cap 8 - combustão nos motores

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Cap.08: Combustão nos 
Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Depart. de Ciências Amb. e Tecnológicas
Engenharia Mecânica
Motores
Disciplina: Máquinas Térmicas II – Motores de 
Combustão Interna
Prof. Daut Couras
Universidade Federal Rural do Semi-Árido
Máquinas Térmicas II
8.1. Combustão nos motores IC
• Ar e o combustível misturam no coletor
de admissão, passam pela válvula de
admissão e são comprimidos pelo pistão
para o volume da câmara de combustão.
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• Antes do PMS inicia-se a combustão
(faísca).
• Após a inflamação na região da vela a
frente de chama é propagada ao
restante do volume e extinta nas paredes
da câmara e do cilindro.
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Máquinas Térmicas II
8.1. Combustão nos motores IC
• Frente de chama é, teoricamente, de
propagação esférica.
• Na prática: propagação é turbulenta
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• Na prática: propagação é turbulenta
desenvolve-se de forma irregular que
varia conforme o ciclo.
• Numa câmara de vela central, a frente de
chama atinge as paredes desta aprox.
15º depois do PMS, mas a combustão
pode continuar por mais 5 ou 10º.
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8.1. Combustão nos motores IC
• Propagação irregular ou Dispersão
cíclica – causas:
• Desenvolvimento turbulento da
combustão.
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combustão.
• Turbulência que a mistura possuía
antes da sua introdução no cilindro.
• Descontinuidades espaciais de
riqueza da mistura.
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Zonas da combustão normal:
• Ignição pela faísca.
• Desenvolvimento inicial da chama.
• Propagação da chama.
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• Propagação da chama.
• Extinção da chama.
• Duração entre 30 e 90º da árvore.
• Inicia-se antes do PMS e termina após
o instante de pressão máxima.
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• A reação térmica da combustão
inicia-se pela adição da energia da
faísca da ignição.
• Fase de desenvolvimento da
chama: o tempo necessário para
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chama: o tempo necessário para
queimar 1% da massa da mistura.
• O tempo de duração desta fase é
constante, dependendo somente da
riqueza da mistura (ϕ).
• Uma velocidade de rotação mais
elevada do motor originará uma
maior duração em termos de
ângulos de árvore.
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Velocidade laminar de chama:
• Velocidade a que uma frente de
chama laminar se propaga na
mistura (sem turbulência)
adiabaticamente.
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adiabaticamente.
• É uma característica do
combustível e da riqueza da
mistura.
• Depende fortemente da
temperatura da mistura e pouco
da sua pressão.
• A velocidade da frente de chama
real (turbulenta) 10x superior.
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Duração de combustão: definida
entre os valores de 1% e 90% de
mistura queimada.
• Depende da riqueza da mistura,
mas também da velocidade do
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mas também da velocidade do
motor, da geometria da câmara,
da posição da vela e,
obviamente, da velocidade de
combustão.
• Redução: elevada turbulência,
uma câmara compacta (frente de
chama aumenta) e vela central
(reduz espaço pela frente).
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Velocidade de combustão:
• Variação da massa dos gases
queimados no tempo.
• Determinada por processos de
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• Determinada por processos de
difusão na frente de chama,
sendo importante o grau de
turbulência da mistura e a sua
temperatura.
dt
dx
M
dt
M
m m
q
c ×==
m
q
M
M
x =
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Se a frente de chama fosse
perfeitamente esférica, era fácil de
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deduzir que a taxa de queima seria
sempre crescente (frente
aumentaria sempre de área) até à
sua extinção.
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Inicialmente considera-se uma
propagação esférica, instantes
seguintes a área da frente de chama
estabiliza-se e no final reduz-se a
zero.
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zero.
• A taxa de queima dos gases tende
para um valor constante, antes da
sua extinção.
• Câmara real: taxa de produção de
gases queimados cresce até um
máximo, e decresce (diminuição da
área de frente e da pressão no
cilindro).
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Velocidade de propagação de
chama:
• Velocidade linear de
deslocamento da frente de
chama em relação a um
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chama em relação a um
referencial fixo (paredes da
câmara).
• Elevados rendimentos e baixos
consumos:
• Combustões rápidas.
