Apostila Motores a Diesel(Manutenção Mecânica - 3º Mecatrônica)

TM 101 – Tecnologia do Motor Diesel I

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APRESENTAÇÃO

Os motores Diesel representam equipamentos de grande importância no cotidiano da empresa. São a fonte de força motriz para caminhões, escavadeiras e, até mesmo, para os grupos geradores. Desta forma, o conhecimento deste tema é de muito interesse em qualquer área. Desta forma, este texto se constitui o inicio do estudo no assunto, pois ele será estendido em mais duas outras disciplinas, tendo sido estruturado da seguinte maneira: O Capítulo 1 apresenta a descrição do princípio de funcionamento do motor de combustão interna à ignição diesel, bem como a identificação seus principais tipos. O Capítulo 2 fornece informações de grande importância para o entendimento do funcionamento dos motores Diesel. Os Capítulos 3, 4, 5 e 6 objetivo abordam os componentes dos motores Diesel, bem como as suas características.

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ÍNDICE CAPÍTULO 1: GENERALIDADES DO MOTOR DE COMBUSTÃO DIESEL _____________ 1 RESUMO __________________________________________________________________________ 1 1.0 - INTRODUÇÃO _________________________________________________________________ 1 2.0 – CONSTITUIÇÃO _______________________________________________________________ 1 3.0 – TIPOS_________________________________________________________________________ 2

CAPÍTULO 2: FUNCIONAMENTO DO MOTOR DIESEL _____________________________ 4 RESUMO __________________________________________________________________________ 4 1.0 - INTRODUÇÃO _________________________________________________________________ 4 2.0 – FUNCIONAMENTO ____________________________________________________________ 4 2.1 – Motor Diesel de Quatro Tempos __________________________________________________________ 2.1.1 - Admissão_________________________________________________________________________ 2.1.2 – Compressão ______________________________________________________________________ 2.1.3 – Expansão ou força _________________________________________________________________ 2.1.4 - Escape ___________________________________________________________________________ 2.2 - Motor Diesel de Dois Tempos ____________________________________________________________

4 4 4 4 5 5

3.0 – VANTAGENS E DESVANTAGENS _______________________________________________ 6

CAPÍTULO 3: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE I _____________________________ 7 RESUMO __________________________________________________________________________ 7 1.0 - INTRODUÇÃO _________________________________________________________________ 7 2.0 – CÂMARAS DE COMBUSTÃO____________________________________________________ 7 2.1 – Localização __________________________________________________________________________ 2.2 – Função ______________________________________________________________________________ 2.3 – Princípios da Combustão do Motor Diesel___________________________________________________ 2.4 – Classificação das Câmaras de Combustão ___________________________________________________

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3.0 – MOTORES COM INJEÇÃO DIRETA _____________________________________________ 8 3.1 – Tipos________________________________________________________________________________ 3.2 – Localização da Câmara de Combustão______________________________________________________ 3.3 – Características de Funcionamento _________________________________________________________ 3.4 – Vantagens____________________________________________________________________________ 3.5 – Desvantagens _________________________________________________________________________

8 8 9 9 9

4.0 - MOTORES COM CÂMARA DE PRÉ-COMBUSTÃO ________________________________ 9 4.1 – Características ________________________________________________________________________ 9 4.2 – Localização __________________________________________________________________________ 9 4.3 – Funcionamento________________________________________________________________________ 9 4.4 – Vantagens___________________________________________________________________________ 10 4.5 – Desvantagens ________________________________________________________________________ 10

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5.0 – MOTORES COM CÂMARA DE TURBULÊNCIA __________________________________ 10 5.1 – Características _______________________________________________________________________ 5.2 – Localização _________________________________________________________________________ 5.3 – Funcionamento_______________________________________________________________________ 5.4 – Vantagens___________________________________________________________________________ 5.5 – Desvantagens ________________________________________________________________________

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6.0 – MOTORES COM CÂMARA DE COMBUSTÃO DE AR _____________________________ 11 6.1 - Características________________________________________________________________________ 6.2 - Localização __________________________________________________________________________ 6.3 - Funcionamento _______________________________________________________________________ 6.4 - Vantagens e Desvantagens ______________________________________________________________

11 11 11 11

7.0 - BLOCO DO MOTOR ___________________________________________________________ 11 7.1 - Constituição _________________________________________________________________________ 7.2 - Construção __________________________________________________________________________ 7.3 - Tipos _______________________________________________________________________________ 7.4 - Características________________________________________________________________________ 7.5 - Vantagens e Desvantagens ______________________________________________________________ 7.6 - Condições de Uso _____________________________________________________________________

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CAPÍTULO 4: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE II____________________________ 14 RESUMO _________________________________________________________________________ 14 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 14 2.0 – CAMISAS DE MOTORES ______________________________________________________ 14 2.1 – Tipos_______________________________________________________________________________ 2.2 – Construção __________________________________________________________________________ 2.3 – Características _______________________________________________________________________ 2.4 – Montagem __________________________________________________________________________ 2.5 – Vantagens da Camisa Úmida ____________________________________________________________ 2.6 – Desvantagens da Camisa Úmida _________________________________________________________ 2.7 – Vantagens da Camisa Seca _____________________________________________________________ 2.8 – Desvantagens da Camisa Seca ___________________________________________________________ 2.9 – Uso e Condições de Uso________________________________________________________________

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3.0 - ÊMBOLO _____________________________________________________________________ 15 3.1 – Constituição ________________________________________________________________________ 3.1.1 – Cabeça _________________________________________________________________________ 3.1.2 – Zona dos anéis ___________________________________________________________________ 3.1.3 – Alojamento do pino _______________________________________________________________ 3.1.4 – Saia ____________________________________________________________________________ 3.2 – Construção __________________________________________________________________________ 3.3 – Características _______________________________________________________________________ 3.4 – Vantagens e Desvantagens ______________________________________________________________ 3.5 – Condições de Uso_____________________________________________________________________ 3.6 – Precaução ___________________________________________________________________________ 3.7 – Pino do Êmbolo ______________________________________________________________________ 3.7.1 -- Construção ______________________________________________________________________ 3.7.2 – Tipos de fixação __________________________________________________________________ 3.7.3 – Condições de montagem____________________________________________________________ 3.7.4 – Observações _____________________________________________________________________

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3.8 - Anéis de Segmentos ___________________________________________________________________ 3.8.1 -- Construção ______________________________________________________________________ 3.8.2 - Tipos ___________________________________________________________________________ 3.8.3 – Características ___________________________________________________________________ 3.8.4 -- Condições de uso _________________________________________________________________ 3.8.5 -- Observação _____________________________________________________________________

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4.0 – CASQUILHOS DO MOTOR_____________________________________________________ 19 4.1 - Localização __________________________________________________________________________ 19 4.2 – Liga Antifricção ______________________________________________________________________ 19

Figura 11 – Metal antifricção. __________________________________________________________ 19 4.3 – Tolerâncias de Fabricação ______________________________________________________________ 4.4 - Pressão Radial________________________________________________________________________ 4.5 – Ressalto de Localização ________________________________________________________________ 4.6 – Ranhuras de Lubrificação_______________________________________________________________ 4.7 – Casquilho Principal ___________________________________________________________________ 4.8 – Causas de Avarias ____________________________________________________________________

19 19 20 20 20 20

5.0 – BIELA _______________________________________________________________________ 20 5.1 - Constituição _________________________________________________________________________ 5.2 - Tipos _______________________________________________________________________________ 5.3 - Características________________________________________________________________________ 5.4 - Construção __________________________________________________________________________ 5.5 - Vantagem ___________________________________________________________________________ 5.6 – Condições de Uso_____________________________________________________________________ 5.7 - Precaução ___________________________________________________________________________

20 20 21 21 21 21 22

6.0 – ÁRVORE DE MANIVELAS (VIRABREQUIM) ____________________________________ 22 6.1 - Constituição _________________________________________________________________________ 6.2 - Tipos _______________________________________________________________________________ 6.3 - Construção __________________________________________________________________________ 6.4 - Características________________________________________________________________________ 6.5 – Condições de Uso_____________________________________________________________________ 6.6 – Observações _________________________________________________________________________

22 22 22 22 23 23

CAPÍTULO 5: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE III ___________________________ 24 RESUMO _________________________________________________________________________ 24 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 24 2.0 - VOLANTE ____________________________________________________________________ 24 2.1 – Constituição _________________________________________________________________________ 2.1.1 - Superfície de fricção _______________________________________________________________ 2.1.2 - Coroa dentada (cremalheira) _________________________________________________________ 2.1.3 - Superfície de encosto ______________________________________________________________ 2.1.4 - Alojamento de apoio da árvore primária________________________________________________ 2.2 - Construção __________________________________________________________________________ 2.3 – Função _____________________________________________________________________________ 2.4 - Condições de Uso _____________________________________________________________________

24 24 24 24 24 24 25 25

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3.0 – AMORTECEDOR DE VIBRAÇÕES ______________________________________________ 25 3.1 – Tipos de Amortecedor de Vibração _______________________________________________________ 3.2 - Construção __________________________________________________________________________ 3.3 – Funcionamento_______________________________________________________________________ 3.3.1 - Amortecedor mecânico _____________________________________________________________ 3.3.2 - Amortecedor hidromecânico _________________________________________________________

25 25 26 26 26

3.4 – MANUTENÇÃO _______________________________________________________________ 26 4.0 – BALANCEADORES____________________________________________________________ 26 4.1 – Considerações Gerais __________________________________________________________________ 26 4.2 - Funcionamento _______________________________________________________________________ 26

5.0 – SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO _________________________________________________ 26 5.1 – Constituição _________________________________________________________________________ 5.2 – Construção __________________________________________________________________________ 5.3 – Funcionamento_______________________________________________________________________ 5.4 - Ciclo de Trabalho _____________________________________________________________________ 5.5 - Variação das Válvulas de Escape _________________________________________________________ 5.6 - Variação das Válvulas de Admissão _______________________________________________________ 5.7 - Tipos de Sistema de Distribuição _________________________________________________________ 5.7.1- Cruzada _________________________________________________________________________ 5.7.2 - Aberta __________________________________________________________________________ 5.7.3 - Fechada _________________________________________________________________________

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6.0 - ARVORE DE COMANDO DE VÁLVULAS ________________________________________ 29 6.1 – Constituição _________________________________________________________________________ 6.1.1 – Ressaltos________________________________________________________________________ 6.1.2 – Mancais de apoio _________________________________________________________________ 6.1.3 – Engrenagens auxiliares _____________________________________________________________ 6.1.4 – Alojamento da engrenagem de distribuição _____________________________________________ 6.2 – Classificação ________________________________________________________________________ 6.3 – Construção __________________________________________________________________________ 6.4 – Localização _________________________________________________________________________ 6.5 – Características de Funcionamento ________________________________________________________ 6.6 – Vantagens___________________________________________________________________________ 6.7 - Uso e Condições de Uso ________________________________________________________________

29 29 29 29 29 29 29 30 30 30 30

CAPÍTULO 6: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE IV ___________________________ 31 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 31 2.0 – TUCHOS, VARETAS E BALANCINS_____________________________________________ 31 2.1 – Tuchos _____________________________________________________________________________ 2.1.1 – Constituição dos tuchos ____________________________________________________________ 2.1.2 - Tipos ___________________________________________________________________________ 2.1.3 – Construção ______________________________________________________________________ 2.1.4 - Características ____________________________________________________________________ 2.1.5 – Usos e condições de uso ____________________________________________________________ 2.1.6 - Manutenção______________________________________________________________________ 2.1.7 - Observações _____________________________________________________________________ 2.2 - Varetas _____________________________________________________________________________ 2.2.1 – Constituição das varetas ____________________________________________________________

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2.3 – Balancins ___________________________________________________________________________ 2.3.1 – Construção dos balancins ___________________________________________________________ 2.3.2 – Tipos___________________________________________________________________________ 2.3.3 - Vantagens _______________________________________________________________________ 2.3.4 – Uso e condições de uso_____________________________________________________________ 2.3.5 - Manutenção______________________________________________________________________ 2.3.6 - Observação ______________________________________________________________________ 2.3.7 - Função__________________________________________________________________________

32 32 32 32 32 32 33 33

3.0 – CABEÇOTE __________________________________________________________________ 33 3.1 - Nomenclatura ________________________________________________________________________ 3.2 – Tipos_______________________________________________________________________________ 3.3 - Construção __________________________________________________________________________ 3.4 - Características________________________________________________________________________ 3.5 – Usos e Condições de Uso _______________________________________________________________ 3.6 - Manutenção__________________________________________________________________________ 3.7 - Observações _________________________________________________________________________

