2016

Evento: 25º SAE BRASIL International Congress and Display

Autoria: Egidio Miguel Gomes Correia, Arnaldo Freitas Camarão, Oswaldo Urbani Filho

Ano de Publicação: 2017

Resumo: Este trabalho apresenta o projeto e desenvolvimento de um novo conceito de eixo diferencial na configuração denominada tandem, com dois eixos trativos, para caminhões pesados. O projeto consiste em uma solução técnica simples, obtida através da instalação de um mecanismo de acionamento no eixo trativo dianteiro, possibilitando o acoplamento e o desacoplamento entre as duas unidades trativas do conjunto. Os eixos em tandem são amplamente utilizados por caminhões tratores conhecidos como cavalos mecânicos, destinados ao transporte de cargas pesadas e extra-pesadas em rodovias pavimentadas. Este tipo de eixo é também utilizado com frequência em aplicações conhecidas como fora-de-estrada ou vocacionais, tais como: construção, mineração, agricola, madeireira e exploração de petróleo. No Brasil, as regras para o transporte de cargas em rodovias são definidas por legislação específica, contida nas resoluções do DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes ) e CONTRAN (Conselho Nacional de Trânsito) , entidades ligadas ao DENATRAN (Departamento Nacional de Trânsito). A partir de  2011, a resolução 211 do CONTRAN tornou obrigatório o uso de eixos tandem em caminhões que transportam carga igual ou superior a 57 toneladas. Veículos com esta capacidade de tração são denominados 6x4 (seis por quatro), ou seja são 6 rodas no cavalo mecânico no total, sendo 4 trativas e 2 direcionais. O novo conceito de eixo diferencial, também conhecido como eixo com controle inteligente de tração, permite que os veículos de transporte pesados e extra-pesados possam operar de modo mais eficiente, considerando que em determinadas etapas do ciclo de trabalho ou missão do veículo, ele irá trafegar parcialmente carregado ou mesmo vazio, como por exemplo caminhões tanque, graneleiros, canavieiros e madeireiros, dispensando a necessidade de se utilizar toda a sua capacidade disponível de tração. A possibilidade de desacoplamento do sistema de eixos na configuração tandem, traz benefícios como a redução do consumo de combustível, o aumento da vida útil do óleo lubrificante e da durabilidade dos componentes internos de tração do eixo, contribuindo para o conforto do motorista, pois melhora a dirigibilidade do veículo em manobras, e finalmente reduz o desgaste dos pneus trativos da unidade desacoplada , principalmente quando erguida do solo com auxilio de um suspensor pneumático. Neste trabalho, protótipos do eixo foram projetados e fabricados para execução de testes comparativos com o eixos convencionais , em laboratório , campo de provas e rota típica do veículo, utilizando-se caminhões de fabricação nacional com eixos tandem convencionais versus o eixo com controle de tração. Resultados comparativos destes testes são apresentados e analisados para comprovação dos benefícios esperados, bem como são propostos novos desenvolvimentos com o objetivo de aprimoramento e ampliação do uso deste novo conceito, inclusive para outras aplicações.

Evento: 25º SAE BRASIL International Congress and Display

Autoria: João Rodolfo Januário, Thales Fillipe Policarpo de Oliveira, Felipe Debian Andrade, André Marcelino, Alex de Oliveira, José Ricardo Sodré

Ano de Publicação: 2017

Resumo: This paper presents the physical adjustments and the incorporation of a control system to injection, ignition and throttle valve parameters for operation of a diesel engine with 100% hydrous ethanol. The control system of the aforementioned parameters integrates three dependent subsystems. The control systems of the throttle valve opening, fuel injection and ignition timings have the purpose to reduce cylinder pressure, control engine speed and the combustion process. The signals generated depend on engine speed and knock sensors, which are operated by microcontrollers programmed in Assembly and C language. The measured parameters during engine operation are relative humidity, temperature in different engine locations, fuel consumption and intake air mass flow rate. The data collected are monitored by a software developed in LabVIEW platform. The software also controls the load applied at each engine operating condition. 

