Desenvolvimento de um banco de ensaios para motores de combustão interna de veículos automóveis ligeiros

Abstract

O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um banco de ensaios para motores de combustão interna de automóveis ligeiros a ser montado no Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra. O banco irá testar motores até 133 kW de potência permitindo obter as suas curvas de potência e binário em função da velocidade angular do motor, e avaliar o desempenho do mesmo sob determinados ciclos de condução.Neste trabalho foi dimensionada uma instalação onde o banco de ensaios será inserido. Começou-se o projeto desta célula fazendo um estudo dimensional de forma a garantir o espaço necessário para integrar todos os componentes e permitir a movimentação do utilizador e dos equipamentos no interior da mesma. No interior da célula irão estar inseridos o motor que se pretende testar, a caixa de velocidades, o freio dinamométrico e uma base onde os componentes serão montados.Projetou-se um sistema de ventilação incorporando dois ventiladores axiais que garantem a renovação do ar no interior da célula e extraem eventuais poluentes contidos no ar. Desenvolveu-se também uma solução para o isolamento acústico do interior da célula usando painéis metálicos perfurados com núcleo de lã mineral para revestir toda a envolvente interior da célula por forma a minimizar o ruído que se transmite para o exterior da célula. De forma a isolar as vibrações, provenientes do motor em funcionamento, do edifício foram selecionados seis apoios elásticos anti vibratórios que irão suportar toda a massa do sistema constituído pela base, motor, freio e caixa de velocidades.Por último foram dimensionados dois sistemas de arrefecimento independentes para o freio e para o motor juntamente com sistemas de tubagens por onde irá circular o líquido de arrefecimento. Foram selecionados radiadores capazes de extrair as potências caloríficas geradas no freio e no motor e ainda bombas hidráulicas capazes de bombear o líquido nos dois sistemas de arrefecimento.

The present work has as objective the development of a test bench for internal combustion engines of light automotive vehicles to be assembled at the Department of Mechanical Engineering of the University of Coimbra. The test bench will test engines up to 133 kW of power, allowing to obtain their power and torque curves as a function of the angular speed of the engine, and to evaluate its performance under certain driving cycles.In this work, the installation where the test bench will be inserted was dimensioned. The design of this cell began with a dimensional study in order to guarantee the space needed to integrate all the components and allow the user and equipment to move inside it. Inside the cell will be inserted the engine to be tested, the gearbox, the dynamometric brake and a base where the components will be mounted.A ventilation system was designed incorporating two axial fans that ensure the renewal of air inside the cell and extract any pollutants contained in the air. A solution was also developed for the acoustic insulation of the cell interior using perforated metal panels with a mineral wool core to cover the entire interior of the cell in order to minimize the noise transmitted to the outside of the cell. In order to isolate the vibrations from the engine in operation from the building, six elastic anti-vibration supports were selected, which will support the entire mass of the system consisting of the base, engine, brake and gearbox.Finally, two independent cooling systems were designed for the brake and the engine, together with piping systems through which the coolant will circulate. Radiators capable of extracting the heat power generated in the brake and the engine were selected, as well as hydraulic pumps capable of pumping the liquid in the two cooling systems.