Sistema de Alimentao do Motor

Sistema de Alimentao do Motor

1Nos automveis os que mais trabalham (andam) tambm tm, forosamente, de consumir, mas nem sempre verdade que um automvel com muita performance tenha obrigatoriamente de consumir muito.Por vezes, alguns veculos de elevada performance consomem tanto ou menos que outros mais "fracos" em igualdade de circunstncias de andamento. S que, quando o p do condutor apanha um veculo mais dinmico, o prazer e a vontade de explorar as suas caractersticas leva-o a consumir mais.

3Mas a, no h razo para criticar. Se estamos a andar mais, temos de consumir mais. Por outro lado, tambm um engano assumir sempre que um automvel com "menor" motor tem de fazer consumos "milagrosos". Porque, quando foramos muito o andamento num automvel pequeno, acabamos por consumir muito e sem grandes resultados dinmicos.

Nos primrdios da construo de motores de automvel, dois homens se notabilizaram: Os senhores Otto e Diesel. O senhor Otto foi responsvel pelo ciclo de funcionamento dos motores a gasolina.O senhor Diesel pelo ciclo de funcionamento do que h muitos anos conhecido pelo motor Diesel. Qual a grande diferena entre as duas formas de funcionamento do "mesmo" motor?

Motor a Gasolina (Ciclo Otto)O ciclo de funcionamento do motor a gasolina processa-se do seguinte modo:O pisto desce para fazer a ADMISSO e, nesta fase, arrasta a gasolina (pulverizada pelo carburador ou injetada pelo injetor nos casos de motores com sistema de injeo). Em seguida, volta a subir(COMPRESSO), comprime o ar e a gasolina (mistura) e, logo aps isto, uma vela acionada eletricamente

"Dispara" uma fasca que incendeia a mistura. A combusto (exploso) da gasolina no seio do oxignio contido no ar provoca o arremesso violento do pisto para baixo novamente (at ao seu ponto morto inferior) - EXPANSO. Finalmente, por impulso dos outros pistes do motor (que esto a fazer as restantes fases do ciclo) sobe para expulsar os gases resultantes da combusto anterior (ESCAPE).

Motor Diesel (Ciclo Diesel)

O ciclo de funcionamento do motor diesel processa-se do seguinte modo:O pisto desce para fazer a ADMISSO do ar. Em seguida, volta a subir para comprimir o ar (COMPRESSO). Aps a compresso do ar d-se a injeo do gasleo. Como o gasleo entra numaFase em que o ar est muito quente devido compresso, d-se uma combusto gradual (incendeia-se) que arremessa o pisto para baixo (EXPANSO). Finalmente, por impulso dos outros pistes do motor (que esto a fazer as restantes fases do ciclo) sobe para expulsar os gases resultantes da combusto anterior (ESCAPE).

Perante isto, j deve ter concludo o seguinte:- No sistema Otto necessria interveno exterior (vela) para haver combusto (todos os rgos do sistema que garantem a ignio da vela sero tratados posteriormente quando falarmos do Sistema de Ignio).

No sistema Diesel o combustvel (gasleo) no precisa de interveno exterior para se ignitar (incendiar). No sistema Diesel o combustvel s injetado aps a fase de compresso do ar enquanto no sistema Otto a gasolina entra durante a fase de admisso.

Motores a GasolinaAt h poucos anos a esta parte, os motores de automveis eram alimentados atravs de sistemas pouco rigorosos. Refiro-me concretamente aos sistemas de alimentao por carburador.

O carburador recebia gasolina que era enviada do depsito por uma bomba (bomba de combustvel) alojada internamente.O carburador tinha um pequeno reservatrio (cuba) para "ter mo" as quantidades necessrias de gasolina que ele prprio doseava. A dosagem de combustvel gerida pelo carburador era feita de uma forma mecnica muito simples e muito bem imaginada.

SISTEMA DE ALIMENTAO DO MOTOR

Mas antes de vermos como isso se passava, vamos tentar perceber um princpio bsico de escoamento de fludos: Quem fumador, j foi ou viajou com algum de automvel, deve lembrar-se bem deste "truque": Quando se fuma dentro de um automvel, como de esperar, o ambiente fica insuportvel devido falta de volume de ar dentro da cabine que permita a dissipao do fumo.

Ento, os fumadores mais experientes, utilizam uma tcnica muito eficaz. Abrem um pouco o vidro da janela do seu lado (1 cm basta) e, como por magia, o fumo passa rapidamente para o exterior - isto claro, em velocidade de cruzeiro (estrada). No faa a experincia durante as filas interminveis caso contrrio, vai sentir-se muito intoxicado.

