Motor a Combustão

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    Volvo Powertrain2Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Equao da Combusto

    A reao global de combusto tenta ser descrita atravs deuma equao qumica, que leva em conta a composio inicialda mistura dos reativos (Ar + Combustvel).Na estequiometria, ela fica mais ou menos assim:

    CnHm + Ar => CO2 + gua + N2 + entalpia de combusto.

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    Volvo Powertrain4Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Equao da Combusto

    Mas, no cotidiano de um motor, a composio desta misturaqueimada que sai no escapamento SEMPRE muito maiscomplexa do que est escrito na equao;

    Assim sendo, a combusto JAMAIS completa quando darealizao de um ciclo termodinmico em um motor; Isto pode ocorrer devido a uma falta local ou global de oxignio,ou por efeito de extino da frente de chama nas paredes, e etc.....

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    Volvo Powertrain5Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Equao da Combusto

    Se estas reaes forem conhecidas, a composio final dos produtos decombusto pode ser CALCULADA, em se supondo um equilbrio termodinmicorealizado, dentro de condies de presso e temperatura dos gases observadosaps a combusto;

    Na prtica, levando-se em conta as baixas velocidades da maioria destasreaes, o estado real dos produtos est longe do equilbrio, da a presena dePOLUENTES na sada do escapamento.

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    Volvo Powertrain6Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Equao da Combusto

    E24 Brasil 13,5

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    Volvo Powertrain7Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Relao Ar/Combustvel

    = 1 para uma mistura estequiomtrica < 1 para uma mistura com excesso de ar ou mistura pobre (em combustvel) > 1- para um mistura com excesso de combustvel ou mistura rica, que resultarem uma combusto

    Masse de combustibleMasse d'air

    Masse de combustibleMasse d'air

    reel

    stoechio

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    Volvo Powertrain8Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Relao Ar/Combustvel

    O coeficiente de excesso de ar ( Luftzahl ) ou LAMBDA, tem origem nas publicaes alems e igual ao inverso da riqueza.

    Air Fuel Equivalence Ratio

    A F

    A Freel

    stoechio

    /

    /

    1

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    Volvo Powertrain9Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Combusto de uma mistura homognea

    Auto-inflamao:Uma mistura HOMOGNEA de combustvel + AR, empropores estequiomtricas, nas condies normais detemperatura e presso, NO REAGE.Ou pelo menos, para eufemizar a expresso, suas reaes deoxidao so to lentas que impossvel de se perceber.

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    Volvo Powertrain10Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Combusto de uma mistura homognea

    Se a temperatura desta mistura comear a aumentarprogressivamente, aquelas reaes de oxidao lentas,comeam a transformar os REATIVOS iniciais em produtosin term ed irio s de oxidao.

    A velocidade global da reao, ainda lenta e, aps passar porum valor mximo, ela diminui devido a extino dos reativos damistura.

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    Volvo Powertrain11Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Combusto de uma mistura homognea

    Entretanto, se esta mistura for posta a uma temperaturaSUPERIOR a um valor crtico Ti , dita temperatura mnima deauto-inflamao, quelas reaes lentas de oxidao lentas, setransformam numa combusto VIVA.

    Os reativos transformam-se quase que instantaneamente emprodutos de combusto.

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    Volvo Powertrain12Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Exemplo acadmico de combusto de umamistura homognea

    Evoluesesquemticas davelocidade dereao de umamistura.

    Fonte: RAYNAL, B.

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    Volvo Powertrain13Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Exemplo pratico de combusto de umamistura homognea !!!!!!!

    http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/10-Merlyn-V12.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/10-Merlyn-V12.mpg
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    Volvo Powertrain14Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Delay de auto-inflamao

    O tempo , durante o qual este sistema dever ser mantido emcondies fixas de temperatura e presso, antes que acontea ainflamao, 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 acombusto.

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    Volvo Powertrain15Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Delai de auto-inflamao

    A temperatura mnima Ti depende da natureza do combustvel.

    Para um dado combustvel, em mistura homognea com o ar, odelai depende da TEMPERATURA, da PRESSO, assim

    como da RIQUEZA da mistura. As figuras a seguir mostram isto:

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    Volvo Powertrain16Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Delai de auto-inflamao

    A figura mostra

    que, o delaydiminui se aPRESSO dosistema aumentaa uma mesmatemperatura.

    20 bar

    40 bar

    Fonte: RAYNAL, B.

