MOPAR no Dyno - 3 - Pressão Média Efetiva

...continuando...

Agora vamos um pouco mais fundo na teoria!!! Mas....para se entender o que acontece, só na superfície é que não dá pra ficar.....

Os 2 posts anteriores, tratam bem dos números absolutos dos motores 318 e 440.

4 motores, 4 curvas de torque diferentes.

4 curvas de torque diferentes, 2 cilindradas diferentes (318 e 440 c.i.)

Mas.....qual dos 4 motores está mais "afinado"? Qual dos motores está aproveitando melhor a cilindrada que dispõe?

Uma boa maneira de entendermos, é via valores "específicos" de comparação. Como por exemplo, quantos hp/litro ou Nm/litro um motor faz.

Porém, a gente pode ir um pouco mais além e entender como o motor está aproveitando sua cilindrada em uma dada condição de funcionamento!  Assim, a gente consegue entender em que regime de funcionamento o motor está mais eficiente.

Uma das notações que a gente usa é a PRESSÃO MÉDIA EFETIVA. Esta, nos dá uma noção da energia envolvida no ciclo termodinâmico, para uma dada condição de funcionamento.

Pois, em o motor a combustão interna sendo um sistema termodinâmico, ele realiza um trabalho  no virabrequim. Este trabalho, a gente pode calcular via uma superfície, através de uma equação diferencial. COMO????

Seguem alguns slides do curso de pós-graduação em motores do Eng. Julio Lodetti:

Trabalho Indicado de um motor a combustão Interna. O que vale, é a parte positiva do diagrama.

Mas, estas 2 superfícies, podem ser expressas por uma outra equivalente, em vermelho (acima). Esta superfície, já é bem mais fácil de calcular não é mesmo?

Nela, temos associado a rotação, a potência desenvolvida (kw) e a cilindrada do motor.

A expressão final então da PRESSÃO MÉDIA EFETIVA (P.M.E.), fica sendo:

Em vermelho, a expressão para cálculo da Pressão Média Efetiva (PME) de um motor a combustão interna 4 tempos.

Atenção para as unidades! 

• A potência, deve ser em Kilowats (kw), que é 1 hp = 1kw*1,34
• A cilindrada em decímetros cúbicos = litros. Assim, um 318 tem 5,2 dm3 = 5,2 litros
• A rotação é em rpm
• A unidade da PME é bar (igual a unidade de pressão de sobre-alimentação).

Os valores usuais de PME para motores 4 válvulas por cilindro aspirados atuais está na faixa do 12 bar na região de torque máximo.

Os valores usuais de PME para motores 2 válvulas por cilindro ficam na casa dos 10 bar.

Os valores usuais de PME para motores DIESEL atuais está na faixa dos......25 bar! 

Assim sendo, a gente pegou as curvas de potência dos 4 motores e calculamos a PME deles.

Qual o resultado??

Surpresa!!

O 318 com preparação leve, já mostra um ganho sensível em seu rendimento volumétrico, por consequência, na sua potência, por consequência, na sua PME!

Curvas da PME para os 4 motores testados.

O que se constata do gráfico:

• 318 do GARBOSO: A PME é máxima na região entre 3000 e 3750 rpm. É a região de melhor eficiência do motor. A notar que acima dos 3000 rpm, o 318 já é bem mais eficiente que os 440 do Dart SE 440 e do Charger 440. Isto pode ser explicado pelo melhor enchimento em AR dos cilindros. Este 318 tem cabeçotes trabalhados, válvulas 1.88/1.60, 3 ângulos nas sedes, 500 cfm na carburação e escapamento dimensionado. Uma receitinha bem básica mas, que funciona bem. Porém, o comando de válvulas é bem parecido com o original, sendo 211/218 graus de abertura a 0.050 polegadas de lift. O lift máximo é de 0.410/0.430. Assim, como o carro tem relação bem longa, o motor se adéqua bem a transmissão que tem. O resultado é um excelente torque de saída e retomada!

• 440 do DART 72: Este motor tem uma preparação um pouco mais agressiva, se comparado com o 318 do GARBOSO. A notar que o motor é bem eficiente na região de 2000 a 3000 rpm. É isto que faz estes carros literalmente empinarem na arrancada! A notar que depois dos 3250 rpm, a PME do DART 440 se aproxima bem com a do 318. Esta relação, está diretamente relacionada ao enchimento em ar dos cilindros, a mistura ar/combustível e a regulagem do avanço da  ignição. A curva nos mostra o enorme potencial deste motor!

