Post-05 O MOTOR DIESEL - Combustão

Texto 01 de "muitos ontros tantos" por vir


CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES DIESEL

Slide de um trecho do "Curso em Tecnologias Diesel".

Oferecido também na modalidade EAD.


• O motor diesel ao qual o conceito, desenvolvimento e patente datam do final do século 19, teve como criador o Dr. Rudolf Diesel. É o motor mais eficiente em termos energéticos entre todos os tipos de motores de combustão interna conhecidos hoje.

• Esta alta eficiência traduz-se em boa economia de combustível e baixas emissões de gases com efeito de estufa. Neste caso, referimo-nos ao CO2 (dióxido de carbono).

• Outras características do motor Diesel que não foram igualadas por máquinas de conversão de energia concorrentes incluem durabilidade, confiabilidade e segurança do combustível.

• Conceitualmente, os motores Diesel operam comprimindo o ar a alta pressão/temperatura e, em seguida, injetando uma pequena quantidade de combustível atomizado neste ar quente comprimido.

• A alta temperatura faz com que a pequena quantidade de combustível injetado evapore rapidamente. Misturando-se com o ar quente circundante na câmara de combustão, o combustível evaporado atinge sua temperatura de auto-ignição e queima rapidamente. Liberando a energia que está armazenada em sua estrutura (Poder calorífico).

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Motor Diesel Volvo Penta. Confiabilidade é seu ponto forte.


• Eles também são conhecidos por suas emissões extremamente baixas de hidrocarbonetos (HC) e monóxido de carbono (CO). Pois funcionam com excesso de ar. Em decorrência disso, a atmosfera na câmara de combustão é oxidante (muito oxigênio), o que contribui para a quase completa transformação dos hidrocarbonetos em CO2 e H2O.

• No entanto, eles também foram rejeitados por muitos devido ao seu típico odor no escapamento. A fuligem (material particulado/fumaça) é um dos grandes vilões. Outro ponto que precisa atenção especial é alta emissão de óxidos de nitrogênio (NO + NO2 Nox). Porém, técnicas atuais de combustão e pós-tratamento vem mitigando estes 2 componentes a valores extremamente baixos.

• Por fim, uma vez que o desempenho, o consumo de combustível e os poluentes emitidos resultam do processo de combustão, é necessário primeiro compreender os mecanismos de combustão nos motores diesel se quisermos melhorá-lo.



COMPONENTES DO PROCESSO DE COMBUSTÃO


A premissa básica da combustão diesel é sua maneira única de liberar a energia química armazenada no combustível. Para realizar esse processo, o oxigênio deve ser disponibilizado ao combustível de forma específica para facilitar a combustão. Um dos aspectos mais importantes deste processo é a mistura de combustível e ar, que é um processo muitas vezes referido como preparação da mistura.

A figura da combustão de uma vela, pode ser uma ótima analogia para entendermos a combustão Diesel. Temos a evaporação do combustível no cordame, o aumento da luminosidade (igual ao aumento da temperatura) no centro da chama. Já no topo da mesma, temos a formação de fuligem.

Com base nestes pontos chave, pode-se traçar um paralelo com a formação de Óxidos de Nitrogênio (NOx = NO + NO2) e Material Particulado.

· Em motores Diesel, o combustível é muitas vezes injetado no cilindro do motor perto do final do curso de compressão, apenas alguns graus de ângulo de manivela antes do centro morto superior.

· O combustível líquido é injetado em alta velocidade através de pequenos orifícios na ponta do injetor. Ele atomiza em pequenas gotículas e penetra na câmara de combustão. O combustível atomizado absorve o calor do ar comprimido aquecido circundante, vaporiza e mistura-se com o ar de alta pressão e de alta temperatura circundante.

· Como o pistão continua a se aproximar do ponto morto superior (PMS/TDC), a mistura (principalmente ar) atinge a temperatura de ignição do combustível. A ignição instantânea de uma parcela do combustível com o ar pré-misturado ocorre após um pequeno período de atraso de ignição. (Delay ou atraso) .




AS 3 FASES DA COMBUSTÃO DIESEL


· A combustão Diesel é um processo complexo e que depende das características físicas e químicas do combustível.

· De modo simplificado, podemos descrevê-la conforme a figura abaixo:

1 – “Delay” de ignição (a → b)

2 – Combustão em pré-mistura (b → c)

3 – Combustão controlada (c → d)

· Na figura também observamos o processo (d -> e) que é a extinção da chama de combustão.

· Cada etapa destas pode-se discutir por muitos e muitos parágrafos. Assim, entendo ser importante o leitor se concentrar nesta mensagem da foto, aonde cada etapa deste processo é influenciado por diversos fatores.

· Estes fatores, estão ligados a natureza do combustível mas também das características de construção, calibração e uso dos motores.

· Notem que no eixo “Y” do gráfico, temos a taxa de dissipação de energia do processo. Assim, entre “b -> c” temos uma combustão extremamente rápida. Ela é origem da famosa “castanhada” dos motores Diesel !!

Este tema e “muitos outros tantos” são explanados em detalhes em nosso Curso de Tecnologias DIESEL. Este curso está também disponível no formato EAD em nosso site!

https://www.professorlodetti.com.br/



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