Vazão de bico injetor

Vazão necessária. O caminho passa pela massa de cada injeção e pelo tempo que ela tem para sair: vazão do bico = massa por injeção ÷ (ciclo × duty − tempo morto). Com a potência em hp e o BSFC em lb/hp·h o consumo sai em lb/h; a conversão para cc/min é pela densidade, porque o bico dosa volume e o motor consome massa: cc/min = lb/h × 453,592 ÷ (densidade × 60). Já a vazão de catálogo em lb/h é outra coisa: é a massa do fluido de teste que o bico passa, e por isso a página converte essa (e o "em lb/h" do resultado) por uma densidade fixa de 0,745 kg/L — um bico de 60 lb/h tem 609 cc/min com qualquer combustível escolhido; o que muda com o combustível é quanta potência esse volume alimenta. A conta clássica potência × BSFC ÷ (nº de bicos × duty) é o caso particular disso com tempo morto igual a zero — que nenhum bico tem.

Tempo morto. A agulha leva de 0,6 a 1,4 ms para sair do assento depois do comando, e nesse pedaço do pulso não passa combustível. O pulso comandado é tempo de vazão + tempo morto, e o duty é medido sobre o comandado. O detalhe que muda o resultado: o tempo morto é fixo em milissegundos e o ciclo encurta com a rotação, então a fração perdida cresce em cima. A 7000 rpm num quatro tempos a janela a 85% tem 14,57 ms e 1 ms de tempo morto tira 6,9% dela; a 9000 rpm tira 8,9%. É por isso que a página varre a curva inteira para dimensionar em vez de olhar só o pico de potência: com tempo morto o gargalo escorrega para rotação mais alta que o pico.

É também a resposta para o desencontro clássico entre a planilha e a bancada. Quem dimensiona por vazão estática acha que um bico de 265 cc/min alimenta 180 cv num 7000 rpm; com 1 ms de tempo morto ele alimenta 168, e o bico que realmente serve é de 284. A latência exata está na folha do fabricante ou na tabela que a sua ECU usa — e ela piora com tensão baixa, porque a bobina do bico demora mais para vencer a mola.

Eficiência térmica é o BSFC de cabeça para baixo. Não é um fator a mais no modelo: é o mesmo número em outra unidade, e a ponte é o poder calorífico. BSFC[g/kWh] = BSFC[lb/hp·h] × 608,277 e η = 3600 ÷ (BSFC[g/kWh] × PCI[MJ/kg]). Os dois campos escrevem no mesmo lugar, então dá para digitar naquele que você entende melhor. Serve de conferência de sanidade, que é difícil fazer em lb/hp·h: gasolina com 0,50 em λ 0,88 dá 27,3%, ou 31% corrigido para λ 1 — aspirado bem acertado. Motor de ignição por centelha não passa de uns 36% ali, então uma leitura de 40% quer dizer BSFC otimista e bico subdimensionado, não motor excepcional. E é por isso que comparar BSFC entre combustíveis sem o PCI não diz nada: o metanol gasta mais que o dobro da gasolina por hora e é mais eficiente que ela.

O lambda entra aqui. O BSFC de tabela não é medido em lambda 1 — ele já vem de um acerto rico de potência, e cada combustível tem o seu (a gasolina em torno de 0,88, o etanol de 0,82, o metanol de 0,70). Como a potência vem do ar e o ar que cabe no motor não muda, para a mesma potência a vazão de combustível anda com o inverso do lambda: BSFC(λ) = BSFC_ref × λ_ref ÷ λ. Descer de 0,88 para 0,78, que é acerto comum de turbo forte, pede 13% mais bico — e é exatamente a margem que costuma faltar quando se dimensiona no limite. O campo vem travado no λ de referência para deixar a suposição à vista; destrave e digite o lambda que você realmente roda. O AFR alvo mostrado é λ × AFR estequiométrico da mistura.

A massa injetada acompanha o torque, não a potência. O que enche o cilindro é ar, e o combustível vai junto na proporção da mistura — então o que cada injeção entrega é proporcional ao torque. A potência é torque × rotação, e o número de injeções por minuto também sobe com a rotação: as duas divisões se cancelam. Daí as duas regras que valem decorar:

massa por injeção ∝ torque (o pulso é mais largo onde o torque é máximo) e duty ∝ potência (o bico satura onde a potência é máxima). São lugares diferentes da faixa, e é por isso que o pulso pode estar no pico lá pelo meio enquanto o aperto de verdade está no corte.

