Câmara de combustão: o que é, para que serve e quais os sintomas de defeitos?

Em Automóveis e veículos por André M. Coelho

A câmara de combustão é uma parte do motor de um veículo onde ocorre a mistura do ar com o combustível, essencial para que o veículo possa se movimentar. Com a explosão, o veículo transforma a energia em potência e torque para movimentar as rodas do motor.

E como todo componente de um veículo, a câmara de combustão pode apresentar problemas.

Vamos explicar um pouco mais sobre este componente

O que é uma câmara de combustão?

A câmara de combustão é a extremidade operacional da câmara de combustão interna. Dentro de um motor de combustão interna, a câmara de combustão é o local onde a mistura ar / combustível é fornecida, comprimida e inflamada. A mistura ar / combustível, uma vez inflamada, produz uma explosão que força os pistões a realizarem outro ciclo. Este ciclo da câmara de combustão é frequentemente referido como o ciclo de “chupar, apertar, bang, soprar” (e vou deixar para sua imaginação encontrar uma maneira colorida de lembrar esse processo …).

Problemas da câmara de combustão dentro do motor

Entender o que está acontecendo dentro da câmara de combustão e o que sai da válvula de escape é fundamental para resolver problemas de emissões ou dirigibilidade. E diagnosticar falhas de ignição e problemas de emissão está ficando mais difícil nos motores modernos. Você deve entender o que aconteceu e o que acontecerá no momento em que a vela acender o combustível. Você também deve saber o que os engenheiros estavam pensando quando tentaram criar o evento de combustão perfeito.

A câmara de combustão é responsável por transformar o combustível em energia para o seu veículo. (Foto: YouTube)

Taxa de compressão do motor

O motor de combustão interna nunca será perfeito, mas estamos chegando perto. Nos últimos anos, os motores avançaram não apenas em termos de emissões, mas também de potência. Os motores fabricados há menos de uma década teriam sido destruídos pelos eventos de combustão mais enxutos que vemos hoje. Isso foi possível movendo a porta do injetor de combustível para o cilindro e aperfeiçoando o evento de combustão.

Alguns motores naturalmente aspirados já chegam até uma taxa de compressão de 12:1. Em 1964, o motor médio tinha apenas uma taxa de compressão de 10,25:1. Um construtor de motores da década de 1960 poderia construir um motor de taxa de compressão de 12:1, mas exigiria “gasolina de corrida”, e sempre havia a possibilidade de que um defeito no carburador, sistema de válvula ou sistema de ignição pudesse destruir o motor em um piscar de olhos teria uma mistura muito pobre e teve um problema de detonação. Em um motor moderno, 12: 1 pode ser alcançado com bomba de gás e pistões fundidos, tudo isso com emissões muito baixas e uma garantia de emissões de 80.000 milhas.

O que mudou?

Os engenheiros sabem mais do que nunca o que acontece dentro da câmara de combustão, graças às câmeras de alta velocidade e aos modelos de computador. Além disso, a velocidade de computação dos microprocessadores é muito mais rápida do que há anos atrás. O módulo pode fazer alterações na faísca e no combustível mais rapidamente, enquanto processa mais entradas do sensor do que nunca. Isso tornou o evento de combustão quase perfeito.

O que é perfeito na taxa de compressão?

O veículo de combustão interna perfeito seria capaz de colocar a quantidade exata de combustível e ar na câmara de combustão. A centelha alcançaria seu pico quando a mistura fosse devidamente agitada e o pistão estivesse na posição correta. A frente de chamas se espalharia uniformemente e não teria que lutar contra a turbulência.

Se o evento de combustão perfeita acontecesse, você não obteria nada mais do que água e dióxido de carbono como subproduto. Não haveria nenhum combustível não queimado ou oxigênio. Também ocorreria na temperatura certa, de forma que os óxidos (oxigênio “hiperativo” ativado por temperaturas mais altas) não se combinassem com o nitrogênio e o carbono para formar óxidos nítricos (NOx) e monóxido de carbono (CO). Este carro perfeito não precisaria de nenhum dispositivo de controle de emissões.

Como ainda não chegamos lá, temos sistemas de recirculação de gases de escapamento (EGR), injeção de ar secundário e conversores catalíticos.

Velas de ignição

Em teoria, as velas de ignição não mudam em 100 anos. Na prática, eles são um dos componentes mais evoluídos em um motor. Com os motores modernos de hoje, a área onde a faísca é criada é uma parte muito menor e mais fina do eletrodo, enquanto as lacunas do plugue são praticamente as mesmas.

Mas, a maior mudança é o posicionamento e o diâmetro da vela de ignição moderna, pois os motores são reduzidos, mas têm o dobro da complexidade de anos atrás.

