Universidade Federal da Grande Dourados
Curso Para Softwares de Simulação de Motores a Combustão Interna
Jean Michel Colet Dourados/Agosto de 2014
Sumário
Introdução............................. Introdução................................................... ............................................ .............................................. ................................ ........ 4 Objetivos................................. Objetivos....................................................... ............................................ .............................................. .............................. ...... 4 Uso do Desk Top Dyno..................................... Dyno............................................................ ............................................. ......................... ... 5 Seção 1 – 1 – Short Short Block ……………………………………. …………………………………….………………….. 5 Seção 2 – 2 – Cylinder Cylinder Heads..................................... Heads........................................................... ............................................ ...................... 5 Seção 3 – 3 – Compression........... Compression................................. ............................................ ............................................ .............................. ........ 6 Seção 4 – 4 – Induction.......... Induction................................ ............................................ ............................................ ..................................... ............... 6 Seção 4.1 – 4.1 – Blower............... Blower..................................... ............................................ ............................................ ................................. ........... 9 Seção 5 – 5 – Exhaust............. Exhaust................................... ............................................ ............................................ .................................... .............. 11 Seção 6 – 6 – Camstasft............... Camstasft..................................... ............................................ ............................................ ............................... ......... 14 Uso do Engine Analyzer Pro Versão 3.9.............................................. 3.9.......................................................... ............ 17 Seção 7 – 7 – Short Short Block Specs..................................................... Specs........................................................................... ........................ 18 Seção 7.1 - Block Accessories......................................... Accessories............................................................... ................................. ........... 20 Seção 8 – 8 – Cilinder Cilinder Head..................................... Head........................................................... ............................................ .......................... 20 Seção 8.1 – 8.1 – Intake Intake Port Specs.............................. Specs....................................................... ............................................. .................... 21 Seção 9 – 9 – Intake Intake System S ystem Specs................................................... Specs......................................................................... ...................... 24 Seção 10 – 10 – Exhaust Exhaust System Specs................................... Specs......................................................... ................................. ........... 27 Seção 10.1 – 10.1 – Exhaust/Muffler Exhaust/Muffler System....... S ystem................................. .................................................. ............................. ..... 28 Seção 10.2 – 10.2 – Collector Collector Specs.................................... Specs.......................................................... ........................................ .................. 29 Seção 11 – 11 – Cam/ Cam/ Valve Train........................................................ Train........................................................................... ................... 29 Seção 12 – 12 – Turbo/ Turbo/ Supercharger Specs................................... Specs......................................................... ......................... ... 31 Seção 12.1 – 12.1 – Turbo Turbo Supercharger................................ Supercharger...................................................... ..................................... ............... 31 2|Página
Sumário
Introdução............................. Introdução................................................... ............................................ .............................................. ................................ ........ 4 Objetivos................................. Objetivos....................................................... ............................................ .............................................. .............................. ...... 4 Uso do Desk Top Dyno..................................... Dyno............................................................ ............................................. ......................... ... 5 Seção 1 – 1 – Short Short Block ……………………………………. …………………………………….………………….. 5 Seção 2 – 2 – Cylinder Cylinder Heads..................................... Heads........................................................... ............................................ ...................... 5 Seção 3 – 3 – Compression........... Compression................................. ............................................ ............................................ .............................. ........ 6 Seção 4 – 4 – Induction.......... Induction................................ ............................................ ............................................ ..................................... ............... 6 Seção 4.1 – 4.1 – Blower............... Blower..................................... ............................................ ............................................ ................................. ........... 9 Seção 5 – 5 – Exhaust............. Exhaust................................... ............................................ ............................................ .................................... .............. 11 Seção 6 – 6 – Camstasft............... Camstasft..................................... ............................................ ............................................ ............................... ......... 14 Uso do Engine Analyzer Pro Versão 3.9.............................................. 3.9.......................................................... ............ 17 Seção 7 – 7 – Short Short Block Specs..................................................... Specs........................................................................... ........................ 18 Seção 7.1 - Block Accessories......................................... Accessories............................................................... ................................. ........... 20 Seção 8 – 8 – Cilinder Cilinder Head..................................... Head........................................................... ............................................ .......................... 20 Seção 8.1 – 8.1 – Intake Intake Port Specs.............................. Specs....................................................... ............................................. .................... 21 Seção 9 – 9 – Intake Intake System S ystem Specs................................................... Specs......................................................................... ...................... 24 Seção 10 – 10 – Exhaust Exhaust System Specs................................... Specs......................................................... ................................. ........... 27 Seção 10.1 – 10.1 – Exhaust/Muffler Exhaust/Muffler System....... S ystem................................. .................................................. ............................. ..... 28 Seção 10.2 – 10.2 – Collector Collector Specs.................................... Specs.......................................................... ........................................ .................. 29 Seção 11 – 11 – Cam/ Cam/ Valve Train........................................................ Train........................................................................... ................... 29 Seção 12 – 12 – Turbo/ Turbo/ Supercharger Specs................................... Specs......................................................... ......................... ... 31 Seção 12.1 – 12.1 – Turbo Turbo Supercharger................................ Supercharger...................................................... ..................................... ............... 31 2|Página
Seção 13 – 13 – Test Test Conditions.................................... Conditions.......................................................... ........................................... ..................... 33 Seção 14 – 14 – Fuel Fuel Specs.................................. Specs........................................................ ............................................ ............................... ......... 35 Exercícios............................. Exercícios................................................... ............................................ ............................................ ................................. ........... 39 Conclusão.......................... Conclusão................................................ ............................................ ............................................ .................................... .............. 40 Referências Bibliográficas.............................. Bibliográficas.................................................... ............................................ .............................. ........ 41
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Introdução
Este curso irá focar e apresentar dois simuladores de motores a combustão sendo eles, Desk Top Dyno 2000 e Engine Analyzer, ambos com o mesmo objetivo que é estimar curvas de torque e potencias e outras informações proveniente de um motor, com complexidades diferentes de uso, poderá ser abordado no fim do estudo qual é o melhor a ser usado para cada caso, ambos de fabricação americana, com grandes renomes no mundo a fora. Em primeiro caso veremos o Desk Top Dyno, pois é um software muito simples e fácil de lidar, pela baixa exigência de dados a serem inseridos que necessita para gerar a sua simulação, a aquisição de dados é inserida pelo usuário é pequena, deste modo é esperado um valor restrito de informação final ou que a margem de erros seja maior e deixando a se desejar em alguns pontos. O Engine Analyzer é um pacote de software abrangente, que estima o desempenho de um motor baseado em entrada de dados e medidas bem especificas, são estimativas que podem ser usadas para análise de dinamômetro, pista de corrida ou desempenho normal de rua, porém é um programa muito complexo de ponto de vista inicial, que faz cálculos exatos de todos os detalhes inseridos pelo usuário, mas existem tantas variáveis a serem expressas que nem mesmo o software pode calcular, portanto, ele faz uso de simplificação, simplif icação, e algumas suposições são feitas para reduzir os cálculos para um nível administrável de dados, que mesmo assim é um valor grande. Objetivos
A ideia inicial é apresentar ao leitor uma maneira simples e eficaz de simulação de motores a combustão interna, com dois softwares, sendo assim fazer comparações de ambos e questionar qual deles é mais especifico e o porquê, visto que uma simulação pode criar expectativas quase sem custo algum ao usuário, onde na pratica poderia perder perder o projeto e dinheiro. Será apresentado à simulação o motor GM seis cilindros de 250 polegadas cubicas ou 4100 cilindradas, posteriormente ao curso o aluno poderá ver vários exemplos e também simular o motor existente em seu cotidiano, criando assim em sua mente o poder e validação do software para simulações futuras.
