Dinamômetro – um tema com muitas discussões e paixões!

Era 2003, na “faixa de Rosário”, saída de Santa Maria – RS, nesta estrada inacabada, testávamos a melhoria da resposta do motor e a capacidade de aceleração dos nossos veículo.
Como todo bom engenheiro, que gosta de números, tínhamos disponíveis duas ferramentas de medição, um cronômetro e o velocímetro!

O principal objetivo, através de uma distância marcada, 0-200m, 0-400m, 0-800m, avaliar o desempenho do carro, o cronômetro ainda poderia gerar erros devido ao operador, servindo mais como referência, mas o velocímetro, este não escondia os ganhos!

Este local “sagrado” foi por muito tempo foi o nosso “dinamômetro” a céu aberto, onde desenvolvíamos os nossos mapas dos REMAPS, ao bom velho modo OLD SCHOOL, ajustando tempo de injeção, avanço de ignição e outros mapas!

O tempo passou e finalmente os dinamômetros de ROLO, chegaram ao Brasil, tornando-se populares, facilitando muito o desenvolvimento dos nossos mapas e claro, de carros preparados, carburados e com injeção programável.

E com esta nova ferramenta, novas paixões surgiram diante dos amantes da velocidade!

Assim como as montadoras, OS NÚMEROS DE POTÊNCIA, são marketing de venda, e por traz deles, muito folclore envolvido!

Para que serve o dinamômetro?

Em nosso caso, o Dinamômetro é um equipamento capaz de medir Torque e Potência, simples assim, mas afinal Luciano, você falou que o tema gera paixões e DISCUSSÕES?
Certamente sim, meus amantes por velocidade e POTÊNCIA!

Pedirei um pouco de calma, chegaremos lá, antes passaremos por princípios de medição, tipos de dinamômetro, entre tantas outras informações!
Mas antes disso, como nós da Auttomotive, utilizamos o dinamômetro?

• Medição de torque e potência na RODA(falaremos adiante!)
• Desenvolvimento de REMAP
• Testes de rodagem para repetição e análise de falhas
• Locação para outras mecânicas e preparadoras para desenvolvimento dos seus veículos
• Carros, pickups e motos

Quais as principais características que NÓS DA AUTTOMOTIVE buscamos em um dinamômetro?

REPETIBILIDADE e MEDIÇÕES que não sejam fantasiosas!

“REPETIBILIDADE é a capacidade do instrumento de medição para dar, em condições de utilização definidas, as respostas muito próximas quando se aplica repetidamente o mesmo sinal de entrada.”

Porque acertar o veículo no dinamômetro e não na rua?

Existem diversas vantagens para quem utiliza o equipamento

• Ambiente controlado
• Segurança evitando acidentes
• Segurança evitando quebra de transmissão
• Segurança evitando quebra de motor, devido a possibilidade de monitorar com mais eficiência os parâmetros de funcionamento do motor e transmissão
• Análises mais complexas de vazamentos, falhas de ignição, falhas de alimentação
• Ajustes finos
• Certeza absoluta se as modificações geraram potência e torque, os que mais sofrem para aumentarem os ganhos são os motores aspirados
• Ajustes de enquadramento de comando

Os dinamômetros não servem para teste de VELOCIDADE MÁXIMA, não servem para ajustes de controle de tração.

“Disneymômetro” o que é?

É um termo pejorativo utilizado para definir dinamômetros que entregam medições incompatíveis com a capacidade técnica do motor, seja ele envolvendo a turbina, capacidade de ALIMENTAÇÃO de combustível, entre outros fatores.

É utilizado como marketing do tipo, “mas o fulano tira tanto no dinamômetro”.

****No FINAL da nossa aventura, o incrível caso do kadett que perdeu 1 Hp por km rodado!****

Quais os tipos de dinamômetros existentes?

1º Dinamômetro de bancada:

Este equipamento é o tipo mais antigo existente(posterior ao prony) e é muito utilizado para desenvolvimento de motores por preparadores, que possuem tempo e dinheiro para isso.
Nos USA, algumas empresas de desenvolvimento e preparação, utilizam também para verificação do motor antes de serem enviados para o consumidor.
Lá você pode dar ao luxo de comprar um motor já preparado por uma empresa e apenas instalar no veículo!

No caso das montadoras é utilizado antes mesmo do projeto do veículo estar pronto, antecipando assim a entrega do powertrain, executando testes de durabilidade e emissões de poluentes.

Claro que não podemos comparar com os dinamômetros de bancada de oficina mecânicas e preparadoras.

