(Dúvida existencial) Porque é que os carros gastam mais nas subidas?

[jplacebo]

Carga = Esforço

Já sabes que não me contento com declarações minimalistas desse tipo

Se a carga é uma grandeza (ou conjunto de grandezas) medida(s) pela centralina, onde é que ela é medida? Se calhar faz mais sentido saber em primeiro lugar como é que é medida a carga, assim será mais fácil chegar a uma conclusão acerca do que é a carga.

[edununo]

É óbvio que às mesmas rpms as velocidades são idênticas

Claro ! para manteres as mesmas rpms a subir tens que acelerar mais que em plano.

É mesmo caso para dizer Duuhh!

Isto começou com uma coisa tão simples e já vai quase em rocket science.

[edununo]

Preferes uma não verdade que te pareça razoável, ou uma verdade que te pareça complicada?

Mesmo que fosse a redução de velocidade a causadora do aumento de consumo, por demorares mais tempo a chegar, esse argumento deixa de fazer sentido quando:
Aceleras durante a subida para manter a mesma velocidade que vinhas antes da subida, neste momento a velocidade é a mesma a subir e o consumo mantém-se muito superior (uma grande diferença) ao que registava em plano.
Podes até afirmar que vais a consumir mais porque tiveste de acelerar mais, ok, é válido.

Então faz a seguinte experiência, em plano vê o consumo instantâneo a 1500 rpm e a 3000 rpm, depois faz a mesma experiência a subir com velocidades idênticas, vais perceber que além das rotações e a velocidade serem as mesmas que em plano o consumo é muito mais elevado, logo nunca poderá ser devido à diferença de velocidades, mas sim à diferente quantidade de combustível que está a ser injectado.

Le a questão inicial e lê o que escreveste e vê se faz sentido.

[zebster]

Já sabes que não me contento com declarações minimalistas desse tipo

Se a carga é uma grandeza (ou conjunto de grandezas) medida(s) pela centralina, onde é que ela é medida? Se calhar faz mais sentido saber em primeiro lugar como é que é medida a carga, assim será mais fácil chegar a uma conclusão acerca do que é a carga.

Como não queres ter trabalho a pesquisar:

LOAD_PCT = [current airflow] / [(peak airflow at WOT@STP as a function of rpm) *
(BARO/29.92) * SQRT(298/(AAT+273))]
Where:

- STP = Standard Temperature and Pressure = 25 °C, 29.92 in Hg BARO,
- SQRT = square root
- WOT = wide open throttle
- AAT = Ambient Air Temperature (in °C)

Characteristics of LOAD_PCT are:

- Reaches 1.0 at WOT at any altitude, temperature or rpm for both naturally
aspirated and boosted engines.
- Indicates percent of peak available torque.
- Linearly correlated with engine vacuum
- Often used to schedule power enrichment.
- Compression ignition engines (diesels) shall support this PID using fuel
flow in place of airflow for the above calculations.


Caso não saibas, WOT é basicamente acelerador a fundo.

[steevegt]

Boas

Em primeiro lugar, acho que uma questão que já vai em 6 páginas de respostas, muitas delas com tentativas de justificação, mais ou menos válidas, onde são abordados diversos conceitos não óbvios, como a carga do motor, tentativas de justificação matemáticas, etc., não pode de todo ser considerada uma questão sem nexo.
A meu ver, esta é uma questão nada trivial, que necessita de conhecimentos um pouco mais a fundo do funcionamento dos sistemas para se poder justificar na totalidade, e que surge de um pressuposto errado do autor. Para além disso, o titulo não me parece muito bem conseguido, levando em erro quem apenas o lê.

Assim, vou tentar, de acordo com o que melhor conseguir, elucidar sobre o pressuposto que considero errado que leva na prática a esta questão. Depois disso, vou tentar mesmo assim, apresentar uma justificação para a observação feita pelo autor do tópico. Assumo que estamos a falar de um sistema Diesel Common rail com gestão eletrónica de injeção.

