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Indice de Mach-by Master Vader

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  • Indice de Mach-by Master Vader

    Índice de Mach!
    Tem a ver com a eficiência volumétrica do motor, e a mesma é influencia pelo coeficiente de fluxo da válvula de admissão, diâmetro do cilindro, diâmetro da válvula de admissão,velocidade do pistão,temperatura de entrada e velocidade do combustível....

    u/a= z = (b/D)ao quadrado * (s/a*Ci)

    Ci = coeficiente de fluxo da válvula de admissão
    b = diâmetro do cilindro
    D = diametro da válvula de admissão
    s = velocidade do pistão
    a = velocidade do som na temperatura de entrada
    z = índice de Mach

    problemas no projeto dos dutos dos cabeçotes são conhecidos e variam de carro para carro.
    Porém isto é facilmente identificável e até mesmo corrigível em qualquer motor.
    O que poucos sabem, e que tais imperfeições não são o maior vilão no rendimento volumétrico dos motores.
    O que devemos levar em consideração é o Índice de Mach.
    Este número adimensional, compara a velocidade da mistura ar combustível nos dutos de admissão com a velocidade do som nas mesmas condições.
    Quando a velocidade da mistura se aproxima muito da velocidade do som, os efeitos de compressibilidade se tornam cada vez mais prejudiciais ao escoamento neste duto.
    Conseguimos contudo evitar perdas (por variações de pressão, turbulência, entropia, etc) quando mantemos o índice de Mach controlado com seu valor nunca ultrapassando 0,5.
    Existe uma correlação entre o índice de Mach e o rendimento volumétrico do sistema de admissão, tal co-relação, nos mostra que quando o índice de Mach ultrapassa o valor de 0,5 o rendimento cai sensivelmente, não adiantando polir dutos, aumentar válvulas, colocar filtros de menor restrição, etc, pois tais artifícios pouco auxiliarão.

    O principal é manter uma perfeita relação entre diâmetro das válvulas e seu lift, bem como da relação entre diâmetro das válvulas (Dv), diâmetro dos pistões (Dp) e velocidade de deslocamento médio dos pistões.

    A VMP (velocidade Média dos pistões), dada em m/s, pode ser calculada através da seguinte fórmula:
    VMP= (RPM x curso do virabrequim) / 30000

    Devemos levantar também o coeficiente de escoamento das válvulas de admissão (Ci). Como porém é um item difícil de se conseguir, a não ser para quem tem um Banco de Fluxo em casa (e saiba usa-lo acima da média!!), podemos estimá-lo em:
    Ci = Kv * (Lv / Dv), onde Lv é o lift na válvula e Dv é o diâmetro da válvula., e Kv é um coeficiente experimental que depende do tipo de assentamento da válvula:
    Se utilizarmos válvulas assentadas convencionalmente (tudo a 45 graus com largura do contato acima de 1,5mm), o valor de Kv é 1,45.
    Para válvulas com 44 graus e sede 45 graus: Kv é de 1,50, e para casos em que além do assentamento se faz um retrabalho com maior número de ângulos nas válvulas e sedes, conseguimos chegar a 1,55.

    Considerando-se que a Velocidade do som (c) é de 340m/s nas condições normais de temperatura e pressão, podemos escrever a equação que determina o índice de Mach (Z):

    Z= ((Dp/Dv)^2) x (VMP/(Ci x c))

    Devemos também lembrar que a relação Lv/Dv deve se manter entre 0,25 e 0,35 preferencialmente. Abaixo disso temos muita turbulência pela pequena área útil de abertura da válvula e acima disto queda muito grande da velocidade de escoamento na garganta da válvula, diminuindo as reações do motor.

    Vamos dar um exemplo:


    Ci = 1,45 x (7,7/33) => Ci = 0,338
    VMP = (4400 x 69) / 30000 => VMP = 10,12 m/s
    E Finalmente:

    Z= ((77 / 33)^2) x (10,12 / (0,338 x 340))
    Z = 0,479, que é um bom valor.

    Neste motor a conclusão é a seguinte:
    Devemos aumentar um pouco o lift para estas válvulas, para que a relação Lv/Dv fique próxima de 0,3. Assim com as válvulas originais do 1300, o ideal é fazer uma usinagem de 44 graus nas válvulas alterando o Kv para 1,50 e utilizar comandos que o lift na válvula seja de:
    Lv (mínimo) = 0,25 x 33 => Lv (mínimo) = 8,25mm
    Lv (máximo) = 0,35 x 33 => Lv (máximo) = 10,9mm
    Desta forma devemos escolher um comando com lift neste intervalo.
    Um W100 da Engle cai como uma luva para este motor, pois possui 10,6mm de lift com balancins originais de 1,1:1 de relação.
    Como o comando original tem lift de 7mm no came, se utilizarmos um balancim de 1,25:1, teremos 7 x 1,25 => 8,75mm que também atende bem este motor.
    Porém além do lift maior, o diagrama do engle é mais esportivo gerando também ganhos de rotação.

