Óleo Diesel

O que é?

O óleo diesel é um composto formado principalmente por átomos de carbono e hidrogênio e, em baixas concentrações, por enxofre, nitrogênio e oxigênio. É um combustível derivado do petróleo, inflamável, medianamente tóxico, volátil, límpido, isento de material em suspensão e com odor forte e característico. É utilizado em motores de combustão interna e ignição por compressão (motores do ciclo diesel) de automóveis, furgões, ônibus e caminhões.

Propriedades do óleo diesel

• Número de cetano

  Diferentemente dos motores a gasolina ou álcool que aspiram uma mistura ar/combustível e têm uma ignição por centelha (velas de ignição), nos motores diesel ocorre apenas a aspiração de ar, e a ignição se dá por autoignição do combustível. O ar aspirado para o interior do cilindro é depois comprimido pelo pistão, bem mais do que um motor a gasolina ou álcool, atingindo temperatura superior a 500ºC.

   

  Em seguida, o combustível é injetado na câmara de combustão, fazendo com que ele entre em ignição. O tempo decorrido entre o início da injeção e o início da combustão é chamado de atraso de ignição. Esse atraso é consequência do tempo requerido para que ocorra pulverização, aquecimento e evaporação do combustível, sua mistura com o ar e finalmente sua autoignição. Quanto menor for o atraso, melhor será a qualidade de ignição do combustível. Um atraso longo provoca um acúmulo de combustível sem queimar na câmara, que, quando entra em autoignição, já fora do ponto ideal, provoca aumento brusco de pressão e um forte ruído característico, chamado de batida diesel.

   

  A qualidade de ignição do diesel pode ser medida pelo seu número de cetano (NC) ou calculado pelo índice de cetano (IC). O número de cetano é obtido por meio de um ensaio padronizado do combustível em um motor monocilíndrico, onde se compara o seu atraso de ignição em relação a um combustível padrão com número de cetano conhecido.

   
• Densidade

  Indica a quantidade de massa por unidade de volume do combustível que é injetada no motor. Como a bomba injetora alimenta o motor com volumes constantes para cada condição de operação, variando a densidade, varia também a massa de combustível injetada. Variações muito altas causam um enriquecimento da mistura ar/combustível, provocando o aumento das emissões de particulados, monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos. Por outro lado, variações muito baixas resultam perda de potência e problemas de dirigibilidade. Portanto, é importante controlar a especificação da faixa de densidade do diesel para não causar variações no funcionamento dos motores.

   
• Teor de enxofre

  Os petróleos contêm compostos de enxofre, muitos removidos pelo refino. Os óxidos de enxofre formados pela combustão do óleo diesel podem ser descarregados para a atmosfera ou transformar-se em ácidos na câmara de combustão. Menores teores de enxofre no diesel apresentam os seguintes efeitos:

  NO MOTOR:	redução do desgaste de anéis e cilindros redução de depósitos nos cilindros.
  NAS EMISSÕES:	redução dos particulados redução dos óxidos de enxofre

   

• Presença de Biodiesel

  O biodiesel é um combustível produzido a partir de óleos vegetais extraídos de diversas matérias-primas, como palma, mamona, soja, girassol, dentre outras. Por advir de fontes renováveis e ser menos poluente ele é ecologicamente correto. O biodiesel está sendo adicionado, na proporção de 11%, aos tipos de diesel (comum ou aditivado) e não necessitam de qualquer adaptação para receber a mistura. Na Europa o biodiesel já vem sendo utilizado em vários países.

   

O motor é composto essencialmente pelos cilindros. Na parte superior de cada cilindro estão localizadas as válvulas de admissão de ar e de descarga dos gases de combustão. O combustível é injetado no cilindro em separado do ar, através de um sistema composto por uma bomba de alta pressão e um injetor. Os pistões são ligados pela biela com o eixo de manivelas, o qual transforma o movimento retilíneo dos pistões em movimento circular.

Nas máquinas diesel a combustão da mistura é iniciada pela autoignição do combustível, não existindo, portanto, nenhum sistema elétrico de ignição.

Diferença entre os motores

• Motor diesel dois tempos

  O ciclo de um motor diesel a dois tempos é composto das seguintes fases:

   

  Primeiro tempo:

  • Compressão (janelas fechadas). Ar aspirado para dentro do cárter
  • Entrada de ar (válvula de retenção)
  • Combustão (janelas fechadas)

  Segundo tempo:

  • Descarga (janela de admissão fechada)
  • Lavagem e admissão (janelas abertas)
• Motor diesel quatro tempos

  O ciclo de um motor diesel a quatro tempos é composto das seguintes fases:

  Primeiro tempo: curso de admissão

  • A árvore de manivelas gira 180° (meia volta)
  • O êmbolo se desloca do ponto morto superior (PMS) para o ponto morto inferior (PMI)
  • A válvula de admissão é aberta, permitindo a entrada do ar no interior do cilindro