Porque que o fumo sai to rpido nestas condies?

Porque, quando o ar forado a passar por uma superfcie estreita, cria-se uma depresso (uma zona de presso inferior existente na atmosfera). Ora, o fumo existente no habitculo e que est sujeito presso atmosfrica, ao encontrar uma zona de menor presso (junto janela) inevitavelmente impulsionado para l. Como a janela est aberta, sai sem grande demora, pelo facto de se dar um efeito de suco.O carburador funciona pelo mesmo fenmeno. Tem um corpo cilndrico com uma "cinturinha estreita" por onde passa o ar que vai para dentro do motor.Como o ar, ao ser obrigado a passar pela zona de "cintura" deste corpo cilndrico (corpo Venturi) e pelo facto de ser mais estreita, acelera a sua velocidade e diminui a sua presso...

Como a cuba (pequeno reservatrio de gasolina integrado no carburador) est ligada por um pequeno tubo zona estreita do corpo do carburador, pelo facto da passagem do ar criar uma depresso, a gasolina transfere-se automaticamente para aquela zona, mistura-se com o ar e entra pulverizada para dentro do motor, tal como o fenmeno do fumo de cigarro dentro do automvel.

No corpo do carburador existia tambm uma borboleta que, conforme a sua posio, deixava entrar mais ou menos quantidade de ar para o motor. Ora, como essa borboleta era comandada pelo acelerador do veculo, abria mais ou menos de acordo com a acelerao pretendida pelo condutor.

Foi um sistema que funcionou durante muitos anos, que sofreu muitos aperfeioamentos tecnolgicos, mas, insuficiente para ajudar a cumprir o rigor atual das normas de poluio. Se compararmos o sistema de alimentao por carburador com os atuais e evoluidssimos sistemas de injeo controlados eletronicamente, s podemos concluir que o carburador no era mais do que uma "torneira" sofisticada.19Mas, felizmente, os ambientalistas, na defesa de todos os seus concidados do globo, isto , na defesa de todos ns, comearam a pressionar a comunidade poltica para os alertar sobre os grandes malefcios da poluio. E a comunidade poltica, comeou a pressionar a comunidade cientfica de modo a forar a pesquisa de outras solues menos malficas para a sade humana.

os sistemas de alimentao (mas tambm outras reas do automvel que podem ajudar indiretamente neste processo - os aos empregues e seu comportamento termodinmico, etc...) tm sido objeto de maior investigao, pois so eles os principais responsveis pela probabilidade de atingir mais rapidamente os objetivos de reduo da poluio.E assim, passou-se do sistema de carburadores para os sistemas de injeo. Durante essa passagem, comeou por ser utilizado um sistema simples de injeo constitudo apenas por um injetor.

Sistema de injeo monopontoE o que um injetor?Imagine uma seringa, mas, com a agulha l colocada. Quando pressiona o mbolo da seringa, o lquido que ela contiver, sai num fino jato para o exterior.Isto o efeito criado por um injetor que alimenta de gasolina/gasleo um motor.Como se pode perceber rapidamente, esta dosagem de gasolina muito mais perfeita do que a utilizada no antigo carburador.

S que, na altura em que ocorreu esta mudana tecnolgica e em que simultaneamente foi obrigatria a introduo de catalisadores, os construtores no tinham, nem tempo suficiente, nem dinheiro suficiente para adotar sistemas mais perfeitos e sofisticados nas suas gamas de modelos em comercializao. S, conforme foram desenvolvendo novos modelos, foram surgindo sistemas de injeo mais eficazes.Porqu a insuficincia dos sistemas de injeo de apenas 1 injetor, denominados tambm por sistemas de injeo monoponto?

que, como todos sabemos, a maioria dos motores existentes no mercado so de 4 cilindros em linha. Por esse mesmo motivo, o nico injetor deste sistema era colocado centralmente. Como consequncia, a distncia do injetor aos dois cilindros centrais era menor do que a distncia aos dois cilindros extremos do motor. Ora, nestas condies, extremamente difcil estipular a dosagem de gasolina do injetor, quando sabemos que a viagem do combustvel diferente consoante o cilindro que est preparado para receber o combustvel (fase de admisso).

