Roussillon (1974): medir o caudal de ar de um motor através de gargantas sónicas

Neste documento

Esta separata reproduz na revista Ingénieurs de l'Automobile (n.º 1-74) a síntese de uma tese de Doutor Engenheiro defendida a 12 de junho de 1972 por Guy Roussillon no Laboratório de Mecânica dos Fluidos de Orsay, sob a presidência de A. Fortier p. 2.

O problema e o método

O autor parte de uma constatação: os aparelhos deprimogéneos clássicos (venturi, diafragma) falseiam a medição dos caudais de ar pulsatórios, como os aspirados por um motor, devido às flutuações de pressão e a um coeficiente de caudal incerto em regime instacionário p. 2-3. Propõe um método original: interpor uma capacidade tampão alimentada por um caudal sónico (via uma garganta sónica, aqui uma válvula de borboleta) que permanece insensível às pulsações do motor, o que permite medir um caudal médio fiável sem perturbar o regime pulsatório real p. 3.

Teoria e ferramentas

O texto desenvolve a formulação dos escoamentos «permanentes em média», introduz o número de Hodgson como critério de precisão da medição (fórmula H, p. 4) e distingue os casos de escoamento sinusoidal ou interrompido p. 4-6. Estabelece as condições sobre o volume da capacidade tampão (V₀/d³) para limitar o erro p. 6.

Banco de ensaio

A instalação (Prancha 46, fig. 6) associa um venturi AFNOR 50×20, uma válvula de borboleta Ø 21 mm servindo de garganta sónica ajustável, e uma capacidade tampão de 400 litros p. 6-9. Os ensaios são realizados na bomba de varrimento de um motor Diesel de dois tempos C.L.M. tipo 603 (diâmetro 75 mm, taxa de compressão 15,78/1) p. 10.

Resultados

O autor conclui que a garganta sónica permite reduzir fortemente a capacidade tampão necessária e constitui «um caudalímetro de precisão industrial» com garganta ajustável, e «de uma excelente precisão» com gargantas sónicas fixas p. 15.

O documento fecha com uma bibliografia de 48 referências p. 18-19 e com perguntas e respostas com o autor, onde cifra nomeadamente o custo horário do ar comprimido comparado com o combustível em motores Diesel e gasolina de 100 cv p. 21.

Contexto

Guy Roussillon aparece aqui como responsável pelos estudos de aerodinâmica no Centro de Estudos de Paris dos automóveis Peugeot p. 2 — um lembrete útil: este trabalho, embora proveniente do mundo académico (CNAM, universidade Paris VI), inscreve-se nas preocupações industriais de medição e de afinação de motores dos construtores franceses dos anos 1970.

Mais amplamente, a medição precisa dos caudais de ar do motor é, nessa época, um desafio crescente para a injeção eletrónica e os inícios da luta antipoluição — assuntos tratados noutras peças do mesmo dossier (K-Jetronic Bosch, trabalhos Chapoux/UTAC), sem que este documento os trate explicitamente por si só.

Olhar de arquivista

Este texto é uma peça rara no fundo Magès: não ostenta a sua assinatura, mas ilustra o ambiente científico em que evoluíam os engenheiros automóveis franceses dos anos 1970 em torno das problemáticas de carburação e de admissão de ar — um dos grandes campos de interesse documentados neste dossier, como o testemunham os recortes sobre a injeção Bosch K-Jetronic ou a página de rosto manuscrita sobre a carburação e a injeção.

Parece que Paul Magès, ou o seu meio documental, julgou útil conservar este estudo metodológico muito especializado — provavelmente pela sua relevância na afinação de bancos de ensaio de motores, domínio diretamente ligado aos seus próprios trabalhos sobre a admissão e a alimentação dos motores Citroën. A presença de uma anotação de cota manuscrita no topo da primeira página p. 2 sugere uma classificação cuidadosa dentro de um dossier temático mais vasto.

O interesse desta peça reside menos no seu conteúdo diretamente ligado à obra de Magès do que naquilo que revela do nível de exigência metrológica esperado pelos engenheiros automóveis da época sobre assuntos a priori anexos — a medição do caudal de ar — mas cruciais para o desempenho e a fiabilidade dos motores.