Entendendo o sistema de injeção de ar

A injeção de ar é uma técnica para reduzir as emissões de escape que envolve a injeção de ar em cada uma das portas de escape de um motor, onde se mistura com a exaustão quente e oxida HC e CO. H2O e CO2 são formados. Era simples atingir os requisitos de emissão exigidos por injeção de ar nos primeiros dias de controle de emissões. Um dos primeiros dispositivos adicionais para oxidar HC e CO na exaustão foi a injeção de ar, também conhecida como sistema de bomba de ar.

Neste artigo, você aprenderá a definição, componentes, diagrama, funcionamento, vantagens e desvantagens de um sistema de injeção de ar.

O que é um sistema de injeção de ar?

Para reduzir as emissões de HC e CO, um sistema de injeção de ar bombeia ar fresco para as portas de escape do motor. Combustível não queimado e parcialmente queimado pode ser encontrado nos gases de escape de um motor. Este combustível continua a queimar devido ao oxigênio do sistema de injeção de ar. A bomba de ar, a válvula desviadora, o coletor de distribuição de ar e a válvula de retenção de ar são os principais componentes do sistema.

Rudolf Diesel foi quem teve a ideia. A Figura 1 mostra a configuração do sistema. Durante o fornecimento de gasolina, ar e combustível são injetados no cilindro neste arranjo. A pressão de ar necessária para a injeção de combustível é de cerca de 70 bar ou mais.

Em um motor de combustão interna, a injeção de combustível é um mecanismo para combinar combustível com ar. Os sistemas de injeção de combustível têm uma variedade de objetivos funcionais, mas todos eles têm uma coisa em comum:eles alimentam o combustível para o processo de combustão. Existem vários objetivos concorrentes, incluindo produção de energia, consumo de combustível, desempenho de emissões, confiabilidade, operação suave, partida, custos contínuos e custos de manutenção são fatores a serem considerados.

Componentes de um sistema de injeção de ar

A seguir estão os principais componentes de um sistema de injeção de ar:

• Bomba de suprimento de ar com filtro.
• Coletores de ar e bicos.
• Válvula anti-fogo.
• Válvula de retenção.
• Mangueiras de conexão.

Bomba de suprimento de ar:

As bombas de ar são acionadas por correia a partir do virabrequim e estão localizadas na frente do motor. A bomba puxa o ar fresco através de um filtro externo e o envia através de mangueiras de conexão para cada porta de exaustão em baixa pressão. Quando esse ar extra é adicionado às emissões aquecidas de HC e CO no coletor de escape, elas oxidam, convertendo esses elementos em H2O e CO2.

Coletores de ar e bicos:

Para alimentar o sistema de exaustão do motor, os primeiros sistemas de injeção de ar usavam um dos dois métodos:

• Em motores menores, um coletor de ar externo fornece ar para a porta de escape próxima a cada válvula de escape por meio de tubos de injeção.
• Através de túneis no cabeçote ou no coletor de escapamento, um coletor de ar interno transporta o ar para a porta de escapamento perto de cada válvula de escapamento em motores maiores.

Válvula anti-fogo:

Um alto vácuo no coletor de admissão permite que a mistura ar-combustível fique rica em combustível durante a desaceleração do motor. O ar fresco injetado no coletor de escape durante a desaceleração se mistura com gasolina não queimada no escapamento, resultando em retorno de ignição do motor. Este tiro pela culatra é causado pela combustão rápida de gases não queimados, que podem destruir um silenciador. Uma válvula anti-fogo ou supressor de contra-fogo é usada para evitar isso, desligando o fluxo de ar durante a desaceleração. Para interromper o fluxo de ar, tanto a válvula de gole quanto a válvula de desvio são utilizadas.

Válvula de retenção:

Uma válvula de retenção unidirecional evita o fluxo reverso dos gases de escape do motor através da bomba de ar. Entre o coletor de ar e a válvula desviadora ou válvula de gole está a válvula de retenção. A mola da válvula de retenção fecha a válvula para bloquear o fluxo reverso de exaustão quando a pressão de exaustão excede a pressão de injeção de ar ou se a bomba de ar falhar. Em motores em linha, geralmente é colocada uma única válvula de retenção, mas em motores tipo V, normalmente são instaladas duas válvulas (uma por banco de cilindros). Alguns motores do tipo V, por outro lado, possuem apenas uma válvula de retenção.