Sistema de injeo multiponto

Contrariamente ao sistema anterior, o sistema de injeo multiponto (como o prprio nome indica 1 injetor por cada cilindro), j ultrapassa a dificuldade referida anteriormente. Cada injetor responsvel por alimentar combustvel a cada um dos cilindros do motor. Neste caso, a dosagem muito mais perfeita, rigorosa e o motor menos consumista e menos poluenteOs sistemas de injeo multiponto simultneaonde os injetores trabalham em simultneo (dois a dois). Neste caso, h sempre um injetor a atuar quando no necessria a sua interveno, uma vez que, num motor de 4 cilindros (o caso mais comum), s um deles estar na fase de admisso do ar e combustvel (os restantes esto a fazer desfasadamente as 3 restantes funes do ciclo de funcionamento).Por este facto, neste caso, ainda no totalmente possvel atingir elevados objetivos de consumo e emisses poluentes.No entanto, atualmente, e devido s exigncias legais em matria de emisses poluentes, este sistema est a ser abandonado pela generalidade dos construtores.

Os sistemas de injeo multiponto sequencialcomo o prprio nome indica, atuam sequencialmente (cilindro por cilindro) e apenas na fase em que, cada um deles, est preparado para cumprir a admisso.Assim, s se envia combustvel quando necessrio e na quantidade tambm necessria s condies em que o motor se encontra.Os injetores do sistema tm uma vlvula que controlada eletronicamente e que abre mais ou menos tempo, de acordo com as necessidades do motor em cada momento do seu desempenho. De acordo com o tempo de abertura, passa mais ou menos combustvel para o interior do motor. Neste caso, os consumos so extremamente otimizados, assim como as emisses poluentes para o exterior.

No entanto, de tudo o que falmos at agora, so sistemas de injeo indireta. Quer isto dizer que os injetores no esto colocados "em cima"/perto das respetivas cmaras de combusto (o injetor est recolhido/ protegido no interior do coletor de admisso - conduta que leva o ar para o interior do motor).

Contrariamente ao que muitas pessoas pensam, s agora, nos ltimos anos, foi possvel criar capacidade tecnolgica para construir motores a gasolina de injeo direta. Esta tecnologia recente trouxe muitos benefcios em termos de poupana de combustvel e reduo das emisses txicas - porque a proximidade do injetor junto da cmara evita o desperdcio do combustvel, melhorando os nveis de performance.

Motores DieselEnquanto os motores a gasolina (ciclo Otto) sempre foram abastecidos por um carburador (s h poucos anos a esta parte passaram a ser de injeo), os motores Diesel tiveram sempre injetores para pulverizar o combustvel.

A razo para esta diferena reside no facto do gasleo entrar numa "fase de oposio" sua prpria entrada - devido ao pisto j ter comprimido o ar. Para isso foi necessrio, alm da bomba de combustvel existente no depsito para enviar o gasleo, adotar uma bomba de alta presso que conseguisse enviar o gasleo para os injetores (um a um de acordo com a altura em que os mbolos esto preparados para receber o combustvel - aps compresso do ar), de modo a conseguirem entrar no motor.

Por esta mesma razo, pode dizer-se que os motores diesel sempre foram de injeo multiponto sequencial (um injetor por cada cilindro a injetar gasleo apenas na fase em que o cilindro e respetivo mbolo est preparado para receber o combustvel).

Adicionalmente, para que o gasleo possa ser "incendiado" necessrio obter muita presso na fase de compresso dos pistes. Isto conseguido custa de uma taxa de compresso (diviso entre o volume de ar aspirado pelo pisto para dentro do cilindro (todo o volume disponvel quando o pisto est no ponto morto inferior) e o volume que sobra quando o pisto termina a fase de compresso.) muito superior destes motores quando comparados com os motores a gasolina.

Quando se diz que a taxa de compresso de um motor de nove (9) partes para uma (1), quer dizer que o pisto comprime a mistura (sistema gasolina) ou o ar (sistema diesel) num pequeno espao que corresponde a 1/9 avos do espao/volume disponvel no cilindro.Ora, se reparar em alguns catlogos de automvel, conclui facilmente que a taxa de compresso da generalidade dos motores diesel tem o dobro (20 a 22:1) da taxa de compresso dos motores gasolina (8 a 10:1). Isto porque necessrio que haja uma grande compresso do ar para que ele aquea o suficiente e "incendeie" o gasleo.

Como consequncia, os motores Diesel tm de ser mais robustos e pesados. Adicionalmente, o motor diesel tem reaes mais lentas na conduo pelo facto do seu tipo de combusto ser gradual, ao invs de uma violenta e provocada exploso (vela) como acontece nos motores gasolina.Devido a estas caractersticas, o motor diesel sempre foi mais lento, barulhento, etc... e era aplicado em veculos de trabalho (baixo consumo e extraordinria longevidade) ou para fins industriais. O baixo consumo dos motores diesel tem dois aspetos: o preo inferior do gasleo, mas tambm o facto de 1Lt de gasleo fazer sempre mais quilmetros do que 1Lt de gasolina.

