Injeção de Diesel em Sistemas Mecânicos - Bombas em Linha
Sistemas Mecânicos
Em sistemas mecânicos, a rotação do motor, o volume e a pressão do combustivel são controlados mecanicamente através de uma bomba injetora e reguladores mecânicos.
Os sistemas eletrônicos ganharam a projeção que tem hoje devido à necessidade dos fabricantes de se adequarem às exigências das leis de emissão de gases, com o desenvolvimento de um controle rigoroso do combustível que é injetado, que é feito de forma eletrônica. Estes novos sistemas, são mais eficientes, seguros, potentes e economicos.
Principios do funcionamento dos motores a Diesel:
Funcionam a partir da autoignição do combstível, qu é injetado após o ar ter sido comprimido e consequentemente aquecido nas câmaras de combustão. Não há portanto sistema de ignição nos motores à diesel. Para que a autoignição ocorra é necessário que a temperatura esteja entre 500 e 800º C, sendo necessário uma alta taa de compressão que fica entre 16 a 25:1. Alguns motores contam com velas aquecedoras nas câmaras de combustão, para auxiliar na partida em baixas temperturas. A eficiência energética dos motores à diesel é o seu diferencial. Estes motores contam com um aproveitamento de 35% na geração de energia, sendo mais econômicos quanto ao consumo de combustível do que os motores Diesel.
Sistema de Combustão:
Os Sistemas de Combustão podem ser com antecâmara de combustão, com antecâmara de turbulência, ou um sistema de Injeção Direta
Sistema com antecâmara de combustão: Neste sistema o combustível é injetado em uma antecâmara, onde atinge uma sperfície de choque e se mistura com o ar, nesta antecâmera ocorre uma pré-combustão que empurra a mistura de ar-combustível para a câmara de combustão principal
Sistema com antecâmara de turbulência: a diferença aqui é que a combustão começa em uma antecâmara, a câmara de turbulencia e a câmara de combustão principal são conectadas por um canal, durante a compressão o ar que circula através deste canal e forma um vórtice de ar na câmara de turbulência, o combustível injetado na câmara de turbulência, forma um redemoinho e inflama. No inicio da combustão a mistura ar-combustível é empurrada pra a câmara de combustão principal, onde é produzida e acabada.
Sistema de Injeção Direta: Neste caso o combustível é injetado diretamente na zona de combustão, e portanto a pulverização, aquecimento e mistura do ar-combustíel deve acontecer consecutivamente em um temo muito curto. Também é gerado um redemoinho de ar durante a entrada e a compressão. No final da compressão o combustível é injetado em alta pressão no ar em turbilhonamento. Este sistema de injeção indireta é considerado o mais economico em relação ao consumo de combustível.
Circuito de Alimentação de Combustível da Bmba em Linha:
1 - Tanque de Combustível: Deve ser um recipiente seguro para líquidos inflamáveis. Deve ser limpo e não permitir a entrada de água ou outros contaminates que possam prejudicar a pureza e consequentemente a qualidade do diesel que é injetado. A qualidade do diesel esta diretamente ligada à limpeza e vedação do tanque.
2 - Bomba de Alimentação: Garante a alimentação contínua na vazão e pressão necessária para a bomba injetora em todas e quaisquer condições de operação
3 - Filtro de combustível: O filtro tem a função de protege a bomba e o motor, ele retém partículas de até 15 μm (micrometro que equivale à milésima parte do milímetro) e retem também a água. A água é extremamente prejudicial ao sistema de injeção de diesel, pois a água pode se combinar com o enxofre presente no diesel em grande quantidade, formando o ácido sulfúrico que prejudica muito a vida útil dos componentes do sistema.
4 - Bomba Injetora: è o principal componente para geração de pressão e distribição do combustível
5 - Regulador de Rotação: A principal tarefa do regulador é controlar a marcha lenta, todos os âmbitos de rotação até o limite de rotação final do motor. Caso contrário, o motor poderia disparar até sua auto destruição.
6 - Porta Injetor e Bico injetor: conduzem o combustível sob alta pressão para a câmara de combustão. A bomba injetora e o injetor influenciam diretamente no tempo de injeção e na quantidade injetada
7 - Vela Aquecedora: faz parte do sistema de auxilio de partida a frio, como as velas aquecedoras, aumentam a temperatura do ar na câmara de combustão. As velas aquecedoras modernas contribuem para reduzir a emissão de substâncias nocivas e diminuir o ruído durante a fase que se segue a partida.
Funcionamento das Bombas em Linha
As bombas em linha são instaladas junto ao motor. Elas são acionadas pelo motor, que pode ser de três a doze cilindros. O combustível é injetado a uma alta pressão para uma melhor atomização e mistura ao ar comprimido, por isso essas bombas tem um elemento para cada cilindro, e nestes elementos são regulados o início da injeção e a dosagem de comabustível.
