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Volkswagen do BrasilEngª de Powertrain
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O que é?
• Permite a utilização de álcool hidratado (E100),
gasolina (E22) ou qualquer mistura entre os dois;
• Se adapta automaticamente ao combustível
fornecido, não requerendo qualquer interferência do
motorista;
• É original de fábrica: não requer adaptações
posteriores à produção do carro.
É um Novo Conceito de motorização que:
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Por que?
• TOTAL FLEXIBILIDADETOTAL FLEXIBILIDADE ao consumidor na escolha
do combustível, a cada abastecimento:
– adequando o tipo de combustível às suas
necessidades: Autonomia desejada x Desempenho x Custo por Quilômetro (tipo de
percurso);
Permitir ao consumidor:
– aumentando o seu poder frente aos fornecedores de
combustíveis: Maior independência em relação a políticas de formação de preço pelos
fornecedores.
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Por que?
• Eliminar a obrigatoriedade de escolher o
combustível para longos períodos (na compra
do carro);
• Usar álcool sem medo de desabastecimento.
Permitir ao consumidor:
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Como funciona? Características dos dois combustíveis:
Gasolina (E-22)1:Estequiometria: 13,8 : 1
Octanagem: 81 (MON)
Pressão de Vapor2: 38 kPa
Poder calorífico: 9.600 kcal/kg
Calor de Vaporiz.: 101 kcal/kg
Densidade a 20ºC: 756 kg/m³
Álcool Hidratado:Estequiometria: 8,9 : 1
Octanagem: 90 (MON)
Pressão de Vapor2: 9 kPa
Poder calorífico: 6.100 kcal/kg
Calor de Vaporiz.: 201 kcal/kg
Densidade a 20ºC: 810 kg/m³
(1) E22= Gasolina com 22%vol de etanol anidro
(2) Método segundo Grabner a 20ºC
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Como funciona? Esquema Simplificado do Sistema de Gerenciamento:
Convencional:
Mede a quantidade de ar admitida pelo motor
Calcula a quantidade de combustível necessária para mistura correta:
mcomb=mar/Esteq
•Comanda a Injeção
•Comanda disparo da centelha
Determina o ponto ideal da centelha
Confere o resultado da combustão
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Como funciona?
Com a variação de combustível:
Mede a quantidade de ar admitida pelo motor
Calcula a quantidade de combustível necessária para mistura correta:
mcomb=mar/
•Comanda a Injeção
•Comanda disparo da centelha
Determina o ponto ideal da centelha
Confere o resultado da combustãoEsteq ??
Octanagem ??
Esquema Simplificado do Sistema de Gerenciamento:
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Como funciona?
Com o Total Flex:
Mede a quantidade de ar admitida pelo motor
Calcula a quantidade de combustível necessária para mistura correta:
mcomb=mar/ Esteq
•Comanda a Injeção
•Comanda disparo da centelha
Determina o ponto ideal da centelha considerando Octanagem
Confere o resultado da combustão
Determina qual combustível esta chegando ao motor:
•Estequiom.
•Octanagem
SFS
Esquema Simplificado do Sistema de Gerenciamento:
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Sensor de Combustivel: SFS Software Fuel Sensor
SFS = Sinal da Sonda Lambda + Inteligência (software).
O SFS (Software Fuel Sensor) é a rotina computacional que determina o tipo de combustível que está sendo queimado para que a ECU adapte os parâmetros do motor;
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O sinal da Sonda Lambda é usado para determinar se a mistura queimada esta rica (excesso de combustível) ou pobre (excesso de ar);
Com isso a ECU mantém o motor funcionando sempre na mistura correta.
Função da Sonda Lambda:
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Mudança do comb. (e portanto da Estequiometria)
Detecção da mistura incorreta
Cálculo da quant. de combustível necessária p/ a correção
Comparação das quantidades de combustível:
NOVA
vs
ANTIGA
Determinação do novo combustível: reconhecimento pela ECU das novas
caract. do novo combustívelCorrecao Necessaria
% A
lco
ol n
o
Co
mb
ust
ivel
Calcula a quantidade de combustível necessária para mistura correta:
mcomb=mar/ Esteq
Lógica de Funcionamento do SFS:
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Como funciona? Por que o SFS é viável ?
1) Pelas propriedades físico-químicas do álcool e da gasolina, não há possibilidade de separação de fases no tanque;
- Implica em que mudancas bruscas de combustível so podem ocorrer no abastecimento;
2) O processo de reconhecimento do combustível ocorre em curtíssimo tempo;
- Em alguns segundos de operação (após religar o carro), mesmo em marcha lenta, já é possível ao SFS reconhecer a mudança de combustível.