O equipamento da montadora eleva a um outro nível o processo de calibração e testes de um motor, custam alguns milhares de dólares, somando o custo do equipamento, local, sistema elétrico eletrônico, sistema de aquisição de dados, controle do “clima”, segurança e principalmente a capacidade de medição muito apurada.

Vantagens do dinamômetro de bancada:

• Desenvolvimento de motores sem a necessidade do veículo.
• Facilidade de troca de componentes devido a área livre ao redor do motor.
• Medição direta do torque e potência.
• Possibilidade de maior controle das variáveis do teste (sala com temperatura controlada por exemplo), podendo gerar uma maior repetibilidade.

Desvantagens do dinamômetro de bancada:

• Tempo de instalação do motor na bancada
• Instalação de sistema de injeção eletrônica e comunicação
• Comportamento térmico e refrigeração distante da “realidade” do cofre do motor
• Não permite análise de perdas do sistema de transmissão.

2º Dinamômetro de chassi ou rolo

Este é o dinamômetro mais conhecido do pessoal da preparação!
É chamado assim porque se coloca o veículo em cima do “rolo”, selecionando uma marcha para o ensaio, informando assim a curva de potência e torque do motor NA RODA.

Vantagens do dinamômetro de chassi:

• Facilidade para execução do ensaio
• Permite quantificar perdas do sistema de transmissão
• Repetibilidade desde que VERIFICADO os parâmetros de ensaio (temp. de motor, etc.)
• Comportamento térmico e distribuição de calor no cofre do motor mais perto da realidade
• Desenvolvimento de motores aferindo o “package” (espaço no cofre)
• Comportamento mais perto do mundo “real”
• Permite verificar se o projeto não possui restrições, por exemplo. linha de combustível, etc.

Desvantagens do dinamômetro de chassi:

• A depender do tipo de “rolo”, duplo ou único, diâmetro, as perdas podem ser maiores devido a deformação do pneu, na prática quanto maior o tamanho do rolo, menor a deformação gerada no diâmetro total da roda + pneu.
• Geometria da suspensão, pressão de pneus, podem influenciar no resultado.
• A depender do formato do rolo e sistema de amarração, pode haver patinagem do pneu.
• Risco de acidentes caso não sejam respeitados as diretrizes de segurança.

Tomaremos como exemplo abaixo um conjunto de 24″, no canto esquerdo uma simulação em uma rua plana (flat-earth), temos uma deformação vertical de 1″(2,54cm) e a área de contato do pneu com o solo é de 5″(12,7 cm), supondo uma força de tração de 138 kgf.m no eixo dianteiro.

Abaixo da superfície do pneu em contato com o solo, existe um “V” demonstrando a área de contato da interface pneu/estrada, quanto mais vermelho, maior a deformação na superfície e consequentemente maior tendência de erro na medição.

B- Rolos “tandem” livres, rolos com 8½” de diâmetro, deformação vertical 3¾”.
C- Rolos “tandem” interligados, rolos com 12″ to 13″ de diâmetro, deformação vertical 2¾”.

O objetivo é reduzir ao mínimo a deformação vertical do contato do pneu com o rolo, os rolos com 36″ e 44″ geram uma deformação de 1¼” aproximadamente, mas somente o rolo de 60″ atinge o valor de referência inicia de 1″ da superfície plana de uma rua.

3º Dinamômetro HUB
É uma variação dos outros dois dinamômetros e tem por pretensão, eliminar as distorções de parte do sistema de tração do veículo.

Como é possível notar na foto, é retirado o conjunto roda pneu, permitindo diminuir as perdas do contato do pneu com o rolo.
Possui vantagens e desvantagens dos outros dois modelos, necessita maior complexidade de montagem quando comparado ao de chassi, mas menor que o dinamômetro de bancada.
Possui a capacidade de trazer o ensaio mais perto do mundo “real” quando comparado ao de bancada, eliminando as distorções do contato do pneu com o rolo e continua permitindo uma análise das perdas do sistema de transmissão.

Sistemas de medição e suas variantes

1º Dinamômetro INERCIAL
Os primeiros modelos de dinamômetro de chassis que chegaram ao mercado foram os dinamômetros de ROLO INERCIAIS.

O método inercial, considera que através de uma massa e inércia conhecida, do rolo, medindo a aceleração (mudança de velocidade dividido pelo tempo), é possível calcular então o torque e consequentemente a potência disponível.

Antigamente em alguns dinamômetros Americanos, era necessário introduzir no software a inércia do motor, variando bastante entre motores de diferentes cilindradas, além da inércia roda e pneu, gerando transtornos e erros de medição.

Dinamômetros inerciais possuem a tendência a leituras de potência maiores.

