores Liga o dos termopares s fichas E opcional para leitura de temperaturas Em seguida o software Power Logger dever ser instalado no computador atrav s do ficheiro de instala o setup caso ainda n o esteja Figura 3 Antes da execu o do software Power Logger dever ser ligado o conetor B da Figura 2 ao computador e instalados os drivers da placa Arduino present
16. Coeficiente de temperatura 27 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 2 22 Circuito eletr nico fio quente de um MAF BOSCH reproduzido de Charles O Probst 1989 Figura 2 23 MAF de filamento adaptado de Martins 2013 Feita a compara o dos sistemas D Jetronic L Jetronic e LH Jetronic v o ser descritos em seguida os componentes comuns a estes sistemas Isto porque no seguinte subcap tulo seguinte ir o ser descritos os sistemas Motronic e como o nome indica o sistema de controlo passa a ser um sistema de gest o visto que engloba a unidade de controlo de inje o e unidade de controlo de igni o no mesmo sistema 28 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna A bomba de combust vel A bomba de combust vel importante pois respons vel pela pressuriza o do combustivel at na tubagem de combustivel Como descrito anteriormente esta ter que assegurar 3 bar de press o na tubagem de combust vel As principais caracter sticas de uma bomba s o e Caudal m ximo e Press o de funcionamento e Tens o el trica de funcionamento e Localiza o de instala o dentro ou fora do dep sito de combust vel Uma bomba externa de combust vel pode ser vista na Figura 2 24 P Terminais el tricos Combust vel Combust vel pressurizado Figura 2 24 Bomba de combust vel O sistema de gest o ou sistema de
17. Figura 2 9 Sistema K jetronic da Bosch reproduzido de Martins 2013 15 Figura 2 10 Sistema K Jetronic com lambda adaptado de Charles O Probst 1989 17 Figura 2 11 Sistema KE Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 18 Figura 2 12 Sistema KE3jetronic com o controlo de inje o e de igni o separados adaptado de Charles O Probst 1989 oo ccccccccssccssececssececsseecsseeeceseeseseeceesecseeeeseeessseeeeaeess 19 Figura 2 13 Sistema KE Motronic com controlo de inje o e igni o no mesmo m dulo adaptado de Charles O Probst 1989 ooo ccccccceseccssscecsseeeseeeecsesecseeeseeeecssesecsteeesaeeeseeesatess 20 Figura 2 14 Sistema L Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 22 Figura 2 15 Vista em corte de um sensor MAP utilizado em sistemas D Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 0 ccccecccsccsscecssscecsseecsseeecsseeesseeecseeecseeseeeesceeeecateseeeeceeeeeatess 23 Figura 2 16 Distribuidor do sistema D Jetronic BOSCH adaptado de Charles O Probst T989 JAR RS ER PER DESEN SR otha gua PAR RR VN US 24 Figura 2 17 TPS do sistema D Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 24 Figura 2 18 Entrada de ar do MAF de um sistema L Jetronic implementado num motor BMW K75 com a comporta em repouso cccccseceesecceseseseeesceeseeesceeseeeeseeeeeesesteeeessesseeesseeeeeesenas 25 Figura 2 19 Sensor utilizado no MAF referida na
18. Ozdalyan s d Estas vantagens s o conseguidas atrav s de novas funcionalidades do motor e consequentemente do sistema de gest o Como exemplo temos o motor TSI da Volkswagen dotado de um compressor em conjunto com um turbo compressor consegue atingir presta es melhores com menores consumos e emiss es relativamente a um motor de inje o indireta Ozdalyan s d de notar que as melhorias nestes motores s o poss veis devido ao sistema de gest o eletr nico Motronic MED uma vez que este motor tem a particularidade de funcionar em carga estratificada e tamb m em carga homog nea com mistura pobre ou estequiom trica Esta particularidade requer que novas funcionalidades actuadores e sensores sejam implementados no sistema de gest o 56 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Tabela 2 2 Compara o entre motores de inje o indireta e motores com inje o direta com sistemas Motronic adaptado de Ozdalyan s d Inje o Gasolina 1600 75 148 10 5 6 0 179 indireta Gasolina Inje o 1400 90 200 8 6 5 5 157 TSI direta Em termos de controlo de emiss es este sistema disp e de dois conversores cataliticos de modo a transformar os gases poluentes em n o poluentes A necessidade de dois conversores reside na particularidade de funcionamento do motor em carga estratificada em que o primeiro catalisador trata os gases durante o funcionamento em carga homog nea e o
19. Refer ncias 167 r ANEXO A ESQUEMA ELETRICO K75 238 sjepow gz wesbeip Bula IVNOIS VNOIS Avay ms MS ANO S1300W NYNL HOLIMS YVEJIONYH HO ANOHS HOSNIS a SOLON AVIS ONOOSHS INVES IHVYE ms ANINANOI TVIDIAS SA UYN MS MS NYNA BAI dnd imi rod TO Opoa C Bt Ho okt E i i i FEI i H Bcc q i i 1 E Loi F ILE x TWNOIS NENL HA uvas CEI 4HON UL 4 Har Hit W3ISAS 133H1 UNY X04 NOILISNNOD E 71 Q E z ES IJHNLVYJAWIL HOSNIS 3BNIVEINIL g NHOH day SONIA dWV10V3H MS 3YNSSIHA no MS 30H ISOS UNN O WYLNOI o NOILISINI Su OS Wand V8LX3_ TWNOlIdO Salso YVESTONVH O3LV3H 403 NOILISNNOO uaL3W MOTaUIV AINO SN IMA 401934409 Sdn Luv MS AVSYALLNB FULONHL com E E S T CIR 155 5 BILLINSNVAL 35 NaN i k E a RIST is Fali ames pe a se rs DOME bess 3 r weave Pol To Tenfos Ts C Tuquer A at OOOO rio K q Lida ed e al OO na OFO oromo H CORO OOo O COCOT SS LUINN TOYLNOD NOUNS SINAWISSY AMI VELXIdO LIND SMBHSVIS MS T3INVI MS MS
20. arrangement foi selecionada a Red settings require an MSI reboot op o Dual Wheel visto o sensor de Pa ii nt posi o da cambota incluir dois sensores 4 2 4 Figura 6 8 Janela Trigger Wheel Settings Relativamente ao sensor prim rio ou da cambota conforme James Murray MS2 Extra Dual Wheel Manual s d necess rio especificar o n mero de dentes da roda codificador campo Trigger Wheel Teeth teeth que segundo a roda codificadora constru da em 4 2 4 s o 15 Uma vez que o sensor prim rio n o especifica ao sistema de gest o o rein cio da rota o da cambota utilizado o segundo sensor sensor do came simulado para o efeito Os campos Wheel speed Second trigger active on e and every rotation of especificam como que a leitura da velocidade e posi o da cambota do motor lida e tratada Neste caso a velocidade do motor derivada do sensor prim rio e o rein cio de rota o acionado pelo sensor de came simulado Estas configura es foram efetuadas atrav s de James Murray Megasquirt 3 MS3 Trigger Wheel s d pela configura o de uma variante ao sistema MoponDenso CAS que apesar de serem configura es direcionadas MegaSquirt 3 s o compat veis com a MegaSauirtll Instala o do Sistema MegaSquirtll 139 Gest o de Motores de Combust o Interna 6 2 3 Calibra o de Sensores Para o correto funcionamento do
21. do mbolo Sensor de Temperatura do motor Figura 2 11 Sistema KE Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 18 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Em 1987 foram introduzidos os sistemas de terceira gera o K Jetronic denominados KE Motronic e KE3 Jetronic O termo Motronic foi usado para definir que o sistema de igni o eletr nico fazia parte do sistema de controlo eletr nico de inje o J o sistema KE3 jetronic tinha este nome porque comparativamente ao KE Motronic era completado com um outro m dulo de controlo eletr nico de igni o ICU gnition Control Unil O sistema KE Motronic tem a particularidade de ter mapas em mem ria para os estados de funcionamento do motor relativamente s quantidades de inje o e avan os de igni o passando a ser um sistema digital Na Figura 2 12 e Figura 2 13 pode se ver as diferen as entre a configura o dos dois sistemas Repara se que no sistema KE3 jetronic os dois m dulos de controlo utilizam sinais de sensores em comum somo o sensor da borboleta por exemplo Ainda existe tamb m uma interliga o entre os pr prios m dulos fazendo todo sentido que estes estivessem num s m dulo sistema KE Motronic visto serem dois sistemas eletr nicos Atuador de press o regulador de press o diferencial Bobine com amp Es ee Ty 35 UW 6K gt J 1 V lvula 9 A S q Luz indicadora Injetor de 4 estabilizador
22. e 100 Calibrate Throttle Position Sensor e Calibrate Throttle Position Sensor Calibrate Throttle Position Sensor Calibrate Throttle Calibrate Throttle Calibrate Throttle Closed throttle ADC count 56 Closed throttle ADC count 56 e Get Current Closed throttle ADC count 56 Get Current Full throttle ADC count 800 Get Current Full throttle ADC count 800 Full throttle ADC count 800 Get Current i i i 3 Accept Cancel Accept Cancel Cancel Figura 6 9 Ferramenta de calibra o do TPS 140 Instala o do Sistema MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna 6 2 3 2 Calibra o do sensor de temperatura do l quido de arrefecimento e sensor de temperatura do ar de admiss o A calibra o do sensor de temperatura do l quido de arrefecimento foi efetuada atrav s da op o Tools gt Calibrate Thermistor Tables Ap s a abertura da janela Calibrate Thermistor Tables procedeu se calibra o de acordo com a sequ ncia na Figura 6 10 ch Calibrate Teni Tables Ta O campo Sensor Table Hel permite a selecionar o sensor de Calibrate Thermistor Tables 13 Sensor Table temperatura a calibrar de entre o Coolant Temperature Sensor nA oo sensor de temperatura do liquido Table Input Solution 3 Point Therm Generator de arrefecimento do motor e o Thermistor Mesurements sensor de temperatura do ar de Common Sensor Values l v Bias
23. fechado massa dando inicio ao pulso de inje o pela unidade de controlo necess rio ainda ter aten o sua resist ncia de bobinagem isto a utiliza o de baixas resist ncias de bobinagens inicialmente levou a que fossem utilizadas resist ncias em s rie de modo a limitar a corrente das bobinagens A partir de 1979 este tipo de controlo passou a feito pela unidade de controlo a alta resist ncia dos injetores significava menos corrente consumida logo menos pot ncia para ser controlada Rel de combina es O rel de combina es como o nome indica um rel que funciona separadamente da unidade de controlo Este respons vel por ativar o injetor de arranque a frio a bomba de combust vel e a v lvula auxiliar de ar e tamb m a unidade de controlo 31 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna A Figura 2 26 o rel de combina es juntamente com o esquema el trico interno Figura 2 26 Rel de combina es com esquema el trico interno Sensor de temperatura do motor O sensor de temperatura do motor importante pois atrav s deste que a unidade de controlo faz o enriquecimento da mistura durante o aquecimento do motor Visto se tratar se de uma resist ncia NTC a resist ncia diminui com o aquecimento desta Por norma este sensor est dentro de um inv lucro que roscado no bloco do motor e ligado unidade de controlo atrav s de uma fic
24. o era efetuada atrav s de marca es inscritas no volante do motor de modo a identificar os cilindros e dos graus no bloco feitas com a ajuda de um circulo graduado Como procedimento a garra indutiva da pistola de ponto era atracada no cabo de vela do cilindro n 1 o avan o da pistola Figura 6 12 Pistola de ponto CZ sincro de ponto era posto a zero e em seguida era verificado o avan o e ajustado com base nas marca es efetuadas no bloco Figura 6 13 energizando o motor de arranque O avan o de igni o foi ajustado atrav s de aproxima es sucessivas Para a introdu o do avan o de recorreu se janela More Ignition Options acedida pelo bot o Basic Settings do software 144 Instala o do Sistema MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna Como referido anteriormente numa primeira fase optou se por utilizar o avan o de igni o fixo Atrav s do ajuste de igni o verificado com a pistola de ponto foi determinado o valor de 14 no software correspondente a aproximadamente 6 reais de avan o A distin o entre o avan o fixo ou utiliza o de avan o vari vel definido no campo Fixed More Ignition Advance da janela Options Figura 6 14 Figura 6 13 Marca es de ajuste do avan o de igni o More Ignition Options Fixed Advance Fixed timing EN Use Prediction No Prediction EE Timing for Fixed Adv
25. 0611000000 dmicros t2 erro digitalWrite S1 LOW digitalWrite S2 LOW PORTB 0 dmicros t3 erro digitalWrite S1 HIGH digitalWrite S2 HIGH 190 Anexo H PORTB 0611000000 dmicros t4 erro digitalWrite S2 LOW PORTB 0610000000 dmicros t5 erro digitalWrite S2 HIGH PORTB 0611000000 dmicros t6 erro void dmicros int temp while temp gt 16000 delayMicroseconds 16000 temp temp 16000 delayMicroseconds temp Anexo H 191
26. 2 92 3 09 2 92 2 77 2 64 T 52 C 6 44 6 44 6 39 6 69 6 44 5 73 5 01 4 48 4 06 3 73 3 46 3 23 3 04 2 87 2 66 2 60 T 60 C EIEC 6 37 6 37 6 37 6 37 6 37 5 65 4 94 4 42 4 02 3 69 3 43 3 20 3 00 2 84 2 69 2 58 6 37 6 37 6 37 6 37 6 37 5 67 4 96 4 42 4 02 3 69 3 41 3 19 3 01 2 84 2 69 2 59 T 80 C 6 37 6 37 6 37 6 37 6 37 5 67 4 95 4 42 4 02 3 69 3 42 3 19 3 01 2 83 2 70 2 58 Figura 5 62 Mapa de dura o de inje o em fun o da temperatura Prepara o Laboratorial 131 Gest o de Motores de Combust o Interna 6 INSTALA O DO SISTEMA MEGASQUIRTII A instala o do sistema Megasquirtll foi efetuada instalando a cablagem configura o de par metros do sistema e posterior afina o do sistema 6 1 INSTALA O DA CABLAGEM A instala o da cablagem foi feita atrav s do esquema elaborado em 4 4 Toda a cablagem original foi retirada dando in cio instala o Durante a instala o foram fixados os rel s o suporte de fus veis instala o do novo sensor de posi o de cambota sensor de temperatura do ar de admiss o e sensor do acelerador instala o da ficha das bobinas de igni o e liga o ao canh o de igni o De uma forma geral o resultado da instala o est ilustrado na Figura 6 1 Figura 6 1 Instala o da cablagem MegaSquirtll 6 2 CONFIGURA O A configura o da MegaSquirtll necess ria visto
27. 6 mil nios continua a ser usada atualmente nas mais vastas aplica es sendo esta um componente chave em maioria das m quinas que realiza trabalho mec nico Com o decorrer do tempo o homem utilizou mais e melhor as suas inven es modificando profundamente a forma como nos transportamos e trabalhamos atualmente Por exemplo numa viagem Porto Lisboa demoramos cerca de 4 horas com um custo de aproximadamente 60 Viamichelin s d a qual podemos realizar sem paragens mesmo estando a chover ou n o algo que 100 anos atr s era impossivel fazer com o mesmo custo e no mesmo tempo til Assim podemos concluir que o homem n o s melhora em termos de efici ncia e capacidade como tamb m torna poss vel com mais fiabilidade comodidade e sem faltar a seguran a Isto tudo para dizer que a evolu o nunca vem s as vias de comunica o constituem num fator importante entre outros 2 1 1 A Inven o do Motor de Combust o Interna A inven o do motor de combust o interna na hist ria precede do convencional motor a vapor Na poca s culo XIX o motor a vapor requeria uma caldeira a gua no estado l quido era transformada em vapor atrav s da queima de mat ria como por exemplo carv o O vapor sob press o era introduzido por uma v lvula deslizante comandada por uma roda que por sua vez tamb m ligada ao pist o atrav s de um sistema biela manivela O alternar de diferen as de press es dentro da c mara fazia com que o pist
28. ANOAND MS TYNOIS MS ONILHOIT YOLON 91S INOX NS MS NOILIN9I mimoos v Hi z t NASIR NORDIN MS HSY WNIIS NAN MALHVIS ADNIONW3 NUNHA ANO AN NV NAL HS NOLISOS SINIWNHLSNI OL 43 SINTA Auvas NOLLINOI 303 VZMH HOLIMS YVATIONYH HIM uvas Figura A 0 1 Esquema el trico BMW K75 169 ANEXO B DESENHO TECNICO DA RODA CODIFICADORA CRIADO PORUM PRODUTO 80 CRIADO POR UM PRODUTO EDUCACIONAL DA AUTODESK XSICOLNV VC TYNOIDWONGE OLNGOtid WN OS COMES Anexo B 171 IONAL DA AUTODESK CRIADO POR UM PRODUTO BD CRIADO POR UM PRODUTO EDUCACIONAL DA AUTODESK W oq lead Exc pasmo Roda codificadora Prajeta do par cad Apro por Da penses inferior Anexo B 172 KAL D R T _ Features UL CSA Listed CE Certified Requires Only One Pulse Per Unit of Measure Doesn t Require Multi Tooth Gears NEMA4X IP65 Front 5 Digit Ratemeter 6 Digit Totalizer Low Cost RPM amp Total Application The KAL DRIT measures the time between pulses 1 tau It shows rate per minute RPM while keeping track oftotal units in an internal counter An external connection causes a change from RPM to RPS frequency No totalizer in RPS mode No gears no expensive inductive sensors just a simple proximity switch sensing 1 pulse per revolution of the shaft we do the rest Description The KAL DR T monitors both rate and count continuously and simultaneously While the display is indicating units per
29. Figura 2 18 comporta repouso 25 Figura 2 20 TPS de um sistema L Jetronic implementado numa moto BMW K75 26 ndice xvii Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 2 21 Regulador de press o da rampa de inje o do sistema L Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 a a avers a DO ESTOU ana 26 Figura 2 22 Circuito eletr nico fio quente de um MAF BOSCH reproduzido de Charles O ProbStd9G9 csctosechomsteccstesctarntarncheatatecancemitemetng Ca CR OR EN Sia da UT State 28 Figura 2 23 MAF de filamento adaptado de Martins 2013 28 Figura 2 24 Bomba de combustivel cccccccccscecsseccssssecseececseeeseeeceseeeceeeeeeeeeeseeseaness 29 Figura 2 25 Injetor L Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 ccccecceeeeeeees 31 Figura 2 26 Rel de combina es com esquema el trico interno ccceceseeesseeeeteeeeeseees 32 Figura 2 27 Sensor de temperatura do motor adaptado de Charles O Probst 1989 32 Figura 2 28 Term stato el trico adaptado de Charles O Probst 1989 33 Figura 2 29 V lvula auxiliar de ar el trica adaptado de Charles O Probst 1989 34 Figura 2 30 Vista em corte da v lvula auxiliar de ar el trica adaptado de Charles O Probst 1989 ansianadodenadons daiocadnaisi sich coa Ads e a 34 Figura 2 31 Sensor lambda reproduzido de Olsson 2008 35 Figura 2 32 Transdutor
30. Figura 4 13 Layout da placa V3 0 Bruce Bowling MegaSquirtll Assembling Your MegaSquirt V3 0 Main Board 2013 4 3 1 Circuito do Sensor de Posi o da Cambota Para que o sistema MegaSauirtll consiga interpretar o sinal do sensor de posi o de cambota foram feitas as seguintes altera es seguidas as instru es em James Murray 2013 1 Instala o de um jumper entre VROUT e TSEL 2 Instala o de um umper entre TACHSELECT e VRIN 3 Instala o de uma resist ncia Pu up 5V a VRIN com o valor de 2 2 kOhm Projeto de instala o MegaSquirtll 75 Gest o de Motores de Combust o Interna 4 Rodar os potenci metros R52 e R56 no sentido anti hor rio at ouvir um estalido rodar R56 seis voltas no sentido hor rio 5 Instala o de um jumper entre JS9 e S12C 6 Instala o de um jumper entre JS10 e IGN sensor do came Os resultados das altera es da placa podem ser vistos na Figura 4 14 e Figura 4 15 Altera o 4 A potenci metro R52 nar pede 8 Tr Altera o 4 ul M potenci metro R56 oo0o0o0000009h 00000000 oc Proto Area MegaSquirt V3 0 MB www megasquirt 224 a o WD O da Sib op rans 1oTwa4 J E 2 gt gt 16BTIM ses gt pO vo oo 04 00000 of Gogo 06000040 1 000000do gt 00000040 00000040 000000bo a 000000b0o 00000050 a k Ke Oo Qro 5 COODOCOC DO0 Nes coo e 4 UYU na vam Piter Ol orto
31. Ok Cancel Ok Cancel Figura 6 2 Configura es do novo projeto MegaSquirtll 6 2 1 Par metros de Inje o Os par metros relativos inje o e igni o est o dispon veis para configura o atrav s do bot o Basic Setup no software TunerStudio MS Lite V2 0 8 Atrav s deste e de acordo com o manual em Philip Ringwood MS2 Extra Conversion Software Manual s d foram definidas as constantes relativas aos par metros de inje o que se passam a explicar Janela Standard Injection Atrav s da op o Engine constants acedeu se s janelas da Figura 6 4 Atrav s do bot o Required Fuel definiu se a o campo Required Fuel ao que foi necess rio inserir a cilindrada do motor n mero de cilindros caudal dos injetores e raz o ar combustivel j conhecidos atrav s das 134 Instala o do Sistema MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna especifica es do motor e das informa es t cnicas do injetor O valor do campo Required fuel especifica a dura o do pulso de inje o aquando a efici ncia volum trica 100 e calculado automaticamente a partir dos par metros definidos na janela Required Fuel Calculator A Figura 6 3 ilustra os par metros definidos na configura o da janela Standard Injection Standard Injection Calculate Req
32. Resistor Value Ohms 490 admissao O Fahrenheit e Celsius A op o selecionada no 3 Temperature C Resistance Ohms campo Table Input Solution permite gerar a curva caracteristica do sensor com base Select settings click tr t hecid Write to Controller em res pontos connecidos inseridos no ponto 3 da Write to Controller sequ ncia de calibra o Figura 6 10 4 Close No campo Bias Resistor Figura 6 10 Calibra o do sensor de temperatura do Value foi inserido o valor da l quido de arrefecimento resist ncia j conhecida 24900 presente na placa v3 0 do MegaSquirtll segundo consta de Bruce Bowling Megamanual Wiring and Sensors 2013 Os tr s valores conhecidos inseridos no passo 3 da sequ ncia de calibra o foram calculados a partir de valores mencionados por Volvo Car Corporation 1988 transcritos na Tabela 6 1 Instala o do Sistema MegaSquirtll 141 Gest o de Motores de Combust o Interna Tabela 6 1 Termistor Bosch 0280130032 de Volvo Car Corporation 1988 10 10560 8260 20 2720 2280 80 364 290 Para determinar a resist ncia referente temperatura foi calculada a resist ncia m dia de acordo com a f rmula Rr Rr Ri Tmax 5 Tmin Desta forma 10560 8260 Roso 5 94100 2720 2280 R50 c 2500 Q 364 290 Rgo c a 3270 Ap s executa
33. Ringwood MS2 Extra Conversion Software Manual s d os campos Secondary Fuel Load e Secondary Ignition Load s o utilizados em motores com admiss o forcada de ar e sendo assim nao foram alterados O campo Incorporate AFRTarget foi nao foi alterado seguido das instru es em ExtraEFl s d Relativamente aos restantes foi selecionado o de acordo com algoritmo de controlo Alpha N j descrito anteriormente Constants 136 Instala o do Sistema MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna Janela injector Characteristics Injector Characteristics Bank 1 Injector Dead Time 13 2v ms 1 000 fH Baitery Voltage Correction msh 0200 PWM Current Limit foo O PWM Time Threshold ms Pss H Injector PWM Period us po Bank 2 Different bank 2 seiting Injector2 Dea e ms aitery Voltage Corr msiWv PWM Current Limit PWM Time Threshold ms Figura 6 6 Janela Injector Characteristics A janela da Figura 6 6 permite selecionar os bancos de inje o ativos Segundo o esquema elaborado de liga es elaborado em 4 4 apenas foi utilizado o banco 1 ao que foi desativado o banco 2 Relativamente ao banco de injetores 1 foram utilizadas as defini es aconselhadas em ExtraEFl s d e segundo as especifica es consultadas sobre o injetor sendo que a imped ncia dos injetores 160 represen
34. de aquisi o e software foi constru do um suporte para o sistema Todo o sistema de aquisi o foi alojado numa caixa de 114 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna computador Figura 5 34 para o f cil transporte e simplicidade de liga es ao sistema na qual tamb m foram implementadas fichas de liga o aos sensores distintas um interruptor para a liga o da fonte de alimenta o dos circuitos a liga o USB do Arduino e o tac metro frontalmente para observa o da velocidade de rota o A energiza o do tac metro foi efetuada atrav s da fonte de alimenta o isto atrav s de um cabo soldado internamente ficha de alimenta o da fonte A M Conetor TPS AT MAF WB EGO 3 termopares Figura 5 34 Caixa do sistema de aquisi o Durante a constru o da caixa foi necess ria constru o definitiva de todos os circuitos de condicionamento os quais foram instalados numa outra pequena caixa preta de pl stico juntamente com o Arduino Mega2560 de modo a evitar curto circuitos tendo por sua vez sido instalada dentro da caixa de computador Figura 5 35 A constru o dos circuitos de condicionamento foi feita numa placa electr nica pr perfurada onde foram instalados tamb m fichas para liga o dos sensores e uma ficha de alimenta o Molex de 4 vias de modo a ligar o conetor da fonte de alimenta o para energiza o de alguns componentes eletr
35. de posi o da cambota descrito em 6 4 2 foi verificado que o problema residia na placa V3 0 do MegaSquirtll Atrav s de uma an lise comparativa ao ayout da Figura 4 13 e os componentes presentes na placa foi detetada v rias resist ncias de valor incorreto assim como os potenci metros R52 e R56 trocados Face a esta observa o foram reinstalados as resist ncias com os valores corretos na placa V3 0 Contudo a corre o da instala o das resist ncias n o solucionou o problema assim para o solucionar foi consultado o esquema eletr nico do circuito de condicionamento do sinal da cambota Figura 7 6 Atrav s an lise do circuito conclui se que o circuito True zero crossing detector identificado na Figura 7 1 n o era necess rio visto a utiliza o de sensores ticos com sa da digital A remo o do circuito mencionado foi efetuada com a remo o das resist ncias R45 e R44 e posterior instala o de um jumper identificado no esquema da Figura 7 1 e Figura 7 2 fisicamente instalado na placa V3 0 Ap s a instala o do jumper o potenci metro R65 foi ajustado de forma a obter varia o do sinal a saida do pino n 1 circuito integrado U7A identificado na Figura 7 1 A varia o da sa da foi verificada atrav s de um mult metro e estimulando o sensor interrompendo o feixe infravermelho do emissor Depois da verifica o com o multimetro o sensor de posi o da cambota foi este foi instalado e verificou se o correto fun
36. do r pido acumular de press o gerado pela bomba de combustivel 5 Filtro de combustivel impede que detritos no combust vel entopem o sistema 6 Regulador de press o do combust vel mant m o combust vel a uma press o constante de modo a que o doseamento da quantidade de combustivel dos injetores seja controlado visto que a unidade de controlo de mistura depende da press o do combustivel 7 Injetor componente usado para atomizar o combustivel Adaptado de BOSCH 1981 Como j descrito anteriormente este sistema de inje o continuo e mec nico O doseamento de mistura feito atrav s de um mbolo acionado pelo prato como ilustrado na Figura 2 9 Repara se ainda que a igni o era efetuada por distribuidor mec nico Este sistema por ser mec nico n o permitia o controlo minucioso durantes os per odos de aquecimento e acelera o n o cumprindo assim com as restri es de emiss o de gases poluentes Tamb m na Figura 2 9 podemos ver os componentes adicionais necess rios ao enriquecimento da mistura durante o aquecimento Sendo eles a v lvula de ar auxiliar posicionada na figura acima da borboleta o injetor de arranque a frio no canal de admiss o posicionado esquerda da borboleta o regulador de press o no canto superior direito e o interruptor termoel trico roscado no bloco do motor Martins 2013 Charles O Probst 1989 Assim este sistema foi alvo de melhoramentos e surgiram os sistemas K Jetroni
37. funcionamento ainda que tenham havido alguns problemas relativos ao fiardware atribu dos falha na assemblagem da placa V3 0 e ao aumento excessivo do tempo Dwell que acabou por danificar os IGBT s durante a afina o A utiliza o do controlador do sensor lambda constitui uma ferramenta muito til durante a afina o de mapas visto que permite o feedback em tempo real sobre a riqueza da mistura O freio hidr ulico representa um equipamento necess rio para a afina o do motor por permitir o controlo da velocidade do motor para uma determinada posi o do acelerador assim como tra ar a curva de bin rio de modo a avaliar a pot ncia do motor A ocorr ncia de reteres pela admiss o durante a afina o sugere uma mistura rica ou falha no controlo de igni o A verifica o do sinal produzido pelo sensor de posi o de cambota Conclus es e Trabalho Futuro 157 Gest o de Motores de Combust o Interna juntamente com o sinal das bobinas elimina a possibilidade de falha no controlo da igni o ao que se conclui que o sistema MegaSquirt funciona com as altera es relativas ao controlo das bobines e com o novo sensor de posi o de cambota Bobina Cilindro 1 Bobina Cilindro 2 Bobina Cilindro 3 Sinal de came simulado Sinal de cambota Figura 8 1 Sinal das bobinas e sinais do sensor de posi o de cambota 8 1 1 Trabalhos Futuros Embora o sistema de gest o tenha sido instalado e fun
38. homog nea pobre e mistura homog nea estequiom trica Figura 2 54 Inje o dupla Wy 7 Mistura Homog na Z h lou lt Carga Velocidade do motor Figura 2 54 Estados de mistura relativos a motores de inje o direta adaptado de Ozdalyan s d Durante o funcionamento em carga estratificada a inje o atrasada ou seja feita durante a compress o A inje o durante a compress o poss vel devido ao facto do combustivel ser injetado a altas press es ajudando o processo de vaporiza o e atomiza o Figura 2 55 Este modo utilizado em baixas velocidades do motor e em baixas cargas resultando num menor consumo de combust vel Devido rela o ar combustivel ser superior a 65 1 resultando em baixas emiss es de NOx o sistema de gest o ativa a recircula o de gases de escape que permite a redu o destes uma vez que o catalisador n o consegue eliminar A mistura homog nea estequiom trica rica utilizada em acelera es em carga m xima e em altos regimes Neste modo a inje o e feita durante a admiss o de ar para o cilindro Uma vez que a mistura tende para a estequiometria as emiss es de NOx s o altas contudo o catalisador elimina 99 e a recircula o de gases de escape desativada 58 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Mistura homog nea Carga estratificada Figura 2 55 Funcionamento com mistura homo
39. injetor Figura 5 12 O bom funcionamento destes foi determinado a partir de estalido escutado e pela desobstru o passagem de combustivel quando energizado Tratando se de uma electrov lvula obviamente quando n o energizado deve bloquear a passagem de combustivel tamb m verificado Figura 5 12 Teste do injetor BMW K75 5 3 1 4 Motor n o arranca falha na igni o O sistema de igni o apresentou falhas nomeadamente num dos cabos de velas nos conectores da cablagem de liga o s bobinas no desgaste e carboniza o das velas e nos cabos de liga o e sensor de posi o de cambota Prepara o Laboratorial 91 Gest o de Motores de Combust o Interna Relativamente ao cabo de vela foi substitu do por um outro dispon vel no laborat rio O diagn stico da falha deste foi efetuado atrav s do teste de continuidade com um multimetro comparativamente aos restantes Os conectores da cablagem das bobinas apresentavam alguma oxida o que foi removida com limpa contatos Um destes estava partido ao se procedeu a repara o com silicone visto que n o foi possivel arranjar ou adquirir um novo conector A carboniza o das velas foi resolvida atrav s da limpeza destas com uma escova de arame e uma lixa fina entre os eletrodos No final da limpeza o espa o entre os eletrodos era verificado com palpa folgas e ajustado se necess rio O bom funcionamento destas era efetuado ligando a vela ao sistema de