• Liberação de calor no
momento certo(5 a 10º
depois do PMS).
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Calor liberado mais cedo:
• Origina elevadas pressões
durante o movimento
ascendente do pistão.
• Reduz o efeito motor.
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• Reduz o efeito motor.
• Aumenta as perdas térmicas
para as paredes.
• Calor liberado mais tarde:
• Elevada entalpia descarregada
nos gases de escape.
• Muito calor liberado para as
paredes do cilindro.
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Combustões rápidas:
• Maximiza o trabalho do ciclo
real.
• Minimizam a ocorrência de
“knock” (detonação).
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“knock” (detonação).
• Eficiência da mistura pobre:
• Melhora expoente de expansão.
• Reduz as perdas de
bombeamento na válvula
borboleta.
• Temperatura de chama mais
baixa: menores perdas térmicas
e dissociação.
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Dispersão Cíclica:
• Depende da riqueza da mistura
na zona de ignição e na zona de
propagação.
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propagação.
• Mistura levemente rica tende a
acelerar a frente de chama.
• Mistura pobre retarda a frente de
chama e intensifica a dispersão
cíclica.
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Dispersão Cíclica:
• Como existe a variação da
composição local da mistura de
ciclo para ciclo existem ciclos
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ciclo para ciclo existem ciclos
com combustões mais rápidas
que outros.
• Mais acentuado em baixas
cargas.
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Dispersão Cíclica:
• Rotações Elevadas: elevada
turbulência homogeneíza melhor
a mistura reduz a dispersão
cíclica.
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cíclica.
• Baixas Cargas: diluição dos
novos gases pelo queimados
penaliza a ignição da mistura e
propagação da chama.
• Motores de queima pobre
necessitam de elevada
turbulência.
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Diagrama p-V:
• As linhas de compressão e
expansão são retas de
inclinação entre 1,3 e 1,5
(expoente politrópico).
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(expoente politrópico).
• 1,3: para a mistura ar-
combustível.
• 1,35: é superior ao expoente
adiabático para os gases de
escape.
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8.1.1. Caracterização da Combustão Normal
• Combustão Anormal – tipos:
• “Knock” (detonação): tem origem num
início de combustão normal.
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início de combustão normal.
• Pré-ignição: ignição à superfície gera-
se a partir de pontos quentes da
câmara de combustão.
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8.2.1. Turbulência
• A velocidade de combustão duma mistura estacionária é
extremamente lenta.• Na prática: escoamento através das tubulações e restrições e
compressão no cilindro causa elevada turbulência.
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compressão no cilindro causa elevada turbulência.
• Velocidade de combustão pode ser 10x superior.
• Formas de produzir:
• “Swirl”
• Barril ou “tumble”
• “Squish”
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8.2.1. Turbulência
• “Swirl”:
• Inserção de obstáculos no
escoamento: defletores nas
válvulas de admissão ou
encurvamento nas tubulações de
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encurvamento nas tubulações de
admissão.
• Eleva as perdas de carga.
• Aumentar a superfície média da
frente de chama e reparte
melhor a região dentro da
câmara.
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8.2.1. Turbulência
• “Barrel Swirl” ou tumble:
• Criação dum turbilhão de eixo perpendicular ao eixo do
cilindro que é intensificado na compressão da mistura.
• Usado em motores de 4 válvulas.
• Pode-se usar válvulas borboletas na tubulação que leva a
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• Pode-se usar válvulas borboletas na tubulação que leva a
uma das válvulas de cada cilindro.
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8.2.1. Turbulência
• “Squish”:
• “Esmagamento” da mistura na periferia
da câmara de combustão quando o
pistão sobe até PMS.
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pistão sobe até PMS.
• A mistura é violentamente atirada para
o centro da câmara, produzindo um
nível de turbulência elevada.
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8.2.1. Turbulência
• Esses processos referem-se a macro-turbulência.
• Micro-turbulência:
• Pode acontecer num fluido globalmente parado, mas
dotado de uma intensa agitação local: micro-vórtices e a
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dotado de uma intensa agitação local: micro-vórtices e a
nível molecular.
