Aula 4

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
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
?
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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.
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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.
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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.
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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
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
Antecâmara
Antecâmara no cabeçote de
um motor Diesel de 4 tempos.
Antecâmara tipo esférica
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
Processos de injeção direta
Injeção direta no ar
parado
Jato sobre a cabeça do
pistão com câmara de
mistura térmica
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
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
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
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
Dosagem do combustível
Dosagem do combustível