O pressuposto errado assumido, é o de que uma determinada posição do pedal do acelerador, corresponde a uma quantidade de combustível fixa por ciclo de injeção. Só assim é que um motor, com a mesma relação de caixa teria o mesmo exato consumo de combustível por distância (l/100km habitualmente), nas mais diversas situações e regimes de motor.
Em primeiro lugar isto é errado, como o autor observou no computador de bordo, em segundo lugar, lanço a questão, porque razão isto deveria ser assim? Algumas pessoas já tentaram um pouco dar esta justificação, dizendo que existem muitos parâmetros envolvidos na gestão de motor, mas penso que esta ligação direta entre a posição do pedal e a quantidade de combustível por ciclo de injeção ainda não foi refutada diretamente.

Em alguns sistemas que se conhece o seu funcionamento (common rail diesel), a posição do pedal pertence a um eixo de um mapa bi-variável de limitação da quantidade de combustível por ciclo de injeção.


A imagem seguinte é um exemplo 3D da representação desse mapa:



Na imagem está referido o termo Torque no eixo vertical, que em sistemas Diesel é muitas vezes usado como sinônimo de quantidade de combustível por injeção, pois pode-se dizer que os dois são praticamente diretamente proporcionais.

Na prática, o acelerador é um limitador da quantidade de combustível, onde, juntamente com a variável velocidade do motor (rpm), define qual a máxima quantidade de injeção que este mapa limita. É um valor máximo por rpm e posição do pedal, pois o que vai definir qual a quantidade de combustível que efetivamente vai ser injetada, é o minimo de um conjunto de mapas, onde este mapa é apenas um deles.
Existem, por exemplo, um mapa referente à massa de ar lida, temperatura do motor, entre outros, mas a não ser que estejamos a falar de valores elevados de rpm, ou posições do pedal perto dos limites, é este o mapa que define a quantidade de combustível por ciclo de injeção.
Olhando para este exemplo, se assumirmos que temos o mesmo valor do acelerador (50% por exemplo), podemos verificar, que o valor do torque (quantidade de combustível) aumenta ligeiramente com a diminuição da velocidade do motor (rpm), corroborando o valor do computador de bordo que o autor do tópico observou.

É esta a unica justificação para o observado, e para a questão apontada. O facto do carro estar a subir, apenas influencia o consumo (com o pedal estacionário), pelo facto de provocar uma diminuição da velocidade do motor.
Se este mapa não tivesse esta forma (que até pode ser que assim seja em alguns fabricantes), poder-se-ia observar exatamente o contrário, ou seja, uma diminuição do consumo por ciclo de injeção (e consequente l/100km), com a presença de uma subida e com o pedal do acelerador estático. Eventualmente um mapa desse género não faz sentido, pois pode provocar algum desconforto na condução, ou outro tipo de sintomas de performance.

[ZylmhuinVII]

Claro que sim mas nunca esquecendo que Pi é 3,14 vezes o diâmetro da circunferência.

Espero que esta tenha sido no gozo...

[blakke]

Espero que esta tenha sido no gozo...

Assustas-me de ainda estares a perguntar isso....



Se esta discussão estivesse a ser feita num bar a beber uns copos já andava tudo á pedrada.

[eu]

Este gráfico mostra claramente que, quando as rotações baixam, a centralina injeta mais combustível.

Tal como o que escrevi relativamente ao que sentia no motor 1.9 dCi... bate certo.

Já agora, obrigado steevegt, pela explicação técnica tão detalhada. Trabalhas na área, certo?

[eu]

Portanto, a resposta à pergunta inicial (porque é que nas subidas, mantendo o pedal do acelerador na mesma posição, o carro gasta mais) é:

-Porque o carro perde velocidade e vai demorar mais tempo a percorrer a mesma distância. (fator principal).

E também porque:

-Com o baixar das rotações, a centralina manda injetar mais combustível (fator secundário).

[Miguelspc]

Resumindo , é sempre preciso mais energia para ultrapassar um obstaculo que neste caso é uma subida .

É a mesma coisa que um ser humano , se houver uma subida vai sentir mais cansaço e necessitar de mais agua e suar mais .

