Otimização de portas de admissão e escape em motores de 4 tempos

Abstract

O sistema de admissão de um motor de combustão interna a quatro tempos, é um componente que influencia de forma significativa o desempenho do motor. Na otimização destes motores, procura-se aumentar a quantidade de ar admitida através da melhoria do processo de admissão de ar. Esta melhoria pode ser feita quer pela alteração das dimensões do sistema de admissão, quer pela alteração geométrica e das superfícies das paredes das condutas de admissão na cabeça de motor. Estas últimas técnicas, apuradas com a prática ao longo de anos, designadas porting (geometria), dimpling e polishing (superfície), são aplicadas nas condutas na cabeça do motor (com mais influência nas portas de admissão), corrigindo imperfeições de construção/projeto e simultaneamente igualando a sua geometria entre os vários cilindros. O estudo científico destas técnicas é praticamente inexistente, encontrando-se bibliografia que apenas aborda esta temática do ponto de vista empírico ou prático. Neste trabalho, foram estudadas as técnicas de porting, dimpling e polishing, realizadas em condutas de admissão, por uma empresa especializada neste serviço (Veicomer). Foram realizados ensaios experimentais em fluxómetro e testes computacionais em Lotus Engine Simulation (LES), avaliando as consequências destas técnicas no desempenho do motor. O estudo experimental foi realizado numa cabeça de motor Ford SOHC 2.0, em que na conduta de admissão de cada cilindro foi utilizada uma técnica diferente. As condutas foram caracterizadas em fluxómetro e os resultados utilizados na simulação computacional em LES, permitindo a obtenção de uma curva de binário para cada técnica. Nestes ensaios foi possível quantificar as consequências de cada técnica no desempenho do motor, como por exemplo um aumento de 12 % de caudal volúmico médio de ar medido no fluxómetro obtido com dimpling Veicomer, teve como consequência um aumento de binário de 5,2% às 6250 rpm.