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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Engenharia Mecânica

Laboratório de Sistemas Térmicos

Sistemas de Alimentação

Pedro Henrique Araujo Maciel

Belo Horizonte

2015

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Pedro Henrique Araujo Maciel

Sistemas de Alimentação

Relatório apresentado ao programa de graduação em Engenharia Mecânica da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais

Professor: Leonardo Vinícius

Belo Horizonte

2015

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO.................................................................................................. 4

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA............................................................................. 4

2.1 A Injeção Eletrônica.......................................................................................5

2.2 Sistema de alimentação por carburador.................................................... 5

2.3 Partes componentes......................................................................................6

2.3 PROCONVE.................................................................................................... 9

3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................................................. 10

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1 INTRODUÇÃO

Dimensionado com a função de prover as necessidades da mistura ar/combustível (A/F), de acordo com a necessidade requisitada pelo motor (marcha lenta, cargas parciais ou plena carga). Sistema responsável por introduzir o combustível no motor, misturando-o com ar.

No caso de um motor a gasolina, a alimentação é feita mediante um carburador ou através de injetores de gasolina colocados nas condutas de admissão. Fruto da introdução dos catalisadores, os sistemas de alimentação foram obrigados a eliminar os carburadores, encontrando-se agora todos os veículos movidos à gasolina equipados com sistema de injeção eletrônica.

No caso dos motores diesel, o sistema de alimentação utiliza injetores de alta pressão que injetam o óleo diesel.

2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Combustão em Motores

A chamada diferença fundamental entre a Ignição por Centelha (ICE) e a Ignição por Compressão (ICO) nos Motores de Combustão Interna, não comenta sobre o tipo de combustão que ocorre e sobre como o processo é idealizado nos Ciclos Otto e Diesel. O processo de combustão não ocorre em um volume constante (Otto) e nem a pressão constante (Diesel).

A diferença entre os dois processos de combustão é que as máquinas de Ignição por Centelha normalmente possuem seus reagentes pré-misturados,enquanto que nas máquinas de Ignição por Compressão, os reagentes são misturados já na combustão.

Com a combustão de reagentes pré-misturados a mistura ar/combustível deve ser sempre estequiométrica (quimicamente correta) para uma ignição e combustão correta. Para o controle da potência de saída a máquina ICE é regulada reduzindo-se a massa de combustível e/ou ar na câmara, reduzindo a eficiência do ciclo. Ao contrário, para máquinas ICO, onde ocorre à injeção do combustível, a mistura somente é estequiométrica na frente de chama. A saída de potência pode então ser controlada pela variação do controle da quantidade de combustível injetado, isto colabora para sua economia de combustível superior.

ICENa Ignição por Centelha ocorre nos motores carburados ou com injeção eletrônica,

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sendo controlado pelo pedal acelerador que controla a quantidade de ar admitido. (Possui um rendimento em torno de 30%).

ICONa Ignição por Compressão ocorre nos motores com injeção mecânica ou eletrônica (commom rail), sendo controlado pelo pedal acelerador que controla o combustível injetado pela bomba injetora. (Possui um rendimento em torno de 45% - Mecânico e 55% Eletrônico).

2.1 A Injeção Eletrônica

A injeção eletrônica é um sistema de alimentação de combustível e gerenciamento eletrônico de um motor de um automóvel movido à explosão.

Sua utilização em larga escala se deve à necessidade da indústria automotiva em reduzir o índice de emissão de gases poluentes. Esse sistema permite um controle mais eficaz da mistura admitida pelo motor, mantendo-a mais próxima da mistura estequiométrica (mistura ar/combustível), isso se traduz em maior economia de combustível, já que o motor trabalha sempre com a mistura adequada e melhora a performance do motor.

O sistema faz a leitura de diversos sensores espalhados em pontos estratégicos do motor, examina as informações e com base em dados gravados em sua memória, envia comandos para diversos atuadores espalhados em pontos estratégicos do motor. Esse procedimento é efetuado várias vezes por minuto com base nos movimentos do virabrequim.

