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Generalidades sobre os processos de combustão nos motores Eng. Julio Cesar LODETTI

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Combustao Gasolina

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Generalidades sobre os processos de combusto nos motoresEng. Julio Cesar LODETTIVolvo Powertrain - Julio Lodetti2Combusto de uma mistura homogneaAuto-inflamao: Uma mistura HOMOGNEA de combustvel + AR, em propores estequiomtricas, nas condies normais de temperatura e presso, NO REAGE. Ou pelo menos, para eufemizar a expresso, suas reaes de oxidao so to lentas que impossvel de se perceber.Volvo Powertrain - Julio Lodetti3Combusto de uma mistura homognea Se a temperatura desta mistura comear a aumentar progressivamente, aquelas reaes de oxidao lentas, comeam a transformar os REATIVOS iniciais em produtos intermedirios de oxidao. A velocidade global da reao, ainda lenta e, aps passar por um valor mximo, ela diminui devido a extino dos reativos da mistura.Volvo Powertrain - Julio Lodetti4Combusto de uma mistura homognea Entretanto, se esta mistura for posta a uma temperatura SUPERIOR a um valor crtico Ti , dita temperatura mnima de auto-inflamao, quelas reaes lentas de oxidao lentas, se transformam numa combusto VIVA. Os reativos transformam-se quase que instantaneamente em produtos de combusto.Volvo Powertrain - Julio Lodetti5Exemplo acadmico de combusto de uma mistura homognea Evolues esquemticas da velocidade de reao de uma mistura.Volvo Powertrain - Julio Lodetti6Exemplo pratico de combusto de uma mistura homognea!!!!!!!Volvo Powertrain - Julio Lodetti7Delai de auto-inflamao O tempo , durante o qual este sistema dever ser mantido em condies fixas de temperatura e presso, antes que acontea a inflamao, chama-se DELAI DE AUTO INFLAMAO. Este delai corresponde ao tempo necessrio para que certas pr-reaes de oxidao se desenvolvam em cadeia e iniciem a combusto.Volvo Powertrain - Julio Lodetti8Delai de auto-inflamao-1 A temperatura mnima Ti depende da natureza do combustvel. Para um dado combustvel, em mistura homognea com o ar, o delai depende da TEMPERATURA e da PRESSO, assim como da RIQUEZA da mistura. As figuras a seguir mostram isto.Volvo Powertrain - Julio Lodetti9Delai de auto-inflamao-2A figura mostra que, o delaidiminui se a PRESSO do sistema aumenta a uma mesma temperatura.20 bar40 barVolvo Powertrain - Julio Lodetti10Delai de auto-inflamao-3A figura mostra que, para uma presso e temperatura ctes, o delai mnimo em condies levemente pobres.Volvo Powertrain - Julio Lodetti11Inflamabilidade e processo de propagao de chama O processo de auto-inflamao pode ocorrer em quase toda a zona que se encontra a mistura de reativos.... ....ou ento, em uma pequena regio deste volume, onde as condies de temperatura, presso e concentrao dos reagentes esto reunidas. Neste caso, teremos a famosa IGNIO!Volvo Powertrain - Julio Lodetti12Inflamabilidade e processo de propagao de chama - 1Volvo Powertrain - Julio Lodetti13Inflamabilidade e processo de propagao de chama - 2 Na prtica, isto o que mais acontece em um motor de combusto interna onde, a IGNIO dada por uma centelha eltrica, ou introduo de um corpo quente (motor todo carbonizado!!) ou de gazes quentes do escapamento (motores do futuro).Volvo Powertrain - Julio Lodetti14Inflamabilidade e processo de propagao de chama - 3 A partir deste ponto ou momento de ignio, se as condies relativas a mistura permitirem..... ...... A combusto poder propagar-se passo a passo atravs de uma FRENTE DE CHAMA, que separa a todo instante, a