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Uso do Desk Top Dyno 2000
Descrição de entradas
Será dividido nas seguintes seções: Short Block; Cylinder Heads; Compression; Induction; Exhaust; Camshaft. Seção 1 – “Short Block” ou Bloco Curto “Block” ou Bloco
Inserir o nome do bloco ou escolher na biblioteca de dados o motor a ser usado. “Bore” ou Diâmetro
Nesta seção deve ser inserido o valor do diâmetro do pistão, exatamente o valor no qual o motor a ser simulado se encontra com ou sem retificas. “Stroke” ou Curso
Inserir o valor do curso que o embolo realiza, pode ser medido pelo virabrequim ou na variação de ponto morto inferior e superior. “Cylinders“ ou Cilindros
Inserir o numero de cilindros do motor. Com esses dados o simulador calcula o volume unitário de cada cilindro e o volume total em pol³ ou cm³. Seção 2 – “Cylinder Heads” ou Cabeças de Cilindro
“Cylinder Heads” ou Cabeças de Cilindro
Inserir o nome do cabeçote ou cabeça de cilindro a ser utilizada ou dar um nome a nova entrada. “Airflow File” ou Arquivo de Fluxo de Cabeçote
Inserir os dados calculados para o fluxo de cabeçote ou de uma aquisição empírica, dado este dado em CFM (Pés cúbicos por minuto), normalmente retira-se este 5|Página
dado de uma bancada de fluxo, caso não se tenha os valores empíricos, pode-se usar valores típicos de fluxos que o programa fornece no ícone de escolha. “Intake Valves” ou Numero de válvulas de Entrada
Inserir número de válvulas de admissão que cada cilindro possui, podendo ser uma ou duas, de uso cotidiano. “Exhaust Valves” ou Válvulas de Escape
Inserir número de válvulas de escape que cada cilindro possui, podendo ser uma ou duas, de uso cotidiano. “Intake Valve” ou Válvula de Entrada
Inserir o diâmetro da válvula de admissão que o cilindro possui. “Exhaust Valve” ou V álvula de Escape
Inserir o diâmetro da válvula de escape que o cilindro possui. Os valores dos diâmetros podem ser inseridos tanto em milímetros como em polegadas, mais deve se alterar em preferencias o modo de inserir. Seção 3 – “Compression” ou Compressão
Inserir o valor da taxa de compressão exata calculada ou conhecida do motor, deste modo o valor da câmera de combustão (Combustion Space) será calculado automaticamente. Seção 4 – “ Induction” ou Indução
“Induction Flow” ou Fluxo de Indução
Inserir o valor de fluxo em CFM da carburação ou injeção e em “@” inserir a pressão que foi admitida o fluxo. “Fuel” ou Combustível
Inserir o combustível a ser simulado, no simulador há disponibilidade dos seguintes combustíveis: Gasolina; Etanol; Metanol; GNV (Gás Natural Veicular); Propano; Gasolina com adição de nitro. 6|Página
“Manifold Type” ou Tipo de Coletor de Admissão
Inserir o tipo do coletor de admissão, o simulador disponibiliza os seguintes:
Figura 1 - Coletores Simples “single- plane”
Figura 2 - Coletores Duplos “dual plane”
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Figura 3 - Coletores individuais “Individual Runner”
Figura 4 - Coletores de corrida carburado “Tunnel Ram”
Figura 5 - Coletores que visam torque e eficiência de combustível injetado
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“Tuned- Port Injection”
Figura 6 - Injeção Sequencial “Sequential Fire- Injection” Seção 4.1 - Blower
Injeção forçada que seria o blower ou turbina “Forced Induction”, devemos nos aprofundar em neste tópico, pois há muitos dados a serem inseridos, tais como: - None: Nenhum blower, motor aspirado normalmente. - Turbo Charger:
São turbinas, o software já tem em seu diretório de turbinas
vários modelos, mais no final da lista há a opção “Custom Turbo” seria onde o usuário configuraria o turbo compressor para seu projeto.
Figura 7 – Blower modelo Turbo Charger 9|Página
- Centrifugal Blower:
São modelos de blower centrífugos tem grande aplicação
em motores de desempenho, no software a opções de Paxton e Vortech, mais há a opção “Custom” para edições .
Figura 8 – Blower modelo Centrifugo “Paxton” Roots Blower:
São blower´s desenvolvidos para arrancada ou motor que
exigem e buscam extremas potencias, são movidos por correias pelo próprio motor, no software oferece para rua “street”, competição “competition” e corrida “race”.