[steevegt]

Portanto, a resposta à pergunta inicial (porque é que nas subidas, mantendo o pedal do acelerador na mesma posição, o carro gasta mais) é:

-Porque o carro perde velocidade e vai demorar mais tempo a percorrer a mesma distância. (fator principal).

E também porque:

-Com o baixar das rotações, a centralina manda injetar mais combustível (fator secundário).

Não, está errado.

O único e exclusivo fator aqui, dentro das condicionantes que o autor do tópico definiu, são os mapas de injeção. Sendo o mais relevante, à partida, o mapa que indiquei.

Já o disse em cima, mas talvez não tenha ficado explicito. Os mapas definem uma quantidade de combustível a injetar por ciclo de injeção,e não por tempo.

Um ciclo de injeção, num motor de 4 cilindros acontece a cada 180º de rotação da cambota. Estes 180 graus de rotação da cambota vão corresponder de forma direta a uma distância percorrida, ou seja fica definido de forma direta o volume de combustível por distância.
Para passar um mapa desses para l/100 basta converter o valor de torque em litros de combustível (como já disse são diretamente proporcionais) e os 180 graus de rotação da cambota em 100km. Para esta ultima conversão é necessário saber qual a razão da caixa e diferencial. Por esse motivo é que referi inicialmente de que uma dos pressupostos para isto, é que a razão da caixa é a mesma a subir e em plano, para os consumos poderem ser comparáveis.

[steevegt]

Resumindo , é sempre preciso mais energia para ultrapassar um obstaculo que neste caso é uma subida .

É a mesma coisa que um ser humano , se houver uma subida vai sentir mais cansaço e necessitar de mais agua e suar mais .

O que disseste está correto, como é do senso comum, mas não foi isso que o autor do tópico perguntou.

[Vocsa]

@steevegt:

elucida lá o pessoal de uma vez por todas (se faz favor) se as centralinas conseguem perceber se o carro está a subir ou descer. E se compensam isso de alguma forma.

Já agora, a "Carga", load, a que me referia era (como nos carros de carga estratificada, fsi tsi e afins) 0<ϕ<1

[Miguelspc]

O que disseste está correto, como é do senso comum, mas não foi isso que o autor do tópico perguntou.

Sim tens razao , se nao vai lá com tecnico vai em SC


O proprio motor está sempre a avaliar a propria mistura e tentando sempre no modo mais eficiente .

A sonda lambda , ponto de igniçao caudal de ar etc , estes senhores tentam sempre com que a mistura seja ideal , se detectam um motor em esforço a propria centralina percebe isso pelos parametros e enriquece a mistura para ultrapassar esse esforço , genero de compensaçao

[steevegt]

@steevegt:

elucida lá o pessoal de uma vez por todas (se faz favor) se as centralinas conseguem perceber se o carro está a subir ou descer. E se compensam isso de alguma forma.

...

Resumidamente, a resposta é não.

Não existe geralmente uma compensação pelo facto do carro estar a subir ou a descer. Pelo menos acho que em muito sistemas isso não acontece. Como já justifiquei em cima, o fenómeno de o consumo aumentar a subir deve-se em principio unica e exclusivamente à geometria do mapa de injeção que apresentei, que será semelhante no veiculo do autor deste tópico. Isto em nada tem a ver com o facto do computador detetar se o carro está a subir ou não.
Se aquele mapa fosse substituído por um, onde a velocidade do motor (rpm) não causa-se diferença na quantidade de combustível, o consumo não modificaria com a diferença de inclinação.

Dito isto, não é possível ter certeza se em todos os sistemas (common rail pelo menos) não exista um mapa de injeção em que uma das variáveis seja a inclinação. Eventualmente até pode haver em sistemas mais recentes. Não sei.
Tanto quanto sei, estes mapas não são obtidos a partir de fontes oficiais, como documentação dos fabricantes, mas sim, através de leituras diretas feitas sobre o software da gestão de motor, usando técnicas de reverse engineering.
Como se sabe, no caso dos VW, existia um mapa de limitação da NOX que tinha como input o facto do veiculo estar numa bancada de testes ou não, e apenas foi descoberto porque o próprio fabricante admitiu face aos dados que apontavam para isso.