40. minute a background totalizer keeps count of events or items A pushbutton on the front panel toggles the display between rate and count and is also used to resetthe count by holding it pressed for 3 seconds An alternative gated mode of operation is available to mea sure signal frequency Maximum rate is 20000 in the RPM mode or 50 kHz in the frequency mode Connections are made via push on wire connectors for easy field installation KAL DR T hasa 6 digit 0 276 high display and meets NEMA 4X standards from the front panel It does not have a battery so it must be powered from an external 10 30 VDC source SPECIFICATIONS Power Pin 5 10 to 30 VDC 10mA Display 6 digit black LCD Digit size 0 276 high Temperature Range 14 to 140 F 10 to 60 C KEF Kessler Ellis Products 800 631 2165 ANEXO C DOCUMENTAGAO KAL D R T Dual Mode RPM Counter or Frequency Meter Sealing Front panel sealed to NEMA 4X Connection 5pin plug inconnectorwith9 leads supplied with meter Accuracy Period 0 18 3 to 20K RPM Gated 1 LSD 1 to 50K RPS Signal Inputs Slow Speed Input Pin 2 negative edge triggered Low lt 0 7V High 5 to 18 V or open Max speed 30 Hz Min Pulse 15 mS Input Impedance 1 M Ohm High Speed Input Pin 4 negative edge triggered Low lt 0 7V High 5 to 18 V or open TTL and CMOS compatible Input Impedance 1M Ohm Update Time 2 sec min to 18 sec max depending on period Period R
41. o N 3 N 2 NI VW Ligar exclusivamente ao pin 19 da ficha DB37 Megasquirt Ligar ao quadro bloco ou bateria Tanto o quadro como o Sensor Bosch bloco dever o estar ligados ao polo negativo da bateria LSU4 Normalmente a alimenta o 12V Normalmente a alimenta o 5V exeto dentro da caixa da Megasquirt V3 0 Figura 4 20 Esquema da cablagem MegaSquirtll 80 Projeto de instala o MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna Depois da elabora o do esquema foi construida a cablagem atrav s de um Ait de cabos para elabora o de cablagem para a MegaSauirtll Este Ait constituido por cabos de cor correspondentes aos do esquema e uma ficha f mea DB37 qual foram apenas soldados os cabos necess rios para o sistema No processo de constru o foi incluido um suporte de fus vel Figura 4 21 e tr s suportes de rel s Figura 4 22 reaproveitados de cablagens existentes no laborat rio Para a liga o do sensor de temperatura do l quido de arrefecimento injetores e sensor do acelerador foram tamb m reaproveitados conectores de cablagens existentes no laborat rio J em rela o aos conectores do sensor de temperatura do ar de admiss o Figura 4 21 Suporte de fus veis e sensor de posi o da cambota tiveram de ser adquiridos optando por conectores de emprego autom vel Figura 4 23 A liga o do sinal do controlador Motec P
42. o m dulo de igni o eletr nico sem distribuidor O sistema de controlo de inje o foi identificado sendo este Bosch L Jetronic j descrito no cap tulo anterior J o controlo da igni o efetuado atrav s de um m dulo de igni o Bosch Tratando se de um sistema de controlo L Jetronic o sistema de medi o do caudal de ar constitui um impedimento na adapta o do sistema de gest o do motor Este problema surge durante a fase de compress o em que existe fluxo de ar no sentido oposto ao qual a comporta n o foi concebida para medir An lise do Problema 63 Gest o de Motores de Combust o Interna Tabela 3 1 Caracteristicas do motor BMW K75 Adaptado de Hawksley 2013 Tipo de Motor Motor de tr s cilindros em linha a quatro tempos com dupla rvore de cames cabe a Cilindrada 740 cm Pot ncia maxima 55 kW Taxa de compressao 11 0 1 Sistema de Inje o Bosch L Jetronic Sistema de Igni o Igni o electr nica Ordem de igni o 1 3 2 A Figura 3 1 ilustra o sistema de medi o do sistema L Jetronic no qual se repara que na invers o do fluxo de ar resulta no fecho da comporta para a posi o de repouso da mesma A comporta fechada iria criar restri es passagem do fluxo de ar funcionando como uma v lvula antirretorno e n o conseguindo quantificar a quantidade de ar Ainda durante o funcionamento do motor a comporta esbarraria viole
43. o fosse empurrado alternadamente visto que a 3 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna v lvula alternava a saida do vapor sob press o do lado oposto para a atmosfera como demonstrado na Figura 2 1 exhaust outlet piston steam exhaust outlet Figura 2 1 Motor a vapor Yourdictionary s d Em meados do s culo XIX estes motores eram largamente utilizados inicialmente em sistemas de bombagem de gua em minas e mais tarde em f bricas como fonte de energia mec nica e el trica em navios com sistema auxiliar s velas em locomotivas e em tratores para a agricultura Mais tarde apareceu a turbina a vapor inventado por Charles Parsons e Carl Laval O novo sistema sem pist es era mais compacto utilizado na poca maioritariamente em navios de grande porte e atualmente utilizado na produ o de energia el trica Somente no in cio do s culo XX com o implementar do motor de arranque el trico que os motores de combust o interna se tornaram mais populares devido sua conveni ncia de arranque simples O motor de arranque el trico tirou trabalho ao condutor uma vez que anteriormente era necess rio que o condutor utilizasse uma manivela arrancar o motor History of Engines s d 4 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna 2 2 PRINC PIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR O motor de combust o interna uma m quina t rmica na medida em que transfo
44. que pela an lise revela se inconclusivo determina o da curva de bin rio Curva de Bin rio 70 60 e 50 gt 40 a 4 lt E 30 T A zZ pe 20 o o 2 o a 10 re o 0 o 10 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 rpm Figura 5 17 Valores obtidos com o sistema de aquisi o antigo no motor Yanmar 96 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna 5 4 2 Requisitos do sistema Da discuss o com os colegas Nuno Pacheco e Pedro Santos foram definidos os seguintes requisitos e Resolu o de 1 rN para a leitura do sinal condicionado pelo amplificador de instrumenta o INA125P ligado c lula de carga e Taxa de amostragem superior a 10Hz e Leitura de rota o e leitura de duas temperaturas temperatura do motor e dos gases de escape a atrav s de termopares e Leitura da posi o do acelerador e Leitura do sinal do controlador da sonda lambda e Leitura da tens o do potenci metro do caudalimetro do motor BMW K75 e Leitura de tens o do termistor do caudalimetro BMW K75 Ainda este deveria ser provido de uma UI User interface de modo a obter feedback dos dados obtidos com a op o de guardar os dados num formato predefinido 5 4 3 An lise dos Sinais produzidos pelos Sensores 5 4 3 1 Tac metro K3HB C O sinal da velocidade do motor tem origem no contador de impulsos K3HB C Este j se encontrava configurado de modo a produ
45. segundo catalisador funciona como recipiente de NOx Ainda para controlar a inje o em malha fechada e garantir o bom funcionamento do sistema de convers o de gases s o utilizados 4 sensores A montante do primeiro catalisador existe um sensor lambda Wide band Este sensor diferencia se dos sensores lambda convencionais pelo fato de conseguir quantificar o teor de oxigeno presente nos gases de escape e assim fazer ajustes na inje o durante o funcionamento em carga homog nea com mistura pobre Os restantes sensores lambda s o necess rios de modo a diagnosticar falhas na convers o de gases J o sensor de temperatura de gases de escape utilizado para determinar a temperatura do catalisador de NOx e ativar a recircula o de gases de escape EGR de modo a reduzir as emiss es de NOx com a exce o de quando existem cargas elevadas zdalyan s d Em termos de inje o o este sistema de gest o tamb m implementa novas funcionalidades Sendo que o sinal do pedal do acelerador representa um bin rio requerido pelo condutor cabe ao sistema de gest o determinar a quantidade de inje o necess ria tendo em 57 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna conta os parametros de funcionamento do motor nesse instante de entre os mais relevantes a quantidade de ar admitida e a velocidade do motor Em termos de carga o motor tem tr s estados de funcionamento carga estratificada mistura
46. sensor adicional de temperatura do ar de admiss o IAT 2 3 2 1 CIS Sistema de Inje o Cont nua K Jetronic O sistema Bosch de inje o continua CIS denominado K Jetronic K de Aontinuerlich do alem o continuo e Jetronic devido ao sistema de mistura por inje o um dos primeiros a ser implementado em motores de igni o comandada como descrito anteriormente O m todo de 14 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna medi o de ar era por meio de uma comporta circular no canal de admiss o Na Figura 2 9 podemos ver a configura o sistema K Jetronic assim como os seus componentes Figura 2 9 Sistema K jetronic da Bosch reproduzido de Martins 2013 Da Figura 2 9 podem se identificar os seguintes componentes 1 Unidade de controlo da mistura componente respons vel pelo doseamento de combustivel para cada injetor de acordo com a comporta l b Distribuidor de combust vel respons vel pela distribui o do combust vel para os injetores 2 Dep sito de combust vel 3 Bomba el trica de combustivel respons vel por gerar press o no circuito de combust vel a montante desta 4 Acumulador de combust vel tem a fun o de absorver os picos de press o gerados 15 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna pela bomba de combust vel protege o distribuidor de combust vel durante o arranque do sistema
47. tica Assim o sistema de gest o Motronic 1 2 sob o volante do motor reproduzido de capaz de controlar mais eficientemente Charles O Probst 1989 os tempos relativamente inje o e igni o devido alta resolu o do sistema Por m para tirar partido do sistema sensorial necess rio que os actuadores do sistema sejam optimizados Para tal o Prato da controlo de igni o transistorizado isto z embraiagem significa que a carga da bobine efetuada N por meio de um comutador eletr nico ee Dios d controlado pelo sistema de gest o Contudo posi o como j descrito anteriormente a descarga da bobina direcionada por meio de um Figura 2 42 Esquema de igni o digital distribuidor mec nico simples Figura 2 42 Motronic adaptado de Martins 2013 A implementa o de circuitos integrados na placa de controlo marca a transi o dos sistemas de controlo anal gico para digital utilizados atualmente A Figura 2 43 mostra a diferen a entre o sistema anal gico L jetronic e o sistema digital Motronic na qual se pode ver claramente a implementa o deste circuito l gicos assinalados por A Para tratamento dos sinais a unidade Motronic dispunha de entre os circuitos l gicos um microcontrolador respons vel pelos c lculos leitura de sensores e controlo dos actuadores atrav s dos drivers de pot ncia 42 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna as
48. turbo compressor e o avan o vari vel do timing das v lvulas controlado pelo sistema de gest o 59 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna A utiliza o de controlo em malha fechada implementada em varios sistemas como por exemplo no controlo de press o da rampa de modo a aumentar a precis o de inje o Relativamente ao controlo de inje o a inje o por fases apresenta vantagens no que diz respeito ao controlo do processo de combust o Atualmente j est o implementados injetores piezo el tricos Mercedes Benz CLS 350 CGI e em motores Diesel h cerca de uma d cada Estes tipos de injetores em compara o com os tradicionais injetores eletromagn ticos s o mais r pidos cerca de 5 vezes resultando num aumento de desempenho Ozdalyan s d J o controlo de igni o durante o estado estratificado da mistura dificultado devido s altas temperaturas dentro da c mara de combust o Estas temperaturas podem causar falhas na igni o da mistura Contudo para resolu o deste problema existem algumas marcas que v m a desenvolver m todos de igni o alternativos como por exemplo a Mazda e o sistema de igni o por laser Ozdalyan s d Motor Dream 2011 2 4 2 OBDII O OBD On board Diagnostics surgiu como sistema de dete o de falhas no sistema de gest o Primeiramente em 1988 na sua primeira vers o o sistema dispunha de rotinas de modo a detetar pequenas a
49. 0 de acelerador 11 10 AT Tens o V A ANTA Potenci metro da comporta 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 RPM Figura 5 49 Gr fico de tens o produzida pelos sensores do caudalimetro An lise do sensor de posi o de cambota De modo a simular a rota o do motor foi estudado o funcionamento do sensor de posi o de cambota Figura 5 51 Este estudo incidiu principalmente na an lise dos sinais gerados pelos sensores de fall atrav s da monitoriza o dos dois sinais durante o funcionamento do motor para estabelecimento de uma rela o da dura o dos impulsos gerados A monitoriza o dos impulsos foi Figura 5 50 Logic Analyzer Saleae efetuada atrav s de um Logic Analyzer ilustrado na Figura 5 50 Ap s a identifica o dos sinais provenientes dos sensores Figura 5 53 foi ligado o Logic Analyzer em paralelo com as liga es da cablagem do sensor de posi o de cambota ao m dulo de igni o As liga es do Logic Analyzer podem ser vistas na Figura 5 52 de modo a perceber a sequ ncia l gica do sinal proveniente do sensor de posi o de cambota Prepara o Laboratorial 123 Gest o de Motores de Combust o Interna Sensor Hall S1 Sensor A Hans2 B Figura 5 51 Componentes do sensor de posi o de cambota original BMW K75 A Sensores de Hall B Campanula de codifica o do sinal Hall 2 F
50. 00 50 25 327543884 994 1727 707 504 662 241 188 731 00 50 25 327607584 994 1727 706 504 658 246 192 731 00 50 25 327676680 995 1727 706 495 658 245 189 731 00 50 50 327740368 994 1727 709 503 658 247 206 731 00 50 50 327804060 992 1727 706 490 660 247 193 731 00 50 50 327867740 993 1727 708 507 661 244 207 731 00 50 50 327931424 99251727 706 491 660 244 203 731 00 50 50 328000496 994 1727 708 492 658 244 206 719 00 50 50 328064180 994 1727 708 502 659 247 216 719 00 50 50 328127856 994 1727 709 497 658 245 240 719 00 50 50 328191552 993 1727 707 492 659 243 231 719 00 50 50 328255224 995 1727 708 509 659 246 243 719 00 50 50 328324312 994 1727 708 495 660 253 249 719 00 50 00 328387992 993 1727 708 492 660 254 258 719 00 50 00 328451688 994 1727 708 493 662 222 268 719 00 50 00 328515376 994 1727 710 508 663 233 281 719 00 50 00 328579056 993 1727 707 492 659 239 296 719 00 50 00 328648144 995 1727 708 493 658 233 290 733 00 50 00 4 Figura 5 32 Exemplo de Output de dados Ainda da Figura 5 32 nota se que os valores do ADC dos sensores correspondem convers o do sinal em tens o para um valor correspondente a uma escala definida pelo n mero de bits do conversor ADC existente na placa de aquisi o Arduino Estes valores permitem que os dados sejam convertidos para tens o de acor
51. 3 0 onde os drivers foram instalados revelou a causa da falha destes componentes por perda de contacto com o dissipador e posterior sobreaquecimento Figura 7 7 Dos Drivers de igni o foi averiguada a falha de dois dos tr s drivers como se pode ver na Figura 7 7 pelo estado carbonizado dos parafusos de fixa o A substitui o destes componentes causou um impedimento durante a afina o do sistema de gest o devido escassez dos Figura 7 7 Drivers VB921 danificados mesmos e pelo tempo dispon vel realiza o do projeto Assim foi efetuada uma procura de componentes semelhantes com o mesmo tipo de aplica o A procura de componentes foi realizada atrav s do termo Logic Level Gate IGBT sendo este o termo que visa a compatibilidade como o componente VB921 Dos IGBT pesquisados foi registada numa lista as refer ncias seguintes e FGB3236_F085 e IRGS14C40L IRGSL14C40L IRGB14C40LPbF e NGB18N40CLB e BUK856 400 An lise de Resultados e Resolu o de Problemas 153 Gest o de Motores de Combust o Interna Da lista referida anteriormente foi dada relev ncia ao IGBT FGB3236_F085 por permitir a corrente m xima de 44 amperes Com o tempo til dispon vel e pela particularidade destes componentes apenas foi possivel adquirir dois IGBT s com a refer ncia IRGB14C40LPbF Figura 7 8 que apresenta uma corrente m xima em condu o continua entre o coletor e o emissor de 20 amperes com o componente a uma
52. 75 De acordo com a an lise do sensor de posi o de cambota foi elaborado o c digo respetivo para a simula o Prepara o Laboratorial 125 Gest o de Motores de Combust o Interna de v rias rota es de notar que as sa das da placa foram diretamente ligadas ficha de liga o do sensor de posi o de cambota sendo os n veis de tens o compat veis n o necessitando da constru o de circuitos eletr nicos O esquema de liga es placa podem ser vistas na Figura 5 56 Figura 5 56 Esquema de liga es do Arduino Uno ao m dulo do controlo de igni o do BMW K75 No que diz respeito ao c digo foram calculados os per odos relativos a frequ ncias de rota o dentro de uma gama de 500rpm a 8000rpm em intervalos de 500rpm Estes per odos foram utilizados no c digo do programa como par metro de modo a calcular os quatro tempos distintos verificados anteriormente pela an lise do sensor de posi o de cambota No que diz respeito elabora o do c digo este foi constru do de modo a repetir infinitamente a sequ ncia l gica do sinal gerado pelo sensor de cambota visto tamb m na an lise do sensor de posi o de cambota anteriormente Para compreender melhor foi elaborado um diagrama da sequ ncia dos impulsos baseado no c digo que pode ser visto Figura 5 57 onde se pode observar a sequ ncia dos impulsos definidos mela mudan a de tens o de sa da dos pinos 12 e 13 do Arduino Uno
53. ADC pela porta de s rie Em defini o dos pinos correspondentes placa de aquisi o temos e plAT pino A3 correspondente tens o do termistor do caudalimetro Prepara o Laboratorial 109 Gest o de Motores de Combust o Interna e pMAF pino A2 correspondente tens o do potenci metro da compora do caudalimetro e pTPS pino A4 correspondente a tens o do potenci metro do acelerador e pWB_EGO pino A5 correspondente tens o do controlador da sonda lambda Motec e pC_CARGA Al correspondente tens o da c lula de carga e pRPM pino AO correspondente tens o do tac metro K3HB C O algoritmo pode ser visto em diagrama de na Figura 5 31 relativamente ao c digo pode ser consultado no Anexo E Para a leitura de temperaturas pelos MAX6675 foi necess rio efetuar altera es biblioteca MAX6675 pelo facto da ordem de leitura para um termopar demorar cerca de 250 ms necess rios convers o do valor em tens o do termopar para digital De modo a manter uma taxa de aquisi o superior a 10 Hz definida nos requisitos o CS Chip Select de cada MAX6675 pulsado de acordo com o datasheetem Maxim Integrated 2013 para a ordem de convers o da leitura ADC Durante o compasso de espera tempo necess rio leitura de um termopar 250 ms os restantes sensores s o lidos cinco vezes de modo a perfazer mais de 250 ms Isto significa que a taxa de atualiza o dos termopares mais baixa do
54. InTech Open Access Company ntech s d http www intechopen com acedido em 2013 de 11 de 19 Philip Ringwood James Murray Ken Culver e Lance MSJ Extra Ignition Hardware manual 2011 de 7 de 17 http www msextra com doc ms1extra MS_Extra_lgnition_Hardware_Manual htm MS2 Extra Conversion Software Manual s d http www msextra com doc ms2extra MS2 Extra_Conversion htm more_engine acedido em 12 de 9 de 2013 MS2 Extra General Ignition Manual 24 de 12 de 2012 http www msextra com doc ms2extra MS2 Extra Gen Ignition htmfmoreign MS2 Extra General Ignition Manual s d http www msextra com doc ms2extra MS2 Extra Gen Ignition hntmfignsets acedido em 12 de 9 de 2013 Pucheng Sensors Knock Sensor s d http www pucheng com cn en products 15 asp acedido em 18 de 11 de 2013 Tech Edge WBo2 18 de 03 de 2013 http wbo2 com Isu Isu4 htm Texas Instruments LMI58 LM258 LM358 LM2904 Low Power Dual Operational Amplifiers Dallas Texas 75265 Texas Instruments Incorporated 2000 Toyota Motor Sales Autoshop 101 s d http www autoshop101 com acedido em 18 de 11 de 2013 Viamichelin s d http www viamichelin pt Volvo Car Corporation Service Manual LH Jetronic 2 4 Fuel System Engine B 230 F 1988 166 Refer ncias Gest o de Motores de Combust o Interna Yourdictionary s d http images yourdictionary com steam engine acedido em 3 de 10 de 2013
55. LM foi efetuada por um pa conector tipo molex de uma via A liga o do circuito de igni o foi feita atrav s do quadro de rT suporte do motor das fichas originais do sistema e de uma ficha f mea DB15 Figura 4 23 Ficha do sensor de posicao de cambota de Figura 4 22 Suporte de rel E de referir que a toda a cablagem foi derivada do esquema el trico da cablagem projetado e sendo assim o c digo cores dos fios condutores foram respeitadas A cablagem completa n o ilustrada devido necessidade conectores da instala o original Projeto de instala o MegaSquirtll 81 Gest o de Motores de Combust o Interna 5 PREPARACAO LABORATORIAL Ap s a montagem do motor encarregue pelo colega Pedro Santos a prestar provas de mestrado procedeu se montagem do sistema de gest o original Em seguida foram efetuados testes ao motor e resolu o de avarias no mesmo Ainda durante a fase de testes foi desenvolvido um sistema de aquisi o para um freio dinamom trico 5 1 PREPARA O DO MOTOR Dado o in cio da prepara o do motor verificou se o estado da situa o do motor BMW K75 relativamente este estava desmontado el trico e mecanicamente Assim recorreu se ao esquema el trico da moto BMW K75 de modo a interpretar o esquema de liga o segundo consta de Churchill 1988 Depois de determinados os componentes e as liga es necess rias a cablagem ficou disposta da forma qu
56. O AFR pode e deve ser afinado nos sistemas de distribui o de modo a que o catalisador funcione com efici ncia m xima A afina o deste par metro come ou a ter import ncia para diminui o de emiss es de gases poluentes o ambiente notados visualmente Figura 2 6 na d cada de 70 Nesta d cada como sistema de prepara o de mistura eram usados carburadores que por norma eram afinados para alimentar o motor com excesso de combust vel A mistura rica era necess ria pois os sistemas naquela poca eram menos precisos devido utiliza o de um carburador para v rios cilindros e era espect vel algumas varia es do pr prio carburador Uma das vantagens era que a pot ncia dos motores era minimamente afetada 9 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 2 6 Smog em Los Angeles KCET 2012 2 3 1 Prepara o da Mistura por Carburador O sistema de prepara o de mistura por carburador foi o primeiro sistema usado como sistema de doseamento de combust vel em motores de combust o interna de igni o comandada Como anteriormente j descrito este apresentava algumas inconevniencias na gest o da mistura Na Figura 2 1 est ilustrado o modo de funcionamento de um carburador Ainda este respons vel por vaporizar o combustivel que se mistura com o ar produzindo a mistura O carburador est dotado de uma c mara ou recipiente de combust vel onde armazena a quantidade de
57. PI SA enn Mea SEO SA tee et AR E od 53 Figura 2 52 Sa da de tens o de um sensor knock com a ocorr ncia de knock adaptado de Toyota Motor Sales Sid essas RS ERLLDERDD ERES naman umm Eien 54 Figura 2 53 Esquema de componentes utilizados num sistema Motronic MED adaptado de UO ZC E ego A RR E RR ROM O eaten 55 Figura 2 54 Estados de mistura relativos a motores de inje o direta adaptado de LOZE EIVE MES os es A it PR c tater 58 Figura 2 55 Funcionamento com mistura homog nea e em carga estratificada Ozdalyan SEO Das eR Aaa AD Da SS TD A Dt D kadai deeded 59 Figura 2 56 Sistema de c digo OBDII reproduzido de Martins 2013 61 Figura 2 57 Ficha OBDII reproduzido de Goodwin 2010 61 Figura 3 1 Caudalimetro do sistema L Jetronic adaptado de Martins 2013 64 Figura 4 1 Sistema MegaSquirtll adaptado de Al Grippo and Bruce Bowling 18 68 ndice xix Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 4 2 Curva caracter stica do sensor Bosch 0280130032 Volvo Car Corporation 1988 Figura 4 3 Sensor de temperatura do ar de AMISSAO ccccceccceseesseeeeeecsseeseeessescteesseeeeats 69 Figura 4 4 Compara o entre o formato dos sensores de posi o do acelerador do lado o novo sensor e lado direito o sensor do sistema OFIQiNAl cccescccecsssccecesseseesesseeeessetseeeseesseeeess 70 Figura 4 5 Sensor do acelerador instalado no moto
58. PM Mode aq Max speed 333 Hz Min pulse 1 5 mS 3 to 20K RPM Ju Gated Frequency Mode 5 Max Speed 50 kHz Min Pulse 10 uS 1 to 50K RPS E Period Gated Mode Select Pin 3 A Linked to Pin 1 Frequency Meter 3 Left Open RPM Meter S Totalizer N 999999 maximum display 333 Hz maximum input speed Approvals UL File E135458 CSA File LR96702 CE Approved Material ABS Weight 1 7 oz Industrial Instruments 93 173 Typical Hookup Mounting Adaptors included KAL DP1X2 LSY 48mm NPN Hookup Sem a mae Pale l Last wor 38mm 50mm p l mp As QLSm l ZE E HmmDIACSK PNP Hookup 1 COMMON 2 SLOW SPEED INPUT 4 HIGH SPEED INPUT DOSP PNP NOTE When PNP sensors are used connect a 5KQ resistor between pins 1 and 4 N7 Explosion proof housing see accessories section HOW TO ORDER Es Our D Series Proximity Sensors interface easily with ourfull Part Number Description Z lineofcountersand ratemeters Use PNP sensors D_P on KAL DRIT Ratemeter with Totalizer BE all KEP units except KAL Series whichrequiresD N NPN KAL DTB Terminal block adaptor ER sensors See Sensors amp Accessories Section Accessories DTZ amsser 12 V Power Supply 94 Industrial Instruments KEF Kessler Ellis Products 800 631 2165 174 Anexo C ANEXO D ESQUEMA DO PROT TIPO DO SISTEMA DE AQUISI O
59. Prepara o Laboratorial 101 Gest o de Motores de Combust o Interna Visual Basic a A Impulsos Fonte comutada Arduino de computador Mega2560 NA 125p Condicionamento de sinal da c lula de carga Condicionamento K3HB C TPS MegaSquirtll Caudalimetro BMW K75 tens o do potenci metro Caudalimetro BMW K75 tens o do termistor Interface para termopares MAX6675 Sensor Lambda Controlador Motec Figura 5 24 Diagrama do novo sistema de aquisi o de dados Para leitura dos termopares tipo K foi adquirido um m dulo de quatro MAX31857 Este componente um circuito integrado para leitura de termopares do tipo K com uma resolu o de 0 25 C com uma gama de O 1024 C Para interface com a placa de aquisi o foi utilizado um barramento SPI que permite a liga o de v rios m dulos em simult neo Figura 5 25 102 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna t 093 tc bo 1111 f PA i i AE Fal U oa tir oia E Zoo U a Figura 5 25 M dulo de quatro canais para termopares tipo K MAX31857 Em rela o a outros componentes como vistos na Figura 5 24 s o derivados no sistema antigo com a exce o de alguns componentes eletr nicos para condicionamento de sinal descritos no subcapitulo seguinte 5 4 5 Condicionamento de Sinal Para que a placa de aquisi o esteja apta a ler os sinais dos sensores necess rio o devido co
60. TRA u de avaria arranque a frio do ralenti 4 Sy a aa a Eletrovalvula Sensor de temperatura de Canister do liquido de refrigera o E de lt Q controlo ef P da Sensor Igni o Knock i LI i 4 J N Vac NA CM Potenci metro X ZY 73 do fluxo de ar Aye Sensor de a altitude amp vanor de igni o com sensor de Hall Figura 2 12 Sistema KE3 jetronic com o controlo de inje o e de igni o separados adaptado de Charles O Probst 1989 19 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Bobine com controlador de pot ncia LS l Distribuidor de igni o com sensor de Hall Injetor de arranque a frio e Atuador de press o onli regulador de estabilizador a Press o diferencial do ralenti 4 Z M dulo de b controlo Motronic 4 a 4 wa d carey Ge Sensor 4 Knock Sensor de temperatura Sensor da borboleta do liquido de refrigera o a V lvula ON OFF do canister V lvula de frequ ncia 4 do canister 9 so Sensor Potenci metro lambda do fluxo de ar Figura 2 13 Sistema KE Motronic com controlo de inje o e igni o no mesmo m dulo adaptado de Charles O Probst 1989 2 3 2 4 EFI Sistema de Inje o Pulsada Nos sistemas EFI a quantidade de inje o definida pelo tempo de abertura do dos injetores a uma press o de combust v
61. a combust o da mistura dentro do cilindro atrav s de uma fa sca de alta tens o Convencionalmente nestes sistemas existe uma fonte de energia seja ela uma bateria ou alternador um transformador conhecido como bobina de igni o e os eletrodos presente numa vela de igni o A fonte de energia respons vel por fornecer energia el trica ao sistema geralmente uma bateria de 12V igni o por bateria ou um alternador igni o por magneto em sistemas 37 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna mais antigos mais conhecido por rotativo Nos primeiros sistemas de igni o por bateria o prim rio da bobina alimentado diretamente pela bateria Figura 2 35 Sempre que este circuito interrompido por um mecanismo denominado de platinado uma fa sca gerada na vela de igni o Tanto neste sistema como nos sistemas de igni o por bateria mais antigos necess rio a utiliza o de um distribuidor juntamente com um platinado para que a fa sca ocorra no PMS do cilindro correto A desvantagem destes sistemas incapacidade do controlo do angulo dwe durante toda a gama de rota o O dwell ngulo em dwell ou tempo de dwell entende se como o tempo de carga da bobina de igni o mais especificamente o intervalo em graus relativamente ao eixo do distribuidor entre o fecho e abertura do platinado O dwell importante pois medida que a rota o aumenta a frequ ncia das faiscas a