2º Dinamômetros com “freio”
Considerada uma segunda geração, onde existe um sistema de frenagem, para que seja possível adicionar “CARGA” ao ensaio, podendo variar este valor conforme a necessidade.

Mas porque precisaríamos de “CARGA” no motor?
Em alguns veículos de alto desempenho, com turbos generosos com dimensões de um frigideira tamanho família, precisamos “forçar” o motor para que seja possível o carregamento da turbina, isto é feito através do sistema de freio.

Um turbo desta magnitude depende muito a capacidade de enchimento do motor para atingir fluxo suficiente para que seja possível acelerar o rotor a ponto de ser tornar eficiente, gerando pressão e fluxo de ar suficientes para aumentar a potência do motor.

Turbos generosos GERALMENTE possuem eficiência com pressões acima de 1,5 bar, portanto, somente com a inércia do rolo, de maneira geral, seria impossível carregar a turbina acima de 0,8 bar durante o ensaio.
Existe em ligação paralela uma célula de carga que mede o torque gerado durante a frenagem, entrando este valor no cálculo final.

O tipo do sistema de frenagem varia conforme o fabricante e modelo do dinamômetro, existem sistemas de freio hidráulico, magnético ou pastilhas.

Os dinamômetros COM FREIO possuem uma melhor capacidade de medição e repetibilidade.
Os dinamômetros COM FREIO permitem calibrar por carga x RPM, permitindo um ajuste mais preciso das diversas solicitações do powertrain.

Por exemplo, podemos “segurar” o motor em alguma condição para calibração de 25% carga com diferentes RPM, tornando o ajuste muito mais preciso e detalhado, ou variar a carga e manter a RPM fixa.

Agora que você compreendeu basicamente como os dynos são, vamos entender um pouco mais sobre o seu funcionamento.

A teoria por trás da medição

Você achou que iria escapar de um pouco de matemática? Errouuuu como diria o Faustão!
Primeiro devemos entender as grandezas envolvidas na medição!
Torque é equivalente a uma força aplicada em uma determinada distância, referenciada em um ponto fixo ou rotacional, também chamado de braço de alanca.

“Torque é a capacidade de uma força produzir rotação“

T= F x D onde F= Força, D= distância do centro de rotação.
No exemplo abaixo, a força feita é de 10 kgf (98 N) e a distância é de 30 cm(0,3m)

Portanto a notação de torque é 10 kgf x 0,3 m = 3 kgf.m ou 98 N x 0,3m= 29,4 N.m

Nas fichas técnicas de motores Brasileiros a unidade de torque é expressa kgf.m!

Mas afinal oque é a potência?

Potência é a capacidade de realizar trabalho na unidade de tempo, energia útil na unidade de tempo.
Daremos um exemplo bem simples, temos um peso de 30 kg a ser carregada por uma certa distância.

Para os aficionados o motor quem tiver mais potência conseguirá carrega os 30kg em uma mesma distância em menor tempo.

Um veículo GOL com 100 cv, 900kg, demorará para percorrer os 0-200 metros em 14 segundos
Um veículo GOL com 500 cv, 900kg, demorará para percorrer os 0-200 metros em 7 segundos.

Na figura acima vemos como surgiu a teoria do HP = Horse power, é a capacidade que um cavalo tem de erguer um peso de 75 kg em um metro no tempo de 1 segundo.
Veja que mais uma vez, a potência é a capacidade de realizar trabalho!
Apenas para facilitar o entendimento.

A potência é o torque gerado pelo motor x RPM dividido pelo fator 5,250, sendo diretamente proporcional, este o motivo as curvas se cruzarem nos gráficos, neste exemplo o torque está em lb-ft, existindo outros fator para Hp, Cv e KW.

Discussões e paixões afinal!

Depois deste longo texto chegamos aos motivos de tantas discussões, quem mede correto? Quem pode ser classificar como “disneymometro”?

Em grupos de amigos a discussão é a mesma, no dinamômetro fulano mediu X de potência, no ciclano X+Y, e por este motivo, alguns elencam para quem babar ovo e puxar o saco, mais por simpatia com algum preparador do que realmente por conhecimento técnico.

Este artigo não pretende bater o martelo em quem está falando a verdade, mas sim permitir a você, leitor e entusiasta, a pensar e repensar os seus conceitos.

A primeira coisa que você compreender que cada fabricante possui o seu sistema de cálculo, inércia do seu sistema, entre tantas outras variáveis envolvidas.
Além disso, as centrais “meteorológicas” presentes nos equipamentos informa ao software, fatores como temperatura, pressão atmosférica, que será utilizado para cálculos de correção do cálculo de potência.