2.2 Sistema de alimentação por carburador:

O sistema de alimentação por carburador já está em desuso para o mercado automotivo, mesmo assim a quantidade de veículos carburados que ainda circulam nas vias é grande, e isso faz deste obsoleto sistema não menos importante em termos de aprendizado. Neste o combustível é impelido ao carburador através de uma bomba mecânica acionada por uma árvore do motor, ou de manivelas, ou do comando de válvulas. Os componentes do sistema de alimentação por carburador são:

Tanque de combustível;Tubulação de alimentação;Filtro de combustível;Bomba de combustível;Carburador;Filtro de ar;Distribuidor;

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2.3 Partes componentes:

Nos veículos equipados com injeção eletrônica, o sistema de alimentação de combustível é formado pela bomba de combustível, filtro e regulador de pressão. Este conjunto tem a função de disponibilizar a quantidade ideal de combustível em todas as condições de funcionamento do motor.

A bomba de acionamento elétrico aspira o combustível no tanque e fornece, por meio do filtro, combustível ao tubo distribuidor onde estão fixadas as válvulas de injeção.

Os bicos injetores (válvulas de injeção) pulverizam o combustível, formando uma mistura ar/combustível no coletor de admissão. Dependendo do sistema de injeção eletrônica do veículo, a bomba de combustível pode estar montada dentro ou fora do tanque de combustível, também chamadas como bomba “in-tank” ou “in-line”.Em ambos os casos, o combustível aspirado do tanque passa primeiro por um pré-filtro antes de entrar na bomba de combustível. Se a bomba estiver dentro do tanque, o pré-filtro estará localizado na extremidade da bomba de combustível.

O pré-filtro tem a função de filtrar o combustível antes de entrar na bomba e evitar que possíveis impurezas contidas no tanque comprometam seu perfeito funcionamento.

O pré-filtro da bomba de combustível é um componente fundamental para assegurar o perfeito funcionamento e a vida útil da bomba. Sendo recomendada a verificação periódica a cada 30 mil quilômetros e a troca obrigatória sempre que a bomba de combustível for substituída.

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Também é recomendada uma inspeção interna no tanque de combustível para avaliar possíveis impurezas que possam comprometer o perfeito funcionamento do sistema.

O filtro de combustível, outro importante componente do circuito, está instalado após a bomba elétrica. Sua função é manter livre de impurezas o combustível que será pulverizado pelas válvulas de injeção. A não realização da troca do filtro no período recomendado e a qualidade do combustível podem ocasionar entupimento (obstrução) do filtro. Isso irá comprometer o fluxo de combustível, obrigando a bomba a trabalhar sobrecarregada, interferindo diretamente em sua vida útil.

Manutenção

Esse sistema é muito mais durável e robusto que o carburador, mas também precisa de manutenção, exemplo: os injetores devem ser limpos em períodos estipulados pelo fabricante, assim como o corpo de borboleta. A manutenção deve ser efetuada por um mecânico capacitado, apesar de estar nos automóveis há vários anos, está em constante evolução e possui componentes eletrônicos que manuseados de forma incorreta podem ser danificados.

Nos automóveis que utilizam esse sistema o proprietário deve optar pela manutenção preventiva, pois a manutenção corretiva é muito mais cara, um exemplo: se o filtro de combustível não for trocado no período correto ele causa a queima da bomba de combustível, um componente que custa cerca de 800% a mais do que o filtro.

Nos veículos equipados com carburador é sistema é composto por:

Tanque de combustível:

É o componente responsável pelo armazenamento do combustível no veículo, está em direto contato com este, e por isso precisa ser feito de materiais que resistam ao ataque químico do combustível. Foi bastante fabricado em aço e revestido internamente por camadas de estanho, chumbo ou cromo com finalidade de proteção contra corrosão. Posteriormente este material teve de ser substituído para resistir ao uso de etanol.

Tubulação de alimentação:

Tubulação que conduz o combustível sugado pela bomba, do tanque até a cuba do

carburador. O material de fabricação das tubulações varia com o tipo de combustível

utilizado, além disso, também possuem tratamento nas superfícies internas para

resistir ao impacto químico do combustível. Os materiais mais comuns são

polímeros, aço ou cobre. Em suas extremidades existem dispositivos de engate

rápido ou abraçadeiras.

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Filtro de combustível:

Sua finalidade é reter as impurezas contidas nos combustíveis, tanto partículas

grosseiras quanto as mais finas, pois o carburador possui diversos orifícios

calibrados de dimensões milimétricas que seriam facilmente afetados caso detritos

chegassem a eles. Caso o filtro seja utilizado por um período além das suas

especificações de manutenção, ele pode ficar impregnado de partículas e reduzir o

fluxo de combustível para o carburador, e por consequência a potência do motor.

