INJE\u00c7\u00c3O DE COMBUST\ MOTORES CICLO OTTO
EM865 \u2013 M COMBUST\u00c3O INTERNA OTORES DE 13DENOVEMBRO DE 2006
\u00cdNDICE
.................................................................................................................................................................
1. INTRODU\u00c7\u00c3O......................................................................................................................
2. CARBURADORES..................................................................................................................................
2.1. PRINC\u00cdPIO DE FUNCIONAMENTO ............................................................................................................ 2.1.1. CIRCUITO FORA DE MARCHA LENTA........................................................................................................ 2.1.2. CIRCUITO DE CARGA M\u00c1XIMA......................................................................................................... 2.1.3. V\u00c1LVULA DE POT\u00caNCIA............................................................................................................ 2.1.4. BOMBA DE ACELERA\u00c7\u00c3O.......................................................................................................... 2.1.5. AFOGADOR ..................................................................................................................................... 2.2. CARBURADORES E OS SISTEMAS DE INJE\u00c7\u00c3O............................................................................................................................ 7
3. INJE\u00c7\u00c3O ELETR\u00d4NICA.....................................................................................................................................
3.1. HIST\u00d3RICO...................................................................................................................................... 3.2. ASPECTOS PRINCIPAIS.............................................................................................................................. 3.3. COMPONENTES E PRINC\u00cdPIOS DE FUNCIONAMENTO .....................................................................................
4. SISTEMAS DE LEITURA DA MASSA DE AR ..............................................................................................................16
4.1. \u201cAIR MASS\u201d....................................................................................................................... 4.2. \u201cSPEED DENSITY\u201d................................................................................................................ 4.3. \u00c2NGULO DA BORBOLETA X ROTA\u00c7\u00c3O DO MOTOR............................................................................ 4.4. FLUXO DE AR.........................................................................................................................................
5. SISTEMA MONOPONTO E MULTIPONTO................................................................................................................. 17
5.1. MONO-MOTRONIC............................................................................................................................... 5.2. K-JETRONIC....................................................................................................................................... 5.3. KE-JETRONIC.................................................................................................................................... 5.4. L-JETRONIC....................................................................................................................................... 5.5. L3-JETRONIC..................................................................................................................................... 5.6. LH-JETRONIC.................................................................................................................................... 5.6.1. INJETORES ELETROMAGN\u00c9TICOS DE COMBUST\u00cdVEL..............................................................................
6. SISTEMA MOTRONIC..................................................................................................................................................... 30
6.1. ME-MOTRONIC..................................................................................................................................... 6.2. MED-MOTRONIC (SISTEMA DE INJE\u00c7\u00c3O DIRETA)................................................................................. 6.3. MOTRONIC FLEX FUEL.............................................................................................................................
7. INJE\u00c7\u00c3O DIRETA DE COMBUST\u00cdVEL \u2013 GDI..................................................................................
7.1. MOTORES ATUAIS \u2013 ABORDAGEM MAIS DETALHADA................................................................................... 7.1.1. GDI \u2013 MITSUBISHI................................................................................................................. 7.1.2. IDE \u2013 RENAULT (INJECTION DIRECT ESSENCE)............................................................................... 7.1.3. TOYOTA D4..................................................................................................................................... 7.1.4. SISTEMA DE COMBUST\u00c3O CONTROLADO TCCS DA TEXACO E SISTEMA FM DA MAN................................... 7.1.5. MOTOR DE CARGA ESTRATIFICADA \u2013 RICARDO..............................................................................
8. SISTEMAS DE INJE\u00c7\u00c3O COM COMBUST\u00cdVEIS ALTERNATIVOS..................................................
8.2. OPERA\u00c7\u00c3O POR HIDROG\u00caNIO (MOTOR DE COMBUST\u00c3O POR CENTELHA)............................................ 8.1.1. ARMAZENANDO O HIDROG\u00caNIO NO VE\u00cdCULO ................................................................................... 8.1.2. FORMA\u00c7\u00c3O DA MISTURA ......................................................................................................... 8.1.3. EMISS\u00d5ES................................................................................................................................. 8.2. OPERA\u00c7\u00c3O POR \u00c1LCOOL (MOTOR DE COMBUST\u00c3O POR CENTELHA).....................................................................................
2
8.3. SISTEMAS GLP (G\u00c1S LIQUEFEITO DO PETR\u00d3LEO)................................................................................. 8.3.1. G\u00c1S NATURAL COMO COMBUST\u00cdVEL........................................................................................... 8.3.2. OPERA\u00c7\u00c3O COM GLP.............................................................................................................. 8.3.3. EMISS\u00d5ES DE ESCAPE................................................................................................................... 8.3.4. SISTEMA GLP.................................................................................................................................. 8.3.5. TANQUE DE GLP............................................................................................................................... 8.4. OPERA\u00c7\u00c3O COM G\u00c1S NATURAL DE MOTORES DE IGNI\u00c7\u00c3O A CENTELHA............................................ 8.4.1. PROPRIEDADES E ARMAZENAMENTO DE G\u00c1S NATURAL ........................................................................... 8.4.2. FORMA\u00c7\u00c3O DA MISTURA.......................................................................................................... 8.4.3. EMISS\u00d5ES................................................................................................................................. 8.4.4. APLICA\u00c7\u00d5ES DE MOTORES A G\u00c1S NATURAL.............................................................................. 8.5. TECNOLOGIA TRICOMBUST\u00cdVEL ............................................................................................................................................50
9. REFER\u00caNCIAS BIBLIOGR\u00c1FICAS .....................................................................................................................
3
1.
INTRODUÇÃO
A injeção de combustível é um meio de inserir o combustível em um motor de comb interna. Em aplicações automotivas modernas, inserir combustível é uma de diversas fu executadas do por um “sistema de gerenciamento do motor”. Para os motores a gasolina, o carburador era o dispositivo predominante para adiç combustível antes de ser difundido o uso da injeção eletrônica de combustível (EFI). En uma larga variedade de sistemas de injeção. As diferenças entre carburadores e injeção do combustível incluem: • A injeção atomiza o combustível forçadamente, bombeando-o através de um bo sob a alta pressão, mas um carburador utiliza o vácuo criado pelo ar de admissã através dele adicionar o combustível ao fluxo. • Um carburador não contém componentes eletrônicos e assim não necessita d eletricidade, além possuir uma manutenção mais fácil, com menor ocorrência • Um carburador executa diversas funções importantes em um único component carga do motor, calcula a quantidade de combustível necessária, e adiciona o co requerido ao fluxo de ar. Com o sistema de injeção, estas funções são executada subsistemas e por componentes separados. Isto significa que cada subsistema p especializado e otimizado para sua função específica, que traz uma quantidade importantes no desempenho comparados à solução do acordo oferecida pelos c
2.
CARBURADORES
2.1. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO
O carburador é um componente mecânico responsável pela alimentação de um mo explosão. Ele é responsável pela criação da mistura ar/combustível e sua dosagem em m combustão interna, seu funcionamento é totalmente mecânico. Um carburador consiste basicamente em uma tubulação aberta, numa “garganta” “cuba” na qual o ar passa no distribuidor da entrada do motor. A tubulação é num forma Venturi (estreita-se uma seção e então alarga outra vez), fazendo com que o fluxo de ar a velocidade na divisória a mais estreita. Abaixo do Venturi está uma válvula borboleta, que é um disco que pode ser girado a fim de controlar a entrada de ar, ou melhor, restringir o fluxo de ar para dentro do moto Controlando-se o fluxo do ar através da garganta do carburador, regula-se a quantidade ar/combustível que o sistema entregará e, consecutivamente, a energia do motor e sua v borboleta é conectada, geralmente através de um cabo ou de um conjunto mecânico de junções (ou raramente por ligação pneumática) ao pedal do acelerador do carro. O combustível é introduzido no fluxo de ar através de pequenos furos na parte a ma Venturi. O fluxo de combustível em resposta a uma pressão particular no Venturi é ajust de orifícios calibrados com precisão, referidos como injetores, no trajeto do combustí O carburador deve sob todas as condições de operação do motor: • Possibilitar o controle do fluxo de ar para o motor; • Fornecer a quantidade de combustível correta para manter a mistura do na escala apropriada (que ajusta para fatores tais como a temperatura); 4
•
Misturar os dois (ar e combustível) finamente e uniformemente;
Este trabalho seria simples se o ar e a gasolina fossem fluidos ideais; na prática, en desvios do comportamento ideal devido à viscosidade, ao arrasto do fluido, à inércia, etc algo muito complexo para compensar em velocidades de motor, excepcionalmente eleva Um carburador deve fornecer a mistura apropriada A/C de uma larga escala de tempera pressões atmosféricas, velocidades e cargas de motor, e forças centrífugas, como: • • • • •
Partida a frio Partida a quente Rodar em marcha lenta Aceleração Alta velocidade/carga máxima
Além disso, os carburadores modernos são requeridos para estas funções enquant baixas taxas de emissões na exaustão. Para funcionar corretamente sob todas estas circ maioria dos carburadores contém um conjunto complexo de mecanismos para suportar diferentes de operação, chamado circuitos.
2.1.1.Circuito fora de Marcha Lenta
Enquanto a borboleta é ligeiramente aberta, furos adicionais de alimentação de co atrás da mesma são descobertos, onde é criada uma área de baixa pressão pela obstruçã permitindo que mais combustível flua, compensando também o vácuo reduzido, que oco borboleta é aberta, suavizando assim a transição de entrada do fluxo de combustível atr
2.1.2.Circuito de Carga Máxima
Enquanto a borboleta é aberta progressivamente, o vácuo do coletor de admissão enquanto há menor limitação do fluxo de ar, reduzindo este através dos circuitos de mar de marcha lenta (idle and off-idle circuits). É onde a forma do Venturi na garganta do car funciona, segundo o princípio de Bernoulli (enquanto a velocidade aumenta, a pressão c (às vezes um Venturi secundário ou um “impulsionador” é adicionado dentro da gargant aumentar o efeito) aumenta a velocidade do ar, baixando a pressão e sugando combustív corrente de ar através de um bocal situado no centro do Venturi. Enquanto a borboleta e fluxo de ar na garganta cai até que a pressão seja baixa o suficiente, não conseguindo m combustível; então o ciscuito de marcha lenta assume o comando novamente, como des anteriormente.
2.1.3.Válvula de Potência
Para operação em carga máxima (borboleta totalmente aberta) uma mistura mais rica pro energia, impedirá a detonação e manterá o motor frio. Isto é geralmente controlado por uma válv com mola de carga, que é mantida fechada pelo vácuo do motor. Enquanto borboleta abre, o vácu diminui, abrindo a válvula e permitindo a passagem de mais combustível no circuito principa 5
2.1.4.Bomba de Aceleração
A maior inércia da gasolina líquida, comparada ao ar, significa que se a borboleta f momentaneamente, o fluxo de ar aumentará mais rapidamente do que o fluxo de combu uma condição “pobre” provisória, causando ao motor um “travamento” na aceleração (o é pretendido normalmente quando a borboleta é aberta). Isto é remediado pelo uso de u bomba mecânica, geralmente um atuador ou diafragma, atuado pela borboleta, que pro de gasolina através de um jato na garganta do carburador. Este injeção extra de combus condição pobre transiente no bico da borboleta. A maioria das bombas de aceleração é ajustável para o volume e/ou duração por al Eventualmente a selagem em torno das peças girantes da bomba desgasta de forma que bomba seja reduzida; esta redução na bomba do acelerador pode causar travamentos n que a selagem seja trocada. A bomba do acelerador é também usada iniciar o motor com combustível para part injeção de combustível excessiva pode acarretar em “afogamento” do motor. Isto ocorre muito combustível e não há ar suficiente para ocorrer combustão. Por esta razão, os car equipados com um mecanismo de descarga: o acelerador é mantido no final de seu curs motor está em marcha, o mecanismo de descarga mantém o bloqueador aberto admitin quantidade extra de ar, o e combustível adicional é eventualmente posto para fora, ligan
2.1.5.Afogador
Quando o motor está frio, o combustível demora mais para vaporizar e tende a con paredes do distribuidor de entrada, dificultando a partida do motor; assim, uma mistura para ligar e funcionar o motor até que este aqueça. Para fornecer o combustível extra, utiliza-se normalmente o fogador: é um disposi restringe o fluxo do ar na entrada ao carburador, antes do Venturi. Com esta limitação, v desenvolvido na cuba do carburador, puxando mais combustível através do sistema de c para suplementar o combustível que é injetado pelo circuito de marcha lenta. Isto forne necessária para sustentar a operação em temperaturas mais baixas no motor. Adicionalmente, o afogador é conectado a um dispositivo (um came, por exemplo) a borboleta de fechar inteiramente, o que poderia sobrecarregar o Venturi e fazer com q É uma maneira de ajudar o motor aquecer-se rapidamente rodando em marcha lenta nu acima do normal. Além disso, aumenta o fluxo de ar por todo o sistema da entrada, o que atomizar melhor o combustível frio. Em carros carburados mais antigos, o bloqueador era controlado por um cabo con botão de acionamento manual no painel. A maioria dos carros carburados produzidos a 60 geralmente são controlados automaticamente por um termostato que emprega uma que é exposta ao calor do motor. Este calor pode ser transferido ao termostato do afogad convecção simples, do radiador do motor, ou através do ar aquecido pela exaustão. Proj recentes usam somente o calor do motor indiretamente: um sensor detecta o calor do m corrente elétrica a um elemento resistivo pequeno, que age em cima da mola bi-metálic sua tensão, controlando desse modo o afogador. Alguns carburadores não têm um afogador, mas usam um circuito do enriquecim mistura. Usados tipicamente em motores pequenos, notavelmente as motocicletas, os trabalham abrindo um circuito secundário do combustível abaixo da borboleta. Este ci 6
exatamente como o circuito de marcha lenta, e quando acoplado lhe fornece combustível extra quando a borboleta estiver fechada.