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    Volvo Powertrain17Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    O processo de auto-inflamao pode ocorrer em quase toda azona que se encontra a mistura de reativos........ou ento, em uma pequena regio deste volume, onde ascondies de temperatura, presso e concentrao dosreagentes esto reunidas.Neste caso, teremos a IGNIO!

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    Volvo Powertrain18Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    Fonte: RAYNAL, B.

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    Volvo Powertrain19Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    Na prtica, isto o que mais acontece em um motor decombusto interna onde, a IGNIO dada por uma centelhaeltrica, ou introduo de um corpo quente (motor todocarbonizado!!) ou de gazes quentes do escapamento (motoresdo futuro).

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    Volvo Powertrain20Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A partir deste ponto ou momento de ignio, se as condiesrelativas a mistura permitirem..... ...... A combusto poder propagar-se passo a passo atravs

    de uma FRENTE DE CHAMA, que separa a todo instante, azona de gases queimados da zona de gases frescos. O sistema dito ento, INFLAMVEL.

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    Volvo Powertrain21Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    Fonte: RAYNAL, B.

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    Volvo Powertrain22Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A PROPAGAO desta zona reativa, criada pela ignio damistura, pode se realizar de diferentes maneiras. Mas acima detudo, ela depende muito da natureza inicial da mistura AR +Combustvel.

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    Volvo Powertrain23Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    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. Ex: Motores aignio por centelha.

    2. Chama de difuso : Acontece quando o fenmeno de propagao em parte controlado pela velocidade na qual os reativos seDIFUNDEM uns contra os outros. Ex: Motores a ignio porcompresso (Diesel).

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    Volvo Powertrain24Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A CHAMA DE DIFUSO - Diesel

    Inicia-se sem interveno interna, ou seja, origina-se por

    auto-inflamao; A energia fornecida na fase de compresso do cicloDiesel j suficiente, pois a temperatura no interiorultrapassa o valor crtico de auto-inflamao Ti; O processo de incio da combusto deve ento ser bem

    controlado afim de minimizar odelay de auto inflamao.

    I fl bilid d d

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    Volvo Powertrain

    25Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo depropagao de chama

    A CHAMA DE DIFUSO

    Foto: DELPHI.

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    Volvo Powertrain

    26Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A CHAMA DE DIFUSO

    O combustvel ento deve ser injetado diretamente dentro dacmara de combusto;Este ento pulverizado e depois vaporizado. Difundindo-seassim, 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 aotempo de vaporizao do combustvel lquido.

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    Volvo Powertrain

    27Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A CHAMA DE DIFUSO

    A mistura formada ento, essencialmente HETEROGNEA, ecomporta zonas de riqueza varivel indo de combustvel puro (R =) ao ar puro (R = 0); impossvel determinar o local da cmara que a auto-inflamaodar-se- incio, porm, se for assegurado uma temperatura epresso suficiente no fim da compresso.........inevitavelmente um ponto da cmara estar propcio a dar incio a

    uma auto-inflamao rpida.

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    Volvo Powertrain

    28Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode 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 estendeem seguida por chama de DIFUSO sobre o resto docombustvel presente na cmara. ....assim como o combustvel que continua a ser injetadoaps o incio da auto-inflamao, pode-se da, modificar odesenrolar da combusto.

    Inflamabilidade e processo de propagao de chama

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    Volvo Powertrain

    29Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagao de chama

    Fonte: RAYNAL, B.

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    Volvo Powertrain

    30Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A CHAMA DE DIFUSO

    Devido a grande variao local de riqueza dentro dos maisvariados pontos da cmara de combusto, pode-se somentetratar a riqueza como GLOBAL; A riqueza mxima que assegura uma combusto completa,encontra-se na cada 0,85, ou seja, 15% de excesso em ar.Mesmo que o combustvel injetado encontre oxignio suficientena cmara, a partir de uma certa quantidade injetada, estequeima incompletamente com a apario de fumaa noescapamento.

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    31Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A CHAMA DE DIFUSO

    Sobre este tipo de motor, a regulagem da carga feita pelaquantidade de combustvel injetado, sem modificar oenchimento de ar, que em estando constante, mantidosempre em seu valor mximo. No tem borboleta!!

