Aplicação de procedimentos estatísticos na análise da curva de pressão na câmara de combustão de motores de ignição por compressão

Abstract

A leitura da pressão na câmara de combustão é uma variável significativa na avaliação da operação de um motor a combustão interna. A partir dos dados de pressão do cilindro alguns parâmetros da combustão podem ser determinados, como a pressão máxima, a duração da combustão, a taxa de liberação de energia e o atraso de ignição. A presença de ruído no sinal da pressão durante o ciclo pode produzir valores atípicos que alteram ou distorcem as informações obtidas. Neste trabalho é apresentado um tratamento estatístico para a aquisição transiente da pressão no cilindro de um motor a combustão interna de ignição por compressão testado em bancada dinamométrica no intervalo de rotação de 1400 a 2300 rpm. O motor de teste é um motor monocilíndrico de 14,7 kW de potência máxima, injeção direta controlada mecanicamente e aspiração natural. Para medição das grandezas de interesse um sensor de pressão tipo piezelétrico foi instalado na câmara de combustão, sincronizando sua leitura com um transdutor de posição (encoder ), acoplado no eixo do motor e utilizado para determinar o ângulo de giro do eixo virabrequim e a rotação do motor. Os dados médios de pressão foram estatisticamente filtrados e interpolados para eliminar as oscilações na leitura da pressão. O tratamento de dados foi implementado no software Matlab, permitindo obter a curva de pressão e a derivada da pressão em função do ângulo do eixo virabrequim para o ciclo do motor em cada condição de teste. O desenvolvimento de uma modelagem zero dimensional do motor, junto com os dados da pressão e da derivada da pressão permitiram obter alguns parâmetros da combustão como a pressão máxima, a duração da combustão e taxa de liberação de energia. O atraso de ignição, definido como o tempo entre o início da injeção e o início da ignição foi determinado através da curva de pressão, considerando que o início da injeção e o início da ignição representam pontos de inflexão na curva de pressão ou correspondentes valores zero na curva da segunda derivada da pressão. Para tal processo, os dados de pressão no intervalo de 25° de giro do eixo virabrequim antes do ponto morto superior (APMS) foram ajustados a uma função polinomial. Esta função foi derivada duas vezes, permitindo obter os respectivos ângulos de injeção e ignição. O intervalo avaliado corresponde ao período no ciclo onde acontecem a injeção e a ignição.