33 33 33 33 34 34 34

4.0 – VÁLVULAS , SEDES , GUIAS E MOLAS _________________________________________ 34 4.1 – Válvulas ____________________________________________________________________________ 4.1.1 – Constituição das válvulas ___________________________________________________________ 4.1.2 - Tipos ___________________________________________________________________________ 4.1.3 - Características ____________________________________________________________________ 4.1.4 - Instalação _______________________________________________________________________ 4.1.5 - Acessórios _______________________________________________________________________ 4.1.6 – Condições de uso _________________________________________________________________ 4.1.7 - Manutenção______________________________________________________________________ 4.1.8 – Válvulas especiais ________________________________________________________________ 4.2 – Sedes ______________________________________________________________________________ 4.2.1 – Tipos de sedes de válvulas __________________________________________________________ 4.2.2 - Construção ______________________________________________________________________ 4.2.3 - Características ____________________________________________________________________ 4.2.4 - Vantagens _______________________________________________________________________ 4.2.5 - Manutenção______________________________________________________________________ 4.3 – Guias ______________________________________________________________________________ 4.3.1 – Tipos de guias de válvulas __________________________________________________________ 4.3.2 – Construção ______________________________________________________________________ 4.3.3 - Vantagens _______________________________________________________________________ 4.3.4 – Acessórios ______________________________________________________________________ 4.3.5 - Manutenção______________________________________________________________________ 4.4 – Molas ______________________________________________________________________________ 4.4.1 – Tipos de molas de válvulas__________________________________________________________ 4.4.2 - Construção ______________________________________________________________________ 4.4.3 - Características ____________________________________________________________________ 4.4.4 – Condições de uso _________________________________________________________________ 4.4.5 - Conservação _____________________________________________________________________

34 34 34 34 34 34 34 34 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 36 36 36 36 36 36 36 36 36

5.0 – SUPER ALIMENTAÇÃO DOS MOTORES DIESEL ________________________________ 36 5.1 – Vantagens da Superalimentação__________________________________________________________ 37 5.2 – Classificação dos Superalimentadores _____________________________________________________ 37

6.0 – TURBOALIMENTADOR _______________________________________________________ 37 6.1 – Elementos Constitutivos________________________________________________________________ 6.2 – Finalidade de Cada Elemento____________________________________________________________ 6.2.1 - Corpo principal ___________________________________________________________________ 6.2.2 - Carcaça da turbina_________________________________________________________________

37 37 37 37

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6.2.3 - Carcaça do compressor _____________________________________________________________ 6.2.4 - Árvore e rolamentos _______________________________________________________________ 6.2.5 - Turbina _________________________________________________________________________ 6.2.6 - Compressor ______________________________________________________________________ 6.2 – Funcionamento do Turboalimentador _____________________________________________________

37 38 38 38 38

7.0 - ESCAPAMENTOS E COLETORES DE ADMISSÃO ________________________________ 38 7.1 – Coletores de Admissão_________________________________________________________________ 7.1.1 - Tipos ___________________________________________________________________________ 7.1.2 – Constituição _____________________________________________________________________ 7.1.3 - Construção ______________________________________________________________________ 7.1.4 - Características ____________________________________________________________________ 7.1.5 - Localização ______________________________________________________________________ 7.2 – Escapamento ________________________________________________________________________ 7.2.1 - Acessórios _______________________________________________________________________ 7.2.2 – Uso e condições de uso_____________________________________________________________ 7.2.3 - Conservação _____________________________________________________________________ 7.2.4 - Observação ______________________________________________________________________

38 38 38 39 39 39 39 39 39 39 39

8.0 - JUNTAS ______________________________________________________________________ 39 8.1- Materiais ____________________________________________________________________________ 8.2 - Aplicações___________________________________________________________________________ 8.3- Uso e Condições de Uso ________________________________________________________________ 8.4 - Observação __________________________________________________________________________

39 40 40 40

9.0 – MOTOR DE PARTIDA PNEUMÁTICO___________________________________________ 40 9.1- Elementos Constitutivos ________________________________________________________________ 40 9.2 - Características________________________________________________________________________ 40 9.3 – Funcionamento_______________________________________________________________________ 40

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“Progresso tecnológico é o esforço contínuo de cientistas e empresários para tornar o que comemos, o que bebemos, o que vestimos e o que usamos quase tão bom quanto antigamente.”

Bill Vaughan Jornalista americano. .

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CAPÍTULO 1: GENERALIDADES DO MOTOR DE COMBUSTÃO DIESEL

RESUMO

Este capítulo apresenta a descrição do princípio de funcionamento de um motor de combustão interna à ignição diesel, bem como a identificação seus principais tipos.

1.0 - INTRODUÇÃO

O motor Diesel é um motor de combustão interna formada por um conjunto de peças sincroniza das entre si, que transformam em energia mecânica a energia calorífica do combustível, desenvolvida durante a combustão no interior dos cilindros.

O seu nome é uma homenagem a Rudolf Diesel, engenheiro francês nascido em Paris, que desenvolveu o primeiro motor em Augsburg Alemanha, no período de 1893 a 1898. Oficialmente, o primeiro teste bem sucedido foi realizado no dia 17 de fevereiro de 1897, na Maschinenfabrik Augsburg. O motor Diesel proporciona a energia mecânica necessária para a propulsão de veículos, tratores, embarcações, usinas elétricas, bombas e maquinaria em geral. 2.0 – CONSTITUIÇÃO

A figura 1 apresenta um motor Diesel em corte.

Figura 1 - Motor Diesel CUMMINS modelo 6CT8.3 visto em corte. _______________________________________________________________________________________________ Capítulo 1:Generalidades do Motor de Combustão Diesel - 1

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O motor é constituído pelos seguintes sistemas: Sistema de alimentação de ar. É encarregado de obter o ar necessário para o enchimento dos cilindros. Sistema de combustível. Abastece o sistema de combustível necessário.

injeção

com

Figura 2 - Motor de injeção direta.

o

Sistema de lubrificação. Reduz o atrito entre as peças &t. Movimente de motor, - mediante uma película de óleo lubrificante, ajudando o sistema de arrefecimento a manter a temperatura normal de funcionamento do motor.

Figura 3 - Motor com câmara de pré-combustão.

Sistema de injeção. Tem a finalidade de entregar o combustível na quantidade e nas condições suficientes para garantir o bom funcionamento do motor. Sistema de arrefecimento. Destina-se a manter a temperatura normal de funcionamento do motor.

Figura 4 - Motor com câmara de turbulência.

Sistema de arranque ou partida. Facilita o movimento inicial do motor, para permitir que se inicie a combustão nos cilindros, ate que o motor funcione por si só. Figura 5 - Célula de energia.

Sistema de distribuição. Permite a entrada do ar e a saída dos gases queimados, para realizar seu ciclo de trabalho. Sistema de conjunto móvel. Transforma a energia calorífica do combustível, desprendida durante a combustão, em energia mecânica; além disso, converte o movimento retilíneo alternativo do embolo em movimento de rotação da arvore de manivelas. 3.0 – TIPOS

Figura 6 - Câmara de acumulação. c)

De acordo com a disposição dos cilindros: - Motores em linha – têm os cilindros colocados um atrás do outro.

Seus tipos são classificados de acordo com as seguintes características: a) De acordo com o ciclo de trabalho: - Motores de quatro tempos; - Motores de dois tempos. b) De acordo com o controle de combustão: - Motores de injeção direta como o da figura 2; - Motores com câmara de pré-combustão, como o da figura 3; Figura 7 – Motores em linha. - Motores com câmara de turbulência, como o da figura 4; - Motores em "V" - os cilindros estão - Motores com câmara auxiliar de reserva de dispostos em um bloco formando um ar, também chamada célula de energia ângulo que varia segundo o tipo de motor (figura 5) ou câmara de acumulação (figura (figura 8); com esta disposição e 6). construído um bloco curto; _______________________________________________________________________________________________ Capítulo 1:Generalidades do Motor de Combustão Diesel - 2

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- Policíndrico - o motor tem dois ou mais cilindros;

Figura 8 – Motores em “V”. - Motores de cilindros opostos - os cilindros estão dispostos no bloco, formando um ângulo de 180°; - Motores de cilindros radiais - os cilindros estão dispostos estrela. d) De acordo com o número de cilindros: - Monocilíndrico - o motor consta de um cilindro;

e)

De acordo com o arrefecimento: - Motor arrefecido a água; - Motor arrefecido a ar.

f)

De acordo com o sistema de alimentação de ar: - De alimentação natural; De alimentação forçada (sobre alimentadores).

g) De acordo com o curso do êmbolo: - Motor comprido - o diâmetro do cilindro é menor que o curso do êmbolo; - Motor quadrado - o diâmetro do cilindro e o curso do êmbolo são iguais; - Motor superquadrado - o diâmetro do cilindro é maior que o curso do êmbolo.

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CAPÍTULO 2: FUNCIONAMENTO DO MOTOR DIESEL

RESUMO

Este texto fornece informações de grande importância para o entendimento do funcionamento dos motores Diesel.

Na maioria dos motores Diesel modernos, uma ventoinha empurra a carga para o cilindro (turbocompressão).

1.0 - INTRODUÇÃO

Nos motores Diesel, o ciclo de trabalho é caracterizado pela combustão da mistura combustível, através da pressão e do calor produzido pela alta compressão do ar no interior dos cilindros. De uma maneira geral, pode-se fazer uma classificação geral dos motores em dois tipos fundamentais: a)

Motores de quatro tempos - os que efetuam o ciclo de trabalho em duas voltas da arvore de manivelas (corresponde a, quatro cursos do embolo); e b) Motores de dois tempos - os que efetuam o ciclo de trabalho em uma volta da arvore de manivelas (corresponde a dois cursos do embolo).

Figura 1 – 1º. Tempo – Curso de Admissão 2.1.2 – Compressão

As válvulas de admissão e escape encontramse fechadas; o embolo desloca-se em direção do PMS, comprimindo o ar no interior do cilindro e aumentando a pressão e a temperatura até comprimir o ar totalmente na câmara de combustão. Pouco antes de o pistão completar o curso, ocorre a auto-ignição. A árvore de manivelas descreveu uma volta (360 graus) com dois cursos do embolo.

Considera-se o ciclo de trabalho ou funcionamento como a série de operações que se repetem sucessivamente para obter o trabalho total do motor.

2.0 – FUNCIONAMENTO 2.1 – Motor Diesel de Quatro Tempos 2.1.1 - Admissão

Figura 2 – 2º. Tempo – Curso de Compressão

Começa quando, no PMS e com a válvula de 2.1.3 – Expansão ou força admissão aberta (fig. 1), o embolo inicia o curso em direção ao PMI, provocando uma depressão que auxilia Durante o percurso de compressão, o ar ficou a precipitação do ar dentro do cilindro ate enchê-lo. comprimido na câmara de combustão. .Alcançada a Quando o embolo alcança o PMI a válvula de admissão pressão e a temperatura ideal por causa da alta se fecha. A árvore de manivelas descreveu meia volta compressão, e estando o êmbolo próximo ao PMS, é injetado o combustível no cilindro por meio do injetor. (180° graus) com um curso do embolo. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2:Funcionamento do Motor Diesel - 4

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válvulas de escape no cabeçote estão abertas. O ar é introduzido pelo sobrealimentador através dos orifícios de admissão deslocando, pelas válvulas de escape, os gases queimados que se encontram no interior do cilindro.

Figura 3 – 3º.Tempo – Curso de Admissão Nesse momento é produzida a combustão, que forma os gases que vão atuar sobre o êmbolo. Estes gases, na sua expansão, empurram o embolo em direção ao PMI. A arvore de manivelas já descreveu uma volta e meia (540° graus) em três cursos do êmbolo. Este percurso é o único tempo útil, pois nele a força é produzida. 2.1.4 - Escape

O êmbolo se desloca em direção ao PMS e a válvula de escape se abre permitindo a saída dos gases para o exterior, por ele empurrados. Tendo atingido o PMS, fecha-se a válvula de escape. A árvore de manivelas descreveu duas voltas (720° graus) com quatro cursos do embolo, completando um ciclo de trabalho.

Figura 5 – 1º.Tempo O êmbolo começa a se deslocar em direção ao PMS e, quando está aproximadamente a um quarto do curso as válvulas de escape se fecham e os orifícios de admissão são obstruídos pelo êmbolo. Neste instante o cilindro está cheio de ar fresco. O embolo continua o seu percurso, comprimindo o ar até chegar ao PMS. Realiza-se, assim, meia volta da árvore de manivelas e um curso do êmbolo. Com o ar comprimido à pressão e temperaturas ideais, o combustível é injetado, produzindo a combustão; a expansão dos gases empurra o embolo em direção ao PMI e, quando alcança 3/4 do seu curso, abrem-se as válvulas de escape e os gases queimados, que ainda conservam alguma pressão, começam a sair.

Figura 4 – 4º.Tempo – Curso de Escapamento Durante os quatro tempos – ou duas rotações – transmitiu-se trabalho ao pistão só uma vez. Para fazer com que as válvulas de admissão e escapamento funcionem corretamente, abrindo e fechando as passagens nos momentos exatos, a árvore de comando de válvulas (ou eixo de cames) gira a meia rotação do motor, completando uma volta a cada ciclo de quatro tempos.