Se deve ao fato que com a variação de temperatura e altitude, a capacidade de enchimento de um motor varia enormemente, juntamente com o ajuste da central de injeção eletrônica para ajuste de combustível por exemplo.

Portanto quanto maior a ALTITUDE menor a capacidade do motor “respirar”, tanto é verdade que os alpinistas sofrem e necessitam de oxigênio a partir de 7 km.

Então ao testar um motor aspirado a nível do mar e o mesmo motor em uma altitude de 1.500 metros teremos capacidade diferentes de enchimento do cilindro e a norma tenta corrigir esta disparidade.

E aqui começam as divergências PARTE 1

A NORMA brasileira estipula que o fator de correção para ensaios em dinamômetro deve ser utilizada apenas para motores ASPIRADOS.

Supoe-se que tal conclusão da norma, seja advindo da capacidade das centrais de injeção eletrônica corrigirem para que a pressão ABSOLUTA seja igual ao ALVO NA CENTRAL, conforme aumentamos a altitude, iremos exemplificar em instantes!

A pressão medida e de referência na central é a pressão absoluta NO COLETOR de admissão do motor, pressão absoluta é = pressão atmosférica + pressão turbo.
A seguir simplificaremos as unidades para facilitar o entendimento.

Pense no seguinte exemplo, veículo TURBO com injeção eletrônica:
ALTITUDE = nível do mar = 1 Bar (~1ATM)
Este veículo trabalha com pressão de turbina de 0,8 Bar.

Portanto a nível do mar A PRESSÃO ABSOLUTA será;
1 Bar(ATM) +0,8 Bar (Turbo) = 1,8 Bar de pressão absoluta.

A função da central para manter o desempenho é sempre estabilizar a PRESSÃO ABSOLUTA NO COLETOR.

Supondo que o veículo subiu a serra, teremos certamente a diminuição DA PRESSÃO ATMOSFÉRICA.
Nesta nova altitude teremos a leitura sem correção da central:
0,8 Bar (ATM) + 0,8 Bar (Turbo) = 1,6 Bar de pressão absoluta.

Gerando um deficit na capacidade de enchimento do motor em 0,2 Bar!

Mas como nossa central é inteligente, irá corrigir esta deficiência, veja a seguir:
0,8 Bar (ATM) + 1,0 Bar (Turbo) = 1,8 Bar de pressão absoluta.

Ficam algumas perguntas no caminho:

• E se o seu veículo não possui sistema eletrônico de correção?
• Se a sua turbina já se encontra “enforcada” devido ao REMAP? Não conseguindo “cobrir” a deficiência da altitude?
• Por qual motivo as cartas aeronáuticas possuem tabelas de correção para diversas altitudes e temperaturas?

No segunda pergunta, cabe um esclarecimento, algumas TURBINAS originais funcionam em torno de 0,8 Bar, com mapa de eficiência limite em 1,5 bar.

No REMAP é possível aumentar a pressão de trabalho para o limite de 1,5 Bar.

Agora considere que você estava ao nível do mar (1BAR) com 0,8 bar (Turbo), fez o MAPA e hoje funciona com pressão máxima de 1,5 Bar (Turbo), como a sua central irá conseguir corrigir o caso do nosso exemplo anterior para suprir os 0,2 Bar da pressão absoluta?

A central não conseguirá corrigir a deficiência, então para este sistema quanto mais você aumentar a sua altitude, não haverá correção da potência, devido a impossibilidade de aumentar a pressão, o motorista então sentirá que o motor está mais “fraco”.

Além disso ocorrem outros problemas na turbina devido ao aumento da altitudes, devido a diminuição da pressão atm e densidade do ar.

Outra suposição é que pelo relevo Brasileiro não é esperado grandes mudanças de altitude onde os veículo trafegarão, ou que estas diferenças não trarão diferenças perceptíveis em motores turbinados.

A incrível história do kadett que perdeu 1 hp por km!

Chegamos neste ponto que muitos tinham curiosidade, a incrível história do kadett que perdeu 1 Hp por km!
Anos atrás um proprietário nos procurou para fazer uma medição de um kadett turbinado, como de praxe perguntamos o nível de potência esperado, se é aspirado, turbo, drag racing, etc.

O veículo já havia sido avaliado em um dinamômetro na região de Porto Alegre e havia medido NA RODA em torno de 610 Hp, ficamos empolgados afinal é algo raro de acontecer em nosso dinamômetro.

O carro chegou andando até a empresa, carro muito bem montado, empolgados com a nova máquina no dyno, amarramos com a intensidade que merece para um carro de 740 Hp de motor!

