ESTG - Mestrado em Engenharia Automóvel
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- Estimação de perfis de conduçãoPublication . Rei, Tomás Martins; Ferreira, Lino Miguel Moreira; Lopes, Nuno Manuel Lucas Vieira; Silva, Sérgio Manuel daEste relatório de projeto de mestrado detalha o desenvolvimento de um sistema capaz de adquirir e registar dados de um veículo automóvel através do sistema de diagnóstico OBD‑II, para o seu processamento, em ambiente externo, originando a estimação dos perfis de condução categorizados como leve, moderado e agressivo. O sistema de aquisição de dados é baseado num microcontrolador que comunica com o sistema OBD-II através de num transceiver CAN, permitindo a aquisição de velocidade do veículo e da velocidade de rotação do motor, e o subsequente registo em cartão de memória. Foram analisadas várias abordagens de classificação de dados para a estimação dos perfis de condução envolvendo diversas combinações de variáveis, mas a que originou melhores resultados foi a baseada na combinação de limiares de aceleração e de velocidade de rotação do motor. A validação foi realizada utilizando dois percursos de referência, calculando um erro, obtido pela soma das médias dos erros absolutos originados por cada abordagem relativamente aos dois percursos de referência. Os testes experimentais confirmaram a capacidade do sistema em estimar de forma coerente o comportamento do condutor em contexto real. Os resultados da estimação foram apresentados sob a forma de histogramas que quantificam as ocorrências dos perfis leve, moderado e agressivo no final do percurso, fornecendo uma visão global do comportamento do condutor. Além disso, foram mostradas as evoluções temporal e espacial desses perfis, permitindo uma análise mais detalhada. De forma geral, o trabalho desenvolvido mostrou‑se funcional, fiável e adequado à estimação de perfis de condução, constituindo uma base sólida para futuras melhorias, nomeadamente a integração de dados contextuais, a adaptação dinâmica dos limites e a expansão para outros tipos de veículos que não apenas o veículo diesel usado neste trabalho.
- Development and Construction of a Composite Battery Container for Formula Student VehiclePublication . Cordeiro, Simão Madeira; Ruben, Rui Miguel BarreirosEste trabalho apresenta o desenvolvimento e construção de um contentor para os módulos de alta tensão (TSAC - Tractive System Accumulator Container) em material compósito para o protótipo elétrico da Formula Student da equipa LART (Leiria Academic Racing Team), com o objetivo de redução de massa em 40% face ao design anterior, cumprindo os regulamentos da competição, os requisitos de integridade estrutural e as restrições de manutenção. O processo de design seguiu uma metodologia estruturada em três fases: dimensionamento analítico com base na teoria de placas e na Teoria Clássica dos Laminados, validação numérica por análise de elementos finitos, e a caracterização experimental do sistema de materiais selecionado. Foi adotado um compósito de aramida com resina Sika Biresin CR132FR, pela combinação de desempenho estrutural, isolamento elétrico, resistência ao fogo e acessibilidade de fabrico. Um laminado uniforme [0/90]16 foi adotado em todos os painéis para simplificar a produção. O dimensionamento analítico identificou a tensão de corte da cola como o critério dominante para a maioria dos painéis. Os modelos de elementos finitos demonstraram que a formulação de deflexão pequena constitui uma fase conservadora, e revelaram que a formulação de deflexão grande é não conservadora para tensões em condições ortotrópicas. Os modelos em condições reais destacaram as tensões de corte da cola como a limitação crítica da abordagem analítica sob concentrações localizadas, sendo isto resolvido pelo laminado uniforme adotado. A validação experimental confirmou as propriedades do material através de ensaios de tração, densidade, flexão em três pontos e corte por perimetro. O laminado [0/90]16 demonstrou uma resistência à flexão de 281 MPa e uma resistência ao corte de 169 MPa - três vezes superior ao valor analítico assumido. Os ensaios de flamabilidade confirmaram a conformidade UL94 V-0. O TSAC construido atingiu uma massa total de 9,15 kg, representando um excesso de 0,69 kg face ao objetivo de 8,46 kg. Este resultado vai de encontro às decisões tomadas durante a fase de design para garantir o cumprimento do regulamento, a fiabilidade estrutural e a facilidade de produção, em particular a adoção do laminado uniforme [0/90]16.
