Carburador de pressão - Pressure carburetor
Um carburador de pressão é um tipo de sistema de medição de combustível fabricado pela Bendix Corporation para motores de aviões a pistão , começando na década de 1940. É reconhecido como um dos primeiros tipos de injeção de combustível no corpo do acelerador e foi desenvolvido para evitar a falta de combustível durante o vôo invertido .
Conceito
A maioria das aeronaves das décadas de 1920 e 1930 tinha um carburador tipo float . Eles são adequados para aeronaves civis que normalmente voam na vertical, mas apresentam um problema para aeronaves que voam de cabeça para baixo ou estão sujeitas a uma força g negativa , especialmente caças militares e aeronaves acrobáticas . Um carburador de flutuação usa o efeito venturi para fornecer combustível para a entrada do motor; isso depende de um nível constante de combustível no reservatório da bóia para manter a mistura desejada de combustível / ar. O flutuador opera uma válvula que mantém o nível de combustível no carburador consistente apesar das demandas variáveis por meio de uma válvula flutuante conectada . À medida que o nível de combustível aumenta, a válvula fecha, diminuindo ou interrompendo o fluxo para o recipiente. No entanto, como o flutuador depende da gravidade para funcionar, ele é ineficaz quando a aeronave está invertida. Durante a inversão, o combustível é fornecido ao reservatório da bóia tão rápido quanto a bomba de combustível é capaz, resultando em uma mistura extremamente rica, parando o motor quase instantaneamente.
O problema foi profundamente sentido pela RAF durante os primeiros anos da Segunda Guerra Mundial, porque os motores Rolls-Royce Merlin instalados em Hurricanes e Spitfires sofreram com o problema, ao contrário dos motores de injeção direta de combustível de seus equivalentes alemães. O problema foi amplamente resolvido com a instalação de uma lavadora de restrição de fluxo que permitia apenas o combustível suficiente para o carburador para o motor desenvolver a potência máxima (o restritor RAE era conhecido como " orifício da Srta. Shilling "). No entanto, foi apenas uma solução provisória.
O carburador de pressão resolveu o problema. Ele opera apenas sob pressão, o que significa que a gravidade não tem mais efeito. Por esse motivo, o carburador de pressão opera de forma confiável quando o avião está em qualquer atitude de vôo. O fato de um carburador de pressão operar com base no princípio do combustível sob pressão positiva o torna uma forma de injeção de combustível .
Construção
Como um carburador de flutuação, um carburador de pressão tem um barril com um venturi dentro dele, através do qual o ar flui em seu caminho para os cilindros do motor. No entanto, não possui bóia para controlar o fluxo de combustível para o carburador. Em vez disso, ele possui quatro câmaras em uma fileira separadas por diafragmas flexíveis. Os diafragmas são presos concentricamente a um eixo que opera uma servo-válvula em forma de cunha. Esta válvula controla a taxa na qual o combustível pode entrar no carburador de pressão. Dentro do barril, a jusante do acelerador fica a válvula de descarga, que é uma válvula com mola operada pela pressão do combustível que controla a taxa em que o combustível é descarregado no barril.
Alguns carburadores de pressão tinham muitos sistemas auxiliares. Os projetos cresceram em complexidade com os modelos maiores usados em motores maiores. Muitos têm uma bomba aceleradora , um controle automático de mistura e os modelos com motores turboalimentados apresentam um compensador de temperatura. O resultado é que os motores com carburador de pressão são bastante simples de operar em comparação com os motores com carburador de flutuação.
Operação
As quatro câmaras do carburador de pressão estão todas enfileiradas e são mencionadas por letras. A câmara A contém a pressão do ar de impacto na entrada do carburador. A câmara B contém a pressão de ar mais baixa da garganta do venturi. A diferença de pressão entre as duas câmaras de ar cria o que é conhecido como força de medição de ar , que atua para abrir a válvula servo. A câmara C contém combustível medido e a câmara D contém combustível não medido. A diferença de pressão entre as duas câmaras de combustível cria a força de medição do combustível , que atua para fechar a válvula servo. Uma vez que as pressões do combustível são naturalmente mais altas do que a pressão do ar, a câmara A contém uma mola que compensa a diferença de força para criar um equilíbrio.