zona de gases queimados da zona de gases frescos. O sistema dito ento, INFLAMVEL.Volvo Powertrain - Julio Lodetti15Inflamabilidade e processo de propagao de chama - 4 Representao da propagao de uma auto-inflamao.Volvo Powertrain - Julio Lodetti16Inflamabilidade e processo de propagao de chama 5 A PROPAGAO desta zona reativa, criada pela ignio da mistura, pode se realizar de diferentes maneiras. Mas acima de tudo, ela depende muito da natureza inicial da mistura AR + Combustvel.Volvo Powertrain - Julio Lodetti17Inflamabilidade e processo de propagao de chama 6 Tipos de propagao de frente de chama:1. Chama de pr-mistura: Acontece se o combustvel e o comburente (ar, nitro, etc) so misturados ANTES da ignio. Motores a gasolina/lcool/gs2. Chama de difuso: Acontece quando o fenmeno de propagao em parte controlado pela velocidade na qual os reativos de DIFUNDEM uns contra os outros. Motor DIESEL.Volvo Powertrain - Julio Lodetti18Inflamabilidade e processo de propagao de chama A CHAMA DE DIFUSO Inicia-se sem interveno interna, ou seja, se origina por auto-inflamao; A energia fornecida na fase de compresso do ciclo Diesel j suficiente, pois a temperatura no interior ultrapassa o valor crtico de auto-inflamao Ti; O processo de incio da combusto deve ento ser bem controlado afim de minimizar o delayde auto inflamao.Volvo Powertrain - Julio Lodetti19Inflamabilidade e processo de propagao de chama A CHAMA DE DIFUSOVolvo Powertrain - Julio Lodetti20Inflamabilidade e processo de propagao de chama A CHAMA DE DIFUSO O combustvel ento deve ser injetado sobre a forma lquida, diretamente dentro da cmara de combusto! O combustvel da pulverizado e depois vaporizado. Difundindo-se assim, no ar comprimido no interior da cmara de combusto. Um delay de auto-inflamao de ordem qumica, que varia conforme a riqueza, se soma ao delay fsico que corresponde ao tempo de vaporizao do combustvel lquidoVolvo Powertrain - Julio Lodetti21Inflamabilidade e processo de propagao de chama A CHAMA DE DIFUSOVolvo Powertrain - Julio Lodetti22Inflamabilidade e processo de propagao de chama A CHAMA DE DIFUSO A mistura formada ento, essencialmente HETEROGNEA, e comporta zonas de riqueza varivel indo de combustvel puro (R = ) ao ar puro (R = 0); impossvel determinar o local da cmara que a auto-inflamao dar-se- incio, porm, se for assegurado uma temperatura e presso suficiente no fim da compresso...... ...inevitvelmente um ponto da cmara estar propcio a dar incio a uma auto-inflamao rpida.Volvo Powertrain - Julio Lodetti23Inflamabilidade e processo de propagao de chama A CHAMA DE DIFUSO Partindo-se desta zona inicial de auto-inflamao, onde se considera que a chama se desenvolve em PR-MISTURA, e graas a energia recm liberada, a combusto se estende em seguida por chama de DIFUSO..... .....sobre o resto do combustvel presente na cmara. Este, pode-se encontrar mais ou menos vaporizado ou em um estado qumico quase oxidado.... ....assim como o combustvel que continua a ser injetado aps o incio da auto-inflamao e pode ento, modificar o desenrolar da combusto.Volvo Powertrain - Julio Lodetti24Inflamabilidade e processo de propagao de chamaVolvo Powertrain - Julio Lodetti25Inflamabilidade e processo de propagao de chama A CHAMA DE DIFUSO Devido a grande variao local de riqueza dentro dos mais variados pontos da cmara de combusto, pode-se somente tratar a riqueza como GLOBAL; A riqueza mxima que assegura uma combusto completa, fica inferior a 0,85. Mesmo que o combustvel injetado encontre oxignio suficiente na cmara, a partir de uma certa quantidade injetada, este