Injeção Diesel

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Universidade de Fortaleza – UNIFOR
Centro de Ciências Tecnológicas - CCT
Engenharia Mecânica
MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
Professor: José Renato Ferreira Barreto
Gabriel Feijão - 1010716
Luiz Gastão - 0920868
Nylo Sá Costa - 1020914
Fortaleza – 2014
Gabriel Feijão
Luiz Gastão
Nylo Sá Costa
Injeção de combustível no ciclo Diesel
Trabalho para compor a primeira nota da 2ª NP sobre Injeção de combustível no ciclo Diesel de um motor de combustão interna, da disciplina de Motores de Combustão Interna do curso de Engenharia Mecânica do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade de Fortaleza.
Fortaleza – 2014
Sumário
1- Introdução....................................................................................... OK
2- Desenvolvimento....................................................................................
	2.1 – sistema padrão de injeção....................................................
 2.1.1 Unidade injetora...............................................................OK
 2.1.2 Unidade de Pressão........................................................OK
	2.2 – componentes do sistema de injeção ....................................
	 2.2.1 Filtros de combustível.................. OK
 2.2.2 bomba de injeção de alta pressão............................ OK
 2.2.3 bico injetor OK
 2.2.4 Modulo de controle eletrônico OK
 2.2.5 sensores
		2.2.5.1 sensores de pressão OK
		2.2.5.1.1 sensor de pressão do combustível OK
		2.2.5.1.2 sensor de pressão no Coletor OK
 2.2.6.1 sensores de temperatura
		 2.2.6.1.1 sensor de temperatura do sist. de refrigeraçãoOK
		 2.2.6.1.2 sensor de temp. do ar de admissão OK 
 2.2.6.2 sensor de posição
		 2.2.6.2.1 sensor de posição do pedal do acelerador OK
	 2.2.6.3 sensores de velocidade
		 2.2.6.3.1 sensor de rotação do veiculo(n) OK
		 2.2.6.3.2 sensor de velocidade do veiculo OK
2.3 – Sistema Common Rail................................................... OK
 2.3.1 Injeção modulada Common Rail OK
2.4 - mapa-fluxograma dos componentes...................................... OK
	
3-Conclusão............................................................................................
	 3.1Comparativo do Common Rail com o convencional................
4-bibliografia..........................................................................................
1. Introdução
O Sistema de alimentação dos motores de combustão é responsável pelo 
suprimento de ar e combustível ao motor. Existem basicamente dois tipos de sistemas
de acordo com o ciclo de funcionamento dos motores: o sistema para motores Otto e o
sistema para motores Diesel.
	Neste trabalho, será apresentado o sistema de Injeção de combustível do ciclo Diesel de um motor de combustão interna. Sabendo que o mecanismo injetor é uma das partes mais delicadas, exige maior cuidado de manutenção, em virtude de sua grande precisão no funcionamento. 
 O mecanismo de injeção é constituído fundamentalmente por um sistema de controle eletrônico de injeção um sistema de calibração um sistema de alimentação um sistema de fontes de energia e os sistemas e sensores eletrônicos.
(esquema de uma unidade básica do sistema de injeção)
2. Desenvolvimento
2.1 Sistema Padrão de Injeção
 2.1.1 Unidade Injetora
O sistema de Unidade Injetora integra a bomba de alta pressão e o injetor em uma só unidade compacta para cada cilindro do motor. 
Cada Unidade esta instalada no cabeçote do motor e realiza a injeção de combustível diretamente em cada cilindro. A injeção é controlada por meio de uma válvula eletromagnética de acionamento rápido, essa válvula é controlada pela unidade eletrônica de comando que determina o melhor momento e quantidade de combustível que será injetado para cada condição de funcionamento eficiente e seguro.
Existem dois tipos de injeção: 
1- Injeção Direta: Quando o combustível é injetado diretamente na câmara de combustão, tal como na figura abaixo, diz-se que o motor é de injeção direta.
2- Injeção Indireta: Quando o combustível é injetado numa antecâmara como a da figura 5, diz-se que o motor é de injeção indireta
 
