Componentes do sistema de injeção - BOSCH

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706Gerenciamento de motores Diesel Naativaoda vlvulamagnticaoes-tranguladordesadaaberto.Oestran-gulador de entrada evitauma equalizao totalda presso,demodo que apresso nacmaradecomandodavlvulacaia, diminuindo tambmaforahidrulicaso-bre o pisto de comando da vlvula. Assim que a forahidrulica se apresenteinferior quela sobre o ombro da agulha do bico, a agulhado bico abre.O combustvelpassa ento pelos furos de injeo para dentro da cmara de combusto do motor. Comavlvulamagnticanoativada, oinduzidopressionadoparabaixopela pressodamoladavlvula.Aesferada vlvulafechaoestranguladordesada. Emfuno disso,a pressona cmara de comando da vlvula e no railaumenta no-vamente pelo defluxo atravs do estrangu-Injetor comvlvulamagntica 1 retornode combustvel, 2 bobinamagn-tica,3induzido magntico,4esferadavl-vula,5 cmaradecontrole davlvula, 6 ombro da agulha dobico,7 furodeinje-o,8 estrangulador desada,9 conexo dealia presso,10 estrangulador deenlrada, 11pislo davlvula. 2 3--I-1--++-8 5--';=;:7 7---J@' lador de entrada.Essa presso aumentada exerceumaforaadicionalsobreopisto decomando,demodoqueaagulhado bicofechanovamente. O fluxoatravsdo estrangulador de entrada determina a velo-cidade de fechamento da agulha do bico. Essaativaoindiretadaagulhadoin-jetor atravsdeumsistemamecnicode amplificaodeforaempregadopor-que as foras necessrias para uma rpida aberturadaagulhado injetornopodem serproduzidaspelavlvulamagntica.O chamadovol umedecontrol e,necessrio adicionalmente ao volume de combustvel injetado,chega ao retorno do combustvel atravs dos estranguladores da cmara de controle. Injetor piezo 1 retornodecombustfvel,2 conexo de alta presso, 3 mdulo aluador piezo,4 amplifi-cador hidrulico,5 vlvula,6 agulhadobico, 7 furode injeo. Injetor piezo Omaisnovodesenvolvimentodeinjetor para a 3agerao do CRS trabalha com um atuadorpiezonolugardavlvulamagn-tica.Oatuadorpiezosignificativamente mais rpido do que as vlvulas magnticas utilizadasatento.Foinecessriauma adaptaonaconstruopararealmente poderaproveitarasvantagensdopiezo. Isso foiconseguido pela primeira vez com a construo mostrada nafigura. A agulha do bico controlada hidrulica e diretamentepeloatuador,de modo que no hconexomecnica entre atuador e agulha do bico.Comissono pode haver maisatritoetambmnenhumadeforma-o elstica dos elementos de conexo. Como a agulha do bico noinjetor piezo ficou aindamaisleve e ovolume de retor-nono atuador pde serreduzido drastica-mente,oinjetorpiezoofereceumaoutra srie de vantagens: - o espao estrutural bem menor,ouse-ja, mais compacto, - peso reduzido quase que metade, - podemser realizadasvarias injees por ciclo de injeo, p. ex. duas pr-injees, umainjeoprincipaleduasps-inje-es, - o dbito da pr-injeopode serreduzi-do outra vez significativamente, - os intervalos entre as injees podem ser ainda menores. Paraasaplicaesnomotorexistemou-trosgrausdeliberdade,quepodemser usados,oupara: - reduzir o ruido do motor, - reduzir as emisses emat 20%, - aumentar a potncia do motor, - oureduzir o consumo de combustvel. Devidoaovolumederetornomaisredu-zidopodemser utilzadasbombas de alta pressomenores. Tudoissosovantagenspositivasque foramatingidascomesseconceitototal-mente novo. Sistemas de injeoDiesel707 Componentes do sistema de injeo Bicos eporta-injetores Funces NosistemageraldeummotorDieselos bicosinjetoressooelementode ligao entre o sistema de injeo e o motor. Suas funes so: - a injeo dosada, - a preparao do combustvel, - a formao da curva de injeo, - a vedao contraa cmara de combus-to. Emsistemas combombas