queima incompletamente com a apario de fumaa no escapamento.Volvo Powertrain - Julio Lodetti26Inflamabilidade e processo de propagao de chama A CHAMA DE DIFUSO Sobre este tipo de motor, a regulagem da carga feita pela quantidade de combustvel injetado, sem modificar o enchimento de ar, que em estando constante, mantido sempre em seu valor mximo. No tem borboleta!!P n M qi c air th= . . .MCairteVolvo Powertrain - Julio Lodetti27Exemplo de Chama de difuso:DIESELVolvo Powertrain - Julio Lodetti28Inflamabilidade e processo de propagao de chama A PROPAGAO DA CHAMAEM UM MOTOR A IGNIO POR CENTELHAVolvo Powertrain - Julio Lodetti29Inflamabilidade e processo de propagao de chama 7 A CHAMA DE PR-MISTURA 1 Depende de uma fonte externa de energia; Ela pode, dependendo da natureza da mistura e das condies operatrias do motor, se propagar em diferentes velocidades. Se velocidade sub-snica: DEFLAGRAO Se velocidade super-snica: DETONAO!Volvo Powertrain - Julio Lodetti30Inflamabilidade e processo de propagao de chama A CHAMA DE PR-MISTURA 2 MAS ATENO, se velocidade super-snica chamada de DETONAO, no se deve confundireste termo com o fenmeno de batida de pino ou cliquetis ou knock para designar este fenmeno. Chamaremos ento este processo anmalo de KnockKnock ao longo do curso.Volvo Powertrain - Julio Lodetti31Inflamabilidade e processo de propagao de chama A PROPAGAO DA CHAMA 1=> Este fenmeno assegurado pela transferncia de CALOR e MASSA ou, pela DIFUSO das partculas ativas da zona quente (onde acontece a reao qumica) = = = > para a zona de gases no queimados, mais conhecidos como gases frescos.....Volvo Powertrain - Julio Lodetti32Inflamabilidade e processo de propagao de chama A PROPAGAO DA CHAMA 2 Os fatores aerodinmicos no sistema em combusto, exercem uma influncia MUITO importante sobre a VELOCIDADE global da combusto. Na prtica, a mistura combustvel em escoamento turbulento, a grande responsvel pelo bom funcionamento dos motores.Volvo Powertrain - Julio Lodetti33Inflamabilidade e processo de propagao de chama A PROPAGAO DA CHAMA 3 Escoamento turbulento, mas como assim?? O escoamento turbulento um agente que aumentadrasticamente a mistura entre os gases frescos e os em reao. Sendo assim, ele acelera em muito a combusto dentro da cmara. Deste modo, o motor pode funcionar acima de 2000 rpm!!Volvo Powertrain - Julio Lodetti34Inflamabilidade e processo de propagao de chama A PROPAGAO DA CHAMA Nos motores de F1 atuais, eles j atingem em banco motor 20.000 rpm. A combusto no ainda o fator que limita esta rotao.A foto mostra uma simulao da frente de chama do antigo motor Peugeot V10 F-1Volvo Powertrain - Julio Lodetti35Inflamabilidade e processo de propagao de chama A PROPAGAO DA CHAMA Mas na realidade, a mistura encontra-se dispersa pela cmara devido a turbulncia.Volvo Powertrain - Julio Lodetti36Inflamabilidade e processo de propagao de chama A PROPAGAO DA CHAMA 41. Devido a esta grande turbulncia e outros fatores ligados ao processo de combusto, a frente de chama no tem um aspecto liso ou bem definido.2. Existem nas suas fronteiras, micro turbulncias que aumentam muito a superfcie real da chama. Aumentando assim o contato com os gases frescos.Volvo Powertrain - Julio Lodetti37Inflamabilidade e processo de propagao de chama A PROPAGAO DA CHAMA 5O FSR ou Flame Speed Ratio, um ndice que permite levar em conta a turbulncia encontrada na cmara de combusto. Ele representa o aumento da superfcie entre uma chama normal e uma afetada pela turbulncia interna.Volvo Powertrain - Julio Lodetti38Inflamabilidade e processo de propagao de