Figura 9 – Blower modelo “Roots” 10 | P á g i n a
“Flow” ou Fluxo
Inserir o fluxo em CFM do pressurizador. “Speed” ou Velocidade
Inserir a velocidade do pressurizador. “Eff” ou eficiência
Inserir a eficiência do pressurizador. “Intercooler” ou Resfriador
Inserir a eficiência em % do resfriador. “Boost Limit” ou Pressão Limite
Inserir até que valor de carga ou pressão está sendo gerada. Seção 5 – Exhaust ou Escape
“Exhaust System” ou Sistema de Escapamento
Escolher dentre as ofertas do software o sistema de escapamento que se encaixa com o projeto do motor simulado, e segue a sequencia de sistemas mais restritivos para menos restritivos, isto se falando em fluxo de gases de escape: Stock Manifolds And Mufflers
Escape de rua original super-restritivo, com grandes obstáculos.
Figura 10 – Escape comumente usado na rua. 11 | P á g i n a
H.P. Manifolds And Mufflers
Melhora considerável em relação ao de rua, com menos incidências de quinas, mais ainda com obstáculos.
Figura 11 – Escape de carros modernos visando pouco desempenho. Small Tube Headers With Mufflers
São normalmente concebidos para motores de alto desempenho para aplicações de rua. A melhor peça tem cada coletor unitário de 1,625 polegadas e os tubos secundários de 2,5 polegadas, normalmente com um arranjo mais arredondado sem quinas vivas de restrição. A definição “Mufflers” é se tem ou não abafadores, ou seja, pode simular tanto com ou sem abafadores.
Figura 12 – Escape dimensionado para motores de rendimento médio. 12 | P á g i n a
Large-Tube Headers With Mufflers
São de elevado desempenho, normalmente montados em motores de grande potencia que necessitam de grande vazão de gases, restrições mínimas possíveis e com um diâmetro de coletor primário de 2,375 polegadas e o secundário variando de 2,5 polegadas até 4,5 polegadas.
Figura 13 – Escape dimensionado para motores de rendimento alto. Large Stepped-Tube Race Headers
Utilizados somente em pista de corrida ou arrancada, pois possuem diâmetros enormes de tubos, não havendo praticamente restrição alguma de gases deste modo perdendo o torque de baixa, ou seja, em valores de baixos rpm´s, assim uso inapropriado para algum carro de rua.
Figura 14 – Escape dimensionado para motores de corrida. 13 | P á g i n a
Seção 6 – Camshaft
Figura 15 – Comando de válvulas “Camshaft Type” ou Tipo de comando
Inserir o nome do comando ou nome que desejar para identificar. “Lifter” ou Tuchos
Inserir o modelo de tucho que será utilizado no projeto se é hidráulico, mecânico ou roletado. “Cam Specs@” ou Especificação
Indicar a que tipo de medida foi inserido os dados do comando de válvulas. “Int Lift@ Valve e Exh Lift@ Valve” ou Levantes de Válvula
Inserir os dados de levante de válvulas do comando. “Cam File” ou Arquivo de Comando
Neste item o usuário poderá salvar ou abrir um comando salvo na biblioteca. “Lobe Center” ou Ângulo de Centro do Comando.
Permite inserir o lob certer do comando de válvulas. “Int Duration e Exh Duration” ou Duração de Entrada e Saída em Ângulo
Permite inserir os dados de angulação do comando de válvulas.
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“Timing@ (+) /Ret (- )”
Permite que o usuário altere em ângulos a montagem do comando, atrasado ou adiantado.
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Exemplo de Sim ul ação do M otor GM 250 áEtanol F eita Pelo Desk Top Dyno 2000
Figura 16 – Tabela gerada pelo Desk Top Dyno pós-cálculos
Figura 17 – Gráfico (rpm vs Hp/Torque), gerado pelo Dyno 2000 pós-cálculos
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Uso do Engine Analyzer Pro Versão 3.9
Descrição de entradas
Inicialmente temos uma interface com vários ícones, cada um tem sua característica especifica de dados a serem inseridos, como segue a figura 18 abaixo.
Figura 18 – Plataforma inicial do Engine Analyzer Definição de cada item da plataforma
“Open From Engine Library” ou Abrir arquivos já simulados
Na biblioteca de dados ficam armazenados todos os arquivos de motores já simulados, sendo assim cada vez que o usuário precisar rever ou abrir o projeto de motor simulado poderá usar essa ferramenta para busca-lo. “Save Complete Engine” ou Salvar o Motor
Está opção servirá ao usuário salvar na biblioteca de dados o motor como um todo, já montado com todas as seções inseridas e completas ou não.
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O Engine Analyzer está dividido nas seguintes secções a serem montadas:
Short Block Specs; Head Specs; Intake System Specs; Exhaust System Specs; Cam/ Valve Train Specs; Turbo/Supercharger Specs; Calculate Performance. Seção 7 – “Short Block Specs” ou Definições do Bloco Nesta seção serão inseridos todos os dados do bloco do motor peças moveis e fixas como segue na figura 19.
Figura 19 - Plataforma de dados do bloco do motor “Bore” ou Diâmetro
Nesta seção deve ser inserido o valor do diâmetro do pistão em polegadas, exatamente o valor no qual o motor a ser simulado se encontra com ou sem retificas.
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“Stroke” ou Cur so
Inserir o valor do curso que o embolo realiza em polegadas, pode ser medido pelo virabrequim ou na variação de ponto morto inferior e superior. “# of Cylinders“ ou Cilindros
Inserir o numero de cilindros do motor, com estes dados o simulador calcula o volume unitário de cada cilindro e o volume total em pol³ ou cm³. “Piston Rings” ou Anéis de Pistão
Definir e escolher pelos modelos já impostos pelo simulador o tipo do pistão desejado. “Rod Length” ou Comprimento da biela
Inserir comprimento exato da biela em polegadas, de centro a centro. “Piston Skirt” ou Saia do Pistão
Inserir como recomenda o manual, onde se encaixa proporcional ao diâmetro do pistão ou medir a saia do pistão. “ Bearing Size” ou Tamanho do Rolamento
Descreve o tamanho relativo e número da biela, calcular o coeficiente do tamanho do rolamento, clicando no botão Clc, ver os detalhes, como explicado na Seção 2.9.1 do manual do software. O coeficiente tamanho do rolamento deve ser entre 0,3 e 2,0 e afeta somente o atrito do motor, não durabilidade efeitos. “Piston Top” ou Topo do Pistão
Permite que o usuário escolha se o topo do pistão tem sido tratado com quaisquer “revestimentos isolantes de calor". Propriedades de revestimentos isolantes podem variar e pode não coincidir com as propriedades assumidas pelo software. Para a maioria dos casos, um revestimento isolante vai melhorar a eficiência térmica e economia de combustível e desempenho a eficiência volumétrica irá cair.