Figura 5 – 2º.Tempo

2.2 - Motor Diesel de Dois Tempos

Continuando o seu curso, o êmbolo desobstrui os orifícios de admissão por onde entra o ar, que No estudo do motor Diesel de dois tempos, termina de expulsar os gases queimados, realizando a analisa-se um motor com sobrea1imentador de ar e "Lavagem" e, com isso, o cilindro fica só com ar fresco válvulas de escape no cabeçote, devido ao grande e o embolo estará na posição de repetir o ciclo. 0 campo aplicabilidade que este tipo de motor alcançou. êmbolo, chegando ao PMI, realizou dois cursos com Com o êmbolo no PMI os orifícios de uma volta da árvore de manivelas. admissão da camisa do cilindro estão descobertos e as ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2:Funcionamento do Motor Diesel - 5

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3.0 – VANTAGENS E DESVANTAGENS

O motor de dois tempos, com o mesmo dimensionamento e rpm, fornece uma maior potência que o motor de quatro tempos e o torque é mais uniforme. Faltam os órgãos de distribuição dos cilindros, substituídos pelos pistões, combinados com as fendas de escape e combustão, assim como as de carga.

Como desvantagens, tem-se: a)

as bombas especiais de exaustão e de carga, com menor poder calorífico e consumo de combustível relativamente elevado;

b)

carga calorífica consideravelmente mais elevada que num motor de quatro tempos, de igual dimensionamento.

________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2:Funcionamento do Motor Diesel - 6

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CAPÍTULO 3: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE I

RESUMO

Este capítulo é a primeira das quatro partes da apresentação dos componentes do motor Diesel, bem como de suas características. 1.0 - INTRODUÇÃO

Considerando-se o fato de que o motor Diesel possui muitos componentes, a descrição de cada um deles torna o tema muito extenso. Sendo assim, para facilitar o entendimento dividiu-se o assunto em quatro partes, sendo este texto a primeira delas e refere-se às câmaras de combustão. 2.0 – CÂMARAS DE COMBUSTÃO

A câmara de combustão é o lugar onde se realiza a combustão. Entende-se combustão a combinação do oxigênio com um combustível que queime e um comburente que ative a combustão. O motor Diesel clássico usa óleo Diesel cem combustível e ar como comburente.

turbulência, ou redemoinho de ar, que facilitará uma combinação mais íntima do ar com o combustível. Quanto mais perfeita for a mistura, melhor será o processe de combustão, evitando-se os restos de combustível sem queimar, aproveitando a totalidade das calorias do combustível. 2.3 – Princípios da Combustão do Motor Diesel

O motor Diesel é caracterizado pelo funcionamento ruidoso que qualquer ouvido do experiente descobre com facilidade. Num motor Diesel a ignição e a combustão se processam em duas fases distintas, primeiro ocorre a ignição lenta das partículas de combustível, que alcançam o ambiente de ar comprimido e quente; logo em seguida sucede a combustão do resto da carga de combustível. O ruído e produzido pelo efeito da combustão desde o inicio da injeção até o momento de maior eficiência que, corresponde à maior pressão de combustão dentro do cilindro. Os pesquisadores têm conseguido introduzir melhorias para diminuir o ruído característico dos motores diesel, inclusive naqueles que utilizam injeção direta.

2.1 – Localização 2.4 – Classificação das Câmaras de Combustão

A câmara de combustão geralmente está situada no cabeçote. Em alguns motores o embolo esta desenhada para que a cabeça faça o papel da câmara de combustão. 2.2 – Função

Existem diversas formas de injetar o combustível dentro do cilindro, e as mais comuns são as seguintes: a) O combustível é injetado numa massa de ar que está em repouso relativo dentro da câmara; b) Mediante uma câmara de pré-combustão que é atravessada pelo combustível antes de chegar à câmara de combustão; c) Utilizando câmaras de turbulência, nas qual uma grande parte do ar comburente encontra-se com o combustível.

A função da câmara de combustão é pôr em contato o ar com o combustível, para assegurar a formação de uma mistura homogênea destes elementos e liberar às calorias do combustível para transformá-las em trabalho sobre o embolo. Esta transformação deve realizar-se de tal forma que o rendimento seja elevado e a potência Dependendo da disposição das câmaras de liberada suficientemente, sem que haja excessivas combustão, a forma e movimento do embolo, são complicações de desenho, para que a confecção do motor não apresente dificuldade; mecânicas. criadas importantes reações dos gases que, devidamente controladas podem modificar o processo Dependendo da forma da câmara de combustão, será criado, uma maior ou menor da combustão. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 7

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De acordo com estes critérios os motores podem ser classificados na forma seguinte: a) Motores de injeção direta; b) Motores com câmaras de pré-combustão; c) Motores com câmaras de turbulência; d) Motores com câmara auxiliar de ar, também denominado célula de energia ou câmara de acumulador.

Figura 1

b) Motor de injeção direta com turbulência: No qual a injeção do combustível é feita através de uma corrente de ar criada na câmara de combustão, para facilitar a mistura de ar sem combustível.

Figura 2

a) injeção direta no ar parado (Cummins); b) jato sobre a cabeça do pistão com câmara de mistura térmica (processo MAN-M). Figura 5 - Processos de injeção direta. Figura 3

Figura 4 3.2 – Localização da Câmara de Combustão

É possível estabelecer uma quinta categoria para aqueles motores que têm dispositivos e formas particulares e não podem ser classificados nos quatro tipos gerais. Existem diversos sistemas para controlar d combustão e neste estudo vimos somente os mais generalizados. A tendência atual é utilizar a injeção direta nos motores de médias e grandes cilindradas, porque este sistema permite uma economia de combustível. A câmara de turbulência e a câmara de pré-combustão são mais utilizadas nos motores pequenos de rotação elevada.

A maioria dos motores de injeção direta tem a câmara de combustão situada numa cavidade usinada na parte superior ou cabeça do êmbolo. A câmara pode ter diferentes formas tais como: gargantas circulares, esféricas, troncas, cônicas e outras. Para conseguir a turbulência ou redemoinho de ar antes que o embolo chegue ao PMS, é necessário um adequado desenho do coletor de admissão, uma forma bem projetada da câmara de combustão e, em alguns casos, as válvulas de admissão com defletores.

3.0 – MOTORES COM INJEÇÃO DIRETA

São motores onde a injeção do combustível é feita diretamente na câmara de combustão, sem utilizar outros meios auxiliares. 3.1 – Tipos

Apesar da existência de diferentes variações, podem ser, classificado em dois tipos gerais: a) Motor com injeção direta sem turbulência: No qual a injeção do combustível, ocorre na câmara de combustão, com um movimento relativamente lento do ar; Figura 6 – Localização da Câmara de Combustão. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 8

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3.3 – Características de Funcionamento

No motor com injeção direta sem turbulência, a função de repartir o combustível recai sobre o injetor, portanto este necessita de uma posição que lhe permita distribuir uniformemente e, alem disso, deve ficar protegido do calor, porque, devido à proximidade com a câmara, é difícil de refrigerar. Com a finalidade de favorecer e acelerar a vaporização e misturar rapidamente o combustível com o ar é estudado a forma do jato e da câmara, para cor seguir que o combustível finamente pulverizado seja dispersado por todos os pontos da câmara e para que se alcance uma combustão completa. Se não se conseguir esta dispersão adequada do combustível, que devera formar uma mistura íntima, será necessária maior quantidade de ar para produzir uma combustão eficiente. No motor de injeção direta com turbulência é criado um redemoinho ou uma corrente de ar; e, em alguns casos, é aplicada uma combinação de ambos os movimentos. O combustível e injetado em forma de fina película sobre as paredes quentes da câmara de combustão, que é formada por uma cavidade na cabeça do embolo. Uma pequena parte do jato é orientada para o centro da câmara, onde se concentra maior massa de ar quente, e aí se inicia a combustão, que se propaga em forma progressiva. Em ambos os motores, a posição do injetor e a direção do jato do combustível são fatores importantíssimos. O tipo do injetor usado nestes motores e o de orifícios múltiplos. 3.4 – Vantagens Maior rendimento térmico que os motores com câmara de pré-combustão; menor consumo de combustível; facilidade de arranque sem preaquecimento do motor; alta potencia específica. 3.5 – Desvantagens

É necessária uma sincronização perfeita do avanço da injeção; tem um funcionamento ruidoso; o orifício dos injetores é obstruído com facilidade, modificando a direção dos jatos de combustível e com a tendência a produção de fumaça.

4.1 – Características

A câmara de pré-combustão representa um terço da totalidade da câmara, aproximadamente. Comunica-se com a câmara de combustível propriamente dita, por meio de um ou vários orifícios pequenos. A razão de compressão destes motores oscila entre 15 e 18:1 e pouco mais alta que nos motores de injeção direta, enquanto que a pressão de injeção e bem menor e esta entre 100 e 150 kg/cm2. Com este tipo de câmara, normalmente são usados injetores de bico pulverizador de um só orifício. 4.2 – Localização

A pré-câmara de combustão e colocada no cabeçote e a sua disposição varia segundo o tipo do motor. Em muitos casos esta situada entre as válvulas, coincidindo com o centro do cilindro, conforme a figura 7.

Figura 7 - Antecâmara no cabeçote de um motor Diesel de 4 tempos. e Antecâmara tipo esférica. Nos motores de rotação elevada, geralmente são colocados obliquamente de um lado do cabeçote, para permitir válvulas com cabeça de maior diâmetro e permitir uma boa refrigeração da pré-câmara. O orifício ou os orifícios da câmara de précombustão se comunicam com o cilindro e são orientados para assegurar a dispersão do combustível ou alcançar a parte do embolo êmbolo em um ponto determinado. 4.3 – Funcionamento

Mediante o uso da pré-câmara é produzida a pressão de injeção dentro do cilindro, por meio da combustão quase instantânea de uma parte do combustível injetado e misturado com o ar dentro desta 4.0 - MOTORES COM CÂMARA DE PRÉcavidade. Este processo de pré-combustão é realizado COMBUSTÃO enquanto o combustível atravessa a pré-câmara. São motores onde a câmara de combustão é O ar comprimido nos dois espaços que dividida em duas partes numa das quais e injetado o formam a câmara de combustão, os quais se combustível para produzir urna combustão parcial. comunicam entre si. O começo da injeção ocorre com ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 9

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um avanço que está sincronizado com o momento em que a pressão do ar, dentro do recinto da pré-câmara, é a máxima; o combustível se inflara, porém não totalmente, por falta de tempo e insuficiência de ar, já que o restante se encontra no outro compartimento da câmara. Esta pré-combustão provoca a expulsão da mistura combustível ate o outro espaço, que fica localizado em cima do embolo, comportando-se como uma injeção. Em seguida produz-se a combustão normal, graças o encontro do ar da segunda câmara e sem causar uma elevação brusca da pressão, devido à dupla fase e a baixa pressão de combustão.

5.2 – Localização

A câmara de turbulência pode estar alojada num lado do bloco de cilindro (figura 8) ou no cabeçote, apresentando duas alternativas: uma, consiste na cavidade fundida com o cabeçote; outra ê uma tampa superposta em um lado do cabeçote (figura 9). Em alguns casos especiais, a câmara de turbulência pode estar alojada na cabeça do embolo.

4.4 – Vantagens

Este tipo de combustão em duas fases e mais silencioso. Não necessita de uma pressão de combustão tão elevada como nos motores de injeção direta. 4.5 – Desvantagens

Requer preaquecimento do ar de admissão para a partida do motor quando esta fria. O consumo de combustível é elevado.

Figura 8 – Câmara de turbulência.

5.0 – MOTORES COM CÂMARA DE TURBULÊNCIA

A câmara de turbulência tem aspectos similares com as câmaras de pré-combustão e também com a injeção direta. A maior diferença com a relação a câmara de pré-combustão, está na forma e no volume. 5.1 – Características

A câmara de turbulência representa, mais ou menos, 60% do volume da câmara de combustão. Pode ser de forma esférica e, algumas vezes, cilíndrica. Figura 9 – Câmara de turbulência. A comunicação com a câmara de combustão ê feita por meio de um de forma aerodinâmica de grande 5.3 – Funcionamento seção. O injetor está colocado de tal que o combustível é dirigido para as paredes do cilindro e, em motores, o Devido à grande capacidade desta câmara, a jato tem dupla orientação. combustão é realizada quase totalmente nela e o seu A relação de compressão destes motores princípio de funcionamento é simples. oscila entre 18 e 22:1. Durante a fase da compressão, o ar penetra na O consumo de combustível normalmente e câmara de turbulência e, devido â sua forma, cilíndrica menor que o dos motores com câmara de préou esférica, produz correntes turbulentas de ar que combustão e maior que o dos de injeção direta. alcançam grandes velocidades; o combustível é Devido ao desenho especial e ao processo de injetado na massa de ar quente, dentro da câmara de injeção utilizado, alguns motores com câmara de turbulência, dando inicio à maior parte da combustão. turbulência são classificados na categoria de injeção A reação turbulenta dos gases é dirigida, por direta e, em alguns casos, levam o nome de “câmara de meio de um orifício aerodinâmico, até a câmara de injeção direta combinada.”. combustão, onde a combustão termina. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 10

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5.4 – Vantagens

Este tipo de motor tem um funcionamento suave, porque não alcança; uma pressão de combustão elevada como nos motores de injeção direta. Os motores com este tipo de câmara alcançam velocidades de 5.000 rpm ou mais. Em boas condições mecânicas, o motor tende a diminuir a formação de fumaça no escape. 5.5 – Desvantagens

É necessário o pré-aquecimento do ar de admissão, para a partida do motor quando está frio. O consumo de combustível é maior que o dos motores de injeção direta. 6.0 – MOTORES COM CÂMARA DE COMBUSTÃO DE AR

São conhecidos também com o nome de motores com célula de energia. São considerados como os mais típicos dentre os modelos diferentes que usam câmaras auxiliares. 6.1 - Características

A câmara de acumulação pode ser simples ou dupla e, em alguns casos, está dividida em duas partes que se comunicam entre si por um estrangulamento. O injetor está separado da câmara de acumulação e normalmente é orientado de tal modo que o jato se dirija para a entrada da câmara (figura 10) ou forme um ângulo com o seu alinhamento (figura 11).