chamaVolvo Powertrain - Julio Lodetti39Inflamabilidade e processo de propagao de chama O F.S.R. depende da fase da combusto poisa velocidade de propagao da chama e a taxa de dissipao de energia so variveis ao longo do processo de combusto. Nota-se no entanto que, a turbulncia tem efeito maior quando a fase de combusto jest plenamente desenvolvida.Volvo Powertrain - Julio Lodetti40Inflamabilidade e processo de propagao de chama A evoluo da velocidade funo: Da evoluo da temperatura e presso dos gases ONDE se propaga a chama. Da modificao da turbulncia na cmara devido a cinemtica do conjunto biela+pisto.=> A velocidade no incio da combusto pequena. Podemos supor ainda que o ncleo da combusto est se movimentando sem ser deformado pela ao da turbulncia local.Volvo Powertrain - Julio Lodetti41Inflamabilidade e processo de propagao de chama Para este ncleo, a verdade ser ainda maior se suas dimenses forem menores que as turbulncias locais. Mas, quando a frente de chama alcana dimenses prximas aos nveis de turbulncia da cmara, esta ir agir e recortar toda a superfcie de frente de chama. A velocidade de propagao da frente de chama dispara neste momento. Nesta fase, a velocidade depende mais da turbulncia do que das propriedades qumicas da mistura.Volvo Powertrain - Julio Lodetti42Inflamabilidade e processo de propagao de chama A PROPAGAO DA CHAMA - 6A AERODINAMICA INTERNA do motor, como a geometria dos dutos de admisso, cmara de combusto, tambm contribuem (ou no) para o aumento e propagao do escoamento turbulento.Volvo Powertrain - Julio Lodetti43Inflamabilidade e processo de propagao de chamaA PROPAGAO DA CHAMA Aero.Int.Existem nos dias de hoje, basicamante 3 maneiras de se admitir a mistura dentro dos cilindros. So elas:1. SWIRL 2. TUMBLE3. SQUISHVolvo Powertrain - Julio Lodetti44Inflamabilidade e processo de propagao de chamaA PROPAGAO DA CHAMA Aero.Int.-11) SWIRL-> Obtido com a geometria dos dutos de admisso.Consiste na rotao da mistura em torno do eixo central do cilindro.Volvo Powertrain - Julio Lodetti45Inflamabilidade e processo de propagao de chamaA PROPAGAO DA CHAMA Aero.Int.-2O SWIRL melhora a combusto agindo sobre o aumento da velocidade de queima e regularidade de funcionamento.Tambm ajuda a aumentar a superfcie mdia da frente de chama e reparte melhor a regio dentro da cmara.Ruim no que tange as trocas trmicas com as paredes e rendimento volumtrico.Volvo Powertrain - Julio Lodetti46Inflamabilidade e processo de propagao de chamaA PROPAGAO DA CHAMA Aero.Int.-3Exemplo de soluesDIESEL GASOLINAVolvo Powertrain - Julio Lodetti47Inflamabilidade e processo de propagao de chamaA PROPAGAO DA CHAMA Aero.Int.-42) O TUMBLE: Estratgia de admisso da mistura que a coloca em rotao, na forma de turbilhonamento, em um eixo perpendicular ao eixo do cilindro.COMO?????Volvo Powertrain - Julio Lodetti48Inflamabilidade e processo de propagao de chamaVolvo Powertrain - Julio Lodetti49Inflamabilidade e processo de propagao de chama O TUMBLE gerado tambm com a geometria dos dutos de admisso, do ngulo de inclinao das vlvulas e da lei de abertura de vlvulas. O TUMBLE favorece em muito o desenvolvimento da combusto.Volvo Powertrain - Julio Lodetti50Inflamabilidade e processo de propagao de chama3) O SQUISH: Terceira e ltima estratgia de gerenciamento da mistura. Consiste numa forte turbulncia gerida no momento oportuno. Por exemplo, no momento da combusto e na vizinhana do PMH.Permite aumentar a velocidade de combusto.Pode entretanto destruir o SWIRL e o TUMBLE. Atapagar a fasca da vela!Volvo Powertrain - Julio Lodetti51Inflamabilidade