Motores com ignio porcompresso

Prof. Daniel M. Queiroz

Introduo Primeiros motores com ignio por

compresso eram grandes e trabalhavama baixas rotaes.

Partes mais pesadas da destilao do petrleo era forada no cilindro usando arcomprimido.

Robert Bosch comeou a produzirsistemas de injeco em 1927.

Motores de ignio por centelha vs. os de ignio por compresso

Nos motores de ignio por centelha feita a admissode ar + combustvel para o cilindro.

Nos motores com ignio por compresso o combustvel injetado no cilindro no momento certo.

Nos motores de ignio por centelha a entrada de ar ajustada, nos motores com ignio por compresso noexiste ajuste da alimentao de ar.

Nos motores de ignio por compresso a razo de compresso precisa ser suficientemente alta paracausar a autoignio do combustvel.

Nos motores de ignio por centelha a razo de compresso limitada pela temperatura de autoigniodo combustvel.

Motores de ignio por centelha vs. os de ignio por compresso

A frente de queima se desloca de forma uniforme e controlada nos motores com ignio por centelha.

No motores com ignio por compressoa frente de queima se deslocarapidamente e inicia-se de forma descontrolada.

Motores de ignio por centelha vs. os de ignio por compresso

Fator Motor com ignio por

centelha Motor com ignio por

compresso Admisso/Compresso Ar e combustvel Ar Controle de velocidade Controle da quantidade de

ar+combustvel que entra O ar no dosado, controla-

se apenas a quantidade de combustvel

Uniformidade da mistura ar-combustvel

Praticamente homognea Muito heterognea

Razo de equivalncia 0,85 a 1,25 0 a 0,70 Temperatura de exausto Alta Baixa Faixa de razo de compresso

7 a 10 14 a 20

Resistncia necessria Baixa Alta Eficincia relativa em plena carga

1,0 1,4

Relao Pb/(DeNe) 1,0 0,7x1,4=0,98

Motores de ignio por centelha vs. os de ignio por compresso

Cmara de combusto nos motoresde ignio por compresso

Sistemas de injeo Figuras b, c e d so mtodos de injeo indireta

(IID) Figura a um mtodo de injeo direta (ID) Motores com injeo indireta so mais

silenciosos que os motores de injeo direta. Menores tenses nos motores de injeo

indireta resulta em motores menores: usadosem automveis

Cmara de pr-combusto Fig. 7.2b motor dotado de uma cmra

de pr-combusto que corresponde a 20 a 30% do volume no ponto morto superior.

A temperatura na cmara de pr-combusto de 600 a 750o C, ou seja, mais quente que o restante da cmara de combusto.

O estrangulamento na entrada da cmarade pr-combusto causa turbulnciafacilitando a mistura ar-combustveldurante o processo de combusto.

Cmara de turbulncia Fig. 7.2c mostra esquema de uma cmara de

turbulncia que representa entre 50 e 90% do volume no PMS.

O fluxo no sentido anti-horrio cria elevadaturbulncia.

As cmaras de turbulncia favorecem a combusto completa com baixos ndices de NOx, fumaa e hidrocarbonetos no queimadospresentes nos gases de exausto.

Clula de energia Fig. 7.2d mostra uma clula de energia

dimensionada de tal forma que representaaproximadamente 5 a 15% do volume no PMS.

A combusto iniciada na cmara principal quefora aproximadamente 60% do combustvel a entrar na clula de energia.

O processo de combusto mais demoradoindicando menor eficincia trmica indicada.

Injeo Direta O combustvel injetado diretamente na

cmara principal. Os motores com injeo direta so de 8 a

10% mais eficientes que os motores com injeo indireta.

Os motores com injeo direta so usadosem caminhes, nibus, veculos usadosna construo civil e na agricultura.

Turbulncia do ar nos motores de injeo direta

Razo de turbulncia Os motores com injeo direta so projetados

de tal forma que a mistura adequada do ar com o combustvel acontece pela ao daturbulncia (na forma de um redemoinho) queocorre dentro da cmara de combusto.

Os motores so projetados com uma razo de redemoinho especfico tpica de 2,5 (rotao do redemoinho no interior do cilindro em relao rotao do motor).

Sistema de alimentao de combustvel em motores

Fluxo de combustvel Tanque para a bomba de baixa presso (bomba

alimentadora). Combustvel bombeado para o conjunto de

filtros. Dos filtros o combustvel vai para a bomba

injetora. O combustvel sob alta presso vai da bomba

injetora para os bicos injetores. O combustvel injetado no cilindro ou retorna

(excesso) da parte superior dos injetores para o tanque.