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“Cylinder Leakage” ou Cilindro de Fuga
Esta seção de combinação descreve o vazamento de cilindro relativo pelos anéis do pistão. O software considera apenas que perdeu o poder devido a gases perdidos empurrando o pistão, não considera e fricção ou de durabilidade problemas com golpe destruindo a película de óleo no furo do cilindro. Seção 7.1 – “Block Accessories” ou Acessórios do bloco “Cooling Fan Type” ou Tipo de ventoinha.
Inserir e escolher o modelo da ventoinha utilizada no motor. “Water Pump e Drive” ou Bomba de agua.
Escolher o modelo da bomba de agua no banco de dados do programa, mas normalmente é o motor que a toca a bomba, ou seja, sendo se produção própria. “Inertia, Lb x Ft²” ou Volante do motor.
Escolher no banco de dados do programa o modelo que se encaixa com o motor simulado. Sendo assim com tudo montado o programa lhe apresentará uma tabela com dados do motor, tais como volume dos cilindros, volume do motor, etc., como segue a figura 20 a seguir.
Figura 20 – Obtida pelos dados inseridos da seção bloco
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Seção 8 – “Cylinder Head” ou Definições do cabeçote
Nesta seção o usuário irá montar o cabeçote do motor, assim como válvulas, dutos, e uma importante variável para a simulação do motor o CFM do cabeçote, dado de difícil acesso, sendo adquirido somente via bancada de fluxo, e também inserir o valor da taxa de compressão calculada, como segue na figura 21:
Figura 21 – Plataforma de dados a serem inseridos do cabeçote Seção 8.1 “Intake Port Specs” ou Portas de Entrada
# Valves/Ports Inserir o numero de portas que há no cabeçote, ou seja, as portas de entrada de válvulas.
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“Valve Diameter” ou Diâmetro das válvulas Inserir o diâmetro da válvula de admissão e escape. “Avg Port Diameter” ou Diâmetro do duto Inserir o diâmetro do duto de admissão e escape. “Port Length” ou Comprimento do duto Inserir o comprimento do duto de admissão do cabeçote. “Anti- Reversion”, ou Ant i- Reversão
Descrevem os dutos, válvulas e coletor de como resistem o fluxo no sentido inverso, os dutos que fluem igualmente bem em ambos os sentidos teria 0% antireversão. “Single Flow Coef” ou Coeficiente de fluxo
Se o usuário não tem uma curva de fluxo total, o mecanismo Analyzer Pro pode estimar a curva completa de um coeficiente de vazão, podendo também clicar no botão Clc para calcular o fluxo via coeficiente conforme descrito na Seção 2.9.4 do manual. O potencial do fluxo total de um duto depende não só do coeficiente de fluxo, mas também do número de válvulas por cilindro e o diâmetro da mesma. Um bom coeficiente de vazão é 0,25, mais é muito variável de cabeçotes para cabeçotes, sendo uma estimativa somente. “Flow Table” ou Fluxo de Cabeçote
Com o botão de fluxo de bancada habilitado, clique nele para abrir a tela do fluxo de entrada, insira o elevador de válvula e o fluxo obtido durante o teste de fluxo para até oito elevadores diferentes de válvulas. O usuário irá notar que ao entrar elevador em polegadas os valores são calculados e preenchidos automaticamente, e vice-versa. O usuário deve também especificar a pressão de ensaio utilizada durante o teste de fluxo, ou para o qual os dados de fluxo são corrigidos. Especifique pressão de teste com a caixa de texto na parte superior da tela. Pressões de teste comuns incluem 10, 25 e 28 centímetros de água. Quando tanto um elevador e vazão CFM estão
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disponíveis, um coeficiente de fluxo para que elevador é calculado e relatado na coluna de coeficiente de fluxo e gráficos. O coeficiente de fluxo é útil para verificar se o seu fluxo de dados é razoavelmente precisos. O coeficiente de fluxo será geralmente mais alto em elevadores válvula de baixa, porque a restrição de fluxo é devida principalmente à válvula e não o próprio duto. Coeficientes de vazão superior a 1,0 são altamente improváveis, exceto em baixos elevadores. Coeficientes de fluxo menor que 0,3 são altamente improváveis para dutos OHV, menos de 0,2 são improváveis para os dutos de cabeça chata, se você está obtendo coeficientes de fluxo irracionais, verifique para garantir que você tenha especificado a pressão de teste correto, válvulas, dutos e diâmetro da válvula. Se você estiver indo para usar a tabela de fluxo, é melhor ter pelo menos quatro pontos de fluxo, caso tenha menos do que esses pontos , pode ser melhor para selecionar o botão de opção “Single Use Coef”. Para os testes de fluxo precisos, use as entradas arredondadas (não a cabeça nua) para fluir nos dutos de entrada. “Compression Ratio” ou Taxa de Compressão Inserir o valor calculado ou sabido da taxa de compressão do motor. “Chamber Design” ou Projeto Câmara
Esta função permite-lhe escolher um projeto geral de câmara, esta especificação afeta, como a câmara queima da mistura ar / combustível para várias taxas de compressão, onde estão localizadas as velas de ignição e número de velas de ignição, que afeta a taxa de queima no tempo. “Material/Coating” ou Material / Revestimento
Esta seção permite que você escolha o material da cabeça do pistão (ferro ou alumínio) e se qualquer revestimento de isolamento térmico é aplicado para o interior da câmara de combustão na cabeça. “Burn Rating” ou Classificação de Queima
Esta seção permite que você escolha uma descrição geral do movimento da carga de ar / combustível na câmara de combustão, após a válvula de admissão se fecha. 23 | P á g i n a
Alguns dutos e válvulas de admissão são projetados para girar ou rodar o comando, assim estabelecendo um típico “furacão" na câmara de combustão, este redemoinho faz com que a queima seja mais rápida, resultando em pressões mais elevadas e maior potência. No entanto, um duto de entrada, que é concebido para rodar a carga pode ser restritivo. Seção 9 – “Intake System Specs” ou Sistema de Admissão
Nesta seção o usuário terá que inserir todos os dados de alimentação do motor tais como comprimentos, diâmetros de coletores, carburador, injeção entre outros dados específicos da admissão ar/ combustível.