    P n M qi c air th. . .

    teair CM

    Exemplo de Chama de difuso :DIESEL

    http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVI
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    Volvo Powertrain

    32Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Exemplo de Chama de difuso :DIESEL

    Fonte: AVL

    http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVIhttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/AVL/AVL_THERMOVISION.AVI
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    Volvo Powertrain

    33Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A PROPAGAO DA CHAMA EM UM MOTOR A IGNIO POR

    CENTELHA

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    Volvo Powertrain

    34Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A CHAMA DE PR-MISTURADepende de uma fonte externa de energia para iniciar; Ela pode, dependendo da natureza da mistura e das condiesoperatrias do motor, se propagar em diferentes velocidades.

    Se velocidade sub-snica: DEFLAGRAO Se velocidade super-snica: DETONAO!

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    Volvo Powertrain

    35Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A CHAMA DE PR-MISTURA

    MASATENO, se velocidade super-snica chamadade DETONAO, no se deve confundir este termo como fenmeno de batida de pino ou cliquetis ou knockpara designar este fenmeno. Chamaremos ento esteprocesso anmalo de Com bu st o A no rm al ao longo docurso.

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    Volvo Powertrain

    36Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A PROPAGAO DA CHAMA=> Este fenmeno assegurado pela transferncia deCALOR e MASSA ou, pela DIFUSO das partculas ativas dazona quente (onde acontece a reao qumica) = = = > para azona de gases no queimados, mais conhecidos como gasesfrescos.....

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    Volvo Powertrain

    37Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A PROPAGAO DA CHAMA Os fatores aerodinmicos no sistema em combusto, exercem umainfluncia MUITO importante sobre a VELOCIDADE global dacombusto.

    Na prtica, a mistura combustvel em escoamento turbulento , agrande responsvel pelo bom funcionamento dos motores.

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    Volvo Powertrain

    38Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A PROPAGAO DA CHAMA Escoamento turbulento, mas como assim??

    O escoamento turbulento um agente que aumentadrasticamente a mistura entre os gases frescos e os emreao. Sendo assim, ele acelera em muito a combustodentro da cmara. Deste modo, o motor pode funcionaracima de 2000 rpm!!

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    Volvo Powertrain

    39Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A PROPAGAO DA CHAMA

    Nos motores de F1 atuais, eles atingem 20.000 rpm. Acombusto no ainda o fator que limita esta rotao.

    A foto mostra uma simulao da frente de um motor Peugeot V10 F-1

    Fonte: ifp.fr.

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    Volvo Powertrain

    40Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A PROPAGAO DA CHAMA 1. Devido a esta grande turbulncia e outros fatores ligados ao

    processo de combusto, a frente de chama no tem umaspecto liso ou bem definido.

    2. Existem nas suas fronteiras, micro turbulncias queaumentam muito a superfcie real da chama. Aumentandoassim o contato com os gases frescos.

    3. O FSR ou Flame Speed Ratio, um ndice que permite levarem conta a turbulncia encontrada na cmara de combusto.

    Ele representa o aumento da superfcie entre uma chama normale uma afetada pela turbulncia interna.

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    Inflamabilidade eprocesso de

    propagao dechama

    Fonte: RAYNAL, B.

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    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    O F.S.R. depende da fase da combusto pois, a velocidade depropagao da chama e a taxa de dissipao de energia, sovariveis ao longo do processo de combusto. (cinemticapisto/manivela)

    Nota-se no entanto que, a turbulncia tem efeito maior quando afase de combusto j est plenamente desenvolvida.

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    46Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A PROPAGAO DA CHAMA Aerodinmica Interna

    Existem atualmente, basicamente 3 maneiras de se admitir amistura dentro dos cilindros. So elas:

    1. SWIRL2. TUMBLE3. SQUISH

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    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A PROPAGAO DA CHAMA Aero.Int.-

    1) SWIRL -> Obtido com a

    geometria dos dutos deadmisso.Consiste na rotao da mistura em

    torno do eixo central docilindro.

    Mais comumente usada em motoresDiesel para veculos depasseio.

    Fonte: RAYNAL, B.

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    48Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A PROPAGAO DA CHAMA Aero.Int.-2O SWIRLmelhora 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.

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    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A PROPAGAO DA CHAMA Aero.Int.-4

    2) O TUMBLE: Estratgia de admisso da mistura que a coloca emrotao, na forma de turbilhonamento, em um eixo perpendicular aoeixo do cilindro.

    Mais comumente usado em motores a ignio por centelha.