Figura 2.5.1.1 – Componentes do carburador
2.2. CARBURADORES E OS SISTEMAS DE INJEÇÃO
Uma relação de ar/combustível do motor deve ser controlada rigorosamente sob to condições de operação para conseguir o desempenho de motor, as emissões, a dirigibilid economia de combustível desejados. Os sistemas modernos de EFI medem o combustíve precisamente, e quando usados junto com um sensor de oxigênio do gás de exaustão (se também muito exatos. O advento do controle digital de combustível de circuito fechado, gabarito de um sensor EGO, deixou EFI significativamente com um desempenho melhor carburador. As duas melhorias fundamentais são: 1. Tempo de resposta reduzido às mudanças rápidas de entrada, po movimentos rápidos do acelerador. 2. Entrega uma massa exata e igual de combustível a cada cilindro melhorando drasticamente a distribuição de cilindro a cilindro do motor Estas duas características resultam nos seguintes benefícios no desempenho: •
Emissões de Escape: o Reduziu significativamente as emissões e dos “feedgases” (os produtos combustão do motor);
7
o
•
•
Redução nas emissões finais do escapamento (≈ 99.9%) que resultam da hab condicionar primorosamente os “feedgas” para tornar o conversor catalítico como possível.
Operação Geral do Motor: o Funcionamento liso durante transições rápidas do acelerador o Partida do motor o Extreme weather operation o Intervalo de manutenção reduzido o Aumento ligeiro de economia de combustível
Potência: o O processo de combustão converte a energia química do combustível em ene calorífica, se o combustível chegou através de EFI ou através de um carburad de ar é melhorado frequentemente com injetores de combustível, que são be do que um carburador. Seu menor tamanho permite maior liberdade de proje melhorar o trajeto do ar no motor. Em contraste, as opções de montagem de u carburador são limitadas porque ele é maior, ele deve ser orientado cuidados relação à gravidade, e deve estar afastado a mesma distância de cada um dos do motor. Estas restrições de projeto geralmente comprometem o fluxo de ar o
o
o
Um carburador agrega ao Venturi a tarefa de criar uma diferença local de press que força o combustível ao fluxo de ar. A perda de fluxo causada por este é peque comparada a outras perdas do fluxo no sistema da indução. Em um sistema bem projetado de indução do carburador, o Venturi não é uma limitação significativa de ar.
É mais provável que a injeção de combustível aumente a eficiência do que a p Quando a distribuição de combustível de cilindro a cilindro é melhorada (com EFI), menos combustível é preciso para a mesma potência resultante. A efici motor é conhecida como o BSFC (consumo de combustível específico do freio esta distribuição for menor do que a ideal (ela está sempre abaixo, e é pior em de carburador), mais combustível que o necessário é injetado aos cilindros ri fornecer bastante combustível aos cilindros pobres. A potência de saída é as relação à mistura A/C, ou seja, o combustível extra queimado nos cilindros ri reduz a potência tão rapidamente quanto o pouco combustível queimado nos pobres. A potência de saída líquida melhora com todos os cilindros obtendo a máxima.
Os desvios do balanço perfeito de A/C, entretanto sutil, afetam as emissões, n deixando os eventos da combustão estejam no balanço químico ideal (estequ Os problemas de balanço mais brutos começam eventualmente a reduzir a efi os casos de balanços mais grosseiros afetam finalmente a potência. Uma dist cada vez mais pobre da mistura afeta emissões, eficiência, e potência, consec
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Basicamente a construção física do motor não foi alterada com o sistema de injeçã continua funcionando nos mesmos princípios de um sistema carburado, com ciclo mecâ tempos onde ocorrem a admissão, a compressão, a explosão e o escape dos gases. O que foi o controle da mistura ar/combustível, desde a sua admissão até a sua exaustão tot O sistema de comando variável, tuchos acionados por intermédio de roletes (mot RoCam) e as bielas fraturadas são tecnologias a parte, que não tem nada a haver com o injeção.
3.
INJEÇÃO ELETRÔNICA
3.1. HISTÓRICO
A fonte primária de emissões do motor de combustão interna é a combustão incom fração minúscula do combustível total consumido. Isto ocorre por ter oxigênio insuficien queimar todo o combustível. A parcela não queimada do combustível é tão pequena, que perdida é banal à eficiência de combustível, e conseqüentemente insignificante comerc cliente final. Os fabricantes de automóveis eram motivados eventualmente por regulam emissão para dirigir-se a esta questão. As modificações e as complicações que o carburador teve em atender os regulame mais restritos de emissão de gases nos anos 1970s e 1980 gradualmente inverteram a si custo, e os pacotes de vantagens que os carburadores ofereciam tradicionalmente. A injeção de combustível apareceu primeiramente em carros europeus feitos no fin de 60 e começo dos anos 70. Dividido dentro dos anos 70 e 80, a uma taxa acelerada com americano e japonês na liderança, quase todos os carros a gasolina de passageiro vendi mercados de primeiro mundo (como os Estados Unidos, Europa, Japão, e Austrália) eram com a injeção eletrônica de combustível (EFI). O moderno sistema EFI evoluiu para ganhar controle dessa pequena fração de com queimado. O objetivo final da combustão é combinar cada molécula de combustível com correspondente de oxigênio de modo que nenhum tenha moléculas restantes após a com uma simplificação grosseira da complexa química de combustão que ocorre em um amb controle. Entretanto, descreve exatamente o valor da tarefa de injetar combustível, bem precisão de um moderno sistema EFI. O primeiro sistema de injeção lançado no Brasil (1989) foi o LE-Jetronic da Bosch. um sistema multiponto intermitente cuja unidade de comando é analógica. Este sistema equipar o Gol GTi, o Monza Classic 500EF, o Escort XR3 2.0i, o Santana GLSi, o Kadett G Versailles Ghia 2.0i, o Uno 1.6R MPI, etc. Logo em seguida surgiu a injeção digital com o Multec TBI 700 da AC Rochester, o G6/7 da Magneti Marelli e o Motronic da Bosch. Deste o seu lançamento, inúmeros sistemas foram lançados (ver relação na aula an Atualmente, os grandes fabricantes de sistemas de injeção são: Bosch, Magneti Marelli AC Rochester), FIC, Siemens e uma parceria entre a VW, Bosch e Helia. Dentre esses fab surgiram diversas famílias como: Jetrônic, Motronic e Monomotronic (Bosch), G6/7, Mi (Magneti Marelli), EEC-IV e EEC-V (FIC), Multec (Delphi), Simos (Siemens) e Digifant (V e Helia).
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3.2. ASPECTOS PRINCIPAIS
O sistema de injeção eletrônica baseia-se num microprocessador que faz todo o ge do motor, controlando o seu funcionamento de forma mais adequada possível. O mesmo o processo térmico do motor, como a preparação da mistura ar/combustível, a sua queim dos gases. Para que isso seja possível, o microprocessador deve processar as informaçõ condições do motor, como sua temperatura, a temperatura do ar admitido, a pressão int de admissão, a rotação, etc. Esses sinais, depois de processados, servem para controlar dispositivos que irão atuar no sistema de marcha lenta, no avanço da ignição, na injeção combustível, entre outros. Pelo diagrama abaixo tem-se um resumo do caminho completo de todos os siste existente.
A entrada de dados corresponde aos sinais captados no motor, como temperatura, rotação, etc. Após o processamento (sinais processados), estes sinais são enviados para diversos dispositivos do sistema (sinais de saída). Os sensores são os elementos respons coleta de dados no motor. Esses dados são enviados à unidade de comando onde são pro fim, a unidade irá controlar o funcionamento dos atuadores. Logo, pode-se substituir o d anterior pelo seguinte:
A unidade de comando (cérebro de todo o sistema) analisa as informações dos dive distribuídos no motor, processa e retorna ações de controle nos diversos atuadores, de m motor em condições ótimas de consumo, desempenho e emissões de poluentes. Os objetivos funcionais para sistemas de injeção de combustível podem variar. Tod compartilham da tarefa central de fornecer combustível ao processo da combustão, ma de projeto de como um sistema particular será otimizado. Há diversos objetivos compet • Potência de saída • Eficiência do combustível • Desempenho das emissões • Habilidade de acomodar a combustíveis alternativos • Durabilidade • Confiabilidade • Dirigibilidade e operação suave • Custo inicial • Custo de manutenção 10
• •
Capacidade de diagnóstico Escala de operação ambiental
Determinadas combinações destes objetivos se opõem, e são impraticáveis para um controle único de motor totalmente otimizado simultaneamente para todos os critérios. engenheiros automobilísticos se esforçam para melhor satisfazer as necessidades do co competitivamente. O sistema digital moderno de EFI é de longe o mais capaz em otimiza objetivos em comparação com um carburador. O sistema de injeção eletrônica pode ser classificado quanto: •
•
•
•
Ao tipo de unidade de comando: o Unidade de comando analógica; o Unidade de comando digital. Ao número de eletro-injetores ou válvulas injetoras: o Monoponto (uma válvula injetora para todos os cilindros); o Multiponto (uma válvula injetora para cada cilindro). A forma de abertura das válvulas injetoras: o Intermitente ou simultâneo; o Semi-seqüencial ou banco a banco; o Seqüencial. Ao modo de leitura da massa de ar admitido: o Ângulo x rotação; “Speed density” ou velocidade e densidade; o Vazão ou fluxo de ar; “Air mass” ou leitura direta da massa de ar. o
o
•
•
•
Ao modo de controle da mistura ar/combustível: o Com malha aberta; o Com malha fechada. De acordo com o sistema de ignição: o Dinâmica; o Estática. De acordo com o fabricante do sistema de injeção: o Bosch; o Magneti Marelli; o FIC; o Delphi; o Helia; 11
o
•
Siemens
Das famílias dos sistemas de injeção: o Bosch Motronic; o Bosch LE-Jetronic; Bosch Monomotronic; o Magneti Marelli IAW; o Magneti Marelli 1AVB; o Delphi Multec; o FIC EEC-IV; o FIC EEC-V; Outros. o
o
3.3. COMPONENTES E PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO
O movimento de fechar das válvulas de injeção mais o fornecimento periódico de c produzem oscilações de pressão que podem produzir ruídos. O amortecedor de pressão suaviza os "golpes" do combustível, reduzindo consideravelmente tais ruídos. O atuador de marcha lenta (figura 3.3.2) possui internamente duas bobinas (ímãs) e induzido, onde está fixada uma palheta giratória que controla um "by-pass" de ar. Control unidade de comando, são as diferentes posições do induzido, juntamente com a palheta gi permitem uma quantidade variável de ar na linha de aspiração. A variação da quantidade determinada pelas condições de funcionamento momentâneo do motor, onde a unidade d através dos sensores do sistema, obtém tais informações de funcionamento, controlando atuador de marcha lenta. Desta maneira sempre será obtida uma marcha lenta estável du funcionamento do motor. As bobinas plásticas (figura 3.3.3) têm como função gerar a alta tensão necessária produção de faíscas nas velas de ignição, como as tradicionais bobinas asfálticas. Dimen compactas, menor peso, melhor resistência às vibrações, mais potência, são algumas da oferecida. Além disso, as bobinas plásticas possibilitaram o aparecimento dos sistemas direta, ou seja, sistemas com bobinas para cada vela ou par de velas, eliminando dessa f necessidade do distribuidor. Com suas características inovadoras, as bobinas plásticas perfeito funcionamento dos atuais sistemas de ignição, em função da obtenção de tensõ elevadas.
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Figura 3.3.1 – Amortecedor Figura 3.3.2 – Atuador de marcha Figura 3.3.3 – Bobina Plástica de pressão lenta O combustível é sugado do tanque através de uma bomba elétrica (figura 3.3.4), qu combustível sob pressão a um tubo distribuidor onde estão fixadas as válvulas de injeçã fornece mais combustível do que o necessário, a fim de manter no sistema de combustív necessária pana todos os regimes de funcionamento do motor. O excedente retorna ao t apresenta nenhum risco de explosão, pois internamente não ocorre nenhuma mistura e combustão. No sistema Motronic a bomba de combustível pode ser montada dentro do t "in tank"). O filtro (figura 3.3.5) está conectado após a bomba, retendo possíveis impurezas con combustível. Possui um elemento de papel responsável pela filtragem do combustível e lo encontra-se uma peneira, que retém eventuais partículas de papel que tenham se soltado a direção do fluxo indicada no filtro deve ser obrigatoriamente mantida. É o componente m para a vida útil do sistema. O medidor do fluxo de ar (figura 3.3.6) tem como função informar á unidade de comand quantidade e a temperatura do ar admitido, para que tais informações influenciem na quantid combustível pulverizada. Esta medição se baseia na força produzida pelo fluxo de ar aspirado a palheta sensora do medidor, contra a força de uma mola. Um potenciômetro transforma as d da palheta em tensão elétrica, que é enviada como sinal para a unidade de comando. Alojado n medidor de fluxo de ar encontra-se também um sensor de temperatura do ar que deve inform temperatura do ar admitido durante a aspiração, para que esta informação também influenci quantidade de combustível a ser injetada.