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Gasolina - E22 Álcool - E10022% Etanol 93% Etanol 78% Gasolina 7% Água
Outros Exemplos:0% E22100% E1000% Gasolina93% Etanol7,0% Água
25% E2275% E10019,5% Gasolina75,25% Etanol5,25% Água
50% E2250% E10039% Gasolina57,5% Etanol3,5% Água
75% E2225% E10058,5% Gasolina39,75% Etanol1,75% Água
100% E220% E10078,0% Gasolina22,0% Etanol0% Água
DIAGRAMA DE EQUILÍBRIO DE FASE PARA O SISTEMA: ETANOL, ÁGUA e GASOLINADIAGRAMA DE EQUILÍBRIO DE FASE PARA O SISTEMA: ETANOL, ÁGUA e GASOLINA
ÁGUA 100% Vol.ÁGUA 100% Vol.GASOLINA 100% Vol.GASOLINA 100% Vol.
ETANOL 100% Vol.ETANOL 100% Vol.
Linha de Possíveis MisturasLinha de Possíveis Misturas
80
70
60
50
40
30
20
10
90
80
70
60
50
40
30
20
10
90
80
70
60
50
40
30
20
10
90
Dados em % de Volume a 24°CDados em % de Volume a 24°C
Exemplo Prático:40% E2260% E100
31,2% Gasolina64,6% Etanol 4,2% Água
REGIÃO DE 2 FASESREGIÃO DE 2 FASES
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Como funciona? Características dos dois combustíveis:
Gasolina (E-22)1:Estequiometria: 13,8 : 1
Octanagem: 81 (MON)
Pressão de Vapor2: 38 kPa
Poder calorífico: 9.600 kcal/kg
Calor de Vaporiz.: 101 kcal/kg
Densidade a 20ºC: 756 kg/m³
Álcool Hidratado:Estequiometria: 8,9 : 1
Octanagem: 90 (MON)
Pressão de Vapor2: 9 kPa
Poder calorífico: 6.100 kcal/kg
Calor de Vaporiz.: 201 kcal/kg
Densidade a 20ºC: 810 kg/m³
(1) E22= Gasolina com 22%vol de etanol anidro
(2) Método segundo Grabner a 20ºC
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A baixa pressão de vapor das misturas com alto % de álcool faz
necessária a presença de um sistema auxiliar de partida a frio;
Ao ligar a chave de ignição:
ECU checa o último combustível registrado
Teor Álcool > 80%?
Não é acionado o sistema auxiliar de partida
Não
Temp. Motor < 20 ºC?
Não
Sim
Temperatura Motor
Tem
po
de
Inje
cao
G
aso
lina
Monitora a ocorrência da partida
Sim
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1AVP 4AVP
45 pinouts 80 pinouts
µ Controller
68HC11
128KBytes EPROM
2,5Kbytes RAM
0,5KbytesEEPROM
4MHz
8 bits
µ Controller
ST10S269
256 kbytes Flash
8 kbytes RAM
2 kbytes EEPROM
25 MHz
32 bits
Ignição
1x Módulo Interno
Ignição
2x2 Módulo Interno
Drive by cable Drive by cable
Distribuitor Distribuitor Less
Placa com tecnol.(SMD),
4-layers:
Área=130 cm2
Placa com tecnol.(SMD),
4-layers:
Área=192 cm2
KR (Knock)
L9119
KR (Knock)
Sigma
Mudanças no Mudanças no Hardware:Hardware:
Evolução da ECU Evolução da ECU
Convencional Total-Flex
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– Novo comando de válvulas:
• Melhoria da versão básica do motor;
Alterações no hardware do motor EA-827:
– Injetores c/ – faixa de trabalho
ampliada (20%),– maior pressão (17%)
de injeção:• Garante o fornecimento da
quantidade requerida de combustível em altos regimes;
• Garante a linearidade em condições de baixo consumo.
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– Válvulas e sedes com
material mais resistente
ao desgaste:• Válvulas Adm. e Escape:
Inserto em Stellite F;
• Anéis Assento de válvula:
CoMo12FS (alta dureza).
Alterações no hardware do motor EA-827:
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– Nova velas de ignição:• Grau Térmico intermediário entre
Álcool e Gasolina;• 2mm mais profundas na câmara
de combustão (combustão mais rápida para maior eficiência e estabilidade de M.Lenta);
• Garantia do prazo de manutenção de 60.000 km.
Alterações no hardware do motor EA-827:
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– “Distributor-less”:• Bobina dupla: maior energia
disponível nos eletrodos das velas.
Alterações no hardware do motor EA-827:
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– Nova bomba de combustível:• Proteção contra corrosão;• Garantia de vazão para
qualquer condição de operação.
Conectores Elétricos
_ Sobre moldados (ao invés de terminal-faca)
Armadura
_ Novo Commutator Carbon
_ Lamelas com banho de Sn
Carcaça da bomba
_ Banho de Sn (era Zn +Cr)
Mancal
_ Sem Bucha
Pino de Enconto
_ Niquelado
_ Endurecido
Carcaça Intermediária
_ Camada anodizada de maior espessura
_ Selada a frio (verniz)
Tampa de sucção
_ Camada anodizada de maior espessura
_ Selada a frio (verniz)
Tampa superior
_ Integrada
Alterações no hardware do motor EA-827:
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Alterações no “hardware” do veiculo:
– Sistema de partida a frio:
• Garantia de partida a baixas temperaturas com misturas de alto % de álcool.
