Plugue de fulgor - Glowplug
Uma vela de incandescência (alternativamente escrita como vela de incandescência ou vela de incandescência ) é um dispositivo de aquecimento usado para auxiliar na partida de motores a diesel . Em climas frios, os motores a diesel de alta velocidade podem ser difíceis de dar partida porque a massa do bloco de cilindros e da cabeça do cilindro absorvem o calor da compressão, evitando a ignição . Os motores com pré-câmaras usam pequenas velas de incandescência dentro das pré-câmaras. Os motores de injeção direta têm essas velas na câmara de combustão.
A vela de incandescência é uma peça de metal em forma de lápis com um elemento de aquecimento na ponta. Esse elemento de aquecimento, quando eletrificado, aquece devido à sua resistência elétrica e passa a emitir luz no espectro visível, daí o termo vela de incandescência . O efeito visual é semelhante ao elemento de aquecimento de uma torradeira . O padrão de spray do injetor de combustível, então, colide diretamente com a ponta quente da vela de incandescência durante a injeção de combustível no ponto morto superior . Isso acende o combustível mesmo quando o motor não está suficientemente quente para a operação normal, o que reduz o tempo de acionamento necessário para dar partida no motor.
Visão geral
Os motores a diesel , ao contrário dos motores a gasolina , não usam velas de ignição para induzir a combustão . Em vez disso, eles dependem exclusivamente da compressão para elevar a temperatura do ar a um ponto em que o diesel entre em combustão espontânea quando introduzido no ar quente de alta pressão. A alta pressão e o padrão de pulverização do diesel garantem uma queima completa e controlada. O pistão sobe, comprimindo o ar no cilindro ; isso faz com que a temperatura do ar suba. No momento em que o pistão atinge o topo de sua trajetória, a temperatura no cilindro está muito alta. A névoa de combustível é então pulverizada no cilindro; ele entra em combustão instantaneamente, forçando o pistão para baixo, gerando energia. A pressão necessária para aquecer o ar a essa temperatura, entretanto, requer um bloco de motor grande e forte.
A temperatura no topo do curso de compressão depende de muitos fatores, particularmente da taxa de compressão do cilindro e da temperatura inicial do ar induzido. Quando o motor está frio, a temperatura do ar de admissão é baixa e ele recebe pouco calor das paredes do cilindro do motor. Além disso, à medida que o ar é comprimido e aquecido, parte desse calor é perdido para as paredes frias do cilindro, reduzindo ainda mais a temperatura no topo do curso de compressão. A vela de incandescência resolve isso.
Existem dois tipos diferentes de velas de incandescência: a variedade no cilindro e a variedade no coletor ("Thermostart"). No caso de dentro do cilindro, há uma vela em cada cilindro injetado diretamente (ou no caso de injetada indireta , a vela de incandescência está na pré-câmara fornecendo um ponto quente para estimular a ignição). No caso do coletor interno, há apenas um para todos os cilindros.
Em geral, os motores a diesel não requerem nenhum auxílio de partida. Portanto, alguns motores a diesel, especialmente os de injeção direta, não possuem sistemas de auxílio à partida, como velas de incandescência. Isso, entretanto, depende do deslocamento e do projeto da câmara de combustão, e os motores com muita superfície da câmara de combustão, como os motores injetados com câmara de pré-combustão e de turbilhão, podem exigir o uso de velas de incandescência para dar a partida corretamente. A temperatura mínima de partida sem o uso de velas de incandescência é 40 ° C para a câmara de pré-combustão injetada, 20 ° C para a câmara de turbulência injetada e 0 ° C para os motores com injeção direta. Motores com deslocamento de mais de um litro por cilindro geralmente incorporam um sistema de partida por chama em vez de velas de incandescência, se um sistema de auxílio à partida for necessário.
Método de operação
Pré-aquecimento
Em veículos com motor diesel de geração mais antiga, ao contrário de um veículo com motor a gasolina, para uma 'partida a frio' o operador não simplesmente girava a chave para a posição de "partida" e fazia o motor dar partida imediatamente. Em vez disso, o operador ativou a (s) vela (s) incandescente (s) pela primeira vez. Os motores diesel antigos usavam a vela de incandescência do tipo 'Thermostart' no coletor de admissão. Isso leva 20 segundos para atingir a temperatura de trabalho e o operador do veículo teve que cronometrar manualmente (ou adivinhar) quando os 20 segundos se passaram. Com as velas de incandescência no cilindro, as melhorias tecnológicas incluíram uma luz de aviso no painel para indicar quanto tempo o pré-aquecimento deve durar. A fase de pré-aquecimento também foi feita para ser ativada automaticamente quando o operador girava a chave para a posição "on" por um longo período; o relé da vela acende as velas e uma luz (veja a imagem à direita) no painel de instrumentos acende. Este processo é denominado "pré-aquecimento" ou "incandescência". Muitos motores diesel modernos ativam automaticamente suas velas de incandescência quando o operador destrava o veículo ou abre a porta do carro, simplificando assim o processo e reduzindo o tempo que o operador tem de esperar antes que o motor dê partida. De acordo com a Bosch : "Os motores mais antigos com plugues do manifold Thermostart usavam um período de incandescência de até 20 segundos, enquanto os motores mais modernos usam em torno de um período de aquecimento de 6 a 8 segundos e fornecem pós-incandescência em uma tensão reduzida."