Figura 3.3.4 – Bomba elétrica
Figura 3.3.5 – Filtro Figura 3.3.6 – Medidor de fluxo de ar
O medidor de massa de ar (figura 3.3.7) está instalado entre o filtro de ar e a borbolet aceleração e tem a função de medir a corrente de ar aspirada. Através dessa informação, a comando calcula o exato volume de combustível para as diferentes condições de funcionam motor. O potenciômetro da borboleta de aceleração (figura 3.3.8) está fixado no corpo da acionado através do eixo da borboleta de aceleração. Ao contrário do sistema LE-Jetron potenciômetro informa para a unidade de comando todas as posições da borboleta de a maneira, a unidade de comando obtém informações mais precisas sobre os diferentes r 13
funcionamento do motor, utilizando-as para influenciar também na quantidade pulverizado, como no sistema LE-Jetronic. O regulador de pressão (figura 3.3.9) mantém o combustível sob pressão em todo o c combustível, inclusive nas válvulas de injeção. Montado na extremidade do tubo distribui regulador com fluxo de retorno. Ele garante uma pressão uniforme no sistema de combus os regimes de funcionamento do motor. Quando a pressão regulada é ultrapassada, ocorr abertura para a tubulação de retorno, onde o combustível retorna para o tanque sem
Figura 3.3.7 – Medidor de massa Figura 3.3.9 -Potenciômetro Figura 3.3.9 – Regulador de de ar da borboleta pressão
Instalado no bloco do motor, o sensor de detonação (figura 3.3.10) converte as vibr motor em sinais elétricos. Estes sinais permitem que o motor funcione com o ponto de ig adiantado possível, conseguindo maior potência sem prejuízo para o motor. Os sensores de pressão (figura 3.3.11) possuem diferentes aplicações. Medem a p no tubo de aspiração (coletor) e informam à unidade de comando em que condições de a pressão o motor está funcionando, para receber o volume exato de combustível. Na polia do motor está montada uma roda dentada magnética com marca de referên de rotação (figura 3.3.12) é montado sobre esta roda dentada. A unidade de comando calc do virabrequim e o número de rotações do motor originando o momento cometo da faísca de combustível.
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Figura 3.3.10 – Sensor de detonação Figura 3.3.11 – Sensor de pressão Figura 3.3.12 – Sensor de rotação
A sonda Lambda (figura 3.3.13) funciona como um nariz eletrônico. É montada no ca escape do motor, em um lugar onde se atinge uma temperatura necessária para a sua atua os regimes de funcionamento do motor. A sonda Lambda fica em contato com os gases de modo que uma parte fica constantemente exposta aos gases provenientes da combustão e sonda fica em contato com o ar exterior. Se a quantidade de oxigênio não for ideal em amb será gerada uma tensão que servirá de sinal para a unidade de comando. Através deste sin pela sonda lambda, a unidade de comando pode variar a quantidade de combustível i Também no sistema Motronic a unidade de comando (figura 3.3.14) tem como funçã nar a quantidade de combustível a ser injetada, com base nas informações que recebe de componentes do sistema. Desse modo a quantidade de combustível injetada é dosada pela comando através do tempo de abertura das válvulas de injeção. Ao contraio do sistema LE unidade de comando Motronic, além de determinar a quantidade de combustível injetada responsável por outros sinais de saída que influenciam diretamente no perfeito funcionam No Motronic, a unidade de comando controla, além da injeção, o sistema de ignição e
Figura 3.3.13 – Sonda Lambda Figura 3.3.14 – Unidade de comando
Em sistemas de injeção multiponto, cada cilindro possui uma válvula de injeção (fi que pulveriza o combustível antes da válvula de admissão do motor, para que o combust se misture com o ar recebido, formando a mistura que resultará na combustão. As válvu 15
são acionadas eletromagneticamente, abrindo e fechando através de impulsos elétricos p unidade de comando. A fim de obter uma boa distribuição de combustível com baixas perd condensação, deve ser evitado o umedecimento das paredes do coletor. Por esse motivo, o injeção de combustível até a válvula de admissão do motor deve ser determinado de modo para cada motor. Ao contrário dos sistemas multiponto, o sistema Mono-Motronic possui uma única injeção (figura 3.3.16) para todos os cilindros do motor. A válvula está montada na tamp central de injeção (corpo da borboleta).
Figura 3.3.15 – Válvula de injeção “Multipoint”
Figura 3.3.16 – Válvula de injeção “Monopoint”
4. SISTEMAS DE LEITURA DA MASSA DE AR 4.1. “AIR MASS”
Sistema de medição direta: o tempo de injeção é calculado diretamente, em função ar admitido. A massa de ar é determinada por um medidor mássico, que pelo seu princíp funcionamento corrige automaticamente, as variações da pressão atmosférica, da temp e até a umidade relativa do ar. É um método extremamente preciso e robusto e mais bar medidor de fluxo de ar.
4.2. “SPEED DENSITY”
Neste método, o tempo básico de injeção é calculado, indiretamente, em função do massa de ar admitido. O fluxo de ar é determinado pela rotação do motor, pelo volume d (taxa de cilindrada) e pela densidade do ar (que é calculado em função da pressão absol de admissão e a temperatura do ar admitido). Este método é bem superior (preciso) que mais barato que os demais. Sendo assim, é o mais utilizado nos sistemas de injeção. Em função do próprio mét sistemas que utilizam esse princípio possuem um sensor de pressão absoluta do coletor sensor de temperatura do ar admitido (ACT). A linha Volkswagen com sistema Magneti inclusive, esses sensores combinados em uma única peça.
4.3. ÂNGULO DA BORBOLETA X ROTAÇÃO DO MOTOR
O tempo básico de injeção é definida em testes de bancada em laboratório em funç da borboleta de aceleração e da rotação do motor, gerando uma tabela de tempos básico ficam gravados na EPROM. Assim, para se saber a massa de ar admitido, basta a unidad 16
porcentagem de abertura da borboleta de aceleração e a rotação do motor. Feito isso, el os dados gravados na memória e determina o tempo de injeção. Este método somente é sistema Bosch Monomotronic MA1.7 (Tipo 1.6 monoponto). Este sistema necessita de um sensor de posição de borboleta (TPS) muito mais pre demais sistemas, por isso, utiliza um sistema de pista dupla, portanto, possui quatro ter sensor permite duas leituras diferentes, uma até 24% de abertura e outra acima de 1
4.4. FLUXO DE AR
É calculado diretamente em função da vazão do ar admitido. Esta vazão é determin diretamente por um medidor de fluxo (instalado logo após o filtro de ar e antes da borbo aceleração) e o seu valor é corrigido em função da variação de temperatura do ar admiti densidade do ar). É um método extremamente preciso, porém muito caro e muito sen Neste método o medidor de vazão vem combinado com o sensor de temperatura do Necessita também, que a unidade de comando reconheça a pressão atmosférica para co densidade do ar. Neste caso, é utilizado também um sensor de pressão barométrica.
5. SISTEMA MONOPONTO E MULTIPONTO 5.1. MONO-MOTRONIC
Figura 5.1.1 – Esquema de injeção Mono-Motronic
Sistema de controle eletrônico, único ponto injetor de baixa pressão para motores solenóide de controle da injeção de combustível localizada no centro. O coração do siste centrar de injeção, a qual usa a válvula de potência (borboleta) para medir a entrada de injeta o combustível de maneira intermitente acima de borboleta. O coletor de admissão combustível para cada cilindro. Vários sensores monitoram todos os parâmetros import
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operação do motor, os quais são usados para calcular o disparo dos sinais para os atuadores. O injetor é localizado acima da borboleta, na passagem do ar da admissão, no intui uma mistura homogênea e uma distribuição consistente cilindro a cilindro. O combustív é dirigido dentro do orifício em formato de foice entre a carcaça e a borboleta, o que inib condensação do combustível ao entrar em contato com as paredes, e a grande diferença promove uma ótima formação da mistura. O injetor opera num sistema pressurizado a 1 pressão atmosférica). A atomização eficiente do combustível garante uma ótima e consi distribuição da mistura, mesmo que o motor opere na carga máxima. A injeção é sincron pulsos de ignição. Além da rotação do motor, a outras variáveis relevantes para o controle são o volum vazão mássica do ar, a pressão absoluta no coletor de admissão e a posição do acelerado que adota o Mono-Jetronic pode alcançar controle de anti-poluição bem restritos, desde em conjunto uma sonda lambda e um catalisador de 3 vias. Um sistema auto ajustável, e do sensor lambda como uma referência para compensar as tolerâncias e as mudanças mantendo assim, um controle altamente preciso ao longo de todo a vida do sistema. O tempo de injeção é estendido para permitir ao motor mais combustível para part durante as fases de pós-partida e aquecimento. Quando o motor está frio, o atuador da p acelerador ajusta sua posição para suprir mais ar ao motor mantendo a marcha lenta e a nível constante. O potenciômetro do acelerador reconhece as mudanças na posição do a inicia um aumento na quantidade de combustível via ECU. O sistema regula o enriqueci aceleração e para a operação a toda potência do mesmo modo. O “overurun fuel cutoff“ permite a redução do consumo de combustível das emissõ fase de operação do motor quando se retira completamente o pé do acelerador e o veícu "embalo", por exemplo, em uma descida. O sistema controle da rotação de marcha lenta (sistema de controle que mantém a rotação constante, independentemente de fatores co do ar de admissão, etc..) mantém a rotação na partida e no aquecimento mais elevadas e temperatura ideal de funcionamento do motor, a este sistema abaixa a rotação da march ponto de operação em regime e a mantém neste nível, ao longo da utilização do motor. Pa aplicação, o ECU manda um sinal para um servo que ajusta a posição da borboleta de ac velocidade e temperatura do motor. 1- Tanque com bomba incorporada 2- Filtro de combustível 3- Sensor de posição de borboleta 3a- Regulador de pressão 3b- Válvula injetora 3c- Sensor de temperatura do ar 3d- Atuador de marcha lenta 4- Sensor de temperatura do motor 5- Sensor de oxigênio 6- Unidade de comando 7- Válvula de ventilação do tanque 8- Bobina de ignição 9- Vela de ignição 10- Sensor de rotação
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Figura 5.1.2 - Esquema do sistema Mono-Motronic
5.2. K-JETRONIC
Figura 5.2.1 – Esquema de injeção Mono-Motronic
K-Jetronic é um sistema mecânico que não requer uma bomba de combustível mov motor do veículo. Isso garante uma contínua alimentação de combustível proporcional à ar aspirada pelo motor. Devido à medição direta do fluxo de ar, K-Jetronic também leva e mudanças causadas pelo motor e por isso permite a utilização de equipamento para o co emissões, para o qual o monitoramento da quantidade de ar que entra é essencial.