62. a constante al m de que para diferentes condi es de funcionamento o motor poder necessitar de diferentes valores de riqueza de mistura Martins 2013 Assim pode se definir cinco estados de funcionamento do motor que requerem diferentes tipos de mistura Sendo eles Com o motor em frio necess rio fornecer mais gasolina visto que existe dificuldade de vaporiza o do combust vel Ao ralenti de modo a proporcionar o funcionamento do motor e reposta do acelerador a mistura mantida relativamente rica Uma v lvula denominada 11 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna choke ou mais corriqueiramente Ar compensa a quantidade de ar necess ria mistura mais rica 3 Em acelera o mistura rica a r pida abertura da borboleta faz com que haja um aumento de ar a entrar no motor utilizada a bomba de acelera o para injetar uma quantidade suplementar de combustivel sempre que existe um aumento substancial do fluxo do ar Ainda a mistura rica durante acelera o diminui a probabilidade de ocorr ncia de Anock uma vez que a gasolina em excesso n o vaporizada vai reduzir a temperatura da mistura dentro do cilindro 4 E velocidade constante n o m xima a mistura tende a ser pobre de modo a garantir que todo o combustivel consumido na c mara de combust o 5 Em desacelera o idealmente os sistemas deveriam interromper a mistura deixando apena
63. a de gest o assim como a escolha dos sensores relativos ao sistema MegaSquirtll Devido extensa informa o relativa ao Hardware e Software do MegaSquirtll apenas v o ser descritos as etapas essenciais para que o processo de modifica o e adapta o sejam compreendidos 4 1 MEGASQUIRTII Atrav s da documenta o consultada sobre o Megasquirtll em Grippo 2013 nota se que a sua aplica o flexivel e permite a aplica o em motores das mais variadas marcas existentes Este tem vindo a ser desenvolvido existindo atualmente uma terceira vers o que engloba ainda mais flexibilidade mais sistemas de controlo e um aumento de velocidade de processamento A MegaSquirtll composta por uma unidade de processamento e uma placa de pot ncia para controlo de actuadores interface e condicionamento de sinal dos sensores denominada de V3 0 De uma forma geral o sistema e todos os componentes necess rios ao seu funcionamento diagn stico e programa o podem ser vistos na Figura 4 1 A placa de processamento MC9S12C64 representa o c rebro do sistema nesta placa que est instalado o microcontrolador respons vel por todos os c lculos do sistema o que inclui tempos de inje o e avan o de igni o entre outros neste que foi instalado o firmware que cont m todas as rotinas de c lculo de par metro e defini o de I O s O firmware instalado na placa de processamento foi o ms2extra 3 2 4 Para a instala
64. a placa com as pistas do circuito Figura 4 9 Para a constru o da placa foi utilizado o m todo de etching para o fabrico das pistas O restante processo de constru o envolveu o corte de uma chapa de modo a permitir a fixa o no motor e o alinhamento dos sensores com a coroa do mecanismo codificador O resultado da placa de fixa o juntamente com a instala o dos sensores pode ser vista na Figura 4 10 sy J ok wk Vv m i Figura 4 9 Esquema eletr nico do sensor de posi o da cambota esquerda barramento do circuito do sensor de posi o de cambota direita Figura 4 10 Placa de fixa o com os sensores de posi o de cambota Projeto de instala o MegaSquirtll 73 Gest o de Motores de Combust o Interna 4 2 5 Sensor Lambda Wideband Como sensor lambda foi reutilizado o controlador juntamente com sensor lambda proveniente do ve culo BebUMlitro presente no laborat rio O controlador utilizado da marca Motec modelo PLM e sensor lambda Bosch LSU4 que podem ser vistos na Figura 4 11 Controlador Sensor Lambda Figura 4 11 Controlador Motec PLM e sensor lambda Bosch LSU4 Tech Edge 2013 De modo a ligar o sinal do controlador ao sistema foi necess rio consultar o manual em Motec 2005 atrav s do qual se procedeu modifica o de uma ficha macho DB9 com as liga es necess rias para o sistema MegaSquirtll Figura 4 12 Nestas liga es o pino n 9 da fi
65. a realiza o deste trabalho foram atingidos todos os objetivos exce o da afina o dos par metros o que resultou no funcionamento parcial do motor de notar este ltimo n o foi conseguido devido falta de tempo devido dimens o do trabalho constante ocorr ncia de problemas e depend ncias devido partilha de recursos Contudo o sistema de gest o foi implementado com sucesso concluindo assim a sua viabilidade de implementa o no motor BMW K75 com o ciclo Miller Durante a fase de testes de funcionamento do motor original BWM K75 houve ocorr ncia de falhas a n vel mec nico e eletr nico as quais foram ultrapassados pelo diagn stico e repara o de componentes que permitiram um conhecimento detalhado sobre a unidade de controlo L Jetronic e a unidade de controlo de igni o Esta familiaridade permitiu a elabora o de um procedimento para a leitura dos mapas de inje o descrito em 5 6 2 Ainda durante a fase de testes foi desenvolvido e constru do um sistema de aquisi o com base numa placa program vel Arduino necess rio para dar seguimento ao trabalho Este sistema provou ser funcional apresentando melhorias significativas ao sistema de aquisi o existente no laborat rio nomeadamente no aumento de resolu o e exatid o assim como aumento da taxa de aquisi o Durante a instala o do novo sistema MegaSquirt a escolha de sensores e parametriza o da unidade MegaSquirt revelou ser acertada pelo
66. ance degrees 14 0 Cranking Dwell ms 5 0 Cranking Advance degrees 10 0 ab a a Toyota Multiplex Off Dwell type Standard Dwell Maximum Dwell Duration ms 3 1 Acceleration Compensation ms 1 Maximum Spark Duration ms 1 0 you notice spark retard with increasing rpms af af 4p al ao rare NOTE Spark hardware latency should ONLY be used if Spark Hardware Latency usec Overdwell protection Off Underdwell protection A Figura 6 14 Ajustes de igni o De entre outros par metros foi modificado o Dwell e o avan o do motor aquando o arranque Cranking Dwell e Cranking Advance Estes par metros s o importantes para o arranque do motor visto que as bobinas demoram mais tempo a armazenar energia para gerar uma fa sca tima e pela velocidade do motor que muito mais lenta cerca de 200rpm Em seguida foi determinado como valor timo 3 Ims de awell m ximo e 1 0ms de dura o maxima da fa sca Maximum Spark Duration O valor Dwe timo n o foi estimado devido falta de recursos existentes no laborat rio pelo que foi testado pela observa o da qualidade da fa sca com a vela fora do motor como tamb m pela observa o do strobe da pistola de ponto com a vela roscada na cabe a do motor Instala o do Sistema MegaSquirtll 145
67. as vias que liga unidade de controlo A unidade de controlo por sua vez v ria o tempo de impulso el trico que corresponde a um determinado caudal de combust vel injetado a uma press o constante Em mais detalhe o injetor dos sistemas Jetronic pode ser visto na Figura 2 25 Como caracter sticas dos injetores temos e Resist ncia da bobinagem podendo ser Alta imped ncia entre 12 a 16 Q Baixa imped ncia lt 2 4 O e Capacidade do injetor caudal m ximo em fun o de uma determinada press o normalmente 3 0bar e Tempo morto do injetor 30 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Filtro O ring Conetor el trico Bobinagem eletromagn tica Bobinagem O ring Agulha Bico Figura 2 25 Injetor L Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 Nos sistemas Jetronic a largura do pulso de inje o sincronizada com a frequ ncia de rota o do motor uma inje o por rota o A medida que a rota o aumenta o tempo entre inje es diminui o que leva a que a inje o seja menos precisa em altas rota es Aqui necess rio ter em conta o tempo morto do injetor O tempo morto pode ser dado como o tempo entre o est mulo el trico e o in cio de fluxo de combust vel Relativamente ao sistema el trico a bobinagem do injetor quando ligada a igni o fica sempre polarizada isto existe sempre tens o num dos terminais do injetor sendo o circuito
68. audalimetro BMW K7D ccccccccscccsscecssscecsseeecseecseeecsseeeesseeeaeescsstesenaes 101 Figura 5 24 Diagrama do novo sistema de aquisi o de dados 102 Figura 5 25 M dulo de quatro canais para termopares tipo K MAX31857 103 Figura 5 26 Condicionamento do tac metro KBHB C s rr 104 Figura 5 27 Condicionamento do sinal da c lula de carga cccceccescecssscecssseesseeeesseeeseees 105 Figura 5 28 Condicionamento do sinal do potenci metro da comporta 107 ndice xi Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 5 29 Condicionamento do sinal do sinal do termistor cc cccccscccesseestscessteeeenees 107 Figura 5 30 Prot tipo do hardware do sistema de aquisi o 109 Figura 5 31 Diagrama de fluxo algoritmo de leitura cccccccessceesseecssececsseeeseeecsseeeenaes 111 Figura 5 32 Exemplo de Output de dados ccccccccccccsssccssssccssscecseecsseeecseeecsseeeseeecseeseaes 113 Figura 5 33 Power Logger Ul cccccccccccssccsescecssececsseecseeeceseeecsseecseeeecseescsseecsseeecsatesenaes 114 Figura 5 34 Caixa do sistema de aquisi o cccccccccccesscecssscecseeesseeecseeecsseeessetecsstesceaes 115 Figura 5 35 Electr nica do sistema de AQUISICAO ccccccescecsssecesssecsseeecsseeesseeecseesenaes 116 Figura 5 36 Freio desacoplado do Motor BMW K7D eretas 117 Figura 5 37 Parafusos de fixa o da
69. c com sistemas eletr nicos denominados K Jetronic com sensor lambda e o KE Jetronic Charles O Probst 1989 2 3 2 2 K Jetronic com Lambda No sistema K Jetronic com lambda foi como o nome indica foi implementado um sensor lambda que permite a dete o de presen a de oxig nio nos gases de escape A partir da leitura deste a unidade de controlo variava o tempo de abertura de uma v lvula de controlo de combustivel que influencia a quantidade injetada variando a press o nas c maras inferiores do 16 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna distribuidor de combust vel A Figura 2 10 ilustra o sistema K Jetronic com lambda onde est o identificados os componentes adicionais ao sistema que o diferencia do sistema tradicional K Jetronic Sensor Lambda Unidade de controlo V lvula de controlo mbda Para o dep sito e Do regulador ombust vel de press o Limitador Press o do sistema Figura 2 10 Sistema K Jetronic com lambda adaptado de Charles O Probst 1989 Este sistema denomina se controlo em malha fechada dado que o ajuste da quantidade de inje o v ria tendo em conta o resultado da combust o Este ajuste cont nuo faz com que este consiga atingir misturas ideais representando assim a melhoria do sistema convencional K Jetronic Contudo o sistema de corre o por sensor lambda n o funciona com o motor em frio sendo necess rio controla
70. ccccccscccsscecssececseeceseeecseeecseeeseeeeceaeeecsseeeeaeeessaeeeenaes 173 Anexo D Esquema do prot tipo do sistema de aquiSiCa0 cccccecsccccssseseecssseseesesseteesenseees 175 Anexo E C digo de programa o Arduino do sistema de aquisi o 176 Anexo F Manual do sistema de aquisi o de dados cccccccsscecssscessseecssseecsseeeseeecseeeesaes 179 Anexo G Esquema eletr nico do sistema de aquisi o de dados c cccccscecssseeesseeesteeeeaes 187 Anexo H C digo de programa o Arduino de simula o do sensor de posi o da cambota 189 ndice XV Gest o de Motores de Combust o Interna NDICE DE FIGURAS Figura 2 1 Motor a vapor Yourdictionary S cccccccsscecsseceseececssececsseecsaeeecsseeesseeecsaeeeesaes 4 Figura 2 2 Sistema biela manivela reproduzido de Martins 2013 6 Figura 2 3 Pontos mortos do motor reproduzido de Martins 2013 6 Figura 2 4 Os 4 tempos do motor de igni o comandada reproduzido de Martins 2013 7 Figura 2 5 AFR em fun o de pot ncia e consumo adaptado de Charles O Probst 1989 9 Figura 2 6 Smog em Los Angeles KCET 2012 errar 10 Figura 2 7 Modo de funcionamento do carburador adaptado de Charles O Probst 1989 11 Figura 2 8 Motor Mercedes Benz SL300 de 1955 com sistema de inje o direta Bosch adaptado de Charles O Probst T989 4 00 neue iit asas detect weiner ned saga agora sess tias 13
71. cccsscccsscecssscccsseecsseeecsseesesesesseeeeaness 108 5 4 7 Programa o da placa Arduo e a i 109 54 8 UI Power Loge assasanaaataidanada a di a rs 114 5 4 9 Acondicionamento do Sistema de Aquisi o cccccccscecsssecstececseeeesseseseeesseeens 114 5 3 Problemas gia pg o E To gs O ro a RR ene emer rrr epee RR reer 116 5 5 1 Suporte do Freio Hidraulic0 ccccceccescccssscccsssecseececsseeeceescseeeeceeeseseeecsaeeessaness 116 5 5 2 Casquilhos dos Pinos de Pivotagem cccccccesccsscecssscecsseecsseeecsseeesssesesseeeesstess 117 5 5 3 Fixa o da C lula de Carga ccccccccccccscccssscecsssecsseeecseeecsseecseeecsseeeseeseseescaness 119 5 6 Leitura dos Mapas de Inje o cccccccscccsscccsseeessesecseeecsseeesesecseeeceseeeseeeseeeeeaeess 121 5 6 1 Recolha de valores de MINCIONAMENTO sapasuassajagizad spots tada pagatos asa pigadagagigado gugipasagas 121 5 6 2 Determina o dos mapas de inje o ccccccesccssscecssececsseecseeeecsseeesseeeeseeesssnees 129 6 Instala o do Sistema MegaSquirtll cccccccccccececsscccssecessececseeeseeecsseescseeeseesesseeeeaeess 133 xiv indice Gest o de Motores de Combust o Interna 6 1 Instala o da Cablagem c ccccccccsscccsscccssececssscecsseecseeeeceseeeeseecsseeecsseseseeeseeeeeaness 133 6 2 Contiguracd sinandnradadasadadadadadadadadadadadadadadadafadabedes 133 6 2 1 Par metros de Inje o ccceccescecssscecsseecssececsseeeseeecseeeecs
72. cha f mea DB9 do controlador denominado de Analog out foi ligado massa Comms OV e o pino n 8 da mesma ficha denominado pelo manual Analog out deixado desligado para que se pudesse ligar no processo de constru o da cablagem Ainda foi necess rio ter em conta a informa o relativamente amplitude m xima do sinal gerado pelo controlador e tens o m xima do nput da MegaSauritll que revelou serem iguais 5V Figura 4 12 Ficha modificada de liga o ao controlador Motec PLM 74 Projeto de instala o MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna 4 3 PLACA V3 0 De modo a que os sinais consigam ser interpretados pela placa de processamento necess rio que estes sejam condicionados A placa V3 0 disp e dos principais circuitos de condicionamento dos sinais assim como os componentes de pot ncia que tem a fun o de drivers el tricos dos actuadores As modifica es necess rias incidiram na sele o e adapta o do circuito de condicionamento do sinal de posi o de cambota e no circuito de igni o nomeadamente Ainda estas modifica es foram efetuadas tendo em conta as inscri es na placa V3 0 com a ajuda do ayout da board V3 0 Figura 4 13 MegaSquirt V3 0 Main Board Components Integrated Circuits Capacitors Resistors Diodes Transistors Others Proto Area MegaSquirt V3 0 MB Www megasquirt info C 2005 Bowling amp Grippo
73. cidas como mapas Figura 2 40 presentes na ROM Read Only Memory um componente eletr nico para armazenamento de dados no formato digital Durante este processo mesmo que a tabela n o tenha o valor correspondente para cada condi o espec fica o sistema optimiza o valor de saida atrav s da interpola o dos valores circundantes na tabela Estabilizador de ralenti Ainda nestes sistemas para controlo da velocidade de ralenti utilizado a varia o do avan o de igni o em conjunto com um novo componente em rela o ao sistema L jetronic denominado de estabilizador de ralenti tamb m utilizado nos sistemas LH jetronic Figura 2 44 Figura 2 44 Estabilizador de ra enti O estabilizador de ralenti um componente que substitui a v lvula auxiliar de ar este controlado pelo sistema de gest o permitindo a regula o do fluxo de ar adicional para o motor durante a fase de aquecimento Charles O Probst 1989 Primeiramente o sistema altera o avan o de igni o conseguindo variar a velocidade do motor em pequenas por es e em seguida utiliza o estabilizador de ralenti de modo a controlar 44 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna maiores por es de rota o importante referir que este controlo efetuado em malha fechada em fun o da rota o 2 3 3 2 Controlo de Inje o Nos sistemas de gest o Motronic foram implementados novas funcionalidades no controlo
74. cilindro 6 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna iniciada por meio de uma fa sca de alta tens o na ordem dos 7kV atrav s de um componente denominado vela de igni o Este processo de igni o assim como os componentes necess rios para tal efeito ser o descritos com mais pormenor num cap tulo mais frente Passando descri o dos 4 tempos referidos anteriormente o funcionamento do motor ser descrito com base na Figura 2 4 A a c Explos o a Admiss o b Compress o d Escape Expans o Figura 2 4 Os 4 tempos do motor de igni o comandada reproduzido de Martins 2013 O tempo de admiss o Fig 2 4 a ocorre enquanto o pist o se desloca para o PMI ao mesmo tempo que a v lvula de admiss o se encontra aberta A v lvula de admiss o abre ligeiramente antes e fecha um pouco depois do tempo de admiss o de modo a aproveitar os efeitos de sintonia e inerciais dos gases de escape e de admiss o Por sua vez o tempo de compress o Fig 2 4 b inicia se logo ap s o tempo de admiss o sendo realizado com ambas as v lvulas escape e admiss o fechadas durante a desloca o do pist o para o PMS durante este tempo que se d a mistura e aumento de press o para favorecer a explos o da mistura Ap s a explos o da mistura Fig 2 4 c o pist o desloca se para o PMI devido s elevadas press es da resultantes Este tempo tamb m designado por tempo motor poi
75. cional existem ainda melhorias e afina es que podem ser levadas avante Nomeadamente numa primeira fase e Instala o do sensor lambda visto que este proporcionar um feedback durante as afina es do mapa de efici ncia volum trica e Recoloca o do sensor IAT e Repara o do freio e utiliza o deste para afina o do mapa de efici ncia volum trica e mapa avan o de igni o e Corre o e altera o dos par metros relativos primeira inje o aquando o arranque e durante o motor frio de modo a que o este arranque facilmente Numa segunda fase e Instala o de um sensor Knock 158 Conclus es e Trabalho Futuro Gest o de Motores de Combust o Interna Estudo e implementa o de um sensor no came de modo a permitir inje o e igni o sequencial Teste de outras rodas codificadoras de modo a verificar um poss vel aumento de precis o na inje o e igni o atrav s de testes no dinam metro Substitui o dos IGBT s da placa pelos FGB3236 F085 referidos em 7 1 3 Relativamente ao sistema de aquisi o existem tamb m poss veis melhorias tanto a nivel de Hardware como Software No hardware as melhorias incidem sobre o esquema el trico do circuito INA125p que teria de ser reconfigurado somente para compress es na c lula de carga Substitui o do tac metro K3HB C por um outro com taxa de amostragem superior na ordem dos 10Az Repara o integral do freio
76. cionamento pelo informa o apresentada pelo tac metro digital do software TunerStudio MS Lite V2 0 8 aquando a energiza o do motor de arranque An lise de Resultados e Resolu o de Problemas 149 Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 7 1 Circuito de condicionamento da placa V3 0 referente ao sensor de posi o da cambota adaptado de Philip Ringwood MS1 Extra Ignition Hardware manual 17 Figura 7 2 Altera o na placa V3 0 jumper Figura 7 3 Roda codificadora revestida a tinta assinalado preta Ainda de modo a prevenir o est mulo dos sensores infravermelhos por poss veis reflexos da luz infravermelha induzindo erros na leitura pelo sistema de gest o a roda codificadora foi revestida com tinta preta como demonstra a Figura 7 3 150 An lise de Resultados e Resolu o de Problemas Gest o de Motores de Combust o Interna 7 1 2 Sensor de posi o da cambota A constru o de um novo circuito de posi o da cambota foi levada a cabo de modo a solucionar as dificuldades na leitura da rota o observados partindo do principio de que o problema n o estava na placa V3 0 da MegaSquirtll O circuito foi feito numa placa de circuito perfurada onde foram instalados novos sensores infravermelhos conjunto emissor recetor provenientes de uma impressora A Figura 7 4 ilustra a nova placa electr nica fixada no suporte reaproveitado do sensor de posi o de cambota constru
77. com o resultado da instala o 78 Projeto de instala o MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna www megasqu Proto Ark S t Megasquir Wooo 000000 000000 000000 V3 0 MB P v Figura 4 19 Placa V3 0 IGBT s para a igni o COP e ficha de liga o s bobinas 4 4 CABLAGEM Para a constru o da cablagem foi projetado primeiramente o esquema el trico de acordo com os sensores e actuadores O modelo do esquema el trico da cablagem foi baseado em Bruce Bowling Megamanual Wiring and Sensors 2013 e atrav s de um invent rio de cabos dispon veis para a cablagem cores dos cabos dispon veis que pode ser visto na Figura 4 20 Projeto de instala o MegaSquirtll 79 Gest o de Motores de Combust o Interna Ground dos Megasquirt II V3 0 0837 19 VY Sensores seseses nene 20 37 Rel Principal 1 O Canh o de Igni o J 11244 t Motor de Arranque Rel Motor de Arranque Sensor de temperatura do reg ui Dentro da caixa Megasquirt Il V3 0 a IGBTs Automotivos para Sensor de rota o Igni o electr nica COP PER a Tr ane Inj 1 O 7 15A 14 Rel da bomba H igni o e controlador AKAA R27 H da sonda Lambda WW Aaa RE i NIIN ZUVOLS Sensor de temperatura do liquido de Controlador refirgera o da Sonda Lambda Motec Bobine Bobine igni o Igni
78. combust vel que posteriormente pulverizada Esta c mara est exposta press o atmosf rica A medida que o ar entra na admiss o e se direciona para a c mara de combust o passa pelo carburador sendo criado o efeito de Venturi o que provoca uma redu o de press o a qual promove a mistura do ar com o combustivel De modo a controlar o caudal por onde aspirada a gasolina existe o pulverizador principal ou o gic eur que nalguns casos poder o ser o mesmo componente Outro componente importante a borboleta a qual limita a quantidade de ar aspirada para a c mara de combust o De modo a regular o n vel de combust vel na cuba existe dentro desta uma boia que limita a quantidade m xima de combustivel atrav s obstru o do canal de fornecimento Adaptado de Charles O Probst 1989 10 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna ar no venturi entre 5 e 10 psi Press o atomosf rica 14 5 psi Bico de descarga Alimenta o de combust vel Venturi Combustivel Pressao do Pulverizador principal Borboleta Figura 2 7 Modo de funcionamento do carburador adaptado de Charles O Probst 1989 O caudal de gasolina depende da queda de press o do ar no venturi mas aumentada mais rapidamente do que este ltimo originando misturas ricas com o aumento do caudal de ar Como se pode depreender n o se consegue com um carburador elementar produzir uma mistur
79. constru da e projetada outrora tamb m devido n o disponibilidade imediata do m dulo MAX31857 A montagem dos circuitos de condicionamento foi feita atrav s dos esquemas previamente definidos em 5 4 5 utilizando como amplificadores o circuito integrado TEXAS 358N Texas Instruments 2000 Este circuito integrado foi escolhido pelo baixo custo e por ser provido de dois amplificadores num s componente 108 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna na Ef suisic K TAN ES as do b ee ji yr amp A Figura 5 30 Prot tipo do hardware do sistema de aquisi o Para alimenta o dos amplificadores foi utilizada uma fonte de alimenta o de computador j em utiliza o com o amplificador de instrumenta o INA125p Em mais detalhe o esquema das liga es pode ser consulado no Anexo D 5 4 7 Programa o da placa Arduino A programa o da placa foi feita atrav s do software Arduino 1 5 2 disponivel em Arduino s d Este software utilizado para compilar o c digo de programa o C e para fazer o upload do firmware compilado para a placa atrav s de um cabo USB Durante a constru o do c digo foi utilizada a biblioteca adicional para a interface dos MAX6675 desenvolvida por Ryan McLaughlin e E J Blayer Blayer s d A programa o envolveu definir as entradas anal gicas da placa Arduino para os v rios sensores e enviar os dados da convers o
80. controlo de inje o controla normalmente o funcionamento da bomba assegurando que est pare de funcionar aquando a paragem do motor Por norma este dispositivo esta ligado diretamente ao dep sito de combust vel e a montante desta est o filtro de combust vel Filtro de combustivel O filtro de combustivel necess rio de modo filtrar part culas libertadas por exemplo das escovas do motor da bomba de combust vel ou mesmo provenientes do dep sito de combustivel Estas particulas se n o filtradas poderiam obstruir os injetores ou o regulador de press o de combustivel da a sua import ncia Por norma existe exteriormente uma seta inscrita que indica o sentido do combustivel 29 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Conduta A conduta constitu da normalmente por um tubo de onde os injetores s o alimentados Esta constitui uma segunda fun o estabilizar a press o de combust vel quanto mais largo mais combust vel ir armazenar mantendo assim uma press o mais est vel nos injetores quando estes s o energizados A jusante da conduta existe o filtro de combust vel a montante o regulador de press o j descrito no sistema L Jetronic Figura 2 14 Injetor Os injetores dos sistemas Jetronic s o componentes eletromec nicos isto v lvulas ativadas por um campo magn tico gerado por uma bobinagem O controlo deste componente feito atrav s de uma ficha el trica de du
81. da a avaria e guardada em memoria esta pode ser lida atrav s da ficha OBD ou atrav s da interpreta o de um c digo luminoso executado pela luz de servi o no painel de instrumentos Kay 2001 2 3 3 4 Motronic ML 3 Apesar das funcionalidades anteriormente descritas o sistema de gest o Motronic continuou a ser desenvolvido Em sistemas Motronic de terceira gera o ML 3 foram implementadas ainda mais funcionalidades de modo a reduzir emiss es de gases poluentes e aumento de desempenho Controlo Adaptativo Dependentemente das condi es de funcionamento incluindo o estilo de condu o o sistema adapta os par metros de funcionamento que podem ser diferentes dos valores predefinidos com base nos em testes no motor Este controlo adaptativo ou auto afina o permite manter o funcionamento do motor mesmo com por exemplo fugas de ar no sistema no canal de admiss o Os valores s o guardados numa memoria vol til o que significa que se a alimenta o el trica for removida estes valores s o perdidos Ainda a determina o de valores efetuada com o controlo em malha fechada o que significa que por exemplo no controlo de mistura a sonda lambda tida em conta para ajustar a mistura que depois de ajustada retida em mem ria mediante as condi es de funcionamento Charles O Probst 1989 Controlo de purga do Canister Nos sistemas ML 3 os vapores libertados pela gasolina no dep sito s o reintroduzidos no canal d
82. da placa de aquisi o Arduino Mega2560 Por substitui o temos 10000 10000 resolu o 20 OZ 9 8 RPM Bit 5 4 5 2 INA125p De modo a aumentar a resolu o do sistema na medi o do bin rio traduzido pela c lula foi definida como gama til o intervalo de tens o 2 40 3 40 V Deste modo foi projetado um circuito para remo o de offset de tens o DC saida do amplificador de instrumenta o com o valor de 2 40V Para remo o do offset foi utilizado um amplificador diferencial Figura 5 27 atrav s de uma subtra o tens o produzida pelo amplificador de instrumenta o INA125p De modo a produzir um sinal de offset valor de tens o subtra do ao sinal gerado pelo INA125p foi projetado um circuito divisor de tens o seguido de um amplificador Buffer Figura 5 27 O c lculo da tens o de 104 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna offset aplicado ao amplificador diferencial foi determinado atrav s da f rmula do divisor de tens o com um potenci metro de ajuste caso fosse necess rio Os c lculos seguintes definem os intervalos de tens o entre os quais poss vel o ajuste pelo potenci metro conseguidos pela f rmula do divisor de tens o R12offset R10 15000 Vof set eo Vee max R12offset R10 R11 25000 R12offset R10 10000 Vof set a ee Vce 5 min R12offset R10 R11 25000 Estabilizador de tens o ar
83. de Motores de Combust o Interna 62 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna 3 AN LISE DO PROBLEMA Para proceder escolha de um sistema de gest o assim como os seus componentes foi necess rio compreender o motor relativamente ao funcionamento mec nico em que vai ser transformado assim como os requisitos do sistema Tendo em conta uma das inconveni ncias relativas aos ve culos el tricos falta de autonomia o range extender vem potenciar a utiliza o deste tipo de ve culos Em ve culos el tricos o range extender constitu do por um gerador de energia el trica acoplado a um motor de combust o interna Nestes sistemas a energia produzida pelo gerador depende a velocidade de rota o do motor de combust o Mecanicamente o processo de transforma o do motor de ciclo Otto para o ciclo Miller consiste na altera o do mecanismo de abertura das v lvulas e rebaixamento do bloco Em rela o transforma o do ciclo do motor o ciclo Miller LIVC caraterizado facto da v lvula de admiss o fechar durante a fase de compress o levando a que parte do ar admitido seja reposto no canal de admiss o 3 1 MOTOR O motor imposto para a realiza o da transforma o foi um motor proveniente de uma moto da marca BMW modelo K75 As especifica es do motor podem ser vistas na Tabela 3 1 A gest o do motor efetuada atrav s de um sistema de controlo de inje o juntamente com
84. de Temperatura do Ar de Admiss o De modo a reaproveitar os componentes do sistema anterior o sensor de temperatura de admiss o de ar derivou do sistema original Para a adapta o o sensor foi retirado do medidor de caudal de ar original seguida da instala o de um conector de aplica o autom vel de liga o f cil cablagem e posteriormente fixado num tubo de dimens es especificas para o encaixe no canal de admiss o Figura 4 3 Figura 4 3 Sensor de temperatura do ar de amiss o 4 2 3 Sensor do Acelerador O sensor do acelerador para a MegaSquirtll tera de ser obrigatoriamente um sensor que traduza a posi o do acelerador linearmente sob forma de tens o el trica o que significa que o sensor original do sistema n o pode ser aplicado O sensor escolhido da marca Bosch com a refer ncia 0280122001 Este sensor foi reaproveitado de componentes existentes no laborat rio Projeto de instala o MegaSquirtll 69 Gest o de Motores de Combust o Interna tendo ainda a particularidade de ser geometricamente semelhante ao sensor da instala o anterior o que facilita instala o Figura 4 4 Figura 4 4 Compara o entre o formato dos sensores de posi o do acelerador do lado o novo sensor e lado direito o sensor do sistema original De modo a alinhar o encaixe o eixo do potenci metro com o eixo do acelerador foi construido um suporte de fixa o interm dio Figura 4 5 que tamb m permi
