DetecÃÃo de falhas de motores de combustÃo interna a pistÃo.

AUTOR(ES)

Losso, Giovana Sguissardi

DATA DE PUBLICAÇÃO

2007

RESUMO

Um sistema de detecÃÃo de falhas deve incorporar tÃcnicas de raciocÃnio que possam identificar um sinal de falha sob condiÃÃes de incerteza. Nesse contexto, os modelos explorados na teoria de sistemas inteligentes, configurados para detectar falha, apresentam maior confiabilidade e versatilidade do que os modelos matemÃticos convencionais. Este trabalho focaliza o estudo de caso de detecÃÃo de falhas em motores de combustÃo interna a pistÃo, em que foi escolhida a abordagem utilizando lÃgica nebulosa (fuzzy logic) na elaboraÃÃo dos detectores de falhas no sistema de injeÃÃo e no sistema de igniÃÃo. Foram consideradas falhas no sistema de injeÃÃo as condiÃÃes denominadas "mistura rica" e "mistura pobre", relativas Ãs condiÃÃes do combustÃvel, e as falhas no sistema de igniÃÃo as do tipo detonaÃÃo e rendimento tÃrmico baixo. Essas falhas podem ser responsÃveis por comprometer o desempenho do motor, reduzir a sua vida Ãtil, aumentar os custos de manutenÃÃo e a emissÃo de poluentes e colocar em risco a seguranÃa de pessoas. No sistema em foco, os detectores de falha de injeÃÃo e de igniÃÃo detectam a condiÃÃo de falha atravÃs da observaÃÃo das seguintes variÃveis: Ãngulo de igniÃÃo, rotaÃÃo e taxa de mistura ar/combustÃvel. Para avaliar o sistema foi desenvolvido um simulador que incorpora a dinÃmica do motor, um controlador e o sistema detector de falhas. O modelo do motor de combustÃo interna a pistÃo, elaborado dentro do ambiente computacional AMESim 4.2.1, considera uma configuraÃÃo de quatro cilindros, oito vÃlvulas, quatro sistemas de injeÃÃo indireta (um para cada cilindro), igniÃÃo por centelha, vÃlvula borboleta, vÃlvulas de admissÃo e escape, Ãrvore de manivela e outros componentes que compÃem um motor de combustÃo interna. Para controlar as variÃveis do modelo no programa AMESim a uma dada condiÃÃo de operaÃÃo, o simulador apresenta uma unidade de controle, a qual recebe o sinal de pressÃo mÃdia efetiva, disponÃvel no modelo do motor (ambiente AMESim) e o sinal de carga variÃvel, com o objetivo de calcular a rotaÃÃo responsÃvel em definir a condiÃÃo de operaÃÃo do motor. Uma vez calculada a rotaÃÃo, a unidade de controle calcula a vazÃo de combustÃvel que à injetado no motor, o Ãngulo de abertura da vÃlvula borboleta que proporcionarà o estado de aceleraÃÃo e desaceleraÃÃo e o Ãngulo de igniÃÃo que indicarà o momento da centelha. A unidade de controle e os detectores de falhas foram elaborados no ambiente computacional MATLAB 6.5/Simulink. O funcionamento combinado, via interface de comunicaÃÃo dos dois ambientes computacionais, propicia uma representaÃÃo adequada e resultados prÃximos Ãs caracterÃsticas de um motor de combustÃo real. Ao detectar as falhas provocadas intencionalmente no simulador a abordagem utilizando a lÃgica nebulosa apresentou resultados satisfatÃrios, com uma margem de erro de 0% na detecÃÃo de falhas no sistema de igniÃÃo e uma margem de erro no mÃximo de 5% na detecÃÃo de falhas no sistema de injeÃÃo, comprovando-se, assim, a adequaÃÃo e viabilidade da proposta.

ASSUNTO(S)

sistemas de igniÃÃo motores de combustÃo interna detecÃÃo de falhas simulaÃÃo computadorizada injeÃÃo de combustÃvel lÃgica nebulosa

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