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Prof. Edson-20121 DISCIPLINA SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I EEA102 Prof. Edson.

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1 Prof. Edson DISCIPLINA SISTEMAS DE GERENCIAMENTO I EEA102 Prof. Edson

2 Prof. Edson Objetivos Específicos da Aula: - Sistema de Interrupção do ECC IV – Sinais e entradas - Manual do PIC (Interrupção externa e interrupções de tempo) - Velocidade de Queima (Bosch 25ed. Pág. 482 – 486, Pujatti cap 03 pag ) - Cálculos básicos para Ciclo Otto (Ribbens & Bosch 25ed., pag )

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4 Prof. Edson Time Driven (Acionados pelo Tempo) é a denominação conhecida para eventos que ocorrem dependentes de tempo, sejam elas contínuas ou discretas no tempo. A dependência do tempo torna todos esses eventos intrinsecamente dinâmicos. Em sistemas embarcados automotivos, os eventos Time-Driven estão associados aos processos temporizados ou sincronizados por um relógio (clock). O interessante dos processos Time-Driven é que eles podem ser modelados também por equações diferenciais na variável tempo. Event Driven (Acionados por Evento) é a denominação conhecida para eventos que ocorrem dependentes de ação ou sinal, sejam eles internos ou externos. Não necessariamente estão associados à um tempo, mas sim por eventos logísticos. Em sistemas embarcados automotivos são eventos associados a sinais que vem do campo ou por regras lógicas como por exemplo, acionamento do bico injetor, acionamento dos limpadores de para-brisas, ar-condicionado, etc. Time Driven e Event Driven

5 Prof. Edson Sistema de Interrupções no PIC 16F877 O Pic 16F877 tem 15 interrupções, contudo todas são desviadas para o vetor de interrupção 0004h. Podem se definidas como pertencentes a dois grupos, denominadas Low-End, tais como: Timer 0, por estouro de tempo, Interrupção Externa (Borda de subida ou descida), ou mudança de nível nas entradas RB4, RB5, RB6 e RB7. Podem ainda ser interrompido por dispositivos de entrada e saída, tais como: Porta paralela PD, Comparadores de tensão, Conversores A/D, Comunicações Seriais, CCP1, CCP2, Timer 1 e Timer 2, Flash EEPROM.

6 Prof. Edson Conceito de Interrupção no PIC

7 Prof. Edson Timer 0 do PIC 16F877A

8 Prof. Edson Parâmetros para definir registro de interrupção.

9 Prof. Edson As Interrupções são Configuradas e Sinalizadas por Registros Especiais, em bits também conhecidos como Chaves.

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14 Prof. Edson Fluxograma de Tratamento de uma Interrupção. David Jose de Souza, Desbravando o PIC

15 Prof. Edson Timer 0 = Contador de 8 bits que pode ser acessado na memória (001h ou 101h). Incremento via Clock interno ou sinal externo.

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17 Prof. Edson Uso do Prescaler para base de tempo interna Fabio Pereira, Programação PIC em C

18 Prof. Edson Fabio Pereira, Programação PIC em C #include #use delay(clock= ) #fuses HS,NOWDT,PUT,NOLVP #int_timer0 void trata_t0 () { static boolean led; static int conta; // reinicia o timer 0 em 131 mais a contagem que já passou set_timer0(131+get_timer0()); conta++; // se já ocorreram 125 interrupções if (conta == 125) { conta=0; led = !led; // inverte o led output_bit (pin_b0,led); } main() { // configura o timer 0 para clock interno e prescaler dividindo por 64 setup_timer_0 ( RTCC_INTERNAL | RTCC_DIV_64 ); set_timer0(131); // inicia o timer 0 em 131 // habilita interrupções enable_interrupts (global | int_timer0); while (true); // espera interrupção } Interrupção de Tempo de 8 ms Pisca o Led a cada 1 segundo

19 Prof. Edson Calculando para 1 ms

20 Prof. Edson Calculando no Excel Frequência Tempo (ms) ,E+061,E ,006,00131,00193,50224,75240,38248,19252,09 4,E+062,E ,00-244,006,00131,00193,50224,75240,38248,19 4,E+063,E ,00-494,00-119,0068,50162,25209,13232,56244,28 4,E+064,E ,00-744,00-244,006,00131,00193,50238,80240,38 4,E+065,E ,00-994,00-369,00-56,5099,75177,88216,94236,47 4,E+066,E-03259, ,00-494,00-119,0068,50162,25209,13232,56 4,E+067,E , ,00-619,00-181,5037,25146,63201,31228,66 4,E+068,E , ,00-744,00-244,006,00131,00193,50224,75 4,E+069,E , ,00-869,00-306,50-25,25115,38185,69220,84

21 Prof. Edson Vamos Determinar a Velocidade e Ângulo da Ignição VídeoVídeo da Chama Simulação

22 Prof. Edson Determinando o Tempo de Movimento do Pistão

23 Prof. Edson Tempo para o Fim da Combustão no TDC

24 Prof. Edson Vamos Supor uma Velocidade de Queima de 3ms

25 Prof. Edson Influência do Ângulo da Ignição na Pressão Interna Za = curva 1 Zb = curva 2 Zc = curva 3 1 – Combustão controlada ocorre pela centelha da ignição, e se propaga até as paredes do cilindro. 2 – Efeitos da pré-ignição 3 – Combustão controlada mais próximo do PMS Fabricio Pujatti

26 Prof. Edson MBT – Minimum advance for Best Torque Misturas pobres levam mais tempo para se queimar. Quando estamos com baixa carga, é necessário adiantar a ignição. Gabriel Braga Misturas ricas levam menos tempo para se queimar. Quando estamos com alta carga e mistura rica, é necessário reduzir o avanço da ignição.