Bomba de combustível:

Com o tanque de combustível afastado do motor, é necessário que uma bomba faça

o trabalho de empurrar o combustível até o carburador. Os motores carburados

utilizaram dois tipos de bombas, a mecânica e a elétrica.

Carburador:

É o principal dispositivo do sistema de alimentação por carburador, sua função é

preparar a mistura precisa do combustível com o ar de forma pulverizada para ser

enviada para os cilindros do motor. O carburador possui três condições que ele

precisa atender:

Fazer o motor funcionar mesmo a baixas temperaturas;

Manter o motor funcionando em marcha-lenta quando necessário;

Fazer o motor funcionar em aceleração plena quando solicitado.

Filtro de ar:

Como o motor aspira o ar atmosférico para preparar sua mistura ar/combustível, ele

está exposto aos demais tipos de impurezas contidas no ar. Gases de emissões

industriais, partículas minerais, fuligem produzida pelos motores diesel, pólen e

poeira são contaminantes que se aspirados sem nenhuma filtragem, reduzem a vida

útil do motor através da contaminação do óleo lubrificante.

Distribuidor:

Nos motores sem injeção eletrônica é o elemento responsável pela distribuição da centelha elétrica das velas dos cilindros.

Basicamente ele é um interruptor rotativo. Um contato rotativo, sincronizado com a rotação do motor, apelidado de "cachimbo" entrega a cada uma das velas os pulsos de alta tensão gerados pela bobina de ignição.

Para esta conseguir gerar estes pulsos ela é estimulada por um platinado, que nada

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mais é do que um interruptor rotativo, também localizado no distribuidor.O platinado pode ser substituído por um sensor eletromagnético de uma ignição eletrônica que conseguirá estimular a bobina de forma mais eficaz.

O Ponto de Ignição, já citado anteriormente, é regulado alterando a posição do distribuidor, o que altera a sua sincronia em relação ao motor.

Neste equipamento também se processa um sistema de avanço do ponto da ignição. Além de o ponto ser adiantado alguns graus iniciais em relação ao PMS, ele será adiantado dinamicamente conforme a rotação do motor, através de avanços centrífugos e a vácuo.

2.3 PROCONVE

Instituído pelo Conselho Nacional do Meio Ambiente - Conama, em 1986, em âmbito nacional, o Programa de Controle da Poluição do Ar por Veículos Automotores - Proconve estabeleceu um cronograma de redução gradual da emissão de poluentes para veículos leves (automóveis) e para veículos pesados (ônibus e caminhões).

Baseado na experiência dos países desenvolvidos, o Programa adota procedimentos diversos para a implementação das tecnologias industriais já existentes, adaptadas às condições e necessidades brasileiras.

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O Proconve impõe ainda a certificação de protótipos e linhas de produção, a autorização especial do órgão ambiental federal para uso de combustíveis alternativos, o recolhimento e preparo dos veículos ou motores encontrados em desacordo com o projeto, e proíbe a comercialização dos modelos de veículos não homologados segundo seus critérios.

O Proconve deu prioridade ao segmento de veículos leves devido ao grande número e utilização intensiva, o que o caracteriza como o maior problema em termos de poluição veicular. Para tanto, foram estabelecidos limites de emissão de poluentes no escapamento dos veículos. Para o cumprimento destes limites, foi necessário dar prazos para o desenvolvimento dos veículos, adaptação da indústria de autopeças, melhoria de especificações dos combustíveis e, consequentemente, a aplicação de tecnologias e sistemas que aperfeiçoassem o funcionamento dos motores para proporcionar uma queima perfeita de combustível e, portanto, a diminuição das emissões e do consumo de combustível.

A Resolução 18 do Conama que instituiu o Proconve tem como objetivos a:

•Criação de programas de inspeção dos veículos em uso;

•Redução da emissão de poluentes dos veículos automotores;

• Promoção do desenvolvimento tecnológico nacional e a melhoria dos combustíveis;

• Estabelecimento de condições para avaliação dos resultados alcançados

•Conscientização da população quanto à poluição veicular;

3 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Motores de Combustão Interna – Edward F. Obert

http://www.carrosinfoco.com.br/

http://www.mma.gov.br/

http://www.mecanicaonline.com.br/2005/06_junho/seu_automovel/bomba_combustivel.htm