• 440 do Dart SE: Fica claro que é um motor enquadrado para torque em rotação bem baixa. Um motor configurado para levar um trailer de 2 tons sem passar trabalho. De 2000 a 3000 rpm tem sua máxima eficiência. É um motor que deveria estar em um carro muito pesado, ou com características de rodagem muito suaves. 

• 440 do Charger 72: Um motor já mais "nervosinho". Pois, está dentro de um Charger. Nota-se que ele é superior ao do 440 do Dart SE após 4000 rpm. Vejam no post anterior que a potência máxima dele acontece 1000 rpm após o do Dart SE, ou seja, a 5000 rpm. Claro que, a regulagem deste motor pode também estar fazendo a diferença. Uma atenção a diagramação do comando de válvulas também pode explicar bastante coisa!

Bem, acho que por enquanto era isso......

Mas, a gente frisa bem que a constatação é feita por gente que não é preparador de motores e sim, "parpiteiros" metidos a querer entender as coisas.

GARBOSO abraços!

MOPAR no Dyno - 2

...continuando...

Após o bá-fá-fá com os vídeos e fotos, vamos então ao que interessa.

Como ficaram as curvas de torque e potência?

Os resultados aqui obtidos, foram extraídos de um bando de rolos DYNOMET (mais infos AQUI ). Os gráficos por nós recebidos, foram em formato .pdf  a as equações utilizadas pela UniChip foram da norma DIN70020. Pelo que pudemos ler a respeito, os valores nesta norma são um pouco superiores aos da SAE.

Mas, gostei da forma de cálculo pois levou em consideração a pressão barométrica (Curitiba fica a 900 m de altitude) e a higrometria. Sem estas correções, fica difícil ter-se valores comparáveis com medições feitas ao nível do mar ou outras altitudes.

Relembrando o procedimento de medição, a UniChip acelera o veículo em sua plena carga quando o veículo está em torno dos 60 km/h. A varredura da curva de rotação do motor se faz entre 7s e 12s.

CURVAS DE TORQUE

O levantamento da curva de Torque é a primeira coisa a ser feita quando se mede a performance de um motor. Em seguida, calcula-se a potência, tendo como dados o valor medido do torque e da rotação do motor.

A unidade adotada por nós é o Newton-Metro (N.m), que é a notação usada no sistema internacional de unidades ISO. Para converter em Kgf.m, divide-se pela aceleração da gravidade, ou seja, 9,81 m/s2.

Uma observação importante, quando a gente fala de motores aspirados, é que a curva de torque é praticamente um "espelho" do rendimento volumétrico do motor. É a capacidade real de aspiração de ar do motor. É a verdadeira "taxa de compressão" de um motor. Pois não adianta ter 10:1 de razão de compressão se o rendimento volumétrico for de 50%. A taxa de compressão real seria de 5:1 somente.

Assim a gente constata que o DART-440 tem eficiência volumétrica máxima entre 2000-2500 rpm. O SE-440 vai de 2000 a 3000 rpm. Já o CHARGER-440, olha que interessante, a curva de torque é plana entre 2250 a 3750 rpm! Provavelmente o perfil do comando de válvulas é que faz isto.

E finalizando pelo GARBOSO, o rendimento volumétrico máximo está na faixa de 3000 a 3750 rpm. No motor 318 original, este rendimento volumétrico máximo ocorre a 2200 rpm. A gente constata assim que o perfil do comando de válvulas dele (211-218 @0.050 inc e 0.410/0.430 de lift @0.050) tem uma certa contribuição para isto. Mas, este perfil é bem próximo ao original. Assim o que faz o rendimento volumétrico ter se deslocado mais para a direita e com um valor bem bom até os 4000 rpm? Minha aposta é no cabeçote trabalhado. 

Aqui, a gente também usou um pacote bem básico de preparação, válvulas 1.88 inch na admissão e 1.60 no escape com 3 ângulos na sede/válvula. 

O porquê de fazer uma preparação leve assim? R: Casa melhor torque em baixa com relação de transmissão bem longa, de 3 marchas somente. LESS is MORE!