27 Prof. Edson Knocking – Ignição Expontânea O avanço excessivo da ignição pode gerar uma frente de chama que se propaga na direção das paredes, elevando a pressão e a temperatura. Gabriel Braga A mistura ainda não queimada pode sofrer uma ignição espontânea antes da chegada da frente de chama, devido ao aumento da pressão e da alta temperatura nas paredes.

28 Prof. Edson Knocking – Ignição Expontânea Geralmente a onda de choque vem do lado oposto da ignição. Breno Fernandez Empenamento e derretimento do pistão Erosão do cabeçote Deterioração da junta do cabeçote Quebra dos anéis de pistão

29 Prof. Edson Freqüência pelo Sensor Hall CM D Árvore RPMF(Hz)

30 Prof. Edson Rotina de Leitura do Sensor Hall Fundamentalmente, deve-se observar que o sinal do sensor Hall fornece um sincronismo de posição de acionamento do bico injetor.

31 Prof. Edson BSFC – Brake Specific Fuel Consuption – Curva Hook Forbes Aird, Bosch fuel injection system, Consumo Específico – É a razão do consumo de combustível para produzir 1 HP durante 1 hora.

32 Prof. Edson MAP – Manifold Absolute Pressure (Speed-Density) Motor Willian Ribbens, Understanding automotive electronics, 2003

33 Prof. Edson Propriedades Notáveis dos Gases Compressibilidade Expansibilidade O estado do gás é dependente de 3 grandezas Volume (V) Pressão (p) Temperatura (T) Francisco Ramalho Junior et. al., Fundamentos de Física 2, 1982

34 Prof. Edson Podemos ainda relacionar a equação de Clapeyron com dois gases quaisquer. Seja um gás no estado (1) p1, V1 e T1 e no estado (2) p2, V2 e T2. Como a constante R é universal e igual, podemos escrever: Esta relação é conhecida como Lei geral dos gases perfeitos e relaciona dois estados distintos de um mesmo gás. Se um dos estados estiver em CNPT então temos: T=237K = 0 o Celsius P =1atm = 1,013X10 5 N/m 2 Francisco Ramalho Junior et. al., Fundamentos de Física 2, 1982

35 Prof. Edson A lei dos gases perfeitos está baseada no conceito de que a relação pV/T é sempre proporcional ao número de moles de um gás ideal. Francisco Ramalho Junior et. al., Fundamentos de Física 2, 1982

36 Prof. Edson Considere que 1 mol de um gás exerce 1atm de pressão. Este é o volume molar em condições de CNPT. O valor é independente da natureza do gás e depende apenas da pressão e temperatura em que o gás se encontra. Francisco Ramalho Junior et. al., Fundamentos de Física 2, 1982

37 Prof. Edson Considere o gás oxigênio (O 2 ) que tem dois átomos de oxigênio (O) e sendo a massa molar do oxigênio igual a 15,999g. Logo, o peso da molécula-grama de O 2 vale 32g. Se temos 96g. de oxigênio, então temos em mol: Francisco Ramalho Junior et. al., Fundamentos de Física 2, 1982

38 Prof. Edson Vamos agora deduzir a densidade dos gases. Para qualquer matéria a densidade é uma relação entre seu peso e volume. Logo, para os gases também terá a mesma relação e ainda acrescida da relação da Leis dos Gases. Observe que a densidade do ar é diretamente proporcional à pressão e inversamente proporcional à temperatura.

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40 Prof. Edson UNIFEI-Prof. Ariostro Bretanha, 2004

41 Prof. Edson Como a densidade do ar de entrada no coletor pode ser calculada a partir de um valor de referência conhecido. Podemos escrever que: Vemos que a densidade do ar admitido é uma proporção da densidade padrão do ar nas condições de CNPT.

42 Prof. Edson Determinação da massa de ar admitido. Como o sistema de admissão não é perfeito e depende de uma série de condições (geometria da câmara, do coletor, velocidade das válvulas, rotação do motor, desenho dos cames, etc. Tadeu C. C. Melo, Modelagem termodinâmica de um motor ciclo Otto tipo flex-fuel operando com álcool, gasolina e gás natural. adm = Eficiência volumétrica ou Eficiência de admissão, e depende da rotação.

43 Prof. Edson Se olharmos o sistema em movimento, temos: Willian Ribbens, Understanding automotive electronics, 2003

44 Prof. Edson Uma outra forma de olhar a massa de ar. Como a massa de ar é dado por:

45 Prof. Edson Avaliando a massa de combustível baseado na estequiometria da gasolina (14.7:1).

46 Prof. Edson Tendo a massa de combustível é possível determinar o tempo de injeção (Speed-Density Strategy). Substituindo a massa de combustível: David Kjellqvist, Concepts, strategies and controller for gasoline engine management, 2005

47 Prof. Edson Passarini, L.C. JBSM 2003 vol. XXV no.4 Compensar características físicas dos bicos

48 Prof. Edson Dimensionando o Bico Injetor No dimensionamento do Bico Injetor devemos considerar o volume de Combustível que deve ser fornecido por período de tempo. Este volume deve considerar a potência desejada e o consumo específico do motor.

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