e processo de propagao de chama3) O SQUISH: Terceira e ltima estratgia de gerenciamento da mistura.Volvo Powertrain - Julio Lodetti52Inflamabilidade e processo de propagao de chama A EXTINO DA CHAMA Assim como tudo na vida, a chama nasce, se desenvolve, se propaga e morre. Existem 3 maneiras dela morrer.1.) Nascer morta (!) -> falha de ignio;2.) Extingir-se na vizinhana das paredes;3.) Morrer aprisionada nos interstcios do sistema.Volvo Powertrain - Julio Lodetti53Inflamabilidade e processo de propagao de chamaF.S.R = 0 na paredeVolvo Powertrain - Julio Lodetti54Inflamabilidade e processo de propagao de chamaVolvo Powertrain - Julio Lodetti55A combusto em um motor a ignio por centelha - 1Vimos at agora o processo de combusto em si. Estudar-se-agora, como ele influencia o comportamento de um motor a ignio por centelha.Volvo Powertrain - Julio Lodetti56A combusto em um motor a ignio por centelha - 2 Em um motor a ignio por centelha, a combusto desencadeada em UMA ou eventualmente VRIAS zonas muito localizadas da mistura AR + Combustvel. Existe ento, um aporte de energia exterior, em um certo instante do ciclo (ponto de ignio!!!) graas a um dispositivo de centelhamento = = = > VELAVolvo Powertrain - Julio Lodetti57A combusto em um motor a ignio por centelha - 3 Na verdade das verdades, o que acontece naquela pequena regio da centelha, uma AUTO-INFLAMAO da mistura pois a temperatura ao redor do arco voltaico da ordem de 3000 graus! Bem acima ento da Ti ou temperatura de auto-inflamao. Devido a esta temperatura elevadssima, o delai negligenciado. Volvo Powertrain - Julio Lodetti58A combusto em um motor a ignio por centelha - 4Volvo Powertrain - Julio Lodetti59A combusto em um motor a ignio por centelha - 5 A partir de uma fonte de inflamao da mistura, uma frente de chama ira ento propagar-se normalmente na mistura. A velocidade de propagao de algumas dezenas de metros por segundo (30 a 40), separando ento a cmara em 2 partes: Gases frescos e queimados.Volvo Powertrain - Julio Lodetti60A combusto em um motor a ignio por centelha - 6 MAS, MAS, esta deflagrao s poderefetivamente se propagar, caso a mistura for sensivelmente homognea e se a composio inicial da mesma assim o permitir. Alm da presso e temperatura, a RIQUEZAtem ento que estar includa nestes limites que regem a deflagrao.Volvo Powertrain - Julio Lodetti61A combusto em um motor a ignio por centelha - 7 ATENO!!!!!! Porm, contudo, entretanto, basta que durante a deflagrao, UM ou mais pontos quentes se auto-inflamem para o motor apresentar KNOCK.KNOCK. O combustvel ento entra em cena, ele precisa ter caractersticas particulares de resistncia a auto-inflamao (M.O.N) e s temperaturas atingidas pelos gases frescosno decorrer da combusto.Volvo Powertrain - Julio Lodetti62A combusto em um motor a ignio por centelha - 8 A riqueza influencia a velocidade de propagao da chama. Nos motores, ela tem que estar prxima da estequiometria para se garantir uma velocidade suficientemente rpida. A velocidade de combusto mxima nas regies entre riqueza 1 e 1,2. A velocidade cai bruscamente com riquezas baixas < 0,8.Volvo Powertrain - Julio Lodetti63A combusto em um motor a ignio por centelha - 9 Alm da riqueza (a), outros parmetros de regulagem, uso e construo, sobre a combusto, influenciam a velocidade/propagao da combusto. So eles:b) Regime de rotao;c) Taxa de enchimento volumtrico;d) Avano da ignio;e) Caractersticas geomtricas do motor como:e.1) Geometria da cmara de combusto;e.2) Taxa de compresso;e.3) Aerodinmica interna do circuito de admisso e cmara.Volvo Powertrain - Julio Lodetti64A combusto em um motor a ignio por centelha - 10A) RIQUEZAVolvo Powertrain - Julio Lodetti65A combusto em um motor a ignio por centelha - 11B)Regime de rotao- - - 1000 rpm----- 3100 rpmVolvo Powertrain - Julio Lodetti66A combusto em um motor a ignio por centelha - 12B)Regime de rotaoVoc sabia que a medida que a rotao aumenta a disperso cclica aumenta?? Devido a fase inicial ser mias longa.Mas, devido a inrcia das peas mveis, o condutor no percebe!!Volvo Powertrain - Julio Lodetti67A combusto em um motor a ignio por centelha - 13C) Taxa de enchimento Se enchimento cai, presso e temperatura cai. Frao de gases queimados aumenta. Se carga motor muito baixa, combusto fica muito lenta, aumenta nmeros de ciclo sem combusto, aumenta disperso cclica.Volvo Powertrain - Julio Lodetti68A combusto em um motor a ignio por centelha - 14D) Avano da ignio O grfico fala por si. Em 1, maior presso de pico, mas com muito avano. Veja que a combusto est centrada antes do PMH.(faixa verde) J em 4, tem-se a melhor PMI pois, combusto estbem centrada.(azul)PMHVolvo Powertrain - Julio Lodetti69A combusto em um motor a ignio por centelha - 15E) GeometriaE.1.)da Cmara-As paredes devem ter o menor contato possvel com a frente de chama,-Cmara compacta bom ento. Posio central da vela tambm.16v 8vrea frente chama rea parede impactadaVolvo Powertrain - Julio Lodetti70A combusto em um motor a ignio por centelha - 16E) GeometriaE.1.)da Cmara-Influncia da posio e nmero de velas por cilindro em funo da rea de frente de chama e percurso percorrido na cmara.16v8vTwin sparkVolvo Powertrain - Julio Lodetti71A combusto em um motor a ignio por centelha 16aE) GeometriaE.1.)da Cmara-Quanto maior a taxa de compresso, mais rpido queima a mistura.Volvo Powertrain - Julio Lodetti72A combusto em um motor a ignio por centelha - 18MNEMNICA Motor 4 Tempos; A 3000 rpm = 50 rotaes por segundo 25 combustes por segundo 60 a 90 graus do virabrequim para acontecer a combusto 3 a 5 MILISEGUNDOS para ela acontecer!!!!!Volvo Powertrain - Julio Lodetti73A combusto ANORMAL em um motor a ignio por centelhaNem tudo so flores no caminho do progresso e desenvolvimento dos motores.Existe um fenmeno que nos persegue desde o comeo e, pelo que tudo indica, estar sempre presente na vida daqueles que com os motores trabalham.Este vilo chama-se KNOCKKNOCK, ou cliquetisem Francs.Volvo Powertrain - Julio Lodetti74A combusto ANORMAL em um motor a ignio por centelha - 1Existem vrias condies de funcionamento que podem acarretar na apario de KNOCK. So elas: Por ignio => mais frequente. Paredes muito quentes; Depsitos incandescentes.Volvo Powertrain - Julio Lodetti75A combusto ANORMAL em um motor a ignio por centelha-2A figura ilustra bem o momento em que surge a vibrao de KNOCKVolvo Powertrain - Julio Lodetti76A combusto ANORMAL em um motor a ignio por centelha - 3 O KNOCK nada mais do que a auto-inflamao de parte da mistura composta pelos gases frescos. Esta auto-inflamao praticamente uma exploso que gera: Forte aumento na presso do sistema; Gerao de ondas de presso de choque na cmara que se propagam a uma velocidade mdia de 900 m/s (!!) a uma freqncia de 4000 a 8000 Hz. Gerao de um rudo caracterstico e facilmente audvel.Volvo Powertrain - Julio Lodetti77Se numlugar as condies permitema auto-inflamao, o combustvel vai queimar neste lugar, isso vai criar ondas de presso forte , e causaraumento da temperatura, o que prejudica ao motor(desgaste ...). Isso se chama adetonao.Por isso, existe umacompetioentre avelocidade de propagaoda chamae oprazode auto-inflamao que esta