Metodologia de cálculo de incertezas de medição para uma bancada dinamométrica para motores de combustão interna
Resumo
As Incertezas de medição estão atreladas a experimentos e instrumentos de medição. Elas quantificam a confiabilidade do experimento, ou seja, quanto maior a incerteza, menor é a confiabilidade do resultado. De acordo com as informações resultantes do processo de medição e informações adicionais é possível atribuir um intervalo razoável de valores para o mensurando. O estudo de motores a combustão interna é complexo devido a variações sensíveis nos parâmetros analisados, por isso, para comprovar possíveis ganhos, é necessário que os resultados sejam maiores que o espectro da incerteza. A aquisição dos dados da pressão interna do cilindro e a posição do virabrequim são parâmetros críticos em motores a combustão interna e necessitam de metodologia e de equipamentos robustos para obtenção dos dados. No presente estudo, foi pesquisado uma metodologia para mensurar a incerteza de medição de motores de combustão interna em bancadas dinamométricas através de referências bibliográficas e do guia de expressão de incerteza de medição (INMETRO). Foram mapeadas as fontes de incerteza de medição a fim de validar os dados obtidos em testes e analisar qual a maior fonte de incerteza. Um motor comercial ciclo Otto de quatro cilindros 1,8 litros com injeção de combustível nas portas de admissão foi utilizado para realização dos testes. Foi utilizado etanol como combustível e uma injeção programável FuelTech 450 para controle de injeção de combustível e controle de ignição, buscando sempre a máxima performance. Todos os dados foram adquiridos com as mesmas condições ambientais e com as temperaturas de óleo e líquido de arrefecimento controladas, 110°C e 90°C, respectivamente, com variação máxima de 3°C. Os testes foram realizados após a calibração de todos os sensores, buscando atenuar todas as fontes de incertezas. Foram obtidos dados médios de 200 ciclos de combustão, buscando CV (Coeficiente de Variação) menor que 3,0%. Após aquisição dos dados, foram calculadas as incertezas do Tipo A e Tipo B, incerteza combinada e incerteza expandida, com fator de confiabilidade de 95%. Após análise dos dados, ficou evidente que o aumento do CV influencia proporcionalmente no aumento da incerteza de medição dos dados de pressão de cilindro. Este parâmetro é a principal fonte de incerteza, já que a aquisição dos dados de pressão de cilindro é complexa, devido a exposição ao calor, variabilidade cíclica e diferença de pressão. Além disso, a incerteza de pressão do cilindro influencia diretamente na incerteza de parâmetros como IMEP (Indicate Mean Effective Pressure) e a taxa de liberação de calor. Esses parâmetros apresentaram incertezas de medição na ordem de 10% e 20%, respectivamente.
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- TCC Engenharia Mecânica [124]