Figura 22 – Plataforma de dados da admissão “Type” ou Tipo de Admissão
Inserir o modelo de admissão a ser usado, ou de condições especificas, onde será montado na seção que segue abaixo, mesma ideia usada no Desk Top Dyno 2000.
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“Runner Dia@ Head” ou Corredor das cabeças
Identifica o eficaz diâmetro do coletor de admissão onde o coletor atribui à entrada da cabeça da válvula, dado em polegadas. Se os corredores são ovais ou retangulares ou você sabe o volume de corredor e comprimento, clique no botão Clc como descrito na seção 2.9.3, para calcular o diâmetro efetivo. O programa assume que o mesmo número de corredores de coletor de admissão por cilindro como você especificar. O Runner Dia @ Head é o diâmetro de apenas um dos corredores, sendo assim todos os corredores são considerados o mesmo comprimento e diâmetro. “Runner Length” ou Comprimento do corredor
É o comprimento do corredor da porta de entrada de cabeça de cilindro para o primeiro "alargamento" da cabeça do cilindro.
Figura 23 – Comprimento do corredor dos dutos “Runner Fluxo Coef” ou Coeficiente de Fluxo dos corredores É semelhante ao coeficiente de fluxo para a válvula, mas o coeficiente agora descreve a concepção no corredor do coletor de admissão, ou seja, no trajeto até os dutos do cabeçote. Ele não descreve o tamanho ou comprimento dos corredores, tal como foram descritos por outras especificações, superfícies irregulares, ásperas, ou mudanças bruscas de tamanho corredor podem variar o coeficiente de maneira peculiar, são indesejáveis visto como restrição ao ponto de vista de fluxo. 25 | P á g i n a
A regra geral para um bom coletor e dutos é quando se pode ver a válvula de entrada inteira para todos os cilindros, através do carburador ou do corpo de borboleta, este tipo de projeto provavelmente teria coeficiente de fluxo igual a três, indicando praticamente nenhuma restrição devido ao design, de uso prático na realidade é quase impossível ter esse coeficiente. Descrição do Modelo
Coeficiente de Fluxo Estimado
Carburador
0,7 á 1,5
Injeção Multiponto (por cilindro)
1,0 á 2,0
Coletor de dupla admissão
1,0 á 2,5
Coletor de tipo “X”
2,0 á 3,0
Coletor de corrida (design personalizado)
3,0
Tabela 1 - Estimar o coeficiente de fluxo do coletor desejado. “Manifold Type” ou Tipo de Coletor
Esta seção permite que você escolha o tipo de projeto coletor de admissão e o tipo de sistema de distribuição de combustível, isso vai determinar a porcentagem do carburador ou do corpo da borboleta que está disponível para cada cilindro individual e do tipo e força da ingestão e seus efeitos. “Runner Taper” ou Corredor Cônico Se o corredor é de área transversal constante, teria o valor zero, se o ângulo de todos os lados, é de 1 grau, isso seria um cone de 2 graus. Se dois lados são retos e dois lados são afilados 1 grau de linha reta, este seria algo menos de 2 graus de cone. A melhor forma de estimar corredor cone é clicar em o botão Clc e calcular conicidade com base nos dados anteriores inseridos. “Intake Head” ou Calor de Entrada (Aquecimento) Esta seção permite que você escolha o método de aquecimento no coletor de admissão para uma melhor otimização do combustível, distribuição de combustíveis e operação de tempo frio. “Fuel delivery calculation” ou Calculo de Entrega de combustíve l
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Se a escolha for “Yes” (Sim) para cálculos, como mostrado acima, o botão “See Specs” é ativado, clicando neste botão irá exibir um novo menu de sistema de entrega de combustível (carburador ou injeção eletrônica de combustível) em detalhes. Essas especificações não têm efeito sobre o desempenho, mas apenas as recomendações de fornecimento de combustível dadas nos resultados do teste. “Total CFM Rating” ou Classificação de CFM
A classificação do fluxo de ar do carburador (s), ou corpo de borboleta (s) se o motor é injetado. A classificação do fluxo é medida em CFM (Pés cúbicos por minuto), mantendo uma queda de pressão de 1,5 Hg (polegadas de mercúrio) em todo o carburador ou corpo de borboleta. “Plenum Specs” “Plenum” do coletor de admissão é o volume diretamente depois (abaixo), o carburador ou corpo de borboleta antes que o ar passagem se divide em corredores individuais para cada cilindro. Se você quiser especificar “ plenum” especificações, você deve escolher a opção “use specs below” abaixo botão de opção em primeiro lugar. Em seguida, essa especificação se tornará habilitada para que o usuário possa mudar. Seção 10 – “Exhaust System Specs” ou Sistema de Escapamento ou Escape
As especificações do sistema de escape de ajuste afetam sistema de escape e de fluxo de perdas devido a restrições no coletor de exaustão / silencioso. “Header Primary” ou Coletor Principal
Esse setor de escapamento depende normalmente das valvulas usadas, ou seja, se elas são aumentadas por algum motivo devemos aumentar esse coletor, mais como padrão usou de diametro igual às dutos de escape.