As pressões de compressão e de injeção são variáveis, segundo a aplicação do motor, porém, geralmente são bastante parecidas com as dos motores com câmara de pré-combustão. Em alguns motores são encontradas relações de compressão de 14 a 16:1 . 6.2 - Localização

As câmaras de acumulação de ar são encontradas no cabeçote do motor. 6.3 - Funcionamento

O funcionamento da câmara de acumulação de ar é simples e sensivelmente igual para as câmaras duplas ou simples. Ao desenvolver-se a compressão, uma parte do ar quente penetra na câmara de acumulação. Quase ao final do curso e no momento em que a pressão da câmara de acumulação e algo inferior a da câmara de combustão, o combustível é injetado e pulverizado, penetrando uma parte na câmara de acumulação; a ignição ocorre primeiro na câmara de combustão e quase simultaneamente na célula de energia. Esta dupla combustão, quase simultânea, provoca uma expulsão violenta da mistura inflamada e gera uma grande turbulência, que se prolonga durante uma parte da fase de expansão. A combustão da mistura armazenada na célula de energia ou câmara de acumulação de ar favorece e aumenta a turbulência na câmara de combustão, conseguindo-se dessa forma que o combustível se misture com o ar para uma combustão eficiente. 6.4 - Vantagens e Desvantagens

A maioria destes motores não necessita de pré-aquecedores para a partida a frio. Alguns motores apresentam um consumo de combustível igual ao dos motores de injeção direta. Além destas vantagens, estes motores têm algumas vantagens e desvantagens bastante similares as dos motores com pré-câmaras de combustão. Figura 10 – Câmaras de acumulação de ar. 7.0 - BLOCO DO MOTOR

É o corpo do motor em cujo interior são montados os elementos do conjunto móvel, sistema de lubrificação e parte do sistema de distribuição. Serve de apoio também para as peças de outros sistemas de motor. 7.1 - Constituição

O bloco geralmente e constituído pelas partes Figura 11 – Câmara de acumulação de ar. mostradas na figura 12. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 11

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O bloco arrefecido é água apresenta duas alternativas; uma quando é construído do para a colocação de camisas úmidas; outra quando e construído para a colocação de camisas secas. Nos motores arrefecidos a ar, geralmente os cilindros não são parte integrante do bloco e são sobrepostos e afixados por prisioneiros ou parafuso.

1 - Bloco; 2 - Cilindros ou camisas; 3 - Mancais principais; 4 - Alojamento da árvore de comando; 5 - Galerias de arrefecimento; 6 -Condutos de lubrificação. Figura 12 – Partes do Bloco de Motor. 7.2 - Construção

Figura 13 – Cilindro do motor refrigerado a ar. 7.4 - Características

O bloco dos motores Diesel normalmente é fabricado de ferro fundido ou ligas de alumínio. A superfície superior e inferior são usinadas para obter uma vedação hermética, como também as partes onde se apóiam as árvores de manivelas e comando que necessita de um perfeito alinhamento para seu funcionamento. Nas extremidades do bloco são alojadas as engrenagens do sistema de distribuição, assim como o volante do motor. No interior do bloco encontram-se os condutos de arrefecimento e lubrificação, que se comunicam como exterior, para sua limpeza, através de tampões e bujões.

As características mais importantes do bloco são resumidas em grande rigidez e estabilidade dimensional. A primeira é conseguida por meio de ligas e processos especiais de fundição. A segunda, através da utilização de reforços internos e externos e nervuras dispostas de modo e numero adequado, segundo o tipo, função e potência do motor. 7.5 - Vantagens e Desvantagens

O bloco com cilindros mandrilados apresenta a desvantagem de não permitir a troca dos cilindros. Quando estes apresentam desgaste, e necessário descontar totalmente o motor, para a recuperação do bloco com cilindros sobre medida. Tem a vantagem de 7.3 - Tipos evitar os riscos de descontinuidade, sob o ponto de Os tipos de blocos podem ser classificados sob os vista térmico, entre o cilindro e o bloco. seguintes aspectos: Os blocos com camisas são aplicados porque permitem a utilização de materiais diferentes na De acordo com o ciclo de trabalho: fabricação das camisas, as quais têm características a) Motores de quatro tempos; vantajosas sobre o bloco. Estes blocos podem ser b) Motores de dois tempos. recuperados trocando as camisas para devolver a medida original aos cilindros. De acordo com a disposição dos cilindros: Os blocos com camisas secas têm a vantagem de manter a rigidez e não apresentam problemas de a) Motores em 1inha; estanqueidade. b) Motores em "V"; Os blocos com camisas úmidas têm a c) Motores de cilindros opostos; vantagem de apresentar ótimas condições de d) Motores de cilindros radiais. refrigeração porque as camisas estão em contato direto com a água. Em conseqüência disto, ao apresentar De acordo com o arrefecimento: menor dilatação; as camisas não transmitem cargas a) Motor arrefecido a água; excessivas. Outra vantagem reside na instalação b) Motor arrefecido á ar. relativamente fácil. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 12

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Os blocos com camisa úmida têm como desvantagens: a pouca rigidez do bloco e é necessário dar uma cuidadosa usinagem aos alojamentos da camisa, para alcançar uma estanqueidade perfeita. 7.6 - Condições de Uso

Cada vez que se desmonta um motor, o bloco deverá reunir certas condições para ser usado novamente.

Os mancais principais devem estar alinhados. Não devem apresentar-se com fugas de água e Óleo, por falta de estanqueidade. As superfícies inferiores e superiores devem estar livres de riscos, queimaduras e perfeitamente planas. As camisas devem estar dentro das tolerâncias indicadas pelo fabricante, como também livres de riscos e queimaduras.

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CAPÍTULO 4: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE II

RESUMO

Este capítulo é a segunda das quatro partes da apresentação dos componentes do motor Diesel, bem como de suas características. 1.0 - INTRODUÇÃO

Considerando-se o fato de que o motor Diesel possui muitos componentes, a descrição de cada um deles torna o tema muito extenso. Sendo assim, para facilitar o entendimento dividiu-se o assunto em quatro partes, sendo este texto a segunda delas e faz uma abordagem dos seguintes componentes: camisas de motores, êmbolo, pino do êmbolo, anéis de segmento, casquilhos do motor, biela e árvore de manivelas (virabrequim), mostrando suas características, classificações e sua importância para o bom funcionamento do motor. 2.0 – CAMISAS DE MOTORES

As camisas de motores são peças em forma de tubo de pouca espessura, sendo que, no seu interior cilíndrico e liso, desliza o êmbolo. 2.1 – Tipos

Existem dois tipos de camisas usadas em motores de dois e quatro tempos, ou seja, úmida e seca.

2.2 – Construção

As camisas podem ser construídas com materiais diferentes dos materiais com que são construídos os blocos, utilizando-se na sua fabricação ferro fundido, aço, tubo trefilado e cromado, e ligas especiais. Em alguns casos, para facilitar a montagem do êmbolo com os anéis, a parte alta das camisas é torneada cônica em uma pequena distância. Assim, durante a montagem, os anéis vão se fechando por causa da conicidade e não se usam ferramentas especiais para a montagem. 2.3 – Características

A principal característica da camisa úmida é que entre o bloco de cilindros e a superfície externa da camisa, existe um espaço por onde circula água que refrigera a camisa. Para conseguir a estanqueidade são instalados anéis de borracha ou cordões selantes, de modo que fiquem apertados entre a camisa e o bloco, evitando, desta maneira, as fugas de água. A parte superior não precisa de juntas ou anéis, porque o assento é efetuado entre duas superfícies usinadas e firmemente apertado por causa da ação exercida pelo cabeçote sobre a saliência da camisa; não obstante, quando são utilizados lâminas ou suplementos de ajuste, estes trabalham como selos. A camisa seca caracteriza-se por não entrar em contato direto com a água de arrefecimento e tem menor espessura que a úmida. Algumas não têm saliências. As camisas dos motores de dois tempos, tanto úmidas como secas, têm orifícios ao seu redor que servem para a lavagem e o escape; é este o caso de algumas camisas que somente têm orifícios de admissão, pois dispõem de válvulas de escape no cabeçote. 2.4 – Montagem

Normalmente, as camisas úmidas e algumas camisas secas do tipo flutuante são montadas ou desmontadas com certa facilidade, utilizando-se ferramentas especiais de extração e montagem. Para a Figura 1 - Camisa de motor. desmontagem e montagem das camisas secas que ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 14

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entram à pressão, são necessários o uso de prensas hidráulicas ou ferramentas especiais. O processo de instalação destas camisas ê muito delicado e devem ser tomadas determinadas precauções para evitar a sua deformação. Alguns fabricantes usam uma interferência relativamente grande, na montagem. Deixam aproximadamente 0,5 mm menor o diâmetro interno da camisa, com a finalidade de retificá-las após a montagem e depois, de verificar se a altura entre a saliência da camisa e a superfície do bloco está correta. 2.5 – Vantagens da Camisa Úmida

Devido ao seu contato direto com a água de arrefecimento, a camisa úmida apresenta a vantagem de possuir uma boa dissipação do calor. Pode ser substituída, devolvendo a medida original ao cilindro, sem alterar as características gerais do motor. Num mesmo bloco, podem-se instalar diversos jogos de camisas com maior ou menor diâmetro interno e assim obter cilindradas diferentes. 2.6 – Desvantagens da Camisa Úmida

A saliência da parte superior requer uma usinagem bastante delicada. Em alguns motores (pouco utilizados) existe um apoio na parte inferior da camisa para facilitar a instalação dos anéis; este apoio pode causar deformação da camisa motivada pela dilatação. Para evitar os riscos de corrosão, as paredes externas da camisa devem ser submetidas a tratamentos especiais.

2.9 – Uso e Condições de Uso

Ao instalar uma camisa, o mecânico deve levar em conta os seguintes aspectos: - O diâmetro interno deve estar dentro das tolerâncias indicadas pelo fabricante. - A diferença da altura entre a camisa e a superfície do bloco deve guardar a tolerância indicada pelo fabricante, a fim de que colocado o cabeçote sobre o cilindro, a camisa fique afixada firmemente, evitando o seu deslocamento, principalmente no caso de camisas flutuantes. - A superfície interior da camisa não deve apresentar riscos ou queimaduras. - Durante o processo de montagem, deve-se cuidar para que estejam alinhadas e que os anéis de borracha das camisas úmidas não sejam danificados. 3.0 - ÊMBOLO

O êmbolo é uma peça móvel do motor, sobre a qual e exercida a pressão dos gases de combustão que o impulsionam durante o tempo de expansão, para produzir o tempo útil do ciclo de trabalho. 3.1 – Constituição

O embolo da figura 2 é constituído pelas seguintes partes : a) b) c) d)

Cabeça; Zona de anéis; Alojamento do pino; Saia.

2.7 – Vantagens da Camisa Seca

A camisa seca, além de ter algumas das vantagens da camisa úmida, apresenta outras próprias. Permite maiores diâmetros de cilindros e válvulas de maior diâmetro na cabeça. Não apresenta problemas de estanqueidade, não necessitando de anéis ou selos. Pode ser adaptado a blocos com cilindros integrados, para retornar ao diâmetro original dos cilindros. Não apresenta o perigo de corrosão externa. 2.8 – Desvantagens da Camisa Seca

Figura 2 - Cilindro e êmbolo (pistão) acoplados. 3.1.1 – Cabeça

Na montagem da camisa seca a pressão requer um procedimento mais cuidadoso e, em alguns casos, É a parte do êmbolo que recebe o impulso dos uma retificação posterior. gases. A usinagem exterior deve ser feita com pequena tolerância, para conseguir um contato perfeito 3.1.2 – Zona dos anéis com o bloco e evitar pontos de concentração térmica e a ascensão por capilaridade do óleo do cárter entre o É a seção do êmbolo onde estão usinadas as bloco e a camisa. canaletas nas quais são montados os anéis. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 15

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3.1.3 – Alojamento do pino

É uma perfuração que atravessa o êmbolo, na qual se apóia o pino de conexão com a biela. 3.1.4 – Saia

É a parte do êmbolo que forma a superfície de deslizamento e serve como guia do êmbolo dentro do cilindro. 3.2 – Construção

O êmbolo pode ser feito de liga de alumínio ou de ferro fundido. Geralmente, os êmbolos de alumínio são usados nos motores rápidos; os de ferro fundido são utilizados em motores grandes de baixa rotação. Durante o funcionamento do motor, o êmbolo é submetido a tensões mecânicas e a elevadas temperaturas que tendem a modificar sua forma, tanto no sentido longitudinal como transversal. Para atenuar estas deformações, é necessário que, durante sua fabricação, dele se retire o material de tal maneira que os efeitos do calor e da pressão não o danifiquem e que, durante o funcionamento as temperaturas normais de trabalho, mantenha uma forma cilíndrica. Quando o êmbolo está frio, apresenta uma forma complexa. Atualmente, é comum a aplicação de uma proteção superficial na saia, para facilitar o deslizamento e evitar que o êmbolo engripe por falta de óleo em baixa temperatura ou por sobrecarga momentânea. Os êmbolos usados em motores com cilindradas razoavelmente grandes e com regime de baixa velocidade, utilizam uma porta-anéis de ferro fundido, que corresponde à primeira ranhura de fixação dos anéis de compressão. A finalidade desta porta-anéis é diminuir o desgaste da ranhura, que e produzido pelo movimento alternativo e pela mudança de posição do êmbolo, ao passar pelos pontos mortos. Em casos especiais, usa-se um sistema de refrigeração instalada na parte alta da cabeça do êmbolo, para que a temperatura não ultrapasse os valores determinados.