No entanto, h muito poucos anos, esta imagem do diesel comeou a alterar-se. Hoje em dia, para quem viaja de automvel com frequncia, torna-se muito mais interessante um veculo diesel em detrimento de um a gasolina.

Como os motores diesel eram lentos, rapidamente os construtores perceberam que uma forma simples de lhes dar "mais alma" seria a adoo de Turbocompressores.E assim, desde a, que tudo se transformou em termos de imagem e volume de vendas das motorizaes diesel.Embora os turbos muito tenham feito pela progresso destes motores no mercado automvel, tambm aqui houve necessidade de apurar a tecnologia de modo a reduzir a emisso de poluentes (ainda hoje circulam veculos que na acelerao deitam autnticas nuvens negras de fumo e fuligem - mais parecem polvos a deitar tinta).

A lgica sempre a mesma se fizermos motores que consumam menos sem reduzir a performance, teremos tambm motores menos poluentes. E assim comearam a aperfeioar os sistemas de injeo diesel.Os motores diesel convencionais tinham (tm ainda muitos) presses de injeo na ordem dos 7/8 Bar (+/- 7 a 8 Kg por cm2).Os construtores comearam a aumentar as presses de injeo. A razo muito simples. Se injetarmos com mais presso, pulverizamos melhor o gasleo dentro do motor, consumimos menos, logo, polumos menos e, melhor ainda, temos mais performance porque a queima do gasleo muito mais rpida e perfeita.Do pensar ao fazer foi um pice. E assim comemos a ouvir falar de sistemas Common-Rail, Injetor- Bomba, etc...

Sistema Common-RailVamos a mais um exemplo:Imagine que tem um grande jardim para regar e que necessita de 4 mangueiras. Como normalmente acontece, liga as 4 mangueiras rede pblica de gua e rega com a presso pblica de abastecimento.Um vizinho seu, entretanto, lembra-se de inventar um outro sistema de rega.Coloca um bido grande a 3 ou 4 metros do cho e liga-o, por um tubo apenas, rede pblica de gua. Em seguida, abre 4 furos paralelos no bido e adapta neles as 4 mangueiras de sada para regar.

Pergunta: quem rega com mais presso?Claro que o seu vizinhoOra, o sistema Common-Rail quase o resultado do exemplo anterior. A bomba de combustvel (existente no depsito de combustvel) envia o gasleo para a bomba de gasleo de alta presso (at aqui, nada de novo, porque o sistema diesel antigo j era assim).A bomba de gasleo de alta presso envia (empurra) o gasleo para um cilindro fino (espcie de mangueira metlica). O gasleo vai acumulando e ganhando muita presso dentro desse cilindro (common- rail, isto , rampa comum a todas as sadas para os injetores). Daqui seguem os tubos para os injetores.

Os injetores so comandados eletronicamente.Abrem mais ou menos tempo de acordo com as necessidades de alimentao do motor (ao ralenti, alta velocidade, etc...). Como o gasleo est sujeito a uma enorme presso, cada vez que um injetor abre para alimentar o respetivo cilindro, um jato muito fino e poderoso entra no motor.

Sistema Injetor-Bomba

Este sistema, ao invs de ter uma nica bomba de gasleo de alta presso, tem um componente constitudo Por uma pequena bomba e respetivo injetor acoplado. Cada conjunto colocado para cada um dos cilindros que o motor tiver. Claro est que, tal como no exemplo anterior, as presses de injeo so avassaladoras. Neste caso, a prpria rvore de cames que aciona estes "injetores - bomba".

O "milagre" conseguido na performance dos motores diesel modernos est subjacente ao enorme aumento das presses de injeo. Estes modernos motores trabalham com presses de injeo que podem variar (de acordo com o construtor) entre os 1.500/1.600 Bar a 2.000 Bar de presso. por este novo poder dos motores diesel que se torna to interessante conduzi-los e, por vezes, uma dor de cabea ultrapass-los na estrada. que estas novas tecnologias associadas ao poder proporcionado pelos turbos, produzem um binrio elevadssimo no motor e a rotaes extremamente baixas. Logo a baixa rotao o motor "dispara" devido fora brutal que produz. Adicionalmente, um veculo com estas caractersticas, em 5 velocidade e singela rotao de 3.000 rotaes por minuto (3.000 rpm.) quase voa na estrada consumindo muito pouco quando comparado com os motores diesel antigos.

Trabalho elaborado por:Joo correia n16Ruben Teixeira n26