PONTIFCIA UNIVERSIDADE CATLICA DE MINAS GERAISEngenharia Mecnica linha de formao Mecatrnica

RELATRIO DE LABORATRIO DE SISTEMAS TRMICOS:SISTEMA DE ALIMENTAO

Belo Horizonte2014INTRODUO

O sistema de alimentao tem a funo de suprir as necessidades de mistura ar/combustvel, com o objetivo de otimizar a vazo. Sendo capas de fornecer a potncia requerida com o mnimo de consumo de combustvel, mantendo a operao confivel e uniforme de acordo com a necessidade requisitada pelo motor como a marcha lenta, cargas parciais e plena carga. O sistema e responsvel por introduzir o combustvel no motor e misturando-o com ar. No caso de um motor a gasolina, a alimentao feita mediante um carburador ou atravs de injetores de gasolina colocados nas condutas de admisso. Fruto da introduo dos catalisadores, os sistemas de alimentao foram obrigados a eliminar os carburadores, encontrando-se agora todos os veculos movidos a gasolina equipados com sistema de injeo eletrnica. No caso dos motores a diesel, o sistema de alimentao utiliza injetores de alta presso que injetam o leo diesel.

2- CARBURADOROcarburador um componente mecnico responsvel pela alimentao de um motor a exploso. Ele responsvel pela criao da mistura ar/combustvel e sua dosagem em motores de combusto interna, seu funcionamento bsico totalmente mecnico.

Para que o motor funcione corretamente, preciso haver ar suficiente misturado ao combustvel para que ele queime totalmente durante a combusto. Uma mistura ideal, na qual todo o combustvel queimado, conhecida mistura estequiomtrica. Manter a razo estequiomtrica permite que o motor tira o mximo proveito da densidade de energia do combustvel. Se houver menos ar que o necessrio, a mistura estar rica, e causar consumo excessivo de combustvel e fumaa em demasia expelida pelo escape, e o motor ir afogar.

Se houver ar demais misturado ao combustvel, a mistura ser pobre, e sua queima produzir menos potncia e mais calor. Por isso os engenheiros devem otimizar esta relao para obter o mximo de trabalho mecnico da combusto. A relao ideal de ar-gasolina 14:1, e de etanol de 9:1 ou seja: para cada parte de etanol so necessrias nove partes iguais de ar.

Figura 1: Carburador

O carburador um dispositivo puramente mecnico e basicamente um tubo atravs do qual o ar filtrado flui depois de ser admitido pelo coletor do carro. Dentro deste tubo h um estreitamento, ou o venturi, onde cria-se vcuo. Nesse estreitamento h um pequeno furo chamado gicl, que recebe combustvel por meio de uma cuba de nvel constante, regulado por um sistema de agulha e bia.

O vcuo criado no venturi puxa o combustvel da cuba, que est sob presso atmosfrica. Quanto mais rpido o ar passa pela garganta do carburador, menor a presso no venturi. Isso leva ao aumento da diferena de presso entre o venturi e a cuba de nvel constante, e desse modo mais combustvel flui pelo gicl e se mistura ao ar admitido.

Mais abaixo do gicl, h uma vlvula borboleta que abre por meio de um cabo ligado ao pedal acelerador. Esta borboleta pode abrir completamente, permitindo um fluxo de ar mais rpido atravs do carburador, criando maior vcuo no venturi, que envia mais combustvel ao motor, produzindo mais potncia. Em marcha lenta, a borboleta est completamente fechada, mas h um gicl de marcha lenta independente desta vlvula que envia uma determinada mistura ar-combustvel ao motor. Sem o gicl de marcha lenta, o motor apagaria se o motorista no mantivesse o acelerador pressionado.

O afogador serve para enriquecer a mistura ar-combustvel no momento da partida. Quando voc puxa a alavanca, a vlvula do afogador fecha e restringe o fluxo de ar na entrada do carburador. Isso enriquece a mistura para facilitar a partida. Com o motor aquecido, basta empurrar o afogador de volta e deixar seu motor se alimentar daquela mistura estequiomtrica mgica.

Figura 2: Funcionamento carburador.