...
Já agora, a "Carga", load, a que me referia era (como nos carros de carga estratificada, fsi tsi e afins) 0<ϕ<1

A carga, ou Load em inglês, é uma das principal variáveis nos mapas de injeção em sistemas a gasolina, e está diretamente relacionado com a quantidade de ar que entra no motor.
Não é um termo, ou variável, que se costume usar em sistemas Diesel.

[zQuatro]

Era exactamente isso que eu estava a dizer, parece que ninguém percebeu! A lei de Rubreico acho que ajuda a melhor entender.

[raioxpantera]

Estive cá!

me tooo...

[AlexKarelin]

.......

E também porque:

-Com o baixar das rotações, a centralina manda injetar mais combustível (fator secundário).

Onde é que foste buscar esta ideia ? por curiosidade ?

Já pensaste que signifcaria na prática que tu desaceleravas (para baixar rpm) e o carro acelerava (para contrariar) ?

[Adams]

Certo é que se formos em plano a uma velocidade constante de 80 km/h e começarmos a subir, o carro perde velocidade...

[Bagy]

-Porque o carro perde velocidade e vai demorar mais tempo a percorrer a mesma distância. (fator principal).

o «demorar mais tempo» é uma consequência, não é a causa. Na minha opinião, a causa é parte do que tu disseste e o steevegt explicou: em subida o motor não consegue manter as rpm (velocidade) com a mesma % de acelerador.

Acaba por acontecer uma de duas coisas:
- mantém-se a % de acelerador e as rpm continuam a diminuir;
- aumenta-se a % de acelerador para manter as rpm.
Ambas levam ao aumento do consumo.

Esta pergunta fez-me lembrar um amigo meu, aqui há uns tempos:
eu: bons consumos pá!
ele: ya, normalmente faço sempre na casa dos 5 a brincar...
eu: sim, mas costumas andar sozinho, tendo em conta que vão 5 pessoas a bordo e bagagem pensei que consumisse mais...
ele: achas? O motor não faz ideia quantas pessoas vão no carro!

E não faz ideia, de facto.
Mas havendo algo que crie mais resistência (seja uma subida, passageiros ou os pneus sem ar) o motor vai-se ressentir disso e o condutor acaba por cair numa daquelas 2 situações que falei acima.

[ppais]

Onde é que foste buscar esta ideia ? por curiosidade ?

Já pensaste que signifcaria na prática que tu desaceleravas (para baixar rpm) e o carro acelerava (para contrariar) ?

Vê o gráfico acima...

[eu]

Onde é que foste buscar esta ideia ? por curiosidade ?

Já me tinha apercebido disso no meu carro e o gráfico que o steevegt colocou confirma-o.

Já pensaste que signifcaria na prática que tu desaceleravas (para baixar rpm) e o carro acelerava (para contrariar) ?

Estamos a falar da situação em que mantemos o acelerador sempre na mesma posição. Ao começar uma subida, as rpm baixam, e a centralina manda injetar mais combustível.

[BrunoD]

Já me tinha apercebido disso no meu carro e o gráfico que o steevegt colocou confirma-o.


Estamos a falar da situação em que mantemos o acelerador sempre na mesma posição. Ao começar uma subida, as rpm baixam, e a centralina manda injetar mais combustível.

Que eu tenha conhecimento, a única situação onde há uma injeção adicional de combustível, que não pedida via pedal, dá-se quando a rotação se aproxima do ralenti, para evitar que o motor se desligue.

E este acontecimento é mais notório em mudanças baixas (1a, 2a, 3a).

[jplacebo]

Como não queres ter trabalho a pesquisar:

LOAD_PCT = [current airflow] / [(peak airflow at WOT@STP as a function of rpm) *
(BARO/29.92) * SQRT(298/(AAT+273))]
Where:

- STP = Standard Temperature and Pressure = 25 °C, 29.92 in Hg BARO,
- SQRT = square root
- WOT = wide open throttle
- AAT = Ambient Air Temperature (in °C)

Characteristics of LOAD_PCT are:

- Reaches 1.0 at WOT at any altitude, temperature or rpm for both naturally
aspirated and boosted engines.
- Indicates percent of peak available torque.
- Linearly correlated with engine vacuum
- Often used to schedule power enrichment.
- Compression ignition engines (diesels) shall support this PID using fuel
flow in place of airflow for the above calculations.


