Operação: Máquinas Térmicas I Prof. Eduardo Loureiro Motores de combustão por compressão (DIESEL).

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1 Máquinas Térmicas I Prof. Eduardo Loureiro Motores de combustão por compressão (DIESEL). Operação: Nos motores de ignição por compressão, apenas ar é induzido para dentro do cilindro no tempo de admissão. O combustível é injetado diretamente dentro do cilindro justamente antes de iniciar a combustão. O controle de carga (aceleração) é obtido pela variação da quantidade de combustível injetado a cada ciclo; o fluxo de ar a uma dada velocidade essencialmente não varia. Automóveis Caminhões Aplicações Locomotivas Navais Eletricidade

2 Máquinas Térmicas I Prof. Eduardo Loureiro Motores de combustão por compressão (DIESEL). Operação: São comuns os motores naturalmente aspirados onde o ar atmosférico é induzido para dentro do cilindro; os turbo-comprimidos e os superalimentados onde o ar é comprimido por uma bomba ou soprador mecanicamente acionado. Nestes dois últimos consegue-se um aumento da potência aumentando a massa de ar admitida por unidade de volume deslocado, aumentando também a quantidade de combustível a ser injetada. Exceto nos motores menores, o ciclo de dois tempos é competitivo com o de quatro tempos.? Naturalmente aspirados Admissão Turbo-comprimidos Superalimentados

3 Máquinas Térmicas I Prof. Eduardo Loureiro Motores de combustão por compressão (DIESEL). Operação: A taxa de compressão nos motores Diesel (12 a 24) é muito maior do que a dos motores de ignição por centelha (ICE). Os tempos das válvulas são similares aos dos motores ICE. Ar a pressão próxima da atmosfera é induzido durante o curso de admissão e então é comprimido para pressão de cerca de 4 MPa e temperatura de cerca de 800 K durante o curso de compressão. A cerca de 20º APMS, começa a injeção de combustível para dentro do cilindro. A parte B da figura mostra um perfil da taxa de injeção. O combustível injetado dispersa-se em pequenas gotas e penetra no ar. O combustível então evapora misturandose com o ar. A temperatura e pressão do ar estão acima do ponto de ignição do combustível. Portanto, após um pequeno delay period, inicia-se a ignição espontânea (auto-ignição) de partes da mistura não uniforme de ar e combustível, iniciando o processo de combustão, e a pressão no cilindro (parte C da figura) sobe acima da linha pontilhada, que corresponde à pressão sem combustão.

4 Máquinas Térmicas I Prof. Eduardo Loureiro Motores de combustão por compressão (DIESEL). Operação: A chama espalha-se rapidamente através da porção de combustível injetado já misturado com ar suficiente para a combustão. Enquanto o processo de expansão acontece, a mistura entre ar, combustível e gases em queima continua, acompanhada por mais combustão (parte D). A plena carga, a massa de combustível injetado é cerca de 5% da massa de ar no cilindro. O aumento de emissão de fumaça preta na exaustão limita a quantidade de combustível que pode ser queimado eficientemente. O processo de exaustão é similar ao dos motores ICE.

5 Máquinas Térmicas I Prof. Eduardo Loureiro Motores de combustão por compressão (DIESEL). Operação: O sistema de injeção de combustível consiste de uma bomba injetora, tubos e bicos injetores. Vários tipos de bombas e bicos são usados. A figura mostra uma bomba injetora em linha. Neste caso, um conjunto de êmbolos (um para cada cilindro) operam dentro de cilindros, acionados por cames.

6 Máquinas Térmicas I Prof. Eduardo Loureiro Motores de combustão por compressão (DIESEL). Operação: No começo do curso do êmbolo, a porta de entrada (Porta A) é fechada e o combustível preso acima do êmbolo é forçado para dentro da linha de injeção. O bico injetor tem um ou mais furos através dos quais o combustível entra no cilindro na forma de spray. Uma válvula acionada por mola fecha estes furos até que a pressão na linha de injeção, agindo na superfície da válvula sobrepuja a força da mola e abre a válvula. A injeção começa um pouco depois que a pressão na linha começa a crescer, o que é controlado pelo eixo de cames da bomba. A injeção termina quando a porta A, na figura, é descoberta pela ranhura helicoidal do êmbolo, porque a alta pressão acima do êmbolo é então liberada. A quantidade de combustível injetada (que controla a aceleração) é determinada pelo projeto dos cames da bomba e pela posição da ranhura helicoidal. Então, para um motor com um certo eixo de cames, girar o êmbolo (e sua ranhura helicoidal) varia a aceleração. Porta A

7 Tipo de Injeção Injeção indireta O combustível inflama-se e queima parcialmente na antecâmara A sobre-pressão instantânea sopra a mistura com efeito de pulverização e turbulência pelo canal de disparo até a câmara principal As paredes da antecâmara mantém alta temperatura a fim de auxiliar a preparação e a ignição do combustível

8 Antecâmara Antecâmara no cabeçote de um motor Diesel de 4 tempos. Antecâmara tipo esférica

9 Tipo de injeção Injeção direta O combustível é injetado diretamente sobre a cabeça do pistão mediante um bico injetor com furos direcionados segundo certo ângulo Funciona com pressões muito elevadas O ar de carburação executa um movimento rápido em relação à névoa do combustível formada pelo jato único Melhor rendimento térmico

10 Processos de injeção direta Injeção direta no ar parado Jato sobre a cabeça do pistão com câmara de mistura térmica

11 Sistema de Injeção Sistema de injeção de pressão modulada (Common Rail) Para motores de Injeção direta 1- medidor de massa de ar 2- unidade de comando 3- bomba de alta pressão 4- acumulador de alta pressão (Rail) 5- injetores 6- sensor de rotação do eixo da manivela 7- sensor de temperatura do motor 8- filtro de combustível 9- sensor do pedal do acelerador

12 Componentes do Sistema de Injeção Bico Injetor Tem a finalidade de prover o suprimento de combustível pulverizado em forma de névoa A agulha do bico b que fecha com o auxílio de uma forte mola a, é levantada pela elevada pressão do combustível bombeado em c. d = linha de pressão; e = parafuso de ajuste para a regulação da pressão de injeção; f = linha de retorno do combustível utilizado para lubrificação e refrigeração do bico injetor

13 BOMBA INJETORA Princípio de funcionamento Bomba de pressão Pressão e dosagem para cada cilindro Tipos Bomba injetora em linha Um pistão para cada cilindro Impulsiona o combustível quando atinge o ponto início de injeção no final do tempo de compressão Bomba injetora rotativa Único pistão que alimenta um distribuidor rotativo

14 Funcionamento A dosagem do combustível é feita pela posição da cremalheira conectada ao acelerador por meio do governador de rotações Dosagem do combustível Com o mesmo deslocamento vertical, o pistão injeta mais ou menos combustível em função da sua posição O que muda é o tempo final de débito

15 Dosagem do combustível

16 Dosagem do combustível

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