85. de igni o digital Motronic adaptado de Martins 2013 42 Figura 2 43 Placas de controlo controlo Motronic e L Jetronic A Circuitos L gicos B e C Drivers de pot ncia para os injetores e bobina de igni o cceeesecesessecesseseeeecsseeesssseeeeseees 43 Figura 2 44 Estabilizador de alernth cccccccccccccsscccescecssecccsseecseeeecseeeeeneeecseeecsseeesseeecsatesens 44 Figura 2 45 Sinal eletr nico de comando do injetor nos sistemas Motronic adaptado de Charles O ProbSt 1989 sz tias sees eee eee ne oe ees 45 Figura 2 46 Compara o da largura do pulso de inje o durante a acelera o em sistemas Motronic tI lt t3 lt t2 adaptado de Charles O Probst 1989 ccccccccesssccccsseeesesseeesessneersenes 47 Figura 2 47 Limitador de rota o Motronic atrav s do corte de impulso de inje o adaptado de Charles O Probst 1989 e r Ea E Er E AE E E EEEE EENEN EEEE EE 48 Figura 2 48 Sistema Drive By Wire Bosch adaptado de Charles O Probst 1989 49 Figura 2 49 Sistema de purga do canister do sistema Motronic ML 3 adaptado de Charles OS PIODSIE LISO que ae om ad a a RC Sc a 51 Figura 2 50 Controlo de knock num motor com turbo adaptado de Charles O Probst 1989 ita its tt Re tn Rn CR tg Bete Oct UE SU hil Wn DR RAN UA DR O a 53 Figura 2 51 Sensor Knock instalado no bloco do motor reproduzido de Pucheng Sensors Ss A A A PA PDS PA SAE atu van SADIA C
86. de inje o assim como outras funcionalidades de gest o do motor Aparentemente pela Figura 2 34 nota se a utiliza o de um estabilizador de press o da rampa de modo a reduzir flutua es de press o e perturba es no sistema Eletronicamente o impulso do injetor diferente do sistema Jetronic Inicialmente existe a energiza o do injetor de modo a que este abra e em seguida um conjunto de pequenos pulsos mant m o injetor aberto reduzindo a corrente el trica e deste modo o sobreaquecimento deste como se pode ver na Figura 2 45 Charles O Probst 1989 Inje o Ro TYTT LUPE o utusana pan hun ban PPP aa PRE ass sarada nadam Ce praca busca q n Tempo de Pulso Figura 2 45 Sinal eletr nico de comando do injetor nos sistemas Motronic adaptado de Charles O Probst 1989 Em rela o s condi es de funcionamento temos 1 Arranque Durante o arranque do motor na maior parte dos sistemas Motronic o enriquecimento da mistura feito pelos pr prios injetores Isto significa que o injetor para o arranque a frio dispens vel Desta forma o sistema efetua v rias inje es de pequenas quantidades numa s rota o de cambota quando o motor est frio e um pulso de dura o maior que o normal 45 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna quando quente De forma a evitar o encharcamento do motor o sistema monitoriza e contabiliza o n mero de r
87. de temperatura do l quido de arrefecimento do ANO LONE si E ora vaca IENNE NE ECEAT BE VENETE SEENA EES TE TEET PNAS IESE E E 129 Figura 5 60 Esquema de liga es do sinal proveniente da unidade de controlo L Jetronic ao Loic Anay ZED sn arara nana asa danada nadas 130 Figura 5 61 Pulso de inje o invertido ccccccsccccsscccssececseeccseeecsseeecsseescaeecsseesesseeesaaes 131 Figura 5 62 Mapa de dura o de inje o em fun o da temperatura 131 Figura 6 1 Instala o da cablagem MegaSquirtll cccccccccccsecssscecssececsseecseeecseeeeaes 133 Figura 6 2 Configura es do novo projeto MegaSquirtll sereno 134 Figura 6 3 Constantes do Motor ccccccccccscecssscessscecsececsseecceeecsseeecsseessueecsseescsseeessaes 135 Figura 6 4 Par metros de Inje o sine 136 Figura 6 5 Janela More Engine Constants cccccccscccssscccsssecssesecseeecsseeeseescsstesseaes 136 Figura 6 6 Janela Injector Characteristics cccccccccccsscccssscecsseesseeecsecesseeseseescsseeeseaes 137 Figura 6 7 Janela Ignition Options c ccccccccscccsscecssececsseeecseeecssesecsseeecseeesseeecsstesenaes 138 Figura 6 8 Janela Trigger Wheel Settings cccccccsscccssscccsssscssececsseeecsseeesseescsseeeseaes 139 Figura 6 9 Ferramenta de calibra o do TPS ccccccccsscecssseecsseecsseeecseeecsseeeseeecseeeesaes 140 Figura 6 10 Ca
88. de verifica o de funcionamento do sensor de Hal O processo de instala o do novo sensor envolveu o descravar do sensor original e fixar o novo sensor atrav s de rebites e finalmente refazer as liga es el tricas cablagem do sensor Para o isolamento das liga es dos fios foi utilizada manga retr ctil disponivel no laborat rio que depois a substitui o pode ser visto na Figura 5 15 Sensor Hall danificado ser ttre 8 Figura 5 15 Fixa o do novo sensor de Ha no sensor de posi o de cambota Prepara o Laboratorial 93 Gest o de Motores de Combust o Interna 5 4 SISTEMA DE AQUISI O DE DADOS POWER LOGGER Durante o desenvolvimento do trabalho foi necess rio o desenvolvimento de um sistema de aquisi o de dados para a leitura de bin rio do motor O desenvolvimento e constru o deste foi essencial de forma a dar continuidade ao trabalho visto que os recursos existentes no laborat rio nomeadamente o motor estava a ser partilhado com o colega Pedro Santos que precisava de fazer testes de medi o do bin rio produzido pelo motor em v rias cargas atrav s de um freio dinamom trico Por sua vez o freio dinamom trico tamb m estava a ser partilhado entre o colega Nuno Pacheco a prestar provas de Mestrado constituindo um impedimento ao seguimento do trabalho Devido falta de recursos problemas surgidos e capacidade dos colegas por serem de reas de engenharia diferentes levou a q
89. do com a resolu o calculada para cada sensor sem que Prepara o Laboratorial 113 Gest o de Motores de Combust o Interna haja perdas de algarismos significativos em vari veis do tipo ponto flutuante Tamb m o facto da placa n o ter sido programada para calcular diretamente as grandezas a medir permite que esta seja mais r pida uma vez que n o ocupa tempo de processamento 5 4 8 UI Power Logger A UI User Interface foi desenvolvida de modo a facilitar o acesso aos dados recolhidos pela placa de aquisi o e visualiza o destes em tempo real Para o seu desenvolvimento foi escolhida a linguagem de programa o Visual Basic atrav s do software Visual Studio 2008 devido a familiaridade com o mesmo A Figura 5 33 ilustra a Ul da aplica o e o seu manual pode ser consultado no Anexo F De um modo geral a aplica o permite e Controlo da leitura da placa e Visualiza o em tempo real de valores lidos pela placa e Exporta o dos dados recolhidos pela placa para um ficheiro de texto W Power Logger fo amp Es File Select Port About RAW Log data Offset V 2 335 ADC steps Factor 0 000977 K T m carga b Carga m 146 76 b 367 18 T Temperature 1 Temperature 2 Temperature 3 Temperature 4 Start Log s c kos t RE 12 06 2013 Figura 5 33 Power Logger UI 5 4 9 Acondicionamento do Sistema de Aquisi o Depois de testado o sistema e desenvolvida a programa o da placa
90. do o passo n 4 procedeu se calibra o do sensor de temperatura do ar de admiss o Para a calibra o do sensor de temperatura do ar de admiss o foi utilizado o mesmo procedimento da calibra o do sensor de temperatura do l quido de arrefecimento do motor Figura 6 11 A falta de documenta o deste sensor no que diz respeito curva caracteristica do termistor e refer ncia do sensor por n o existir levou a que fossem determinados os valores com base em testes efetuados 142 Instala o do Sistema MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna Help Calibrate Thermistor Tables 1 enso able Air Temperature Sensor z Table Input Solution 3 Point Therm Generator Thermistor Mesurements Bias Resistor Value Ohms Fahrenheit 8 Celsius 3 Temperature C Resistance Ohms Select settings click Write to Controller I a Figura 6 11 Calibra o IAT Para determina o dos valores o sensor foi sujeito a uma varia o de temperatura superior e inferior temperatura ambiente de 28 C Para medi o da temperatura no sensor foi utilizado um term metro infravermelho ao mesmo tempo que a resist ncia do sensor era registada atrav s da monitoriza o de um multimetro De forma a registar valores com uma temperatura superior temperatura ambiente o sensor foi aquecido atrav s de uma fonte de calor Para valores inferiores temp
91. do sensor lambda Martins 2013 35 Figura 2 33 Tens o de sa da de um sensor lambda em fun o da raz o ar combustivel adaptado de Charles O Probst 1989 esa resta serra pesei ends 36 Figura 2 34 Esquema Motronic com o sistema de igni o 1 2 sensores de posi o na cambota 3 4 estabilizador de press o da r gua de inje o 5 reproduzido de Charles O Probst DOG curta Grito r nara eres ere eee rere mene me een er ree RR TRE ERES eee errr eens rere ee 37 Figura 2 35 Igni o por bateria reproduzido de Martins 2013 38 Figura 2 36 Igni o por magneto reproduzido de Martins 2013 38 Figura 2 37 Tempo de carga da bobina em fun o da tens o aplicada ao prim rio adaptado de Chanles O Probst AISO E a siso ias sEm SUS sEsEs Eos EsE DESA E E a a 39 Figura 2 38 Compara o da pot ncia da fa sca em rela o velocidade do motor dos sistemas de igni o por bateria e magneto reproduzido de Martins 2013 40 Figura 2 39 Avan o da igni o num sistema anal gico centrifugo depress o reproduzido de Martins 2013 messi aan iate a a a a a a aa E 40 Figura 2 40 Avan o da igni o num sistema digital Bosch reproduzido de Martins 2013 xviii ndice Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 2 41 Sensores de relut ncia magn tica 1 2 sob o volante do motor reproduzido de Charles O Probst 1989 ss nunapa nas seme a 42 Figura 2 42 Esquema
92. e o e sendo assim escolhida a op o Simultanneous correspondente energiza o de todos os injetores em simult neo Instala o do Sistema MegaSquirtll 135 Gest o de Motores de Combust o Interna Injector Port Type especifica o tipo de inje o neste caso um MPI Multipoint Injection definido como par metro Port Injection Em rela o aos restantes foram definidos atrav s das especifica es do motor Churchill 1988 file Options Data Logging Communications Tools Help I aff Accel Enrich j Trigger Wheel Settings A Rotary Settings Rotary Split Tabh rr VE Table Generator Leam More CurrentTune msq Figura 6 4 Par metros de Inje o Janela More Engine Constants r Secondary load parameters A Figura 2 1 ilustra as configura es efetuadas em Primary Fuel Load v Secondary Fuel Load v Secondary Fuel multiplicitive 99 of installs should use Multiply Incorporate AFRTarget don t include AFRtarget w Stoichiometric AFR Primary Ignition Load Alpha N v Secondary Ignition Load v NOTE secondary ignition table is always additive AFR table load Use primary load Algorithm w EAE curve load Use primary load Algorithm w l Figura 6 5 Janela More Engine More Engine Constants acedida a partir do bot o Basic Setup Segundo consta de Philip
93. e Igni o COP Coil On PUG cccccccccccccccccccccccsecccseeecsseeecsseeeseesesieeecssness 77 4 4 Cablagem ccccccccccccscccssscecssececsseecsesecsseeeceeeecsseeecsseeeeseescsseesceaeeseneeeceeesesaeessaeeecnanesses 79 5 Prepara o Laboratorial nrrer enren a aa aa a aaa 83 5 1 Prepara o do Motor cccccccccesscccsscccssscecssscecsseecseeecseeecseeeseeecseeecssteseseeecseesenstesses 83 5 2 Equipamento de Monitoriza o do Motor ccccccccscccssscecsseccesseecssececseeseseeeseeecssneeees 84 BZ OMC O aa 84 5 2 2 Mostrador de Termperatura ccccccccccccescccssscccsseecssscecsseeecsseseseeecseeecsseeesseeeceseesens 85 9 2 3 Sonda Lambda k ero or dada dada ia dada da ia 87 5 3 Testes de Funcionamento ereta aereas 87 5 3 1 Causas e Solu es dos Problemas Encontrados cccccccscccssscecssececsseeeseeeecseeeens 89 5 4 Sistema de Aquisi o de Dados Power Logger cceccccccccsscccessccesssecseececseesenstesseeecneeeens 94 5 4 1 Sistema de Aquisi o Anterior cccccccccccscccsssccsescecsececeseeeseeecsseescssteesseeessetesens 94 5 4 2 Requisitos do Sisteman areren a a 97 5 4 3 An lise dos Sinais produzidos pelos Sensores c ccccccccesssessscecsseeecsseeeseeecsseeeees 97 5 4 4 Escolha de COMPpOnente cccccccsccesscecssscecsseecseeeecsseeceeeecseeecsseseseescseeeseestess 101 5 4 5 Condicionamento de Sinal ssa ssa nasanipns sapiens E E EEEE ETE 103 5 4 6 Prot tipo do Sistema de AquiSiGd0 c cccccc
94. e admiss o e n o libertados para a atmosfera A reintrodu o dos vapores feita por uma v lvula eletromec nica como se na Figura 2 49 Deste modo e com o controlo em malha fechada atrav s do sensor lambda regulada a quantidade injetada Durante o processo de reintrodu o dos vapores o sistema de gest o desliga o sistema de controlo adaptativo e impede que os valores definidos pelo controlo adaptativo interfiram 50 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna V lvula de Ar admitido purga l Dep sito de combust vel Canister Figura 2 49 Sistema de purga do canister do sistema Motronic ML 3 adaptado de Charles O Probst 1989 Inje o sequencial A inje o sequencial significa que a inje o efetuada individualmente a cada cilindro e em sequ ncia com a ordem de fogo Nestes sistemas a inje o sequencial poss vel visto o aumento de velocidade de processamento comparativamente aos sistemas Motronic anteriores Assim esta funcionalidade veio trouxe as seguintes vantagens maiores dura es em tempo de inje o visto que um injetor independente pode estar aberto durante 720 de cambota menos o tempo de abertura da v lvula de admiss o maior efici ncia de controlo da velocidade do motor o que implica velocidades de ralenti mais est veis e acelera es mais controladas em fun o das emiss es uma vez que a mistura regulada na pr xima inje
95. e comunica o da porta s rie temos Baudrate 19200 Data hits 8 Parity None Stop bits 1 190417 09262013 txt Bloco de nota Ficheiro Editar Formatar Ver Ajuda seq RPM IAT MAF TPS WB_EGO Carga TAGUA EGTS 326184456 993 1727 708 496 660 245 205 731 50 49 75 326248160 993 1727 708 505 659 247 192 731 50 49 75 326311864 994 1727 707 491 658 247 212 731 50 49 75 326380968 994 1727 705 493 661 244 200 731 50 49 75 326444676 992 1727 705 506 659 246 188 731 50 49 75 326508376 994 1727 706 492 661 248 206 731 50 49 75 326572092 993 1727 705 507 658 248 203 731 50 49 75 326635792 995 1727 707 495 660 243 192 731 50 49 75 326704884 994 1727 707 496 661 247 201 725 75 49 75 326768588 994 1727 704 504 656 247 187 725 75 49 75 326832304 995 1727 707 496 658 2433190 725 75 49 75 326896016 993 1727 706 505 659 2433194 725 75 49 75 326959720 995 1727 707 490 659 2453195 725 75 49 75 327028832 994 1727 707 491 662 2453191 725 75 50 25 327092540 992 1727 706 508 660 242 192 725 75 50 25 327156248 993 1727 706 493 659 2443197 725 75 50 25 327219952 994 1727 706 507 661 246 195 725 75 50 25 327283664 994 1727 706 493 658 246 193 725 75 50 25 327352776 994 1727 708 497 660 244 193 731 00 50 25 327416480 994 1727 707 501 661 246 191 731 00 50 25 327480180 992 1727 706 492 660 246 183 731
96. e press o 28 Sensor de temperatura dos gases de escape 29 Conversor catal tico principal acumulador de NOx com conversor catalisador de triplo efeito 30 Sensor lambda ajusante do conversor catal tico principal Figura 2 53 Esquema de componentes utilizados num sistema Motronic MED adaptado de Ozdalyan s d Em rela o aos sistemas de gest o em motores com inje o indireta multiponto os sistemas de gest o com inje o direta atualmente trazem vantagens a n vel de efici ncia e emiss es de gases poluentes e pot ncia A utiliza o de sistemas de gest o em motores de inje o direta vem trazer assim as seguintes vantagens e evita a aglomera o de got culas de combust vel no canal de admiss o quando o motor est frio e aumento de precis o da quantidade de inje o com a varia o da carga do motor 55 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna redu o de perdas de estrangulamento pela inje o estratificada e homog nea alta efici ncia t rmica atrav s da inje o estratificada e aumento da raz o de compress o redu o de consumos e emiss es de CO redu o de perdas de calor ficas aumento r pido de temperatura do catalisador atrav s da inje o durante a fase de expans o dos gases aumento de desempenho e efici ncia volum trica atrav s do arrefecimento do ar admitido melhor arranque a frio do motor melhor resposta do motor
97. e se v na Figura 5 1 Figura 5 1 Cablagem original necess rias ao funcionamento do motor BMW K75 A Figura 5 1 est incompleta faltando o rel da bomba e motor de arranque ativados pelo canh o e ligados bateria Tamb m n o est o ilustrados os injetores e as bobinas de igni o juntamente com os cabos de velas de igni o Estes componentes em falta referidos foram ligados aquando a instala o da cablagem e componentes j que tinham sido instalados previamente O resultado da instala o completa est ilustrado na Figura 5 1 Prepara o Laboratorial 83 Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 5 2 Motor BMW K75 com o sistema de gest o instalado 5 2 EQUIPAMENTO DE MONITORIZA O DO MOTOR De forma a monitorizar o motor preventivamente foi instalado um tac metro para medi o da velocidade de rota o um mostrador de temperatura e o controlador Motec da sonda lambda Os par metros a monitorizar foram escolhidos juntamente com o colega Pedro Santos que tamb m realizava no momento testes ao motor 5 2 1 Tac metro O tac metro instalado foi encontrado no laborat rio Especificamente o KAL D R T possui um mostrador de 5 digitos e permite leituras de rota o at 20 000 RPM atrav s da leitura de um impulso por rota o com amplitude de 5V a 18V o que o torna ideal para a leitura da velocidade do motor O tac metro utilizado pode ser visto na Figura 5 3 84 Prepara o Laborator
98. e um sensor lambda em fun o da raz o ar combustivel adaptado de Charles O Probst 1989 com base na tens o do sensor que a unidade de controlo gere a riqueza da mistura Contudo este controlo em malha fechada n o implementado em todos os estados de funcionamento do motor sendo eles e Durante o arranque do motor em que necess rio um enriquecimento de cerca 250 com o motor frio e Durante a fase de aquecimento do motor e Durante acelera es 2 3 3 Sistemas Motronic O sistema Motronic caracterizado pela uni o do sistema de controlo L Jetronic ao sistema de controlo de igni o numa s unidade de controlo passando a ser um sistema de gest o Uma vez que o sistema de controlo de inje o L Jetronic j foi descrito apenas ir o ser descritas algumas diferen as no controlo de inje o e o controlo de igni o electr nico fazendo algumas compara es relativamente aos sistemas anteriores Na Figura 2 39 est ilustrado o esquema do sistema Motronic no qual relativamente se nota as altera es relativamente ao sistema L Jetronic 36 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 2 34 Esquema Motronic com o sistema de igni o 1 2 sensores de posi o na cambota 3 4 estabilizador de press o da r gua de inje o 5 reproduzido de Charles O Probst 1989 2 3 3 1 Sistemas de Igni o Os sistemas de igni o permitem com que se inicie
99. eadamente o suporte do freio hidr ulico na fixa o da c lula de carga e nos casquilhos dos pinos de pivotagem ao que passam a ser descritos em mais detalhe 5 5 1 Suporte do Freio Hidr ulico A utiliza o do freio no motor BMW K75 e Yanmar alternadamente requeria que este fosse desmontado com alguma frequ ncia Durante as instala es foram verificadas folgas nas roscas do freio causadas pelo desgaste referente mudan a da geometria aquando a troca deste entre os motores que obrigava a substitui o dos parafusos Figura 5 37 116 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna Durante os testes ao motor BMW K75 tamb m foi observado o desacoplamento do freio hidr ulico do motor Figura 5 36 devido a vibra es e desgaste das roscas de fixa o do suporte do freio ao motor Figura 5 36 Freio desacoplado do Motor Figura 5 37 Parafusos de fixa o da geometria do BMW K75 freio hidr ulico 5 5 2 Casquilhos dos Pinos de Pivotagem A falha dos casquilhos dos pinos de pivotagem foi verificada ap s a ced ncia do suporte de fixa o da c lula v rias vezes consecutivamente Atrav s da observa o de folga entre o freio e o suporte foi conclu do que estes estavam gastos devido vibra o normal do motor Uma vez que este problema impedia a continua o dos testes e a aquisi o de pe as de substitui o ser demorada pelo fato de ser americano utiliza o de unidades padr o
100. ecessary to adapt the existing experimental facilities in the laboratory which required several improvements in sensors actuators and data acquisition systems In this scope was developed from root a data acquisition system based on a programmable Arduino Mega board including all signal conditioning electronics and development of a user interface with user manual Finally it was possible to place the experimental setup in conditions of conveniently perform tests to engines in general The adaptation of the engine management system to the Megasquirtll system involved characterizing the existing system by developing a method to read existing maps to ease the tuning of the engine the development of a new crankshaft position sensor the change of the throttle Abstract xi position sensor based on three positions idle wide open throttle and intermediate positions into a linear variable sensor to allow the use of the Alpha N algorithm procure of injection maps based on the volumetric efficiency incorporate of lambda control development of electronics to allow the system to control ignition without the original ignition control unit Although it was not possible to optimize the system and tune the engine fully namely by the lack of time caused by the successive delays as a consequence of the malfunction of some components and equipment the change to the new system was completed successfully and can be easily optimized in future work
101. eeeseeecesteseeeesseeesatess 134 6 2 2 Par metros de Igni o Sensor de Posi o da Cambota ccccccccceceseeesteeesseees 138 6 2 3 Calibra o de SeNS reS anna Ea opo poppa Ta GSG apoapo 140 ESP ATI AGC AO cre ro tec pi e qua a A O RU aes cutamtentets 144 6 3 1 IGNI O ar cr rat siri ei ed a a a fa Ca 144 6 3 2 Efici ncia Volum trica oo ccc ccccccsscscccessseeeecssseeecceseeeesessseeeecessetessesteneeeerssneeesenss 146 7 An lise de Resultados e Resolu o de Problema ccccccccccsscecsssscssssecssseecseeseseeecsseeens 149 7 1 1 Placa MegaSquirtll V3 0 oo cccccccscccssscccsssecssececsseeecseeesseeecseeesceseeesseeecsseescatess 149 7 1 2 Sensor de posi o da CAMDOLA cccccccescccssscecssececsseeesseeecseeecseeeseeecseeecaness 151 Teles oni o marea a e DRE CORE RCE ROR RR RR CC CR Sa 153 TAE OOM SOUP ta a a ale erica bd a dd RR E 155 8 Conclus es e Trabalhos fUtUrOS cccccccscccsscecsssceesseeesseeeceseeccsseecsseeecsaeeeceeesesseecueeseaaeess 157 8 1 1 Trabalhos Futuros ccccccccccccccsssscecessseeescsssesecceseeeesesssueescessetessesseneesensnnessenss 158 Refer ncias acata ta a a EEEE EEEE S EEES E EE E S a EEA 163 Anexo A Esquema el trico k75 cccccccccccssscecsseecsseeecsseeccseeecsaeeeceseeeeeeecsaeeecsaesesaueecseeeenaes 169 Anexo B Desenho t cnico da roda codificadora ccccccscccsssecssscecseeeseeecsesecssesesseeecsseeecsaes 171 Anexo C Documenta o KAL D R T c
102. el constante Estes injetores s o componentes eletromec nicos controlados pela unidade electronica de inje o ao contr rio dos injetores no sistema K Jetronic O tempo de abertura ou quantidade de inje o calculado atrav s de par metros como a rota o e a quantidade de ar a partir do sistema de medi o de carga do motor posi o do acelerador temperatura do motor etc A Figura 2 14 ilustra o sistema L Jetronic Neste sistema para al m dos injetores eletromec nicos nota se a tubagem de combust vel comum aos injetores o regulador de press o da rampa tr s sensores de temperatura o medidor de fluxo de ar por comporta o injetor e regulador auxiliar de ar para o arranque do motor a frio o sensor de borboleta 20 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Desde o desenvolvimento do sistema D Jetronic at atualidade manteve se o mesmo tipo de controlo de inje o varia o do tempo de abertura do injetor com algumas diferen as no sistema de inje o gest o Estas diferen as est o descritas na Tabela 2 1 De entre os sistemas descritos na Tabela 3 1 nota se as diferen as do sistema de medi o de carga de ar a presen a do sensor lambda e a presen a de controlo de igni o sistemas Motronic Adaptado de Charles O Probst 1989 Devido s semelhan as entre sistemas apenas v o ser descritas os componentes que diferenciam estes sistemas
103. emas com OBDII em que a sua combina o descreve a avaria Figura 2 56 Martins 2013 Em sistemas com OBDII existe uma ficha de liga o composta por 16 pinos Figura 2 57 Esta ficha tornou se comum a todos os autom veis de modo a que se possa efetuar diagn sticos com apenas um aparelho em todos eles Atualmente esta ficha constitui uma porta aberta a todos os sistemas de um autom vel que torna poss vel o teste de actuadores e atualiza o do firmware das v rias unidades de controlo por exemplo m dulo de controlo ABS Antiblockier Bremssystem e m dulo do Airbag A afirma o anterior baseia se no facto da porta OBDII ser multiprotocolo na qual est exposta a rede CAN Controler Area Network que interliga as v rias unidades de controlo incluindo o sistema de gest o do motor McLaughlin s d Sistema P motor B chassis U comunica es ipo de c digo 0 SAE gen rico 1 construtor Especifica o longa lista que especifica os circuitos ou rg os individualmente ubsistema 1 controlador de riqueza 2 injetores 3 igni o 4 controlo de emiss es 5 controlo de ralenti 6 controlador ou comunica es 7 transmiss o 8 transmiss o Figura 2 56 Sistema de c digo OBDII reproduzido de Martins 2013 Figura 2 57 Ficha OBDII reproduzido de Goodwin 2010 61 Revis o Bibliogr fica Gest o
104. enaes 153 Figura 7 8 IGBT IRGBIACIOL PhP acascsenesnneeeneeeeeseneseneseaesenesen 154 Figura 7 9 IGBT s instalados na face exterior da caixa do sistema de gest o MegaSquirtll O a O enc tence mLeney mcr nena ener 155 Figura 7 10 Novo sensor IAT instalad0 ccccccccccccsssccssssecssscecsseeeseeecsseeessseecsseeecsatesenaes 155 Figura 8 1 Sinal das bobinas e sinais do sensor de posi o de cambota 158 Figura A 0 1 Esquema el trico BMW K7D eee eeeeneeeererreneeraan s 169 xxiv indice Gest o de Motores de Combust o Interna NDICE DE TABELAS Tabela 2 1 Sistemas de inje o EFI e diferen as entre os mesmos adaptado de Charles O PODS IOS cn ce a eck eee A ete CRC Ri 21 Tabela 2 2 Compara o entre motores de inje o indireta e motores com inje o direta com sistemas Motronic adaptado de Ozdalyan S d aaa 57 Tabela 3 1 Caracter sticas do motor BMW K75 Adaptado de Hawksley 2013 64 Tabela 5 1 Valores de tens o registados no pino 1 do sensor de temperatura do l quido de arrefecimento em fun o da teMPELatUra ccccscescccssscecssecesseescseeecsseeeseeecseeeeceseecseeecseeessaes 128 Tabela 6 1 Termistor Bosch 0280130032 de Volvo Car Corporation 1988 142 Tabela 6 2 Valores registados do sensor IAT cccccccccssscceccssseeeesensseeeecssueeesessseeesenseneesss 143 ndice XXV Gest o de M
105. ento da bomba Verificar o funcionamento dos injetores Verificar a ficha de liga o da unidade de controlo de inje o L jetronic Verificar os sensores de posi o de cambota Verificar velas Verificar cablagem das velas Verificar as liga es do sensor de posi o de cambota Verificar os sensores de posi o de cambota Figura 5 8 Diagrama do procedimento de arranque do motor BMW K75 88 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna 5 3 1 Causas e Solu es dos Problemas Encontrados 5 3 1 1 Motor n o roda Este problema era causado pelo sistema el trico de arranque do motor de arranque Durante o procedimento de arranque do motor a insist ncia com o motor de arranque el trico era por vezes elevada devido s v rias anomalias do motor Esta insist ncia levava ao sobreaquecimento do motor de arranque e r pida descarga da bateria O sobreaquecimento do motor de arranque faz com este perca for a e consequentemente n o rode a cambota do motor sendo necess rio esperar que este arrefe a O teste ao motor de arranque era efetuado atrav s da energiza o direta atrav s de cabos ligados bateria o que implicava que a bateria possuisse carga suficiente J a bateria era testada atrav s da monitoriza o da tens o com um multimetro a leitura de uma tens o inferior a 12V indicava que a bateria estava descarregada Durante os testes do motor atrav s do amperimetro d
106. eratura ambiente o sensor foi embebido num liquido n o condutor com uma temperatura de 12 C Os valores registados ap s os testes ao sensor est o mostrados na Tabela 6 2 Tabela 6 2 Valores registados do sensor IAT 12 205 28 165 80 110 Instala o do Sistema MegaSquirtll 143 Gest o de Motores de Combust o Interna 6 3 AFINA O A afina o de par metros do sistema de gest o MegaSquirtll consistiu na modifica o do mapa de efici ncia volum trica e avan o da igni o at o motor arrancar para posterior afina o com o motor acoplado ao freio hidr ulico Este processo foi extremamente demorado visto as dificuldades encontradas assim como o m todo utilizado na afina o O facto da sonda lambda estar danificada tamb m contribuiu negativamente visto que n o era poss vel obter informa es relativamente ao estado da mistura aquando o funcionamento do motor e por sua vez proceder a afina es mais exatas 6 3 1 Igni o Inicialmente como configura o foi definido um avan o de igni o fixo igual ao referido no manual do motor BMW K75 correspondente a 6 antes do ponto morto superior Churchill 1988 O ajuste de igni o foi efetuado com o circuito de combust vel fechado com a ajuda do colega Pedro Santos que verificava o avan o de igni o com uma pistola de ponto CZ sincro Figura 6 12 retaguarda do motor sem o freio hidr ulico acoplado A observa o do avan o da igni
107. es na pasta drivers Para mais informa o sobre a instala o dos drivers pode ser consultado o website http arduino cc en guide windows toc4 C v d Bibliotecas Documentos kIS Power Logger gt Organizar Partilharcom gt Gravar Nova pasta oe Fe Favoritos Biblioteca Documentos Disporpor Pasta ME Ambiente de trabalh Power Logger F Localiza es e Tronster ncies J D Ji Application dotneth drivers a So veredist 38 6 Figura 3 Ficheiros de instala o do software Power Logger Sucessivamente o software de aquisi o Power Logger dever ser executado automaticamente caso a instala o seja bem sucedida Figura 4 Tendo o software a ser executado dever ser ligado o interruptor A na Figura 1 para a posi o OW 182 Anexo F Figura 4 Software Power Logger De modo a inicializar a leitura de valores pelo software dever ser selecionada a porta de comunica o correspondente placa atrav s da combobox localizada no canto superior direito da janela e clicando no bot o Start Log Ap s a sele o da porta de comunica o pela combobox a comunica o bem sucedida poder ser verificada pela mudan a de estado de comunica o de offline para online no ponto n 3 da Figura 5 Figura 5 Procedimento no software para iniciar aquisi o de dados Para proceder ao t rmino da aquisi o basta clicar no bot o Stop Log