É importante notar que os valores aqui plotados, são representativos do torque estimado no MOTOR. O banco de rolos mede a força tratativa das rodas em sua célula de carga durante a aceleração. Em seguida, o banco mede o esforço de rolamento da transmissão com o veículo em ponto morto.

Assim, subtrai-se do valor medido em aceleração, o valor do torque resistivo. 

Tem-se então o torque estimado no motor.

CURVA DE POTENCIA
Em seguida, faz-se o cálculo da potência no motor.

É interessante notar como 3 motores 440 possuem características completamente distintas. O DART-440  tem um motor com preparação média, já os SE-440 e o CHARGER-440, tem motores com configuração original.
Isto nos leva a crer que os motores tem componentes diferentes entre si (comando??) ou, uma regulagem de carburação e ponto de ignição.

Fica interessante observar o formato da curva de potencia do SE-440 tem uma queda abrupta na potência após 3500 rpm. Ao se olhar para a curva de torque, a gente constata que não adianta um motor girar alto se não tiver um bom rendimento volumétrico. Será o que o SE-440 está com avanço na ignição muito baixo? 

Já já a gente posta outros gráficos interessantes...

Abraço!
Blog do GARBOSO

MOPAR no Dyno

....V8 is for fun!

Entonces, tempos atrás começamos a discutir, no Dodge Clube de Curitiba, que seria legal levarmos nossos Dodges no dinamômetro de rolos.

A idéia era levarntar as curvas de torque dos motores e, por consequência, calcular a potência. Pois, na teoria, o motor produz uma certa potência...e na prática, quantos "horses" estamos gerando? 

Pois na teoria, a gente constata depois que a prática é outra coisa!

Após uma pesquisa de potenciais locais de testes, decidimo-nos pela Unichip. Nos chamou a atenção que o procedimento de testes é praticamente sempre o mesmo, independente do carro.

A curva de torque é medida em uma janela entre 7s e 12s. Assim sendo, para cada carro, existe uma marcha que melhor se adéqua.

Outro detalhe, é que a Unichip nos pediu a relação de transmissão do diferencial. Pois sem ela, a medição de velocidade dos rolos em relação a rotação do motor fica errada. E oras, potência é em função direta da rotação do motor. Se mede errado a rotação do motor, o cálculo da potência fica comprometido.

Fomos com 4 Dodges lá.

- Gran Coupé 73 -> GARBOSO!! Com um 318 V8 de leve preparação.

- Dart SE 73 -> Mopar 440 c.i. Big Block

- Dart 72 -> Mopar 440 c.i. com preparação média

- Charger americano 72 -> Mopar 440 c.i,. Big Block.

Como podem perceber, o GARBOSO era o caçulinha. Por assim ser, foi o primeiro a rodar, afim de esquentar o dinamômetro para os primos que viriam na sequência!

GARBOSO no rolo durante uma puxada

Na sequência tivemos o Dart SE do confrade Claudio. Uma maravilha de carro e, com um...afffffffffffff 440 sob o capô!

440 at WOT!

Dart SE 440 c. i.

Seguindo a bateria de puxadas, o 440 original cedeu a vez para o INFAME. Um cremoso Dart 72, preto, com um 440 Big Block nada manso......simplesmente demais este carro!

Dart 72 - 440 Big Block inside

E para finalizar a seção, mais um 440 em formato de Dodge Charger 72. Não é todo dia que se tem a cavalaria toda solta não é mesmo??

Charger 72 440 Big Block

Pessoal, vocês devem, assim como nós, estar curiosos de como ficaram as curvas de torque e potência. Porém, ainda não recebemos os dados do dinamômetro. Massssssssss...fica aqui a dívida de que, assim que chegarem, a gente coloca no Blog.

Masssssssss, para compensar um pouco, fizemos um resumão dos testes com este vídeo.

Aumentem o som!!

GARBOSOS abraços!!

DODGE NO DINAMOMETRO

E já não era sem tempo..........

Pois então,  para quem tem carro antigo, o tempo para ele é pouco, e, o orçamento sempre tem outras prioridades, levar no dinamômetro.......as vezes demora.

Porém, demorou mas levamos. Esta foi a primeira rodada no dyno de rolos. Pois, medição mais ou menos boa, se faz em mais de um local, e daí sim, se compara as medições e faz-se a média.