Como a ferramenta não conhece a sua curva de torque, você escolhe a hipótese:

• Torque constante — a potência sobe reto com a rotação. O pulso sai plano em toda a faixa. É a hipótese clássica de dimensionamento e serve bem para achar a saturação no corte.
• Curva de torque — uma parábola com pico na rotação que você informar, caindo até a porcentagem que você der no corte (80 a 90% é o comum num aspirado). Mostra o pulso subindo até o pico de torque e cedendo depois, que é o que se vê na bancada.
• Potência constante — a potência alvo em toda rotação. O pulso cresce com 1 ÷ rotação: 500 cv a 1000 rpm exigem sete vezes o pulso de 500 cv a 7000 rpm. Serve para responder "quanto de bico eu preciso para essa potência nessa rotação"; lembre que embaixo o torque exigido vira ficção.

Repare numa coisa no modo de potência constante: o pulso cresce, mas o duty não muda, porque o tempo de ciclo cresce na mesma proporção. A 1000 rpm o ciclo tem 120 ms, então até um pulso de 20 ms é só 17% de duty. Bico não satura por rotação baixa — satura por potência alta.

Tempo disponível. Num quatro tempos cada cilindro injeta uma vez a cada duas voltas, então o ciclo dura 120000 ÷ RPM milissegundos — 20 ms a 6000 rpm, 12 ms a 10000. O duty cycle é a fatia desse tempo em que o bico fica aberto. A 100% ele nunca fecha, e bem antes disso já perdeu a linearidade: o padrão de projeto é parar em 80 a 85%.

Potência que um bico alimenta. Também é uma varredura, não uma divisão: para cada rotação a ferramenta calcula a folga — massa que cabe na janela útil ÷ massa que a curva pede — e a menor folga da faixa multiplica a potência de pico. Assim a resposta vem com endereço: "alimenta 168 cv de pico, apertando a 7000 rpm". Trocar de gasolina para etanol não muda o bico, muda o BSFC — e como o etanol precisa de bem mais massa para a mesma potência, o mesmo bico alimenta cerca de 30% menos cavalos.

Correção por pressão: o que conta é o diferencial. vazão = vazão_catálogo × √(ΔP_trabalho ÷ ΔP_catálogo), e ΔP = pressão do trilho − pressão do coletor. A vazão de catálogo é medida num diferencial, quase sempre 3 bar, com o bico esguichando para a atmosfera — comparar com pressão de manômetro num motor sobrealimentado erra feio. Com regulador 1:1 o trilho sobe junto com o turbo e o ΔP fica constante, que é a razão de ser desse regulador. Com pressão fixa o ΔP desaba em carga: 4 bar de trilho com 1,5 bar de turbo são 2,5 bar de ΔP, e o bico entrega 9% menos que o catálogo de 3 bar em vez dos 15% a mais que a leitura do manômetro sugeriria — uma diferença de 26% na direção que quebra motor.

A raiz quadrada é o que torna esse caminho pouco generoso: dobrar o diferencial rende só 41% mais vazão, e ainda cobra da bomba e do bico o preço de trabalhar forçados.

Mistura de combustíveis. A barra mistura por volume. A densidade da mistura é a média por volume; AFR, poder calorífico e BSFC são médias pela fração de massa, obtida de massa_A = volume_A × densidade_A. É por isso que um E85 em volume não é 85% em massa — o etanol é mais denso que a gasolina, e a fração de massa fica um pouco maior.

O BSFC da mistura é interpolado por massa, junto com a referência de eficiência de cada combustível — as duas são por massa, então a razão entre elas, que é o veredito, continua valendo na mistura inteira e não só nas pontas. A melhora de rendimento do álcool já está embutida no eficRef de cada um (8% para etanol, 12% para metanol, relativos à gasolina), e é dela que os BSFC de fábrica são derivados. Se você tem número de bancada, use o seu — é para isso que a tabela é editável.

O acréscimo por sobrealimentação, e por que ele começa em zero. Ele já valeu de 10 a 20% e cobrava duas vezes: o campo de λ corrige a mistura rica, que é a maior fatia do consumo extra de um turbo. O que sobra legitimamente para esse fator é a perda de eficiência — avanço atrasado por detonação, mais calor no escape — e num motor moderno de injeção direta isso some no ruído, porque ele compensa com menos atrito relativo e menos bombeamento. Com λ 0,78 digitado e 15% no campo, o mesmo efeito era pago duas vezes e o bico saía grande à toa.

Hoje o campo nasce em 0, e a razão é de coerência: a calculadora de bomba e linha nunca aplicou fator nenhum, então qualquer valor aqui faria as duas páginas calcularem demanda diferente para o mesmo carro. Partindo de zero, as duas concordam — e quem tem motivo para achar o motor ineficiente em carga plena sobe para os 5 a 8% que são defensáveis, ciente de que aí as duas divergem.