- Dinâmica de Veículos Elétricos e Veículos a Combustão: Análise, Comparação e Validação de ResultadosPublication . Pereira, Rodrigo Novo de Oliveira; Santos, Sérgio Pereira dos; Henriques, Carlos Daniel FerreiraO presente trabalho tem como objetivo analisar e comparar o comportamento dinâmico de um veículo elétrico e de um veículo com motor de combustão interna, procurando compreender de que forma a arquitetura do sistema de propulsão influencia a sua dinâmica, analisando variáveis como aceleração lateral, velocidade angular, forças laterais e cargas verticais. Para esse efeito, foi desenvolvido um modelo computacional em Python, inicialmente baseado no modelo de bicicleta e posteriormente evoluído para um modelo de quatro rodas, integrando a Fórmula Mágica de Pacejka, um algoritmo de controlo Pure Pursuit e uma representação tridimensional do ensaio. Paralelamente, foi concebido, testado e adaptado um sistema de aquisição de dados, utilizado na realização de ensaios experimentais com os veículos em estudo. Adicionalmente, foram analisados os ensaios dinâmicos normalizados e efetuados na indústria automóvel e selecionada o teste prático a realizar com os veículos e a implementar no modelo computacional. Por fim, foram feitos os ensaios experimentais e numéricos dos veículos e analisados os seus resultados. A comparação numérica e experimental inicial do modelo computacional, realizada com dados experimentais da equipa de Fórmula Student do Instituto Politécnico de Leira (LART), demonstrou uma boa aproximação aos resultados reais. No modelo de quatro rodas, o ensaio de aceleração 0–75 m apresentou um tempo calculado de 4,73 s face a um valor experimental de cerca de 4,8 s, enquanto no ensaio de Skidpad o desvio face ao valor real foi de aproximadamente 2,03%. Estes resultados permitiram considerar o modelo adequado para a análise comparativa proposta. Os ensaios numéricos e experimentais evidenciaram diferenças entre os dois veículos, mas de magnitude reduzida. Embora o veículo elétrico tenha apresentado valores ligeiramente superiores de aceleração lateral e velocidade angular em torno do eixo vertical no ensaio experimental, os desvios globais observados situaram-se aproximadamente entre 1% e 2,5%, que seriam 3% considerando uma hipótese de igualdade rigorosa de raio entre ensaios. Assim, não foi possível concluir que exista uma diferença dinâmica marcadamente expressiva entre os veículos testados nas condições consideradas. A comparação entre os resultados numéricos e experimentais mostrou ainda que o modelo desenvolvido reproduziu de forma coerente a tendência das principais variáveis analisadas, apesar de algumas diferenças nos valores máximos absolutos, associadas às simplificações do modelo e às limitações da aquisição de dados. Conclui-se que os objetivos definidos foram globalmente cumpridos, tendo sido desenvolvido e validado um modelo computacional capaz de caracterizar o movimento de um veículo, implementado um sistema funcional de aquisição de dados e realizada uma comparação coerente entre veículos elétricos e veículos a combustão, tanto em ambiente numérico como experimental. Os resultados obtidos indicam que o comportamento dinâmico não depende apenas do tipo de propulsão, mas também de fatores como a massa total e a sua distribuição, as características dos pneus e as condições de ensaio como a aceleração longitudinal do veículo e trajetória descrita.
