Sistema de Alimentação do Motor (Parte II - Motores Diesel) - MotorConsult - Consultoria e Formação Automóvel
O senhor Diesel pelo ciclo de funcionamento do que é há muitos anos conhecido pelo motor Diesel.Qual a grande diferença entre as duas formas de funcionamento do "mesmo" motor ?
Motor a Gasolina (Ciclo Otto).
O ciclo de funcionamento do motor a gasolina processa-se do seguinte modo:
O pistão desce para fazer a ADMISSÃO e, nesta fase, arrasta a gasolina (pulverizada pelo carburador ou injectada pelo injector nos casos de motores com sistema de injecção). Em seguida, volta a subir
(COMPRESSÃO), comprime o ar e a gasolina (mistura) e, logo após isto, uma vela accionada electricamente
"dispara" uma faísca que incendeia a mistura. A combustão (explosão) da gasolina no seio do oxigénio contido no ar provoca o arremesso violento do pistão para baixo novamente (até ao seu ponto morto inferior) - EXPANSÃO. Finalmente, por impulso dos outros pistãos do motor (que estão a fazer as restantes fases do ciclo) sobe para expulsar os gases resultantes da combustão anterior (ESCAPE).
Motor Diesel (Ciclo Diesel)
O ciclo de funcionamento do motor diesel processa-se do seguinte modo:
O pistão desce para fazer a ADMISSÃO do ar. Em seguida, volta a subir para comprimir o ar (COMPRESSÃO). Após a compressão do ar dá-se a injecção do gasóleo. Como o gasóleo entra numa
fase em que o ar está muito quente devido à compressão, dá-se uma combustão gradual (incendeiase) que arremessa o pistão para baixo (EXPANSÃO). Finalmente, por impulso dos outros pistãos do motor (que estão a fazer as restantes fases do ciclo) sobe para expulsar os gases resultantes da combustão anterior (ESCAPE).
Perante isto, já deve ter concluído o seguinte:
- No sistema Otto é necessária intervenção exterior (vela) para haver combustão (todos os órgãos do sistema que garantem a ignição da vela serão tratados posteriormente quando falarmos do Sistema de Ignição).
- No sistema Diesel o combustível (gasóleo) não precisa de intervenção exterior para se ignitar (incendear). No sistema Diesel o combustível só é injectado após a fase de compressão do ar enquanto no sistema Otto a gasolina entra durante a fase de admissão.
Enquanto os motores a gasolina (ciclo Otto) sempre foram abastecidos por um carburador (só há poucos anos a esta parte passaram a ser de injecção), os motores Diesel tiveram sempre injectores para pulverizar o combustível.
A razão para esta diferença reside no facto do gasóleo entrar numa "fase de oposição" à sua própria entrada - devido ao pistão já ter comprimido o ar. Para isso foi necessário, além da bomba de combustível existente no depósito para enviar o gasóleo, adoptar uma bomba de alta pressão que conseguisse enviar o gasóleo para os injectores (um a um de acordo com a altura em que os êmbolos estão preparados para receber o combustível - após compressão do ar), de modo a conseguirem entrar no motor.
Por esta mesma razão, pode dizer-se que os motores diesel sempre foram de injecção multiponto sequencial (um injector por cada cilindro a injectar gasóleo apenas na fase em que o cilindro e respectivo êmbolo está preparado para receber o combustível).
Adicionalmente, para que o gasóleo possa ser "incendeado" é necessário obter muita pressão na fase de compressão dos pistãos. Isto é conseguido à custa de uma taxa de compressão muito superior destes motores quando comparados com os motores a gasolina.
Agora urge perguntar. O que é a taxa de compressão ? Ora taxa, imposto ...Não, não! Fique descansado que não vai ter de pagar nada!
Bem, taxa é um ratio ... Umh?!
OK! Ratio é um quociente, divisão, relação entre dois valores numéricos.
No caso, taxa de compressão é a divisão entre o volume de ar aspirado pelo pistão para dentro do cilindro (todo o volume disponível quando o pistão está no ponto morto inferior) e o volume que sobra quando o pistão termina a fase de compressão.
Quando se diz que a taxa de compressão de um motor é de nove (9) partes para uma (1), quer dizer que o pistão comprime a mistura (sistema gasolina) ou o ar (sistema diesel) num pequeno espaço que corresponde a 1/9 avos do espaço/volume disponível no cilindro.
Imagine que dá um valente murro numa lata de refrigerante e ela fica encolhida até metade da sua altura inicial. Neste caso, a "taxa de compressão" seria de 2 partes para 1.
Ora, se reparar em alguns catálogos de automóvel, conclui facilmente que a taxa de compressão da generalidade dos motores diesel tem o dobro (20 a 22:1) da taxa de compressão dos motores gasolina (8 a 10:1). Isto porque é necessário que haja uma grande compressão do ar para que ele aqueça o suficiente e "incendeie" o gasóleo.
Como consequência, os motores Diesel têm de ser mais robustos e pesados. Adicionalmente, o motor diesel tem reacções mais lentas na condução pelo facto do seu tipo de combustão ser gradual, ao invés de uma violenta e provocada explosão (vela) como acontece nos motores gasolina.