Por exemplo, no primeiro caso, quando as válvulas são salientes na superfície do cabeçote, o êmbolo deve ter rebaixos pára que as cabeças das válvulas não interfiram com ele. No segundo caso, influi o tipo de injeção do combustível que é utilizado. Em alguns motores, o êmbolo tem formas especiais que ajudam a turbulência do ar, algumas das quais são indicadas na figura. Nos motores de injeção direta é necessário que o êmbolo tenha espaço suficiente na cabeça, para que os jatos de combustível sejam distribuídos uniformemente sobre ela, predominando, neste caso, o perfil curvo. As canaletas são usinadas para alojar os anéis de compressão e óleo, e sua localização apresenta duas alternativas: na primeira, todas as canaletas estão acima do pino do êmbolo (figura 3); na segunda, uma parte está acima do pino e outra abaixo (figura 4).

Figura 3 – Canaletas acima do pino do êmbolo.

Figura 4 – Canaletas acima e abaixo do pino do êmbolo.

As canaletas que correspondem aos anéis de óleo contêm perfurações que permitem o retorno do óleo recolhido pelos anéis ao Carter. O alojamento do pino do embolo tem três alinhamentos. Um relacionado com a altura do embolo; outro relacionado com o eixo de simetria do êmbolo, e o terceiro relacionado com a biela. O primeiro alinhamento tem a finalidade de eliminar o efeito de basculante, quando o êmbolo alcança o PMS. 3.3 – Características O segundo alinhamento se refere à relação entre os eixos de simetria do êmbolo e da biela e a linha O êmbolo pode ser caracterizado de acordo da árvore de manivelas. com: Os motores atuais estão sendo projetados sem a) o perfil da cabeça; coincidência entre ns eixos de simetria, para facilitar a b) a colocação das canaletas; rotação do motor e eliminar alguns ruídos durante o seu c) a posição do pino. funcionamento. O terceiro alinhamento se relaciona com o A cabeça do êmbolo é construída de forma alojamento de tal forma que o pino do êmbolo, uma vez especial, de acordo com o tipo do motor. Assim, tem aí montado, mantém-se paralelo ao orifício do pé da influência, principalmente, a disposição das válvulas no biela. cabeçote e a forma de se efetuar a combustão. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 16

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3.4 – Vantagens e Desvantagens

3.7.2 – Tipos de fixação

Os êmbolos de liga de alumínio apresentam como condições vantajosas o seu baixo peso, grande dissipação de calor e relativamente grande resistência; porém tem um grande coeficiente de dilatação como fator negativo. Para diminuir este fator, são usadas ligas de outros materiais. Os êmbolos de ferro fundido têm grande peso e baixo coeficiente de dilatação, que são fatores vantajosos num motor lento, porem devem ter um sistema de refrigeração eficiente para diminuir o calor.

Existem três alternativas de conexão entre o êmbolo e o pé da biela, a saber:

3.5 – Condições de Uso

Cada vez que se instala um êmbolo, é importante tomar as medidas de acordo com as especificações do fabricante e verificar as tolerâncias em relação com o cilindro. Também se deve verificar o peso dos êmbolos. 3.6 – Precaução

Quando se instala o pino do êmbolo, deve-se fazê-lo de forma que não se deforme o alojamento nem se altere a forma do êmbolo. 3.7 – Pino do Êmbolo

O pino de êmbolo é uma peça de aço que serve para manter uma união articulada entre o êmbolo e a biela , conforme está mostrando a figura abaixo:

a)

Flutuante: livre tanto na biela como no êmbolo; b) oscilante: fixo na biela e livre no êmbolo; c) fixo: fixo no êmbolo e livre na biela.

O primeiro caso é o mais freqüente nos motores Diesel. Neste tipo de fixação, são usados anéis de trava, para evitar que o pino fique atritando contra as paredes da camisa ou cilindro. 3.7.3 – Condições de montagem

A facilidade ou dificuldade com que o pino possa entrar no seu alojamento dependerá do tipo de ajuste. Levando em conta o tipo de fixação, será necessário aquecer o êmbolo ou congelar o pino para efetuar a montagem. Na maioria dos motores Diesel, à temperatura ambiente, os pinos são introduzidos com facilidade. Levando em consideração a carga transmitida entre o êmbolo e a biela, os valores de atrito entre o pino e a bucha poderiam ser muito altos. Para reduzir ao mínimo possível o atrito, é necessário fornecer uma boa lubrificação, a qual pode ser realizada de três formas: a)

mediante uma galeria que atravessa a biela desde a cabeça até o pé; b) mediante orifícios abertos na cabeça da biela e orientados de tal maneira que o óleo chegue ate o pino e sua bucha; c) Produzindo uma nuvem de óleo, proveniente da evaporação do mesmo.

No primeiro e segundo casos, é aproveitada a pressão do sistema de lubrificação. 3.7.4 – Observações

Figura 5 - União entre o êmbolo e a biela através do pino de êmbolo. 3.7.1 -- Construção

De acordo com o sistema de ajuste deve-se preparar convenientemente o pino ou o êmbolo. Além disto, quando os êmbolos se aquecem, não se deve ultrapassar a temperatura especificada pelos fabricantes.

O pino é feito de aço e tratado termicamente de 3.8 - Anéis de Segmentos tal forma que somente a superfície é endurecida, permanecendo o seu interior com outras características, Anéis de segmentos são elementos que fazem para se obter uma determinada flexibilidade. Pode ser parte do conjunto móvel do motor e são instalados nas inteiriço ou oco. canaletas do êmbolo. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 17

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3.8.1 -- Construção

São fabricados em ferro fundido de alta qualidade. Sua forma é cilíndrica, porém, com uma ligeira deformação, corresponde a uma curva para ter uma tensão natural, a qual pode ser reforçada como molas que vão colocadas debaixo dos anéis. Normalmente o primeiro anel de compressão leva uma proteção de cromo duro na face de contato. 3.8.2 - Tipos

De acordo com sua finalidade, os anéis são de compressão e de lubrificação. Os anéis de compressão têm a função de manter a estanqueidade entre a câmara de combustão e c cárter. Alem disso, dissipam grande parte do calor produzido na cabeça do embolo, transferindo-o as paredes refrigeradas dos cilindros. Para desempenhar estas funções, os anéis de pressão têm comumente a seção quadrada ou trapezoidal. Em alguns casos têm formatos especiais (figura 6).

Figura 7 – Perfis dos anéis de lubrificação.

Figura 6 – Formatos especiais dos anéis. O primeiro anel de compressão está submetido a grandes pressões e altas temperaturas; portanto, este exposto a maior desgaste, sendo necessário protegê-lo Figura 8 – Conjunto de lâminas de aço com mola com uma película de cromo para aumentar sua separadora expansora. resistência. Algumas vezes este anel tem um perfil especial. 3.8.3 – Características Os anéis de lubrificação têm a função de controlar a formação de uma película lubrificante na Os anéis de compressão caracterizam-se saia do embolo, para facilitar o deslizamento do êmbolo principalmente pelos seguintes aspectos: dentro do cilindro. Os anéis de lubrificação têm Diâmetro exterior fabricado para adaptar-se diversos perfis, como mostra a figura 7. Também perfeitamente ao diâmetro do cilindro; permitem o retorno do óleo para o cárter, a través dos Espessura radial que permite a distribuição orifícios do fundo da canaleta. Atualmente, em lugar de uniforme da pressão contra as paredes do cilindro; um anel de uma só peça (inteiriço), é utilizado um Folga entre pontas, que compensa o aumento conjunto de lâminas de aço cromadas e com uma mola de comprimento produzido pela dilatação sem perder separadora expansora entre as lâminas (figura 8). sua flexibilidade; ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 18

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Forma da secção, predominando os perfis quadrados e trapezoidais e que durante seu assentamento reduzem ao mínimo as fugas de compressão. Os anéis de lubrificação caracterizam-se fundamentalmente pelo desenho de maneira que o óleo possa fluir através deles. 3.8.4 -- Condições de uso

Para a montagem dos anéis, devem ser observados os seguintes aspectos: a) Folga lateral nas caneletas; b) Folga entre pontas; c) Distribuição das aberturas ao redor do embolo (observando o principio do labirinto).

Figura 10 – Casquilhos de biela. 4.2 – Liga Antifricção

A superfície dos casquilhos exposta aos efeitos do movimento está recoberta por uma liga de metal mole chamada metal antifricção (figura 11).

3.8.5 -- Observação

Deve-se tomar cuidado para não quebrar ou deformar os anéis durante a montagem no embolo e dentro do cilindro, usando ferramentas especiais para sua instalação. 4.0 – CASQUILHOS DO MOTOR

Casquilhos de motor são peças que vão intercaladas entre os eixos e os apoios dos mancais móveis e fixos para ajudar a reduzir o atrito, permitindo melhorar a eficiência dos motores e prolongar sua vida útil. 4.1 - Localização

Estes casquilhos se intercalam entre os seguintes elementos: a)

árvore de manivelas e alojamento dos mancais (casquilhos de mancal, figura 9). b) árvore de manivelas e biela (casquilhos de biela, figura 10). c) árvore de comando de válvulas e alojamento do mesmo (casquilhos de eixo de comando).

Figura 11 – Metal antifricção. O metal antifricção possui boas características de deslizamento e seu ponto de fusão é muito mais baixo que o dos metais das peças que o mesmo protege. Tem ainda um alto índice de resistência à fadiga, o que lhe permite longa vida. A liga que compõe o metal antifricção varia de acordo com o tipo e as características do motor a que se destina. As mais empregadas são feitas à base de alumínio, cobre e chumbo. 4.3 – Tolerâncias de Fabricação

O casquilho é uma peça de grande precisão, e as tolerâncias de fabricação devem ser mantidas dentro de milésimos de milímetros. 4.4 - Pressão Radial

Geralmente o casquilho permanece fixo, com toda sua superfície de apoio em contato com o alojamento, para permitir a dissipação do calor. Cada semicasquilho é um pouco maior que uma meia circunferência, de modo que, ao colocá-los em seu apoio, estes sobressaiam ligeiramente. Isso é necessário para permitir uma pressão radial entre o casquilho e o alojamento, quando for montado o Figura 9 – Casquilhos de mancal. conjunto. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 19

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4.5 – Ressalto de Localização

O ressalto de localização permite posicionar o casquilho somente na sua posição correta. Normalmente, o ressalto se projeta para fora da linha de separação dos semicasquilhos, e encaixa perfeitamente em seu alojamento. Em alguns casos, o casquilho é localizado por meio de um pino-guia. Há também casquilhos flutuantes (não estão fixos no alojamento). Neste caso, a liga antifricção é depositada em ambas as superfícies do casquilho. Os casquilhos do tipo inteiriço, como os usados nos eixos de comando de válvulas, são fixados sob pressão em seus alojamentos. 4.6 – Ranhuras de Lubrificação

As ranhuras de lubrificação servem para distribuir o óleo lubrificante, em forma de película, sobre toda a superfície de contato do casquilho com o eixo. Figura 12 – Biela.

4.7 – Casquilho Principal

Em todos os motores existe um casquilho de mancal, chamado casquilho principal, que serve também para regular a folga longitudinal da árvore de manivelas. Para tal efeito, seus flanges estão revestidos de material antifricção. 4.8 – Causas de Avarias

Sob condições normais de funcionamento, os casquilhos têm uma vida útil bastante longa. Entretanto, por defeitos de montagem ou por operação inadequada do motor poderão sofrer um desgaste prematuro. As causas mais comuns de desgaste prematuro são: a) b) c) d) e) f)

a)

Cabeça: É a parte da biela que se fixa ao munhão da árvore de manivelas. Compõese de duas partes: a cabeça propriamente dita e a capa; b) Corpo: Constitui a parte média da biela. c) Pé: É a parte da biela que se liga ao êmbolo por intermédio do pino do êmbolo. 5.2 - Tipos

As bielas podem ser classificadas de acordo com as seguintes características: a) pela forma do corpo que pode ter a seção em “duplo T” (figura 13) ou tubular (figura 14).

partículas estranhas no lubrificante; -montagem defeituosa dos casquilhos; desalinhamento com relação ao eixo; lubrificação insuficiente ou inadequada; sobrecarga; corrosão. Figura 13 – Seção em “duplo T”.