108. g nea e em carga estratificada Ozdalyan s d Por ltimo em mistura homog nea pobre o sistema de gest o optimiza a inje o de modo a reduzir consumos que utilizado em cargas e regimes moderados A inje o feita durante a admiss o de ar para o cilindro salvo quando em acelera es Durante acelera es quando requerido mais bin rio do motor principalmente em baixos regimes a quantidade injetada dividida por duas inje es A primeira inje o feita durante a admiss o constitui quase toda a quantidade injeta A segunda inje o uma pequena por o da quantidade feita durante a compress o de modo a reduzir a fumo proveniente da combust o A inje o por est gios pode ser utilizada pelo sistema de gest o para aquecer rapidamente o catalisador no modo de mistura estratificada uma vez que a combust o lenta origina aumento de temperatura dos gases Estes estados de funcionamento podem ser vistos em mais detalhe na Figura 2 54 Como referido anteriormente as melhorias nestes motores poss vel atrav s de sistemas de gest o Motronic MED contudo o sistema de gest o necessita de atuadores e sensores que contribuem para um resultado timo Nota se que a geometria da c mara de combust o ou do pr prio pist o s o desenhados para que o sistema em modo de mistura estratificada funcione Ainda para varia o da efici ncia volum trica s o utilizados dois mecanismos de admiss o for ada um compressor e um
109. geometria do freio hidr ulico cccesecceeeeeteeeeeees 117 Figura 5 38 Compara o entre um dos casquilhos torneados em teflon e um dos casquilhos OfiginalS nn nanan dana nananadanananasadaDaDasanadonananadada nara nana ad 117 Figura 5 39 Torneamento dos casquilhos cccccccccesscecssseecsseecseeeecseeecseeeseeecstescnaes 118 Figura 5 40 Casquilho de teflon ap s o teste do HTCIO eccccccccccccscccussesecsesceseesststesseeecaaes 118 Figura 5 41 Casquilhos torneados em nylon grafitado cccccccsccsscecssscecseeesseeecseeesaes 118 Figura 5 42 Freio hidr ulico com o pino de pivotagem respectivo casquilho e barramento do mesmo assinalado sisipin raan pi n a EAEE ei eRe pin nina nai 119 Figura 5 43 R tula fraturada ccccccsccccssccssscecssececsseeeseeecseeecseeecseeecseeeecsesseseeessnesenaes 119 Figura 5 44 Parafusos de fixa o da c lula de carga fraturados e deformados 119 Figura 5 45 Tentativa de repara o da rOtula cc cccccccscecssscecsssecssesecsesecsseeeseeeecseeseeaes 120 Figura 5 46 C lula de carga com as r tulas instaladas e roscas de refor o 120 Figura 5 47 Esquema l gico da interface de sensores e actuadores com o sistema de gest o NA exi a ese pe US RE IRD A RN E E ete ieee onene 121 Figura 5 48 TPS BMW K75 A Interruptor l gico de ralenti B Interruptor Fu Hthrottle 122 Figura 5 49 Gr fico de tens o p
110. ha de dois terminais O sensor de temperatura do motor pode se visto na Figura 2 27 Conetor Inv lucro Resistencia NTC Figura 2 27 Sensor de temperatura do motor adaptado de Charles O Probst 1989 s NTC Negative Temperature Coeficient ou termistor 32 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Term stato el trico Este sensor no fundo um interruptor influenciado pela temperatura e controlado pelo rel principal nomeadamente quando o canh o se encontra na posi o start Este sensor ativa o injetor de arranque a frio de modo a que haja enriquecimento suplementar da mistura aquando o arranque do motor Para interromper o circuito do injetor de arranque a frio usada neste sensor uma l mina bimet lica Esta l mina est envolta por uma bobinagem que por meio de calor proveniente de corrente el trica juntamente com a temperatura do motor vai fazer com que est flexione com mais ou menos rapidez e geralmente abaixo dos 10 segundos de modo a evitar o encharcamento do motor Figura 2 28 Conetor Inv lucro L mina Bobinagem Interruptor de contato Figura 2 28 Term stato el trico adaptado de Charles O Probst 1989 V lvula auxiliar de ar A v lvula auxiliar de ar ou v lvula de ralenti respons vel por permitir o ra ent quando est frio A necessidade de um maior volume de ar quando o motor est frio compensado com o enriqueciment
111. ial Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 5 3 KAL D R T Eletricamente as liga es foram feitas tendo em conta manual t cnico do KAL D R T no Anexo C Atrav s da modifica o de um cabo PATA dispon vel no laborat rio foram feitas as liga es de acordo com o esquema da Figura 5 4 KAL D Ri fommon 1 p Unidade de Controlo de Igni o fontact Clousure Input 2 Period Gated Select 3 High Speed Input 4 1 Oto 30 VDC 5 9 Figura 5 4 Esquema de liga o KAL D R T de notar que a unidade de controlo de igni o no esquema apenas representa a liga o necess ria do tac metro para uma melhor compreens o das liga es efetuadas 5 2 2 Mostrador de Temperatura O mostrador de temperatura utilizado tamb m j existia no laborat rio De modo a possibilitar a leitura de v rios sensores foi utilizado em conjunto um seletor tamb m j existente O mostrador de temperatura da marca Digitron Instrumentation LDA modelo 8000K Este mostrador permite a liga o de termopares tipo K e a leitura de temperaturas entre 25 C e a 999 C com a resolu o Prepara o Laboratorial 85 Gest o de Motores de Combust o Interna de 1 C sendo tamb m ideal para o controlo de temperatura do motor O mostrador de temperatura pode ser visto na Figura 5 5 Figura 5 5 Mostrador de temperatura Digitron 8000K Eletricamente as liga es do mostrad
112. idade entre a face met lica do suporte de fixa o do IGBT e a caixa do sistema de gest o 154 An lise de Resultados e Resolu o de Problemas Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 7 9 IGBT s instalados na face exterior da caixa do sistema de gest o MegaSquirtll V3 0 7 1 4 Sensor IAT O senhor IAT proveniente do caudalimetro tamb m acabou por ser substituido por um outro sensor IAT existente no laborat rio A substitui o foi necess ria devido ocorr ncia de reteres no canal de admiss o durante a afina o que acabaram por danificar o sensor instalado Devido a esta consequ ncia a escolha do sensor foi condicionada de acordo com disponibilidade destes Figura 7 10 Novo sensor IAT instalado tipos de sensores existentes no laborat rio tendo em conta a compatibilidade com o sistema de gest o e de modo a dar continuidade ao processo de afina o Para a instala o do novo sensor foi necess rio modificar a cablagem de modo a acomodar uma ficha Bosch de 2 vias compativel com o sensor Em seguida foi efetuada fixa o do sensor na entrada do canal de admiss o de ar Figura 7 10 Devido s diferen as para com o sensor IAT anteriormente instalado foi necess rio proceder sua calibra o da mesma forma que em 6 2 3 An lise de Resultados e Resolu o de Problemas 155 Gest o de Motores de Combust o Interna 8 CONCLUS ES E TRABALHOS FUTUROS Ap s
113. ido em 4 2 4 v O upo oooyvdtutununga ean Ue Figura 7 4 Novo sensor de posi o da cambota A adapta o dos sensores teve em conta a profundidade entre suporte de fixa o e roda codificadora assim como o espa amento entre o sensor receptor para evitar o choque da coroa da roda codificadora com os sensores O circuito eletr nico foi concebido com base em testes aos sensores atrav s de um multimetro que permitiu identificar os emissores e a polaridade atrav s do teste de diodo do multimetro Para a determina o da resist ncia limitadora de corrente dos emissores infravermelhos foi aplicado um potenci metro de 5kO e alimentado tens o fornecida pela placa V3 0 com o valor de 5V Figura 7 5 Com a camara de um telem vel apontada ao emissor a resist ncia do potenci metro foi reduzida at se verificar a presen a de luz pelo emissor An lise de Resultados e Resolu o de Problemas 151 Gest o de Motores de Combust o Interna Mais uma vez atrav s do multimetro foi verificada o valor da resist ncia no potenci metro apresentando aproximadamente 650 Para a constru o do circuito devido n o exist ncia de resist ncias com este valor no laborat rio foram utilizadas duas resist ncias de 1300 em paralelo perfazendo os 650 Ainda na constru o do circuito foi adicionada uma resist ncia R3 com o valor de 10kQ identificada na Figura 7 6 de modo a evitar o curto circuito do receptor do
114. igni o e verificando uma boa faisca entre os eletrodos O problema do sensor de posi o de cabota surgiu durante os a testes de funcionamento em Conetor original 6 4 regimes elevados O desgaste e o mau estado das juntas do motor Novo conetor causavam fugas de leo que automotivo acabaram por avariar um dos sensores de Hall do sensor de posi o de cambota Durante o diagn stico foi posto em causa a integridade do cabo uma vez que estava remendado e conector de liga o do sensor de posi o de Figura 5 13 Repara o da cablagem do sensor de cambota que foi tamb m substitu do posi o de cambota por um conetor de aplica o autom vel de 5 vias Figura 5 13 Para solucionar o remendo optou se pela substitui o do cabo original por um outro adaptado e proveniente de material inform tico inutilizado dispon vel no laborat rio Para solucionar a anomalia do sensor de Hall foi feita a substitui o por um outro dispon vel no laborat rio uma vez que n o foi poss vel adquirir um sensor de posi o de cambota novo devido 92 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna falta de recursos O diagn stico do sensor foi efetuado atrav s de um multimetro observando a varia o significativa alguns volts de tens o do sinal do sensor medida que o estimulador dos sensores rodava por meio da cambota Figura 5 14 Figura 5 14 Ilustra o do processo
115. igura 2 38 Compara o da pot ncia da fa sca em rela o velocidade do motor dos sistemas de igni o por bateria e magneto reproduzido de Martins 2013 Figura 2 39 Avan o da igni o num Figura 2 40 Avan o da igni o num sistema anal gico centrifugo sistema digital Bosch reproduzido de depress o reproduzido de Martins 2013 Martins 2013 Em 1981 foram introduzidos pela Bosch os sistemas Motronic Assim este sistema veio trazer as seguintes fun es adicionais e controlo mais flexivel dos tempos de igni o de cada cilindro 40 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna e auto adapta o atrav s do controlo da mistura e tempo de igni o com base nas condi es de funcionamento do motor e diagn stico o sistema de gest o reconhece falhas no sistema e memoriza no sistema de modo a que possam ser corrigidas Charles O Probst 1989 Como a unidade de gest o controla a igni o repara se na Figura 2 34 a utiliza o de dois sensores de posi o da cambota o distribuidor ainda presente mas sem o sistema de avan o centrifugo e v cuo Relativamente codifica o da rota o esta efetuada nestes sistemas atrav s de dois sensores de relut ncia magn tica Estes sensores t m a particularidade de n o necessitar de alimenta o el trica e produzirem nos seus terminais uma tens o alternada do tipo sinusoidal Um dos sensores serve para de
116. igura 5 53 Sensor de posi o de cambota original BMW K75 e com os sinais os sensores e sa das dos sinais indicados 124 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna Ap s a amostragem do sinal atrav s do software Saleae Logic 1 1 15 com o motor em funcionamento Figura 5 54 foi analisado e calculadas as raz es entres os tempos de dura o dos impulsos assim como a ordem destes A utiliza o do software permitiu n o s observar o formato e sequ ncia do sinal como obter os tempos dos impulsos 40 ms 50 ms 60 ms 70 ms em UU QU m WUE WUT Igni o Igni o Igni o cilindro cilindro cilindro n 2 n l n 3 Tempo de uma rota o de cambota Figura 5 54 Sinal digital do sensor de posi o de cambota BMW K75 Atrav s da an lise dos tempos pelo software foram observados 4 tempos distintos assinalados na Figura 5 55 A partir dos tempos destes impulsos foi relacionada a frequ ncia de rota o do motor de onde se concluiu que a dura o para cada tempo distinto 1 Dura o 0 14 f Figura 5 55 Sequencia dos Dura o dia impulsos gerados pelo sensor de posi o de cambota Dura o Dura op Dura o 022 5 durante uma rota o Simulador de Rota o Para simular a rota o do motor para leitura dos mapas de inje o foi utilizada uma placa program vel Arduino Uno ligada ao m dulo do controlo de inje o do motor BMW K
117. il BMW K 75T Specifications 22 de 10 de 2013 http www bmbikes co uk specpages K75T htm acedido em 22 de 10 de 2013 History of Engines s d Atto encyclopedia2 thetreedictionary com Laval Car GustaftFatrik de s d http encyclopedia2 thefreedictionary com Laval Carl Gustaf Patrik de acedido em 20 de 9 de 2013 Attp pt wikipedia org wiki roda s d http pt wikipedia org wiki Roda acedido em 23 de 9 de 2013 James Murray Ken Culver e Philip Ringwood Megasquirt V3 0 board Spark ignition output 8 de 2 de 2013 http www msextra com doc general sparkout v30 html Megasquit V3 0 board Tach input 26 de 3 de 2013 http www msextra com doc general tachin v30 html vrpull MegasquirtS MS3 Trigger Wheel s d http msextra com doc ms3 trigger wheel html acedido em 6 de 5 de 2013 164 Refer ncias Gest o de Motores de Combust o Interna MS2Extra Dual Wheel Manual s d http www msextra com doc ms2extra MS2 Extra Dual htm acedido em 5 de 6 de 2013 Kay Peter H 2001 http members home nl opeltje ecul5MOTRONIC pdf acedido em 19 de 11 de 2013 KCET 13 de Fevereiro de 2012 http www kcet org socal departures landofsunshine laws that shaped la how los angeles began to put its smoggy days behind html acedido em 02 de 11 de 2013 Martins Jorge Motores de Combust o Interna Pra a da Corujeira n 38 4300 144 Porto Publind stria Edi es T cnicas 2013 Maxim I
118. ilizado nos motores 4 tempos A medida que a cambota gira o pist o comprime o ar n o esquecendo que no topo do cilindro existem v lvulas de admiss o e escape que ret m o ar juntamente com o comburente Assim a cambota funciona como um contrapeso de modo a estabilizar de Figura 2 2 Sistema biela manivela reproduzido de Martins 2013 pare durante a fase de compress o Ainda a cada certa forma o andamento do motor e que o pist o n o rota o da cambota podemos definir dois pontos cr ticos do sistema sendo eles e PMS ponto morto superior e PMI ponto morto inferior Podemos ver as duas situa es ilustradas na Figura 2 1 na qual se identifica ainda representado pela letra C curso e D o di metro Adaptado de Martins 2013 Figura 2 3 Pontos mortos do motor reproduzido de Martins 2013 cilindrada A cilindrada corresponde ao volume total varrido Uma outra caracter stica importante nos motores a por um pist o No caso de o motor ter n pist es com a mesma cilindrada o volume total varrido o somat rio de todos Assim a cilindrada pode ser dada pela seguinte f rmula Veotai n Veitindro Uma vez vistos os componentes do sistema biela manivela e das caracter sticas principais deste motor podemos passar explica o dos quatro tempo de um motor de igni o comandada ciclo Otto a 4 tempos O termo igni o comandada significa que a combust o dentro do
119. imperiais levou a que fossem maquinados novos casquilhos A maquinagem de novos casquilhos foi realizada com um torno de bancada existente no laborat rio Figura 5 39 tendo especial aten o nas corre es das dimens es Figura 5 38 Compara o nomeadamente no di metro interno e externo visto que os entre um dos casquilhos casquilhos originais j estavam gastos Durante o fabrico torneados em teflon e um dos dos novos casquilhos foi utilizado primeiramente teflon na casquilhos originais falta de material mais adequado Figura 5 38 A instala o destes no freio revelou n o serem adequados visto a falha dos mesmos ap s um nico teste de Prepara o Laboratorial 117 Gest o de Motores de Combust o Interna efetuado Figura 5 40 o que levou a que oito novos casquilhos fossem maquinados em nylon grafitado pela semelhan a de aspeto com os originais e pelas qualidades autolubrificantes e alta resist ncia ao desgaste Figura 5 41 Figura 5 39 Torneamento dos casquilhos Figura 5 40 Casquilho de teflon ap s o teste do freio Casquilhos torneados Casquilho Original Figura 5 41 Casquilhos torneados em ny on grafitado Como consequ ncia das vibra es tamb m foi verificado que os pinos de pivotagem tamb m sofreram desgaste pela observa o da instabilidade de posicionamento dos mesmos Este problema foi especificamente reconhecido durante um dos testes em que um dos pinos
120. in Figura 4 15 Placa V3 0 alterada vista inferior AAA E o Projeto de instala o MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna 4 3 2 Drivers de Igni o COP Coil On Plug Visto que o sistema original n o disp e de distribuidor mas de uma unidade de controlo de igni o com uma bobine para cada vela COP Coil On Plug necess rio instalar novo hardware para o controlo de igni o Os componentes eletr nicos necess rios foram e 3xVB921 e 3x Resist ncias de 330 Ohm e 1x Ficha macho DB15 Como refer ncia de liga o dos componentes placa foram consultadas as instru es em James Murray Megasquirt V3 0 board Spark ignition output 2013 o layout da Figura 4 16 e o datasheet do IGBT nsulated gate Bipolar Transistor VB92 MegaSquirt V3 0 Main Board Components Integrated Circuits Capacitors Resistors Diodes Transistors Others JAU SPR se 38 20 CAN 1 1e Notch e e C 2005 Bowling amp Grippo R1 removed PE1 MS2 card mod required for table switch input JS11 Spark D JS10 2nd trigger input JS7 PEO MS2 card mod required for launch flex input Figura 4 16 Layoutcom as sa das de controlo para a igni o Spark A Spark Be Spark C James Murray Megasquirt V3 0 board Spark ignition output 2013 Projeto de instala o MegaSquirtll 77 Gest o de Motores de Combust o Interna Devido ao componente VB921 gerar calor estes foram ob
121. ina o sistema de gest o Motronic o E de acelerador eletr nico descrito anteriormente e o D de inje o direta A diversifica o de componentes adicionais assim como mecanismos pode ser vista na Figura 2 53 54 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna 24 1 Canister 2 V lvula do Canister 3 Bomba de alta press o com v lvula deregula o de quantidade de inje o 4 Atuadores e sensores relativamente ao ajuste do timing das v lvulas 5 Bobina de igni o e velas 6 Medidor de massa de ar com sensor de temperatura integrado 7 Acelerador eletronico EGAS com sensor de posi o 8 Sensor de press o da admiss o 9 Sensor de press o do combustivel 10 Rampa de alta press o de combustivel 11 Sensor de fase da rvore de cames 12 Sensor lambda amontante do conversor catal tico prim rio 13 V lvula EGR recircula o dos gases de escape 14 Injetor de combustivel de alta press o 15 Sensor Knock 16 Sensor de temperatura do motor 17 Conversor catal tico prim rio 18 Sensor lambda ajusante do conversor catal tico prim rio 19 Sensor de velocidade do motor 20 Unidade de gest o do motor 21 Interface CAN 22 Luz indicadora de avaria 23 Interface de diagn stico 24 Interdace com imobilisador do sistema de gest o do motor 25 Potenciometro do pedal do acelerador 26 Dep sito de combustivel 27 Bomba de combustivel eletrica filtro de combustivel e regulador d
122. ions and the effect of increasingly stringent emissions along with the rising cost of oil requires a renewal means of transport by which the wield Although the continued use of massively internal combustion engines as a source of mechanical propulsion the use of electric motors in cars has been implemented and developed representing a potential solution for decrease gas emissions Regarding electric cars the main problem is its limited range so the concept of Range Extender a combustion engine that acts as a generator inside the vehicle to extend the autonomy of the batteries presents itself as a viable solution to solve this problem This study aims at implementing a new electronic management system compatible with the transformation of an Otto cycle engine to Miller who has the ultimate goal of its application as a high energy efficiency Range Extender for a electric vehicle Initially a study of electronic management systems of internal combustion spark ignition engines was done reviewing the components involved and its working principle followed by the implementation of the MegaSquirtll V3 0 management system on a BMW K75 engine considering the future transformation of its operating cycle to Miller LIVC Late Intake Valve Close cycle Previously to implementation of the new system was necessary to put the original system of the engine in proper working order and overcome several mechanical and electric issues Likewise it was n
123. k at este 53 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna desaparecer A Figura 2 52 ilustra a tens o do sensor knock Em seguida o avan o aumentado at haver novamente a ocorr ncia deste Charles O Probst 1989 Knock Knock forte fraco Igni o Igni o Tensao gt Tempo Figura 2 52 Sa da de tens o de um sensor knock com a ocorr ncia de knock adaptado de Toyota Motor Sales s d O sensor knock normalmente deve ser instalado pr ximo topo do bloco do motor mas n o no topo de modo a que n o capte vibra es emitidas por outros componentes como por exemplo a rvore de cames Figura 2 51 Al Grippo and Bruce Bowling 2013 2 4 SISTEMAS ATUAIS Apesar dos sistemas revistos at agora serem Bosch existem outros de sistemas de gest o e de modelos e marcas diferentes dependendo do tipo de motor e da aplica o N o s os sistemas de gest o est o cada vez mais r pidos a n vel de velocidade de processamento como tamb m os sensores e atuadores foram desenvolvidos sempre com o objetivo de aumento de efici ncia e redu o de emiss es de gases poluentes Ozdalyan s d 2 4 1 Motronic MED Como sistema atual temos o sistema de gest o Bosch MED que teve como origem o sistema Motronic Neste sistema compreendido a evolu o de sistemas de controlo relativamente a motores de igni o comandada O termo MED utilizado para caraterizar o sistema em que M determ
124. leitura de dados utilizados na simula o foi recolhida atrav s do sistema de aquisi o de dados desenvolvido em 5 4 Para leitura dos mapas foram utilizados dois m todos nomeadamente medi o de combustivel injetado e medi o digital da largura de impulso do injetor 5 6 1 Recolha de valores de funcionamento Para recolha de valores foram analisados os par metros de entrada necess rios simula o do funcionamento do sistema A Figura 5 47 ilustra os sensores tomados em conta pela unidade de controlo de inje o L Jetronic para a gest o da mistura Entradas Saidas Caudalimetro Unidade de controlo de injecao Sensor de temperatura do liquido de arrefecimento L Jetronic Injetores Sensor de posi o da cambota Sensor de posi o do acelerador Figura 5 47 Esquema l gico da interface de sensores e actuadores com o sistema de gest o L Jetronic Analisado o esquema da Figura 5 47 foram verificados os funcionamentos dos sensores atrav s do estudo da sua viabilidade para recolha de dados Prepara o Laboratorial 121 Gest o de Motores de Combust o Interna Recolha dos valores de tens o do caudalimetro Para a leitura das tens es do potenci metro da comporta e do sensor IAT presente no caudalimetro foi efetuado um teste ao motor fixando o sensor do acelerador a 50 do curso de abertura A posi o do acelerador foi escolhida tendo em conta a an lise do sensor que dispunha de t
125. lerar o que implicaria um aumento da efici ncia volum trica para o ponto espec fico no mapa A posi o do acelerador e rota o demarcada pelo software em tempo real por um ponto azul que permitiu verificar o ponto do mapa a afinar como demonstra a Figura 6 15 Ainda da Figura 6 15 nota se pelo ponto azul o motor a funcionar com uma velocidade de 1101rpm aproximadamente e com o acelerador a 30 Neste mapa a quantidade de inje o Fuel Load definida pela posi o do acelerador visto a escolha do algoritmo de controlo em 6 2 1 Alpha N posi o do acelerador rota o 146 Instala o do Sistema MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna loz f u e l 0 a d Figura 6 15 Mapa da efici ncia volum trica Instala o do Sistema MegaSquirtll 147 Gest o de Motores de Combust o Interna 7 AN LISE DE RESULTADOS E RESOLU O DE PROBLEMAS Durante o processo de afina o do motor foram detetados problemas relativos ao funcionamento do motor e ao sistema de gest o utilizado MegaSquritll Detalhes passam a ser descritos nos subcap tulos seguintes 7 1 1 Placa MegaSquirtll V3 0 Durante os testes de funcionamento dos sensores foi detetado o n o funcionamento do sensor prim rio do sensor de posi o de cambota pela observa o do n o funcionamento do tac metro digital no software TunerStudio MS Lite V2 0 8 Depois da constru o de um novo circuito para o sensor
126. libra o do sensor de temperatura do l quido de arrefecimento 141 Figura 6 11 Calibra o IAT sa ar rs nas ri nt pa pe a a np na 143 Figura 6 12 Pistola de ponto CZ SINCIO o ccceccsececsssecssececsseeeceeecseeseceeeecseeesseeecsseeesaaes 144 Figura 6 13 Marca es de ajuste do avan o de igni o 145 ndice xxiii Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 6 14 Ajustes de iSMiCd0 cccccccsccssscecssscecsseeeseeecsseeecaeecseeeecsaeeecseessseeessatesenaes 145 Figura 6 15 Mapa da efici ncia volum trica cccccccceescecssececeseecsseeecssesecseecssetecsstesenaes 147 Figura 7 1 Circuito de condicionamento da placa V3 0 referente ao sensor de posi o da cambota adaptado de Philip Ringwood MS1 Extra Ignition Hardware manual 17 150 Figura 7 2 Altera o na placa V3 0 jumper assinalado 150 Figura 7 3 Roda codificadora revestida a tinta preta c ccccccccssccsscecssececsseeesseeeeseeeeaes 150 Figura 7 4 Novo sensor de posi o da CAMbOLA ccccccceccecssecessssecseececsseeeseeecseeeseaes 151 Figura 7 5 Esquema do circuito para determina o da resist ncia limitadora de corrente dos emissores IMM Pi 8 A O fo A 152 Figura 7 6 Esquema eletr nico da nova placa do sensor de posi o da cambota 152 Figura 7 7 DriversVB921 danificados ccccccccccccssscessscecsseeecsseeeseeecseeecseeeseeecssees
127. m os IGBT s de controlo das bobinas fixadOS cccccceseceeees 78 Figura 4 18 Instala o das resist ncias de controlo dos IGBT s na Proto Area 79 Figura 4 19 Placa V3 0 IGBT s para a igni o COP e ficha de liga o s bobinas 79 Figura 4 20 Esquema da cablagem MegaSquirtll cccccccscccsseecsseecssececseeesssteesseeesanees 80 Figura 4 21 Suporte de TusiveiSs canacncenaneneeannRniaRnnnReeanenneeneRnnns 81 Figura 4 22 Suporte de rel cccccccccccsscccssscccssececsseecseeecseeecseeeseescseeescsseeseseeseseeessaeess 81 Figura 4 23 Ficha do sensor de posi o de cambota cccccccescecsscecssscecsseeessseecsteeesssnees 81 Figura 5 1 Cablagem original necess rias ao funcionamento do motor BMW K75 83 Figura 5 2 Motor BMW K75 com o sistema de gest o instalado c 84 XX ndice Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 5 3 SE DM no da PRIMA emer mG Rare NU RD RR RR er ane he eee eer 85 Figura 5 4 Esquema de liga o KAL D R T arena neeeas 85 Figura 5 5 Mostrador de temperatura Digitron 8000K ccccccesceesseecssececseeeeseeecssneeens 86 Figura 5 6 Equipamentos de monitoriza o instalados ccccccccccsssecssececsseeesseeeeseeees 86 Figura 5 7 Instala o do sensor lAMbDAA ccccccecesssccesceeeeeecssseeeesesseeeescesseeesessaeeeeeenas 87 Figura 5 8 Diagrama do procedimento de arranque do moto
128. mbda reproduzido de Olsson 2008 O transdutor do sensor lambda tem a constitui o ilustrada na Figura 2 32 Pela diferen a do teor de oxig nio entre os gases de escape e o ar atmosf rico gerada uma carga galv nica entre a face interior e a face exterior do eletr lito cer mico O sinal el trico do sensor retirado da face interior estando a face exterior ligada massa passagem dear eletr lito Em termos el tricos este sensor precisa atmosf rico cer mico el trodo externo de aquecer para a carga galv nica ser gerada i de platina e sinal possa ser interpretado pela unidade lessgases de escape de controlo Em determinados modelos de l trodo interno autom veis existe um elemento de inv lucro de platina de a o aquecimento resist ncia el trica de modo a acelerar o aquecimento deste Atrav s deste Figura 2 32 Transdutor do sensor lambda elemento poss vel o funcionamento deste Martins 2013 ao fim de 10 a 15 segundos depois do motor arrancar Relativamente amplitude do sinal gerado por este ronda aproximadamente 1V quando a mistura est rica e aproximadamente OV quando a mistura est pobre O sinal de sa da em volts pode ser visto na Figura 2 33 em fun o do AFR 35 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Mistura rica Mistura pobre 1 volt O volt 0 80 0 90 1 00 1 10 1 20 11 78 13 25 14 72 16 19 17 66 AFR Figura 2 33 Tens o de sa da d
129. mpo us ini long int tempo us final define ppulso 0 1327 percentagem da dura o do pulso em rela o a uma rota o int RPM rota o float rts rot seg long int periodo us 120000 500RPM long int periodo is 120000 500RPM long int periodo us 60000 1000RPM long int periodo us 40000 1500RPM long int periodo us 30000 2000RPM long int periodo us 24000 2500RPM long int periodo us 20000 3000RPM long int periodo us 17143 3500RPM long int periodo us 15000 4000RPM long int periodo us 13333 4500RPM long int periodo us 12000 5000RPM long int periodo us 10909 5500RPM long int periodo us 10000 6000RPM long int periodo us 9231 6500RPM long int periodo us 8571 7000RPM long int periodo us 8000 7500RPM long int periodo us 7500 8000RPM int erro 9 int t1 int t2 int t3 int t4 int t5 int t6 Anexo H void setup tl 0 1409314124 periodo_us t2 0 24722755 periodo_us t3 t1 t4 t2 t5 t1 t6 0 24565026 periodo_us pinMode S1 OUTPUT pinMode S2 OUTPUT Serial begin 19200 digitalWrite S1 HIGH digitalWrite S2 HIGH Serial printIn periodo_us Serial printin t1 Serial printin t2 Serial printin t6 int tempo_ini int tempo void loop put your main code here to run repeatedly while 1 digitalWrite S1 LOW digitalWrite S2 HIGH PORTB 0601000000 dmicros t1 erro digitalWrite S1 HIGH PORTB