Quando o motor liga e o ar começa a fluir pelo venturi, a pressão no venturi cai de acordo com o princípio de Bernoulli . Isso faz com que a pressão na câmara B caia. Ao mesmo tempo, o ar que entra no carburador comprime o ar nos tubos de impacto, gerando uma pressão positiva com base na densidade e na velocidade do ar ao entrar. A diferença de pressão entre a câmara A e a câmara B cria a força de medição de ar que abre a válvula servo e permite a entrada de combustível. A câmara C e a câmara D são conectadas por uma passagem de combustível que contém os jatos de medição de combustível . Conforme o combustível começa a fluir, a queda de pressão através do jato de medição cria a força de medição do combustível que atua para fechar a válvula servo até que um equilíbrio seja alcançado com a pressão do ar e a mola.
Da câmara C, o combustível flui para a válvula de descarga. A válvula de descarga atua como uma restrição variável que mantém a pressão na câmara C constante, apesar das taxas de fluxo de combustível variáveis.
A mistura de combustível é controlada automaticamente pela altitude, sangrando ar de alta pressão da câmara A para a câmara B à medida que flui por uma válvula de agulha cônica. A válvula de agulha é controlada por um fole aneróide, causando uma inclinação da mistura à medida que a altitude aumenta.
A mistura de combustível é controlada manualmente por uma alavanca de controle de mistura de combustível na cabine. A alavanca da cabine tem três ou quatro posições de retenção que fazem com que uma placa em forma de trevo gire na câmara de controle de mistura. A placa cobre ou descobre os jatos de medição de combustível conforme a alavanca de controle de mistura é movida da seguinte forma:
- Posição de corte de marcha lenta, onde todo o fluxo de combustível é cortado do lado medido da câmara de combustível, fechando assim a válvula servo, parando o motor.
- Posição Auto-Lean, onde o combustível flui através dos jatos de dosagem de enriquecimento e combustível pobre. Isso às vezes é chamado de posição de cruzeiro, pois é a posição mais usada durante o vôo.
- Posição auto-enriquecida, onde o combustível flui através dos jatos de medição de combustível rico, enriquecimento e pobre. Esta posição é usada para decolagem e pouso.
- Posição de emergência de guerra (apenas carburadores militares), onde o combustível flui apenas através dos jatos de medição de combustível pobre e rico, mas apenas quando há pressão no sistema de injeção antidetonação (ADI).
O sistema ADI (injeção anti-detonante), um adjunto ao carburador de pressão encontrado em grandes motores militares a pistão, consiste em um tanque de abastecimento para o líquido ADI (uma mistura de 50% de metanol , 49% de água e 1% de óleo), um bomba de pressão, um regulador de pressão, um bico de pulverização e um diafragma de controle que move a válvula de enriquecimento do carburador fechada quando a pressão está presente.
O sistema ADI adiciona água de resfriamento à mistura ar-combustível para evitar a pré-ignição (detonação) nos cilindros do motor quando a mistura é transformada em uma mistura mais potente - embora prejudicial ao motor - que adiciona potência considerável ao motor. O fornecimento de líquido ADI é limitado para que o sistema fique sem líquido antes que o motor seja danificado pelas temperaturas muito altas da cabeça do cilindro causadas pela mistura muito pobre.
Formulários
Os carburadores de pressão foram usados em muitos motores a pistão do vintage dos anos 1940 usados em aeronaves da Segunda Guerra Mundial . Eles deixaram de ser um novo design no início da guerra e passaram a ser equipamentos padrão em quase todos os motores de aeronaves aliadas no final da guerra. Os maiores carburadores de pressão foram a série Bendix PR-100, que foram usados no Pratt & Whitney R-4360 , o maior motor de pistão para aeronaves a ser produzido.
Após a guerra, Bendix fez a série PS menor que foi encontrada em motores Lycoming e Continental em aeronaves de aviação geral . Esses pequenos carburadores de pressão eventualmente evoluíram para o sistema de injeção de combustível de fluxo contínuo multiponto da série Bendix RSA , que ainda é vendido em aeronaves novas. O sistema de injeção RSA pulveriza combustível nas portas logo fora das válvulas de admissão em cada cilindro, eliminando assim o efeito de resfriamento da evaporação do combustível como fonte de gelo no carburador - uma vez que a temperatura nas portas de admissão é muito alta para a formação de gelo.