Câmara de combustão

Um combustor secionado instalado em um motor de turbojato Rolls Royce Nene, conforme exibido no Deutsches Museum.

Câmara de combustão é a parte de um motor em que o combustível é queimado, é o espaço em que ocorrem as combustões da mistura ar-combustível em um motor. Durante a fase de admissão é preenchida com o carburante e, após a explosão, esvaziada.

As câmaras de combustão nos motores a reação tem diversas formas podendo ser composta por vários tubos dispostos entre o compressor e a turbina. Podem ser também anelares ou seja um espaço contínuo onde ocorre a queima do combustível. Um dos maiores problemas numa câmara de combustão é a estabilidade da chama devido a rápida corrente de ar sob pressão. Para se obter a estabilidade da chama, o combustível é pulverizado já no estado gasoso num tubo interno a câmara de combustão. Este tubo possui diversos furos posicionados de tal forma que admitem a entrada de ar suficiente para a queima eficiente do combustível sem desestabilizar a chama. Outro problema é o resfriamento da parte externa da câmara de combustão onde para isto há o desvio de uma parte importante do ar vindo do compressor que "banha" a câmara externamente obtendo-se assim seu resfriamento. As câmaras de combustão recebem o ar comprimido do último estágio do compressor e para tanto tem um desenho que cause a menor interferência possível no fluxo de ar.

A função principal de uma câmara de combustão é naturalmente queimar a mistura ar/combustível, adicionando energia calorifica ao ar, para isso a câmara de combustão deve queimar essa mistura de forma eficiente, resfriar os gases resultantes da combustão para que as palhetas de turbinas suportem a temperatura operacional.

Motor de combustão interna

Diagrama de motor a jato mostrando a câmara de combustão.

O processo de combustão aumenta a energia interna de um gás, que se traduz no aumento da temperatura, pressão ou volume, dependendo da configuração. Em espaço fechado, por exemplo o cilindro de um motor a pistão, o volume é controlado e a combustão cria um aumento da pressão. Em um sistema de fluxo contínuo, por exemplo um combustor de motor de jato, a pressão é controlada e a combustão criada serve para aumentar o volume.

Este aumento de pressão ou de volume pode ser usado para trabalhar, por exemplo, para mover um pistão em um virabrequim ou uma turbina disco em uma turbina a gás. Se mudar a velocidade do gás, uma força é produzida, na turbina a gás de um motor de foguete.

Motor a petróleo ou a gasolina

Válvula do motor mostrando a câmara de combustão

O Motor a gasolina muitas vezes é projetado para que o movimento dos pistões sejam alinhados com a parte superior do bloco de cilindros ponto morto superior. A câmara de combustão é embutida na cabeça do motor e geralmente contém uma válvula de entrada única e uma válvula de escape único. Alguns motores utilizam um pistão copado e neste caso a câmara de combustão pode ser considerada como parcialmente dentro do cilindro.

Tipos de cabeça

Várias formas de câmara de combustão têm sido utilizadas, tais como L-cabeça (ou cabeça plana) para os motores de lado-válvula;"banheira","hemisférica"e"cunha"para os motores de válvula aérea; e "pent-telhado" para os motores com 3, 4 ou 5 válvulas por cilindro. A forma da câmara tem um efeito marcante na potência, eficiência e emissões; objectivos do designer são para queimar tudo da mistura tão completamente quanto possível, evitando temperaturas excessivas (que criam NOx). Isto é melhor conseguido com uma câmara compacta, ao invés de alongadas.

Redemoinho

A ingestão de valve/port é geralmente colocada para dar a mistura um pronunciado "redemoinho" (o termo é preferido para turbulência o que implica movimento sem padrão global) acima do pistão subindo, melhorando a mistura e a combustão. A forma da parte superior do pistão também afeta a quantidade de redemoinho.

Parte dianteira de flama

Finalmente, a vela de ignição deve estar situada em uma posição de que a frente de chama pode chegar a todas as partes da câmara no ponto desejado, geralmente em torno de 15 graus após centro morto superior. É fortemente aconselhável evitar fendas estreitas onde gás estagnado "fim" pode tornar-se presa, pois isto tende a detonate violentamente após a carga principal, adicionando pouco trabalho útil e potencialmente danificar o motor. Também, os gases residuais deslocam o espaço para a mistura ar/combustível fresco e, portanto, irão reduzir o potencial de energia de cada traço de fuzilamento.

Ver também

Todas as câmaras de combustão contem a mesma estrutura básica:

• carcaça
• camisa interna perfurada
• sistema de injeção de combustível
• sistema de ignição (vela)
• sistema de drenagem para o combustível residual na câmara

Existem quatro tipos básicos de câmara de combustão:

• câmara múltipla ou caneca
• anular ou tipo cesta
• caneca anular ou canelar
• câmara de fluxo reverso