  Segundo tempo: compressão

  • A árvore de manivelas gira mais 180° (completando uma volta)
  • O êmbolo se desloca do ponto morto inferior (PMI) para o ponto morto superior (PMS), comprimindo o ar e aumentando a temperatura no interior do cilindro
  • A válvula de admissão é fechada, tornando o cilindro completamente vedado

  Terceiro tempo: trabalho

  • O bico injetor pulveriza o combustível no interior do cilindro, que se inflama com o calor do ar comprimido
  • A queima do combustível libera uma grande quantidade de calor, a qual aumenta a pressão dos gases no interior do cilindro
  • O êmbolo é empurrado do PMS para o PMI devido à pressão resultante da combustão
  • A biela transmite o movimento do êmbolo para a árvore de manivelas
  • A árvore de manivelas é forçada a girar mais 180° (meia volta)

  Quarto tempo: escapamento

  • A árvore de manivelas gira mais 180° (completando 2 voltas)
  • O êmbolo se desloca do PMI para o PMS, permitindo a saída dos gases queimados
  • A válvula de escapamento é aberta, permitindo a saída dos gases queimados
• Motor injeção direta

  Dentre os tipos de câmaras de combustão em uso para motores de ignição por compressão (ICO), a câmara direta é a que proporciona maior rendimento térmico. Esse tipo de câmara define os motores denominados de injeção direta, que vêm dominando o setor de motores médios e pesados. Uma das razões para o alto rendimento térmico dos motores de injeção direta é que eles apresentam pequena superfície de troca de calor entre a câmara e o fluido refrigerante. Isso, aliado à ausência de estrangulamento, inevitável quando se divide a câmara do motor, faz com que esses motores venham ganhando popularidade. A partida a frio destes motores também se torna muito mais fácil do que nos de injeção indireta, pois ele atinge maiores temperaturas ao fim do curso de compressão.

• Motor injeção indireta

  Apesar de sua elevada eficiência térmica, os motores diesel de injeção direta necessitam de sistemas de injeção mais sofisticados, devido a elevadas pressões de injeção. Também apresenta valores de pressão máxima e velocidades de subida de pressão extremamente altos. Para minimizar estes problema foram idealizados os motores de injeção indireta. Apesar de apresentarem menor rendimento térmico, tornam-se vantajosos para algumas aplicações. Nestes tipos de motores, a combustão tem início em um câmara secundária, propagando-se para a câmara principal. Grande parte da energia decorrente da queima quase instantânea do combustível acumulado durante o período de retardo, é absorvida na pré-câmara. É possível construir motores mais leves, pois os êmbolos, bielas e árvores de manivelas, não serão tão afetados por este problema como nos motores de injeção direta. Com isso tem-se motores mais silenciosos, mais leves e com um sistema de injeção mais simples, já que o menor compromisso do sistema de injeção possibilita utilizar pressões da ordem de 80 a 150 g/cm2 em injetores de pinos.

   

  Este tipo de injeção facilita e diminui o custo de produção, pois menores pressões de injeção implicam maiores tolerâncias de fabricação. Em motores de pequena cilindrada, torna-se muito difícil utilizar injetores de furos múltiplos, uma vez que a pequena quantidade de combustível a ser injetado exigiria furos de diâmetros extremamente pequenos e difíceis de serem executados. Além da facilidade de fabricação, este tipo de injetor está menos sujeito a manutenção. Por estas razões, e apesar da crescente popularidade dos motores de injeção direta, os motores de injeção indireta ainda são boas alternativas para motores pequenos, ou onde se deseja reduzir peso ou diminuir a manutenção dos bicos injetores.

   

  Os motores de injeção indireta apresentam vários tipos de câmaras de combustão. O tipo denominado câmara de pré-combustão tem volume correspondente de 25 a 40% do espaço morto e abriga o injetor. O combustível aí injetado entra em combustão, após o período de retardo, e o aumento de pressão decorrente faz com que um forte jato de combustível e gases em combustão, sejam lançados da pré-câmara, para a câmara principal. Isto cria forte turbulência secundária que facilita o combustível ainda não queimado encontrar o ar necessário à sua combustão. Assim, a pré-câmara atua como um injetor auxiliar para a câmara principal, diminuindo o compromisso do sistema de injeção. Como o início da combustão ocorre na pré-câmara, ela absorve grande parte da energia gerada pela queima do combustível acumulado durante o período de retardo, diminuindo em consequência os impactos sobre o êmbolo, biela e árvore de manivela.

   

  O sistema de injeção é ajustado para que a pressão máxima ocorra logo após o êmbolo ultrapassar a posição de PMS, o próprio movimento de descida do êmbolo irá facilitar a descarga da pré-câmara para a câmara principal. Estima-se que 80% da energia do combustível seja aí liberada. Assim, neste tipo de câmara, apenas 20% do combustível fica sob a responsabilidade direta do sistema de injeção, tornando por isto mais simples a construção de injetores mais simples.

Propriedades do óleo diesel x desempenho do motor