"O motor a gasolina usa uma válvula borboleta controlada pelo acelerador para controlar o volume de ar e, consequentemente, o volume de combustível para controlar a velocidade do motor. Nos motores a diesel o princípio é um pouco diferente: não há válvula borboleta, e a velocidade do motor é controlada pela variação de combustível injetado nos cilindros. O acelerador do motor a diesel atua sobre uma bomba injetora que regula o volume de diesel a ser enviado ao motor (/flatout.com.br)"
Tamanho e classificação de Bombas em Linha
Componentes da Bomba em linha:
1 - Bomba de Alimentação: aspira o combustível do tanque e envia para as galerias da bomba, passando antes pelo filtro, ela funciona durante todo o tempo em que o motor fica em operação. Seus componentes também sofrem desgaste e precisam de substituição (rolete, pistão, válvulas, sedes das válvulas, mola do pistão, anel, filtro...) Podem ser mecânicas ou elétricas à depender do veículo.
2 - Bomba Manual: Instalada ao lado da bomba de alimentação, auxilia do procsso de "sangrar" onde o diesel é puxado para eliminar as bolhas de ar, que por ventura ficam no sistema, seja após uma troca dde filtros, uma manutenção na bomba, ou mesmo por entrada de ar nas tubulações do sistema.
3 - Elemento da Bomba: São formados por um pistão e um cilindro, adaptados com alta precisão um ao outro, e trabalhando com o princípio da descarga de combustível controlados pelo "passo de hélice do elemento".
Trabalhando com altas pressões e baixas rotações. O pistão (embolo) da bomba tem uma ranhura longitudinal vertical e um rebaixo com uma profundidade lateral, que assim se forma na parede do pistão e coincide com a borda de distribuição.
A quantidade de combustível que pode ser injetada depende da posição angular e da altura da hélice no pistão em relação aos furos ou abeturas de escape no cilindro do elemento da bomba. Dependendo da posição da árvore de cames (altura) e da posição da cremalheira, determinará o passo de hélice do elemento (posição angular, rotação no eixo principal do elemento), isso determinará a quantidade de combustível injetada.
4 - Porta Válvula: è intalado no corpo da bomba, paa "acomodar" a válvula de pressão e fazer a conexao entre a bomba e a tubulação. São fabricados m um aço especial de alta durabilidade, e com medidas precisas que garantem um ajuste perfeito, totalmente estanque, portanto quando surgem problemas de vazamento de diesel, é um sinal de problema.
5 - Válvulas de Pressão: tem como função a de separar o circuito de alta pressão entre o tubo de pressão e o pistão da bomba e descarregar após a injeção, essa descarga provoca o fechamento rápido e preciso do injetor e evita o gotejamento de combustível. Durante o processo de alimentação, a pressão gerada no elemento da bomba, na câmara de alta pressão eleva o assento da válvula e o cone da válvula de pressão no suporte da válvula.
6 - Regulador: Os motores a diesel têm um limite de rotação que é controlado através da regulação do suprimento de combustível. Cada regulador tem a tarefa básica de controlar todos o regmes de rotação e limitar a rotação final no diferentes regimes de operação do motor, adaptando a quantidade injetada de combustível, garantindo a curva de potência e torque do motor, assim reduzindo as emissões e o consumo do combustível.
Dependendo do tipo de regulador, ele também pode assumir outras tarefas:
- Manter a velocidade de marcha lenta constante.
- Manter o número de rotações constantes em um determinado intervalo ou em todo o intervalo entre o número de rotação inativas e o número final de rotações.
Os reguladores para bombas injetores em linha e bombas injetoras rotativas operam no mesmo princípio, diferente apenas na estrutura:
- Bombas em linha: o regulador se localiza na parte externa
- Bombas rotativas: o regulador está interno ao corpo da bomba
Existem dois tipos de regulação: Mecânica e Eletrônica
- Regulação mecânica: O príncipio é baseado na lei da força centrífuga. Ao pisar no acelerador, o motorita define a necessidade de carga imprimindo a rotação necessária.
*Ler: Pg. 18 à 20 - Desenvolvimento de reguladores mecânicos de rotação centrífugos para aplicação em motores diesel equipados com bombas injetoras unitárias - Dissertação de Mestrado de Dartora, Fábio Lopes em 2005 na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Curso de Mestrado Profissional em Engenharia.
- Regulação Eletrônica: foi desenvolvida para consumir menos combustível e atender às normas de emissão de gases. Consegue utilizar dados eletrônicos de outros sensores, e trocar dados com os outros sistemas eletrônicos.
Peças de Desgaste da Bomba em linha (Imagem do Curso da Bosch - ead superprofissionais)
Bombas de Injeção PF e PFR: Não possuem um comando próprio de válvulas, seus pistões são acionados pela árvore de cames do motor. São geralmente de um cilindro, mas podem ser de 2, 3 e até quatro. Utilizados em motores estácionários, geradores de energia, embarcações de pesca e etc.
Continua na Postagem de Bomba Rotativa
Próximas pesquisas:
1 - Qual a reação de combinação da água com o enxofre presente no diesel para formar o ácido sulfúrico?
2 - Detalhes sore reguladores eletrônicos e semieletrônicos
Bibliografia:
https://www.superprofesionalesbosch.com/ - Curso de Diesel Convencional
https://flatout.com.br/voce-ja-viu-um-motor-diesel-disparar-veja-como-e-por-que-isso-acontece/ acessado em 29/07/2023
https://www.joseclaudio.eng.br/geradores/PDF/diesel1.pdf acessado em 05/08/2023
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