Relacionamento entre a melhoria no escoamento de ar e o aumento de potência em motores de competição

Abstract

O trabalho efetuado surge da necessidade de verificar resultados de alterações efetuadas em motores de série de forma a transformá-los em motores para competição. As alterações passam por diversos níveis, que se centram no aumento do escoamento de ar para o interior dos cilindros. Este aumento poderá resultar num aumento de potência e binário ou não. O projeto baseia-se na verificação dos vários parâmetros para cada nível de alteração. O caudal de ar e os valores de potência e binário foram medidos (para o motor original e com as condutas de admissão e sedes de válvula alargadas) em bancada de ensaios (fluxómetro) e em bancada de potência (dinamómetro), respetivamente. Inicialmente são apresentados os métodos de preparação de motores de série para competição correntemente utilizados, assim como alguns resultados experimentais encontrados na revisão bibliográfica. Seguidamente são descritos os dispositivos utilizados na medição dos diversos parâmetros e o seu modo de funcionamento. Os procedimentos adotados na montagem da culassa no fluxómetro e do motor no dinamómetro são descritos, assim como os vários componentes utilizados e o modo de programação do controlador são detalhados. O controlador utilizado é da marca ECUMASTER EMU e é totalmente reprogramável, tendo sido criada uma cablagem específica e utilizado um software especializado para o mapeamento do mesmo. Por fim, os resultados de todos os ensaios são apresentados e discutidos. Em bancada de ensaios foram realizados testes para quatro níveis de alteração: conduta e sedes de válvula originais; conduta alargada e sedes originais; conduta e sedes alargadas; e conduta e sedes alargadas com dimpling (crateras geradas na conduta do género das bolas de golf). Em bancada de potência foram realizados testes para o motor original e para o motor com condutas de admissão e sedes de válvula alargadas, sendo que para o motor original foram também testados dois aditivos de combustível em diferentes percentagens (a biogasolina e o etanol). Com a abertura das condutas conseguiu-se aumentar o binário em velocidades elevadas e consequentemente a potência.

The work arises from the need to verify the results obtained from modifications made in production engines to transform them into motorsport engines. Some levels of modification are taken into account, with the improvement of airflow into the engine being the main purpose of the work. These modifications may or may not result in better power and torque. The test of the parameters for each level of modification is made. The airflow and values for power and torque were measured (for the original engine and the engine with larger intake manifolds and valve seals) in the test bench (flowbench) and the power bench (dynamometer), respectively. Initially some modification methods to convert production engines into motorsport engines, as well as some results from those modifications are presented. Then the measurement devices used in this project and the way they work are described. The procedures of mounting the cylinder head on the flowbench and the engine on the dynamometer are described, as well as the several components and the engine management unit (EMU) programming are detailed. The EMU is an ECUMASTER device and it is totally programmable, thus the entire cable set up was made and the maps were programmed using a dedicated software available at the website. Lastly the results of every test performed are presented and discussed. The flowbench tests for four different levels of modification were made: both original intake manifold and valve seals; enlarged intake manifold and original valve seals; both enlarged intake manifold and valve seals; both enlarged intake manifold and valve seals with dimpling (small cavities machined on the manifold similarly to golf balls). The power bench tests were performed for the original engine and the engine with both enlarged intake manifolds and valve seats. Furthermore, for the original engine were also tested two fuel additives in different percentages (biogasoline and ethanol). For the modified cylinder head improvements in power and torque were achieved for high speeds.