“Desing” ou Projeto Esta seção permite que você escolha o design geral do coletor de escape, em linha reta, sem qualquer alteração de diâmetro da cabeça para o coletor ou saída para atmosfera, conicidade constante da valvula para o coletor ou saída para a atmosfera, ou 27 | P á g i n a
com uma variação de diâmetro relativamente pequeno, a alguma distância da cabeça da valvula. “Inside Dia at Head” ou Insira o Diâmetro da Cabeça
É o diâmetro interno do cabeçalho ou corredores do coletor de escape na cabeça, ou seja, na entrada. Caso o usuário saiba seu diâmetro externo do tubo, basta subtrair 0,1 polegadas para obter o diâmetro interno aproximado. “Total Length” ou Comprimento Total
É o comprimento de descarga do colector de escape pós-saída do cabeçote até onde une para os canos secundários, onde tubos individuais se fundem. A maioria dos coletores de escape de produção tem comprimento de 2 a 8 polegadas de comprimento, coletores para uso visando desempenho geralmente são mais longos para aproveitar os efeitos de ajuste de escape, 12 a 24 polegadas. “Runner Flow Coef” ou Coeficiente de Fluxo dos Corredores
É semelhante à passagem de escoamento discutido na secção de entrada do sistema, ou seja, na admissão, mais agora esse coeficiente afeta principalmente restrição de fluxo e apenas um pouco afeta afinação de escape. Descrição
Típico Coeficiente de Escape
Coletores de rua, sem desempenho.
0,7 – 2,0
Coletores de desempenho com os
1,0 - 2,0
corredores mais longos, curvas suaves. Coletores de desempenho com poucas
1,0 – 2,5
curvas e diâmetro maior. Coletores projetados principalmente para
1,5 – 3,0
a baixa restrição, boa afinação (Corrida ou Arrancada). Tabela 2 – Coeficientes de restrição de escapamento.
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Seção 10.1 - “Exhaust/Muffler System” ou Escape/ Sistema de Silenciosos
“Open Headers” ou Escapamento aberto
Vulgarmente chamado de “direto” como próprio nome diz, ele está sem restrição de abafadores e silenciosos, desejando o máximo de potência. “Full Exhaust” ou Escapamento Completo
Contém catalisadores, abafadores, silenciosos, canos e curvas de escapamento convencional, como segue a tabela abaixo:
Tabela 3 - CFM de silenciosos e sua classificação. Seção 10.2 - “Collector Specs” ou Detalhamento de Coletores
“Collector Length” ou Comprimento dos Coletores
Nesta seção deve ser inserido o comprimento dos coletores do início do coletor primário ate alguma restrição como abafadores e silenciosos. “Runner Taper” ou Corredor Cônico Se o corredor é de área transversal constante, teria o valor zero, se o ângulo de todos os lados, é de 1 grau, isso seria um cone de 2 graus. Se dois lados são retos e dois lados são afilados 1 grau de linha reta, este seria algo menos de 2 graus de cone. A melhor forma de estimar corredor cone é clicar em o botão Clc e calcular conicidade com base nos dados anteriores inseridos.
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Seção 11 - “Cam/Valve Train´´ ou Comando e Trem de Válvulas
Nesta seção falaremos sobre o coração do motor que é o comando de válvulas, ele tem como função comandar tudo que vai acontecer no motor e em tempos definidos, alterando configurações de comando de válvulas muda-se totalmente o perfil do motor, visando otimização de torque e potencia em RPM característicos. “Centerline” ou Linha central (G raus)
A localização do ponto de elevação máxima do perfil da came. “Duration @. 050 pol” ou Duração@. 050 pol
É “o número de graus de manivela em que o ressalto é levantado pelo menos 0,050 centímetros acima círculo base, o valor á 0.050” , tornou-se um padrão no mercado. “Max Lob Lift” ou Maxima Elevaçao do Lobe
Identifica o quão alto o lobe do comando levanta o tucho acima da base do círculo em polegadas, se for "elevador de válvula bruto", dividir pela relação do balancim assumida, para obter elevação máxima de variação no tucho. Isto também pode ser feito no menu alternativo “Cam Specs”, clicando no botão “Clc”. “Actual Lash” ou Folga das Valvulas
Identifica a folga entre a ponta da válvula e seu atuador, geralmente o braço oscilante. Se você tiver especificado um tucho hidráulico, essa especificação estará desativada, pois a folga de tucho hidraulico é “0”. Essa função é usada para tuchos mecanicos. “Rocker Arm Ratio” ou Relação dos balancins
Identifica a relação entre o tucho e elevador de válvula. As relaçoes de balancim geralmente variam entre 1.3 a 1.8. Para trem de válvulas sem braços oscilantes, por exemplo, sistema de cames à cabeça com direcionamento direto aos tuchos digite um, um exemplo é o motor AP brasileiro.
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“Total Cam Advance” ou Ava nço Total do Comando
Esta seção permite que o usuario avançe ou retarde o tempo do comando, clicando na tecla de seta, ou você pode digitar um avanço ou atraso em graus diretamente. Inicialmente o programa adota como “0” como montagem original ou ideal. Para se alterar tempo do comando, precisará ter conjunto especial de sincronismo de engrenagens ou um tempo compensado via chave ou bucha. Em geral, o avanço do comando dará mais torque final, havendo um ganho de HP e atraso haverá ganho de torque inicial e reduzir o HP final. “Lifter” ou Tucho
Esta caixa de combinação permite que você escolha o tipo de tucho e "inclinação" ou "agressividade" dos perfis da came e suas combinações consistem em hidráulicos, sólidos, e roletados. Seção 12 - “Turbo/Supercharger Specs” ou Definições Turbo / Supercharger
“None” ou Nenhum
Escolha essa alternativa para indicar quando o motor não estiver equipado com qualquer tipo de compressor ou turbocompressor, todas as especificações deste menu serão então ignoradas nos cálculos. Seção 12.1 - “Roots Supercharger”
“Volume/Revolution” ou Volume/Revolução Um "Roots" soprador desenvolve impulso quando a massa de ar que bombeia para o motor é maior do que a massa de ar do motor poderia aceitar a zero impulso. Para que o motor a aceitar essa massa de ar ele deve ser comprimido, por isso uma determinada massa de ar ocupa menos volume. Portanto, um "Roots" em nível de impulso supercharger está diretamente relacionado com a massa de ar que pode bombear. Esta massa de ar depende do RPM do supercharger (RPM do motor e relação de cinto) e a cilindrada por revolução do motor.