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Antes de entrar no coletor de admissão e seguir para cada cilindro individualment motor através do filtro de ar, passando depois pelo sensor de fluxo de ar, e por último pel potência, chegando assim, ao coletor de admissão. O combustível é retirado do tanque de combustível pela bomba elétrica. Depois flu acumulador de combustível e do filtro de combustível chegando até o distribuidor de co regulador de pressão no distribuidor de combustível mantém o combustível constantem do sistema. O combustível vai do distribuidor para os injetores. O excesso de combustív necessário ao motor, retorna para o tanque. O sensor de fluxo de ar consiste de um funil de ar e uma placa pivotada do sensor d da vazão de ar. Um contrapeso compensa o peso da placa do sensor e da montagem do m sensor de placa é deslocado pelo fluxo de ar, enquanto o controle do atuador no distribu combustível exerce uma contrapressão para manter o sistema em balanceamento estát placa do sensor de fluxo de ar indica a quantidade de ar que entra. A posição da placa do transmitida para o controle de distribuição de combustível por uma haste. A quantidade de combustível enviada para os cilindros individualmente é regulada abertura dos rasgos dosadores no cilindro de distribuição de combustível. O número de dosadores de forma retangular no cilindro de distribuição de combustível é correspond de cilindros do motor. O tamanho específico da abertura dos rasgos dosadores depende posição do atuador, ou seja, do pequeno pistão que, desloca-se dentro de um espaço cilín pressão no combustível empurrando-o para a entrada do cilindro. No intuito de garantir constante de gota nos rasgos dosadores para várias vazões, um regulador diferencial de localizado a jusante de cada rasgo. O combustível entra no distribuidor através de um jogo de dispositivos posicionad forma que estão sempre expostos pela seção central reduzida do diâmetro do atuador. L atuador permite que o combustível saia através do rasgo dosador nos injetores, em uma seja proporcional à variação de altura do atuador. A passagem de combustível através dos dosadores de medição é proporcionada pe de pressão entre o lado de alimentação - abaixo da borda de controle do atuador - e o lad da margem dos dosadores. Para uma dada área exposta do dosador, a taxa de fluxo de co proporcional a esta diferença da pressão. Ao mesmo tempo, para uma dada diferença de de fluxo de combustível será proporcional a esta área exposta do rasgo dosador. A complicação é que, sem algum outro mecanismo para executar a correção, a dife pressão através dos dosadores varia de acordo com a abertura das mesmas. Se somente seção da régua for exposta, haverá uma grande diferença de pressão entre os lados de a saída; com o dosador totalmente aberto haverá uma diferença de uma pressão mais b Quanto maior a área exposta do dosador, menor a diferença de pressão, logo, enqu aumento na área do mesmo promove maior fluxo de combustível simplesmente pelo ma entrada, o aumento será maior que o proporcional porque haverá uma menor diferença o interior e exterior do tambor para resistir ao fluxo; assim, a força de mistura tenderá a rica a cada aumento no fluxo de ar através do medidor. Para corrigir esta não-linearidade, o distribuidor contém um número de válvulas d cuja função é manter uma queda de pressão constante através dos dosadores, independ combustível através das mesmas. Cada válvula de pressão consiste em duas câmaras, uma superior e outra inferior, um fino diafragma de metal flexível, suportado por uma mola. Há uma válvula para cada assim, uma para cada cilindro. A câmara superior de cada válvula comunica-se com o do
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tambor enquanto cada câmara inferior é conectada ao espaço anular ao redor da pa do atuador e é exposta ao mesmo, sob uma pressão de combustível constante. O combustível vindo de cada dosador corre através do câmara superior de sua válv pressão para o injetor. A saída da câmara superior está localizada acima do diafragma, s duas metades da válvula, assim, a deflexão ascendente do diafragma tende a restringir enquanto a deflexão descendente do mesmo fornece maior área de passagem. É importante reconhecer que este “estrangulamento” do fluxo na válvula não afeta de combustível entregue, que é estabelecido pela área exposta das rasgos dosadores. Es do diafragma tem como finalidade manter uma constante queda de pressão através do r que lhe serve. O combustível sai de cada válvula de pressão para seu injetor associado co alimentação mais baixa, cerca de 1,5 [psi], sendo esta diferença resultante da força de a no diafragma. Sem uma mola, ou algum outro mecanismo para retorná-lo a sua posição de desca menor fluxo de ar levaria o rasgo dosador ao seu limite de curso imediatamente, e perm posição com o atuador pressionado totalmente no ponto de fluxo máximo de combustíve controla o recuo do atuador (e o medidor de vazão) não é de uma mola, mas a própria pre combustível que atua no topo do atuador. Esta pressão não é a pressão de alimentação d a pressão mais baixa que prevalece na câmara superior das válvulas de pressão, mas sim mais baixa controlada. Este controle de pressão que age no topo do atuador produz um f que neutraliza duas forças ascendentes (a menor é a pressão atmosférica que atua na pa atuador, e a maior é a força no atuador exercida pelo medidor de vazão, através de su A posição do atuador no tambor é resultado do balanceamento hidráulico entre a f admissão agindo no medidor de vazão e o controle de pressão agindo no atuador. Um au pressão de controle irá aumentar a força que age no topo do atuador, que opõe o movime medidor de vazão de ar. Inversamente, uma redução na pressão de controle permitirá o vazão e o atuador para levantar-se mais, expondo mais dos dosadores. Assim, uma press mais elevada empobrecerá a mistura; uma pressão mais baixa enriqueceria a mesma O regulador de aquecimento é controlado por um elemento bi-metálico aquecido e este enriquece a mistura na fase de aquecimento reduzindo a contrapressão exercida co Uma redução nesta pressão de controle resulta no aumento do impacto no sensor de flu uma dada vazão. O resultado é uma mistura enriquecida no aquecimento. O regulador de aquecimento pode ser expandido a outras funções, como: en potência máxima; enriquecimento na aceleração; compensação de altura. A válvula de ar auxiliar, controlada por uma mola bi-metálica ou elemento de expan alimenta o motor com excesso de ar durante a fase de aquecimento. Este complemento as perdas por atrito do motor ainda frio; e ainda mantém a velocidade de marcha lenta o fim de aquecer o motor o promover exaustão mais rápida. O seqüenciador térmico-temporal ativa a válvula de partida elétrica em função da do motor e o decorrer do tempo. Durante baixa temperatura de partida, esta válvula inje adicional na tubulação de entrada (enriquecimento de partida a frio). Os sistemas de controle de circuito aberto não regulam a relação de A/C com ex para permitir a conformidade sob limites estreitos das emissões. O controle Lambda é requerido para a operação do conversor catalítico de 3 maneiras. 1- Bomba de combustível Quando é instalado, o sistema de K-Jetronic deve incluir uma 2- Filtro de combustível unidade de controle eletrônico que use o sinal do sensor Lambda 3- Regulador de pressão como sua principal variável de entrada. Uma válvula freqüência 4- de Válvula injetora solenóide regula a relação da mistura de A/C controlando o de vazão de ar 5- Medidor 6- Sensor de temperatura do motor 7- Válvulas auxiliar de ar 8- Potenciômetro de borboleta 21 9- Unidade de comando 10- Relé de bomba de combustível
diferencial de pressão nos rasgos dosadores. Entretanto, este princípio não pode deparar-se com as exigências mais estritas das emissões projetadas para o futuro. Figura 5.2.2 - Esquema do sistema Multiponto
5.3. KE-JETRONIC
O sistema KE-Jetronic é uma versão avançada do sistema de K-Jetronic. KE-Jetr ECU para aumento de flexibilidade e funções suplementares. Os componentes adicion • um sensor para o fluxo de ar de entrada; • um atuador de pressão para ajuste da relação de mistura; • um regulador de pressão que mantém a pressão do sistema a um nível cons exerce uma função de corte de combustível quando o motor é desligado;
1 - tanque de combustível 2 - bomba de combustível elétrica 3 - acumulador de combustível 4 - filtro de combustível 5 - regulador de pressão do combustível 6 - injetores 7 - distribuidores de entrada 8 - válvulas de partida elétricas 9 - distribuidor de combustível 10 - sensor de fluxos de ar 11 - atuador eletro-hidráulico de pressão 12 - sonda Lambda 13 - chave térmica 14 - sensor de refrigeração 15 - distribuidor de ignição 16 - válvulas de ar auxiliar 17 - reguladores de potência 18 - ECU
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Figura 5.3.1 - Esquema do sistema KE-Jetronic
Uma bomba de combustível elétrica gera a pressão do sistema. O combustível corr distribuidor, enquanto o regulador do diafragma mantém a pressão do sistema a um nív Com o sistema K-Jetronic, o circuito de controle executa correções da mistura através d aquecimento. Em contrapartida, com KE-Jetronic a pressão preliminar e a pressão exer atuador são iguais. A relação é corrigida ajustando-se o diferencial de pressão em todas distribuidor simultaneamente. A pressão do sistema é elevado dos rasgos dosadores, e aplica uma contrapressão Com o K-Jetronic, o atuador é movido por um sensor de vazão de ar. Uma unidade de am impede oscilações que poderiam decorrer das forças geradas no sensor. Do atuador o co através da pressão do mesmo, nas câmaras inferiores da válvula de pressão, um limitad um regulador de pressão, antes de retornar ao tanque de combustível. Junto com o limit atuador gera um divisor de pressão em que pode-se ajustar a mesma eletrodinamicame está presente nas câmaras inferiores das válvulas de pressão. Uma queda de pressão correspondente à corrente do atuador ocorre entre as cone mesmo. Isto causa variações no diferencial de pressão nos rasgos dosadores, e altera a q combustível injetada. A corrente pode ser invertida para interromper a alimentação d c completamente. Esta característica pode ser empregada para funções como a interrupç combustível e limitação da velocidade do motor. O atuador eletro-hidráulico de pressão é montado sobre no flange do distribuidor. regulador de pressão elétrico-controlado que opera usando o sistema de bocal/placa. O da mistura é diretamente proporcional ao fluxo.
1 2 3 4 5 6
-
bico injetor prato da válvula anel pólo magnético entrada de combustível parafuso de ajuste
Figura 5.3.2 – Atuador eletro-hidráulico de injeção
O ECU processa sinais da ignição ,do sensor de temperatura, potenciômetro do ac interruptor de aceleração, do interruptor de partida, da sonda Lambda, do sensor de pr sensores. Suas principais funções são controlar: 23
• • • • • • • •
enriquecimento na partida e pós-partida enriquecimento no aquecimento enriquecimento na aceleração enriquecimento na potência máxima excesso de combustível limitação da velocidade do motor marcha lenta circuito fechado da sonda Lambda
Um interruptor codificado torna possível selecionar entre a operação com co Lambda e sem o mesmo. Isto permite uma escolha entre gasolina com ou sem chumb
5.4. L-JETRONIC Princípio de operação: • • •
medição do fluxo de ar controle de vazão de ar e velocidade do motor injeção intermitente
O sistema L-Jetronic combina as vantagens da madição direta de ar com os recursos da ele similar ao K-Jetronic que reconhece todas as mudanças nas condições do motor (devido ao desga na câmara de combustível, mudanças no ajuste de válvula). Isto assegura uma composição cons gases de exaustão. 1 - tanque de combustível 2 - bomba de combustível elétrica 3 - filtro de combustível 4 - ECU 5 - injetor 6 - regulador de pressão de combustível 7 - coletor de admissão 8 - válvula de partida elétrica 9 - interruptor de aceleração 10 - sensor de fluxo de ar 11 - sonda Lambda 12 - interruptor térmico 13 - sensor de refrigeração 14 - distribuidor de ignição 15 - válvula de ar auxiliar 16 - bateria 17 - interruptor de ignição
Figura 5.4.1 - Esquema do sistema L-Jetronic
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O combustível é injetado através do injetor solenóide do motor. Uma válvula sole atribuída a cada cilindro é acionada a cada revolução da biela. Todos os injetores são dis paralelamente para reduzir a complexidade do circuito elétrico. O diferencial de pressã combustível e as pressões dos coletores de admissão é mantido em um nível constante d tal que a quantidade de combustível injetada depende somente do período da abertura d Para esta finalidade, o ECU gera pulsos de controle cuja a duração depende da vazão de da velocidade de motor, e de outras variáveis influentes. Estes são monitorados por sens processados pelo ECU. Uma bomba elétrica de combustível fornece o combustível e gera a pressão de inje combustível é bombeado do tanque, através de um filtro, e a uma linha de alta pressão n oposto onde há um regulador de pressão (diafragma com mola de carga). O regulador m pressão constante através do orifício, independente da quantidade de combustível in O combustível corre através da linha alta pressão até o trilho de combustível do m injetores. O regulador de pressão é instalado no trilho do combustível. Após ter percorr parcela de combustível que não é utilizada pelo motor corre através da linha de retorno regulador e volta ao tanque. Como o combustível de retorno foi aquecido, a temperatur aumenta. Vapor de combustível é gerado no tanque em função da temperatura do mesmo. Pa ambientais estes vapores são distribuídos através do sistema de ventilação do tanque pa armazenamento em uma vasilha com carvão ativo até que possam retornar através da tu admissão para dentro do motor. O sistema de alimentação de baixo retorno reduz a tendência de aquecimento do c tanque, tornando assim mais fácil adequar-se com as exigências de emissões veiculares pressão está situado no tanque de combustível ou imediatamente ao seu redor, o que res linha de retorno mais curta do motor para o tanque de combustível. A quantidade de com bombeado ao trilho é limitada pela quantidade que está sendo usada nos injetores. O flu que sai da bomba retorna diretamente ao tanque, sem passar pelo motor. Em condições normais, e dependendo da aplicação, este sistema pode reduzir a temperatura no interi até 10 ºC, diminuindo a vaporização aproximadamente em um terço. A vazão de ar na entrada deflete a aleta do sensor contra a força de retorno de uma posição angular definida, que é convertida por um potenciômetro em uma relação de te relação de tensão determina a intensidade do pulso aplicada a um temporizador no EC térmico no sensor de fluxo de ar indica as mudanças na densidade do ar pelas variações
1 2 3 4 5 6
-
parafuso de ajuste de mistura aleta batente aleta de compensação câmara de amortecimento sensor de temperatura do ar
Figura 5.4.2 – Sensor do fluxo de ar
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Os injetores de combustível agem de forma a medir e atomizar (reduzir em combustível.
1 2 3 4 5 6 7
-
bocal agulha armadura mola solenóide espiral terminais elétricos coador de combustível
Figura 5.4.3 – Injetor de combustível
O interruptor de válvula de estrangulamento transmite um sinal de controle ao EC válvula de estrangulamento está completamente fechada (marcha lenta) ou inteiramen máxima). O sensor de temperatura do motor é projetado como um resistor sensível à controla o enriquecimento no aquecimento. O ECU converte as variáveis do motor em pulsos elétricos. Os intervalos da transm estes pulsos são correlacionados com o sincronismo de ignição, quando sua duração for fluxo e velocidade do ar de entrada. Desde que todos os injetores sejam ativados simulta único estágio do acionador é requerido. Os sensores de temperatura respondem a temp baixas de ar do motor aumentando o tempo de injeção. Os sinais do inerruptor de estran permitem a adaptação da mistura para operação em marcha lenta e carga máxima. O ECU compara o sinal da sonda Lambda com um valor de calibração antes de ativ controlador de dois estado. O ajuste do controle é então executado, como são todas as co modificando-se o tempo de injeção.