Vantagens Exige menos da parte eltrica j que um sistema de alimentao mais simples sendo que o combustvel "arrastado" pelo ar para dentro do motor. Sua manuteno, salvo alguns casos, mais simples e barata, possibilitando em casos de pane efetuar o socorro do veculo no local fazendo com que ele retome o curso pelos prprios meios ainda que provisoriamente, porm para se fazer um servio correto deve-se usar muito mais ferramentas, calibradores, manuais e tabelas. Sua resposta aos comandos de acelerao mais rpida que nos sistemas de injeo, uma vez que o acionamento mecnico da bomba de acelerao e abertura da borboleta feito instantaneamente, enquanto na injeo eletrnica leva um tempo para central efetuar os clculos e agir nos atuadores. mais vivel em competies, possibilitando a preparao mais prtica e rpida dos motores. Por ser um dispositivo simples, sua construo barata comparando-se a sistemas de injeo eletrnica de combustvel. Pelo fato de serem sistemas simples, os carburadores tambm so, em geral, mais leves e compactos que sistemas de injeo eletrnica de combustvel, o que viabiliza seu uso em equipamentos como por exemplo em cortadores de grama, moto-serras, pequenos barcos onde o mais importante menores peso e preo. Por serem simples, leves e de fcil preparao so utilizados em karts. Nos karts de competio podem significar um veculo campeo ou um fracasso nas pistas, tendo sua preparao to importante quanto o motor.

Desvantagens Como no utiliza nenhum sensor (salvo carburadores mais modernos) no tem capacidade de se adaptar com perfeio a todas as condies de uso a que submetido. Assim, o carburador nem sempre consegue ter uma eficincia to boa ou melhor que um sistema moderno de injeo electrnica. Devido ao princpio de funcionamento do carburador ser o de acelerar o ar para que este arraste o combustvel para dentro do motor isto cria um gargalo para o motor. Isto somado ao fato do carburador nunca conseguir a melhor relao ar+combustvel faz com que a potncia desenvolvida nunca seja a mxima para aquele motor comparando-se a sistemas modernos de injeo de combustvel. O carburador no utilizando sensores no auto-adaptativo. Sendo assim no pode usar diversos tipos de combustveis como as injees eletrnicas "flex". Com as regulamentaes atuais no que concerne a emisses este dispositivo de formao de mistura no atende mais nenhum valor permitido pelos rgos regulamentadores. Por se tratarem de sistemas mecnicos os carburadores esto mais sujeitos aos efeitos de qualquer imperfeio no combustvel como sujeira em forma de partculas slidas ou slidos no ar admitido podem facilmente obstruir um carburador e torn-lo intil at sua limpeza.

3- Injeo EletrnicaDevido rpida evoluo dos motores dos automveis, alm de fatores como controle de emisso de poluentes e economia de combustvel, o velho carburador que acompanhou praticamente todo o processo de evoluo automotiva, j no supria as necessidades dos novos veculos. Foi ento que comearam a ser aprimorados os primeiros sistemas de injeo eletrnica de combustvel, uma vez que desde a dcada de 50 j existiam sistemas primitivos, para aplicaes especficas.

Para que o motor tenha um funcionamento suave, econmico e no contamine o ambiente, ele necessita receber a perfeita mistura ar/combustvel em todas as faixas de rotao. Um carburador, por melhor que seja e por melhor que esteja sua regulagem, no consegue alimentar o motor na proporo ideal de mistura em qualquer regime de funcionamento. Os sistemas de injeo eletrnica tm essa caracterstica de permitir que o motor receba somente o volume de combustvel que ele necessita.

Mais do que isto, os conversores catalticos ou simplesmente catalizadores tiveram papel decisivo no desenvolvimento de sistemas de injeo eletrnicos. Para que sua eficincia fosse plena, seria necessrio medir a quantidade de oxignio presente no sistema de exausto e alimentar o sistema com esta informao para corrigir a proporo da mistura. O primeiro passo neste sentido, foram os carburadores eletrnicos, mas cuja difcil regulagem e problemas que apresentaram, levaram ao seu pouco uso.