injetorassepa-radas(bombasemlinha,distribuidorase deencaixe),osbicosinjetoresestointe-gradosno porta-injetor.Nossistemas uni-dadeinjetora(UIS)esistemasCommon Rail(CRS),osbicos so parteintegraldos injetores. OcombustvelDieselinjetadosobalta presso.Apressodepicodeat 2.000bar,futuramenteatacimadisso. Sobessascondies,ocombustvelno se comporta mais como um liquido incom-pressvele torna-se compressvel.Durante a curtadurao do dbito (aprox.1 ms)o sistemade injeo "inflado"localmente. Com presso e tempo de injeo dados, a seo transversal do bico determina o d-bito de combustvelinjetado nacmara de combusto do motor. O comprimento e dimetro do orifcio,a direodo jato e (comlimitao)oforma-todo orifciodobicoinjetorinfluenciama preparaodocombustivelecomissoa potncia, consumo de combustvel e emis-so de poluentes do motor. Acurvadeinjeodesejadaseconse-gue, dentrodedeterminadoslimites,me-diante umaregulagem"correta"da seo dofluxodobicoinjetor(dependentedo curso da agulha) e pela regulagemdo mo-vimento da agulha.Finalmente, o bico inje-tor devevedar o sistema de injeo contra osgasesdecombustoquentesealta-mente comprimidos(ataprox.1.000 0c). Para evitar um retorno desses gases com o bico injetor aberto, a presso dentro da c-mara de presso do bico deve ser sempre superior presso de combusto. Esse re-708Gerenciamento de motores Diesel quisitoparticularmenterelevantenofim deumprocessodeinjeo(compresso deinjeojbaixadaepressodecom-busto comforte aumento),onde s pode ser garantido com um ajuste meticuloso. Tipos de construo OsdoistiposdemotoresDiesel,quese dividemnos grupos dos motores comc-maradecombustodividida(motoresde antecmaraedecmaradeturbilhona-menta)e comcmaradecombustono dividida (motores de injeo direta), reque-remdiferentes construes de bicos. Paramotores deantecmaraoude c-marade turbilhonamentocomcmarade combustodivididautilizam-seinjetores de pino com um jato coaxial e uma agulha que abre normalmente para dentro. Paramotoresdeinjeo direta comc-marade combusto nodividida utilizam-seinjetores de orificio. Injetores de pino Umbico injetor (tipoON .. SO .. ) e um porta-injetor (tipo KCA com rosca) formam o con-juntoporta-injetorstandardparamotores deantecmaraecmaradeturbulncia (videfig.).Geralmente,utilizam-sebicos injetoresONOSO ..comumdimetroda agulhade 6mme umngulode abertura do jato de 0.Maisraroencontrar-se bi-cosinjetorescomumngulodoconedo jatodefinido(p.ex.12 embicosOIN12 SO .. ). Uma caracteristica do injetor de pino a regulagemdaseotransversalda sada, ou seja,do volume de fluxona dependn-cia direta do curso da agulha. Enquanto no injetordeorifcioaseotransversalau-menta abruptamente logo aps a abertura da agulha do bico, os injetores de pino se caracterizamporumaprogressomuito plana do aumento da seo transversal na faixa de pequenos cursos da agulha.Nes-safaixadecurso,opino,umaextenso da agulha,aindaficadentro do orificiode injeo.Comoseotransversaldefluxo fica disponivel apenas uma pequena fenda anular entre o orifcio de injeo umpouco maior e o pino estrangulador. Com um cur-so maior da agulha o pino libera totalmente o orifcio de injeo e a seo de fluxo au-menta abruptamente. Essavariaodaseotransversalde-pendentedocursoregulaacurvadein-jeoatcertograu,incluindoaquanti-dade de combustivelinjetada porunidade detempo.Noiniciodainjeosaipouco combustivel do bico injetor; nofinalmuito. Essa curva influencia positivamente o ruido de combusto. Deveserlevadoemconta que com se-estransversaismuitoreduzidas,isto, comcursos deagulhamuitopequenos,a agulhado injetor aceleradapelabomba injetora mais fortemente na direo "abrir," saindocomissorapidamentedocur-sodeestrangulamento.Aquantidadede combustveldependentedotempcsobe rapidamentee oruidodecombustoau-menta. Bico injetor de pino 1 pino de presso,2 corpodoinjetor, 3 agulha do injetor, 4furode entrada, 5 cmarade presso,6 oriliciodeinjeo. 