MCI-7

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UNIDADE 7
CÂMARAS DE COMBUSTÃO
7.1 – INTRODUÇÃO 
7.2 – FINALIDADE DA CÂMARA DE COMBUSTÃO
7.3 – MOTORES DE INJEÇÃO DIRETA 
7.4 – MOTORES DE INJEÇÃO INDIRETA 
7.5 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS
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UNIDADE 7
CÂMARAS DE COMBUSTÃO
7.1 – INTRODUÇÃO
	Antes de iniciarmos esse novo assunto, queremos reafirmar a nossa crença na sua força de vontade e no seu firme propósito de estudar e compreender cada vez mais a máquina de combustão interna que é o motor Diesel.
	Para a maioria dos autores, câmara de combustão é o mesmo que volume do espaço morto. Assim, ambos são definidos como o volume compreendido entre a face superior do êmbolo e a face inferior da cabeça ou tampa do cilindro, quando o êmbolo se encontra no seu PMS no final da compressão. Para outros, câmara de combustão é o volume compreendido entre a face superior do êmbolo e a face inferior da cabeça do cilindro, no instante do salto da centelha ou do início da injeção de combustível.
	QUAL DAS CORRENTES VOCÊ PREFERE?
7.2 – FINALIDADE DA CÂMARA DE COMBUSTÃO
 
A câmara de combustão do motor tem por finalidade garantir a liberação das calorias do combustível e a sua transformação em trabalho mecânico no eixo do motor. Essa transformação da energia calorífica do combustível, em trabalho, deve ser feita de maneira tal que o rendimento do motor atinja um valor elevado e que a potência por ele desenvolvida seja suficiente para viabilizar a sua produção industrial com um mínimo de complicações mecânicas.
Como o processo da combustão é considerado a chave da operação do motor, muitas pesquisas têm sido feitas objetivando a sua otimização. Essas pesquisas demonstraram, desde cedo, que a turbulência no ar contribui bastante para a eficiência do processo. Assim, diversos projetos têm sido desenvolvidos visando à obtenção de resultados cada vez mais significativos. 
7.3 – MOTORES DE INJEÇÃO DIRETA
Quanto ao projeto das câmaras de combustão, os motores Diesel são classificados como de injeção direta e injeção indireta. Os motores de injeção direta são aqueles em que o combustível é injetado diretamente na câmara de combustão, entre o êmbolo e a face inferior do cabeçote. Trabalham com elevadas pressões de injeção e seus injetores são de múltiplos orifícios com diâmetros extremamente reduzidos, de modo a compensar a pequena ou moderada turbulência do ar no cilindro, com um elevado grau de pulverização do combustível. Obviamente, o combustível utilizado nesses motores precisa passar por um rigoroso processo de purificação para evitar problemas de obstrução nos referidos orifícios. É o tipo de motor mais utilizado na propulsão dos navios mercantes, em que a facilidade na partida é um fator extremamente importante por ocasião das manobras do navio.
Nos motores de propulsão marítima de dois tempos, dotados de janelas de admissão e válvulas de descarga na cabeça, as janelas de admissão são cortadas tangencialmente para provocar uma turbulência no ar admitido no cilindro. Nos motores de 4 tempos, esse efeito é conseguido com modelos inteligentes de coletores de ar de admissão, traçados especiais das câmaras de combustão (sobre ou ainda por defletores usinados nas próprias válvulas de admissão de ar).
 A turbulência obtida com esses recursos garante uma boa mistura do ar com o combustível injetado e, conseqüentemente, uma boa combustão. As figuras 7.1 A e 7.1 B mostram alguns modelos de câmaras de combustão para motores de injeção direta.
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As vantagens mais significativas dos motores de injeção direta sobre os de injeção indireta são:
rendimento térmico cerca de 10 a 15% maior do que o dos motores de injeção indireta;
menor consumo de combustível; 
arranque fácil;
construção simples.
As principais desvantagens são:
o excesso de ruídos;
exigência de um controle mais rigoroso do avanço à injeção;
facilidade de obstrução dos furos dos injetores. 
7.4 – MOTORES DE INJEÇÃO INDIRETA
	Motores de injeção indireta são aqueles em que o combustível não é injetado diretamente na câmara de combustão principal. Entre os vários tipos de motores de injeção indireta, encontram-se os de câmara de pré-combustão, os de câmara de turbulência e os de câmara auxiliar de acumulação de ar, cujos princípios de funcionamento passaremos a descrever resumidamente.
7.4.1 - CÂMARAS DE PRÉ-COMBUSTÃO
Nos motores com câmaras de pré-combustão, a câmara de combustão do motor é dividida em duas partes. Uma delas, que é a pré-câmara, está situada na cabeça do cilindro e contém cerca de 35 a 45% do volume do espaço morto, que é a câmara principal. A câmara de pré-combustão se comunica com a câmara principal ( sobre o êmbolo ) por um ou vários pequenos orifícios. A combustão de uma pequena parte do combustível injetado se inicia quase que instantaneamente na câmara de pré-combustão, e o restante da queima ocorre na câmara principal. A relação volumétrica dos motores com câmaras de pré-combustão está entre 15 e 18:1. Os injetores são do tipo de agulha ou de um só furo, sendo a pressão de injeção da ordem de 100 a 150 bares. O consumo específico dos motores é bastante elevado, da ordem de 190 a 230 g/CVh. As figuras 7.2 A e 7.2 B mostram dois modelos de câmaras de pré-combustão.
