FORMULA STUDENT
Fábio Raimundo - 090249025
Wilson Carreira - 090249087
Orientadores: Nuno Nunes
Vítor Marreiros
Conteúdos
História da competição
Objetivos
Bases
Sistema desenvolvido
Construção e montagem
Conclusões
Sugestões pa...
História da competição
3
 Inicio da Competição
1981 USA (FSAE)
(Formula Society of Automative Engineers)
1998 Europa (F...
História da competição
 Formula Student IPS
4
 2003
 2006
 2001
 2008
 2010
Objetivos
Desenvolvimento
Construção
Ensaio de componentes do Motor
Segundo as Regras Formula SAE 2013
(Society of Auto...
Motor Base
6
Especificações:
 4 cilindros em linha;
 4 tempos a gasolina;
 4 válvulas por cilindro, com 2
árvores de ca...
Motor Base
7
Sistema de Admissão:
• Multiponto;
• Sequencial;
• 4 corpos de acelerador individuais;
• 4 borboletas primári...
Identificação das necessidades
8
Regras:
 Sistema de admissão
 3 Componentes:
 Restritor
- 20mm
- Baixa resistência á
...
Definição das bases de projeto
9
Restritor:
Otimização de tubos de Venturi
Maquinação CNC ou moldagem de compósitos
Ac...
Sistema desenvolvido
Restritor
Geometria:
• 100mm de comprimento
• 20mm de garganta
10
• Ângulo e diâmetro da contração
...
Sistema desenvolvido
11
Mach number = 0,99 para o regime de 13250RPM
Mach number = 1 para o regime de 13467,9RPM
Restritor
Sistema desenvolvido
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Restritor
13467,9RPM
Sistema desenvolvido
13
 Acelerador
Porquê escolher a placa deslizante?
Acelerador Borboleta
(AB)
Acelerador Deslizante
...
Sistema desenvolvido
14
 Acelerador
Porquê escolher a placa deslizante?
Mach Number
AB AD
Perda de Carga
13250 RPM
Sistema desenvolvido
 Acelerador
Porquê escolher a placa deslizante?
15
Sistema desenvolvido
16
Acelerador
Sensor de posição
Rotativo Deslizante
Tensão
1,1 V a 4,3 V
Sistema desenvolvido
17
Acelerador é constituído por:
Sistema desenvolvido
Geometria geral Posicionamento dos Injetores
Coletor
18
 Frequência natural de um
Ressoador de Helmholtz:
ωtan
𝜔𝑙 𝑝
𝑎
=
𝑎𝐹𝑝
𝑉𝑐
Sistema desenvolvido
Coletor
Sobrealimentação ac...
Sistema desenvolvido
𝐹𝑠
𝐹𝑝
𝑐𝑜𝑡
𝜔𝑙 𝑠
𝑎
=
𝜔𝑉
𝐹𝑝 𝑎
+
𝐹𝑝 𝑡𝑎𝑛
𝜔𝑙 𝑝
𝑎
+ 𝐹𝑐 𝑡𝑎𝑛
𝜔𝑙 𝑐
𝑎
𝐹𝑝 − 𝐹𝑐 𝑡𝑎𝑛
𝜔𝑙 𝑝
𝑎
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𝜔𝑙 𝑐
𝑎
+ 3𝑡𝑎𝑛
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...
Construção e Montagem
Máquinas , ferramentas e Materiais disponíveis na EST
21
Poliuretano:
Baixa densidade Alta densidad...
Construção e Montagem
Material
Poliuretano
• Restritor
• Acelerador
• Rampa de Injeção
• Moldes (Plenum e Condutas de ad...
23
Construção e Montagem
Ligação por parafusos
M5
M3
Binário de aperto
Anel de Vedação (O-ring)
Conclusões
• Dificuldades
Adaptação do projeto e construção aos equipamentos e
materiais disponíveis na EST;
Anomalia na...
Sugestões para o futuro
Finalização da construção do Protótipo
Montagem e testes do sistema
Estudo de Materiais para co...
Bibliografia
 Historia da competição Formula Student. http://www.formulastudent.com/formula-student/aboutus/
history.