Evento: 25º SAE BRASIL International Congress and Display

Autoria: João Rodolfo Januário, Thales Fillipe Policarpo de Oliveira, Felipe Debian Andrade, André Marcelino, Alex de Oliveira, José Ricardo Sodré

Ano de Publicação: 2017

Resumo: Wet ethanol is a low cost renewable fuel which often shows challenging ignition in spark-ignited engines. This can be tackled by using non-flame propagating combustion modes like HCCI. This paper shows experimental results of a diesel fueled generator set which recovers exhaust heat from one of the diesel cylinders to promote HCCI of ethanol on other cylinders. Experimental tests provided results of heat release, energy efficiency and a thorough combustion analysis that demonstrate the possibility of this concept which requires minimal changes on the original engine, making possible to retrofit existing units. A three-cylinder four-stroke engine originally fueled with diesel was used. The diesel injection system in one of the cylinders was replaced by an ethanol electronic fuel injection. Inlet heat for achieving HCCI was provided by complete exhaust recycling from one of the diesel cylinders. Stable HCCI combustion was achieved in the ethanol cylinder. Very low cycle-to-cycle combustion variation was observed and indicated efficiency was at the same levels of the original diesel cylinder.

Evento: 25º SAE BRASIL International Congress and Display

Autoria: André Souza Mendes, Douglas De Rizzo Meneghetti, Marko Ackermann, Agenor De Toledo Fleury

Ano de Publicação: 2017

Resumo: Vehicle dynamics simulation is an essential stage of product  development. It is a low cost alternative to the expensive and time- consuming experimental tests performed during the design phase.  The ability to accurately predict the dynamics of vehicles can, for instance, provide useful information about their stability characteristics. Yaw instability, in particular, can cause divergent yaw behavior in conventional passenger cars and jackknife in articulated vehicles, like tractor-semitrailer combinations. These instabilities are associated with safety issues since their occurrence can cause accidents with fatal losses, injuries and property damage. Therefore, the development of vehicle models and simulation environments is necessary. This paper presents the open source package Vehicle Dynamics - Lateral. Developed using the object oriented programming paradigm, the package provides a collection of vehicle and tire models, represented by a set of base parameters and characteristic functions covering both simple and articulated vehicle simulations, as well as specific graphics generation. The package is hosted on GitHub, an online platform where software code can be shared and collaboratively developed. The goal of the package is to serve as a free, open and expandable toolbox for vehicle dynamics studies, as an academic alternative to the high cost closed commercial programs. This approach ensures thorough access to the source code and allows researchers and developers to verify all details of the implementation, as well as collaborate to the project. The code is written in MATLAB, a well-spread programming language with a significant number of adepts both in academia and industry.

Evento: 25º SAE BRASIL International Congress and Display

Autoria: Raphael Gonçalves, Rubens Pinati, Rodrigo Godoi

Ano de Publicação: 2017

Resumo: Distortion is an intrinsic and undesired effect of the welding process, inducing residual stresses and hence, reducing the fatigue life of the welded structure. This distortion however, does not occurs simultaneously among the entire structure; instead, it occurs gradually during the execution of the welding chord. Due to this, equal structures, but composed by weld chords executed in a different sequencing, presents different residual stresses and therefore, different fatigue performances. This study proposes a method, using finite elements model (CAE), to capture the non-linear distortions of distinct welding sequences and contrast the diverse impacts in fatigue life.

Evento: 25º SAE BRASIL International Congress and Display

Autoria: Fernando Ulhôa, Marcos Campolina, Gustavo Portilho, Rogério Amorim

Ano de Publicação: 2017

Resumo: This work consists of a computational simulation of a highperformance ethanol engine to race Formula SAE Brazil. This studywas conducted in order to reduce the performance losses caused by themandatory usage of an air restrictor in the intake system. It started byredesigning the entire intake system of a Honda 600cc engine, selectedby the GTR FSAE Team for this competition. The Ricardo WAVEsoftware was used to developed a base engine model and their resultswere compared with the initial data (factory default). Then, a newintake system model based on the proposed changes was simulated.After observing the effects that the air restrictor could make to theperformance, some actions were taken to minimize them. Finally, anengine fuel conversion to Brazilian Ethanol was carried out. The finalresults showed a feasible power improvement around 6% whencompared with the gasoline engine with air restrictor.