• As macro-turbulências transformam-se em grande parte em
micro-turbulências no PMS, mas o restante dissipa-se em
calor, havendo sempre uma macro-turbulência residual.
• Na zona da vela deverá ter somente micro-turbulência, não
devendo haver grandes movimentos de mistura na ignição.
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8.2.1. Turbulência
• Velocidade de propagação de chama:
• Aproximadamente proporcional à velocidade média do
pistão.
• Diretamente proporcional a turbulência.
• Motor IC: velocidade de propagação de chama é
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• Motor IC: velocidade de propagação de chama é
praticamente proporcional à sua velocidade de rotação.
• Avanço de ignição:
• Diretamente proporcional ao regime.
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8.2.2. Taxa de Compressão
• Aumentando consegue-se uma velocidade de chama mais
elevada, pois a pressão e a temperatura da mistura são mais
elevadas no instante da ignição e da propagação:
• Energia necessária para a ignição é mais baixa (início de
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• Energia necessária para a ignição é mais baixa (início de
combustão mais fácil e rápido).
• Propagação da frente de chama é mais rápida, velocidades
de combustão elevadas.
• Aumento da turbulência da mistura.
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8.2.3. Avanço da Ignição
• A ignição deve ser posicionada
de maneira a que se obtenha o
valor máximo de pressão logo
após o PMS e para isso a
faísca deve ocorrer com um
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faísca deve ocorrer com um
certo avanço (10º a 50º).
• Aumenta o torque do motor.
• MBT: ponto torque de
máximo.
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8.2.3. Avanço da Ignição
• Avanços exagerados:
• Aumento excessivo da
pressão durante a subida
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pressão durante a subida
do pistão, reduzindo a sua
componente útil.
• Pode originar o “knock”.
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8.2.4. Qualidade da Faísca
• Energia: 50mJ durante um período entre 10 e 1000µs.
• Posição da faísca depende do tipo de vela que se usa e da
posição da vela na câmara de combustão.
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posição da vela na câmara de combustão.
• Elevadas velocidades de rotação: pouco tempo de energização
resultando em faíscas de baixa energia.
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8.2.5. Riqueza da Mistura
• Binário Máximo: riquezas ligeiramente superiores à
estequiométrica.
• Queima pobre: velocidades de combustão relativamente baixas
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• Queima pobre: velocidades de combustão relativamente baixas
se a turbulência da mistura não for aumentada.
• Dispersão cíclica: aumenta com o emprobecimento da mistura,
há maior probabilidade de ocorrência de pontos
excessivamente pobres nas imediações dos eletrodos da vela.
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8.2.6. Nível de Preparação da Mistura
• Mistura perfeitamente homogeneizada queima
adequadamente.
• Combustíveis gasosos: baixo nível de potência (volume
ocupado pelo combustível).
• Combustíveis líquidos: elevada preparação da mistura se
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• Combustíveis líquidos: elevada preparação da mistura se
houver espaço e tempo suficiente.
• Inversamente proporcional a velocidade do motor.
• Pulverização do combustível:
• Não é necessário completamente vaporizado: gotas de
reduzidas dimensões, mistura é densa (estado líquido).
• Reduz a temperatura da mistura.
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8.2.7. Carga e Velocidade do Motor
• Aumento da velocidade:
• Aumenta o nível de turbulência (benéfico para combustão).
• Eleva a velocidade de combustão.
• Deve haver avanço na ignição.
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• Rotações elevadas:
• Carga reduzida eleva substancialmente a turbulência da
mistura, pois a velocidade do ar aumenta.
• Rotações baixas:
• Baixa pressão no coletor de admissão: gases de escape
retornam (aumento da dispersão cíclica).
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8.2.8. Temperatura, Pressão e Umidade do Ar
• Elevação destes parâmetros proporciona uma combustão mais
rápida.
• Aumento da pressão e redução da temperatura: efeito do
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• Aumento da pressão e redução da temperatura: efeito do
aumento da densidade da mistura.
• Aumento da umidade: reduz a velocidade de chama e a
temperatura máxima de combustão.
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8.2.9. Características do Combustível
• Índice de octano:
• Determina a taxa de compressão e a velocidade de
combustão.
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• Elevado num motor com elevada taxa de compressão:
queima mais eficiente.