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    51Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    O TUMBLE gerado tambm com a geometria dos dutos de admisso, do ngulo deinclinao das vlvulas e da lei de abertura de vlvulas. O TUMBLE favorece em muitoo desenvolvimento da combusto.

    Fonte: RAYNAL, B.

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    53Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    3) O SQUISH: Terceira e ltimaestratgia de gerenciamento damistura.

    Fonte: RAYNAL, B.

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    Volvo Powertrain

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    Inflamabilidade e processo de propagaode chama

    A EXTINO DA CHAMA Assim como tudo na vida, a chama nasce, se desenvolve, sepropaga e morre. Existem 3 maneiras dela morrer.

    1.) Nascer morta (!) -> falha de ignio;2.) Extinguir na vizinhana das paredes ;3.) Morrer aprisionada nos interstcios do sistema.

    I fl bilid d d

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    Volvo Powertrain

    55Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Inflamabilidade e processo depropagao de chama

    Fonte: RAYNAL, B.

    A combusto em um motor a

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    Volvo Powertrain

    56Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor aignio por centelha

    Vimos at agora o processo de

    combusto em si. Estudar-se-agora, como ele influencia ocomportamento de um motor aignio por centelha.

    Fonte: howstuffworks.com

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    57Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha

    Em um motor a ignio por centelha, a combusto desencadeada em UMA ou eventualmente VRIAS zonas muitolocalizadas da mistura AR + Combustvel.Existe ento, um aporte de energia exterior, em um certoinstante do ciclo (ponto de ignio!!!) graas a um dispositivo decentelhamento = = = > VELA

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    Volvo Powertrain

    60Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha

    A partir de uma fonte de inflamao da mistura, uma frente dechama ira ento propagar-se normalmente na mistura.

    A velocidade de propagao de algumas dezenas de metrospor segundo (30 a 40), separando ento a cmara em 2 partes: Gases frescos e queimados.

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    Volvo Powertrain

    61Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha

    MAS, MAS, esta deflagrao s poder efetivamente sepropagar, caso a mistura for sensivelmente homognea e se acomposio inicial da mesma assim o permitir.

    Alm da presso e temperatura, a RIQUEZA tem ento queestar includa nestes limites que regem a deflagrao.

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    Volvo Powertrain

    62Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha

    ATENO!!!!!! Porm, contudo, entretanto, basta que durante adeflagrao, UM ou mais pontos quentes se auto-inflamem parao motor apresentar Combusto Anormal.

    O combustvel ento entra em cena, ele precisa tercaractersticas particulares de resistncia a auto-inflamao(M.O.N) e s temperaturas atingidas pelos gases frescos nodecorrer da combusto.

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    63Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha

    A riqueza influencia a velocidade de propagao da chama.Nos motores, ela tem que estar prxima da estequiometria para segarantir 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.

  • 8/10/2019 Motor a Combusto

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    Volvo Powertrain

    64Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha

    Alm da riqueza (a), outros parmetros de regulagem, uso econstruo, sobre a combusto, influenciam a velocidade/propagaoda combusto. So eles:b) Regime de rotao;

    c) Rendimento 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.

    b

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    Volvo Powertrain

    65Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha -

    A) RIQUEZA

    Fonte: RAYNAL, B.

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    Volvo Powertrain

    66Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em

    um motor a igniopor centelha -

    B)Regime de rotao

    - - - 1000 rpm----- 3100 rpm

    Fonte: RAYNAL, B.

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    A combusto em um motor a ignipor centelha

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    Volvo Powertrain

    69Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    por centelhaE) Geometria

    E.1.)da Cmara-As paredesdevem ter o menorcontato possvel com afrente de chama,

    -Cmaracompacta bom ento.Posio central da velatambm.

    4v/cil 2v/cil

    rea frente chama rea parede impactadaFonte: RAYNAL, B.

    A combusto em um motor a igni

  • 8/10/2019 Motor a Combusto

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    Volvo Powertrain

    70Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    por centelha

    E) GeometriaE.1.)da Cmara

    -Influncia da posio enmero de velas por cilindro emfuno da rea de frente dechama e percurso percorrido nacmara.

    4v/Cil

    2v/Cil

    Twin spark

    Fonte: RAYNAL, B.

    A b i i

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    71Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha - 18

    MNEMNICAMotor 4 Tempos; A 3000 rpm = 50 rotaes por segundo

    25 combustes por segundo 60 a 90 graus do virabrequim para acontecer a

    combusto3 a 5 MILISEGUNDOS para ela acontecer!!!!!