7 pinodeinjeo. 2 -..-- --+--3 +-+-----1-- - +--4 --+---1- - 5 ,---fJ!===-:r-- 6 '------7 Deformaparecida tm efeitonegativose-es transversaismuitopequenasnofinal da injeo, poisnofechamento da agulha do injetor o volume de combustvel deslo-cado pode fluir apenaslentamente atravs daseotransversalrestrita.Comisso, o finaldainjeoretardadodesfavoravel-mente.Portanto, o queimporta coorde-naracurvadaseotransversalcoma taxade dbito da bomba injetora e as par-ticularidades do processo de combusto. Comoopinoeofurodeinjeoficam atrsdoassentodaagulhadoinjetor,a fendaanularcoqueificaparcialmentedu-ranteo funcionamento. Osbicosinjetoresdepinochanfrado coqueificammenosemaisuniformemen-te.Souma forma especial do bico injetor depinocujafendaanularentreoorificio de injeoe opinoestranguladorprati-camentenula.Aquiopinoestrangulador pcssui uma superfcie chanfrada que libera a seotransversalde fluxo. A face chan-fradafreqentementeficaparalela ao eixo daagulhadoinjetor.Cominclinaoadi-cionaiaparteplanadacurvadovolume defluxopode aumentarcommaior inten-sidade,promovendo uma passagemmais suave para a abertura plena do bico injetor. Issoinfluenciafavoravelmenteoruidoem cargas parciais e a dirigibilidade. Temperaturasacimade220Cnosbi-cosinjetorestambmprovocamcoqueifi-caoforte.Placasdeproteodecalor esto disponiveis para transferir o calor da cmara de combusto de volta para o ca-becte do motor. Injetores de oriflcio Osconjuntosporta-injetor(OHK)parain-jetores de orifcio apresentamuma grande quantidade devariantes.Aocontrrio dos injetores de pinoaposiodemontagem dos injetores de orifcio normalmente pre-determinada.Osorifciosdeinjeodis-postosnocorpodoinjetoremdiferentes ngulosdevemserorientadosdeacordo coma cmarade combusto.Porisso, o conjuntoporta-injetorfi xadoporgarras ouparafusosocosno cabeote do motor. Adicionalmente,umafixaogiratriase encarrega do pOSicionamento correto: Inj etoresdeorfcioestodsponveis comdimetros de agulha de 4 mm (tama-nhoP)e de 5 ou6 mm (tamanhoS),onde Sistemas de injeoDiesel709 oinjetor defurodeassentoexisteapenas no tamanho P.As molas de presso devem seradaptadas aosdimetros dasagulhas e aos altos valores de presso de abertura situados acima de 180 bar. Especialmente nofinalda injeoa funo devedao importante,poisexiste operigode osga-sesdecombustoretornaremaobicoin-jetor,destruindo-oecomissocausando instabilidadehidrulica.Umajustefinodo dimetro daagulhae da molade presso seencarregadessafunodeestanquei-dade. Injetor de afif/cio 1 pino de presso.2 corpo doinjetor, 3agulhadoinjetor,4furode entrada, 5 cmara de presso,6 orilic;o de injeo, 7 furocego, b ngulo docone doorifcio de injeo. 2 -+--+-- 3 1 + - ~ - 4 r - - - r - - 4 4---1-- - 5 1-----------6 '-'''''''- - --7 71 OGerenciamento de motores Diesel Existemtrsmaneirasdiferentescomo os orifcosdeinjeopodemserarranjados nacpula do bco dos injetores de orifcio. Essastrs construes diferem no volume decombustvel,quepodeevaporarlivre-mentenofinaldainjeoparadentroda cmaradecombusto- tambmconhe-cidoporvolumemorto.Osinjetorescom furocegocilndrico,furocegocnicoe oinjetorcomfurodeassentotmnessa seqnciaumvolumemortosucessiva-mentemenor.Aemissodehidrocarbo-netosdo motor abaixanamesma ordem, emqueevaporamenoscombustvelno inflamado. Formas de injetores 1bico injetor de pino, 2bico injetor de pino chanfrado, 2.vista lateral,2b vistafrontal. 