• Num motor de taxa de compressão baixa: obterá mesmo
rendimento que dum combustível de menor índice de
octano.
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8.3. Câmaras de Combustão dos Motores IC
• Principais características:
• Compacto.
• Posição da vela.
• Temperatura máximas das paredes, especialmente em
zonas longe da vela.
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zonas longe da vela.
• Área de passagem dos gases e posição das válvulas.
• Turbulência e enchimento.
• Posicionamento dos coletores de admissão e escape.
• Minimizar a ocorrência do “knock” e queimar rapidamente.
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8.3. Câmaras de Combustão dos Motores IC
• Câmara ideal:
• Compacta (baixa razão superfície/volume).
• Vela colocada centralmente (minimizar a distância
percorrida pela frente chama) ou, quando tal não seja
possível, pode-se usar duas por cilindro.
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possível, pode-se usar duas por cilindro.
• Área de frente de chama deverá aumentar com sua
progressão.
• As paredes (válvulas e velas incluídos) deverão ter uma
temperatura o mais homogênea possível.
• As válvulas devem ser colocadas de maneira a que se
maximizem a área de passagem dos gases.
• A turbulência da mistura deve ser elevada, mas não deverá
penalizar grandemente o enchimento.
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8.3.1. Câmaras com Válvulas Laterais
• Câmara de combustãoconsiste
no volume que faz a ligação
entre o cilindro e as válvulas.
• Vantagens: facilidade de
fabricação e baixo custo de
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fabricação e baixo custo de
produção.
• A vela deve ser colocada sobre
as válvula de escape.
• Propensa ao “knock”.
• Baixa compacidade.
• Rendimento é extremamente
baixo.
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8.3.2. Câmara de Turbulência
• Zona de esmagamento: pistão
praticamente toca o cabeçote,
sendo a mistura a comprimir
violentamente empurrada para a
câmara produzindo-se elevada
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câmara produzindo-se elevada
turbulência.
• Velocidade de combustão é alta.
• Taxas de compressão
superiores: 6:1.
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8.3.3. Câmaras em Banheira
• Cavidade em forma de fundo de
banheira.
• Válvulas paralelas e o seu eixo
geralmente é paralelo ao do
cilindro.
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cilindro.
• A vela é posicionada numa
posição lateral, colocando-se
com seu eixo inclinado em
relação ao do cilindro.
• Diâmetro das válvulas é
condicionado pelo do pistão
(inferior a metade deste).
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8.3.3. Câmaras em Banheira
• Enchimento da câmara de
combustão é prejudicado: em
grande parte do perímetro das
válvulas, haver uma parede,
sendo difícil a entrada e saída
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sendo difícil a entrada e saída
dos gases.
• Arestas: pontos quentes,
depósitos de carbonos.
• Baixo custo de fabricação.
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8.3.4. Câmaras em cunha ou triangular
• As válvulas são paralelas entre
si, mas inclinadas em relação ao
eixo do cilindro.
• Maior compacidade sem arestas
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• Maior compacidade sem arestas
vivas.
• Permite melhores enchimentos.
• Os pistões são geralmente
curvos e apresentam bolsas
para que as válvulas não o
atinjam.
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8.3.5. Câmaras Hemisférica
• Boa compacidade e grande
diâmetro das válvulas: potência
e estabilidade de combustão a
baixa rotação.
• Para que a taxa de compressão
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• Para que a taxa de compressão
seja elevada a coroa do pistão
terá de ser convexa.
• Vela colocada numa posição
lateral (ou 2 velas): o trajeto da
frente de chama seja o mais
curto possível, proporcionando
uma combustão rápida.
• Custo elevado.
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8.3.6. Câmara Trapezoidal
• Formada no topo do cilindro sendo o cabeçote uma peça plana
sem volume escavado.
• Câmara de combustão limitada pelo topo do pistão, paredes
laterais do cilindro e cabeçote do cilindro.
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laterais do cilindro e cabeçote do cilindro.
• Coroa do pistão pode ter uma certa convexidade, de maneira a
“esmagar” a mistura contra o cabeçote.
• Enchimento baixo.
• Vela central.