    Com um comando W100 e portanto, passamos a ter:

    Lv = 10,6mm e
    RPM = 6000 rpm
    Neste caso para calcular o novo índice de Mach:

    VMP = (6000 x 69) / 30000 = 13,8 m/s
    Lv/Dv= 10,6 / 33 Lv/Dv = 0,321
    Ci = 1,50 x Lv/Dv => Ci = 1,50 x (10,6/33) = 0,482

    Z= ((77/33)^2) x (13,8 / (0,482 x 340))
    Z= 0,458 ainda melhor e com a rotação subindo a 6000 rpm.

    Tente depois refazer este cálculo mantendo o lift do comando em 7,7mm kv = 1,45 porém com a rotação a 6000 rpm.
    Vocês terão uma surpresa.

    O importante é trabalhar estas grandezas de modo a minimizar o valor do Índice de Mach deixando-o de preferência abaixo de 0,5.

    Este cálculo permite verificar se estamos escolhendo um comando adequado as válvulas que utilizamos e considerando-se rotação e diâmetro do pistão.

    Logicamente se tirarmos os cantos vivos dos dutos dos cabeçotes, os degraus entre coletores e cabeçote, diminuirmos a rugosidade dos dutos, ganharemos um pouco mais, mas o ganho UTILIZANDO UM Índice de Mach adequado é muito mais importante que horas e horas de usinagens nos dutos do cabeçote.

    Pensem nisto!

    Tópico Postado pelo nosso Mestre Vader Na comunidade Fusca4Ever.
    Trouxe para os que estão entrando agora se familializarem com oq encontrarão aqui......

    Abraços

  • #2
    Diante desta excelente explicação, montei uma planilha de calculos no EXCEL e percebi que o meu motor tem algumas discrepancias em relação a essa teoria, pois, com o atual comando a potencia maxima viria em torno de 6500RPM, sendo limitada pelo indice de mach em 6056RPM.

    Quero saber até onde eh realmente aceitavel ultrapassar Z=0,50?

    Bom d+ esses dados.

    Comment


    • #3
      Será que seria abuso da minha parte você me mandar por e-mail ou disponibilizar sua planilha para download? Meu e-mail é mucke1979@gmail.com

      Obrigado!
      Air Power 4ever!

      Comment


      • #4
        O 0,50 é um valor de referência, e que deve ser objeto nas preparações. Contudo o motor não bloqueia quando o indice de Mach é maior que 0,5.
        A título de curiosidade, um índice de Mach (Z) de 0,6, gera um rendimento volumétrico 10% menor aproximadamente que Z= 0,5.
        O indice de Mach alto não gera diretamente diminuição da rotação do motor, mas diminuição do torque nesta rotação.

        []s,

        Vader.
        "Master Vader"
        The Lord of the Sith VW
        My Twitter-> http://twitter.com/MasterVader
        My email -> vaderthemaster@gmail.com

        Comment


        • #5
          Ola povo, beleza?.....
          tenho algumas duvidas, não apenas sobre o calculos do inde de mach...enfim.;

          as tecnicas e dicas de preparação de motores de carros, principalmente as aki citadas, são validas para motores de moto?

          é valido o calculo de indice de mach no cabeçote de motos?.........

          abraços a todos......
          e feliz dia dos trabalhadores...........

          Comment


          • #6
            então o tempo exato de uma troca de marcha estaria ligado mto mais ao indice de mach do q a rotação final??
            por exemplo:
            tem gente q acha q se levar o motor até 6200 (corte) acha q vai andar na frente de um cara com o mesmo carro levando até 5800...
            na verdade não eh a RPM q comanda e sim o indice??
            eh isso/??
            não tive tempo de ler por completo o texto!

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            • #7
              Exatamente Cegonha, pq geralmente o corte de giro do carro é feito em uma rotação mais alta do que a de potência máxima. Numa troca de marcha vc deve fazer com que o motor saia de uma faixa próxima a de potência máxima e caia o mais próximo da faixa de torque máximo, tudo isso pensando no equilíbrio que vc deseja. No caso de economia o ideal é priorizar o torque, já quando se espera alto desempenho vc dá uma esticada mais forte, mas de nada vai adiantar passar muito do giro de potência máxima, você só vai queimar combustível e forçar o motor a toa. É mais ou menos por aí. Aí você vê que oq define a troca é diretamente a rotação, mas definida pelo índice Mach.

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              • #8
                Deixa eu completar a idéia.
                Além de se determinar as melhores rotações, a relação de câmbio, deve ser escalonda de forma a que quando trocamos de marcha, a rotação do motor caia a princípio em cima da rotação de torque máximo, ou bem próximo disto. Porém qunado subimos uma marcha, temos menos torque (na roda) que na marcha anterior. por isto, fazemos uma curva de subida de rotação progressiva na troca de marchas.
                Se vocês se lembrarem na minha planilha de preparação, na pasta "Alcance das marchas", isto é mostrado, com o gráfico dente de serra, a curva verde escuro que mostra a subida progressiva de rotação, e a tabela a direita "Rotação na troca de marcha"
                Veja que se o câmbio estiver bem escalonado, estas rotações deverão ser bem próximas da de torque máximo.
                Geralmente utilizamos (quando dá para alterar a relação individualmente das marchas) na troca de primeira para segunda, exatamente a rotação de torque, e as trocas sucessivas uma rotação sucessivamente maior.

