Análise experimental da resistência mecânica resultante da compressão dos gases de admissão em um motor de ciclo Otto e seu impacto na potência de saída na roda : estudo de caso de uma motocicleta.

Abstract

As montadoras de veículos visam aumentar a eficiência dos motores, afim de reduzir o gasto de combustível e as emissões de gases poluentes, assim, empregam diversas estratégias para minimizar as perdas que levam à diminuição da eficiência. Nesse contexto, a taxa de compressão tem uma relação direta com a eficiência do motor. Portanto, em situações de desaceleração (ausência de injeção de combustível), a taxa de compressão resulta em perdas compressivas que diminuem a velocidade do veículo. Este estudo se propôs a analisar as perdas compressivas decorrentes dos gases de admissão em um motor de ciclo Otto, quando não há injeção de combustível, como em situações de decida e/ou sem aceleração. Para tanto, foi desenvolvida uma bancada de testes afim de mensurar a resistência mecânica resultante dos gases de compressão por meio da potência necessária para rotacionar a roda traseira de uma motocicleta, o objeto de estudo. A bancada construída foi idealizada tendo por base um dinamômetro de rolos, com a diferença que os rolos desenvolvidos não ofereceram resistência, pelo contrário, acionam a roda traseira da motocicleta. Para isso, um motor elétrico foi acoplado ao sistema de rolos afim de aciona-los. A potência do motor elétrico usado no acionamento dos rolos foi mensurada/monitorada por meio de um alicate wattímetro modelo MINIPA-ET-4091. Para investigar a resistência mecânica decorrente da compressão dos gases, em um motor ciclo Otto de quatro tempos e simulando a situação sem injeção de combustível, foram consideradas três condições: motor com vela de ignição e engrenado em 5ª marcha; motor sem vela de ignição e engrenado em 5ª marcha; e motor com vela de ignição e em neutro. Os resultados obtidos sugerem que a compressão dos gases de admissão consome 48,4% a mais da potência elétrica do motor de acionamento dos rolos tendo como referência a condição de teste do motor da motocicleta com vela e em neutro. Inicialmente, considerou-se que a condição do motor sem vela e em 5ª marcha resultaria em menor resistência mecânica, dado a ausência de compressão dos gases, em comparação com a configuração de motor com vela e em 5ª marcha. Contudo, os resultados mostraram que essa diferença não foi significativa. O entendimento foi de que a forma e diâmetro da entrada do furo da vela criaram uma região de baixa pressão na sucção dos gases, gerando um vácuo no interior do cilindro e aumentando a resistência mecânica durante a admissão. Logo, os resultados sugerem que, para alcançar os resultados esperados, seria necessário a fabricação de um cabeçote com uma válvula especifica para reduzir ou eliminar a resistência compressiva dos gases.