 2.1.2 Unidade de Pressão
O Sistema de Unidade de pressão é outro sistema de injeção eletrônica diesel. Para cada cilindro há uma bomba de alta pressão conectada diretamente a seu porta injetor. Essa bomba é acionada é acionada pelo eixo de comando do motor. Comprimindo o combustível à unidade de comando aciona eletronicamente a válvula eletromagnética, que libera a passagem do combustível sob alta pressão ao bico injetor.
O comando eletrônico, que determina a quantidade e o tempo de injeção, é precisamente calculado para cada condição de rotação do motor , assegurando o melhor funcionamento do motor.
 2.2 Componentes do sistema de Injeção
 2.2.1 Filtros de combustível
É responsável por atacar as impurezas do álcool ou da gasolina antes do combustível queimar. Fica entre o tanque e o motor para evitar que partículas acumuladas durante o transporte e armazenamento, como pó, ferrugem, água e sujeira no tanque do veículo cheguem à bomba de combustível e ao bico injetor.
 
2.2.2 Bomba de injeção de alta pressão
A Bomba de alta pressão tem função de fornecer combustível suficiente pressurizado em todas as zonas de funcionamento do motor. A bomba de alta pressão é montada ao motor diesel preferencialmente no mesmo lado que a bomba injetora distribuidora. Ela é acionada através do motor por intermédio de um acoplamento, engrenagem, corrente ou correia dentada. A sua lubrificação e feita pelo combustível ou pelo óleo lubrificante do motor.
A Bomba de engrenagem alimenta o circuito de lubrificação, refrigeração e a câmara do pistão da bomba de alta pressão. O eixo de acionamento com seu ressalto excêntrico movimenta os três pistões da bomba. Quando o PMI é ultrapassado, a válvula de admissão fecha o combustível na câmara de elemento não pode escapar. Ele pode então ser comprimido pela alta pressão de débito de bomba de pré-alimentaçao. A pressão que se forma faz com que a válvula de escape assim que a pressão Rail é atingida , o combustível comprimido entra no circuito de alta pressão. As versões mais atuais dessas bombas admitem combustível na quantidade pedida pelo motor para a carga de rotação do momento. Isso é feito eletronicamente, quando o combustível é admitido na bomba pelo canal apropriado e daí passa para a válvula volumétrica. Esta recebe o sinal eletrônico e reduz seu orifício de retorno para vazar todo o excesso de combustível para o retorno, admitindo para o canal de baixa pressão para o elemento somente a quantidade necessária. Com isso evita-se a pressurização do combustível em excesso e, conseqüentemente, gerar o aquecimento desnecessário do mesmo. O combustível frio permite que o veiculo se utilize de tanque de combustível plástico ao invés de metálicos.
Bomba de alta Pressão
2.2.3 Bico Injetor
O bico injetor é um componente de alta precisão, responsável por borrifar finamente o combustível, na câmara de combustão. Quanto melhor for essa pulverização, maior será a eficiência térmica do motor. 
 Os modernos motores Diesel estão equipados com bicos injetores que devem injetar o combustível em alta pressão e temperatura, tudo para que o motor tenha o melhor desempenho.
 Existem bicos do tipo agulha e bicos do tipo pino. Os bicos agulha são utilizados em motores de injeção direta, porcausa da necessidade de melhor pulverizar o combustível. Podem ser utilizados um ou mais furos, tendo conhecimentos de injetores com ate 12 furos. Os bicos pino, são utilizados em motores de injeção indireta e têm a vantagem de necessitarem de menos manutenções uma vez que esse tipo de bico realiza uma limpeza com o próprio movimento.
Injetor
2.2.4 Modulo de Controle Eletrônico
O modulo eletrônico automotivo é como um computador. Possui internamente uma placa de circuito impresso com um processador (ou controlador) e um programa gravado em uma memória. Em função do estado das entradas conectadas ao módulo, o software decide o que realizar com as saídas do mesmo.
 
Há vários tipos de módulos de controle, basicamente diferenciados pelas funções realizadas e pelas suas características técnicas, especialmente em relação ao hardware.
 