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8.3.7. Câmara no Pistão
• Cabeçote plano com válvulas
paralelas.
• Câmara de combustão usinado
na cabeça do pistão.
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na cabeça do pistão.
• Boa compacidade.
• Baixos enchimentos: diâmetro
das válvulas condicionado pelo
do pistão.
• Induz “Squish”.
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8.3.8. Câmara de 4 Válvulas (pent-roof)
• Compacta, vela na posição
central e enchimento excelente.
• Válvula de diâmetro pequeno:
bom arrefecimento da válvula de
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bom arrefecimento da válvula de
escape.
• Abertura de válvula muito ampla:
não trabalha suavemente em
baixas velocidades.
• Em velocidades elevadas:
torque e potência altas.
• Turbulência tipo “tumble”.
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8.3.8. Câmara de 4 Válvulas (pent-roof)
• Em velocidades baixas:
inoperância de uma das válvulas
de admissão.
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de admissão.
• Induz a turbulência “swril”.
• Válvula borboleta que corta o
fluxo da mistura.
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8.3.9. Câmara de 4 Válvulas Radiais
• Custo elevado: motores de
competição ou motores de
motos.
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• Elevada compacidade.
• Vela central.
• Turbulência a alta rotação.
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8.4. Combustão Anormal
• Três tipos:
• Pré-ignição ou ignição à superfície.
• Auto-ignição.
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• “Knock”: grilar ou detonação.
• Quanto maior a taxa de compressão ou maior a temperatura do
motor e misturas estequiométrica maior a possibilidade de
ocorrência dos três.
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8.4.1. Ignição à Superfície
• Geralmente ocorre em motores mais
desgastados.
• Ignição iniciada por um ponto quente: depósito
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de carbono ou os eletrodos da vela.
• Pode ser originado a partir das válvulas de
escape ou de descontinuidades da câmara
de combustão.
• Pode iniciar:
• Pré-ignição: antes da faísca.
• Pós-ignição: depois da faísca.
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8.4.1. Ignição à Superfície
• Pré-ignição é mais grave: pode resultar em
“knock”.
• Após a ignição à superfície desenvolve-se uma
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frente de chama turbulenta.
• O que diferencia da combustão normal:
momento e posição do início da combustão.
• Várias frentes de chamas elevam a pressão e
resulta em combustão severa.
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8.4.1. Ignição à Superfície
• Pré-ignição progressiva: desenvolve-se
progressivamente.
• Com o aumento do nível térmico do ciclo, o
ponto quente originário do início da
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ponto quente originário do início da
combustão, aquecerá mais, iniciando a
combustão mais cedo.
• Teoricamente: ponto de máxima pressão
ocorre entes do PMS e anula o torque.
• Prática: aparecimento de “knock” violento e
paredes com temperaturas elevadas.
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8.4.1. Ignição à Superfície
• Continuação da marcha do motor após a
ignição ter sido desligada (“run-on”), quando a
alimentação é por carburadores.
• Evitada pela redução do avanço da ignição ou
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• Evitada pela redução do avanço da ignição ou
uso de velas frias (temperaturas entre 1100 e
1300K).
• MOGI, 1998: O efeito do aumento da taxa de
compressão e do aumento do avanço da
ignição na pré-ignição devem-se à ocorrência
do “Knock”: aumenta a taxa de transferência de
calor para as paredes, elevando a sua
temperatura.
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8.4.2. Auto-Ignição
• Ignição instantânea de toda a mistura.
• Causas: Alta taxa de compressão e/ou paredes muito quentes.
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• Pequenos motores de aeromodelo se utilizam desta combustão
usando uma vela incandescência.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
• Forma de auto-ignição da mistura, na qual as
condições de temperatura são superiores às
de ignição espontânea.
• Velocidades de propagação de chama
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• Velocidades de propagação de chama
elevadas e ruído metálico (grilar).
• Acontece após o início da combustão normal
iniciada pela faísca: pode-se chegar as
condições de ignição num determinado ponto
da câmara de combustão (convecção e
radiação).
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
• Combustão normal acontece a velocidades
sub-sônicas, mas o “knock” propaga-se a
velocidades sônicas.