Um carro neste nível chega a ser algo assustador, quando a turbina entra e a cavalaria pula dos 200 Hp para os 740 Hp em poucos segundos, o barulho do escapamento é ensurdecedor, as paredes tremem, enfim um espetáculo!

O proprietário estava tranquilo e pronto para acelerar a máquina em nosso dinamômetro apelidado carinhosamente por nossa equipe de “chora preparador”!

Eis que rufem os CILINDROS!

Descobrimos que o veículo havia perdido um pouco mais de 1 Hp por km, contando a distância de Porto Alegre até Santa Maria, 300 km, o kadett então dono dos 610 pocotós na roda, demonstraram a dúvida já existente do dono do veículo, 280 Hp na roda!

Em conversa, o proprietário, relatou que os parâmetros do ensaio eram os mesmos, inclusive a pressão da turbina, e que pelos seus cálculos DE CONSUMO DE BICOS INJETORES a potência esperada na roda da nossa medição estava de acordo com a sua previsão!

Lembrem-se desta frase, OS TEMPOS DE PISTA MOSTRAM A VERDADE!

Porque testar seu veículo em um dinamômetro confiável?

Muitos me falam, o importante é saber a diferença entre quando chegou e quando saiu! De certo modo não deixa de ser verdade MAS:

• Qual a exatidão que preciso garantir na medição?
• Qual a incerteza de medição aceitável para alcançar a confiabilidade metrológica da medição que pretendo realizar?

Com estas perguntas podemos fazer algumas considerações:

• Se a medição da potência e torque estão fora dos parâmetros desde o primeiro ensaio, como garantir que O GANHO possui algum grau de confiabilidade?
• Como garantir realmente que a mudança de equipamento resultou em ganhos?(troca de comando, etc.)
• A medição do “disneymometro” levará aos erros no desenvolvimento do meu motor e transmissão?

Para quem está na luta de desenvolver um veículo as duas últimas perguntas são fundamentais principalmente pensando no BOLSO, a primeira serve apenas como ilusão para MARKETING, como falei anteriormente no texto.

Já ouvimos promessas de aumento de 20% de potência em veículos aspirados APENAS NO REMAP, em um Uno 1.0! REFLITA!

Um outro exemplo:
1- “Tuner 1” mediu 60 cv na roda a mais, STAGE 2 Escapamento FULL inox.
2- “Tuner 2” mediu 40 cv na roda no STAGE 1 com escapamento e filtros originais.

Pelos videos da puxada lado a lado, parecia que a Pickup do tuner 1estava original e do “tuner 2” STAGE 3!

Nos orgulhamos em dizer que no caso o “tuner2”, é do remap desenvolvido pela AUTTOMOTIVE!
Este video está bem guardado para o nosso deleite!

É muito comum vermos o gasto desnecessário em peças de competição que não trarão benefícios na pista, ou os resultados ABSURDOS vendidos como verdade!

Então, muito cuidado ao analisarmos os números de potência e torque dos dinamômetros!

Como posso saber se o dyno é parente da Disney?

Trataremos de maneiras simples e direta, para que você possa utilizar o seu “desconfiômetro”!
Medição de veículos ORIGINAIS.

• Para veículos tração dianteira, câmbio manual. Os valores na RODA, somando em média 20% a medição resultam na potência motor perto dos valores da fábrica;
  MEDIÇÃO AUTTOMOTIVE
  VW Golf Gti 2.0 220 cv Tsi, medição RODA 182 cv + 20% = 218,4 cv MOTOR
• Para veículo tração Traseira, câmbio AT. Os valores na RODA, somam 30%, pneu originais;
  MEDIAÇÃO AUTTOMOTIVE
  S10 2.8 200cv, medição RODA 153 cv + 30% = 199 cv.

Para veículos com mudança de pneus como Jeep de trilhas, esperamos perdas maiores na casa dos 40%, devido a pneus e rodas e geometrias do sistema de tração.

Medição de veículos de ARRANCADA

Veículos de arrancada em sua maioria possuem centrais programáveis com uma função interessante, chamada de consumo de bico injetor, nos sites dos fabricantes geralmente existem aplicativos para CÁLCULO DE POTÊNCIA conforme o consumo de bicos e combustível utilizado!

Fica uma dica, TURBO ETANOL, cada 1 Lb/hr equivale a 1 cv no motor.

Medição RODA e tempos de pista

Além das dicas anteriores, para os nossos desenvolvimentos, SEMPRE, focaremos na medição dos valores RODA e tempos de pista, já que o nosso equipamento possui uma ótima REPETIBILIDADE, conseguindo captar alterações mínimas nas curvas de potência e torque!