5.5. L3-JETRONIC
O sistema L3-Jetronic incorpora funções que se estendem além daquelas fornecida tecnologia do L-Jetronic. O circuito ECU do L3-Jetronic emprega tecnologia digital para relações de mistura baseado no mapa de carga/velocidade do motor. Com o objetivo de e espaço, o ECU é instalado no compartimento de motor, diretamente no sensor do fluxo d dois componentes formam uma única unidade de controle.
1 - tanque de combustível 5.6. LH-JETRONIC 2 - bomba de combustível elétrica 3 - filtro de combustível - ECU O sistema LH-Jetronic é muito semelhante ao4 L-Jetronic. A diferença encontra-se n 5 injetor medição do fluxo de ar da entrada, com LH-Jetronic usando um medidor de vazão hot-wi 6 - distribuidor Assim, os resultados já não dependem da densidade do ar, que varia do com temperatur 7 - regulador de pressão combustível Os demais componentes LH-Jetronic e 8o- tubulação conceito do sistema básico n de admissão consideravelmente do L-Jetronic. 9 - interruptor de estrangulamento 10 - medidor de vazão hot-wire air-mass 11 - sonda Lambda 12 - sensor de resfriamento 13 - distribuidor de ignição 26 14 - atuador de marcha lenta 15 - bateria 16 - interruptor de ignição
Figura 5.6.1 - Esquema do sistema LH-Jetronic
O LH-Jetronic é equipado com um ECU digital. Os arranjos para ajuste da relação d variam daqueles usados no L-Jetronic quanto ao uso de um mapa de carga/velocidade do programado para o consumo mínimo de combustível e esgotamento das emissões. O EC sinais do sensor ao calcular o tempo de injeção, que determina a quantidade de combus ECU contém um microprocessador, um programa com base de dados, e um conversor A microprocessador é fornecido com uma fonte de tensão adaptável e um relógio sincroni quartzo) para processamento de dados. A corrente de ar de entrada é conduzida após um fio aquecido. Este fio faz parte de com ponte elétrica. O fluxo da corrente através do fio o mantém a uma temperatura cons daquela do ar de entrada. Com este princípio é possível empregar os requisitos de corre indício da massa de ar que está sendo extraída no motor. Um resistor converte a corrent aquecimento em um sinal de tensão, que o ECU processa então junto com a velocidade d uma variável de entrada principal. Um sensor térmico é acoplado ao medidor de vazão “ mass” para assegurar que o sinal de saída não seja influenciado pela temperatura do ar de entrada. A relação A/C em marcha lenta pode ser ajustada com um potenciômetro.
Como a contaminação na superfície do fio pode afetar o sinal de saída, cada vez qu desligado o fio é aquecido eletricamente para eliminar qualquer resíduo contaminante. wire-air-mass” não tem peças móveis, e sua resistência aerodinâmica na entrada de ar é O princípio de funcionamento do medidor de vazão “ hot-fim air-mass” mesmo do m “hot-wire air-mass”. Entretanto, com o intuito de um projeto simplificado, uma parcela s circuito com ponte elétrica é instalada em uma carcaça cerâmica, na forma de um fino fi Assim, não é necessária a queima de contaminantes. O problema de contaminação é res colocando-se os elementos de transmissão térmica do sensor em uma posição abaixo da impede que sejam afetados por depósitos na borda principal do sensor.
A – carcaça B – medidor hot-film-air-mass 1 – câmara de aquecimento 2 – espaçador 3 – controlador 4 – híbrido 5 – filme metálico
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Figura 5.6.2 – Medidor “hot-wire air-mass”
Uma outra opção para medição do ar de entrada de medição é fornecida por um se o princípio do vórtex de Kármán medir a taxa de fluxo volumétrico. Este medidor monito gerados conforme o ar de entrada passa pelos geradores de vórtex. A freqüência destes medida da taxa de vazão volumétrica. Esta freqüência é medida emitindo-se ondas ultra perpendiculares ao sentido do fluxo de ar. A velocidade de propagação dessas ondas, co modificadas pelos vórtices, é detectada por um receptor ultra-sônico e os sinais resultan avaliados no ECU. 1 2 3 4 5 6 7 8 9
– – – – – – – – –
oscilador gerador vórtex transmissor ondas ultra-sônicas correntes em redemoinho receptor amplificador filtro de sinais formador de ondas
Figura 5.6.2 – Medidor Kármán de vazão volumétrica por vortex
5.6.1.Injetores eletromagnéticos de combustível
Injetores de combustível consistem essencialmente em uma carcaça com bobina e elétrica, um assento de válvula com um disco pulverizador de orifício e uma agulha móv armadura de solenóide. Um filtro na alimentação de combustível protege o injetor contra contaminação. D selam o injetor rente ao tubo distribuidor de combustível e a tubulação de admissão. Qu desenergizada, a mola e a força da pressão de combustível pressionam a agulha contra válvula para selar o sistema de alimentação de combustível contra a tubulação de ad 28
1 2 3 4 5 6 7
– – – – – – –
anéis “O” filtro carcaça com conexão elétrica bobina molas agulha com armadura solenóide assento com disco pulverizador de orifício
Figura 5.6.1.1 – Injetor eletromagnético de combustível Quando o injetor é energizado, a bobina gera um campo magnético que atr erguendo a agulha de seu assento para permitir que o combustível corra através do i A quantidade de combustível injetada por a unidade de tempo é determinada pela sistema e pela seção cruzada dos orifícios no disco de pulverização. A agulha fecha-se n quando a corrente de campo é desligada. A formação do spray de injeção, isto é, forma do spray, ângulo de pulverização e ta gota, influencia na formação de mistura A/C. Geometrias individuais do coletor de admi do cilindro são necessárias para obter-se diferentes formações de spray.
5.6.1.1 Tapered spray
Pulverizadores individuais localizam-se nas aberturas do orifício do disco de pulver Estes pulverizadores combinados formam o pulverizador afunilado. Os pulverizadores af podem também ser obtidos por meio de um funil que projeta-se na ponta da agulha de inj pulverizadores são tipicamente utilizados em motores com a uma válvula de admissão po pulverizador afunilado é projetado na abertura entre o disco da válvula de admissão e a p coletor.
5.6.1.2 Dual spray
A formação de pulverizador dupla é usada nos motores com as duas válvulas de ad cilindro. As aberturas no disco pulverizador de orifício são arranjadas de forma que dois emerjam do injetor. Cada um destes pulverizadores alimenta uma válvula de admissão.
5.6.1.3 Air-shrouding
No caso de um injetor com reservatório de ar, a queda de pressão entre o coletor d a pressão ambiente é utilizada para melhorar a formação da mistura. O ar é distribuído a dispositivo de abrigo para a área de escape do disco pulverizador de orifício. Na estreita
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acelerado a uma alta velocidade e o combustível é finamente atomizado (parti misturado a ele.
6.
SISTEMA MOTRONIC
O sistema de gerenciamento de motor Motronic submeteu-se ao desenvolvimento desde a sua introdução em 1979. Inicialmente, a integração foi baseada nos sistemas bá de gasolina, em combinação com o semicondutor de ignição de baixo consumo, como er nos seguintes sistemas: • KE-Motronic, baseada na injeção contínua de gasolina KE. • Mono-Motronic, baseada na injeção intermitente monoponto. • M-Motronic, baseada na injeção intermitente multiponto.
Baseada na M-Motronic, e pela aplicação de etapas adicionais de integração, o sis Motronic assume o controle de todas as variáveis manipuladas de um motor de ignição p que influenciam o torque: • ME-Motronic com pedal do acelerador eletrônico (ETC) para controle d gasolina, ignição e carga de ar para a injeção de admissão. • MED-Motronic com funções adicionais de controle de circuito aberto e fecha integradas ao circuito de alta pressão do combustível. Com injeção direta e r vários modos de operação deste tipo de motor.
O sistema Motronic compreende todos os sensores para gravar os dados m operação do motor e do veículo e todos os atuadores para que os ajustes sejam realiz O ECU emprega sensores para monitorar o status relevante do motor e do veícu extremamente curtos (milissegundos). Os circuitos de entrada anulam a interferência do sinal do sensor e convertem os s escala unificada de tensão. Um conversor analógico-digital converte então os sinais con valores digitais. Sinais adicionais são recebidos por uma interface digital. Usando esta i microprocessador identifica o estado de operação desejado pelo motorista e dele calcul • Torque requerido • Carga do cilindro com a quantidade de combustível injetada associada • Tempo de ignição correto
Os dados de sinal de baixo nível das saídas do microprocessador são adaptados pe do motorista para os níveis requeridos pelos vários atuadores. Um chip de memória de armazena todos os programas e mapas de desempenho, assegurando a consistência do mantém completamente lacrado às flutuações resultantes das tolerâncias dos compone sinal. A acuracidade digital é em função do comprimento do código, assim como da cons freqüência de pulso básico de quartzo e dos tipos de algoritmos usados para os cálculos e a precisão das tensões de referência e dos componentes instalados nos circuitos analó influenciam a exatidão analógica. O projeto do programa deve satisfazer as demandas severas de real-time do moto de 8 cilindros em velocidade máxima, menos de 2.5 ms é disponível entre duas ig 30
cálculos essenciais devem ser terminados dentro deste período. Além destes processos virabrequim, há também operações sincronizadas de tempo. Ambos os tipos podem ser interrupções.
6.1. ME-MOTRONIC
O desejo do motorista é captado através do pedal do acelerador eletrônico. A unida comando determina então o torque desejado e, através da análise do regime de funciona e exigências dos demais sistemas (ar-condicionado, controle de tração, sistema de freio ventilador do radiador), define a estratégia de torque, resultando em ângulo de ignição, injeção e abertura da borboleta. Características: • •
Borboleta com comando eletrônico de aceleração. Gerenciamento de motor baseado em torque através do qual são ajustados o funções do sistema de injeção e ignição.
Benefícios: • •
•
•
Estrutura modular de SW e HW, proporcionando configurações específicas para Comando eletrônico de borboleta, proporcionando maior precisão, reduzind melhorando dirigibilidade. Sistema baseado em torque, o que proporciona maior integração com dema veículo. Sistema com redundância de sensores, garantindo total segurança de funcionam 1 - Canister 2 - Válvula de purga do canister 3 - Sensor de pressão 4 - Galeria de combustível / Válvula de Injeção 5 - Bobina / Vela de ignição 6 - Sensor de fases 7 - Pedal do acelerador eletrônico 8 - Medidor de massa de ar com sensor 9 - Acelerador eletrônico 10 - Válvula de recirculação de gases 11 - Sensor de detonação 12 - Sensor de temperatura 13 - Sonda lambda 14 - Sensor de rotação 15 - Módulo bomba de combustível 16 - Módulo eletrônico de comando 17 - Interface para diagnose 18 - Lâmpada para diagnose 19 - Imobilizador 20 – CAN
Figura 6.1.1 – Esquema do sistema ME-Motronic
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6.2. MED-MOTRONIC (SISTEMA DE INJEÇÃO DIRETA)
A injeção direta demanda altas pressões na linha de combustível, para otimização Uma bomba de alta pressão, instalada no eixo de comando do motor, comprime o combu 120 bar. A pressão é acumulada no distribuidor de combustível e livremente regulada pe eletrônica de controle. Válvulas injetoras com projetos especiais de pulverização permitem a definição do tempo de injeção, para as diversas condições de funcionamento do motor. A injeção de c processada em sincronismo com o movimento do pistão, de forma a utilizar eficienteme movimento do ar. Dois modos de funcionamento são empregados: mistura estratificada e homogêne modo permite o funcionamento com a borboleta totalmente aberta e mistura pobre, dim e aumentando a economia de combustível. Nos momentos de solicitação de maior torqu mistura homogênea, que permite melhor eficiência termodinâmica e menores perdas d paredes. Melhor eficiência termodinâmica e refrigeração, proporcionadas pela injeção d projetos de motores com maiores taxas de compressão e, consequentemente, melhor O controle otimizado da borboleta, da pressão de injeção, das válvulas injetoras e da ign como a interligação com diferentes unidades eletrônicas do veículo, é desempenhado p algoritmos baseados em torque, da mais moderna geração de unidades de controle: a D Características • Conceito de mistura pobre para cargas parciais. • Injeção de combustível diretamente na câmara de combustão. • Controle eletrônico da borboleta (drive-by-drive). • Software estruturado por torque. • Funções especiais para pós-tratamento dos gases de escape. Benefícios • 15% a 20% de economia de combustível. • Redução na emissão de poluentes. • Melhoria na performance do motor.