5.0 – BIELA

A biela é o elemento do motor que se encarrega de converter o movimento alternativo retilíneo do êmbolo em movimento circular contínuo da árvore de manivelas. 5.1 - Constituição

A biela (figura 12) é constituída por: Figura 14 – Seção Tubular. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 20

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b) pela forma como é feita a união ao êmbolo, a qual pode ser direta (figuras 12 e 13) ou em duas partes separadas (figura 15). Esta aplicação e generalizada nos grandes motores. Neste caso, instalamse calços que permitem regular a altura do embolo com relação ao espaço morto;

5.3 - Características

O comprimento do corpo, somado aos raios da cabeça e do alojamento do pé, determina a distância denominada entre centros, que constitui uma característica do motor. Um motor com curso muito longo terá as bielas com o entre centros grande; ao contrário, os motores quadrados ou superquadrados terão bielas com entre centros menores. Outra característica e a de que os eixos de alinhamento da cabeça e do pé são paralelos. 5.4 - Construção

Figura 15 – União ao êmbolo em duas partes separadas c) pelo tipo de união da capa da biela, que pode ser reta, obliqua ou articulada (figuras 16 a-b-c).

Figura 16 a - União reta oblíqua

Figura 16 b – União

As bielas são fabricadas em aço especial e podem receber tratamentos especiais. A determinação do entre centros é realizada com grande precisão. Os alojamentos das bronzinas da cabeça e das buchas, no pé, são usinados com cuidado para a obtenção do ajuste de interferência preciso no pé e uma margem de pressão adequada na cabeça. Igualmente, a usinagem da bucha do pé da biela faz-se com precisão, para conseguir uma montagem suave do pino do êmbolo. As tolerâncias de peso entre as bielas do mesmo motor variam segundo os fabricantes. Durante o forjamento, deixam-se no pé e na cabeça alguns ressaltos que podem ser rebaixados cuidadosamente, para igualar o peso sem prejudicar o equilíbrio. Para facilitar a lubrificação do pino e de sua bucha, são usadas duas formas: a primeira consiste em perfurar a biela desde a cabeça até o pé; na segunda é feita uma perfuração de um lado da cabeça, de maneira que fique orientada para o ponto que deve lubrificar. Quando a cabeça da biela é construída com a união oblíqua, dá origem a um efeito de cisalhamento que prejudica a durabilidade das bronzinas da biela. Para eliminar este inconveniente, e feita uma sólida união da capa com a cabeça, por meio de guias, estrias ou encaixes, como indicado na figura 16c. A união é feita por meio de parafusos ou prisioneiros de aço especial, que são travados por meio de diferentes tipos. 5.5 - Vantagem

A união oblíqua da cabeça da biela é usada como solução para reduzir o tamanho da cabeça e permitir a sua passagem pelo interior da camisa, conseguindo-se dessa maneira a retirada pela parte superior do motor. 5.6 – Condições de Uso

Cada vez que o mecânico desmonta o motor, deve verificar as condições em que se encontra a biela e tem de comprovar o paralelismo e o desgaste das Figura 16 c – União Articulada bronzinas. Se a bronzina deslizou no alojamento, ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 21

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riscando ou deformando-o, será necessário substituir a biela ou retificá-la numa oficina especializada. Quando são instaladas ou retificadas, bielas novas, é necessário verificar o seu peso, que não deverá exceder as tolerâncias indicadas pelo fabricante. Quando é ajustada a bucha do pé da biela, deve-se ter o máximo cuidado para que fique dentro das tolerâncias recomendadas pelo fabricante. 5.7 - Precaução

Não se devem retificar as bielas, se não houver disponibilidade de equipamento especiais e experiência no trabalho. 6.0 – ÁRVORE DE MANIVELAS (VIRABREQUIM)

Árvore de manivelas ou virabrequim é a peça móvel do motor que recebendo o impulso do conjunto êmbolo-biela, descreve um movimento circular contínuo, acumulando energia para ser utilizada como força motriz no acionamento de veículos, grupos geradores, etc. 6.1 - Constituição

A árvore de manivelas é constituída pelas seguintes partes principais: 1 - Munhão; 2 - Moente; 3 - Braço; 4 - Face do braço; 5 - Contrapesos; 6 - Flange.

Braços: São as seções que ligam os munhões aos moentes. Faces do braço: São os lados do braço que unem os munhões aos moentes. Contrapesos: São massas de material, que podem ser removíveis ou fixas e têm por objetivo alcançar o equilíbrio da árvore de manivelas. Flange: É uma seção de forma circular, numa das extremidades da árvore de manivelas, que serve para fixar o volante, e como superfície de deslizamento para o vedador de óleo. 6.2 - Tipos

As árvores de manivelas podem ser classificadas tomando-se por base os seguintes aspectos: a) o número de cilindros; b) o tipo de construção. O número de cilindros, a partir de um, e estabelecendo-se quantidades maiores, conforme os desenhos e especificações e de acordo com os fabricantes. O tipo de construção, que pode ser inteiriça (conforme figura), aplicada em motores pequenos e médios, ou em seções, destinada a motores grandes. Cada seção está desenhada para um determinado número de cilindros e termina com um flange de acoplamento, cuja união com o outro flange é feita por meio de parafusos. Unindo-se as seções, forma-se a árvore de manivelas. 6.3 - Construção

Figura 17 – Constituição da árvore de manivelas Munhões: São seções torneadas e polidas que são apoiadas nos mancais principais do bloco.

São construídas de aço forjado de grande resistência. Na sua composição entram o níquel, o cromo, o molibdênio, o magnésio e o silício. Os munhões e moentes são tratados termicamente para adquirirem maior dureza. Quando seu tamanho permite, a árvore de manivelas é perfurada internamente, para facilitar a lubrificação dos munhões e moentes. 6.4 - Características

A árvore de manivelas deve reunir uma série de condições para que possa trabalhar satisfatoriamente. Aqui citaremos algumas das mais importantes. A Moentes: quantidade de cilindros do motor, com sua ordem de Também são seções torneadas e polidas, onde trabalho, é uma característica essencial, de maneira que são instaladas as bielas. os esforços exercidos fiquem repartidos de maneira ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 22

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uniforme, não atuando todos ao mesmo tempo, e sejam bem equilibrados, para que, com a velocidade, não se produzam vibrações que prejudiquem o motor. Para eliminar este inconveniente, os moentes da biela são distribuídos, tendo entre si um ângulo determinado, de maneira que a soma destes ângulos equivalha a 360o num motor de dois tempos e 720o num de quatro tempos. Desta forma, somente há um moente recebendo a carga do êmbolo no tempo de expansão, enquanto os restantes estão em fase de admissão, de compressão ou de escape. A ordem de trabalho não tem relação com a posição dos cilindros, pois a sua finalidade é distribuir os esforços. Quanto maior o número de cilindros, mais uniforme será o funcionamento do motor. A árvore de manivelas deve ser equilibrada. Esta condição é alcançada mediante o cuidado em sua construção, que deve ser a mais correta possível, nela empregando-se materiais adequados, para que o peso de todas as peças que a formam seja distribuído uniformemente. Para alcançar o equilíbrio são usados os contrapesos.

6.5 – Condições de Uso

Cada vez que o mecânico retira a árvore de manivelas, deve verificar o seguinte: a)

se os munhões e os moentes estão isentos de riscos e dentro dos limites de desgaste indicados pelo fabricante; b) se não há empeno ou outras deformações; c) se as passagens de lubrificação estão livres.

6.6 – Observações

Quando a árvore de manivelas não está instalada, deve ser conservada na posição vertical. Se for necessária mantê-la na posição horizontal, deve ser posta sobre apoios que correspondam aos munhões. Durante a instalação, devem-se observar as regras de montagem, assim como a torção de aperto recomendada pelo fabricante.

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CAPÍTULO 5: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE III

RESUMO

Este capítulo é a terceira das quatro partes da apresentação dos componentes do motor Diesel, bem como de suas características. 1.0 - INTRODUÇÃO

Considerando-se o fato de que o motor Diesel possui muitos componentes, a descrição de cada um deles torna o tema muito extenso. Sendo assim, para facilitar o entendimento dividiu-se o assunto em quatro partes, sendo este texto a terceira delas e faz uma abordagem dos seguintes componentes: volante, amortecedor de vibrações , balanceadores , sistemas de distribuição e a árvore de comando de válvulas , assim como suas características e sua importância para o funcionamento do motor.

Figura 1 – Volante. 2.1.2 - Coroa dentada (cremalheira)

É um anel com dentes na parte externa, utilizados para pôr o motor em movimento. 2.0 - VOLANTE 2.1.3 - Superfície de encosto

O volante é uma roda ou disco de bastante peso, afixada numa das extremidades da arvore de manivelas. 2.1 – Constituição

O volante é uma roda ou disco de bastante peso, afixada numa das extremidades da arvore de manivelas. É constituído pelas seguintes partes, as quais são apresentadas na figura 1: a) superfície de fricção; b) coroa dentada (cremalheira); c) superfície de encosto para árvore de manivelas; d) alojamento do apoio da árvore primária.

É a parte que se apóia na árvore de manivelas e pode ser unida por meio de parafusos ou mediante uma extremidade cônica (motores antigos). Em alguns casos, quando a união é feita por parafusos, os furos estão distribuídos de tal maneira que o volante tem uma só posição de montagem. 2.1.4 - Alojamento de apoio da árvore primária

É uma secção circular usinada, para alojar a bucha ou rolamento que serve como sustentação e guia da árvore primária da caixa de câmbio. Em alguns motores, o volante leva as marcas de referência que servem de guia para sincronizar o motor. 2.2 - Construção

São fabricados de aço forjado, laminado ou fundido. O seu peso é calculado de acordo com o número de cilindros e a aplicação que o motor vai ter. Geralmente, o volante vem balanceado dinâmica e É uma superfície completamente lisa, onde estaticamente com o conjunto móvel do motor. geralmente fica alojado o conjunto da embreagem. ________________________________________________________________________________________________ 2.1.1 - Superfície de fricção

Capítulo 5: Componentes do Motor – Parte III- 24

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2.3 – Função

3.2 - Construção

A função do volante é acumular força para vencer os tempos negativos do motor, ou seja, para aplicá-la quando falta o impulso motor criado pelo tempo de força. O volante é equilibrado para conseguir um funcionamento regular, sem variações que alterem a uniformidade da rotação. Quanto maior é o numero de cilindros, menor será o peso do volante. Em alguns motores com grande número de cilindros o volante pode ser dispensado, porque o motor possui uma regularidade de marcha favorecida pela superposição de impulsos motores. Nos motores de baixa rotação, são usados volantes pesados, e nos de alta rotação é necessário que o volante seja mais leve. A redução do peso favorece também a rapidez na aceleração e na desaceleração do motor.

O amortecedor mecânico é composto de dois discos de metal, separados por certo número de molas que provocam o arrastamento do conjunto por atrito. O amortecedor elástico consta de uma bucha de borracha vulcanizada ou neopreme entre duas peças de metal. A interna forma o cubo e a externa a polia. Este sistema é um dos mais simples e nele a força torcional é absorvida pela bucha de borracha. O amortecedor hidromecânico é constituído de uma polia com um anel de aço fechado hermeticamente, dentro do qual vai um pesado aro, e o espaço entre o anel e o aro é preenchido por um líquido espesso e viscoso chamado "silicon fluido", o que permite trabalhar sob as mais diversas temperaturas.

2.4 - Condições de Uso

Para que o volante trabalhe satisfatoriamente, deve reunir certas condições de uso: a)

A superfície de fricção deve estar completamente lisa; b) A coroa dentada e o apoio da árvore devem estar em boas condições.

O alinhamento deve ser comprovado , porque um volante desalinhado por efeito de montagem , produz vibrações e desgastes prematuros dos mancais e peças móveis.

Figura 2 – Amortecedor mecânico.

3.0 – AMORTECEDOR DE VIBRAÇÕES

O amortecedor de vibrações é uma peça que se encontra acoplada na parte dianteira da árvore de manivelas, formando um sistema com a polia. Tem por finalidade reduzir a influência das vibrações torcionais que se apresentam em conseqüência das combustões sucessivas. Quanto mais comprida for a árvore de manivelas, maior será o ponto crítico das vibrações. Havendo necessidades de motores de grande potência, foram construídos motores radiais e em "V", com o objetivo de torná-los mais compactos e uma árvore de manivelas mais curta e com isto, os amortecedores de vibrações são mais utilizados em motores em linha.

Figura 3 – Amortecedor elástico.