 F...
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Apresentação_Final

  1. 1. FORMULA STUDENT Fábio Raimundo - 090249025 Wilson Carreira - 090249087 Orientadores: Nuno Nunes Vítor Marreiros
  2. 2. Conteúdos História da competição Objetivos Bases Sistema desenvolvido Construção e montagem Conclusões Sugestões para o futuro Bibliografia 2
  3. 3. História da competição 3  Inicio da Competição 1981 USA (FSAE) (Formula Society of Automative Engineers) 1998 Europa (FS) (Formula Student)
  4. 4. História da competição  Formula Student IPS 4  2003  2006  2001  2008  2010
  5. 5. Objetivos Desenvolvimento Construção Ensaio de componentes do Motor Segundo as Regras Formula SAE 2013 (Society of Automotive Engineers) 5
  6. 6. Motor Base 6 Especificações:  4 cilindros em linha;  4 tempos a gasolina;  4 válvulas por cilindro, com 2 árvores de cames á cabeça;  599cm³ de cilindrada (67mm × 42,5𝑚𝑚);  Taxa de compressão 12.2:1;  Corte de injeção ás 14500RPM.
  7. 7. Motor Base 7 Sistema de Admissão: • Multiponto; • Sequencial; • 4 corpos de acelerador individuais; • 4 borboletas primárias e 4 secundárias.
  8. 8. Identificação das necessidades 8 Regras:  Sistema de admissão  3 Componentes:  Restritor - 20mm - Baixa resistência á passagem do ar  Acelerador - Eliminação da borboleta - 2 molas de retorno  Coletor - Binário em regime de RPM inferior - Qualidade da mistura Ar/Combustível
  9. 9. Definição das bases de projeto 9 Restritor: Otimização de tubos de Venturi Maquinação CNC ou moldagem de compósitos Acelerador:  Válvula Iris ou Placa deslizante  Baixo atrito Coletor: Sobrealimentação acústica/ressoador de Helmholtz Posicionamento dos injetores Moldagem de compósitos
  10. 10. Sistema desenvolvido Restritor Geometria: • 100mm de comprimento • 20mm de garganta 10 • Ângulo e diâmetro da contração K=0,04 • Ângulo e diâmetro da expansão K=0,06
  11. 11. Sistema desenvolvido 11 Mach number = 0,99 para o regime de 13250RPM Mach number = 1 para o regime de 13467,9RPM Restritor
  12. 12. Sistema desenvolvido 12 Restritor 13467,9RPM
  13. 13. Sistema desenvolvido 13  Acelerador Porquê escolher a placa deslizante? Acelerador Borboleta (AB) Acelerador Deslizante (AD) Aberto Fechado
  14. 14. Sistema desenvolvido 14  Acelerador Porquê escolher a placa deslizante? Mach Number AB AD Perda de Carga 13250 RPM
  15. 15. Sistema desenvolvido  Acelerador Porquê escolher a placa deslizante? 15
  16. 16. Sistema desenvolvido 16 Acelerador Sensor de posição Rotativo Deslizante Tensão 1,1 V a 4,3 V
  17. 17. Sistema desenvolvido 17 Acelerador é constituído por:
  18. 18. Sistema desenvolvido Geometria geral Posicionamento dos Injetores Coletor 18
  19. 19.  Frequência natural de um Ressoador de Helmholtz: ωtan 𝜔𝑙 𝑝 𝑎 = 𝑎𝐹𝑝 𝑉𝑐 Sistema desenvolvido Coletor Sobrealimentação acústica: • Pressão elevada depois do PMI no tempo de admissão • Ocorre quando o regime de RPM do motor iguala a frequência natural do coletor 19