Pois então, era sábado e fomono-nos nós, Eu, mais o Cersão, o Lucas 302 Maverick 302 e a piazadinha....que é pra aprenderem desde cedo como se faz...ou pelo menos, se tenta fazer!!

Porém, nosso destino primário nos deu um cano. Fomos para o plano B. Destino, a Prado PowerChips. Lá tem um banco  de rolos.

Pois então, em se chegando lá, tivemos sorte e não tinha viatura no rolo. Foi-se o GARBOSO para lá.

Na foto, vemos então o 318 conhecendo o local......

Em sendo apresentados, fomos para a ação. Amaramos o Gran Coupé no rolo e fomos para a puxada. 

Nada foi mexido no motor. Assim, ponto inicial com 12 graus, gasolina comum, filtro de ar Edelbrock 14" no lugar e capô fechado. 

Assim sendo, fire it up! No vídeo, a gente tem a primeira puxada. Seguindo o operador do rolo, fomos a 60 km/h em 3a marcha (relação direta). Assim, sendo, tínhamos 3,15:1 na roda. 

Nota-se bem a perícia do piloto na cambiada!! 

Aqui está o resultado medido. A notar que a relação de transmissão não bate com a verdadeira, que é 3,15:1 em 3a marcha. Por sorte, a gente filmou a rotação do motor e conseguimos fazer um "off-set" da rotação filmada com a medida. O resultado ficou bem mais plausível. Mas mesmo, assim, refizemos alguns cálculos para valores mais realistas....

Aqui, temos a segunda puxada.

O resultado foi bem parecido a primeira. Com base das 2 planilhas, acertamos a sicronização da rotação motor com o rolo e, recalculamos a potência e Pressão Média Efetiva (bar). Esta última, nos dá uma boa noção da utilização da cilindrada do motor. Mesmo sendo uma medida de energia, ela também nos dá uma base sólida de partida e comparação.

Assim, os valores estimados, ficaram conforme a planilha. 

Em amarelo, os dados brutos do rolo. Em cinza, a estimativa, com 10% de redução no valor de torque medido. A notar que a PME desde 2600 rpm já está acima de 11 bar, ficando neste patamar até 4000 rpm.

O valor de torque no seu platô, otimisticamente, está na casa dos 500 Nm (50 kgf.m) e a potência máxima ficou em 270hp a 4300 rpm.
É inocência pensar que estes são os valores reais, porém, o formato das curvas características, podem sim ser levadas em conta. Temos então a região do platô de torque e o regime de rotação em que a vazão de ar começa realmente a diminuir.

Seguem as curvas, baseadas na tabela "Assumption 1".

Para a terceira puxada, o avanço da ignição foi posto em 16 graus, ou seja, 4 a mais que o anterior. Notamos uma piora da curva em todo o regime de rotação. Com isso, a gente realmente constata que é a vazão de ar que está limitando o incremento em performance.
O comando que a gente escolheu, é bem manso. Pois, como o GARBOSO só tem 3 marchas, e, sua utilização é bem urbana, vale ter-se bastante torque a baixo regime. Assim sendo, a configuração do motor foi feita neste sentido.

Spec do comando:
MOPAR Purple series.
intake duration @.050: 211 - lift: 0.410 inches
Exhaust duratio @.050: 218 - lift 0.430 inches
Lobe center: 110 graus
Na foto abaixo, temos a especificação do pacotinho urbano low end torque:

Pistões KB com 10:1 de razão de compressão, válvulas 1.88/1.60, 500 cfm Edelbrock Carb 1404, Manifold Ebelbrock Performer e tubos de escape com 1 3/4 inches no cabeçote. Estes, também foram trabalhados pelo Dotore Sergio Granatto. 

Aqui, um pouco do que foi feito: Trabalho nos Cabeçotes

Resumo da ópera:

Pelo formato da curva de torque, a gente observa que o motor está bem dentro daquilo que se queria fazer. Uma receita bem leve, com funcionamento regular desde a marcha lenta e, com o platô de torque aparecendo desde cedo. Pois, não nos esqueçamos, a relação de transmissão é mais longa que baba de boi!!!

O blog espera que as informações lhes tenham sido de interesse!

Grande abaço,

blog do GARBOSO