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1 - Canister 2 - Medidor de Massa de Ar com Sensor de Temperatu 3 - Módulo Eletrônico de Controle 4 - Interface para Diagnose 5 - Lâmpada de Diagnose 6 - Imobilizador 7 - CAN 8 - Válvula de Purga do Canister 9 - Acelerador Eletrônico 10 - Sensor de Pressão 11 - Válvula de Recirculação de Gases (EGR) 12 - Sensor de Pressão do Tanque 13 - Bomba de Alta Pressão 14 - Galeria de Combustível 15 - Válvula Reguladora de Pressão 16 - Sensor de Fase 17 - Sensor de Detonação 18 - Sensor de Rotação 19 - Válvula de Injeção 20 - Bobina de Ignição 21 - Sensor de Temperatura de Água 22 - Pedal do Acelerador Eletrônico 23 - Sonda Lambda 24 - Catalisador 25 - Sonda Lambda 26 - Módulo de Pré-Bomba de Combustível
Figura 6.2.1 – Esquema do sistema MED-Motronic
6.3. MOTRONIC FLEX FUEL
Através de um sensor de oxigênio é feito o reconhecimento do álcool presente no c esta informação é enviada para a unidade de comando que realiza de forma automática adaptação de todas as funções de gerenciamento do motor, como injeção, ignição, regul detonação e controle da mistura ar / combustível para qualquer proporção de álcool e ga Características: • Reconhecimento automático do teor de álcool no combustível. • Desempenho igual aos dos sistemas específicos para álcool e gasolina. Benefícios: • Baixa emissão de poluentes. • Baixo consumo de combustível. • Flexibilidade de abastecimento.
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1 - Canister 11 2 - Válvula de Purga do Canister 12 3 - Sensor de Pressão / Temperatura do ar 13 4 - Galeria de Conbustível / Válvula de injeção 14 5 - Bobina / vela de ignição 15 6 - Sensor de fase 16 7 - Pedal de Acelerador Eletrônico 17 8 - Acelerador Eletrônico 18 9 - Válvula de Recirculação de Gases (EGR) 19 10 - Sensor de Detonação
- Sensor de Temperatura de Água - Sonda Lambda - Sensor de Rotação - Módulo de Bomba de Combustível em Tanque - Módulo de Controle - Reservatório de Gasolina para Partidas a Frio - Bomba Elétrica de Combustível - Válvula Solenóide – Relé
Figura 6.3.1 – Esquema do sistema Motronic Flex Fuel
7. INJEÇÃO DIRETA DE COMBUSTÍVEL – GDI
A história da injeção direta de combustível em motores do ciclo Otto é tão velha quan motor de ignição por centelha. Dados históricos revelam que m 1884, um motor ‘Spiele” f injeção direta no cilindro de combustível leve. Com o desenvolvimento mais tarde do carb método foi abandonado, ressurgindo tempos depois com a finalidade de prevenir a det A injeção direta de combustíveis em motores ICE, foi muito utilizada em aviões e ta guerra durante a II Guerra Mundial, em virtude das altas pressões médias efetivas e alta do motor que este método de injeção proporcionava. A Mercedes-Benz 300SL, foi o primeiro carro movido a gasolina com injeção de co utilizar a injeção direta. Os injetores de combustível da Bosch foram colocados nos orifí do cilindro usados para a fixação das velas em outros motores Mercedes-Benz de 6 cilin foram re-alocadas na cabeça do cilindro). Mais tarde, a maioria dos veículos optou por m injeção indireta, por serem mais baratos. 34
Após esta experiência, outra versão comercial deste motor só foi aparecer em 199 Mitsubishi Motors foi a primeira a utilizar o sistema GDI no Japão, o Galant/Legnum’s 4G foi levado a Europa em 1998. A Mitsubishi aplicou largamente esta tecnologia produzin 400.000 unidades deste tipo de motor em quatro famílias de veículos antes de 1999, ma combustível de alto índice de enxofre o que causou problemas de emissão, e apresentou menor que a esperada. A PSA Peugeot Citroen também lançou um motor GDI (com licen Mitsubishi) em 1999, mas ambos retirados do mercado em 2001. Daimler C hrysler prod especial para 2000, oferecendo-o somente em mercados com combustível com baixo teo Posteriormente, os motores GDI foram ajustados e introduzidos no mercado pelo s desempenho. Volkswagen/Audi seguiram a tendência com seu motor GDI 2001, sob o no Stratified Injection (FSI). A tecnologia, desenvolvida nos carros de corrida de Le Mans p adaptada para este motor. A BMW seguiu a tendência com um V12. Este sistema da BM de baixa pressão e não pode operar no modo mistura pobre, mas a companhia introduziu geração com sistema de Injeção de Alta Precisão (High Precision Injection) melhorado n cilindros em linha N52 de 2006. Este sistema supera vários outros com uma gama mais l de queima pobre, aumentado a eficiência global. PSA está cooperando com a B MW num de motores que deverá aparecer nos MINI Cooper’s em 2007. A General Motors planejou produzir uma longa gama de motores GDI a partir de 20 somente 2 foram feitos – em 2004, a versão 2.2L Ecotec usada pelo Opel Vectra e em 200 a tecnologia VVT para o Pontia Solstice GXP. Em 2004 a Isuzu Motors produziram o primeiro motor GDI utilizado num veículo la vendido nos EUA. De série no Axiom 2004 e opcional no Rodeo 2004. Isuzu evidenciou o beneficio do motor GDI como sendo o efeito refrigerante da vaporização do combustível uma maior taxa de compressão (10.3 para 1 ante o 9.1 para 1) o que aumentou a potênci aceleração de 0-100km/h (de 8.9 para 7.5). O 2GR-FSE V6 da Toyota utiliza uma combinação de injeção direta e indireta injetores por cilindro, a injeção na cabeça da válvula de admissão tradicional e o novo A Mazda utiliza sua própria versão da injeção direta no Mazdaspeed 6 / Mazda 6 M utilitário esporte CX-7 e o novo Mazdaspeed 3. Isto está relacionado com a Injeção diret de centelha. Outras linhas de pesquisa de motores são: a utilização de gás natural como combu utilização em motores dois tempos a gasolina. Neste ultimo os resultados obtido mostra eficiência térmica e menores emissões de NOX do motor 2 tempos operando com inje Os primeiros modelos de injeção direta de combustível foram desenvolvidos pelo K Hesselman, engenheiro sueco, com a utilização de patentes Suecas, Européias e Americ motores de combustão interna desenvolvida nos anos de 1925-1938.
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Figura 7.1 - Sistema de combustão Hesselman.
A injeção direta de combustível é atrativa porque possibilita uma ótima operação c estratificada, comparado com o que é possível num motor com injeção indireta, o que po pouco atrasado no tempo de compressão, e pelo projeto do injetor (na combustão com o dentro do cilindro) pode ser eficientemente isolada do combustível pulverizado. A melhor operação com carga estratificada, permite ao motor uma maior economi combustível. A constante busca por uma melhora na economia dos motores a combustã possibilitou a recuperação do desenvolvimento de motores com esta configuração. Isso constatado observando que somente nos últimos onze anos, três grandes programas pa desenvolvimento deste tipo de motor já foram iniciados pelas grandes montadoras. Den projetos podemos destacar os motores 4 tempos do final da década de 70 até o início dos tempo no final dos anos 80 até o começo dos 90 e atualmente a retomada do desenvolvim sistema para motores 4 tempos. Apesar da grande vantagem na operação com carga estratificada, este sistema apr dificuldade com relação à emissão de poluentes. A menos que se utilize EGR , a operação motores com mistura muito pobre (carga parcial) compromete a eficiência do catalisado Nenhum destes motores consegue alcançar a norma 50-State U.S. pollution requirements at Os motores GDI têm um grande número de vantagens: não necessita de borboleta (muito embora as maiorias dos motores atuais deste tipo ainda a utilizem), o que reduz a carga na admissão de ar do motor. Outra vantagem é que num motor sem borboleta de c estratificada a mesma quantidade de energia é liberada numa massa maior de gás, prod menor aquecimento e uma menor perda de calor. A injeção de combustível dentro do cil evaporação, resultam num resfriamento da mistura, e consequentemente numa maior e volumétrica. Além disso, também permite a opção pela utilização de combustível com m octanagem ou taxas de compressão maiores para a mesma octanagem. (Este maior resf notado quando comparado com um motor de injeção indireta, onde a evaporação da mis das paredes do injetor e da válvula de admissão; nos motores carburados, a maioria da e evaporação do combustível vem da estrutura do carburador e do coletor de admissão). T vantagens propiciam um aumento em mais de 30% na eficiência térmica deste tipo d
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Além do mais, com operação a pouca carga a mistura é preparada imediatament ignição, e dessa maneira o tempo disponível para a auto-ignição é muito curto. C omo anteriormente, este fato permite a redução da octanagem do combustível ou aumento compressão. Em operação à pouca carga, o GDI opera injetando uma pequena quantidade de co atrasada (late in) no tempo de compressão, e pelo gerenciamento do fluxo no cilindro e bico injetor (bocal pulverizador), o motor consegue manter a quantidade de combustíve maioria do ar dentro do cilindro. Isto às vezes envolve um projeto complexo da câmara d envolvendo uma zona de squish e bowl (bacia) no topo do pistão ou na cabeça do cilindr em que a carga aumenta, o tempo da injeção é antecipado cada vez mais na fase de adm combustível é misturado cada vez mais com o ar no cilindro, até que toda a mistura torn homogênea. O fato é que da nuvem de combustível ocupar um volume e localização que variam de ac variação da carga do motor e a localização da vela de ignição ser fixa, causam um proble resolvê-lo a pulverização do combustível e o movimento do ar devem ser controlados pa manutenção da mistura pulverizada próxima à vela, não importando a carga do motor. E projetos, a mudança da injeção de combustível com atraso para injeção adiantada não é outros como a dupla injeção, só apresentam eficácia para uma carga intermediária. O controle mecânico existente na época em que este motor foi idealizado foi prova responsável pela aplicação limitada dos motores de Hesselman, tipicamente em situaçã constante. Com o advento do controle computadorizado do tempo e do volume da injeçã desenvolvimento dos motores Hesselman pode ser retomado. Os motores GDI apresentam vantagens no regime de operação transiente, pois ne uma menor velocidade de enriquecimento da mistura; partida mais rápida, com uma me de enriquecimento a frio, reduzindo as emissões de hidrocarbonetos e C O2 na partida Entretanto em regime, as emissões de hidrocarbonetos são geralmente excessivas a emitir partículas como nos motores a Diesel, ou seja, o combustível contém uma faixa tamanho de gotículas. As gotinhas maiores não têm tempo de evaporar e, por essa razão completamente queimadas, saindo partículas de carbono. Convencionalmente, a queima de uma mistura pobre e homogênea num motor PFI menores níveis de NOx a medida que a mistura empobrece, o que ocorre devido a reduçã temperatura na zona de reação. Entretanto num GDI de carga estratificada, a temperat reação permanece alta, devido a algumas áreas onde a queima é estequiométrica ou lige produzindo nelas, grande quantidade de NOx. Como resultado global, a produção de NO GDI sem EGR é similar aquela do PFI, mesmo que o GDI possa ter uma razão ar/combus 50 na geração a baixa carga. O fato do catalisador convencional de 3 vias não poder ser usado para um motor qu muito pobre, como o GDI, forçou os engenheiros a buscas novas técnicas para a remoçã seria liberado a atmosfera. Desta maneira, desenvolveu-se a recirculação dos gases de Este produto é largamente utilizado para reduzir a produção de NO x dentro do cilindro. um diluente parecido com o ar, reduzindo a temperatura de combustão. Entretanto, isto pouco a eficiência térmica, devido à presença de moléculas de CO2 e H20, as quais têm u especifico e produzem um baixo índice politrópico. Num motor GDI, a combustão estáve com uma taxa muito maior de EGR do que no PFI. (Homogênea ou levemente homogêne mistura na vizinhança da vela é próxima à estequiométrica. O motor homogêneo PFI, é l em torno de 15% de EGR, enquanto que um motor GDI de carga estratificada pode oper em torno de 30%. 37
Além do cuidado no gerenciamento do fluxo dentro do cilindro, o motor GDI reque projeto do injetor. O tamanho e a velocidade das gotículas determinarão à taxa de evapo penetração da gotícula. Isto é, o quão longe as gotículas viajarão dentro do cilindro. No parte da carga de combustível é depositada nas paredes da entrada e na parte de trás da admissão, onde devem ser evaporadas. Para se alcançar todas as vantagens do GDI, o sp combustível não deve atingir a parede do cilindro para não formar um filme de líquido n geralmente utiliza um sistema de injeção common rail, ou seja, um canal de injeção de a alimenta os injetores, os quais são eletronicamente controlados pelo EC U do motor. A p coletor é de 5-7MPa, pois, alta pressão produz menores gotículas, mas com maior penet pressão durante o ciclo de partida é muito menor, em torno de 500 kPa. O injetor típico p injeção cônica de combustível rotacional. Este jato quebra-se em gotículas muito rapida alcançando o tamanho de 20 μm. As vantagens deste bocal rotacional é que isso produz relativamente estreita de tamanho de gotículas (tamanho médio de 20 μm, e gotículas d μm). Já um bocal convencional, produz uma faixa de variação do tamanho das partícu O gerenciamento do fluxo no cilindro, juntamente com o padrão de injeção a grande número de possibilidade para o desenvolvimento deste motor.