  20. 20. Sistema desenvolvido 𝐹𝑠 𝐹𝑝 𝑐𝑜𝑡 𝜔𝑙 𝑠 𝑎 = 𝜔𝑉 𝐹𝑝 𝑎 + 𝐹𝑝 𝑡𝑎𝑛 𝜔𝑙 𝑝 𝑎 + 𝐹𝑐 𝑡𝑎𝑛 𝜔𝑙 𝑐 𝑎 𝐹𝑝 − 𝐹𝑐 𝑡𝑎𝑛 𝜔𝑙 𝑝 𝑎 𝑡𝑎𝑛 𝜔𝑙 𝑐 𝑎 + 3𝑡𝑎𝑛 𝜔𝑙 𝑝 𝑎 Volume do Plenum V (m³) 0,002 Diâmetro conduta primária (m) 0,038 𝑭 𝒑(m²) 0,001134 Comprimento conduta primária 𝒍 𝒑 (m) 0,2 Diâmetro conduta secundária (m) 0,036 𝑭 𝒔(m²) 0,001018 Comprimento conduta secundária (m) 0,098 6168,273RPM Coletor Modelo de cálculo: 20
  21. 21. Construção e Montagem Máquinas , ferramentas e Materiais disponíveis na EST 21 Poliuretano: Baixa densidade Alta densidade Fibra de vidro Acrílico
  22. 22. Construção e Montagem Material Poliuretano • Restritor • Acelerador • Rampa de Injeção • Moldes (Plenum e Condutas de admissão) Acrílico • Placa Deslizante Fibra de Vidro • Plenum • Condutas de admissão 22
  23. 23. 23 Construção e Montagem Ligação por parafusos M5 M3 Binário de aperto Anel de Vedação (O-ring)
  24. 24. Conclusões • Dificuldades Adaptação do projeto e construção aos equipamentos e materiais disponíveis na EST; Anomalia na maquina CNC; • Aspetos positivos O regulamento da competição foi cumprido; O projeto teórico do sistema foi totalmente concluído; O projeto de produção permite a construção do sistema futuramente; A adaptação do novo sistema ao motor base foi estudada (incluindo a gestão eletrónica) . 24
  25. 25. Sugestões para o futuro Finalização da construção do Protótipo Montagem e testes do sistema Estudo de Materiais para construção definitiva Desenvolvimento dos restantes sistemas do motor Desenvolvimento do sistema de transmissão 25
  26. 26. Bibliografia  Historia da competição Formula Student. http://www.formulastudent.com/formula-student/aboutus/ history.  Formula Student IPS. http://ltodi.est.ips.pt/fstudent/pt/.  MAGRINHO, Alexandre. Folhas de Apoio à Unidade Curricular de Motores Térmico.  Suzuki Motor corporation - Service Manual. 2001 -2002.  Regras da competição Formula Student. http://www.formulastudent.com/docs/defaultsource/ fs2013-docs/2013-fsae-rules-02-26-13-final.pdf?sfvrsn=0.  SMITH, William F. Princípios de Ciência e Engenharia dos Materiais. 3º, 1998, pp. 767-790.  PEREIRA, Nuno. Folhas de Apoio à Unidade Curricular de Mecânica dos Fluídos .  Iris Mechanism with Overlapping Blades. http://www.youtube.com/watch?v=W5RBZb7SqS8.  Placa Deslizante. http://www.rotaryeng.net/slide-throttle.html.  WINTERBONE, E. D, et al. Design Techniques for Engine Manifolds. 1999.  BUDYNAS, Richard G., and NISBET, J. Keith. Shigley´s Mechanical Engineering Design. 9º, 2008, pp. 59-70,410-451, 518-549.  SILVA, Paula. Folhas de Apoio à Unidade Curricular de Elementos de Maquinas I. 2011/2012.  HPC. http://www.hpceurope.com/gb/.  Panão, Miguel R. O., et al. Statistical analysis of spray impact to assess fuel mixture preparation in IC engines. 2012, pp. 64-70.  OHATA, A., Saruhashi., et al. Acoustic control induction system for six-cylinder engines,. [ed.] JSAE Rev. 1985, pp. 8-15.  MATSUMOTO, I., et al. Variable induction systems to improve volumetric efficiency at low and/ or medium engine speeds.  FERREIRA, Vitória. Folhas de Apoio à Unidade Curricular de Sensores e Atuadores. 2012. 26
  27. 27. FIM 27
  28. 28. •Questões??? 28

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