Surgiram ento os primeiros sistemas de injeo single-point ou monoponto, que basicamente consistiam de uma vlvula injetora ou bico, que fazia a pulverizao do combustvel junto ao corpo da borboleta do acelerador. Basicamente o processo consiste em que toda vez que o pedal do acelerador acionado, esta vlvula (borboleta), se abre admitindo mais ar. Um sensor no eixo da borboleta, indica o quanto de ar est sendo admitido e a necessidade de maior quantidade de combustvel, que reconhecida pela central de gerenciamento e fornece o combustvel adicional.Para que o sistema possa suprir o motor com maiores quantidades de combustvel de acordo com a necessidade, a linha de alimentao dos bicos (injetores) pressurizada e alimentada por uma bomba de combustvel eltrica, a qual envia doses maiores que as necessrias para que sempre o sistema possa alimentar adequadamente o motor em qualquer regime em que ele funcione. O excedente retorna ao tanque. Nos sistemas single point a alimentao direta ao bico nico. No sistema multi-point, em que existe um bico para cada cilindro, localizado antes da vlvula de admisso, existe uma linha de alimentao nica para fornecer combustvel para todos os injetores.Seja no caso de sistemas single-point ou multi-point, os bicos injetores dosam a quantidade de combustvel liberada para o motor pelo tempo em que permanecem abertos. As vlvulas de injeo so acionadas eletromagneticamente, abrindo e fechando atravs de impulsos eltricos provenientes da unidade de comando. Quando e por quanto tempo devem ficar abertas estas vlvulas, depende de uma srie de medies feitas por diversos sensores distribudos pelo veculo. Assim, no so apenas o sensor no corpo da borboleta e a sonda lambda que determinam o quanto de combustvel deve ser liberado a mais ou a menos, mas tambm outros itens como: Corpo de Injeo, Sensor de oxignio, Sensor de presso do ar admitido, Potencimetro de borboleta, Medidor de Fluxo do ar, Atuador de Marcha Lenta, Sensor de temperatura, Sensor de rotao, Sensor de rotao e fase integrado, Sensor de detonao e Bobinas de ignio.

Figura 3 : Sistema de injeo multiponto.4- PROCONVEInstitudo pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente - Conama, em 1986, em mbito nacional, o Programa de Controle da Poluio do Ar por Veculos Automotores - Proconve estabeleceu um cronograma de reduo gradual da emisso de poluentes para veculos leves (automveis) e para veculos pesados (nibus e caminhes). Baseado na experincia dos pases desenvolvidos, o Programa adota procedimentos diversos para a implementao das tecnologias industriais j existentes, adaptadas s condies e necessidades brasileiras. O Proconve impe ainda a certificao de prottipos e linhas de produo, a autorizao especial do rgo ambiental federal para uso de combustveis alternativos, o recolhimento e preparo dos veculos ou motores encontrados em desacordo com o projeto, e probe a comercializao dos modelos de veculos no homologados segundo seus critrios.

O Proconve deu prioridade ao segmento de veculos leves devido ao grande nmero e utilizao intensiva, o que o caracteriza como o maior problema em termos de poluio veicular. Para tanto, foram estabelecidos limites de emisso de poluentes no escapamento dos veculos. Para o cumprimento destes limites, foi necessrio dar prazos para o desenvolvimento dos veculos, adaptao da indstria de autopeas, melhoria de especificaes dos combustveis e, consequentemente, a aplicao de tecnologias e sistemas que aperfeioassem o funcionamento dos motores para proporcionar uma queima perfeita de combustvel e, portanto, a diminuio das emisses e do consumo de combustvel.

A Resoluo 18 do Conama que instituiu o Proconve tem como objetivos a: Reduo da emisso de poluentes dos veculos automotores; Promoo do desenvolvimento tecnolgico nacional e a melhoria dos combustveis; Criao de programas de inspeo dos veculos em uso; Conscientizao da populao quanto poluio veicular; E estabelecimento de condies para avaliao dos resultados alcanados.

REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

FLRES, L.F.V. Sistemas Trmicos I. Apostila. Escola Federal de Engenharia de Itajub. MG.

JUNQUEIRA, Thiago de Carvalho. SISTEMA DE ALIMENTAO. Disponvel em Acesso em 20 mar. 2014

CONTESINI, Leonardo. COMO FUNCIONA UM CARBURADOR. Disponvel em Acesso em 20 mar. 2014.