7.1. MOTORES ATUAIS – ABORDAGEM MAIS DETALHADA 7.1.1.GDI – Mitsubishi
Atualmente o líder no uso da tecnologia GDI (Gasoline Direct Injection) é a Mistub aplicou esta tecnologia em diversos motores 4 cilindros com 1.5 litro até V8 de 4.5 litros maioria dos motores que a empresa produz, são dotados do sistema GDI. O marketing principal da montadora era a redução no consumo de combustível de apresentada pelos seus novos motores, além de redução nas emissões de C O2 em 20% e potência de 10%.
Figura 7.1.1 – Esquema de funcionamento do motor GDI da Mitsubishi.
Ao contrário dos motores convencionais, GDI utilizam tem o canal de admissão de para cima e para direita, acompanhando a seção côncava da superfície do pistão, geran ar (swirl) diferente durante o tempo de compressão. Quando o combustível injetado den de combustão, a maneira como o ar é injetado, ajuda a misturar o ar com o combustív O injetor de combustível é uma nova característica deste motor. Ele injeta combus pressão (150 até 200 bars em alguns modelos em teste) melhorando a pulverização e a u jato. 38
A injeção de combustível acontece em duas fases. Durante a admissão, uma certa q combustível é pré-injetada dentro da câmara de combustão esfriando do ar e aumentan eficiência volumétrica e garantindo uma mistura ar/combustível uniforme em toda câ
Figura 7.1.1.2 – Esquema da queima do combustível.
A injeção principal acontece quando o pistão aproxima-se do ponto morto superior antes do início da ignição. Como visto na figura 8.1.2, a seção côncava do pistão concent combustível ao redor da faísca da vela, permitindo uma ignição ideal, sem deixar mistur mesmo aquelas que estejam com a razão ar/combustível bem pobre. Isto explica porque operar com razão ar/combustível da ordem de 1:40 sobre uma carga pequena, o que é m que os motores de queima pobre Lean Burn Engines. Como resultado, uma queima mais conseguida. O motor GDI da Mistubishi opera com uma extraordinária taxa de compressão de 1 a mais alta taxa de compressão de um motor a gasolina já produzido em série. Isto resul potência. O segredo deste motor para evitar a detonação é o processo de pré-injeção. Durant compressão, o ar quente é refrigerado pelo jato de combustível, e desta maneira a deton difícil de ocorrer. Uma das desvantagens dos motores GDI é o alto nível do NOx produzido. Entretan tecnologia de catalisador esta conseguindo lidar confortavelmente com este problema. EUA e outros muitos países desenvolvidos não podem se beneficiar dela porque apresen com altos teores e enxofre, o que causa danos a este novo catalisador.
7.1.2.IDE – Renault (Injection Direct Essence)
A Renault foi à primeira montadora européia a lançar um motor à gasolina utilizan indireta. Ela evitou os problemas encontrados nos motores Mitsubishi mudando comple de utilização do conceito. Ao invés de adotarem a mistura ar/combustível muito pobre, eles utilizam altos índ (Exhaust Gas Recirculation). O EGR reduz o consumo de combustível pela redução das p bombeamento, assim como a redução da capacidade efetiva do motor durante a operaçã pequena ou média. Na operação com carga baixíssima, o motor IDE da Renault permite quantidade de 25% de EGR, muito maior que os 10-15% dos motores convencionais. O motor IDE consegue trabalhar com 25% de EGR sem falhar na combustão, graça direta de combustível, estando o injetor localizado no centro da cabeça do cilindro, no lu tradicionalmente ocupado pela vela de ignição. Nesta configuração, a vela é colocada ao próxima a saída do injetor de combustível. O injetor Siemmens injeta combustível a alta bar ou 1450psi) diretamente na câmara de combustão. Como a vela de ignição está incli
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localizada no trajeto do combustível pulverizado, o sucesso da combustão está g utilizando-se 25% de gás de combustão na câmara. Sem uma injeção direta precisa, motores convencionais pulverizam o spray de com porta de indução, assim entrando na câmara de combustão uniformemente. Com esse a impossível concentrar maior quantidade de combustível ao redor da vela de ignição. Dependendo da carga do motor, o IDE roda com uma das 3 pré-configurações de ra sendo que para operação com carga total, não há EGR, já que o motor necessita da potên Consequentemente, como no GDI, quando o motor opera a plena carga, não há economi combustível. Entretanto a Renault afirma que o motor apresenta uma economia de com de acordo com o método de teste europeu. O que é ótimo. Outro ponto de destaque é o desempenho. O motor 1998 c.c. gera 140 hp e um torq lbft. Em comparação, a configuração convencional (não IDE), mas na versão com coman variável, gera os mesmo 140 hp, porém tem um torque de 139 lbft. Nem mesmo o VVT é IDE. O ganho de performance é conseguido através do aumento na taxa de compressão usais 11,5:1 (no GDI ela é 12,5:1). Como a Mitsubishi, a pré-injeção ajuda o resfriamento combustão, permitindo assim uma maior resistência a detonação e uma taxa de compre
7.1.3.Toyota D4
A Toyota lançou no mercado um motor de carga estratificada com injeção direta de Neste motor há 4 válvulas por cilindro, com sistema de regulação de gases de combustã injeção de gasolina é feita a uma pressão de 12 Mpa. A estratificação da carga é proporc pressão de injeção, pelo formado na câmara de combustão e disposição das válvulas, es projetadas com esta finalidade. O injetor é especialmente tratado para evitar acumulo d Comparado com os motores convencionais, apresenta uma econômica de combustível d 30% e reduções nas emissões da ordem de 95%. Vale ressaltar que estes são dados divu Toyota em 1996, sendo que os testes práticos mostraram excesso de otimismo nestas co
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7.1.4.Sistema de combustão controlado TCCS da TEXACO e Sistema FM da M
Figura 7.1.4.1 – Motores de carga estratificada de produção comercial TC CS TEXAC
A câmara de combustão desses motores apresenta um formato côncavo, propor grau de redemoinhos ao ar aspirado, fundamental para uma combustão rápida da mist O combustível é injetado tangencialmente e direcionado para a concavidade do pis os últimos estágios da compressão. Uma descarga elétrica de longa duração inflama o ja desenvolvimento nas vizinhanças da vela de ignição. A partir daí, a frente de chama se e consumindo a mistura ar/combustível até os estágios finais da combustão que são comp o curso de expansão. Estes motores são usualmente denominados de motor de carga est injeção direta.
7.1.5.Motor de Carga Estratificada – RICARDO
Um outro conceito de motor GDI, proposto em 1918 por Ricardo, tem sido extensiv desenvolvido e produzido na Ex-União Soviética e no Japão. Este motor também é frequ denominado de motor de ignição a jato “jet-ignitionI” ou de ignição por tocha “toch-igni 8.5.1 apresenta uma versão deste motor de 3 válvulas.
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Figura 7.1.5.1 – Esquema de um motor ciclo Otto de carga estratificada e ignição
O volume de uma pequena pré-câmara, onde está inserida a vela de ignição completamente com uma mistura muito rica através de uma válvula auxiliar. Ao mesmo tempo, a mistura principal, muito pobre, é introduzida na câmara princ através da válvula de admissão e preparada de forma convencional por um sistema de c injeção indireta. Após o fechamento da válvula de admissão, as pressões no cilindro crescem e a mi comprimida para dentro da pré-câmara tornando a mistura nas vizinhanças da vela de i facilmente inflamável e levemente rica. Depois que esta mistura levemente rica é inflam câmara, um jato de mistura em combustão é lançado através do orifício para a câmara d principal, inflamando a carga principal de mistura pobre ali existente. A finalidade da pré-câmara é transformar a frente de chama iniciada ao redor da v em um ou mais jatos de chama na câmara de combustão principal, os quais apresentam superfície, com maior capacidade de diluição e maior pode de inflamação da mistura Apesar de ser considerado de carga estratificada, ele é realmente um motor de ign cuja função básica é ampliar o limite de operação dos motores de ignição por centelha c para misturas mais pobres.
8. SISTEMAS DE INJEÇÃO COM COMBUSTÍVEIS ALTERNATIVOS 8.2. OPERAÇÃO POR HIDROGÊNIO (MOTOR DE COMBUSTÃO POR CENTELHA)
Embora a produção do hidrogênio, a infra-estrutura requerida e o reabastecimento problemas difíceis, há soluções praticáveis tecnicamente no horizonte. Produção de o hid meio da eletrólise requer quantidade enorme de energia elétrica em forma de energia so nuclear.
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LH2 = Hidrogênio Líquido GH2 = Hidrogênio Gasoso. 1 - Válvula de bloqueio para abastecimento de LH2 e suprimento de GH2 (admissão a vácuo), 2 - Linhas de hidrogênio, 3 - Evaporador de LH2, 4 - Válvula para regular a potência por controle eletrônico, 5 - Injetores de hidrogênio, 6 - Válvulas de alívio e de segurança, 7 - Tanque de hidrogênio líquido com sucção a vácuo, 8 - Sensores de hidrogênio para monitoramento automático de dosagem, 9 - Válvula borboleta para operação a gasolina com controle eletrônico, 10 - Supercharger centrífugo com velocidade variável.
Figura 8.2.1 - Carro de passeio movido a hidrogênio com motor de combustão (BMW 735i)
8.1.1.Armazenando o hidrogênio no veículo •
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Gases pressurizados armazenados em tanques: Pressões elevadas (300 bar) são requer para o armazenamento na forma gasosa. Isto resulta em peso elevado junto segurança. Armazenamento líquido (tanque criogênico): O armazenamento líquido representa a melh alternativa no que diz respeito ao peso e à densidade da energia (alcance atual apr 300 quilômetros). A temperatura extremamente baixa requer (-253 ºC ) isolamento calor residual causa a perda de hidrogênio através das válvulas de segurança em u aproximadamente 2% por dia em que o veículo fica estacionado. Um evaporador e mantém a pressão especificada do tanque durante a operação. Tanques de Metal-hidreto: Os hidretos são produzidos enquanto o hidrogênio é absorvido por um pó metálico. Este é um processo exotérmico, ou seja, o calor deve ser dissipado abastecimento. Não há nenhuma perda de armazenamento. As desvantagens asso densidade baixa da energia (alcance de 120 quilômetros) e os custos elevados dos empecilhos à tecnologia segura e descomplicada. Armazenamento de Metilciclohexanol: Este tipo de armazenamento emprega um catalisado para desidratar o metilciclohexanol hidrogenado em 500 °C. Os subprodutos s tolueno reciclável.
8.1.2.Formação da Mistura
Não obstante do modo de armazenamento, até agora todos os sistemas injeta gasoso no distribuidor de entrada. Embora um número de vantagens pudesse ser 43
hidrogênio extremamente a baixa temperatura diretamente na câmara de combustão (c para maior saída, mistura fria para baixas emissões de NOX, sem perigo de refluxo), a cu válvula injetora significa que não é provável este tipo de sistema ser produzido num futu Os conceitos de formação da mistura exterior a corrente confiam em um sistema d contínua em que uma válvula de leitura elétrica central e um distribuidor de hidrogênio hidrogênio vaporizado as entradas individuais da admissão. Refluxo na passagem pela admissão é impedido por misturas pobres ou pela injeção sup água. Um dispositivo de supercharger pode ser usado para compensar uma parcela de p associada com a operação pobre. Uma alternativa baseada na injeção seqüencial intermitente do hidrogênio na e de admissão está atualmente em estágio do desenvolvimento. A escala ilimitada de opções deste sistema para o sincronismo da injeção perm refluxo quase completamente, mesmo com as misturas ricas. A válvula injetora e o sistema de controle eletrônico devem operar com extre curtos tempos de abertura da válvula; as exigências técnicas são assim substanciais.
8.1.3.Emissões
Durante a combustão, hidrogênio puro (H2) oxida para forma água (H2O). Nenhum produzido pelo processo de combustão. Como nenhum combustível fóssil é usado em su é assim o único combustível que pode ser usado para evitar totalmente o C O2. A única alternativa que pode ter efeito similar são veículos movidos à eletricidade. futuros de emissão de NOX podem ser encontrados com por misturas pobres ou por um controle catalítico das emissões (ainda a ser desenvolvido).
8.2. OPERAÇÃO POR ÁLCOOL (MOTOR DE COMBUSTÃO POR CENTELHA)
A disponibilidade limitada de combustíveis fóssil tem conduzido a um crescente es desenvolver motores e sistemas de injeção capazes de usar álcool tais como o etanol e o porque são combustíveis alternativos. Devido a sua baixa disponibilidade, virtualmente onde o etanol é usado é Brasil. Nos Estados Unidos (especialmente na Califórnia), a aten está sendo focalizada no metanol, que gera em emissões mais baixas: NOX reduzido e C a formação reduzida de ozônio e de fumaça. Na ausência de redes de distribuição de metanol para assegurar a disponibilidade motores e os sistemas de controle de motor devem ser projetados para a operação flexív combustível (que varia de gasolina pura a 85% de metanol). O álcool é especialmente cr dos motores e dos componentes de alimentação de combustível. A umidade, os ácidos e contidos no combustível é um perigo aos metais, aos plásticos e à borracha. Graças à qu metanol tem de elevada resistência a explosão, os motores projetados a funcionar exclu metanol têm taxas de compressão substancialmente mais elevadas do que os motores a mais eficientes. Por outro lado, o baixo valor calorífico do metanol significa que o consum combustível é quase o dobro, necessitando taxas mais elevadas de suprimento de comb volume do tanque e injetores especiais. Sondas Lambda (O2) apropriadas podem ser empregadas para otimizar o controle com um conversor catalítico. Os lubrificantes especiais podem manter a estabilidade a l perante a este combustível agressivo e de seus produtos de combustão. 44
O controle piloto da mistura de combustível é facilitado por um sensor do co emite um sinal ao ECU que reflete a proporção do metanol no combustível. Os programas apropriados implementam as correções necessárias da mistura e da i um conjunto particular de características de operação do motor.