    A b t ANORMAL t

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    72Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto ANORMAL em um motor aignio por centelha

    Nem tudo so flores no caminho do progresso edesenvolvimento dos motores.Existe um fenmeno que nos persegue desde o comeo e, peloque tudo indica, estar sempre presente na vida daqueles quecom os motores trabalham.Este vilo chama-se KNOCK , ou cliquetis em Francs.

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    74Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto ANORMAL em um motora ignio por centelha

    A figura ilustra bem o momento em que surge a vibrao de KNOCK

    Foto: NGK

    A b t ANORMAL t

  • 8/10/2019 Motor a Combusto

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    75Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto ANORMAL em um motor aignio por centelha - 3

    O KNOCK nada mais do que a auto-inflamao de parte da misturacomposta 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 freqnciade 4000 a 8000 Hz.

    Gerao de um rudo caracterstico e facilmente audvel.

    A b t ANORMAL t

  • 8/10/2019 Motor a Combusto

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    Volvo Powertrain

    76Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto ANORMAL em um motor aignio por centelha

    Um motor que por venturavier a funcionar poralguns minutos comKNOCKING, pode, devido

    ao excesso detemperatura gerado: Romper a junta de

    cabeote; Fuso do pisto; Fuso da cmara e

    outros componentesem contato com acombusto.

    Pisto de um motor Renault V6 bi-turbo de F-1. 1986

    Foto: J. Lodetti

    35 m/s900 m/s

  • 8/10/2019 Motor a Combusto

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    Volvo Powertrain

    77Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combustoANORMAL em

    um motor aignio por

    centelha

    OK!!X

    35 m/s

    Fonte: RAYNAL, B.

    O controle motor

  • 8/10/2019 Motor a Combusto

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    78Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Exemplo de cartografia de riqueza em funo da carga.

    A combusto em um motor a ignio por

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    79Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha e Injeo Direta

    Com o passar dos anos e o advento da tecnologia, existem atualmentemotores 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.

    Histrico injeo direta

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    80Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Histrico injeo direta

    1916: Alemanha Junkers lana o primeiro motor a injeo direta em motoresaeronuticos. Modelo Fo.2 de 6 cilindros horizontais;1930: Desenvolve-se muito a pesquisa em motores a injeo direta a gasolina;1937: Alemanha lanado o Daimler-Benz DB601, Junkers Jumo 210G e oBMW 132 F. Todos para uso aeronutico;

    1937: Um Messershmith Me 209, equipado com um DB601 sobre-alimentado ecom injeo de metanol, desenvolve cerca de 2100hp e alcana 755 km/h;1949: Alemanha Desenvolvimento de motores DKW 2 tempos a injeo direta;1949: Estados Unidos Texado desenvolve o primeiro motor a funcionar comcarga estratificada de combustvel (Texaco Combustion Process).

    Histrico cont

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    Volvo Powertrain

    81Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Histrico - cont

    1954: Alemanha Daimler-Benz lana a famosa 300SL, equipada com ummotor cilindros de 3.0 litros equipado com injeo direta e produzindo220hp@5500 rpm;

    1960: Alemanha MAN FM desenvolve motor a ignio por centelha com cargaestratificada baseado em um motor diesel;1970: Estados Unidos Ford desenvolve tambm seu motor a cargaestratificada (PROCO);Dcadas de 60 e 70: Desenvolvimento praticamente abandonado devido aoadvento da injeo eletrnica de combustvel;Dcada de 90: Relanamento dos motores a injeo direta. Primeiro foi oMitsubishi GDi;

    Atualmente: Plena difuso de motores a injeo direta sobre-alimentados.

    Histria

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    82Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    HistriaDaimler-Benz 300SL Engine

    Fonte: BOSCH/MTZ

    Potencial de Ganho

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    Volvo Powertrain

    83Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Potencial de Ganho

    Fonte: BOSCH/MTZ

    A combusto em um motor a ignio porcentelha Injeo Direta

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    Volvo Powertrain

    84Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    centelha Injeo Direta

    Porque mais eficiente??