Bombas injetoras em linha

Operao da bomba injetora Cremalheira controla a quantidade de

combustvel a ser injetada. O pisto da bomba injetora acionado por um

mecanismo tipo cames cujo movimentovertical produzido no momento em que o pisto est atingindo o ponto morto superior.

Para parar o motor a cremalheira movimentada de tal forma que a porta A vedada.

O combustvel para o bico injetor dosadopelo atravs da porta A.

Ao da vlvula de liberao do combustvel

Se a presso nas linhas de injeo cairpara zero entre cada injeo, a compressividade do combustvel ir fazercom a presso do combustvel enviadopara os bicos cresa muito lentamente.

Baixa velocidade de resposta da pressoresulta em gotejamento no bico injetor, resultando em pior desempenho do motor.

Variao de presso na linha de injeo

A seguinte equao pode ser utilizada para estudar a relao entre a variao de volume e de presso nalinha,

Em que Vt o volume total da linha, V a variao do volume, p a variao da presso, and e o mduloefetivo global da linha.

et

pVV

=

Mdulo efetivo global O mdulo efetivo global do sistema determinado

combinando-se o efeito de cada componente,

Em que e o mdulo efetivo global da linha, f o mdulo do combustvel, c o mdulo da canalizaoem ao, e g mdulo do ar que entra no sistema.

gcfe 1111

++=

Valores tpicos dos mdulos f 1.860 MPa c E/2,5, ou seja, 208.205 MPa a 1,4p, ou seja, 20 MPa e 19,8 MPa O mdulo efetivo global dominado pelo

mdulo do ar.

Bomba injetora tipo distribuidor

Bomba injetora tipo distribuidor Barata para fabricar menor quantidade de

componentes. Uma bomba de palheta com presso ajustvel

regula do suplimento de combustvel para um dosador rotativo.

A vlvula dosadora limita o fluxo de combustvelpara a vlvula principal (apenas o suficientepara suportar a carga imposta ao motor), forando os pistes da bomba para fora.

Os roletes da cames fora os pistes para o centro, a porta de entrada de combustvel bloqueada, e o combustvel forado a ir do rotor para o distribuidor.

Mecanismo tipo cames

Mecanismo tipo cames Quando a presso do combustvel diminui,

baixa rotao do motor, a mola do pistoexpande girando a cames e retardando o incio da injeo.

Em altas rotaes a presso do combustvel aumenta comprimindo a molae girando a cames para avanar o momento do incio da injeo.

Bicos injetores covencionais

Vista em corte de um bico injetorconvencional

Sistema de teste de bicos injetores

Bicos injetores controladosmecanicamente

Unidades injetoras Um para cada cilindro. Acionado por uma salincia extra no eixo

de comando de vlvulas. Usa uma vlvula dosadora similar s

bombas injetoras em linha. Excesso de combustvel necessrio

para mudar a posio da vlvula dosadore para provocar avano no momento dainjeo.

Unidade injetora controladaeletrnicamente

Unidade injetora controladahidrulica e eletrnicamente

(HEUI)

Forma das ondas em um sistemade injeo controlado hidrulica e

eletronicamente

Injeo eletrnica tipo Common Rail (reservatrio comum) (CREI)

Injeo eletrnica tipo Common Rail (reservatrio comum) - CREI

Presso no reservatrio 140 MPa. Uma unidade de controle eletrnico regula da

vazo da bomba para manter a presso com uma variao mxima de 5 MPa.

A unidade de controle eletrnico energiza o solenide do injetor par iniciar o processo de injeo.

Uma pequena injeo piloto produzidaantecedendo a injeo principal.

Bico injetor usado na Injeoeletrnica tipo Common Rail -

CREI

Formas de ondas na na Injeoeletrnica tipo Common Rail -

CREI

Causas de fumaa em motoresdiesel

Partida dos motores com igniopor compresso

Motores podem partir a temperatura de 5 a 10o C oumais sem ajuda extra para a partida.

Algumas vezes so usadas duas baterias conectadas emsrie para produzir 24 volts no circuito de partida. Entretanto, sistemas de partida de 12 volts so maiscomuns.

Velas incandecentes so usadas em cmaras de pr-combusto em motores de injeo indireta.

Eter pode ser usado para auxiliar a partida em motoresde injeo direta.

Aquecedores na vlvula de admisso so usados paraaquecer o ar em motores de injeo direta.

Aquecedores de bloco so viveis para partida emmotores durante perodos prolongados de baixastemperaturas.

Perguntas???