diminuindodurante a combusto.A combusto ANORMAL em um motor a ignio por centelha - 4Apario do KNOCKVolvo Powertrain - Julio Lodetti78A combusto ANORMAL em um motor a ignio por centelha - 5Um motor que por ventura vier a funcionar por alguns minutos com KNOCKING, pode, devido ao excesso de temperatura gerado: Romper a junta de cabeote; Fuso do pisto; Fuso da cmara e outros componentes em contato com a combusto.Pisto de um motor V6 bi-turbo de F-1.Foto: J. LodettiVolvo Powertrain - Julio Lodetti79A combusto ANORMAL em um motor a ignio por centelha - 6OK!! X35 m/s900 m/sVolvo Powertrain - Julio Lodetti80A combusto ANORMAL em um motor a ignio por centelha - 7 Como evita-lo? Taxa de compresso e combustvel adequados; Geometria e limpeza da cmara; Temperatura e presso da mistura admitida; Regime de rotao; AVANO; Sensor de knock; Controle motor; Calibrao da injeo.....Volvo Powertrain - Julio Lodetti81A combusto ANORMAL em um motor a ignio por centelha - 8 Como evita-lo? Sistema de controle motorVolvo Powertrain - Julio Lodetti82A combusto ANORMAL em um motor a ignio por centelha - 9 Como evita-lo? Sistema de controle motorVolvo Powertrain - Julio Lodetti83O controle motor Exemplo de cartografia completa do avano da ignio. Na figura, temos os chapus de avano.Volvo Powertrain - Julio Lodetti84O controle motor - 2 Exemplo de cartografia de temperatura de escapamento.Volvo Powertrain - Julio Lodetti85O controle motor - 4 Exemplo de cartografia de riqueza em funo da carga.Volvo Powertrain - Julio Lodetti86O controle motor - 5 Exemplo de cartografia de riqueza em funo da carga.Volvo Powertrain - Julio Lodetti87BaselineTimingRetarded 10TimingAdvanced10MixturerichenedMixtureleanedHC 1.00 0.78 1.14 1.39 0.88CO 14.5 11.6 13.0 81.0 9.8NOx2.91 1.89 5.18 0.71 3.03O2Notusuallytested22.3 19.8 23.8 17.4 25.4CO2Notusuallytested305 307 298 246 310Volvo Powertrain - Julio Lodetti88Air/Fuel Ratio EquivalentsLambda Gasoline Propane Methanol Ethanol Diesel0.70 10.311.04.56.310.2 0.75 11.011.84.96.810.9 0.80 11.812.55.27.211.6 0.85 12.513.35.57.712.3 0.90 13.214.15.88.113.1 0.95 14.014.96.18.613.8 1.0014.715.76.59.014.5 1.05 15.416.56.89.515.2 1.10 16.217.27.19.916.0 1.15 16.918.07.410.416.7 1.20 17.618.87.810.817.4 1.25 18.419.68.111.318.1 1.30 19.120.48.411.718.9 Volvo Powertrain - Julio Lodetti89A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo DiretaMAS ATENO, nem tudo est perdido!! Com o passar dos anos e o advento da tecnologia, existem atualmente motores que podem sim funcionar com baixas riquezas. Existem 2 tipos de motores: A injeo direta com carga estratificada (IDE, GDI,..) Motor a mistura pobre ou lean burn.Volvo Powertrain - Julio Lodetti90A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta 1a A figura mostra o ganho potencial em consumo especifico.Volvo Powertrain - Julio Lodetti91A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta - 2Motores a carga ESTRATIFICADA 2CombustvelArVolvo Powertrain - Julio Lodetti92A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta - 3 O primeiro construtor Europeu a lanar um motor a injeo direta a gasolina foi a RENAULT. Este motor chama-se F5R IDE e foi desenvolvido pela diviso Renault Sport. Atualmente, a maioria dos construtores jpossui como opo, um motor a Injeo Direta de Gasolina.Volvo Powertrain - Julio Lodetti93A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta - 4 A carga no motor, regulada pela quantidade injetada de combustvel, sendo assim, a quantidade de ar que entra no motor sempre mxima; Como no motor DIESEL; Logo, um motor deste tipo, no possui corpo de