3.1 – Tipos de Amortecedor de Vibração

Pela sua construção podemos classificá-los em 3 tipos: a) Mecânicos b) Elástico; Figura 4 – Amortecedor hidromecânico. c) Hidromecânicos. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Componentes do Motor – Parte III- 25

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3.3 – Funcionamento 3.3.1 - Amortecedor mecânico

Quando a rotação está uniforme e regular, não há deslizamento entre as peças que estão sob os efeitos das molas. Mas quando surgem as vibrações torcionais na extremidade da arvore de manivelas os discos tendem deslizar no sentido contrário da rotação, mas o peso reduzido e o atrito reduzem o movimento e isto, contrariando as vibrações, anula o seu efeito. 3.3.2 - Amortecedor hidromecânico

A carcaça está montada diretamente na árvore de manivelas e acompanha todos os movimentos desta; um anel de aço que está solto no interior da carcaça gira na mesma velocidade, em conseqüência da inércia. Ao aparecerem as vibrações torcionais na árvore de manivelas é criada uma diferença de velocidade entre o anel e a carcaça, e a resistência oferecida pelo líquido serve para igualar as velocidades. Como a carcaça está unida à árvore de manivelas, este igualamento amortece as vibrações, evitando a quebra ou torção de toda a árvore de manivelas e o desequilíbrio do funcionamento de motor. A ação amortecedora se produz porque a inércia do aro, para seguir as vibrações da polia com o anel, freia estas, graças à viscosidade elástica do líquido. À medida que a velocidade aumenta, por força centrífuga, o liquido se concentra nos bordos e torna mais firme e seguro o enlace elástico freando com mais energia as vibrações, protegendo a árvore de manivelas contra rupturas. Os amortecedores de vibrações do tipo hidromecânicos requerem devido cuidado quanto à conservação, uma vez que, uma pequena batida no anel empurra o aro e o conjunto deixa de desempenhar a sua função. 3.4 – MANUTENÇÃO

Os amortecedores de vibrações mecânicos requerem uma conservação periódica no sistema de molas e borrachas, pois estes são afetados facilmente por impurezas, água, óleo e calor, que os deterioram ou empenam. 4.0 – BALANCEADORES

O balanceador neutraliza a força de trepidação vertical do motor e não deve ser confundido com o amortecedor compensador de vibrações torcionais ou de torção da árvore de manivelas. Para neutralizar ou equilibrar esta força de trepidação vertical, uma força igual deve ser aplicada na direção oposta. Isto se consegue utilizando-se balanceadores acionados por engrenagens. Nos motores de quatro cilindros, geralmente são utilizados barras ou eixos balanceadores (conforme figura). Quando dois êmbolos quaisquer estão no PMS, as massas dos contrapesos dos eixos estão embaixo. Nos motores em "V" de 60°, balanceadores excêntricos como estes são utilizados. São denominados balanceadores excêntricos, uma vez que seu centro de gravidade não está sobre a linha central do eixo.

Figura 5 - Balanceador 4.2 - Funcionamento

Contrapesos ou eixos desbalanceados girando em direções opostas e com o dobro da rotação do motor introduzem força igual e oposta à força de trepidação vertical. Eles exercem força para baixo toda vez que dois êmbolos estão no PMS. As marcas de sincronização nas engrenagens, asseguram uma sincronização correta, de modo que as porções dos contrapesos das engrenagens ou eixos fiquem embaixo quando dois êmbolos quaisquer estiverem no PMS.

5.0 – SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO

4.1 – Considerações Gerais

Os sistemas de distribuição do motor diesel Os balanceadores são os elementos consistem em um conjunto de peças que controla a componentes do rotor que têm função de neutralizar a entrada do ar e a saída dos gases, e sincroniza a força de trepidação vertical que tende a sacudir o motor distribuição do combustível de acordo com uma para cima e para baixo, permitindo desta maneira um seqüência deter minada , visando realizar o ciclo de funcionamento mais suave do motor. trabalho do motor. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Componentes do Motor – Parte III- 26

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5.1 – Constituição

O sistema de distribuição é constituído pelos seguintes elementos básicos : 1) Arvore de comando de válvulas 2) Tuchos 3) Varetas 4) Balancim 5) Válvulas 6) Engrenagem da bomba injetora 7) Engrenagem intermediária.

a)

a árvore de comando, tuchos e varetas estão no bloco, e balancins e válvulas estão no cabeçote; b) todos os elementos estão no cabeçote.

5.3 – Funcionamento

O movimento da árvore de manivelas é transmitido à árvore de comando pelas engrenagens ou corrente. O ressalto atua sobre seu correspondente tucho, para acionar a vareta e o balancim da válvula, permitindo-o vencer a tensão de sua mola. Quando o tucho tiver passado à parte mais alta do ressalto, a mola da válvula o obriga a retornar a posição de fechamento contra a sua sede. Este movimento é transmitido sucessivamente a cada válvula dos respectivos cilindros, de acordo com a ordem de trabalho do motor. 5.4 - Ciclo de Trabalho

Teoricamente, as válvulas do motor se abrem quando o êmbolo parte do PMS e se fecham quando chega ao PMI. A seqüência de movimentos realizados pelo êmbolo até o começo da operação inicial, chamase ciclo teórico de funcionamento .

Figura 6 – Sistema de Distribuição De acordo com a disposição das engrenagens para o acionamento da árvore de comando e da bomba injetora, a distribuição é de comando direto quando todas as engrenagens estão engrenadas entre si, e de comando indireto quando as engrenagens são enlaçadas por uma corrente .

Figura 8 – Ciclo de trabalho Na realidade, quando o motor funciona, há variações nas aberturas e fechamentos das válvulas, ás quais denominamos ciclo prático. O principal objetivo destas variações é melhorar o rendimento, pois elas permitem a admissão de maior quantidade de ar e também uma expulsão mais efetiva dos gases de descarga. Figura 7 – Distribuição de comando indireto

5.5 - Variação das Válvulas de Escape

Ao se produzir à expansão no interior do cilindro origina-se o curso de trabalho do êmbolo, do Nos motores Diesel, a construção do sistema PMS ao PMI. Antes que o êmbolo alcance o PMI, a de distribuição pode ser feito de duas formas: válvula de escape se abre, permitindo a saída da parte ________________________________________________________________________________________________

5.2 – Construção

Capítulo 5: Componentes do Motor – Parte III- 27

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dos gases que provem da combustão. A esta antecipação é dado o nome de avanço na abertura do escape - A.A.E . A válvula de escape permanecerá aberta ate que o êmbolo tenha ultrapassado o PMS, fato este denominado atraso no fechamento de escape - A.F:E.

Figura 11 – Representação gráfica do ciclo de 4 tempos 5.7 - Tipos de Sistema de Distribuição

Figura 9 – Variação das Válvulas de escape 5.6 - Variação das Válvulas de Admissão

Esta variação permite o avanço da abertura de admissão - A.A.A. , aproveitando assim a pressão produzida pela rápida saída dos gases de escape para dar mais velocidade à entrada de ar. A válvula de admissão permanecerá aberta durante todo o percurso que corresponde à admissão, até que o êmbolo tenha passado pelo PMI e comece o curso de compressão. Isto e denominado atraso de fechamento de admissão - A.F.A.. Assim, obtém-se a introdução de maior quantidade de ar no interior de cilindro, pois é aproveitado o impulso de entrada gerado pelo embolo no curso de admissão. Geralmente, o ciclo de quatro tempos, com a abertura e o fechamento das válvulas, é representado por diagrama circulares.

Os sistemas de distribuição podem ser de três tipos: a) Cruzada; b) Aberta; c) Fechada. 5.7.1- Cruzada

A válvula de admissão se abre antes que o êmbolo chegue ao PMS, e a válvula de escape se fecha quando o êmbolo já ultrapassou o PMS. 5.7.2 - Aberta

A válvula de admissão se abre o êmbolo ultrapassou o PMS e a válvula de escape se fecha antes do êmbolo chegar ao PMS.

Figura 12 – Sistema de distribuição cruzada aberta Figura 10 – Variação das Válvulas de Admissão ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Componentes do Motor – Parte III- 28

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5.7.3 - Fechada

6.1.3 – Engrenagens auxiliares

A válvula de admissão se abre no PMS e a válvula de escape se fecha no PMS.

É uma engrenagem usada em alguns motores para acionar a bomba de combustível ou lubrificante. 6.1.4 – Alojamento da engrenagem de distribuição

É a parte na qual é assentada a engrenagem que aciona a árvore. Torna-se solidário a engrenagem por meio de chavetas ou cunhas. A engrenagem é afixada por porca ou parafusos com travas. Para a montagem da árvore usam-se placas de encosto que limitam o jogo longitudinal e também evitam que a árvore se desloque do seu alojamento.

Figura 13 - Sistema de distribuição cruzada fechada 6.0 - ARVORE DE COMANDO DE VÁLVULAS

A árvore de comando de válvulas apresenta-se como um eixo com uma série de saliências denominadas ressaltos , no quais são ligados à árvore de manivelas por intermédio de engrenagens (comando direto) ou por corrente (comando indireto). 6.1 – Constituição

A árvore de comando de válvulas está constituída pelas seguintes partes: a) Ressaltos; b) Mancais de apoio; c) Engrenagem auxiliar; d) Alojamento da engrenagem de distribuição.

Figura 14 – Árvore de comando de válvulas 6.2 – Classificação

As árvores de comando de válvulas podem ser classificadas de acordo com os aspectos seguintes: a)Pelo ciclo de funcionamento do motor Nesta classificação temos os motores de quatro tempos e motores de dois tempos; b)Pela estrutura da árvore Esta classificação se subdivide em duas:

6.1.1 – Ressaltos

São as saliências que acionam o mecanismo das válvulas, bombas de injeção individuais, unidades injetoras, injetores mecânicos e válvulas de ar para o arranque do motor. 6.1.2 – Mancais de apoio

- Arvore de comande inteiriço: Usa-se somente uma arvore para todo o motor. - Árvore de comando seccionada: Usadas em motores grandes. Constitui-se de eixos curtos que são instalados por secções no motor. Cada secção comanda um cilindro ou grupo de cilindros.

6.3 – Construção São superfícies circulares usinadas que serve de suporte a árvore de comando, e se apóiam em São feitas de aço, em uma só peça, ou também bronzinas ou buchas. Tanto estas como os apoios são com os ressaltos postiços, os quais são afixados no eixo maiores que os ressaltos, possibilitando uma fácil desmontagem. por meio de parafusos. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Componentes do Motor – Parte III- 29

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6.4 – Localização

A árvore de comando de válvulas pode estar alojada no bloco ou no cabeçote. Nos motores em "V" esta instalada no vértice do "V". 6.5 – Características de Funcionamento

Nos motores de quatro tempos, policilíndricos, a árvore de comando gira com a metade da rotação da árvore de manivelas. Em alguns motores monocilíndricos, a rotação da árvore de comando é a quarta parte da rotação da árvore de manivelas. Por isso, a árvore de comando é construída com ressaltos duplos, diametralmente opostos, e é usada quando a manivela de partida está acoplada na árvore de comando. Isto permite que a árvore de manivela gire mais depressa para facilitar a partida do motor. Nos motores de dois tempos, a árvore de comando gira na mesma velocidade da árvore de manivela.

Alguns motores usam duas árvores: uma para as válvulas e a outra para o sistema de injeção e bombas auxiliares. 6.6 – Vantagens

A árvore de comando de válvulas no cabeçote apresenta algumas vantagens, tais como: a) Redução de peso no mecanismo das válvulas; b) Aumento das rotações da árvore de manivelas; c) Eliminação do uso de tuchos, varetas e, em alguns casos, até dos balancins. 6.7 - Uso e Condições de Uso

Cada vez que se desmonta um motor, deve-se comprovar o alinhamento da árvore de comando. Esta não deve apresentar riscos ou queimaduras. Os apoios e os ressaltos devem estar dentro dos limites de desgaste indicados pelos fabricantes.

________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Componentes do Motor – Parte III- 30

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CAPÍTULO 6: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE IV

Este capítulo é a quarta, e última, das quatro partes da apresentação dos componentes do motor Diesel, bem como de suas características. 1.0 - INTRODUÇÃO

Considerando-se o fato de que o motor Diesel possui muitos componentes, a descrição de cada um deles torna o tema muito extenso. Sendo assim, para facilitar o entendimento dividiu-se o assunto em quatro partes, sendo este texto a quarta (e última) delas e faz uma abordagem dos seguintes componentes: tichos, varetas, balancins, cabeçote, válvulas, sedes, guias, molas, mostrando suas características, classificações e sua importância para o bom funcionamento do motor. Além disto, também é mencionada a superalimentação dos motores diesel, os turboalimentadores, os coletores de admissão e escapamento, juntas e o motor de partida pneumático.

Figura 1 – Cilindro.

2.0 – TUCHOS, VARETAS E BALANCINS

São elementos que transmitem o movimento dos ressaltos da árvore de comande de válvulas até as válvulas, para que estas realizem a abertura e o fecha mento durante o ciclo de trabalho correspondente. 2.1 – Tuchos 2.1.1 – Constituição dos tuchos

São constituídos por um corpo de forma cilíndrica e, em alguns casos, os seus interiores é oco, com aberturas laterais que têm a finalidade de reduzir o peso da peça. 2.1.2 - Tipos

Figura 2 – Flange. 2.1.3 – Construção

Os tuchos são fabricados em aço cromoníquel. A parte que entra em contato com o ressalto é endurecida para resistir ao desgaste provocado pela pressão e pela fricção.