Devido a estas características, o motor diesel sempre foi mais lento, barulhento, etc... e era aplicado em veículos de trabalho (baixo consumo e extraordinária longevidade) ou para fins industriais. O baixo consumo dos motores diesel tem dois aspectos: o preço inferior do gasóleo, mas também o facto de 1Lt de gasóleo fazer sempre mais kilómetros do que a sua "colega" gasolina.
No entanto, há muito poucos anos, esta imagem do diesel começou a alterar-se. Hoje em dia, para quem viaja de automóvel com frequência, torna-se muito mais interessante um veículo diesel em detrimento de um a gasolina.
Será porque o gasóleo evoluiu muito ? Claro que não!
Como os motores diesel eram lentos, rapidamente os construtores perceberam que uma forma simples de lhes dar "mais alma" seria a adopção de Turbo-Compressores.
E assim, desde aí, que tudo se transformou em termos de imagem e volume de vendas das motorizações diesel.
Embora os turbos muito tenham feito pela progressão destes motores no mercado automóvel, também aqui houve necessidade de apurar a tecnologia de modo a reduzir a emissão de poluentes (ainda hoje circulam veículos que na aceleração deitam autênticas nuvens negras de fumo e fuligem - mais parecem polvos a deitar tinta).
A lógica é sempre a mesma - se fizermos motores que consumam menos sem reduzir a performance, teremos também motores menos poluentes. E assim começaram a aperfeiçoar os sistemas de injecção diesel.
Os motores diesel convencionais tinham (têm ainda muitos) pressões de injecção na ordem dos 7/8 Bar (+/- 7 a 8 Kg por cm2).
Os construtores começaram a aumentar as pressões de injecção. A razão é muito simples. Se injectarmos com mais pressão, pulverizamos melhor o gasóleo dentro do motor, consumimos menos, logo, poluímos menos e, melhor ainda, temos mais preformance porque a queima do gasóleo é muito mais rápida e perfeita.
Do pensar ao fazer foi um ápice. E assim começámos a ouvir falar de sistemas Common-Rail, Injector- Bomba, etc...
Imagine que tem um grande jardim para regar e que necessita de 4 mangueiras. Como normalmente acontece, liga as 4 mangueiras à rede pública de água e rega com a pressão pública de abastecimento.
Um vizinho seu, entretanto, lembra-se de inventar um outro sistema de rega.
Coloca um bidão grande a 3 ou 4 metros do chão e liga-o, por um tubo apenas, à rede pública de água. Em seguida, abre 4 furos paralelos no bidão e adapta neles as 4 mangueiras de saída para regar.
Pergunta: quem rega com mais pressão ?
Claro que o seu vizinho, não é verdade ?
Ora, o sistema Common-Rail é quase o resultado do exemplo anterior. A bomba de combustível (existente no depósito de combustível) envia o gasóleo para a bomba de gasóleo de alta pressão (até aqui, nada de novo, porque o sistema diesel antigo já era assim).
A bomba de gasóleo de alta pressão envia (empurra) o gasóleo para um cilindro fino (espécie de mangueira metálica). O gasóleo vai acumulando e ganhando muita pressão dentro desse cilindro (common- rail, isto é, rampa comum a todas as saídas para os injectores). Daqui seguem os tubos para os injectores.
Os injectores são comandados electronicamente.
Abrem mais ou menos tempo de acordo com as necesssidades de alimentação do motor (ao ralenti, alta velocidade, etc...). Como o gasóleo está sujeito a uma enorme pressão, cada vez que um injector abre para alimentar o respectivo cilindro, um jacto muito fino e poderoso entra no motor.
Sistema Injector-Bomba
Este sistema, ao invés de ter uma única bomba de gasóleo de alta pressão, tem um componente constituído
por uma pequena bomba e respectivo injector acoplado. Cada conjunto é colocado para cada um dos cilindros que o motor tiver. Claro está que, tal como no exemplo anterior, as pressões de injecção são avassaladoras.Neste caso, é a própria árvore de cames que acciona estes "injectores - bomba".
O "milagre" conseguido na performance dos motores diesel modernos está subjacente ao enorme aumento das pressões de injecção. Estes modernos motores trabalham com pressões de injecção que podem variar (de acordo com o construtor) entre os 1.500/1.600 Bar a 2.000 Bar de pressão.
Como? o que é um Bar?
Mais ou menos um "gin tónico"! Claro que estou a brincar...!
Transformando isto em "gins tónicos" - 1.500 a 2.000 Kg/cm2.
Imagine o conforto que teria se um elefante se colocasse ao seu colo (não sei quanto pesa um elefante, mas partamos do princípio que são os tais 1.500/2.000 Kg), mas apenas ocupando um pequeno quadrado (com 1cm de lado = 1cm2) do seu corpo - por exemplo num bocadinho da sua mão - resultando daqui os referidos 1.500 a 2.000 Kg/cm2 de pressão.
Por aqui pode avaliar a pressão de que falo.
É por este novo poder dos motores diesel que se torna tão interessante conduzi-los e, por vezes, uma dôr de cabeça ultrapassá-los na estrada.
É que estas novas tecnologias associadas ao poder proporcionado pelos turbos, produzem um binário elevadíssimo no motor e a rotações extremamente baixas. Logo a baixa rotação o motor "dispara" devido à força brutal que produz. Adicionalmente, um veículo com estas características, em 5ª velocidade e à singela rotação de 3.000 rotações por minuto (3.000 r.p.m.) quase voa na estrada consumindo muito pouco quando comparado com os motores diesel antigos.