O sistema de injeção de ar secundário possui algumas peças adicionais:

• Filtro de ar
• Bomba de ar secundária
• Unidade de controle do motor
• Relé de controle
• Válvula de comutação
• Válvula de combinação.

Diagrama de um sistema de injeção de ar secundário:

Princípio de funcionamento

O funcionamento de um sistema de injeção de ar é menos complexo e pode ser facilmente compreendido. em seu funcionamento, as palhetas giratórias da bomba de ar impulsionam o ar para dentro da válvula desviadora quando o motor está funcionando. O ar é conduzido através da válvula desviadora, da válvula de retenção, do coletor de injeção de ar e para dentro do motor se o veículo não estiver desacelerando. As válvulas de escape são sopradas por ar fresco. A válvula desviadora evita que o ar entre no coletor de escape do motor durante a desaceleração. Isso evita um possível tiro pela culatra, que pode danificar o sistema de escapamento do veículo. A válvula desviadora liberará a pressão excedente no sistema quando for necessário.

O sistema de injeção de ar secundário:

Durante a fase de partida a frio, quando o catalisador ainda não está funcionando, esse sistema diminui ainda mais os níveis de HC e CO. Em motores a gasolina acionados estequiometricamente, um conversor catalítico de 3 vias atinge uma taxa de conversão de mais de 90%. Durante uma partida a frio, até 80% das emissões de um veículo são liberadas. No entanto, como o conversor catalítico só é eficaz entre 300°C e 350°C, as emissões devem ser reduzidas durante a fase de partida a frio utilizando uma variedade de métodos. O trabalho do sistema de ar secundário é fazer exatamente isso.

Quando há oxigênio residual suficiente no sistema de exaustão e a temperatura é alta o suficiente, o HC e o CO reagem para gerar CO2 e H2O em uma reação secundária.

Quando a mistura é altamente rica durante a fase de partida a frio, o ar é injetado no fluxo de exaustão para garantir que haja oxigênio suficiente para a reação. O sistema de ar secundário é desligado após aproximadamente 100 segundos em veículos com conversor catalítico de três vias e controle lambda. O calor gerado na reação secundária eleva imediatamente a temperatura de trabalho do conversor catalítico.

É possível um fornecimento ativo ou passivo de ar suplementar. O sistema passivo faz uso de oscilações de pressão no sistema de exaustão. Devido ao vácuo causado pelo caudal do tubo de escape, é introduzido ar adicional através de uma válvula temporizada. O ar secundário é soprado por uma bomba em um sistema ativo. Este sistema lhe dá mais controle.

Assista ao vídeo abaixo para saber mais sobre o sistema de injeção de ar:

Vantagens e desvantagens de um sistema de injeção de ar

Vantagens:

Abaixo estão os benefícios de um sistema de injeção de ar em suas diversas aplicações:

• Permite uma melhor atomização e distribuição de combustível.
• O BMEP é maior do que com outros tipos de sistemas de injeção porque a combustão é mais completa.
• Permite o uso de combustíveis mais baratos.

Desvantagens:

Apesar das boas vantagens de um sistema de injeção de ar, ainda ocorrem algumas limitações. Abaixo estão as desvantagens de um sistema de injeção de ar em suas diversas aplicações:

• A operação do compressor requer um mecanismo complexo.
• O peso do motor aumenta.
• Como uma parte da potência do motor é necessária para operar o compressor, o B.H.P. é diminuído.

Isso é tudo para este artigo, onde a definição, componentes, diagrama, princípio de funcionamento, vantagens e desvantagens de um sistema de injeção de ar secundário são discutidos. Espero que você aprenda muito com a leitura, se sim, por favor, compartilhe com outros alunos. Obrigado por ler, nos vemos por aí!