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“Leakage (seals)” ou Vazamentos (Selos)
Compressores Roots deve interceptar um volume de ar e "empurrar" ele para a admissão do motor. No entanto, este ar preso pode sair ao longo de vários metros de bordas de vedação. Em velocidade baixa, este ar aprisionado tem um monte de tempo para vazar o que reduz impulso, em baixa velocidade (10 RPM), um compressor Roots não irá produzir nenhum impulso já que todo o ar eventualmente irá vazar. Em alta velocidade, menos tempo disponível fica para cada parte do duto de ar, retornando em menor vazamento. “ Mech Friction”
Identifica qualquer mudança na frição em comparação com um compressor típico Roots com a classificação de fuga escolhido. “ Belt Ratio”
É a razão entre a polia de accionamento montados no eixo de manivela do motor e da polia conduzida no compressor roots, esta relação identifica a quantidade de diferença entre a rotação do motor e compressor em rpm, a proporção de cinto pode ser calculada pela equação abaixo ou clicando no botão Clc como mostrado na Seção 2.9.20 do manual. Nota de segurança: Você deve seguir as recomendações do fabricante do compressor para as relaçoes de correia máxima, rpm do motor e rpm máximo supercharger. “ Peak Thermal Eff ” ou Pico de Eficiencia
É o pico de eficiência térmica do compressor, compressores não têm alta eficiência térmica como compressores centrífugos, isso porque o supercharger simplesmente bombeia ar contra uma restrição (o motor) para comprimi-lo. Em compressores centrífugos e projetos especiais de compressores de deslocamento positivo, o ar é gradualmente comprimido e gentilmente fornecido ao motor, compressão contínua é mais eficiente. Uma boa estimativa para o pico térmica de eficiencia para um típico supercharger é de 50-55%, sendo a maior probabilidade de eficiência é 60%, e o mais baixo pode ser de 40%. Para projetos especiais de compressores de deslocamento 32 | P á g i n a
positivo (Lysolm, Whipple (tm), PSI (tm), "tipo parafuso", ou cata-vento) que realizam compressão gradual, adicione 5 a 10% Peak térmica Eff, em %. “ Max Boost Limit ” ou Limite de Pressão
Se as condições do supercharger são tais que oferece impulsionar maior do que este nível especificado, o Mecanismo Analyzer Pro assume uma válvula de segurança mecânica é ativada para limitar impulso. Para compressores Roots, ele assume uma “ pop off valve” e "sangra" de excesso para aumentar após o supercharger. Relação Belt é geralmente usado para limitar impulso com compressores Roots, e não um limite de aumento de mecânica como um pop off válvula. Portanto, para a maioria dos compressores Roots, introduzir um limite muito elevado (que é essencialmente o mesmo que nenhum limite) como 100 psi de exemplo. Intercooler Eff,%
Esta seção permite que você escolha a eficácia do intercooler para resfriar o fluxo de ar de entrada. Um intercooler parece muito com um radiador, mas em vez de arrefecimento via agua do motor, este esfria a carga de ar de admissão, já um supercharger aquece o ar de admissão consideravelmente através do processo de compressão, sendo o ar frio é mais denso do que o ar quente, pode ser colocado em um determinado cilindro de volume, que a produção de mais potência e apresentada. Se o intercooler é 100% eficaz, o custo de entrada seria trazido para baixo a sua (ambiente) de temperatura original, conforme especificado pela Air Temp nas condições de tempo no menu condições de cálculo, sem qualquer alteração na pressão do turbo. Seção 13 – “Test Conditions” ou Condi ções do Teste
“Use conds Bellow” ou Condições Especificas
Caso escolhida esta seção deverá inserir pressão barométrica do local, temperatura de entrada do ar na admissão, umidade do ar e elevação local.
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“SAE Conds ” ou Condições da SAE
Quando escolhida está condição, automaticamente são inseridas as condiçoes usadas pela SAE. “Coolant Temp” ou Temperatura do Arrefecimento
É a temperatura do líquido de arrefecimento que sai do motor em graus Fahrenheit. Este valor pode ser estimado como o "começar a abrir" faixa de temperatura do termostato, caso o motor seja refrigerado a ar, digite um valor de 190 graus. “Accel Rate” ou Taxa de Aceleração
Para os motores de corrida, e muitos testes de dinamômetro são realizados testes com o motor acelerando de baixa velocidade para alta velocidade em um taxa particular, taxas comuns são 300 á 600 RPM/seg. Em condições de aceleração, a energia é absorvida no motor e a inércia de rotação do dinamômetro e energia utilizável no volante do motor é reduzida. Quanto mais rápido a taxa e quanto maior é a inércia total definido nas especificações de bloco, mais perdeu o poder da inércia rotativa. Notas: O Analisador de Motor Pro só calcula poder perdido para acelerar a inércia rotativa. Outros efeitos de aceleração, como resposta de acelerador, atraso de motorista, não são simuladas. “Starting RPM ” ou Começo do RPM
Nesta seção inserir o valor inicial de rpm que o simulador irá começar a demostrar os dados para a finalização do motor e plotagem de grafico. “ Number of RPM Steps” ou Numero de Passo em RPM
Introduzir o número passos que o motor irá calcular. “ RPM Step Size” ou Tamanho do Passo
Colocar o valor de quanto em quanto irá aumentar os valores de RPM para os calculos, por exemplo, de 500 em 500 RPM, inserir 500.