8.3. SISTEMAS GLP (GÁS LIQUEFEITO DO PETRÓLEO)
O gás liquefeito do petróleo assume um estado líquido em pressões de 2 a 20 da relação de propano/butano e da temperatura. No fim da década de 1990, o GLP era consumido pelos motores de combustão inter taxa de aproximadamente 10.3 milhão toneladas métricas anualmente (sendo que 2.6 m eram consumidas na Europa). Devido aos esforços de utilizar o gás contido no petróleo, um aumento exponencial de seu uso. O imposto de óleo mineral é um fator decisivo para lucratividade do gás liquefeito do petróleo.
8.3.1.Gás Natural como Combustível
Pelo fato de existirem reservas imensas, o gás natural é uma alternativa muito inte aplicações automotivas. As configurações de equipamento do gás natural e as emissões seriam similares àquelas a combinação de propano e butano conhecidos como GLP. O gá ser transportado no veículo tanto como um gás de alta pressão (160 a 200 bar) ou na for -160 ºC) em um tanque isolado; a desvantagem do modo anterior encontra-se em sua es operação limitada. A única diferença real entre os conceitos praticados pelo gás natural e GLP é gás é transportado no veículo; as diferenças reais em princípios de operação são mín
8.3.2.Operação com GLP
Todo o veículo equipado com um motor do IC pode ser convertido para a operação no GL maioria das peças, os motores de centelha são reequipados para a operação bi-combust pode ser comutado entre a gasolina e o GLP). Os táxis e os ônibus movidos a GLP geralm configurados para operar apenas com um combustível (GLP somente), enquanto os regu obrigam esta configuração nos caminhões industriais movidos a gás para o uso em amb Quando os motores são convertidos, deve-se recordar que eles operam naturalmente 1 Linha da ventilação para osco aspirados ao funcionar com GLP (o consumo em litros aumenta em 2 acessóriosaproximadamente do tanque 2 Tanque de GLP à gasolina).
3 Carcaça com acessórios do tanque 4 Válvula de enchimento externo (projetada para interromper o reabastecimento ao atingir 80% da capacidade do tanque) 5 Válvula de fechamento de gás 6 Regulador de pressão do evaporado 7 Servo-motor para controle do gás, ECU 9 Chave seletora gás/gasolina 10 Dispositivo misturador Venturi 11 Sonda Lambda 12 Sonda de Vácuo 13 Bateria 45 14 Interruptor de ignição/partida switch 15 Relé
Figura 8.4.2.1 – Diagrama esquemático do sistema GLP (principio carburado
8.3.3.Emissões de Escape
Como o GLP mistura bem com o ar, as emissões (do CO2 e dos outros componentes hidrocarbonetos de anéis aromáticos) são substancialmente menores do que aquelas pr motores que queimam gasolina, e são mais baixo uniformes do que aquelas produzidas p com injeção de combustível equipados com os conversores catalíticos de três vias com r O GLP não contém nenhuma ligação ou composto de enxofre. As características m combustão são complementadas pelas propriedades excelentes da formação e distribui Estas características ainda são mais significativas em temperaturas baixas. A figura 8.4.3.1 mostra valores empíricos para fazer um comparativo de emissõ (a) e efeito dos poluentes (b) entre os diversos tipos de combustível.
Figura 8.4.3.1 – Emissões de escape e os efeitos com gasolina, GLP, gás natural Vantagens: •
Extremamente vantajoso para motoristas que percorrem grandes distancias. 46
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Supondo o mesmo nível de tecnologia (sistemas de controle eletrônico, etc.), as motor do LPG são substancialmente mais baixas do que aquelas obtidas com ga Desvantagens:
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Escalas de cruzamento mais baixas (Lower cruising ranges) e aumento de consum de combustível se comparado à gasolina (embora o uso real de energia não seja ma que com gasolina, e mais baixa do que com o motor diesel). Precauções especiais de segurança são necessárias, já que o GLP é pressurizad Os cilindros de gás pressurizado requerem muito espaço, porque a capacidade 80% do volume do cilindro (o restante serve como quarto de expansão para o gá
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8.3.4.Sistema GLP Um moderno sistema de GLP incorpora os seguintes componentes: • •
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Tanque para o GLP Válvula de enchimento externo projetada para interromper o reabastecimento a capacidade do tanque Válvula de interrupção do fluxo Regulador de pressão do evaporador com sistema de refrigeração Unidade misturadora de Venturi/injetor Unidade de controle eletrônico (ECU) Servo-motor para controlar o fluxo de gás Chave para alternar entre a operação a GLP ou a gasolina
O GLP flui do tanque ao regulador de pressão do evaporador, onde é vaporizado e s reduzida. O ECU processa os sinais das sondas Lambda (O2) e do vácuo, que servem com para controlar o servo-motor usado para regular o fluxo de gás liquefeito à unidade mist venturi. A válvula de interrupção do fluxo fecha imediatamente quando a ignição é des chave Gasolina/GLP é instalada no painel de instrumentos permite que o operador al combustíveis.
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1 ECU 2 Tomada de diagnóstico 3 Chave de seleção de combustível 4 Relé 5 Sensor da pressão de admissão, 6 Regulador de pressão do evaporador 7 Válvula de interrupção do fluxo 8 Distribuidor de fase do motor 9 indicador de RPM 10 Sonda Lambda (O2) 11 Bico injetor de gás.
Figura 8.4.4.1 – Diagrama esquemático do sistema GLP (principio injeção)
8.3.5.Tanque de GLP
Os tanques de GLP armazenam o gás pressurizado, são sujeitos às regulament fábrica, cada tanque recebe a aprovação técnica oficial com certificação. São equipados com uma válvula de enchimento externa (projetada para interromp reabastecimento ao atingir 80% da capacidade do tanque), bem como uma válvula de de eletromagnética, e têm uma capacidade de 40 a 128 litros para carros de passageiro.
8.4. OPERAÇÃO COM GÁS NATURAL DE MOTORES DE IGNIÇÃO A CENTELHA
O cenário mundial esforça para reduzir as emissões do CO2 e cumprir com os limit mais restritos de emissão de gases, o gás natural está obtendo um crescimento significa combustível alternativo.
8.4.1.Propriedades e Armazenamento de Gás Natural
O componente principal do gás natural é o metano (CH4), compondo de 80 a 99%. consiste em gases inertes tais como o dióxido de carbono, o nitrogênio e outros hidrocar baixa ordem. Uma diferenciação é feita entre o L-gás (de 80 a 90 % de metano) e o H-gás dependendo da qualidade do gás. O gás natural pode ser armazenado na forma líquida a -162 ºC como o GNL (gás n liquefeito) ou na forma comprimida a pressões de até 200 bar como GNC (gás natural c Em vista do grande custo envolvido para armazenar o gás na forma líquida, o gás natur 48
forma comprimida em quase todas as aplicações. A baixa densidade de energia do gás n desvantagem particular, sendo necessários tanques grandes de armazenamento. Os tan armazenamento de Metal-hidreto representam uma opção a mais de armazenamento, e usados para razões de custo.
8.4.2.Formação da Mistura
Na maioria dos sistemas, o gás é injetado no distribuidor de admissão como nos sis multiponto convencionais de injeção de gasolina. Um trilho de baixa pressão comum for válvulas do injetor que injetam intermitentemente no distribuidor de admissão. A forma simplificada pelo fornecimento completamente gasoso do combustível, porque o gás na condensa nos distribuidores de admissão e não forma uma película nas paredes. Isto tem favorável em emissões, particularmente durante a fase de aquecimento. A saída do motor a gás natural é aproximadamente de 10 a 15% mais baixos do que motor a gasolina por causa da massa menor de combustível necessária para a combustã estequiométrica (17.2: 1 relação), bem como uma eficiência volumétrica menor devido a injetado. Uma compressão mais elevada pode impulsionar o desempenho ao simultanea a eficiência. A qualidade antiknock (dificuldade a explosão) extremamente elevada do g RON) permite compressões muito elevadas de aproximadamente 13:1 (8: 1 para a gasol Uma melhoria extra na eficiência pode ser conseguida pela operação de mistura p 1.7. Uma mistura pobre reduz as temperaturas de combustão quando promove ao mesm desaceleração do motor.
8.4.3.Emissões
Os veículos a gás natural são caracterizados pelas baixas emissões de CO2 devido favorável do hidrogênio/carbono (relação de H/C) quase de 4:1 (gasolina: 2.3:1) reduzin principais produtos da combustão, CO2 e H2O. Aparte da combustão de partícula livre, com conversor catalítico de três vias em circuito fechado somente níveis muito baixos d NOX, CO e NMHC (“non-methane hydrocarbons”: a soma de todos os hidrocarbonetos m metano) são emitidos. O metano é classificado como não tóxico, e conseqüentemente nã considerado como um poluente. No modo de mistura pobre as emissões de NOX são mais elevadas do que no modo um conversor catalítico de três vias. Da mesma maneira que na operação a gasolina, est pode ser boa parte eliminada pelo uso de métodos de tratamento mais caros de gases de exemplo, conversor catalítico de NOX).
8.4.4.Aplicações de Motores a Gás Natural
Devido a sua escala limitada, os motores a gás natural são usados quase exclusivam frotas públicas de transporte locais (Ex.: ônibus e táxis). Os sistemas bicombustível faci alternam a operação entre gás natural e gasolina são usados inicialmente em carros
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8.5. TECNOLOGIA TRICOMBUSTÍVEL
A tecnologia flex fuel, que permite a um carro rodar com dois tipos de combustíve gasolina), equipa grande parte dos veículos brasileiros lançados recentemente. Agora u tecnologia está surgindo: um sistema tricombustível que associa o conceito flex fuel ao A principal vantagem do sistema tricombustível é sua versatilidade: o motorista po pelo uso de três combustíveis diferentes. Outro ponto importante está na economia prop sistema a gás. Um motorista que roda num automóvel movido a gás gasta, por quilômetr a menos do que com um carro a gasolina e 45% a menos do que com um carro a álco Diferente do flex fuel, que possibilita a mistura de dois combustíveis, o sistema tri pode funcionar de quatro formas: alimentado só por gás natural, só por álcool, só por ga uma mistura de álcool/gasolina. É o condutor quem escolhe o tipo de combustível: a par no painel, ele faz a opção por um de dois sistemas (gás ou gasolina/álcool). Outra vantagem do sistema tricombustível está em sua maior autonomia em relaçã sistemas atuais. Por estar equipado com dois tanques de combustível, um para gás e out álcool/gasolina, ele permite que o automóvel rode uma distância maior, sem que haja ne abastecimento. Além disso, em caso de o gás acabar, o sistema faz automaticamente a m alimentação álcool/combustível - passando a funcionar como um veículo flex fuel norm também acontece: se o combustível líquido acabar, o gás natural é acionado. A perda de rendimento de gasolina para GNV se explica, principalmente, pela incompatibilidade entre taxa de compressão e octanagem dos dois combustíveis. Se apl compressor no motor a turbina, consegue-se quase anular esse problema de perda de po encarece o produto. Além disso, o sistema tricombustível avaliado tem como um dos seu benefícios potencializar a diminuição de emissão de poluentes na atmosfera - pois quan gasolina, o GNV apresenta uma menor emissão de hidrocarbonetos (HC), monóxido de c óxidos de nitrogênio (NO); além de reduzir a emissão de dióxido de carbono (C O2), resp efeito estufa, em aproximadamente 25%.
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EM865 – Motores de Combustão Interna
9.
Injeção de Combustível em Motores Ciclo Otto
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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manufacturer. Early work at Volkswagen Research”. Disponível na Web: 2. consultado dia 08/11/2006. 3. Bosch Automotive Handbook, 6th. Edition, Robert Bosch, 2004 4. GIACOSA, Dante. “Motores Endotérmicos”. Barcelona, Cientifico Médica, 1970
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7. BARBOSA FORMIGA, Cleiton Rubens. “Desempenho de um motor ciclo otto com inj gás natural”. Orientador: Prof. Dr. Samuel Washington Célere. Universidade de São Engenharia de São Carlos, Departamento de Engenharia Mecânica, 1997. 8. Autozine, Green Engine Technology - Petrol Engines. Acessado em 30 de outubro de 2006, em:<
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Outubro Outubro
de de
2006, 2006,
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11. Notas de aula da matéria EM-865, “Motores de combustão interna”. Prof. Paulo
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