Diagrama de Bloco - Modulo Eletrônico
µP / µC = Microprocessador ou Micro controlador: é o cérebro do módulo eletrônico, responsável pela execução dos programas e pelo processamento e controle das atividades do módulo.
Mem = Memória: armazena o programa do módulo eletrônico. Em geral, é do tipo “PROM” ou “Flash”. O primeiro caso é caracterizado pelo programa já vir gravado do fornecedor e não poder mais ser alterado (processo conhecido como mascaramento). O segundo caso é caracterizado por permitir a troca do programa do módulo, procedimento comumente utilizado em algumas aplicações ou em situações especiais, que necessitem da atualização da versão do programa.
CAN 1 = Porta #1 de comunicação de dados via protocolo CAN Bus 
CAN 2 = Porta #2 de comunicação de dados via protocolo CAN Bus 
LIN = Porta de comunicação de dados via protocolo LIN Bus 
SDI = Porta de comunicação de dados via protocolo proprietário 
Entradas: Porta de entrada dos sinais digitais e/ou analógicos medidos pelos transdutores 
Saídas: Porta de Saída dos sinais digitais e/ou analógicos controlados pelo módulo eletrônico.
2.2.5 SENSORES
2.2.5.1 SENSORES DE PRESSÃO
Também chamado de MAP, Manofold Absolute Pressure, está alojado no compartimento do motor e é ligado ao coletor de admissão através de um tubo de borracha, na maioria dos sistemas, o elemento sensível do sensor de pressão absoluta é constituído de uma membrana de material cerâmico. É composto de duas câmaras, separadas pelo diafragma cerâmico, uma delas fechada à vácuo e a outra exposta à pressão do coletor. 
O sinal derivado da deformação que sofre a membrana, antes de ser enviado ao módulo de injeção eletrônica, é amplificado por um circuito eletrônico alojado junto à membrana cerâmica.
O sensor de pressão absoluta tem como função informar o módulo de injeção eletrônica a pressão absoluta na qual se encontra o coletor de admissão, valor este determinado pela rotação do motor e pela posição da borboleta de aceleração.
A pressão absoluta, mais as informações dos demais sensores do sistema, vão determinar a correta proporção ar/combustível e o avanço de ignição.
2.2.5.1.1 Sensor de Pressão do Combustível
Dispositivo que envia um sinal elétrico à injeção eletrônica do automóvel indicando a presença de oxigênio nos gases de escape, possibilitando o controle da quantidade de combustível a enviar para o motor.
Problemas ou travamento do sensor geralmente se manifestam com a oscilação da marcha lenta, perda repentina de potência e alto consumo de combustível em razão da mistura errada de ar/combustível, podendo também ser indicativo de outros problemas.
2.2.5.1.2 Sensor de Pressão no Coletor
Responsável por informar a diferença de pressão do ar dentro do coletor de admissão, entre a borboleta e o motor, e o ar atmosférico.
		
2.2.5.2 SENSORES DE TEMPERATURA		
2.2.5.2.1 Sensor de Temperatura do Sist. de Refrigeração
 Informa à central a temperatura do líquido de arrefecimento, o que é muito importante, pois identifica a temperatura do motor. Enviando um sinal a unidade de comando. que por sua vez altera o tempo de injeção, avanço de ignição, entrada de ar no coletor e até uma dose extra de combustível pelo injetor de partida à frio.
		 
2.2.5.2.2 Sensor de Temp. do Ar de Admissão 
Este informa à central a temperatura do ar que entra no motor. Junto com o sensor de pressão, a central consegue calcular a massa de ar admitida pelo motor e assim determinar a quantidade de combustível adequada para uma combustão completa.
		 
 		 
 2.2.5.3 SENSOR DE POSIÇÃO
	 
 2.2.5.3.1 Sensor de Posição do Pedal do Acelerador
A posição do pedal do acelerador é captada por dois potenciômetros opostos (sensor do pedal do acelerador) para ativar o corpo de borboleta. A abertura da borboleta necessária para cumprir o desejo do motorista é calculada pela unidade de comando do motor levando em conta a condição de funcionamento do motor naquele momento (número de rotações do motor, temperatura do motor, etc.) e convertida em sinais de ativação para o acionamento da borboleta.
		