    Fonte: BOSCH/MTZ

    A combusto em um motor a ignio por

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    Volvo Powertrain

    85Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha Injeo Direta

    Fonte: BOSCH/MTZ

    Potencial de

    Ganho

    A combusto em um motor a ignio por

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    Volvo Powertrain

    86Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha Injeo Direta

    Fonte: BOSCH/MTZ

    Potencial deGanho

    Design

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    Volvo Powertrain

    87Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Design

    Fonte: BOSCH/MTZ

    A combusto em um motor a ignio por

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    88Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha Injeo Direta

    Motores a carga ESTRATIFICADA 2

    Combustvel

    Ar

    Foto: Renault

    A combusto em um motor a ignio porlh I j Di

  • 8/10/2019 Motor a Combusto

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    Volvo Powertrain

    89Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    centelha Injeo Direta

    Fonte: BOSCH

    A combusto em um motor a ignio por

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    Volvo Powertrain

    90Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha Injeo Direta

    O primeiro construtor Europeu a lanar um motor a injeo diretaa gasolina foi a RENAULT. Este motor chama-se F5R IDE e foidesenvolvido pela diviso Renault Sport.

    Atualmente, a maioria dos construtores j possui como opo,ou j substituiu os motores a injeo no coletor de admisso porum motor a Injeo Direta de Gasolina.

    A combusto em um motor a ignio por

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    A combusto em um motor a ignio porcentelha Injeo Direta

    Motores 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 a1,3 !!

    http://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/videos/AVL/SchiCrpD.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/videos/AVL/HomoCrpD.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/videos/AVL/HomoCrpD.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/videos/AVL/SchiCrpD.mpg
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    A combusto em um motor a ignio por

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    A combusto em um motor a ignio porcentelha Injeo Direta Carga Estratificada

    Fonte: BOSCH

    A combusto em um motor a ignio por

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    94Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    A combusto em um motor a ignio porcentelha Injeo Direta

    As tecnologias mais empregadas hoje se apiam:1. Nos novos conhecimentos no domnio da aerodinmica interna

    dos motores e nas ferramentas de simulao numricas. Estasltimas, so muito usadas no estgio de concepo doscircuitos de alimentao e cmara de combusto. (SWRIL,TUMBLE,...)

    Motores a carga estratificada

    A combusto em um motor a ignio porcentelha Injeo Direta

  • 8/10/2019 Motor a Combusto

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    centelha Injeo Direta

    2. Nas potencialidades dosistemas de controlemotor e de injeo decombustvel, graasao progresso daeletrnica.

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    g pcentelha Injeo Direta

    Motor Mitsubishi G.D.I. (Gasoline Direct Injection)

    Vdeo: AVL Fonte: BOSCH/MTZ

    A combusto em um motor a ignio por

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    g pcentelha Injeo Direta

    1. A forte carga: Combustvelinjetado na fase deadmisso de ar. Modotradicional

    2. A baixas/mdias cargas:Injeo na fase de

    compresso a fim deestratificar a mistura emanter riqueza correta navela.

    ForteMdia/Baixa

    Fonte: RAYNAL, B.

    A combusto em um motor a ignio por

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    g pcentelha Injeo Direta

    Vantagens 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 => aumentona taxa de compresso de 10:1 para 12:1.Potencial TOTAL de melhora no rendimento: 30%

    Motores Lean Burn

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    100Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    Motores Lean Burn

    A combusto em um motor a ignio por

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    101Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    co busto e u oto a g o pocentelha CLSSICO

    RESUMOCombusto em mistura homognea, obtido por uma mistura prvia eestando o combustvel em estado vaporizado quando da injeo nacmara de combustoCombustvel facilmente vaporizvel e resistente ao knock. Durao de formao da mistura: 360 graus (1/2 do ciclo)

    A combusto em um motor a ignio por

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    Volvo Powertrain

    102Volvo Powertrain - Julio Lodetti

    g pcentelha CLSSICO

    RESUMO cont.Ignio por aporte externo de energia;Combusto em pr-mistura atravs de uma propagao de umadeflagrao;

    A riqueza da mistura admitida fica dentro de limites estreitos emtorno da estequiometria => ( de 0,9 a 1,2).

    A combusto em um motor a ignio port lh

    http://localhost/var/www/apps/conversion/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpg
  • 8/10/2019 Motor a Combusto

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    centelha...... NOTO CLSSICO

    http://localhost/var/www/apps/conversion/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/tmp/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpghttp://localhost/var/www/apps/conversion/03-videos/11-Chauffe_Alain.mpg