3injetor de aritido com furocego cnico, 4injetor de orifcio com furocego ciln-drico, 5bico injetor de furode assento. Aresistnciamecnicadacpulado bicolimitaocomprimentodosorifcios deinjeoparabaixo.Atualmentenosfu-roscegoscillndricosecn icoselde 0,6 ... 0,8 mm. No injetor de furo de assento o comprimento mnimo do orifcio de 1 mm. A tendncia desenvolver orifciosmais curtos,poisessespossibilitammenores valoresdeemissodefumaa.Astole-rnciasdefluxoquepodemserobtidas nos injetoresdeorifciopor perfuraose situamem3,5%.Mediante um arrecon-damento adicional (usinagem hidroerosiva) dos cantos de entrada dos orifcios de inje-o se obtm tolerncias de 2%. Particularmenteparaousoemmoto-resdeinjeodiretadebaixasemisses para veculos de passeio,obico injetor foi sendorefinado. Atravsdaotimizaodo espao do volume morto no corpo do inje-torea adaptaodageometriadosorif-cios de injeo,foi possvel atingir presso mxima na sadado orifciodeinjeo de modoadisponibilizarumaformaode misturatima.Umamelhorianadistribui-o do jato eminjetores de furo de assento obtidaatravsda utilizaodeumguia duplo da agulha. Nosbicosinjetoresdeorifcioolimite superior detemperatura de 300C,devi-do resistnciatrmicado material.Para aplicaes especialmente difceis,existem ainda luvas de isolamento trmico ou,para motores grandes,atbicosinjetoresrefri-gerados. Porta-injetores standard Umconjuntoporta-injetor formadopelo porta-injetor e obicoinjetor.O bico injetor formadopelocorpodoinjetoreaagu-lhadoinjetor.Aagulhado injetorsemo-vimentalivrementedentro do furoguiado corpodoinjetor,quevecaseguramente contra as altas presses de injeo. Apressodeaberturadeumconjunto porta-injetor(aprox.110 ... 140baremum injetor de pino e 150 ... 250 bar emuminje-tor deorifcio) ajustada atravsda inser-o de arruelas sob a mola de presso. A presso de fechamento definida pela geometriadobicoinjetor, arelaoentre odimetrodaguiadaagulhadoinjetor e odimetro do assento,o assimchamado degrau de presso. Porta-injetor de duas molas So uti lizados preferencialmente em moto-resde injeo direta,onde a curva de inje-o importanteparaa reduo do rudo de combusto. Ousodoporta-injetorde duasmolasalcanaesseefeitodesejado que criadoatravsdo ajustee sincroni-zao de: - presso de abertura 1, - presso de abertura 2, - pr-curso e - curso total Conjunto porta-Injetor 1 entrada,2 corpo do porta-injetor,3 porca de fixaodo bico,4discointermedirio, S bico injetor,6 porca-capa comtubo de presso,7 filtrobasto,8 conexo de re-tomo,9 arruelas de ajuste de presso, 10 canal de presso,11mola de presso, 12 pinode presso. 6 t....;.,I-+I+---- 7 2- --'RCIll =t---8 I H - ~ = - - H ' - I - - 10 4l-+7'--11 3 4---+-1-\\,., 5---++ Sistemas de injeo Diesel711 (videfigo pg. seguinte).O ajuste di! pres-so de abertura 1 feito como no porta-in-jetor deumamola.A pressodeabertura 2 a soma da pr-tensoda mola1 e da mola adicional2.A mola 2 seapia numa buchadeencostoquelimita opr-curso. No processo de injeo, a agulha do injetor abreinicialmenteapenasopr-curso.As amplitudesusuaisdopr-cursoficamen-tre0,03 ... 0.06 mm. Sea presso no porta-injetorcontinuarsubindo, abuchadeen-costoselevantaea agulha seabreato final do curso. Paramotoresdeantecmaraedec-maradeturbilhonamentotambmesto disponveis porta-injetores de duas molas. Osvaloresdeajusteestoadaptadosao sistema de injeo emparticular. Literatura para sistemas de injeo Diesel: Srie de apostilas amarelas: Bombas injetoras emlinha. Reguladoresparabombasinjetorasem li nha. Bombas distribuidoras VE. Bombadistribuidoradepistesradiais VR. - Sistema de injeo de presso modulada Common Rail. - Sistema de injeo de unidades injetoras e de bombas unitrias (UIS/UPS). - A tcnica de injeo Diesel emresumo.