Análise paramétrica do conjunto pistão, biela e árvore de manivelas com foco na redução de perdas por atrito e de consumo de combustível
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Este trabalho apresenta uma análise paramétrica do conjunto pistão, biela e manivela de um motor de ignição por centelha, com foco no rendimento mecânico e no consumo de combustível, por meio de simulações dinâmicas. O simulador implementa modelo matemático da dinâmica secundária do pistão, constante da literatura técnica. A exposição do problema e estabelecimento do objetivo do trabalho, são seguidos de revisão bibliográfica de tópicos relativos ao rendimento mecânico do conjunto aqui analisado, bem como a estudos anteriores relevantes para a compreensão do desenvolvimento realizado. Em seguida são expostas a metodologia e as características do modelo aqui aplicado. Este, por sua vez, considera lubrificação elastohidrodinâmica entre o cilindro do motor e a saia do pistão, os efeitos das ondulações da superfície do pistão e a movimentação do conjunto ao longo do cilindro. A rotina numérica desenvolvida para calcular este modelo também é apresentada. Os parâmetros investigados na análise paramétrica incluem o comprimento da biela, as ondulações presentes nas saias do pistão e o offset do pino do pistão. Os resultados obtidos referem-se ao motor funcionando em 2500 rpm e com 70% de sua carga total. Uma análise comparativa é, então, realizada, tendo como base a trajetória lateral do pistão, as forças normais à saia, bem como as forças de atrito entre a saia do pistão e o cilindro do motor em função da posição da árvore de manivelas.