• A velocidade de chama e de propagação da
Prof.: Daut Couras
• A velocidade de chama e de propagação da
pressão são iguais, o que ocasionam o
aumento brutal de pressão local e ondas de
pressão elevadíssimas.
• As ondas de choque refletem nas paredes são
responsáveis pelo barulho e vibração
característicos.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
Prof.: Daut Couras
Universidade Federal Ruraldo Semi-Árido
Máquinas Térmicas II
8.4.3. “Knock” (Grilar)
• Características perigosas: com o grande
aumento da pressão, a temperatura aumenta
excessivamente, pondo risco os materiais
• Pistões: de alumínio, não suportam altas
Prof.: Daut Couras
• Pistões: de alumínio, não suportam altas
temperaturas continuamente, pdendo a sua
coroa ser fundida e abrir um buraco, ou os
segmentos ficarem presos.
• Válvula de escape: gases de escape elevam a
temperatura.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
• Pode ocorrer perto do final da combustão:
após o PMS.
• Formas de evitar: reduzir a taxa de
compressão, melhorar o tipo de combustível,
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compressão, melhorar o tipo de combustível,
arrefecer a mistura e atrasar a
ignição(somente para taxas <11:1).
• “Knock” pode ser um causador da ignição à
superfície.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
• “Knock” derivado da iniciação normal da
combustão é repetitivo, enquanto que o
derivado da ignição a superfície é ocasional.
• Pode não ocorrer em todos os ciclos nem em
Prof.: Daut Couras
• Pode não ocorrer em todos os ciclos nem em
todos os cilindros.
• Geralmente é mais intenso em um cilindro do
que nos outros.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
• Pode ocorrer tanto a baixa como a alta
velocidade.
• Baixa velocidade: “knock” de aceleração
(grilar) quando se abre o acelerador a baixa
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(grilar) quando se abre o acelerador a baixa
rotação.
• Não é muito destrutivo: não se prolonga.
• Altas velocidades: não é facilmente audível.
• É mais destrutivo.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
• Altas velocidades – consequências:
• Pré-ignição, pelo aquecimento dos
depósitos na câmara.
• “Knock” por pré-ignição cada vez mais
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• “Knock” por pré-ignição cada vez mais
cedo e mais intenso, levando a destruição
do motor.
• Erosão gradual de regiões da câmara de
combustão.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
• Ocorre a máxima carga (borboleta
completamente aberta): restrição à potência e
torque máximo do motor.
• Detecção: sensores de “knock” ou audição
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• Detecção: sensores de “knock” ou audição
humana.
• Sensores: enviam a informação para central
da ignição que avança.
• São sensores de ondas vibratórias ou de
vibrações.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
• A pré-ignição geralmente ocorre pelo
aquecimento das paredes provocado pelo
“knock”.
• Frequência das ondas de detonação: 6 –
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• Frequência das ondas de detonação: 6 –
20kHz.
• Ocorrência é função: temperatura e riqueza
local da mistura.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
• Formas de minimizar:
• Reduzir o avanço da ignição.
• Aumentar o IO do combustível.
• Reduzir a taxa de compressão.
• Aumentar a turbulência.
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• Aumentar a turbulência.
• Reduzir a carga.
• Aumentar a riqueza da mistura.
• Aumentar a velocidade do motor.
• Baixar a temperatura de admissão.
• Baixar a pressão de admissão.
• Reduzir as temperaturas máximas das
paredes da câmara.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
• Formas de minimizar:
• Reduzir a distância máxima entre a vela e
qualquer ponto da câmara.
• Usar câmaras de combustão mais
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• Usar câmaras de combustão mais
compactas.
• Admitir uma maior porcentagem de
combustível no estado líquido.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
• Em relação ao combustível:
• Quanto maior (e mais pesado) for, mais
propenso é para o desenvolvimento do
“knock”.
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• Um motor varia a sua compressão efetiva ao
longo da vida:
• Inicialmente sua compressão aumenta
pela acomodação dos componentes.
• Após 80 a 150 mil km a compressão
começa a baixar, como resultado dos
desgaste dos segmentos e válvulas.
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8.4.3. “Knock” (Grilar)
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8.4.3.1. Detonação
• Aparece quando a velocidade de propagação
da frente de chama, acelerada expansão dos
gases queimados, iguala a velocidade do som.