- Development of a Platform for the Control and Monitoring of Exhaust Gas Emissions from Internal Combustion EnginesPublication . Adam, João Miguel Moura; Serrano, Luis Manuel Ventura; Pereira, João Francisco Romeiro da FonsecaO presente trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um sistema portátil de medição de emissões de gases de escape, enquadrado no conceito de Portable Emissions Measurement Systems (PEMS), com especial enfoque na quantificação de óxidos de azoto (NOx). Este desenvolvimento surge no contexto das limitações dos métodos atualmente utilizados seja nas inspeções técnicas periódicas, seja em contexto de laboratório, que frequentemente não refletem as emissões reais em condições de operação dos veículos. O sistema desenvolvido integra três componentes principais: um sistema de medição de caudal baseado num tubo de Venturi, utilizando sensores de pressão diferencial e temperatura; um módulo de medição de NOx com comunicação CAN; e uma unidade eletrónica dedicada responsável pela aquisição, processamento e transmissão de dados. A arquitetura foi implementada com base num microcontrolador ESP32-S3, recorrendo a uma abordagem modular e a uma organização de tarefas inspirada em sistemas de tempo real. O dimensionamento do Venturi foi realizado de acordo com normas ISO, sendo posteriormente validado através de simulação CFD, o que permitiu caracterizar o comportamento do escoamento e os diferenciais de pressão gerados. O sistema eletrónico foi desenvolvido de raiz, incluindo o desenho de uma PCB dedicada com condicionamento de sinal e interfaces de comunicação. O firmware foi implementado em C++, assegurando aquisição e processamento de dados em tempo real. A validação experimental demonstrou boa concordância na medição de NOx e de temperatura. O módulo de NOx apresentou desvios de 7,27%, 0,44%, 11,00%, 15,06% e 21,34% face ao analisador de referência Testo ao longo dos cinco pontos de ensaio, enquanto a concentração de O₂ diferiu apenas 2% do Testo e 0,9% do banco dinamométrico; os valores de lambda concordaram com os sensores do veículo e AEM dentro de 0,35% a 2,59%. A análise CFD previu um diferencial de pressão mensurável de cerca de 0,28 bar em caudal elevado (116 m/s à entrada), mas apenas cerca de 6 Pa (0,00006 bar) em baixo caudal (1,46 m/s), abaixo da resolução de sensores convencionais. Por esse motivo, a medição de caudal não pôde ser validada de forma conclusiva, mantendo-se o erro de pressão diferencial desprezável apenas acima de aproximadamente 160 Pa. De forma geral, o sistema desenvolvido constitui uma solução PEMS simplificada e de baixo custo, com um custo total de componentes de aproximadamente 4296 €, face a sistemas PEMS comerciais que ultrapassam tipicamente 150 000 €. É adequado para aplicações de investigação e desenvolvimento, embora a precisão e a calibração, em particular em baixos caudais, devam ainda ser melhoradas e constituam a base do trabalho futuro.
- Comparação de modelação de motor de ciclo Otto em AVL BOOST com LOTUS LESPublication . Medeiros, João Diogo Outeiro; Pereira, João Francisco Romeiro da FonsecaNos dias de hoje, a simulação computacional é uma ferramenta fundamental no desenvolvimento e análise dos motores de combustão interna, permitindo analisar diferentes parâmetros e avaliar o impacto de alterações e testes necessários em fase de projeto, sem necessidade de recorrer a ensaios experimentais. O principal objetivo deste trabalho é avaliar comparativamente os softwares LES (Lotus Engine Simulation) e o AVL Boost, de modo a determinar a sua adequação técnica e pedagógica no ensino da modelação, simulação de motores de combustão interna. Para o alcançar, foram desenvolvidos modelos de um motor de ignição por faísca em ambos, permitindo analisar e comparar resultados, quer a nível de desempenho quer de diversos parâmetros de funcionamento. Nesta área, o ensino foca-se no desempenho e otimização de motores de combustão interna atmosféricos, especificamente no que diz respeito à capacidade de admissão de ar. Consequentemente, o trabalho incide sobre os sistemas com maior influência neste processo, nomeadamente as geometrias da árvore de cames e dos coletores de admissão e de escape, bem como na respetiva influência na variação de pressão (ondas de pressão) entre estes sistemas do motor. De forma a validar os resultados obtidos nos softwares, as curvas de binário, as ondas de pressão e outros parâmetros foram comparados entre si, assim como com dados experimentais provenientes de ensaios realizados num banco de ensaio de veículos. Os resultados obtidos permitiram avaliar as diferenças entre os processos de caracterização e modelação de cada software, contribuindo para uma melhor compreensão das suas potencialidades e limitações no contexto pedagógico, bem como para a análise da pertinência da eventual substituição do LES pelo AVL Boost nas unidades curriculares do Mestrado em Engenharia Automóvel.