130. mporta uma vez que existe um maior fluxo de ar J o enriquecimento em frio efetuado pela unidade de controlo atrav s da leitura do sinal do sensor de temperatura do motor Na Figura 2 VAF Vane Air Flow dispositivo que traduz um fluxo de ar numa grandeza el trica 25 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna 2 20 pode se ver a diferen a do sistema el trico comparativamente ao TPS do sistema D Jetronic da Figura 2 17 Veio acoplado borboleta Deere te a Figura 2 20 TPS de um sistema L Jetronic implementado numa moto BMW K75 Ainda no que diz respeito ao regulador de press o diferencia se por n o possuir o parafuso de ajuste de press o Como v rios componentes at agora vistos este funciona atrav s da diferen a de press o da bomba e uma mola calibrada Regulando press es normalmente de 2 5bar e 3 0bar em motores mais potentes de modo a obter mais caudal de combust vel Sendo o objetivo deste componente manter o combust vel na tubagem de combust vel a uma press o constante este desvia o excesso de combust vel para a linha de retorno do dep sito Na Figura 2 21 Retorno Entrada de combustivel _ sob pres o V lvula Diafragma Mola V cuo da admiss o Figura 2 21 Regulador de press o da rampa de inje o do sistema L Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 26 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o In
131. n Sensor On board Diagnostics Multi Point Injection Single Point Injection Electronic Control Unit Ignition Control Unit Negative Ternperature Coefficient Direct Current Central Processing Unit Controller Area Network Volumetric Efficiency xxviii ndice Gest o de Motores de Combust o Interna 1 INTRODU O Dado que os recursos energ ticos n o renov veis de hoje em dia s o cada vez mais caros existe uma constante procura de recursos e t cnicas de forma a reduzi lo Sendo o autom vel respons vel por uma parte significativa das emiss es gases que contribuem para o efeito de gases de estufa a tecnologia autom vel tem vindo a ser fortemente desenvolvida no que diz respeito gest o do motor Desde a implementa o de sistemas de gest o eletr nicos os motores de combust o interna de igni o v m cada vez a ser mais eficientes e menos poluentes Ao longo da ltima d cada a utiliza o os autom veis el tricos e h bridos tem vindo a ser desenvolvidos e atualmente comum encontrar este tipo de ve culos gamas de v rias marcas autom veis pela sua potencialidade e devidas as mais baixas emiss es que os comuns autom veis de combust o interna de igni o comandam Sendo o principal entrave aos ve culos el tricos a autonomia limitada o conceito de range extender um motor de combust o que atua como gerador dentro do autom vel para estender a autonomia das baterias apresenta se como uma solu o vi
132. nando o AFR A r Fuel Ratio de uma dada mistura com o A F O valor A 1 significa estequiometria entre os elementos ar e combust vel Esta est propriedade dada por AFR E AF Restequiom trica Ainda os termos mistura rica e mistura pobre designa a rela o entre os elementos da mistura Quando se fala em mistura pobre significa que existe pouco combust vel para a quantidade de ar admitida assim sendo temos um AFR gt 14 7 ou A gt 1 no caso da gasolina de indice octano de 98 Caso contr rio temos uma mistura rica que especifica um AFR lt 14 7 ou A lt 1 com o mesmo tipo de combust vel referido acima Adaptado de Charles O Probst 1989 Na Figura 2 5 pode se observar os efeitos em termos de consumo e pot ncia com ligeiras varia es do AFR a partir da estequiometria Atrav s da Figura 2 5 verifica se que com a mistura relativamente rica com um AFR 12 6 1 obt m se a pot ncia m xima e com a mistura 8 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna ligeiramente pobre com um AFR 15 4 1 consegue se melhores consumos em troca de alguma pot ncia Esta consequ ncia varia de motor para motor em fun o do AFR Estequiom trica Ideal Rica Pot ncia m xima AFR 12 6 1 ii al Melhor economia Consumo de 4 de combustivel a combustivel em Cpu AFR 15 4 1 AFR 14 7 1 Figura 2 5 AFR em fun o de pot ncia e consumo adaptado de Charles O Probst 1989
133. ndicionamento do sinal de modo a que as entradas n o sejam danificadas com o excesso de tens o nas entradas e ainda maximizar o seu potencial O condicionamento de sinal a seguir descrito tem em conta a an lise do sinal descrita em 5 4 3 5 4 5 1 Tac metro Como observado em 5 4 3 1 o sinal de sa da do tac metro tem uma gama de O 10 V deste modo necess rio condicionar o sinal para que este seja metade do seu valor m ximo visto que a tens o m xima na entrada da placa de aquisi o 5V Para este condicionamento foi utilizado um divisor de tens o Figura 5 26 O c lculo da tens o de sa da para a placa de aquisi o foi determinado pela f rmula do divisor de tens o R3 10000 1 VepMap R34 R2 4Nour 10 7 10 5 V Prepara o Laboratorial 103 Gest o de Motores de Combust o Interna AC_IN1 AC_IN2 Liga o a rede el trica TA aL E1 E2 E3 liga es ao ON E1 F1 AZ A a cones sensor de rota o do freio p hidr ulico e CEJ AN OUT Sa da em tens o da rota o NA GND Liga o de refer ncia massa Figura 5 26 Condicionamento do tac metro K3HB C P RPM AR Sa da do sinal condicionado a partir de AN OUT Aplicado este condicionamento o valor da resolu o do sistema relativamente medi o calculada da pela equa o RPM ax resolucao zm onde 7 representa o numero de Bits do conversor ADC Analog to digital conveter
134. nicos Ainda de modo a permitir o ajuste de offset foi deixado um orif cio de modo a facilitar o acesso ao potenci metro do circuito de condicionamento da c lula de carga descrito em 5 4 5 2 Para uma consulta mais detalha sobre os circuitos e liga es efetuadas pode ser consultado o Anexo F Prepara o Laboratorial 115 Gest o de Motores de Combust o Interna Orif cio de ajuste de offset Conetor Molex alimenta o s Ficha USB Figura 5 35 Electr nica do sistema de aquisi o 5 5 PROBLEMAS NO FREIO HIDR ULICO Mesmo ap s a constru o de um novo sistema de aquisi o de dado para o freio hidr ulico a ocorr ncia de problemas continuou a existir durante os testes ao motor relevantes para os colegas Pedro Santos e Nuno Pacheco O tipo de problemas surgidos ap s a constru o do sistema eletr nico e inform tico de aquisi o de dados foram mec nicos os quais foram averiguados concluindo que eram gerados em parte pela vibra o mec nica durante os testes e o desgaste dos casquilhos de pivotagem do freio de notar mais uma vez que a ocorr ncia de problemas durante a fase de testes ocupou tempo significativo realiza o do projeto os quais foram analisados e solucionados tendo em conta os custos dos componentes adquiridos e fabricados ou reparados quando n o existentes e indispon veis para aquisi o Especificamente os problemas ocorridos foram incididos em tr s locais do freio nom
135. no distribuidor como pode ser visto na Figura 2 16 Os contatos fecham e abrem por meio de um came solidaria com o pr prio distribuidor Estes contatos tamb m s o utilizados para traduzir a posi o da cambota e rota o do motor Em rela o igni o este distribuidor disp e de um sistema de controlo mec nico de ajuste de avan o de igni o atrav s de pesos centrifugos Charles O Probst 1989 Ainda neste sistema o sensor de borboleta disp e de um potenci metro e de dois seletores para quanto a borboleta est totalmente aberta carga m xima e o outro para quando a borboleta est totalmente fechada em ralenti ou desacelera es Em mais pormenor o sensor de borboleta deste sistema pode ser visto na Figura 2 17 Adaptado de Charles O Probst 1989 LVDT Linear Variable Differential Transformer um dispositivo que permite transformar um deslocamento num sinal el trico O sinal el trico proporcional ao deslocamento 23 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Pesos centrifugos Came Interruptores de contato Figura 2 16 Distribuidor do sistema D Jetronic BOSCH adaptado de Charles O Probst 1989 Pista Se ise Seletores letores Resistiva de carga maxima e ralenti Figura 2 17 TPS do sistema D Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 24 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Como visto na Tabela 2 1 a pre
136. ntamente e sucessivamente contra o batente da posi o de repouso da comporta acabando por se danificar Prato de medi o de caudal de ar Figura 3 1 Caudalimetro do sistema L Jetronic adaptado de Martins 2013 64 An lise do Problema Gest o de Motores de Combust o Interna No que diz respeito ao controlo de inje o existe tamb m o inconveniente deste n o permitir a afina o das quantidades de inje o necess rias ao funcionamento do motor no ciclo Miller Tratando se de um sistema L Jetronic sem sensor lambda o ajuste da mistura em malha fechada tamb m n o poss vel representando um problema uma vez que foram definidas duas velocidades de funcionamento do motor com range extender sendo elas 3500rpm e 7000rpm nomeadamente A unidade de controlo de igni o tamb m imp e uma limita o Sendo um sistema propriet rio Bosch a unidade de controlo n o permite a regula o de avan os de igni o os quais se determinam significativos na efici ncia da combust o 3 2 SOLU ES Em resolu o dos problemas determinados pela an lise do sistema de controlo de inje o e igni o foi imposto a utiliza o de um sistema de gest o modular program vel j existente no laborat rio denominado MegaSquirtll V3 0 An lise do Problema 65 Gest o de Motores de Combust o Interna 4 PROJETO DE INSTALA O MEGASQUIRTII Este cap tulo engloba todas as modifica es necess rias ao novo sistem
137. ntegrated Maxim Intgrated MAX6675 24 de 7 de 2013 http www maximintegrated com datasheet index mvp id 3149 Modern Thermocouples and a High Resolution Delta Sigma ADC Enable High Precision Temperature Measurement 17 de 2011 http www maximintegrated com app notes index mvp id 5032 McLaughlin Richard Warwick control technologies s d http www warwickcontrol com ata Infobackup_and_library Basicbus pdf acedido em 20 de 11 de 2013 Motec Motec PLM 24 de 6 de 2005 http www motec com plm plmdownload Motor Dream ind stria Pr ximo motor rotativo da Mazda ter igni o a laser 27 de 06 de 2011 http motordream uol com br noticias ver 2011 07 01 proximo motor rotativo da mazda tera ignicao a laser acedido em 20 de 11 de 2013 Murray James MS2 Extra Loading firmware and Upgrade Notes 21 de 11 de 2013 http www msextra com doc ms2extra upgrade html ms2bg acedido em 2013 de 11 de 22 National Instruments National Instruments M USB 6008 s d http sine ni com nips cds view p lang pt nid 201986 acedido em 1 de 10 de 2013 Refer ncias 165 Gest o de Motores de Combust o Interna Oliveira Rui Silva Automotor s d http www automotor xl pt Not C3 ADcias DetalhedeNot C3 ADcias tabid 178 itemld 12946 Default aspx acedido em 30 de 10 de 2013 Olsson Martin 5 de 1 de 2008 http en wikipedia org acedido em 12 de 11 de 2013 Ozdalyan Mustafa Bahattin Celik e B lent
138. ntrolo jetronic comum a implementa o de sistemas de igni o de distribuidor com controlo de avan o atrav s de mecanismos para o efeito Figura 2 16 Nestes sistemas o avan o realizado por um dispositivo centrifugo por um diafragma atrav s da depress o do canal de admiss o ou atrav s da combina o destes dois Mesmo com este controlo de avan o em motores dotados de grandes efeitos din micos n o poss vel optimizar o avan o em todas as circunst ncias Nestes motores a efici ncia volum trica alterase com a varia o de par metros principalmente com a rota o sendo assim para obter o rendimento m ximo do motor necess rio que o avan o de igni o seja o m ximo sem ocorrer o knock auto igni o da mistura Na Figura 2 39 e Figura 2 40 nota se os diferentes avan os de igni o relativamente ao sistema de avan o por distribuidor em rela o a um sistema digital de igni o em fun o da rota o e carga do motor No caso do controlo eletr nico digital poss vel fazer um controlo optimizado devido a este ser mais flexivel Martins 2013 Corrente nominal de carga da bobine Corrente no prim rio Tempo Figura 2 37 Tempo de carga da bobina em fun o da tens o aplicada ao prim rio adaptado de 39 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Charles O Probst 1989 Bateria Magneto Pot ncia da fa sca Velocidade do motor F
139. o rpmi valor da convers o da velocidade de rota o instant nea IAT valor da convers o ADC relativa tens o no termistor no caudalimetro MAF valor da convers o ADC relativa tens o do potenci metro da comporta do caudal metro WB EGO valor da convers o ADC proveniente do controlador Motec sensor lambda Carga valor da convers o ADC relativo c lula de carga TAGUA Valor em graus Ce sius com duas casas decimais do termopar da temperatura da gua derivado da convers o ADC efetuada calculada e transmitida placa de aquisi o digitalmente SPI pelo MAX6675 EGTs Valor em graus Ce sitis com duas casas decimais do termopar da temperatura dos gases de escape derivado da convers o ADC efetuada calculada e transmitida placa de aquisi o digitalmente SPI pelo MAX6675 De modo a entender melhor a Figura 5 32 ilustra a sa da de dados gerada pela programa o extraida para o bloco de notas pela funcionalidade Serial Monitor existente no software de compila o e programa o Arduino 112 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna Inicialmente definido pelo c digo enviada pela porta s rie a formata o da trama e em ayy seguida s o enviados os valores no formato ASCII separados pelo car cter e as tramas de dados separadas pelo caracter n que corresponde em programa o C a uma nova linha de texto Como configura es d
140. o Interna liga o mec nica entre o pedal e o acelerador que embora tenha uma resposta do motor mais lenta comparativamente aos sistemas mec nicos traz vantagens Sendo elas e implementa o de Cruise Contro simplificado e controlo da rota o na rota o m nima n o sendo necess ria a utiliza o do estabilizador de ralenti e na rota o m xima n o sendo necess rio recorrer ao corte de inje o e controlo de tra o a partir da informa o partilhada entre o m dulo ABS ASR velocidade de rota o de cada roda a pot ncia transmitida s rodas controlada para a m xima ader ncia Charles O Probst 1989 Servomotor Motronic da borboleta Sensor do pedal do acelerador Figura 2 48 Sistema Drive By Wire Bosch adaptado de Charles O Probst 1989 Diagn stico OBD On Board Diagnostics Para resolu o de avarias relativamente os sistemas Motronic este estavam providos de rotinas de auto diagn stico Estas rotinas s o executadas pelo sistema sempre que a chave inserida no canh o de igni o Estas rotinas verificam o funcionamento do pr prio sistema e dos sinais provenientes dos sensores que em caso de avaria o sistema guarda em mem ria atrav s de um c digo que identifica o componente avaria e ativa no painel de instrumentos a luz indicadora de servi o Charles O Probst 1989 49 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Uma vez identifica
141. o carregador ligado bateria paralelamente de baterias tamb m era possivel averiguar o estado de carga da bateria uma corrente debitada superior a 6 amperes indicava que a bateria j n o estava totalmente carregada A corrente el trica consumida pelo motor de arranque durante o funcionamento tamb m fazia sobreaquecer o rel causando danos no contato Um rel danificado pode ser visto na Figura 5 9 Rel com contato danificado A resolu o deste problema era feita atrav s da substitui o do rel ou repara o do contato se possivel Figura 5 9 Rel com contato danificado Prepara o Laboratorial 89 Gest o de Motores de Combust o Interna 5 3 1 2 Motor n o arranca Falha no circuito de alimenta o de combust vel Os procedimentos de arranque do motor obrigam a que a torneira do dep sito de combust vel estivesse aberta a bomba de combust vel fosse energizada e o mais importante que a torneira da deriva o em T do circuito de combust vel para o motor BMW estivesse aberta e com a torneira do motor Opel fechada A verifica o do circuito de combust vel tamb m implica a observa o da exist ncia de bolsas de ar no circuito que era solucionado atrav s do sangramento do circuito A verifica o da bomba era feita atrav s da sua energiza o esta devia trabalhar produzindo o barulho caracter stico de funcionamento Durante os testes a bomba de combust vel deixou de funci
142. o da mistura necess rio devido maior resist ncia de fric o dos componentes do motor garantindo assim a boa resposta do motor e bom funcionamento O mecanismo da v lvula auxiliar de ar pode ser visto na Figura 2 29 e Figura 2 30 33 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Conetor a V lvula Figura 2 29 V lvula auxiliar de ar el trica adaptado de Charles O Probst 1989 Funcionalmente esta v lvula acionada por corrente el trica dependente da temperatura do motor Quando este est frio fornecida corrente el trica ao elemento de aquecimento que consequentemente abre a v lvula por meio de uma l mina bimet lica medida que o motor aquece a unidade de controlo reduz a corrente do elemento bimet lico fazendo com que a v lvula v fechando por meio de uma mola de retorno V lvula L mina V lvula Aberta bimet lica Fechada Mola de retorno Figura 2 30 Vista em corte da v lvula auxiliar de ar el trica adaptado de Charles O Probst 1989 34 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Sensor lambda O sensor lambda um sensor colocado no tubo de escape de modo a avaliar a riqueza da mistura Figura 2 31 O sistema de controlo ajusta continuamente a quantidade de inje o com base no sinal do sensor lambda conseguindo manter a mistura relativamente ideal controlo em malha fechada Figura 2 31 Sensor la
143. o do firmware foi necess rio a utiliza o de um cabo de comunica o S rie USB existente no laborat rio o qual foi instalado no sistema MegaSquirtll de acordo com Murray 2013 Projeto de instala o MegaSquirtil 67 Gest o de Motores de Combust o Interna Sistema MegaSqu irtll Simulador Cabo DB37 MegaSquirtll MC9S12C64 Programador opcional Caixa de rel s opcional amp M dulo C de Megaview Tunerstudio ro opcional MegaTune gni o op Computador EasyTweak Sensor MSLog Visual Viewer de Injetores rota o etc Figura 4 1 Sistema MegaSquirtll adaptado de Al Grippo and Bruce Bowling 18 4 2 SENSORES Os sensores necess rios foram escolhidos tendo em conta a compatibilidade com o sistema MegaSquirt a partir da an lise de funcionamento da MegaSquirtll dispon vel por Bruce Bowling 2013 4 2 1 Sensor de Temperatura do Motor O sensor de temperatura do motor utilizado neste sistema foi proveniente do sistema original A refer ncia Bosch do sensor a 0280130032 e a refer ncia BWM a 61311459197 Este sensor de temperatura do tipo termistor NTC Negative Temperature Coeficient e tem a curva caracteristica ilustrada na Figura 4 2 68 Projeto de instala o MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna Es Gel E a E o A Figura 4 2 Curva caracter stica do sensor Bosch 0280130032 Volvo Car Corporation 1988 4 2 2 Sensor
144. o foi tentada a leitura por quantidades injetadas que revelou ser um processo muito moroso e n o funcional visto que os injetores paravam de funcionar com rota es simuladas acima de 5000rpm e era necess rio obter uma quantidade de combust vel consider vel para uma aproxima o realista dos valores Como procedimento para a determina o dos mapas foram definidas as entradas dos sensores do caudalimetro de acordo com os valores registados em 5 6 1 atrav s da fixa o da posi o da comporta Em rela o ao sinal gerado pelo sensor IAT do caudalimetro n o foi necess rio redefinir vista a temperatura durante os testes de funcionamento ser semelhante temperatura durante o processo de leitura dos valores determina o dos mapas verificada atrav s da leitura da tens o do sensor anteriormente simula o A simula o do sensor de temperatura foi feita atrav s do circuito constru do em 5 6 1 regulando o valor de tens o correspondente a cada uma das temperaturas registadas tamb m em Prepara o Laboratorial 129 Gest o de Motores de Combust o Interna 5 6 1 A leitura da largura de impulso foi conseguida atrav s do Logic Analyzer Saleae com a simula o da rota o pelo Arduino Deste modo foi efetuada a programa o da placa com todos os per odos equivalentes s frequ ncias de rota o pr determinadas Eletronicamente a largura do impulso foi medida de acordo com o esquema ilustrado na Figura 5 60
145. o mais um impedimento devido N a f Figura 5 45 Tentativa de ao passo da rosca da c lula n o ser m trico assim como o f A repara o da r tula di metro interno da r tula n o possuir uma medida padr o do sistema m trico Uma vez n o conseguida a aquisi o de novas r tulas iguais fato que impedia a continua o dos trabalhos foram adquiridas r tulas semelhantes as quais foram sujeitas a altera es nomeadamente o alargamento do furo da r tula e aplica o de uma porca para refor o de fixa o da c lula de carga Figura 5 46 Figura 5 46 C lula de carga com as r tulas instaladas e roscas de refor o Relativamente aos parafusos sempre que fraturavam eram substitu dos por novos dispon veis no laborat rio Durante os testes foram substitu dos 6 pares de parafusos at descoberta da causa todos eles fraturados ou deformados Aquando a fratura dos mesmos era necess rio a remo o dos restos dos parafusos do freio consistindo num trabalho minucioso e demorado 120 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna 5 6 LEITURA DOS MAPAS DE INJE O A leitura dos mapas de inje o foi levada a cabo de modo a facilitar a afina o do novo sistema de gest o Para a leitura dos mapas de inje o foram variados os sinais de entrada do sistema de gest o atrav s da utiliza o de circuitos eletr nicos quando necess rio e uma placa program vel Arduino Uno A
146. o pelo sistema de gest o Motronic Assim o sistema de gest o ajusta n o s o tempo de igni o como tamb m a press o do ar de admiss o Figura 2 50 Nos sistemas ML 3 esta unidade de controlo de regula o de knock j integrada no sistema de gest o Charles O Probst 1989 52 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Sensores Controlo de Knock Atuadores Ta Sensor RPM T1 e Igni o Sensor de PMS Sensor IAT O Unidade TPS de controlo de Knock Regulador Cp KLR de press o de ar de Press o Sensor amam Knock Figura 2 50 Controlo de Anock num motor com turbo adaptado de Charles O Probst 1989 Em termos eletr nicos o sensor Anock Figura 2 51 constitu do por uma pastilha piezoel trica que energizada por um sinal em tens o e com uma frequ ncia fixa na ordem dos 5kHz a 10kHz dependendo da marca e modelo do sensor pela unidade de controlo de Anock Al Grippo and Bruce Bowling 2013 M a Mini yy Figura 2 51 Sensor Knock instalado no bloco do motor reproduzido de Pucheng Sensors s d Aquando a ocorr ncia de Anock o motor produz vibra es com frequ ncias entre 5kHz e 10kHz Estas frequ ncias interferem com o sinal aplicado ao sensor em amplitude devido ao efeito de resson ncia Por sua vez a unidade de controlo quantifica estes valores e a unidade de gest o modifica o avan o relativamente ao cilindro onde est a ocorrer o knoc
147. onar devido a ferrugem proveniente do dep sito de combust vel A Figura 5 10 mostra o interior do dep sito onde se v o fundo com alguma ferrugem e do lado esquerdo da Figura 5 10 a ferrugem extra da do dep sito Este problema foi solucionado atrav s da lavagem do dep sito de combust vel com gasolina e desentupimento da bomba atrav s de ar comprimido aplicado no sentido inverso ao fluxo da bomba ao mesmo tempo que se energizava a bomba em breves impulsos trocando a polaridade Figura 5 10 Ferrugem proveniente do dep sito de combust vel 5 3 1 3 Motor n o arranca falha na inje o A falha na inje o teve origem em fichas desencaixadas que devido ao desgaste soltavam se com frequ ncia com as vibra es do motor especificamente a ficha principal da unidade de controlo de inje o Os contactos desta ficha tamb m estavam ligeiramente oxidados Para a resolu o destes problemas os contactos da ficha foram desoxidados com limpa contatos seguido 90 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna do encaixe da mesma e segura unidade de controlo de inje o com fita cola americana Figura 5 11 Figura 5 11 Unidade de controlo de inje o com conector fixado com fita cola americana Para o teste dos injetores foi necess rio desmontar a conduta de inje o e remover os injetores Em seguida os injetores foram energizados a 12V atrav s de cabos ligados da bateria ficha do
148. ontrolador 5 4 3 6 Caudal metro BMW K75 Relativamente ao caudalimetro Figura 5 23 foram efetuadas medidas de tens o de modo a observar a amplitude dos sinais de tens o do sensor de temperatura do ar de admiss o e potenci metro do caudalimetro ao que se verificou que geravam tens es compreendidas entre O 14V 100 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna Conetor do caudalimetro COMPORTAJIR3 230 Ohm Figura 5 23 Caudalimetro BMW K75 5 4 4 Escolha de Componentes A escolha de componentes para o sistema e a placa de aquisi o foi feita de acordo com a familiaridade do sistema conhecendo as potencialidades destes aliadas ao baixo custo De uma forma geral o diagrama do sistema foi projetado de acordo com os requisitos do sistema aproveitando componentes do sistema antigo e efetuando algumas melhorias O diagrama no novo sistema de aquisi o de dados pode ser visto na Figura 5 24 Como placa de aquisi o foi escolhia o Arduino Mega2560 tendo como caracter sticas principais para a aplica o do sistema 54 entradas saidas digitais das quais 15 podem ser utilizadas como saidas anal gicas PWM Pulse Width Modulation 16 entradas anal gicas de com resolu o de 10 Bits 4 portas UART Universal Assincronous Receiver Transmiter TW Two Wired Interface SPI Serial Pheriperal Interface interface USB Universal Serial Bus Arduino s d
149. or e do seletor tamb m da marca Digitron foram feitas de acordo com os esquemas de liga o inscritos nos equipamentos como se pode ver na Figura 5 5 A alimenta o do mostrador foi feita atrav s de um transformador de telem vel adaptado com uma sa da de tens o de 5V tamb m dispon vel no laborat rio Ap s a instala o dos termopares nomeadamente no bloco tubo de sa da da bomba S a de gua e tubo do escape estes y ah gt Le E as Tempero foram ligados ao seletor e a saida do seletor ao mostrador Finalizadas as liga es do tac metro e do mostrador de temperatura estes foram fixados no suporte vertical do motor podendo ser visualizado na Figura 5 6 Figura 5 6 Equipamentos de monitoriza o instalados 86 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna 5 2 3 Sonda Lambda De modo a obter informa es sobre a mistura durante os testes foi fixado no suporte do motor o controlador da sonda lambda O controlador utilizado j foi descrito em 4 2 5 relativamente s liga es apenas foi necess rio a liga o bateria pela ficha de alimenta o e instalar o sensor lambda no tubo de escape que j dispunha de um orif cio para a instala o do sensor Figura 2 1 Controlador do sensor lambda rr A Rosca de fixa o do sensor lambda Figura 5 7 Instala o do sensor lambda 5 3 TESTES DE FUNCIONAMENTO Durante os testes de qualidade de funcionamen
150. orta sinal do termistor Prepara o Laboratorial 107 Gest o de Motores de Combust o Interna Das figuras anteriores VMAF IN e VIAT IN representam os sinais em tens o do caudalimetro nomeadamente do potenci metro da comporta e do termistor e MAF AR IAT AR o sinal condicionado para a placa de aquisi o Arduino Mega2560 O valor sinal condicionado do potenci metro da comporta supondo que o valor maximo gerado por este 15 V dado por R7 10000 1 Var AR RTERG MAE INmax 30000 5 3 15 5V Da mesma forma devido aos circuitos de condicionamento serem iguais R9 10000 1 Mar ae Rg RO AT Imax 30000 1 3 18 OF J a resolu o do sistema dada por y 15 resolu omar a a 14 6 mV y 15 resolu orar 0 14 6 mV 5 4 6 Prot tipo do Sistema de Aquisi o Ap s projetar o condicionamento dos sinais dos v rios componentes do sistema de aquisi o foi constru do um prot tipo e a programa o da placa de aquisi o O prot tipo envolveu a montagem dos circuitos de condicionamento e sensores em placas protoboard Figura 5 30 Durante a constru o do prot tipo foi utilizada uma placa de aquisi o program vel Arduino UNO com caracteristicas semelhantes placa de aquisi o escolhida devido n o disponibiliza o imediata deste uma vez que foi adquirida posteriormente Para a leitura de termopares foi utilizada uma placa com dois circuitos integrados MAX6675 j
151. ota es tendo em conta a quantidade injetada desde o in cio do arranque do motor Este controlo efetuado tendo em conta o sensor de temperatura do motor e n o o term stato el trico Ap s o arranque a quantidade de inje o reduzida gradualmente tendo em conta a temperatura do motor e a rota o mantida com a ajuda do estabilizador de ralenti Charles O Probst 1989 2 Aquecimento Durante o aquecimento do motor o sistema de gest o aplica quantidade de inje o uma corre o em rela o temperatura em fun o da velocidade do motor e da carga Estas corre es est o armazenadas na mem ria ROM do sistema de gest o garantindo assim o funcionamento do motor e a boa resposta do motor independentemente da temperatura Estas corre es permitem que o sistema aque a o sensor lambda mais rapidamente atrav s do atraso da igni o fazendo com que o sistema entre no controlo em malha fechada reduzindo as emiss es de gases poluentes durante o aquecimento do motor Charles O Probst 1989 3 Acelera o em carga parcial A quantidade de inje o em carga parcial durante acelera es aumentada significativamente durante um segundo e reduzida medida que o motor acelera Este processo permite economizar combust vel e reduzir a emiss o dos gases poluentes As diferentes dura es dos pulsos de inje o pode ser vista na Figura 2 46 Charles O Probst 1989 46 Revis o Bibliogr fica Ges
152. otores de Combust o Interna S mbolos Romanss Defini o A rea AFR Rela o estequiom trica ar combustivel D Di metro g Acelera o da gravidade m Massa p Press o est tica t Tempo U Velocidade de escoamento V Volume R Resist ncia el trica V Tens o el trica Corrente el trica f Frequ ncia aa Defini o A Coeficiente de excesso de ar P Massa vol mica 0 Raz o de equival ncia a Coeficiente de temperatura Abreviaturas 1 0 Entradas e saidas IGBT Insulated gate bipolar transistor DEM Departamento de Engenharia Mec nica COP Coil On Plug PATA Farallel Attachement ADC Analog to digital converter UI User Interface PWM Pulse Width Modulation GLOSS RIO DE S MBOLOS E ABREVIATURAS Unidade A Hz Unidade kg m o Ca Gloss rio de Simbolos e Abreviaturas xxvii Gest o de Motores de Combust o Interna UART TWI SPI USB EGT ASCII PMI PMS CIS EFI amp D VAF MAF IAT MAP TPS OBD MPI SPI ECU ICU NTC DC CPU CAN VE Universal Synchronous Asynchronous Receiver Transmitter Two Wired Interface Serial Peripheral Interface Universal Serial Bus Eghaust Gas Temperature American Standard Code for Information Interchange Ponto Morto Inferior Ponto Morto Superior Continuous Injection System Eletronic Fuel Injection Investigacao e Desenvolvimento Vane Air Flow Mass Air Flow Intake Air Temperature Manifold Absolute Pressure Throttle Positio