                Quanto a utilizar este procedimento de cálculo em motos...
                Ele é válido para todo motor com ciclo 4 tempos (moto, carro, cortador de grama, etc).

                []s,

                Master Vader
                "Master Vader"
                The Lord of the Sith VW
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                My email -> vaderthemaster@gmail.com

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                • #9
                  Postado originalmente por FUSCA95
                  Diante desta excelente explicação, montei uma planilha de calculos no EXCEL e percebi que o meu motor tem algumas discrepancias em relação a essa teoria, pois, com o atual comando a potencia maxima viria em torno de 6500RPM, sendo limitada pelo indice de mach em 6056RPM.

                  Quero saber até onde eh realmente aceitavel ultrapassar Z=0,50?

                  Bom d+ esses dados.
                  Fusca95 ou alguém que tenha seria possivel me enviar essa planilha do indice de mach-by?
                  karlosstreet@hotmail.com
                  Obrigado

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                  • #10
                    Rpm

                    Galera eh o seguinte!!

                    to fazendo uns calculos aki e to com uma dificuldade de decidir a rotação do motor em relação ao comando!
                    tipo se eu usar um w120, qual rotação eu deva tomar base para fazer o calculo??

                    poderiam postar ai uma lista dos comando mais utilizados pela galera!
                    do w100 ao w140(este eh de meu interesse) e do tcs10 ao tcs 30!

                    Obrigado
                    Novo projeto!
                    1600 w140 4x2
                    Aguardem!!!!!!!!!!!!!!

                    *Estamos trabalhando para andar na sua frente*

                    Comment


                    • #11
                      mestreeeeeeee!!

                      AJUDAAAAAAAAAAAAA
                      Novo projeto!
                      1600 w140 4x2
                      Aguardem!!!!!!!!!!!!!!

                      *Estamos trabalhando para andar na sua frente*

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                      • #12
                        Re: Indice de Mach-by Master Vader

                        Fiz um programa pra calculo do indice de MACH, peço pra que testem o mesmo, porque acabei de fazer agora (5:20 da manha),aparentemente nao achei erros matematicos no mesmo, mas se alguem achar so comente ai que eu posso acertar porque tenho o codigo fonte arquivado.
                        Nao e nada bonito, mas se estiverem certos os calculos ele pode ser eficiente pela praticidade...se tiver algo errado eu posso acertar e postar novamente pra download!
                        Vlw...deixem seus comentarios....

                        Link para download: 186Kb
                        http://www.4shared.com/file/DPyM069M...e_de_MACH.html
                        Last edited by gugui miranda; 21-11-2010, 10:54 AM.

                        Comment


                        • #13
                          Re: Indice de Mach-by Master Vader

                          Postado originalmente por gugui miranda
                          Fiz um programa pra calculo do indice de MACH, peço pra que testem o mesmo, porque acabei de fazer agora (5:20 da manha),aparentemente nao achei erros matematicos no mesmo, mas se alguem achar so comente ai que eu posso acertar porque tenho o codigo fonte arquivado.
                          Nao e nada bonito, mas se estiverem certos os calculos ele pode ser eficiente pela praticidade...se tiver algo errado eu posso acertar e postar novamente pra download!
                          Vlw...deixem seus comentarios....

                          Link para download: 186Kb
                          http://www.4shared.com/file/DPyM069M...e_de_MACH.html
                          Muito bom!
                          Que linguagem você usou?

                          Eu fiz um programa desse, em linguagem pascal.
                          O visual também era bem simples... ai fiquei com vergonha de postar

                          Eu tinha colocado outros recursos também.
                          Tipo, ele fixava o índice de mach ideal, perguntava os dados do motor, e dava a rotação máxima.
                          Ou então dava qual o tamanho ideal da válvula de admissão... etc.

                          Depois eu posto ele aqui também.

                          Comment


                          • #14
                            Re: Indice de Mach-by Master Vader

                            Valeu ai Guga Pedrosa,por favor posta seu programa ai tambem, nao e pra ser bonito, e pra ser util e pratico,principalmente pra quem nao curte interpretar formula, eu usei linguagem pascal (ia fazer em C, mas fazia tanto tempo que nao programava mais que ate no pascal me apertei um pouco...!)
                            mas valeu por da uma olhada ai ;)

                            Comment


                            • #15
                              Re: Indice de Mach-by Master Vader

                              Resolvi cadastrar todos os comandos da linha W,TCS e FK da engle para VW boxer aircooled no novo programa, pra facilitar na hora de saber o lift do comando.
                              Segue o link do programa reestruturado:

                              http://www.4shared.com/file/P7OfDCeb...ACH_engle.html
                              Vlw

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