borboleta. Poucas perdas por bombeamento!Volvo Powertrain - Julio Lodetti94A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta - 5Motores a carga ESTRATIFICADA Neste tipo de motor, a mistura Ar + Combustvel voluntariamente NO HOMOGNEA. O enriquecimento LOCALIZADO na vizinhana da fonte de ignio, permite uma combusto de mistura GLOBALMENTE POBRE. Com isto, se consegue funcionamento com riqueza GLOBAL entre 0,5 a 1,3 !!Volvo Powertrain - Julio Lodetti95A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta - 7 Tais motores so alvos de pesquisa desde 1960, alguns deles, seguiram o processo de pesquisa avanada at que a HONDA lanou-o em srie. Este ramo, a dos motores a carga estratificada, encontra-se em franco desenvolvimento. Ela se beneficia dos notveis progressos tecnolgicos no campo da injeo direta de combustvel e controle motor.Motores a carga estratificadaVolvo Powertrain - Julio Lodetti96A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta - 8As tecnologias mais empregadas hoje se apiam:1. Nos novos conhecimentos no domnio da aerodinmica interna dos motores e nas ferramentas de simulao numricas. Estas ltimas, so muito usadas no estgio de concepo dos circuitos de alimentao e cmara de combusto. (SWRIL, TUMBLE,...)Motores a carga estratificadaVolvo Powertrain - Julio Lodetti97A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta - 92. Nas potencialidades do sistemas de controle motor e de injeo de combustvel, graas ao progresso da eletrnica.Motores a carga estratificadaVolvo Powertrain - Julio Lodetti98A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta - 10 A prxima figura, mostra um motor a injeo direta, com funcionamento em carga estratificada e homognea atual. Notaremos que o domnio do estado fsico da mistura admitida na cmara de combusto, est focada na DURAO da formao da mistura.Motores a carga estratificadaVolvo Powertrain - Julio Lodetti99A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta - 6 Motor Mitsubishi G.D.I. (Gasoline Direct Injection)Volvo Powertrain - Julio Lodetti100A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta - 111. A forte carga: Combustvel injetado na fase de admisso de ar. Modo tradicional2. A baixas/mdias cargas: Injeo na fase de compresso a fim de estratificar a mistura e manter riqueza correta na vela.Motores a carga estratificadaForteMdiaVolvo Powertrain - Julio Lodetti101A combusto em um motor a ignio por centelha Injeo Direta - 11Vantagens do funcionamento estratificado: Reduo em 10% das perdas por bombeamento; Melhora em 5% do rendimento termodinmico; Temperaturas de combusto menores, logo reduo de perdas trmicas at 7%; Admisso da carga de ar com temperaturas menores => aumento na taxa de compresso de 10:1 para 12:1. Potencial TOTAL de melhora no rendimento: 30%Volvo Powertrain - Julio Lodetti102Motores Lean BurnVolvo Powertrain - Julio Lodetti103A combusto em um motor a ignio por centelha CLSSICORESUMO Combusto em mistura homognea, obtido por uma mistura prvia e estando o combustvel em estado vaporizado quando da injeo na cmara de combusto Combustvel facilmente vaporizvel e resistente ao knock. Durao de formao da mistura: 360 graus (1/2 do ciclo)Volvo Powertrain - Julio Lodetti104A combusto em um motor a ignio por centelha CLSSICORESUMO cont. Ignio por aporte externo de energia; Combusto em pr-mistura atravs de uma propagao de uma deflagrao; A riqueza da mistura admitida fica dentro de limites estreitos em torno da estequiometria => ( de 0,9 a 1,2). Volvo Powertrain - Julio Lodetti105A combusto em um motor a ignio por centelha......NO TO CLSSICO