153. placa definidos pela trama da Figura 9 11 23 52 10 02 2013 2793116536 179 312 707 497 287 8 285 32 50 355 75 2793180144 180 312 706 498 290 34 282 32 50 355 75 279324 3804 178 312 707 487 287 36 298 32 50 355 75 2793307468 179 312 706 501 284 34 285 32 50 355 75 2793371128 178 312 706 487 292 31 294 32 50 355 75 2793440184 179 312 706 486 285 33 287 32 00 355 75 11 30 35 10 02 2013 Figura 8 Figura 9 Legenda da trama Figura 9 Seq time stamp em US RPMmed valor da convers o ADC do tac metro rpmi valor da convers o da velocidade de rota o instant nea IAT valor da convers o ADC relativa ten o no termistor no caudalimetro Anexo G 185 MAF valor da convers o ADC relativa tens o do potenci metro da comporta do caudalimetro WB EGO valor da convers o ADC proveniente do controlador Motec sensor lambda Carga valor da convers o ADC relativo c lula de carga TAGUA Valor em graus Celsits com duas casas decimais do termopar da temperatura da gua derivado da convers o ADC efetuada calculada e transmitida placa de aquisi o digitalmente SPI pelo MAX6675 EGTs Valor em graus Ce sius com duas casas decimais do termopar da temperatura dos gases de escape derivado da convers o ADC efetuada calculada e transmitida placa de aquisi o digitalmente SPI pelo MAX6675 Convers o de Valores Os valores registados e
154. que a dos restantes sensores No c digo elaborado existe a leitura de dois termopares os quais s o lidos alternadamente e tendo uma taxa de aquisi o de cerca de 24z para cada um A leitura de 5 vezes por segundo foi calculada atrav s da diferen a por um time stamp analisado durante a execu o do programa O time stamp definido pela fun o millis retorna o tempo decorrido desde o in cio do programa em microssegundos a cada leitura dos sensores Atrav s da diferen a entre cada output pela porta s rie foi calculada a taxa de aquisi o do sistema sendo de aproximadamente 62 ms 110 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna Se Ulitma tempreatura lida foi EGT L Temperatura gua Loop de 5X L Rota o L C lula de carga L Lambda Envia dados pela porta serie Se loop de 5X acabou Sim Figura 5 31 Diagrama de fluxo algoritmo de leitura Prepara o Laboratorial 111 Gest o de Motores de Combust o Interna 5 4 7 1 Defini o da Trama de Dados A defini o da trama de dados corresponde a um conjunto de dados relativos aos sensores agrupados de num formato e sequ ncia espec fica enviada infinitamente pela placa de aquisi o atrav s da porta s rie Assim definiu se a trama como Onde Seq time stamp em US RPMmed valor da convers o ADC do tac metr
155. r c cccccccescecseeesseeecseeeessesesteeesesnees 70 Figura d 6 E CODE th sede eis es pane a a a A pa O a A aaa 71 Figura 4 7 Roda Codificadora assassinas einer ie nts eae tars 72 Figura 4 8 Roda codificadora Maquinada ccccccscccescecssscecsseeeessescsteeecseeessetscseeesatess 72 Figura 4 9 Esquema eletr nico do sensor de posi o da cambota esquerda barramento do circuito do sensor de posi o de cambota ireita ccecccsscccceeecessssseeseceeecessessseteeeeeeeees 13 Figura 4 10 Placa de fixa o com os sensores de posi o de cambota cs 73 Figura 4 11 Controlador Motec PLM e sensor lambda Bosch LSU4 Tech Edge 2013 74 Figura 4 12 Ficha modificada de liga o ao controlador Motec PLM cccccccsseceteeeeeeees 74 Figura 4 13 Layout da placa V3 0 Bruce Bowling MegaSquirtll Assembling Your MegaSquirt V3 0 Main Board 2013 c ccccccccsscccsssccssesecsececssescseeeeceeeeceeecsseeecseescsseeesseeeensnesens 75 Figura 4 14 Placa V3 0 alterada vista superior ccccescecescecsseceetseecseeecseeeseeecsaeeeseatess 76 Figura 4 15 Placa V3 0 alterada vista inferior ccccccccscccsscecssscessseecseeeecsseeesseecseeesseees 76 Figura 4 16 Layout com as saidas de controlo para a igni o Spark A Spark Be Spark C James Murray Megasquirt V3 0 board Spark ignition output 2013 0 ccc ceceseeeeteeeeeteeeens 77 Figura 4 17 Placa V3 0 co
156. r s estados de posicionamento distintos designadamente com o acelerador parcialmente fechado quase ou totalmente aberto e o curso intermedio entre os anteriores Estes estados s o sinalizados unidade de controlo por meio Figura 5 48 TPS BMW K75 A de dois interruptores ilustrados na Figura 5 48 de Interruptor l gico de ralenti B Interruptor Fu Hthrottle onde se pode observar a posi o do actuador dos sensores para uma posi o do acelerador a 50 A posi o do acelerador foi escolhida de modo a que a unidade de inje o n o enriquecesse a mistura sinalizada pelos interruptores ao ralenti e a Ful throttle A recolha de dados relativos as tensdes dos transdutores no caudalimetro foi feita com o sistema de aquisi o desenvolvido em 5 4 com o motor em funcionamento e utilizando o freio de modo a aplicar carga ao motor com o intuito de variar a rota o do mesmo sem variar a posi o do acelerador A Figura 5 49 ilustra a varia o de tens o dos sensores do caudalimetro ao que se conclui que a varia o da temperatura do ar de admiss o n o varia significativamente nem o potenci metro tendo em conta a gama de funcionamento deste Para especificar os valores para a simula o foram calculadas as m dias das tens es produzidas pelos sensores respetivamente Va 10 33 V V 7 25V Potenci metro da comporta 122 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna Teste a 5
157. r BMW K7D cceeeeeeeeeeees 88 Figura 5 9 Rel com contato danificado c cccccccscccsscecseecssesecseeecseescseeecsseeeseeeesatesens 89 Figura 5 10 Ferrugem proveniente do dep sito de combustivel 90 Figura 5 11 Unidade de controlo de inje o com conector fixado com fita cola americana 91 Figura 5 12 Teste do injetor BMW K75 tre eereerrre aeee nereererr needs 91 Figura 5 13 Repara o da cablagem do sensor de posi o de cambota c 92 Figura 5 14 Ilustra o do processo de verifica o de funcionamento do sensor de Ha 93 Figura 5 15 Fixa o do novo sensor de Ha no sensor de posi o de cambota 93 Figura 5 16 Sistema de aquisi o de dados ANtigO ccccccescecsscecseecssececseeesteeecseeeees 95 Figura 5 17 Valores obtidos com o sistema de aquisi o antigo no motor Yanmar 96 Figura 5 18 Tens o de sa da K3HB C com a varia o da velocidade de rota o do freio NI FA ICO xs ess cat iat ek EU bia Lek meu emet A CS LS at E as Ma AS D ad ac tcc OR D USAS USAS sia aa 98 Figura 5 19 N I25D Geno AAAA A aii Tata ao SONATA 98 Figura 5 20 Curva caracter stica termopar tipo K adaptado de Maxim Integrated 2011 99 Figura 5 21 Esquema de liga o ao sensor de posi o do acelerador 100 Figura 5 22 Controlador Motec PLM e cabo para leitura do sinal gerado pelo controlador 100 Figura 5 23 C
158. r interruptores de contatos de modo a sincronizar os pulsos de inje o O sensor de press o da admiss o MAP do ingl s Manifold absolute pressure funciona a partir de diferen as de press o do ar de admiss o e do ar atmosf rico No seu interior existe uma c mara dividida por dois diafragmas sens veis a press o Um dos diafragmas era exposto press o atmosf rica e o outro press o de ar de admiss o Para a medi o desta diferen a 22 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna usado um sistema derivado de um LVDT no qual o n cleo ferromagn tico est ligado numa das extremidades a um dos diafragmas O movimento do n cleo acompanhado pela varia o de geometria dos diafragmas causada pela diferen a de press es A bobinagem envolta do n cleo com posi o fixa traduz o movimento do n cleo num sinal el trico que varia analogicamente Finalmente este sinal lido pela unidade de controlo que aumenta ou diminui dura o do tempo de inje o O sensor MAP do sistema D Jetronic pode ser visto na Figura 2 15 com mais detalhe Charles O Probst 1989 Canal de Press o Diafragmas admiss o Atmosf rica N cleo Figura 2 15 Vista em corte de um sensor MAP utilizado em sistemas D Jetronic adaptado de Charles O Probst 1989 Relativamente ao sincronismo dos tempos de inje o como descrito anteriormente este sistema utiliza interruptores de contato localizados
159. r o motor em malha aberta at este atingir a temperatura de funcionamento necess ria para o correto funcionamento do sensor lambda Neste sistema K Jetronic com lambda o sistema mec nico tem a vantagem de continuar a funcionar independentemente do sistema eletr nico de ajuste de mistura Charles O Probst 1989 17 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna 2 3 2 3 KE Jetronic No sistema KE Jetronic o ajuste da mistura efetuado atrav s do mesmo conceito varia o da press o nas c maras inferiores do distribuidor de combust vel Esta varia o era conseguida atrav s de uma v lvula eletromagn tica atuador de press o e varia em fun o de um potenci metro colocado no mbolo do sistema do sistema de distribui o de combust vel Na Figura 2 11 est ilustrado o sistema KE Jetronic Podemos notar que o sistema eletr nico unidade de controlo mais avan ado comparativamente ao K Jetronic com lambda A unidade de controlo eletr nico comanda o atuador de press o com base na informa o lida por v rios sensores distribuido pelo sistema Sendo estes e sensor de posi o de cambota e sensor lambda e sensor de temperatura do motor e sensor de temperatura do ar e sensor de posi o do mbolo e sensor de borboleta Adaptado de Charles O Probst 1989 Unidade de Controlo Distribuidor Sensor Lambda Atuador de press o Potenci metro
160. re Autodesk Inventor 2011 s Dispositivo que permite a traduzir impulsos el tricos numa posi o Projeto de instala o MegaSquirtil ral Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 4 7 Roda codificadora Da Figura 4 7 nota se a exist ncia de uma coroa dentada uniforme constitu da por 15 dentes para determina o da posi o pelo sistema de gest o e uma falha entre dois dos dentes da coroa que indica ao sistema de gest o o PMS do cilindro n 1 ou seja o rein cio de cada rota o da cambota Depois de projetados os componentes do mecanismo codificador foi elaborado o desenho t cnico dispon vel para consulta no Anexo B e escolhido o alum nio como material para o fabrico dos componentes principais devido facil maquinagem resist ncia temperatura e baixo custo A Figura 4 8 ilustra o resultado do processo de maquinagem das pe as para o mecanismo codificador Figura 4 8 Roda codificadora maquinada 72 Projeto de instala o MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna Como referido anteriormente foram escolhidos sensores ticos na constru o do sensor de posi o de cambota Estes sensores s o diodos infravermelhos constitu dos por um conjunto receptor emissor provenientes de equipamentos inutilizados e encontrados no laborat rio A placa de circuito foi projetada atrav s do software EAGLE atrav s da elabora o do circuito e seguidamente do rendering d
161. respeitando as dura es dos impulsos atrav s de esperas definidas na inicializa o do programa Relativamente ao c digo gerado este pode ser visto no Anexo H 126 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna In cio Defini o dos tempos Dura o A Dura o B Dura o C Saida 13 OV Saidal2 5V Esperar Dura o Saida 13 5V Saidal2 5V Esperar Duracao B Saida 13 OV Saidal2 OV Esperar Duracao A Saida 13 5V Saidal2 5V Esperar Dura o B Saida 13 5V Saidal2 OV Esperar Dura o A Saida 13 5V Saidal2 5V Esperar Duracao C Dura o A Dura o B Figura 5 57 Diagrama do c digo de programa o para simula o de rota o Preparacao Laboratorial 127 Gest o de Motores de Combust o Interna Simula o do sensor de temperatura do l quido de arrefecimento De modo a obter os mapas de inje o respetivos ao funcionamento com temperaturas normais de funcionamento do motor foi elaborado um circuito eletr nico com base no tipo de sensor utilizado pelo sistema original BMW K75 com o objetivo de simula o de temperaturas Inicialmente foram registados os valores de tens o no pino 1 do sensor de temperatura de acordo com Figura 5 58 durante o funcionamento do motor atrav s de um multimetro Estes valores foram cruzados com os valores de temperatura monitorizados a pelo novo sistema de aquisi o de
162. rigados a ser instalados de modo a que o calor seja dissipado assim o local escolhido foi a parte inferior da placa V3 0 na rea onde est o situados maior parte dos componentes de pot ncia A fixa o destes foi feita com novos conjuntos de parafuso rosca de nylon de modo a que n o haja curto circuito dos componentes j instalados na parte superior da placa Ainda de modo a que o calor seja dissipado com mais efici ncia foi cortado um segmento de chapa de alum nio e instalado entre os IGBT s e a placa com a adi o de pasta t rmica O resultado da instala o pode ser visto na Figura 4 17 Figura 4 17 Placa V3 0 com os IGBT s de controlo das bobinas fixados Em seguida foram instaladas as resist ncias de controlo dos IGBT s na Proto Area da placa V3 0 Para a instala o destas resist ncias foram removidos componentes desnecess rios placa V3 0 para este sistema A figura Figura 4 18 ilustra a instala o das resist ncias j com os componentes desnecess rios removidos Por fim foram ligados os componentes placa e ficha DB15 de interliga o as bobinas de igni o tendo aten o espessura dos cabos e ao isolamento destes Uma vez que as bobinas est o sempre polarizadas sendo o IGBT que fecha o circuito necess rio que os emissores dos IGBT s tenham um bom ponto de massa isto uma liga o ao polo negativo da bateria com boa condutividade O ponto de massa escolhido mostrado na Figura 4 17 juntamente
163. rma energia t rmica em energia mec nica A energia t rmica prov m da queima combust o de uma mistura combustivel comburente o ar o comburente libertando se deste modo a energia qu mica do combust vel A energia t rmica libertada pela queima do combustivel transferida ao fluido motor que por sua vez a transmite ciclicamente aos rg os mec nicos do motor Nas m quinas alternativas o fluido motor trabalha dentro de um cilindro de volume vari vel e transmite a sua energia parede m vel desse cilindro que mbolo cujo movimento de vaiv m impulsiona o veio motor atrav s do mecanismo biela manivela Resumindo o motor de combust o interna no caso em quest o uma m quina t rmica volum trica alternativa que vulgarmente designamos por motor a pist o Oliveira s d Descrita acima a defini o de motor de combust o interna podemos classifica los quanto a ciclo de opera o e coloca o ou desenho das v lvulas e combustivel usado e m todo de carga e tipo de inje o e prepara o da mistura e tipo de igni o e arrefecimento e geometria dos cilindros Adaptado de Martins 2013 5 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Uma vez descritas as classifica es dos motores descrito em seguida o funcionamento do motor utilizado mais comum motor 4 tempos ciclo Ofto A Figura 2 2 ilustra o sistema biela manivela ut
164. roblema Este trabalho visa a implementa o de um novo sistema de gest o eletr nico compat vel com a transforma o do ciclo de um motor Otto para Miller que tem como objetivo final a sua aplica o como fange Extender de elevada efici ncia energ tica num ve culo el trico Inicialmente foi feito um estudo sobre sistemas eletr nicos de gest o de motores de combust o interna de igni o comandada fazendo uma an lise aos componentes envolvidos e o seu funcionamento seguido da implementa o do sistema de gest o MegaSquirtll V3 0 num motor BMW75 tendo em conta a futura transforma o do ciclo de funcionamento deste para o ciclo Miller IVC Late Intake Valve Close Previamente implementa o do novo sistema foi necess rio colocar em devido funcionamento o motor original e ultrapassar os v rios problemas mec nicos e el tricos existentes Da mesma forma foi necess rio adaptar as instala es experimentais existentes no laborat rio que necessitaram de v rias melhorias ao n vel dos sensores actuadores e sistemas de aquisi o de dados Neste mbito foi desenvolvido de raiz um sistema de aquisi o de dados baseado numa placa program vel ARDUINO Mega incluindo toda a electr nica de condicionamento de sinal e desenvolvimento de um interface de utilizador com manual de utiliza o Foi poss vel colocar a instala o experimental em condi es de efetuar convenientemente testes a motores em geral Resumo i
165. roduzida pelos sensores do caudalimetro 123 Figura 5 50 Logic Analyzer Saleae ccccccccccccescecccseecuseeceuseecsseescsescsaesecaesecseesssaeeseateseaes 123 Figura 5 51 Componentes do sensor de posi o de cambota original BMW K75 A Sensores de Hall B Campanula de codifica o do sinal iettteerieeeerreanareers 124 Figura 5 52 Esquema de liga o do Logic Analyzer ao sensor de posi o de cambota 124 xxii indice Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 5 53 Sensor de posi o de cambota original BMW K75 e com os sinais os sensores e sa das dos sinais indicados cceesecceceeseccecceeeeeeccenseeeeceeseeesceeeeeeseeeeesceseeesceeseeeeseseeeesenaaees 124 Figura 5 54 Sinal digital do sensor de posi o de cambota BMW K7D 125 Figura 5 55 Sequencia dos impulsos gerados pelo sensor de posi o de cambota durante PIM RO Ls ot o Depot e RR E E SRD A SS ASSES A AEE SS 125 Figura 5 56 Esquema de liga es do Arduino Uno ao m dulo do controlo de igni o do BMW PD sas srasanas tacho guias tote utes sous fins tas AUTOS ARNS aaa AS IUCN ORA ut aa eh aba edhe 126 Figura 5 57 Diagrama do c digo de programa o para simula o de rota o 127 Figura 5 58 Sensor de temperatura do l quido de arrefecimento com os pinos identificados DRI IRD OR ERG LEU RR RI RR 128 Figura 5 59 Circuito simulador do sensor
166. s o unico tempo em que transmitido movimento cambota Finalmente d se o tempo de escape Fig 2 4 d respons vel pela expuls o dos gases resultantes da combust o da mistura a qual ocorre durante o deslocamento do pist o para o PMS enquanto a v lvula de escape se encontra aberta 7 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna 2 3 PREPARA O DA MISTURA A prepara o da mistura nos motores de igni o comandada essencial para o bom funcionamento do motor de modo a obter o m ximo rendimento garantindo que todo o comburente completamente consumido pela explos o Antes de descrever os tipos de sistemas de prepara o de mistura necess rio saber alguns aspetos importantes sobre a queima de combust vel Hoje em dia os combust veis mais usados em motores de combust o interna comandada s o gasolina 95 gasolina 98 e GPL G s liquefeito de petr leo Entre os diferentes combust veis existe uma propriedade denominada rela o ar combustivel estequiom trica A F Esta rela o define a quantidade de ar para uma outra de combustivel de um modo ideal Isto significa que para uma dada quantidade de ar existe uma por o de combustivel ideal estequiometria para que ambas as partes sejam consumidas por completo aquando a combust o Outra propriedade o fator de excesso de ar A Lambda Este fator exp e a mesma rela o da propriedade referida acima relacio
167. s o ar entrar para o cilindro Adaptado de Charles O Probst 1989 e Martins 2013 2 3 2 Prepara o de Mistura por Inje o Em 1955 em procura de mais pot ncia a Mercedes Benz desenvolveu um sistema de inje o direta para o Mercedes Benz SL300 Figura 2 8 Este sistema era complexo e caro comparativamente ao sistema por carburador e apenas a Mercedes Benz e microcarros alem es a 2 tempos o usavam Contudo este sistema trazia melhorias significativas como mencionado anteriormente e mais tarde deu origem inje o indireta que ir ser descrita em seguida Em 1967 come aram a aparecer os primeiros sistemas Bosch de inje o indireta Com alguns aspetos ligeiramente diferentes da inje o direta esta tal como a inje o direta resolvia alguns dos problemas do carburador e a trazia melhorias a n vel de desempenho Sendo elas e Redu o da varia o AFR e Maior controlo sobre os diferentes requisitos de mistura reactivamente aos cinco estados do motor 12 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna e Evita o parar do motor causado pelo agitar do combust vel dentro da cuba em carburadores durante o curvar e Elimina o dieseling situa o em que o motor continua a funcionar durante um curto periodo de tempo mesmo ap s o desligar da igni o e Redu o de consumo de combust vel Adaptado de Charles O Probst 1989 Vela de igni o Injetor C mara de combu
168. s sensores Infravermelhos utilizados implica uma leitura digital pelo sistema onda quadrada Quando existe a passagem de radia o do emissor para o receptor devido s falhas na roda codificadora o valor l gico do sensor passa de 1 para O Falling Edge De acordo com o hardware para o controlo de bobinas em 4 3 2 foram selecionados os campos Spark Output Going High Inverted de acordo com Philip Ringwood MS2 Extra General Ignition Manual s d relativamente utiliza o do tipo de transistores para o controlo das bobinas 138 Instala o do Sistema MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna Em Number of Coils selecionou se Wasted Spark tendo em conta que s o utilizadas bobines individuais para a igni o e o sensor de posi o da cambota simula o sensor de came Spark A Output pin D14 uma vez que o JS10 utilizado para leitura do sensor do came Janela Trigger Wheel Settings A janela Trigger Wheel Help Trigger Wheel Settings Trigger wheel arrangement sistema de gest o informa es sobre Trigger Wheel Teeth teeth 15 so a roda codificadora e do sensor do Settings Figura 6 8 especifica ao Tooth 1 Angle deg BTDC 0 0 came Wheel speed Crank wheel i i Falling edge Tri Second trigger active on ing edg No campo Trigger wheel vw and every rotation of Cam see F1 help
169. saiu do devido posicionamento deixando o freio desapoiado Dada a impossibilidade de substitui o destes componentes foram constru dos dois barramentos de chapas met licas posteriormente fixadas no suporte do freio de modo a que os pinos se mantivessem no devido lugar Figura 5 42 118 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna Pino de pivotagem gt Figura 5 42 Freio hidr ulico com o pino de pivotagem respectivo casquilho e barramento do mesmo assinalado 5 5 3 Fixa o da C lula de Carga A falha do suporte da c lula de carga ocorreu devido s folgas existentes nos pinos de pivotagem aquando a realiza o dos testes Esta falha incidiu na fratura das r tulas de suporte da c lula de carga Figura 5 43 assim como nos parafusos de fixa o das r tulas causadas pelas vibra es Figura 5 44 Figura 5 43 R tula fraturada Figura 5 44 Parafusos de fixa o da c lula de carga fraturados e deformados Prepara o Laboratorial 119 Gest o de Motores de Combust o Interna Na procura de uma solu o foi efetuada uma tentativa de repara o das r tulas Figura 5 45 a qual se revelou n o aplic vel devido comprimento da rosca reduzido pelo cord o de solda que impedia a fixa o dos parafusos passantes nas rotulas de fixa o da c lula ao freio hidr ulico A inviabilidade das r tulas existentes levaram a que fossem adquiridas novas r tulas originand
170. seeeens 12 2 33 oistemas MOtONIC assinadas dna sad ada dinda dada das 36 2 4 Sistemas Atuais 0 0 ccccccccssccssececsseccceseecseeeecseeeceescseeeecsseeeessescseetecaeeecstesseeessatesses 54 24s Motronic MED sas asas saias pads qugh tos padiPud gage a aad Sethe aed 54 Vag ais 5 ANPR RR eerie UR A UR tree aoaaa 60 se AnaliSe do Proble Mainticsdcec dived iui eee ee einen eee 63 Ve MOO AER rE ts ad EE A ae seek 63 DEZ SJUCH S a a vive a a 65 4 Projeto de instala o MegaSquitlll cccccccccccsscecssscessscecsseeecseseseeecseeecsseeeeeeseseeessseeeses 67 4 1 MegaSQUiR iram rp a a a eed 67 4 2 Sensores o ccccccccescccssececsseeecseecseeeeceeeeceeeeceeeeceaeescesescneeeceaeeeesseecaeeecaeeseseeessaeesenatessgs 68 4 2 1 Sensor de Temperatura do Motor ccccccccccssscccscecssececssecesseeecseeecsseeesseeecseeesens 68 ndice xiii Gest o de Motores de Combust o Interna 4 2 2 Sensor de Temperatura do Ar de Admiss o cccccccescessscecsteeecsseeeseeecseeecaness 69 42 3 Sensor do Acelerad r ass asas aa aa La ii ada 69 4 2 4 Sensor de Posi o da Cambota ccccccccccessccsscecssececseeesseeecseeeceseeeseeecseeecsanees 71 4 2 5 Sensor Lambda Midebane sicu tussbsetauucbe staguahdetinoub eat sauleaanaueten eanedaucsasuiboniaeuluee 74 4 3 Placa V3 0 cencnGsndeeenane hehe enGnGe n a a E 75 4 3 1 Circuito do Sensor de Posi o da Cambota c ccccccccssccssssecssseesseeesseescsteeeceseees 75 4 3 2 Drivers d
171. sensor prim rio sensor de cambota A adi o de uma resist ncia semelhante no recetor do sensor secund rio sensor do came simulado n o necess ria visto que a sa da liga diretamente ao pino de entrada do microcontrolador MC9S12C64 do MegaSquirtll Para o refor ar a resist ncia da cablagem soldada placa e RR me Figura 7 5 Esquema do circuito para determina o da resist ncia limitadora de corrente dos emissores infravermelhos das prote es dos sensores infravermelhos foi aplicado silicone preto como demonstra a Figura 7 4 Figura 7 6 Esquema eletr nico da nova placa do sensor de posi o da cambota 152 An lise de Resultados e Resolu o de Problemas Gest o de Motores de Combust o Interna 7 1 3 Igni o Durante a afina o do motor um dos obst culos foi a constante carboniza o das velas provocado pelo excesso de combustivel Este problema levava a que as velas de igni o fossem retiradas do motor com frequ ncia para serem limpas resultando numa deteriora o dos el trodos prematuramente Uma das possibilidades que levava falha da igni o o Dwell que foi experimentalmente aumentado resultando na falha dos drivers VB921 das bobinas de igni o A falha dos drivers VB921 foi verificada ap s o teste com velas novas atrav s da pistola de ponto observando o strobe enquanto energizado o motor de arranque Uma breve observa o placa V
172. senvolvido em 5 4 Os valores recolhidos s o mostrados na Tabela 5 1 Figura 5 58 Sensor de temperatura do l quido de arrefecimento com os pinos identificados Tabela 5 1 Valores de tens o registados no pino 1 do sensor de temperatura do l quido de arrefecimento em fun o da temperatura 30 0 4 1 44 5 3 5 52 3 2 9 60 0 2 3 71 0 1 7 80 0 1 4 128 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna Para a simula o deste sensor foi constru do um circuito resistivo com base em testes experimentais de forma a gerar as tens es registadas na Tabela 5 1 com a possibilidade de regula o destas A Figura 5 59 ilustra o esquema do circuito construido de onde se pode notar um i potenci metro R1 para varia o da tens o e as liga es ficha da cablagem designados por PINO1 e PINO2 Para a verifica o funcional o motor foi arrancado com este circuito instalado no lugar do sensor de temperatura e com a tens o no PINO1 regulada de forma a corresponder a temperatura do motor no Figura 5 59 Circuito simulador do sensor de mesmo instante O funcionamento correto do temperatura do liquido de arrefecimento do motor revelou a viabilidade da utiliza o deste moet circuito 5 6 2 Determina o dos mapas de inje o A determina o dos mapas de inje o foi efetuada atrav s da medi o da largura de impulso el trico nos injetores Anteriormente a este m tod
173. ser um sistema flex vel e din mico A configura o define o tipo de motor como vai ser feita a gest o e os tipos de sensores utilizados Para proceder configura o foi ligado um cabo s rie DB9 placa e energizou se a placa MegaSquirtll pelo cabo BD37 comutando o canh o de igni o para a posi o 1 sem o fus vel da Instala o do Sistema MegaSquirtll 133 Gest o de Motores de Combust o Interna Igni o Em seguida ligou se o cabo DB9 ao computador j com os drivers do cabo instalados e iniciou se o software TunerStudio MS Lite V2 0 8 Depois de iniciado o software TunerStudio MS Lite V2 0 8 foi criado um novo projeto atrav s da barra de menus File gt Project gt New Project e inseridas as configura es ilustradas na Figura 6 2 deixando o separador CAN Devices uma vez que o protocolo de comunica o CAN n o utilizado j TREs Project Properties Configuration Settings CAN Devices Configuration Settings CAN Devices Configuration Settings Oxygen Sensor Display Project Configuration WideBand v Project Name Temperature Display Celsius v Pr t Directo ae a MegaSquirt Microsquirt selection Megasquirt MS2 v3 or v3 57 hd Sneed CAN_COMMANDS MS2Extra Serial324 z Detect D C Other EXPANDED_CLT_TEMP Project Description Deactivated v K75 mapa inicial v1 EGTFULL Deactivated v USE_CRC_DATA_CHECK Activated 4
174. sinaldos por B e C Tamb m de entre os circuitos l gicos assinalados por A existe uma a memoria pr programada lida pelo microcontrolador contendo os mapas de inje o e avan o de igni o entre outros Figura 2 43 Placas de controlo controlo Motronic e L Jetronic A Circuitos L gicos Be C Drivers de pot ncia para os injetores e bobina de igni o Atrav s do controlo transistorizado o sistema de gest o capaz de variar o deak da bobina e o avan o da igni o Estes valores por m n o s o calculados ao inv s a unidade de controlo tem na sua mem ria pr programada valores em tabelas bidimensionais que utiliza dependentemente dos par metros de entrada A utiliza o destas tabelas n o nica para par metros de igni o estas tamb m s o utilizadas para inje o de combust vel e controlo em malha fechada do sensor lambda e aquecimento do motor e acelera o e EGR e controlo do ralenti Os valores das tabelas foram gravados na mem ria a partir de testes do motor em banco de ensaio variando as condi es de velocidade carga do motor press o atmosf rica e 43 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna temperatura tendo como objetivo o alcance da melhor rela o pot ncia economia de acordo com a regula o de emiss o de gases poluentes Dependentemente dos sinais gerados pelos sensores o sistema consulta as tabelas tamb m conhe