Caso não saibas, WOT é basicamente acelerador a fundo.

Percebeste alguma coisa do que escreveste aí?

[jplacebo]

Olhando para este exemplo, se assumirmos que temos o mesmo valor do acelerador (50% por exemplo), podemos verificar, que o valor do torque (quantidade de combustível) aumenta ligeiramente com a diminuição da velocidade do motor (rpm), corroborando o valor do computador de bordo que o autor do tópico observou.

É esta a unica justificação para o observado, e para a questão apontada. O facto do carro estar a subir, apenas influencia o consumo (com o pedal estacionário), pelo facto de provocar uma diminuição da velocidade do motor.

Antes de mais obrigado pela tua participação.
Quer dizer que a carga, ou uma das muitas parcelas que compõem a variável "carga", é obtida a partir da leitura da posição do acelerador e das RPMs? Isto é, supondo uma posição do acelerador estática nos 50%, a centralina vai ordenar a injecção de mais combustível quando detecta uma diminuição das RPMs, como acontece numa subida?

[bre]

O outro sem mecânicas nem electrônicas bastou-lhe estar a dormir debaixo de uma macieira e a levar com as maçãs na cabeça...

[AlexKarelin]

Que eu tenha conhecimento, a única situação onde há uma injeção adicional de combustível, que não pedida via pedal, dá-se quando a rotação se aproxima do ralenti, para evitar que o motor se desligue.

E este acontecimento é mais notório em mudanças baixas (1a, 2a, 3a).

Isso ! o mesmo digo eu, ou eventualmente numa fase logo a seguir a ligarmos o carro e ele estar frio.

[zebster]

Percebeste alguma coisa do que escreveste aí?

Se não percebes ou se não queres tentar perceber o que ali está, não vais ter resposta à tua dúvida.
A variável LOAD_PCT é o valor que vês nos mapas 3 D que já aqui colocaram.
Querias saber como a centralina sabe a carga, é por exemplo através desta função.

current airflow - valor da MAF - através deste valor consegues perceber o acelerador por exemplo.
peak airflow at WOT@STP as a function of rpm) - o valor máximo com a borboleta completamente aberta, ou seja, prego a fundo, à temperatura de 25ºC
BARO - suponho que seja a pressão, lida pela MAP
SQRT - raiz quadrada
AAT - temperatura ambiente do ar

[NothingFace]

Na imagem está referido o termo Torque no eixo vertical, que em sistemas Diesel é muitas vezes usado como sinônimo de quantidade de combustível por injeção, pois pode-se dizer que os dois são praticamente diretamente proporcionais.

Então dentro da mesma mudança a mais rotações gasta menos ?
Tendo em conta que os diesel costumam ter o binário máximo a volta das 2000 RPM deviamos andar sempre a puxar pra gastar menos ?

[JMSVS]

A duvida é pertinente e faz sentido quereres uma justificação mais técnica. Nas condições que tu descreves e de forma empírica o veiculo deveria gastar o mesmo, mas tal não acontece por uma razão muito simples. Apesar de estares com a mesma pressão no acelerador quando vais em recta o peso do carro é uma força vertical, mas quando começas a subir a força do peso passa a ser dividido em dois pesos, na vertical e tangencial à estrada.

Como é que o carro sabe isto para injectar mais combustível?
Simples a injecção é feita com a posição do acelerador + carga do motor. Se a posição do acelerador é a mesma nas duas situações o que influencia a injecção de combustível é a carga do motor.

Como é que o carro sabe que carga tem?
O motor tenta sempre contrariar a perca de velocidade (feito electronicamente, sem acelerómetro) quando a posição do acelerador é a mesma, mas estás a perder velocidade devido ao peso tangencial ele acaba por injectar mais combustível para minimizar o efeito travão.

Tentei usar uma linguagem simples para que possa entender facilmente.

É tudo uma questão do binário que estás a usar vs binário disponível!