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• A onda de pressão criada vai aumentando de
intensidade com a progressão da combustão.
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8.4.4. Parâmetros Relativos ao Knock
• Avanço da ignição:
• Quanto mais avançada mais propensão ao
“knock”.
• Este é o parâmetro controlada pela
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• Este é o parâmetro controlada pela
sistema de ignição.
• Pode ser efetuado cilindro por cilindro.
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8.4.4. Parâmetros Relativos ao Knock
• Taxa de Compressão:
• Não é possível utilizar valores superiores a
10-11:1.
• Quanto mais elevada fora a taxa mais
propenso.
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propenso.
• Turbulência:
• Aumenta a velocidade de propagação de
chama, pelo que a combustão será mais
rápida, não havendo tempo à ocorrência...
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8.4.4. Parâmetros Relativos ao Knock
• Carga imposta:
• Cargas mais elevadas vai originar
pressões e temperaturas mais elevadas na
altura da combustão.
• Cargas mais baixas pedem avanço de
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• Cargas mais baixas pedem avanço de
ignição, improvável a ocorrência.
• Riqueza da Mistura:
• Aumento da riqueza reduz a possibilidade,
mas inflama com maior facilidade.
• Misturas pobres originam temperaturas
mais baixas, retardam o aparecimento do
“knock”.
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8.4.4. Parâmetros Relativos ao Knock
• Velocidade do motor:
• Aumento cria mais turbulência, reduz a
possibilidade.
• Velocidades elevadas implicam empouco
tempo para o aparecimento do “knock”.
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tempo para o aparecimento do “knock”.
• Temperatura e pressão de admissão:
• Redução da originam menores pressões e
temperaturas na altura da combustão
reduz a possibilidade...
• Uso de inter-cooler.
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8.4.4. Parâmetros Relativos ao Knock
• Temperatura do motor:
• Quanto menor for ... menor será a
transferência de calor para os gases
durante a compressão e maior será a
perda de calor dos gases durante a
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perda de calor dos gases durante a
combustão.
• Ambos reduz a possibilidade...
• Recirculação de gases de escape:
• Reduz a temperatura máxima de chama,
reduz a possibilidade...
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8.4.4. Parâmetros Relativos ao Knock
• Preparação da mistura:
• Preparação deficiente: grandes
quantidades de de combustível líquido,
origina temperaturas menores durante a
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origina temperaturas menores durante a
compressão.
• O sistemas de injeção permitem maiores
taxas de compressão.
• Fornecer calor à mistura antes de ser
admitida.
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8.4.5. Índice de Octano
• O IO da gasolina afeta a taxa de compressão
que o motor pode ter, sem incorrer em
detonação.
Taxa de
compressão
IO necessário Rendimento (%)
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compressão
IO necessário Rendimento (%)
5:1 72 -
6:1 81 25
7:1 87 28
8:1 92 30
9:1 96 32
10:1 100 33
11:1 104 34
12:1 108 35
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8.4.6. “Rateres” (“backfire”
• Combustões anormais que acontecem no coletor de escape ou
no de admissão.
• Mais comuns: escape por falta de ignição dentro do cilindro.
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• A mistura A/F é descarregada para o sistema de escape e
aí entra em combustão.
• Produz umagrande expansão dos gases ao inflamar,
podendo resultar no rompimento dos bojos e originar um
grande ruído e labaredas saindo do tudo de escape.
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8.4.6. “Rateres” (“backfire”)
• Na admissão:
• São mais destrutivos pois destroem o filtro de ar e a sua
caixa.
• Associados a misturas pobres tem duas causas:
• Falha de ignição num ciclo, essa mistura pode arder
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• Falha de ignição num ciclo, essa mistura pode arder
pela faísca que alguns sistemas incluem no cruzamento
de válvula, por isso a combustão pode se propaga do
escape à admissão.
• Mistura muito pobre tanto no início como o
desenvolvimento da combustão são muito lentos e pode
acontecer que ainda se desenrole a combustão quando
a abertura da válvulas de admissão (final do escape),
situação que a frente de chama se propaga ao coletor
de admissão.