Iniciando
Com as velas de incandescência no cilindro, quando um tempo predefinido tiver decorrido, o relé da vela de incandescência desliga a luz de "espera para iniciar". Um ciclo de pré-aquecimento geralmente dura de 2 a 5 segundos. O operador então passa a girar a chave para a posição "inicial". O relé desliga as velas de incandescência depois que o motor está funcionando (ou, em carros mais antigos, ao mesmo tempo que a luz "espera para ligar" se apaga). Em alguns carros, a fim de manter a conformidade com os regulamentos de emissões, as velas de incandescência podem ser operadas imediatamente após a partida do motor ou durante períodos de marcha lenta prolongada onde a temperatura do motor diminuiu, pois a eficiência da combustão é muito reduzida quando o motor está abaixo da temperatura de operação.
Com um plugue termostático no coletor de admissão, em poucos segundos os vapores de diesel começam a encher o coletor de admissão. À medida que o plugue continua a aquecer, ele abre uma válvula que permite o diesel de um reservatório especial montado diretamente acima do termostato no plugue do termostato. Este diesel fresco também é vaporizado e adicionado ao coletor de admissão. Aos 20 segundos, desde que haja ar disponível, o diesel próximo à vela acende e, conforme o motor é acionado, o diesel inflamado é levado para as câmaras de combustão - às quais mais diesel é adicionado após o curso de compressão. Este diesel adicional acende imediatamente, dando partida no motor com facilidade. Os veículos equipados com velas de incandescência termostática não costumam ser ativados por meio da chave de ignição normal. Um botão em outro lugar é fornecido (junto com, em alguns casos, o botão para ativar o motor de partida). Quando um termostato é ativado pelo mesmo interruptor que a ignição, ele geralmente é ativado girando o interruptor um 'entalhe' no sentido anti-horário. Após o período de 20 segundos, o acionamento é obtido girando a chave de ignição mais um entalhe no sentido anti-horário. Quando o motor dispara e está funcionando, a chave de ignição é liberada, permitindo que volte à posição desligada. O operador deve então girar a chave de ignição para a posição ligada - geralmente um entalhe no sentido horário
Partida quente do motor
Se o carro funcionou recentemente, ou se a temperatura ambiente estava quente, a luz de "espera para ligar" pode não acender. Nesse caso, o operador pode continuar girando a chave até a posição "iniciar" e dar a partida no motor sem ter que esperar.
Com um termostato, cabe inteiramente ao operador escolher se deseja ativar a vela de incandescência. No caso de termostato controlado por chave de ignição, girar a chave dois entalhes para a direita inicia uma manivela sem aquecimento.
Construção
Um plugue incandescente se assemelha a um pequeno lápis de metal . O filamento de aquecimento é colocado em sua ponta. Os filamentos da vela de incandescência devem ser feitos de certos materiais, como platina e irídio , que resistem à oxidação e a altas temperaturas.
Motores modelo
As velas de incandescência nos motores de modelo diferem das dos motores a diesel de tamanho normal. Os motores de tamanho normal usam apenas a vela de incandescência para dar partida. Os motores modelo usam uma vela incandescente como parte integrante do sistema de ignição por causa do efeito catalítico do fio de platina no combustível à base de metanol com o qual foram projetados para funcionar.
As velas de incandescência de motor modelo também são usadas como ignições reutilizáveis em pirotecnia teatral e na indústria de efeitos especiais para acender dispositivos pirotécnicos remotamente usando flashes e pós de composição de fumaça .
Motor de combustão rotativo Wankel
T. Kohno et al, da Toyota , no artigo SAE 790435, 'The low load performance of Rotary Engine ' descobriram que, ao instalar uma vela incandescente contínua no local principal de um compartimento de dois plugues, junto com um dispositivo Reed-Valve, evitar o retorno da mistura nos dutos de admissão, melhorou a economia de combustível RCE em cerca de 9%. Também patente DE3207059, Karl Fracke, concedida em abril de 1983.