2.2.5.4 SENSORES DE VELOCIDADE		 
2.2.5.4.1 Sensor de Rotação do Veiculo
Informa a central a rotação do motor e na maioria dos sistemas a posição dos êmbolos, para a central realizar o sincronismo da injeção e ignição. Na maioria dos projetos ele é montado acima de uma roda magnética dentada fixada no virabrequim, mas pode ser encontrado em outros eixos também.
		 
 2.2.5.4.2 Sensor de Velocidade do Veiculo
Informa a velocidade do automóvel, essencial para varias estratégias da central.
		 
2.3 Sistema Common Rail
Sistemas desse tipo foram inicialmente usados em motores de grande potência. Recentemente, com o avanço dos eletrônicos, foi possível expandi-lo para motores de passeio e utilitários até navios e locomotivas.
A principal vantagem desse sistema, é aliar a alta pressão de ignição, de aproximadamente 2.000 bar, com a possibilidade de realizar injeções múltiplas e com a possibilidade de ajustar o inicio da injeção, de modo a adaptá-lo a cada faixa de funcionamento do motor.
O processo de injeção e comandado pela programação na unidade eletrônica do comando que aciona eletricamente cada um dos injetores.
No sistema de injeção Common Rail, a preção e a injeção são processos independentes. A bomba fornece combustível pressurizado mesmo a baixas rotações do motor. A quantidade e o momento exato de injetar o combustível são calculados na unidade de comando eletrônico, e o acionamento elétrico dos injetores permite alta precisão na injeção.
2.3.1 Injeção Modulada Common Rail
No sistema de injeção modulada Common Rail existe a possibilidade de realização de pré e pós-injeção.
Injeção Modulada
A pré-injeção pode ser anteposta ao PMS em até 90º. Na pré-injeção é introduzida uma pequena quantidade de óleo diesel no cilindro, provocando um "pré-acondicionamento" da câmara de combustão, podendo melhorar o grau de eficiência da queima, produzindo os efeitos abaixo:
Compressão ligeiramente elevada;
redução no atraso de injeção principal;
redução da pressão de combustão;
Esses efeitos reduzem os ruídos da combustão, o consumo de combustível e a emissão dos gases poluentes.
A injeção principal está diretamente ligada com a capacidade do motor de absorção da carga desejada. A sua modulação para acontecer o mais tarde possível traz vantagens na redução da temperatura de pico de combustão e na possibilidade de ocorrerem reações químicas que formam gases tóxicos como o oxido de nitrogênio. A modulação da injeção principal significa a capacidade do sistema Common Rail de gerar uma taxa de elevação de forma trapezoidal, com valor menor no inicio e maior ao final, retardando o injeção como um todo. A pós-injeção, normalmente esta ligada à necessidade de se aumentar a temperatura dos gases de escape com a finalidade de queimar possíveis contaminantes. Portanto, sua função está diretamente ligada com a função e regeneração de dispositivos de controle de emissão instalados no escapamento do motor.
A capacidade de gerar injeções múltiplas e controlada, comalta precisão e baixa tolerâncias, somente é possível com o sistema Common Rail que tenha injetores com válvulas eletromagnéticas de resposta rápida, ou um controle feito com pilhas de cristais piezoelétricos. 
Sistema Common Rail
2.4. Mapa fluxograma completo
4 Bibliografia
http://www.reocities.com/hiostar/Material/motores09.pdf ( Acessado em 15/04)
http://sistemasautomotivos.blogspot.com.br/2009/01/sensor-de-presso-absoluta.html (Acessado em 29/04)
http://www.ufrrj.br/institutos/it/deng/varella/Downloads/IT154_motores_e_tratores/Literatura/No%E7%F5es%20B%E1sicas%20de%20Motores%20Diesel.pdf (Acessado em 15/04)