- Modelo de Comportamento Dinâmico do Veículo Formula Student para otimização do Sistema de SuspensãoPublication . Gaspar, Diogo Luís Marques; Santos, Sérgio Pereira dosO presente trabalho descreve o desenvolvimento de um simulador de dinâmica de veículos com 12 graus de liberdade em MATLAB Simulink para um protótipo de Fórmula Student, motivado pela ausência de ferramentas de simulação, tanto próprias como comerciais, durante o período de participação na equipa entre 2021 e 2023, e pela ambição de aprofundar competências em dinâmica de veículos e em MATLAB e Simulink com vista a ingressar no mercado de trabalho da competição automóvel. O modelo integra subsistemas de dinâmica longitudinal e lateral, subsistema de movimento da suspensão e modelo de pneus baseado na Fórmula Mágica de Pacejka, entre outros, sendo validado com dados de telemetria reais obtidos nas provas da FSPT 2025 e da FSG 2025. A simulação da prova de aceleração demonstrou que o modelo replica com boa aproximação o comportamento longitudinal do veículo, obtendo-se um RMSE de 1,805 km/h. A simulação em curva revelou-se inviável devido à instabilidade do controlador de direção em condições transientes, tendo o simulador sido reorientado como ferramenta de análise cinemática, recebendo diretamente dados de telemetria para calcular grandezas tipicamente não medidas em pista, como os movimentos de pitch, roll e heave da carroçaria e o deslocamento individual da suspensão em cada roda. A utilidade prática da ferramenta foi demonstrada através da análise do efeito da introdução de uma barra estabilizadora, onde se verificou uma redução de 25% no ângulo de roll. A ferramenta desenvolvida representa um contributo concreto para a equipa, colmatando uma lacuna que persistiu ao longo de vários anos.
- Desenvolvimento e Implementação de sistema para conversão de caixa de velocidades com seleção em "H" para seleção sequencialPublication . Gouveia, Daniel Vasconcelos; Pereira, João Francisco Romeiro da FonsecaO presente projeto visa o desenvolvimento, dimensionamento e implementação de um sistema para conversão de uma caixa de velocidades manual com padrão em “H” para um sistema de seleção sequencial. A proposta centra-se na otimização do processo de troca de mudanças, visando aumentar a rapidez, precisão e eficiência entre trocas, bem como proporcionar uma operação mais intuitiva e adequada no contexto da competição automóvel. A caixa de velocidades em estudo corresponde ao modelo BMW ZF S5, amplamente reconhecida pela sua robustez e aplicação em veículos de tração traseira da marca BMW. A conversão contempla a substituição do sistema tradicional de seleção por um mecanismo sequencial, mantendo a estrutura base de transmissão, mas introduzindo alterações pouco significativas a nível de estrutura da caixa de velocidades, mas alterações significativas ao seu interior. O projeto tem como uma base um conjunto de carretos do tipo dogbox (sistema crabots), fornecido pela empresa RMC Engrenagens, especializada no desenvolvimento e fabrico de componentes de transmissão de alto desempenho. O estudo compreende uma análise detalhada dos princípios mecânicos envolvidos, incluindo cinemática do mecanismo de seleção, o desenvolvimento de componentes para a atuação sequencial e simultaneamente, a impressão em 3D de todos os componentes desenvolvidos, aplicando-os a uma caixa de velocidades de ensaio. Assim será permitido avaliar parâmetros como suavidade de operação, fiabilidade estrutural e comportamento sob carga. Desta forma, o projeto visa demonstrar a viabilidade técnica da conversão de uma transmissão manual convencional em “H”, para um sistema sequencial.
- Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) para Integração em Todo o Tipo de VeículosPublication . Luz, Celso Augusto Lourenço; Ferreira, Carlos Daniel Henriques; Lopes, Nuno Manuel Lucas VieiraO presente projeto descreve o desenvolvimento e a implementação de um sistema avançado de assistência à condução (ADAS — Advanced Driver Assistance System), focado na monitorização em tempo real da trajetória do veículo, alerta de perigos e na prevenção de colisões frontais. O sistema utiliza uma unidade de processamento NVIDIA Jetson Xavier AGX, combinando técnicas de processamento computacional de redes neuronais para a deteção de objetos, obstáculos e faixas de rodagem. Para a deteção de objetos, foi implementado o modelo YOLOv8, enquanto para a identificação das faixas de rodagem utilizou-se o modelo UFLDv2, otimizado para alta velocidade de processamento. A arquitetura do sistema assenta numa estratégia de fusão sensorial, integrando dados de profundidade provenientes de uma câmara Intel RealSense e de um sensor LiDAR, cruzando-os com a telemetria do veículo (velocidade e estado dos pedais) obtida via barramento CAN. No âmbito do hardware, o projeto evoluiu de uma fase de prototipagem em breadboard para a conceção e fabrico de uma Placa de Circuito Impresso (PCB) dedicada. Os resultados demonstram que o sistema é capaz de processar cenários dinâmicos com baixa latência, ativando alertas graduais baseados no cálculo do tempo para colisão e no desvio lateral do veículo da faixa de rodagem. A lógica de decisão implementada permite distinguir entre avisos preventivos e alertas de perigo crítico, adaptando a resposta visual e física ao comportamento real do condutor, garantindo assim uma solução de segurança ativa robusta e fiável.
- Gestão da cadeia de abastecimento para componentes de veículos pesados na América Latina: Proposta para o EquadorPublication . Lemache, Alejandro Sebastian Ortiz; Gaspar, Marcelo Rudolfo Calvete; Serrano, Luís Manuel VenturaO presente estudo avalia a viabilidade técnica e económica de um modelo de remanufactura de bombas de alta pressão e injetores diesel aplicado ao transporte pesado, urbano e interprovincial do Equador. O setor apresenta elevada dependência do motor diesel, forte necessidade de peças importadas e ausência de processos locais padronizados com rastreabilidade. Este trabalho explora as oportunidades geradas pela diferença normativa entre a Europa e o Equador, onde componentes diesel retirados do mercado europeu por exigências regulamentares mantêm utilidade funcional no parque automóvel equatoriano. Neste contexto, a remanufactura industrial surge como estratégia para recuperar valor, reduzir custos e melhorar a disponibilidade das frotas, em linha com a economia circular. O estudo desenvolve e valida documentalmente um processo padronizado e rastreável de remanufactura desmontagem, limpeza técnica, inspeção metrológica, recuperação, montagem e calibração complementado por rastreabilidade digital e por um comparador económico de alternativas de reposição. Os resultados indicam que a remanufactura de sistemas de injeção diesel é tecnicamente viável e economicamente competitiva no contexto equatoriano, estabelecendo bases para futura implementação piloto.
- O impacto da insularidade na tomada de decisões de Marketing no setor automóvel (estudo de caso)Publication . Botelho, Hélio Paulo; Conceição, Joaquim Paulo Cordeiro daEsta Dissertação tem como objetivo principal tentar responder à questão central “De que forma é que os gestores de Marketing nos arquipélagos adaptam as estratégias e planos de Marketing no setor automóvel (principalmente no caso de viaturas novas) em relação ao que tipicamente acontece na distribuição automóvel em Portugal Continental?”. Esta questão é eventualmente decomposta num conjunto de questões específicas, com foco em aspetos particulares do Marketing Estratégico e do Marketing Operacional, com as respetivas respostas sendo respondidas por meio de um estudo de caso que envolve a administração de um questionário e com base em amostragem não-probabilística por conveniência, por “efeito bola-de-neve” e quota, utilização de estatísticas descritivas, métodos mistos e recurso a pesquisa secundária para fornecimento de dados de apoio, sendo definidos um nível de confiança de 90% e uma margem de erro de 10%. Através de uma tabela comparativa foi possível identificar as diferenças na utilização do Marketing Estratégico e Operacional, entre um concessionário Peugeot dos Açores e concessionários da mesma marca no continente. Esta comparação incidiu principalmente no posicionamento estratégico (segmentação e vantagens competitivas) e na análise do mix de marketing (produto, preço, comunicação e distribuição).