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7.4.2 - CÂMARAS DE TURBULÊNCIA
As câmara de turbulência difere da câmara de pré-combustão tanto no volume quanto na forma. Em volume, corresponde a cerca de 60% do espaço morto. Está situada lateralmente ao cilindro e sua comunicação com a câmara principal é feita por meio de um algaraviz de forma aerodinâmica. Uma das características da câmara de turbulência é que o jato ou os jatos são orientados para as paredes da câmara. Com a sua forma esférica ou cilíndrica, em comunicação com a câmara principal, provoca um movimento turbulento de grande velocidade no ar durante a compressão. Em adição à energia cinética do jato de combustível, a turbulência do ar permite uma íntima mistura do ar com o combustível pouco antes da combustão, a qual ocorre quase que inteiramente na câmara de turbulência. A pressão de injeção nos motores que utilizam esse tipo de câmara é praticamente a mesma dos motores com câmaras de pré-combustão, mas a relação volumétrica está compreendida entre 18 e 21:1. O consumo específico médio é de 180 g/CVh. Embora esse consumo seja inferior aos motores que utilizam câmaras de pré-combustão, ainda apresentam um consumo bem maior que os de injeção direta. Esse tipo de câmara possui uma vela de incandescência alimentada por bateria para as partidas a frio. A figura 7.3 mostra uma câmara de turbulência.
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7.4.3 - CÂMARAS DE ACUMULAÇÃO DE AR OU DE CÉLULAS DE ENERGIA
A mais comum de todas as câmaras de acumulação de ar ou célula de energia é a Lanova, representada na figura 7.4. Nessa câmara, a idéia é criar a maior turbulência possível na câmara de combustão principal. O injetor é posicionado horizontalmente em relação à câmara disposta na cabeça do cilindro e tem o seu jato dirigido para o conduto da célula, que só alcança depois de atravessar a câmara de combustão propriamente dita. No fim da compressão, a pressão na câmara de acumulação é inferior à da câmara de combustão, por causa do seu reduzido orifício de entrada. Uma parte do combustível penetra na célula. A ignição que ocorre inicialmente na câmara, e depois na célula, acaba originando violenta expulsão da mistura em chama, criando uma turbulência na câmara de combustão que se prolonga durante uma boa parte do curso de expansão. Devido à intensa agitação no interior do cilindro, a combustão é favorecida pelo transporte do comburente armazenado na célula. Esse fato facilita a partida a frio, dispensando-se, portanto, qualquer dispositivo de pré-aquecimento. A taxa de compressão ou relação volumétrica é relativamente baixa, da ordem de 14 a 16:1. Os injetores utilizados são do tipo de agulha, com pressões de abertura da ordem de 120 a 140 bares. O consumo de combustível aproxima-se bastante ao dos motores de injeção direta.NESTE MOMENTO, VOCÊ PODERÁ AVALIAR O CONHECIMENTO ADQUIRIDO ATRAVÉS DOS EXERCÍCIOS A SEGUIR.
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7.5 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS
I) Assinale a única alternativa correta em cada item:
Deve garantir a liberação das calorias do combustível e a sua transformação em trabalho no eixo do motor:
câmara de manivelas.
caixão de ar.
câmara de combustão.
coletor de gases de descarga.
Não facilita a obtenção da turbulência do ar nos cilindros dos motores Diesel de injeção direta de 2 e de 4 tempos:
corte tangencial nas janelas de admissão.
defletores usinados nas válvulas de admissão de ar
coletores de ar desenhados com inteligência.
baixa pressão de injeção do combustível.
Os motores Diesel de injeção direta apresentam:
baixa pressão de injeção e injetores de múltiplos orifícios.
alta pressão de injeção e injetores de múltiplos orifícios.
baixa pressão de injeção e injetores de um só orifício.
alta pressão de injeção e injetores de um só orifício.
Apresenta um consumo de combustível aproximado ao do motor de injeção direta:
motor com célula de energia Lanova.
b) motor com câmara de pré-combustão.
motor com câmara de turbulência.
nenhuma das respostas acima. 
É uma das desvantagens do motor Diesel de injeção direta em relação ao de injeção indireta:
maior facilidade no arranque ou partida.
menor consumo de combustível.
funcionamento mais ruidoso.
maior volume.
Fig. 7.1 – Modelos de câmara de combustão para motores de injeção direta
Fig. 7.2 – Modelos de câmara de pré-combustão
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Fig. 7.3 – Câmara de turbulência
Fig. 7.4 – Câmara de acumulação Lanova
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