Sistema de partida a frioSistema de partida a frio
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Alterações no “hardware” do veiculo:
– Sistema de controle de emissões evaporativas:
• Gerencia as emissões das misturas de alta pressão de vapor (tendência a evaporação).
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Alterações no “hardware” do veiculo:
– Pré-conversor catalítico (“close cat”):
• Rápido aquecimento do catalisador com qualquer combustível, para redução de emissões na fase fria;
Pré-cat.
Pós-cat.
– Pós-cat : Garantia de
longevidade para o sistema de controle de emissões.
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Resultados Obtidos
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Dados Técnicos:
Motor:•Modelo AP-827 1.6L TF
•Nº Cilindros / Disposição 4 / longitudinal
•Nº Válvulas / Cilindro 2
•Capacidade Volumétrica Efetiva (cm³)’ 1.596
•Curso do Pistão (mm) 77,4
•Diâmetro do cilindro (mm) 81,0
•Relação de Compressão 10 : 1
•Comando de Válvulas (mm levante / º abertura) 10,6 / 216
•Injeção Eletrônica multiponto seqüencial
•Número de injetores de combustível 4
•Sistema de Ignição eletrônica / sem distribuidor
Veículo: •Comprimento (mm) 3.916
•Altura (mm) 1.415
•Largura (mm) 1.628
•Capacidade do Tanque de Combustível (l) 51
•Capacidade do Reservatório de Partida a Frio (l) 1,8
•Capacidade da Bateria (Ah) 48
•Peso (kg) 932
•Cw x Área Frontal (m²) 0,34 x 1,93 = 0,656 m²
•Pneus 175 / 70 R13 (rd= 0,280 m)
•Rodas 5J x 13
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Curvas de Desempenho:
80
100
120
140
160
0 1 2 3 4 5 6 7 8
1000 RPM
TORQ
UE [N
m]
0
20
40
60
80
POTÊ
NCIA
[kW]
Gasolina
Álcool .
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Por que maior potência com álcool?:
arcombd
vtm esteq
HRPMVPotência
**
120*
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Gasolina (E-22)1:Estequiometria: 13,8 : 1
Octanagem: 81 (MON)
Pressão de Vapor2: 38 kPa
Poder calorífico: 9.600 kcal/kg
Calor de Vaporiz.: 101 kcal/kg
Densidade a 20ºC: 756 kg/m³
Álcool Hidratado:Estequiometria: 8,9 : 1
Octanagem: 90 (MON)
Pressão de Vapor2: 9 kPa
Poder calorífico: 6.100 kcal/kg
Calor de Vaporiz.: 201 kcal/kg
Densidade a 20ºC: 810 kg/m³
(1) E22= Gasolina com 22%vol de etanol anidro
(2) Método segundo Grabner a 20ºC
Álcool requer mais energia para evaporar:
-Menor temperatura da mistura (maior enchimento do motor);
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0
10
20
30
40
50
60
0 10 20 30 40 50 60 70
Rotação x 100 [rpm]
Efi
ciên
cia
Tér
mic
a [%
]
Álcool (E100) Gasolina (E22)
Curvas de Eficiência Térmica em Plena Carga:(Aproveitamento da energia contida no combustível)
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EMISSÕES RELATIVAS CICLO FTP75
0%
100%
200%
300%
400%
CO HC NOx R-CHO
E22 Mistura* Álcool
Mistura* = 50%vol. de E22 + 50%vol. de Álcool Hidratado
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Valores de Desempenho:
Motor AP-827 1.6L TFCOM GASOLINA
(E-22)COM ÁLCOOL
(AEHC)
Potência (kW @ rpm) 71 @ 5750 73 @ 5750
Torque (Nm @ rpm) 138 @ 3000 141 @ 3000
Velocidade Máxima (km/h) 183 184
Aceleração (s) 0 a 100 km/h 11,5 11,2
Retomada (s) 60 a 100 km/h - 4ª Marcha 9,7 9,6
Retomada (s) 60 a 100 km/h - 5ª Marcha 13,4 13,3
Retomada (s) 80 a 120 km/h - 4ª Marcha 10,5 10,4
Retomada (s) 80 a 120 km/h - 5ª Marcha 14,4 14,2
Consumo Combustível Urbano (km/l) 11,4 8,0
Consumo Combustível Estrada (km/l) 16,8 11,6
Consumo Combustível Ponderado (km/l) 13,8 9,6
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0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1,8
20 40 60 80 100 120
Preço Álcool / Preço Gasolina [%]
R$/
km c
om
Álc
oo
l R
$/km
co
m G
aso
lina
Urbano Estrada
70%
Quando rodar com álcool?
Vantagem rodar com álcool
Vantagem rodar com gasolina
Quando rodar com gasolina?
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Quanto de IPVA?
IPVA dos veículos Total Flex
igual
ao IPVA dos carros a álcool:
3%
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FIMFIM
OBRIGADO !OBRIGADO !