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Seção 14 – “ Fuel Specs” ou Especie de Combustiveis
“Type” ou Tipo
Especifica o tipo de combustível que está sendo queimado, seja gasolina rua, álcool (metanol) ou raça gasolina. O Analisador de Motor Pro faz as seguintes suposições sobre a diferença entre esses combustíveis: OBS: A/F = Air/Fuel ou Ar/Combustivel • O álcool é executado em 5,0 A / F versus 12,5 para a gasolina ; • O álcool é 13% mais denso do que a gasolina; • O álcool produz um aumento de 12% em p rodutos de combustão, onde a gasolina só produz um aumento de 6%; • O álcool produz 4% mais calor por unidade de ar do que a gasolina; • Álcool em 5.0 tem a mesma taxa de queima de gás em 12,5 e, portanto, requer a mesma antecedência faísca. (Na realidade na prática, há dados conflitantes a respeito da taxa de queima de álcool ou de avanço de ignição necessário, a dependencia é muito grande da relação A / F, sendo a qualidade da mistura, distribuição A / F, e outros fatores difíceis de simular. Portanto, esta suposição é feita.); • Gasolina Drag Racing tem uma pressão de vapor mais baixa do que a gasolina comum (não quer atomizar tão facilmente); • Gasolina Drag Racing libera um pouco mais de energia do que a gasolina comum; • Tanto gasolina de corrida quanto a comum é assumido para ser executado em 12,5 A / F; Obviamente muitas outras considerações devem ser feitas quando a construção de um motor a álcool é feita no motor Analyzer Pro. Geralmente, o álcool tem uma octanagem do combustível de 100 octanas. Você deve alterar a octanagem # quando você muda combustível.
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“Fuel Octane” ou Octanagem do Combustivel
Inserir a octanagem do combustivel utilizado. “Nitros” ou Oxido Nitroso
Clique na opção e óxido nitroso com o veja botão nitrous specs torna-se habilitado, clique neste botão para abrir o Óxido Nitroso Specs menu mostrado à direita. Essas especificações descrever a quantidade de óxido nitroso a sistema pode oferecer. A maioria dos sistemas nitrosos é classificada para o aumento HP eles podem entregar em um motor corretamente afinado. O Analisador de Motor Pro faz três principais hipóteses simplificadoras relativas ao nitroso injeção de óxido: • Tamanhos dos injetores são adequados para a correta relação A / F, e um bom fluxo de oxido nitroso e de distribuição de combustíveis; • Oxido nitroso é injetado como um líquido e apenas uma porção vaporiza no caminho para o cilindro, neste caso há pouco deslocamento do ar, que normalmente introduzir o motor em condições "não-nitroso". • Oxido nitroso aumenta a taxa de combustão, redução do avanço de ignição requerida. OBS: Para maiores informaçoes ver manual seção “ Nitrous Oxide” pagina 67. “Spark Curve Specs” ou Curvas de Avanço
Primeiramente uma pequena definição de ponto de ignição, sendo na temperatura (muito acima dos pontos de inflamação e de combustão) à qual os vapores desprendidos entram em combustão espontânea (independentemente de qualquer chama direta). Nesta seção o usuário terá a opção de escolher inserir os valores do ponto ou não, caso escolha será indicado qual o ponto inicial em graus e o rpm nesse ponto e o ponto final e seu rpm característico, caso escolha a opção no o programa o melhor mapa de escolha de queima de combustível, como no exemplo da figura 24 a seguir:
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Figura 24 – Curvas de ignição – Ponto Inicial e Final.
Exemplo de um GM 250 á Etanol realizado pelo Engine Analyzer Pro V3. 9
Figura 25 – Tabela gerada pelo Engine Analyzer pós-cálculos
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Figura 26 – Gráfico feito pelo Engine Analyzer pós-cálculos Agora vamos colocar em prática o que foi aprendido, vamos simular um motor a combustão interna, motor esse produzido pela GM americana e que foi utilizado no Brasil em carros, camionetes e até caminhões, motor original de baixo rendimento por seu projeto rudimentar de décadas, mais atualmente quando bem preparado rende muita potencia e torque. O motor é um GM 250 pol³ ou 4100 cilindradas, vamos às especificações para a simulação: Combustível: Gasolina Cilindros: Seis Diâmetro do Pistão: 98,43 mm Curso do Pistão: 89,47 Biela: 152,4mm Taxa de compressão: 8:1 Válvulas de admissão e escape: 43,7 mm e 38,1mm Carburador: Solex 3E com 159CFM de fluxo 38 | P á g i n a
Admissão: Simples Escapamento: Restrito, com silencioso e abafadores dê ~ 45mm. Comando: 194° @0,050 pol; 114° de lob center; 6mm de levante. Tuchos: Hidráulicos Relação do Balancim: 1,75: 1 Exercícios
Exercício 1 – Usando o Desk Top Dyno simule o motor descrito acima. Exercício 2 - Usando o Desk Top Dyno, simule o mesmo motor do exercício um mais agora á etanol, com 10:1 de taxa. Exercício 3 – Descreva quais itens é necessários inserir a mais, para obter a simulação no Engine Analyzer. Exercício 4 – Agora com os itens em mãos efetue a simulação do motor a gasolina e a etanol e compare. Exercício 5 – Compare o motor a gasolina simulado no Desk Top Dyno com o Engine Analyzer e justifique sua resposta. Exercício 6 – O que ocorre quando aumentamos a taxa em um ou dois pontos? Exercício 7 – Simule o motor a gasolina e a etanol com os seguintes itens: - Carburador IDF 40 com 296 CFM; - Escapamento Dimensionado; - “Comando Comp Cams 218° @0,050” ; 110° de lob center; 7,24mm de levante; - Taxa de compressão de 10:1;
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Conclusão
Neste momento podemos adotar que o usuário já tenha se familiarizado com ambos os softwares, deste modo podendo retirar conclusões de cada motor analisado ou projetado, mais com ampla experiência e tempo de uso é fácil perceber que o Engine Analyzer é capaz de fazer muitos mais cálculos e nos fornecer dados mais “acreditáveis”, que seriam os resultados, e claro houve diferenças de resultados entre os simuladores que deixo como uma interrogação a você usuário, do motivo e o porquê isso ocorreu, a sugestão é que use o Engine como um software para finalização de projetos, devido à complexidade de montagem e aquisição de variáveis a serem inseridas para a simulação, sendo onde ele seria o dado final antes de se aplicar a pratica, com toda certeza o Dyno 2000 é o mais simples, realiza a simulação em minutos, nos dando um norte para o que devemos esperar do motor, onde ficará a escolha do usuário de qual usar.
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