Todo mundo reclama das velas de ignição de alguns modelos de veículo porque elas são difíceis de remover, mas muito poucas pessoas perguntam por que elas foram colocadas lá em primeiro lugar. As velas de ignição podem seer longas e estreitas, de modo que os eletrodos estão perfeitamente posicionados perto das válvulas de exaustão e admissão, e estão posicionados para ficar fora do caminho das árvores de cames, válvulas e portas de admissão. Antes de reclamar, lembre-se que a localização foi determinada com modelagem de computador para garantir que a frente da chama se espalhe uniformemente pela câmara de combustão e queime todo o combustível. Isso significa que o conversor catalítico não precisa lidar com os hidrocarbonetos não queimados.

Sistemas EGR da câmara de combustão

Os sistemas EGR colocam uma pequena quantidade de gás inerte na câmara de combustão para controlar as temperaturas. Como os gases de escape normalmente não queimam, isso diminui a temperatura de combustão e reduz as emissões de NOx do motor.

Quando as coisas aquecem na câmara de combustão a temperaturas em torno de 1.300° C ou 2.500° F, o oxigênio e o nitrogênio começam a se combinar e formam NOx e CO.

Ao colocar os gases de escape na câmara de combustão, a mistura ar / combustível é diluída pelos gases de escape inertes. Isso retarda o processo de combustão e reduz as temperaturas de combustão para níveis onde o NOx não se forma.

Veículos mais novos com válvula de distribuição variável nos eixos de comando de escape e de admissão podem ajustar o tempo para que uma pequena quantidade de gás de exaustão seja sugada de volta para a câmara durante o curso de admissão através das válvulas de exaustão. Isso é feito acionando o sincronismo e a elevação do eixo de comando. Ao longo dos anos, os veículos foram capazes de avançar e retardar os eixos de comando mais rapidamente e os atuadores têm um grau de rotação maior.

Sistemas Secundários de Injeção de Ar

O problema com o evento de combustão perfeita é que ele deve ocorrer em uma ampla gama de temperaturas do motor e do ar. O motor moderno ainda tem dificuldade em dar partida e controlar as emissões em partidas a frio.

Os sistemas de injeção de ar secundários bombeiam o ar externo para o fluxo de exaustão para que o combustível não queimado possa ser queimado. Os primeiros sistemas tinham uma bomba de ar acionada por correia. Os sistemas aspirados mais novos usam o vácuo criado por um pulso de exaustão para puxar o ar para o tubo. Os sistemas mais recentes usam um motor elétrico para bombear o ar. Esses sistemas são críticos para a vida do conversor catalítico.

Conversor catalítico

Em condições ideais, um catalisador de três vias pode reduzir entre 50% e 95% das emissões de NOx e 99,9% do combustível não queimado. É a última parada para poluentes e, se os sensores a montante do sistema de emissões estiverem comprometidos, ela só pode compensar até certo ponto antes que as emissões do tubo de escape aumentem.

Lógica de diagnóstico de problemas na câmara de combustão

Para diagnosticar corretamente um veículo de alta emissão, às vezes você deve pensar como um engenheiro. Os motores modernos são capazes de operar no limite irregular entre a detonação e a eficiência máxima de combustível, pois são capazes de detectar, controlar e se adaptar.

A parte de detecção significa que há mais sensores no veículo, como sensores de oxigênio a montante e a jusante. Esses sensores são mais sensíveis e podem mostrar muito mais resolução. Além disso, os módulos que processam as informações são capazes de usar as informações rapidamente para mapear os trims de combustível, as curvas de ignição e o sincronismo das válvulas.

Controlar o evento de combustão tornou-se mais fácil com o tempo de válvula variável, ignição eletrônica e injeção direta. Essas tecnologias garantem que a mistura correta de ar / combustível esteja na câmara de combustão e inflamada no momento ideal para atingir o evento de combustão mais eficiente e poderoso.

Os motores modernos também são capazes de se adaptar melhor a condições como mudanças na qualidade do combustível, temperatura ambiente e demandas do motorista, detectando e controlando o evento de combustão quase em tempo real.

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Sobre o autor

O pai de André já teve alguns carros clássicos antes de falecer, como Diplomata, Chevette e Opala. Após completar 18 anos, tirou carteira de moto e carro, comprando então sua primeira moto, uma Honda Sahara 350. Fez um curso de mecânica de motos para começar uma restauração na moto, e acabou aprendendo também como consertar alguns problemas de carros. Seu primeiro carro foi uma Nissan Grand Livina de 2014 e pretende em breve comprar uma picape diesel. No caminho, vai compartilhando tudo que aprende no site Carro de Garagem.

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