175. sistema de gest o necess rio proceder calibra o de alguns sensores aplicados ao sistema nomeadamente o TPS sensor de temperatura do ar de admiss o e sensor de temperatura do liquido de arrefecimento do motor A calibra o da sonda lambda n o foi possivel visto que foi danificada durante os testes de funcionamento com a instala o original Relativamente tens o da bateria e do sensor de press o foram utilizados os valores pr configurados pelo sistema de gest o A calibra o dos sensores feita atrav s do software TunerStudio MS Lite V2 0 8 com o sistema de gest o energizado atrav s do canh o de igni o e com o cabo s rie DB9 ligado MegaSquirtll 6 2 3 1 Calibra o do TPS A calibra o do sensor de posi o do acelerador foi realizada atrav s do software a partir op o Tools gt Calibrate TPS acedida atrav s da barra de menus Depois de aberta a janela Calibrate Throttle Position Sensor foi seguido o procedimento 1 Rodar o acelerador at que este esteja totalmente fechado e carregar no bot o n 1 como exemplifica a Figura 6 9 2 Rodar o acelerador at que este esteja totalmente aberto e carregar no bot o n 2 Figura 6 9 3 Guardar a calibra o atrav s do bot o n 3 Figura 6 9 Ap s a calibra o a agulha do man metro digital Throttle Position no software TunerStudio MS Lite V2 0 8 deve mover se de acordo com a abertura do acelerador dentro dos limites 0
176. solu es de leitura atrav s da f rmula 7 AV resolu o an Onde AV Gama de leitura tens o em volts do ADC Analog to Digital Converter n o n mero de bits do conversor Assim pela f rmula anterior foi calculada a resolu o Prepara o Laboratorial 95 Gest o de Motores de Combust o Interna 10 10 20 ar 20487 28 mV resolu o No que diz respeito ao amplificador de instrumenta o este foi configurado para medi es a tra es e compress o tendo uma tens o de saida com a c lula de carga em equilibrio de 2 50V aproximadamente Isto significa que a sa da em tens o do amplificador de instrumenta o ir variar entre 2 50V e 5 00V uma vez que a configura o fisica do sistema medi o de bin rio foi projetada para medi o em compress es apenas A taxa de amostragem definida pelo programa em LabView tendo sido programada para 1Hz 5 4 1 1 Problemas O sistema de aquisi o de dados antigo tem como principal problema a falta de resolu o para com o amplificador de instrumenta o e a taxa de amostragem A falta de resolu o deve se s caracteristicas da placa de aquisi o e configura o do amplificador de instrumenta o taxa de amostragem de 1 Hz faz com que as leituras n o sejam vi veis dado que um motor varia a sua velocidade muito rapidamente durante os testes A Figura 5 17 ilustra os valores obtidos atrav s do sistema de aquisi o antigo
177. ss o do combust vel inferior relativamente aos outros sistemas de inje o pulsada contudo a v lvula reguladora de press o disp e neste sistema de um parafuso de ajuste de press o O ajuste da press o do combust vel reflete se na quantidade de inje o j que os tempos de inje o e dura o de inje o n o ser o alterados para as mesmas condi es de funcionamento 2 3 2 6 Sistema L Jetronic O sistema L Jetronic Figura 2 14 utiliza um dispositivo denominado VAF para determinar a quantidade de combust vel a injetar juntamente com outros sensores Neste sistema o MAF incorpora um sensor de temperatura antes da comporta O tipo de sensor usado neste sistema do mesmo tipo do TPS utilizado no sistema D Jetronic ou seja uma pista resistiva O valor do sinal el trico varia consoante a posi o da comporta que acionada pelo volume de ar admitido para o motor Este dispositivo pode ser visto em mais detalhe na Figura 2 18 e Figura 2 19 Figura 2 18 Entrada de ar do MAF de Figura 2 19 Sensor utilizado no MAF referida um sistema L Jetronic implementado na Figura 2 18 comporta repouso num motor BMW K75 com a comporta em repouso Em compara o com o sistema D Jetronic o TPS constitu do por dois interruptores que especificam unidade de controlo tr s estados de funcionamento ao ralenti carga m xima e funcionamento normal O enriquecimento durante acelera es feito com base na oscila o da co
178. st o Bomba de inje o Figura 2 8 Motor Mercedes Benz SL300 de 1955 com sistema de inje o direta Bosch adaptado de Charles O Probst 1989 Nos sistemas de inje o indireta caracterizados pela posi o do injetor anteriormente v lvula podemos ter v rias configura es Na Os m todos de medi o de ar do ponto 3 s o completos atrav s de um sensor adicional de temperatura do ar de admiss o IAT podemos ver a evolu o dos sistemas de inje o Bosch at ao ano de 1987 Estes sistemas pode ser classificador relativamente ao 1 Controlo de fluxo de combust vel e CIS Inje o continua Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna e EFI Inje o pulsada por meio de atuadores eletromec nicos 2 Configura o dos injetores e Throtle Body SPI e Port injection MPI 3 M todo de medi o de ar e Por comporta VAF e Por fio quente MAF e Por press o MAP 4 Controlo de corre o de mistura e Sem sensor Lambda o ajuste da mistura baseado nos sensores ou atuadores de entrada e Com sensor Lambda atrav s fazendo corre es de mistura em malha fechada atrav s do sensor lambda 5 Controlo de igni o se eletr nico e Com controlo de igni o incorporado na ECU e Sem controlo de igni o incorporado na ECU Era necess rio um m dulo de igni o ICU Os m todos de medi o de ar do ponto 3 s o completos atrav s de um
179. t o de Motores de Combust o Interna Velocidade constante Acelerador aberto 1 segundo Acelera o empo Figura 2 46 Compara o da largura do pulso de inje o durante a acelera o em sistemas Motronic tI lt t3 lt t2 adaptado de Charles O Probst 1989 4 Full Throttle Nos primeiros sistemas Motronic enriquecimento da mistura em carga m xima efetuado atrav s de um interruptor no sensor TPS Nesta situa o o controlo deixa de ser Velocidade densidade e passa a ser utilizado o controlo Alfa N ou sensor de posi o do acelerador em fun o da rota o atrav s de um mapa presente na ROM baseado em testes efetuados no motor que o sistema determina o tempo ou quantidade de inje o J a igni o depende da temperatura do ar de admiss o e da temperatura do motor que do mesmo modo atrav s de mapas predefinidos e baseados em testes efetuados Charles O Probst 1989 5 Desacelera o No momento de desacelera o quando o acelerador est em repouso e a velocidade do motor excede a velocidade de ralenti geralmente 1500rpm o sistema de gest o n o faz inje o A inje o recome a novamente quando este se aproxima da velocidade de ralenti ou mais cedo caso o motor ainda esteja consideradamente pelo sistema de gest o frio Ainda relativamente 47 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna igni o medida que o condutor volta a acelerar o a
180. tando um injetor de alta imped ncia informa o relevante escolha dos par metros segundo a referencia citada anteriormente Instala o do Sistema MegaSquirtll 137 Gest o de Motores de Combust o Interna 6 2 2 Par metros de Igni o Sensor de Posi o da Cambota Janela Ignition Options x l Ignition Options im 5 Na janela da Figura 6 7 s o Help inseridas as configura es relativas ao Ignition Options General Ignition sensor de posi o da cambota e ao Spark mode dizzy EDIS wheel Toothed wheel hardware de ignicao A partir sensor constru do em 4 2 4 foi selecionado no campo Spark mode a op o Toothed wheel tendo em conta o manual em Philip skip Pulses Ringwood MS2 Extra General Ignition Ignition Input Capture Falling Edge v Spark Output Going High Inverted w Number of coils Wasted spark X Manual s d O campo Skip Pulses permite Spark A output pin D14 preferred que o sistema sincronize a igni o para a primeira fa sca definindo a contagem de pulsos inicial antes desta correspondendo a um ciclo de funcionamento do motor tendo em conta o sensor construido em 4 2 4 O campo Ignition Input Capture foi definido como Falling Edge tendo em conta mais uma vez o sensor de posi o de cambota construido em 4 2 4 A caracter stica do
181. te algum ajuste do desfasamento do potenci metro em rela o aos limites de posi o do acelerador Figura 4 5 Sensor do acelerador instalado no motor 70 Projeto de instala o MegaSquirtll Gest o de Motores de Combust o Interna 4 2 4 Sensor de Posi o da Cambota O sensor de posi o de cambota evolveu mais trabalho visto que o novo sistema de controlo firmware n o dispor de algoritmos de modo a tratar o formato do sinal produzido pelo sensor de posi o de cambota original Assim foi necess rio projetar um novo encoder com a respetiva placa sensorial ideia tendo em conta as possibilidades do sistema de gest o consultadas em Culve 2013 utilizar dois sensores com uma roda codificadora que possibilite ao sistema a igni o sequencial reutilizando o espa o do sensor de posi o de cambota original Figura 4 6 Sensor tico Sensor tico N 2 N 1 5V Cambota 5V Sinal de reinicio GND Sinal de posi o GND b P Sensor N T ENA Figura 4 6 Encoder Analisado o espa o dispon vel instala o do sensor foram escolhidos sensores ticos devido ao seu tamanho reduzido relativamente a outros tipos de sensores Depois de escolhidos os sensores foi projetada a roda codificadora tendo em conta os algoritmos de descodifica o do sinal as dimens es do alojamento do encoder e as condi es de funcionamento A Figura 4 7 ilustra a roda codificadora projetada no softwa
182. temperatura de 25 C Apesar do IGBT mencionado anteriormente ser inferior ao IGBT FGB3236 F085 este quase tr s vezes superior em capacidade de condu o de corrente ao VB921 que apresenta uma corrente m xima continua entre o coletor e emissor de 7 5 amperes e sendo assim vi vel substitui o dos IGBT s danificados De modo a evitar a falha destes componentes por sobreaquecimento estes foram fixados exteriormente caixa do sistema de gest o como demonstra a Figura 7 9 O novo local onde os componentes foram instalados permite maior dissipa o de calor e a verifica o da temperatura destes caso necess ria Figura 7 8 IGBT No processo de reinstala o dos componentes foi IRGB14C40LPbF necessario recortar uma das tampas da caixa do sistema de gest o para permitir a passagem dos condutores el tricos Devido s correntes el tricas conduzidas por estes componentes foi efetuado o isolamento atrav s de manga termo retr til nas uni es entre os condutores el tricos e os pinos do IGBT Para o isolamento da face met lica do suporte de fixa o do IGBT foi acomodada uma mica de isolamento tamb m indicado na Figura 7 9 N o mostrado na Figura 7 9 mas presente foi instalado um separador pl stico entre o parafuso de suporte e a face met lica do suporte de fixa o do IGBT tendo o cuidado de n o o esmagar durante o aperto do parafuso Atrav s do teste de continuidade do multimetro foi verificada a n o continu
183. termina o da velocidade do motor enquanto o segundo sensor para o sincronismo da rota o normalmente alinhado com o TDC do cilindro do cilindro n 1 Para que os sensores gerem o sinal um disco dentado ferromagn tico acoplado ao volante do motor enquanto para o segundo sensor utilizado um parafuso saliente num disco uniforme Figura 2 41 Tamb m poss vel encontrar em sistemas Motronic a utiliza o de um s sensor que realiza as duas fun es atrav s de um disco modificado para o efeito Normalmente nos sistemas de dois sensores o disco dentado uniforme isto os dentes est o espa ados mesma dist ncia e com as mesmas dimens es em sistemas Motronic com apenas um sensor existe a falta de dois dentes de modo a que o sistema possa referenciar o PMS Deste modo as sali ncias do disco perturbam o campo magn tico do sensor que colocado perto deste como demonstra a Figura 2 41 gerando o sinal que posteriormente lido pelo sistema de gest o Motronic 41 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna A utiliza o deste tipo de sensores permite juntamente com a grande dimens o do disco detetar varia es de velocidade rota o sem que seja necess rio concluir uma rota o Esta vantagem deve se ao facto do sensor gerar v rios pulsos numa s rota o o que n o acontece no sensor de rota o por distribuidor Figura 2 41 Sensores de relut ncia magn
184. terna 2 3 2 7 Sistema LH jetronics O sistema LH Jetronic diferencia se do sistema descrito anterior pelo facto do sensor de volume de ar admitido ser medido atrav s de um fio quente MAFS Da Figura 2 22 interpreta se o esquema eletr nico da seguinte forma 1 medida que mais ar passa Rh e Rk s o arrefecidos 2 Como Ah representa um fio com um a positivo a resist ncia el trica deste aumenta 3 Com aumento da resist ncia a tens o entre AA e AZ aumenta 4 O amplificador comparador ajusta a tens o de alimenta o da ponte Jh de modo a que o filamento aque a e volte sua resist ncia inicial 5 A diferen a de tens o Um muda em fun o da tens o de JA A unidade de controlo l esta diferen a que corresponde a determinada quantidade de ar admitida pelo motor Charles O Probst 1989 Em que Rh a resist ncia do fio e Ak a resist ncia do termistor Este tipo de dispositivo pode se visto na Figura 2 23 Neste dispositivo necess rio devido a impurezas do ar e outros detritos a limpeza do filamento Para o efeito foi implementado um sistema de queima dos mesmos quando o motor desligado de modo a garantir o bom funcionamento do mesmo O processo de queima de residuos do filamento realizado atrav s da aplica o de uma tens o de tal maneira alta que leva o filamento ao rubro por um segundo realizando a tarefa anteriormente descrita Charles O Probst 1989 3MAF Mass Air Flow sa
185. to foram detetados v rias anomalias com o motor que ocupara tempo significativo realiza o deste projeto Para melhor compreens o das depend ncias dos problemas ocorridos foi elaborado um diagrama de procedimento de arranque do motor com as solu es para as anomalias encontradas tendo em conta as causas Este diagrama j tem em conta que o n vel de leo do motor est dentro dos limites um outro problema que devido falha de veda o das juntas do motor por estarem trincadas levava a que fosse adicionado leo frequentemente Ilustrado na Figura 5 8 est o referido diagrama de procedimento de arranque do motor BMW K75 Prepara o Laboratorial 87 Gest o de Motores de Combust o Interna Verificar estado da bateria Verificar liga es ao rel do motor de Motor NO arranaue roda Veridicar liga es do canh o Verificar rel do motor de arranque Verificar o funcionamento do motor de Sim arranque Gasolina no circuito de alimenta o do combustivel N o Motor arranca O motor mantem o i i Existe ic di Inje o N o Existe Igni o Verificar se o motor est encharcado Verificar a liga o do sensor de temperatura do motor Verificar o bom funcionamento do caudalimetro Verificar as liga es do caudalimetro Verificar n vel de combust vel no dep sito Verificar a abertura das torneiras do circuito Verificar o funcionam
186. ue esta tarefa me fosse atribuida 5 4 1 Sistema de Aquisi o Anterior O sistema de aquisi o utilizado previamente para medi o de bin rio era composto por um software desenvolvido em LabView e uma placa NI 6008 como interface e leitura dos sensores A leitura da rota o efetuada por meio de um contador de impulsos K3HB C configurado para converter os impulsos numa tens o de sa da lida pela placa NI 6008 Como sinais de entrada para o K3HB C os impulsos s o gerados por um sensor presente no freio hidr ulico j instalado de f brica O sinal de tens o da c lula para medi o do bin rio condicionado por um amplificador de instrumenta o INA 125P lida tamb m pela placa NI 6008 A Figura 2 1 ilustra a configura o f sica do sistema de uma forma geral no que diz respeito ao sistema electr nico 94 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna Computador LabView API Ul rador di 4 impulsos E Alimenta o E Impulsos Liga o Tomada A 230V 50Hz c lula de carga Ge Fonte comutada de computador INA 125p Sinal da c lula de carga condicionado 0 5V VEM K3HB C E Saida em tens o 0 5V NI 6008 Figura 5 16 Sistema de aquisi o de dados antigo Pela informa o consultada no datasheet da placa de aquisi o NI 6008 National Instruments s d e pela configura o das liga es observadas foram obtidas as re
187. uerendo uma pr amplifica o do sinal e compensa o pela segunda uni o do termopar quando ligado a um instrumento de medi o Uma curva caracteristica destes sensores pode ser vista na Figura 5 20 Termopar tipo K 60 000 50 000 40 000 30 000 Vout mV 20 000 10 000 10 000 Temperatura C Figura 5 20 Curva caracter stica termopar tipo K adaptado de Maxim Integrated 2011 5 4 3 4 TPS Throttle Position Sensor De modo a obter um sinal do sensor do acelerador necess rio primeiramente energiz lo Este sensor normalmente um potenci metro alimentado por uma tens o fixa 5V especificado pelo datasheet Bosch 0280122001 Ap s a alimenta o do sensor do modo que ilustra a Figura 5 21 a tens o minima isto para o acelerador fechado verificou se ser V 0 63 V e a tens o m xima quando o acelerado est totalmente aberto igual a V 3 13 V Prepara o Laboratorial 99 Gest o de Motores de Combust o Interna Figura 5 21 Esquema de liga o ao sensor de posi o do acelerador 5 4 3 5 Sensor Lambda Atrav s do datasheet do controlador Motec PLM foi verificada a tens o m xima de sa da Analog out ao que se averiguou ter uma gama de O 5 V Para leitura do controlador foi utilizado um cabo de liga o ao controlador do como se v na Figura 5 22 j mencionado em 4 2 5 Figura 5 22 Controlador Motec PLM e cabo para leitura do sinal gerado pelo c
188. uired Fuel Required Fuel Calculator Required Fuel Calculator Required Fuel 11 0 o i B moro Engine Displacement 750 Units odio Apos Aipha N Number of Cylinders f3 OciD dec T j 152 E i Injector Flow E E Squirts Per Engine Cycle 1 v Omn oma Injector Staging Simultaneous w Air Fuel Ratio 14 7 Engine Stroke Four stroke v Number of Cylinders 3 ar Injector Port Type Port Injection Number ofInjectors 3 v Engine Type Even fire v Burn Close Figura 6 3 Constantes do motor Como algoritmo de controlo Control Algorithm foi escolhido o Alpha N por utilizar a velocidade de rota o e posi o do acelerador como par metros de entrada principais para o c lculo da dura o do impulso de inje o O n mero de inje es por ciclos foi definido como uma inje o apenas visto que o sistema anterior tem este tipo de funcionamento de entre as possibilidades do sistema uma inje o por ciclo ou tr s inje es por ciclo Philip Ringwood MS2 Extra Conversion Software Manual s d de notar que como o sensor de came simulado na cambota obriga a que haja duas inje es por ciclo de motor O campo Injector Staging foi definido com o Simultaneous visto que o sistema de gest o MegaSquirtll apenas permite o controlo de 2 bancos de inje o para controlo de pares de injetores Tendo um n mero de injetores impar n o poss vel fazer um controlo alternado de bancos de inj
189. umenta na mesma propor o deixando um intervalo de tempo menor para energiza o da bobina de igni o a Figura 2 37 ilustra a os tempos de carga timos de energiza o de uma bobine em fun o da tens o aplicada ao prim rio da mesma Esta a desvantagem do sistema de igni o por bateria pelo facto de ser um sistema mec nico controlado pelo platinado Comparativamente ao sistema por magneto este problema resolvido com o aumento de rota o uma vez que a tens o gerada no estator maior e consequentemente a bonina carrega mais rapidamente at ao ponto de satura o como se pode ver na Figura 2 38 Martins 2013 Distribuidor Condensador Platinado Bobina Figura 2 35 Igni o por bateria reproduzido Figura 2 36 Igni o por magneto de Martins 2013 reproduzido de Martins 2013 38 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna Outra caracter stica dos sistemas de igni o o avan o de igni o O avan o de igni o define o tempo em graus relativamente ao PMS do cilindro em que ocorre a faisca Nos sistemas de igni o anteriormente descritos o avan o fixo independentemente da velocidade do motor A varia o de avan o de igni o permite maximizar o trabalho til da combust o da mistura Contudo o avan o de igni o timo depende de v rios fatores de entre os mais importantes a rota o do motor e a densidade dos gases de admiss o Em motores com sistema de co
190. van o de igni o gradualmente aumentado Charles O Probst 1989 2 3 3 3 Outras Funcionalidades Motronic Limitador de Rota o Os sistemas Motronic est o dotados de limitador de rota o m ximo Este limitador pr programado na mem ria ROM do sistema de gest o permite com que o motor n o se danifique relativamente aos limites mec nicos determinados para cada tipo de motor Este limite de rota o feito atrav s do corte de inje o se a velocidade do motor excedesse o valor programado Em termos de quantidade o tempo de inje o era mantido mas alternado como demonstra a Figura 2 47 Charles O Probst 1989 Normal Limitado t S E Figura 2 47 Limitador de rota o Motronic atrav s do corte de impulso de inje o adaptado de Charles O Probst 1989 Acelerador Eletr nico Drive By Wire Em alguns sistemas mais recentes Motronic implementado o acelerador electr nico O acelerador eletr nico consiste num sensor e num actuador O Sensor um potenci metro que traduz a posi o do pedal do acelerador num sinal em tens o Este sinal processado pelo sistema de gest o que posiciona a borboleta atrav s de um servomotor Figura 2 48 A acelera o efetuada pela unidade Motronic coordenando o enriquecimento da mistura e a posi o do acelerador Este sistema diferenciado dos sistemas tradicionais por n o haver uma 48 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust
191. varias el tricas como por exemplo a v lvula EGR medida que os sistemas de gest o do motor evolu ram eletronicamente o OBD tamb m evoluiu sendo introduzido o OBDII em 1996 nos EUA e o seu equivalente EOBD em 2004 na europa Este novo sistema introduzia a prote o do catalisador atrav s da an lise de dois sensores lambda um antes do catalisador e um a jusante de modo a avaliar o processo de convers o de gases poluentes Ainda este faz testes de racionalidade isto o sistema conhece as gamas de cada sensor e determina a o bom funcionamento destes relativamente a outros sensores e a valores esperados predefinidos Por exemplo a perda de conetividade de um sensor gera uma avaria pelo sistema de diagn stico A dete o desta efetuada atrav s dos testes de racionalidade em que a varia o do sensor esperada com a varia o de outros par metros de funcionamento do motor dentro de um determinado intervalo Martins 2013 Tal como no sistema de gest o Motronic as avarias s o guardadas na memoria no sistema para futura resolu o Quando a avaria surge assinalada no painel de instrumentos atrav s da luz indicadora de avaria podendo ainda em sistemas mais avan ado indicar por meio de um 60 Revis o Bibliogr fica Gest o de Motores de Combust o Interna mostrador alfanum rico mais detalhes relativamente avaria detetada Digitalmente a avaria armazenada em formato de c digo de cinco d gitos em sist
192. vel resolu o deste problema 1 1 MorTIVA O A utiliza o de eletr nica associada a motores de combust o tem vindo a ser desenvolvida de modo a efetuar um controlo mais rigoroso deste Os avan os da tecnologia na eletr nica digital possibilitam este controlo permitindo atingir presta es mais elevadas em motores de combust o interna atrav s de actuadores mais precisos e sensores com uma maior sensibilidade A implementa o destes componentes em sistemas de gest o de motores possibilita n o s o controlo com mais efici ncia como fornece meios de diagn stico e controlo adaptativo aumentando a longevidade dos motores e reduzindo as emiss es de gases poluentes 1 2 OBJETIVOS Desta forma como objectivo final pretende se implementar um sistema de gest o eletr nica no motor BMW K75 futuramente transformado do ciclo Otto para Miller de maneira a adapta lo como range extender num ve culo el trico Esta adapta o tem como finalidade aumentar a autonomia de um ve culo el trico visto que atualmente a sua fonte de energia principal baterias s o limitadas na sua capacidade Introdu o 1 Gest o de Motores de Combust o Interna Assim como objetivos definidos para este trabalho temos e A montagem do sistema de controlo original BMW K75 e Verifica o do estado atual do equipamento de controlo eletr nico do sistema de controlo original BMW K75 e Estudo do sistema e da sua aplicabilidade na adapta
193. wn 2001 A resolu o do novo sistema de aquisi o calculada pela f rmula seguinte VDif fnax _ 4098 VIBE Qn 1024 pee resolu o que com amplifica o do sinal diferencial com um ganho A 5 passa a ser 106 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna resolu o o 4 88 a nova resolu o 976 56 uV Inversamente a tens o proveniente do amplificador de instrumenta o calculada atrav s da f rmula LOAD_CELL_AR Vina125p Voffset A em que LOAD CELL AR representa o sinal em tens o de sa da do amplificador diferencial no esquema da Figura 5 27 Ainda do esquema da Figura 5 27 foi adicionado ao circuito um condensador eletrolitico de alta capacidade 2000uF para estabiliza o do sinal produzido condicionado pelo amplificador de instrumenta o gerado pela c lula de carga 5 4 5 3 Caudal metro Para condicionamento dos sinais provenientes do caudalimetro nomeadamente a tens o no termistor e a tens o gerada pelo potenci metro da comporta foram utilizados dois amplificadores como buffers seguido de um divisor de tens o Figura 5 28 e Figura 5 29 A utiliza o de buffers permite replicar a tens o para leitura e condicionamento sem alterar o funcionamento dos circuitos visto representarem uma alta imped ncia ao sinal replicado Figura 5 28 Condicionamento do sinal do Figura 5 29 Condicionamento do sinal do potenci metro da comp
194. x A adapta o do sistema de gest o do motor para o sistema Megasquirt implicou a caracteriza o do sistema existente nomeadamente foi desenvolvido um m todo para ler os mapas existentes para facilitar a afina o do motor o desenvolvimento de um novo sensor de posi o de cambota a altera o do sensor de posi o do acelerador baseado em tr s posi es ralenti wide open throttle e posi es interm dias para outro de varia o linear para permitir a utiliza o do algoritmo Alfa N elabora o dos mapas de inje o com base na efici ncia volum trica incorpora o de controlo com sonda lamba desenvolvimento da electr nica para permitir ao sistema fazer o controlo de igni o sem distribuidor Embora n o tenha sido poss vel otimizar o sistema e afinar o motor cabalmente nomeadamente devido falta de tempo ocasionada pelos atrasos sucessivos causados pelo funcionamento deficiente de alguns componentes e equipamentos a altera o para o novo sistema foi conclu da com sucesso e poder ser facilmente otimizada em trabalhos futuros Palavras chave L Jetronic MegaSquirt aquisi o de dados Arduino motor combust o sistema de gest o unidade de controlo inje o igni o mistura sensor circuito x Resumo Gest o de Motores de Combust o Interna ABSTRACT The Concerns about sustainability have never been as high as those of today The enforcement of laws relating to greenhouse gas emiss
195. xas 75265 Texas Instruments Incorporated 2001 Bruce Bowling Al Grippo e Lance Gardiner Megamanual How MegaSquirt EFI Controllers Work 18 de 07 de 2013 http www megamanual com v22manual mfuel htm inject acedido em 2013 de 11 de 22 Megamanual Wiring and Sensors 19 de 7 de 2013 http www megamanual com v22manual mwire htm MegaSquirtll Assembling Your MegaSquirt V3 0 Main Board 18 de 7 de 2013 http www megamanual com ms2 V3assemble htm Charles O Probst SAE Bosch Fuel Injection amp Engine Management Cambridge Massachusetts Robert Bentley 1989 Churchill Jeremy BMW K100 amp K75 Owners Workshop Manual Haynes Publishing Group 1988 Refer ncias 163 Gest o de Motores de Combust o Interna Culve James Murray e Ken Megasquirt and Microsquirt Tach RPM input 26 de 3 de 2013 http www msextra com doc general tachin html ExtraEFl MS2 Settings Manual s d http www extraefi co uk MS2_Settings html morecon acedido em 20 de 9 de 2013 Falla Brian Alcohol and Water Injection The Basics s d http www nicoclub com archives alcohol and water injection the basics html acedido em 2013 de 11 de 1 Goodwin Antuan A brief intro to OBD II technology 14 de 4 de 2010 http reviews cnet com 8301 13746 7 20002489 48 html acedido em 20 de 11 de 2013 Grippo Bruce Bowling e Al MegaSquirt 8 de 12 de 2013 http www msextra com doc index html Hawksley Ph
196. xce o das temperaturas t m necessidade de ser convertidos A exce o do valor da convers o ADC da c lula de carga devem ser calculados pela multiplica o direta da resolu o correspondente ao par metro amostrado Os c lculos dever o ser efetuados pelas seguintes f rmulas e RPM RPMmedx9 8 e Va IATx 0 00488 e V MAF x 0 00488 e V TPSx0 00488 Vas WB EGO x 0 00488 Para a convers o dos valores da c lula de carga utilizada a f rmula Van Offset carga x 0 00097656 186 Anexo F ANEXO G ESQUEMA ELETR NICO DO SISTEMA DE AQUISI O DE DADOS Es BoardORS Sensors Male P En lt A COR MAE IN JINN ICI BUFFERS_MAF_ACA gy Arduino Mega 2560 M MAE N g aan a el a ca BoardDES OMRON Male Plug a ma 12 g a I a 13 BD aa pesa po 4 a E ES av GND gt ALIN gt lt ae 1 E a gt D9 L pia so AT CELL vi i T gt CEL ds a en E a lt onte oi on 4 lt ake gt a A l of e GN ONEZ E2 Sa al ONES ES fi quo B2 Anexo G 187 ANEXO H C DIGO DE PROGRAMA O ARDUINO DE SIMULA O DO SENSOR DE POSI O DA CAMBOTA define S1 13 define S2 12 define acelerador AO define sim_rot 8000 long int te
197. zir uma saida em tens o linear rota o do freio hidr ulico em RPM com uma gama de 10 V A tens o gerada em fun o da rota o do freio pode ser vista na Figura 5 18 Prepara o Laboratorial 97 Gest o de Motores de Combust o Interna Vout K3HB C pa Vout K3HB C 9 8 7 2 6 gs 5a 3 2 1 0 Figura 5 18 Tens o de saida K3HB C com a varia o da velocidade de rota o do freio hidr ulico 5 4 3 2 INA125p O condicionamento da c lula de carga Interface SSM AJ 250 estava constru do atrav s de um amplificador de instrumenta o INA125p Pela observa o do sinal de sa da do circuito de condicionamento em testes no motor BMW K75 motor com mais bin rio foi registada uma tens o m xima de 3 35 V O circuito de condicionamento est ilustrado na Figura 5 19 Sa da de tens o ap s o condicionamento de sinal da c lula de carga Figura 5 19 INA125p 98 Prepara o Laboratorial Gest o de Motores de Combust o Interna 5 4 3 3 Termopares A escolha de termopares do tipo K deveu se gama de temperatura a medir particularmente a temperatura dos gases de escape A gama de temperatura destes sensores de 200 C a 1200 C geralmente o que torna ideal para a aplica o Eletricamente estes sensores produzem uma tens o de alguns milivolts atrav s de uma uni o de dois materiais cromel alumel no caso do termopar tipo K req

Dissertação Armando Alves 2013

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