Quanto ao funcionamento existem dois tipos de tuchos: o de funcionamento mecânico e o de 2.1.4 - Características funcionamento hidráulico, sendo este, de pouca aplicação em motores Diesel. Para facilitar sua rotação, em alguns casos, o Geralmente, nos motores a Diesel, são tucho tem o seu alojamento descentrado em relação ao utilizados dois tipos de tuchos mecânicos: o cilindro ressalto correspondente. Outros tipos têm a superfície (figura 1) e o de flange (figura 2). de contato abaulada para alcançar a mesma finalidade. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 6: Componentes do Motor – Parte IV- 31

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2.1.5 – Usos e condições de uso

A superfície de contato com o ressalto deve ser lisa e polida. Nem o corpo deve ter riscos ou desgastes, nem o alojamento das varetas. 2.1.6 - Manutenção

Depois de certo número de horas de trabalho do motor, devem ser retirados para o recondicionamento da Superfície de contato com o ressalto. Este trabalho é feito na retificadora de válvulas. 2.1.7 - Observações

Alguns fabricantes não recomendam a retificação, devido à perda de dureza. Os motores que tem a árvore de comando no cabeçote usam tuchos especiais. Outros motores deste tipo utilizam um mecanismo que não necessita de tucho.

1234-

2.2 - Varetas 2.2.1 – Constituição das varetas

5678910-

As varetas são peças retas de aço. As extremidades são acabadas de tal forma que se adaptam as superfícies de apoio, ao tucho e ao balancim.

Balancim Bucha do balancim Mola de separação Porca e parafuso de regulagem de válvulas Eixo de balancins Suporte Parafusos de fixação Bujão Mola retentora Anel retentor

Figura 4 – Conjunto do Balancim. 2.3.2 – Tipos

Figura 3 – Varetas. A forma mais comum é mostrada na figura 3, onde uma extremidade tem a forma de uma semi-esfera e a outra, um rebaixo também semi-esférico. As dimensões das varetas variam de acordo com as características de cada motor. A função das varetas é transmitir o movimento dos tuchos aos balancins. A vareta estar perfeitamente reta apresenta-se como um requisito indispensável na sua utilização. Os motores que tem a árvore de comando no cabeçote não usam varetas.

Existem dois tipos de balancins; um como o mostrado acima e outro de rolete. 2.3.3 - Vantagens

O balancim de rolete tem menor desgaste, devido à rotação do rolete, o qual permite repartir a área de contato, evitando assim que a fricção e a pressão sejam aplicadas no mesmo local. 2.3.4 – Uso e condições de uso

As superfícies de contato, bem como a bucha, devem permanecer em bom estado.

2.3 – Balancins 2.3.1 – Construção dos balancins

2.3.5 - Manutenção

Depois de certo numero de horas de trabalho Os balancins são construídos em diversos do motor, o conjunto deverá ser desmontado para o materiais, por processos de fusão, forja e estampo. recondicionamento da superfície de contato com a Normalmente estão instalados no conjunto do válvula, utilizando para este trabalho a retificadora de balancim. válvulas. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 6: Componentes do Motor – Parte IV- 32

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2.3.6 - Observação

Alguns fabricantes não recomendam a retificação da superfície de contato devido à perda da dureza.

peças removíveis, acessórios do motor, e diversos condutos, tal como se observa na figura 6.

2.3.7 - Função

A finalidade dos balancins é a de abrir as válvulas. Alguns motores dispõem de um balancim para acionar o injetor. O eixo dos balancins bem polido, geralmente é oco, com orifícios para lubrificação e para os parafusos de fixação dos suportes. Pelo eixo de balancins circula o óleo que lubrifica os balancins e as hastes das válvulas. O comprimento do eixo depende do tipo do motor. Os parafusos de fixação têm, em alguns casos, furos rosqueados para alojar o parafuso da tampa dos balancins.

1) conduto de escape; 2) conduto de refrigeração (motores refrigerados a água); 3) guias de válvulas; 4) alojamento do injetor; 5) tampa e alojamento da câmara de pré-combustão; 6) superfície mecanizada; 7) selo de câmara de água; 8) bujão de câmara de água; Figura 6 - Cabeçote 3.2 – Tipos

Figura 5 – Tampa do Balancim com furos rosqueados. Também é comum que tais parafusos sejam ocos, para permitir a entrada do óleo lubrificante da galeria de lubrificação do cabeçote até o eixo dos balancins. 3.0 – CABEÇOTE

O cabeçote é o elemento do motor que, montado na parte superior do bloco, cobre os cilindros formando a câmara de compressão com a cabeça do êmbolo. Serve como tampa do cilindro e como alojamento do mecanismo das válvulas e da câmara de combustão. E fixado ao bloco por meio de parafusos ou prisioneiros com porcas.

Segundo os sistemas de arrefecimento empregados nos motores, os cabeçotes são classificados em dois tipos gerais: os utilizados em motores refrigerados a água e os utilizados em motores refrigerados a ar. Existem motores Diesel equipados com um só cabeçote para todo o bloco, ou com um cabeçote para cada grupo de dois ou três cilindros, ou ainda, com um só para cada cilindro. Esta última disposição e empregada, geralmente, em motores refrigerados a ar. 3.3 - Construção

Geralmente, os cabeçotes são feitos de uma só peça de ferro fundido ou de liga de alumínio. Seu desenho é robusto para suportar as elevadas pressões de compressão. 3.4 - Características

Os cabeçotes de ferro fundido apresentam características próprias do metal com que são fabricados, são de maior peso e menor capacidade de dissipação de calor, porém possui menor coeficiente de dilatação. Os cabeçotes de liga de alumínio são mais 3.1 - Nomenclatura leves e apresentam maior capacidade de dissipação de calor, porem o coeficiente de dilatação é mais alto, o O cabeçote apresenta numerosas partes que obriga a tomar precauções cada vez que se realiza mecanizadas e rebaixos destinados a receber algumas uma operação neste tipo de cabeçote. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 6: Componentes do Motor – Parte IV- 33

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3.5 – Usos e Condições de Uso

Todas as superfícies de contato do cabeçote devem estar em boas condições; as superfícies planas usinadas não devem apresentar irregularidades. As sedes de válvulas devem estar retificadas e polidas. Os condutos de refrigeração, lubrificação, escape e admissão devem estar limpos. O cabeçote deve apresentar perfeitas condições de estanqueidade no seu interior ou entre a superfície de contato e o bloco. A estanqueidade e conseguida com juntas metaloplásticas ou com superfícies encaixadas. 3.6 - Manutenção

O cabeçote deve ser reapertado e as válvulas reguladas segundo as especificações do fabricante.

hermético. O ângulo do assento é normalmente de 30 a 45°. d) Haste –É a parte cilíndrica da válvula que desliza na guia e tem no seu extremo ranhuras para o encaixe das chavetas. 4.1.2 - Tipos

Existem diversos tipos, porém a mais usada é a válvula chamada "cogumelo", devido à forma da cabeça. São classificadas, segundo a função que desempenham, em válvulas de admissão e válvulas de escape. A válvula de admissão é a encarregada de permitir a entrada de ar no interior dos cilindros e a válvula de escape permite a saída dos gases. 4.1.3 - Características

3.7 - Observações

a) Evitar superaquecimento. b) Não aplicar água com o motor superaquecido. c) Não soltar os elementos de fixação do cabeçote com o motor quente, para evitar deformações. d) De acordo com o seu peso, deve ser manipulado com aparelhos de elevação. 4.0 – VÁLVULAS , SEDES , GUIAS E MOLAS

São elementos do sistema de distribuição estudados simultaneamente, ainda que tenham características diferentes. 4.1 – Válvulas

As válvulas de admissão caracterizam-se por ter a cabeça de maior diâmetro que a de escape. A válvula de escape tem uma cabeça de diâmetros menor, mas os seus materiais resistem a elevadas temperaturas. 4.1.4 - Instalação

As válvulas dos motores Diesel são alojadas no cabeçote e podem ter duas ou quatro por cilindro, segundo o desenho do motor. Afora alguns casos especiais, as válvulas estão dispostas verticalmente, por causa da forma plana da câmara de combustão. Elas são acionadas pelos tuchos, varetas e balancins, ou diretamente pela árvore de comando de válvulas, quando está instalada no cabeçote. 4.1.5 - Acessórios

4.1.1 – Constituição das válvulas

As válvulas são constituídas pelas seguintes partes: a) Cabeça é a parte circular da válvula, podendo ser plana, côncava.

Alguns tipos de válvulas possuem , ou são desenhados de tal modo que nelas se pode adaptar , um dispositivo que faz girar a válvula durante o período compreendido entre a abertura e fechamento. Este movimento giratório mantém o assento e a sede da válvula livre de carvão e outros resíduos, e da a manter um assentamento mais eficiente entre a válvula e a sede. 4.1.6 – Condições de uso

Figura 7 - Válvulas

Devem apresentar um fechamento hermético entre a sede e o assento da válvula. 4.1.7 - Manutenção

b) Margem - É a espessura que apresenta a Deve-se desmontar, limpar, retificar ou válvula entre a cabeça e o assento, para evitar que, por assentar de acordo com as indicações do fabricante e a causa do calor, se deforme ou se queime. quantidade de horas de trabalho. Igualmente, deve-se c) Assento – É a parte da válvula que se apóia vitrificar a regulagem de folga das válvulas. sobre a sede da mesma para produzir um fechamento ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 6: Componentes do Motor – Parte IV- 34

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4.1.8 – Válvulas especiais

Válvulas com enchimento de sódio Para resolver o problema de aquecimento, usam-se válvulas com haste oca preenchidas com sódio metálico que, ao 1iquefazer-se, transmite rapidamente o calor as guias de válvulas e câmaras de refrigeração. Estas válvulas são construídas e tem um tratamento especial para aumentar a sua dureza. Para retificar ou polir são necessários materiais abrasivos de uma dureza correspondente a da válvula. Deve se evitar o uso deste tipo de válvula para a confecção de ferramentas, porque o sódio pode explodir ao entrar em contato com fagulhas.

Figura 10 – Sede Removível. 4.2.2 - Construção

A sede fixa está usinada no cabeçote, enquanto a sede removível consiste num anel inserido a pressão num alojamento do cabeçote. As sedes dos cabeçotes de liga leve são sempre removíveis. 4.2.3 - Características

Figura 8 – Válvula com enchimento de sódio. Válvulas bimetálicas Alguns fabricantes usam duas ligas ou metais diferentes para construir as válvulas; uma classe de metal para a cabeça e outra para a haste. São usados metais resistentes à alta temperatura para a cabeça e metais resistente corrosão para a haste. Os metais são unidos por processos especiais de fusão. 4.2 – Sedes 4.2.1 – Tipos de sedes de válvulas

Existem dois tipos de sede de válvula: a sede fixa e a removível

São características principais das sedes, tanto fixas como removíveis , serem paralelas à cabeça da válvula e concêntrica com a respectiva guia de válvula. 4.2.4 - Vantagens

As sedes removíveis têm as seguintes vantagens: Permitem o emprego de metais diferentes do cabeçote, que tenham melhores características para suportar as condições de trabalho; podem-se trocar as sedes danificadas, para a recuperação do cabeçote. 4.2.5 - Manutenção

Cada vez que se desmontam as válvulas, as sedes devem ser limpas, polidas ou retificadas, de acordo com o seu estado. 4.3 – Guias 4.3.1 – Tipos de guias de válvulas

Existem dois tipos de guias: a fixa e a removível. 4.3.2 – Construção

Geralmente são feitas de ferro fundido e, em alguns casos, a superfície interior está coberta com grafite para melhorar as condições de lubrificação. A guia fixa é usinada no cabeçote. A guia removível consiste numa peça cilíndrica que é inserida a pressão Figura 9 – Sede Fixa no seu alojamento no cabeçote. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 6: Componentes do Motor – Parte IV- 35

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4.3.3 - Vantagens

4.4.3 - Características

As guias removíveis apresentam a vantagem de serem substituídas quando estiverem danificadas.

As molas caracterizam-se pela forma das espiras. Em algumas as espiras estão uniformemente espaçadas; em outras há um certo número de espiras unidas em ambas às extremidades, quando as espiras estão unidas numa só extremidade, este lado deve ser colocado do lado do cabeçote.

4.3.4 – Acessórios

Para evitar a entrada de óleo nos cilindros, usa-se vedadores , que são colocados à pressão sobre a extremidade das guias ou nas hastes das válvulas.

4.4.4 – Condições de uso

Antes de serem instaladas, deve-se comprovar que as molas têm a altura e a tensão especificadas pelo fabricante. As molas cilíndricas devem estar retas. 4.4.5 - Conservação

Para proteger as molas, alguns fabricantes as recobrem com pintura a prova de ácidos ou aplicam outro tipo de proteção, para evitar a corrosão e diminuir a possibilidade de ruptura. Quando a mola apresentar trincas ou corrosões, deve ser substituída, pois pode quebrar-se com facilidade. Figura 11 – Vedador. 4.3.5 - Manutenção

As guias fixas são retificadas quando estão desgastadas, para que nelas se adaptem hastes de válvulas sob medida. Este processo não é recomendado nas guias removíveis. 4.4 – Molas 4.4.1 – Tipos de molas de válvulas

5.0 – SUPER ALIMENTAÇÃO DOS MOTORES DIESEL

Ao introduzir nos cilindros uma quantidade maior de ar do que a que o motor poderia aspirar em condições normais, o motor pode queimar um volume maior de combustível e obter melhorias de funcionamento, tais como: a)

Conseguir maior potência sem alterar as dimensões do motor; b) Manter a potência do motor nas grandes altitudes.

O tipo usado normalmente nos motores é a mola helicoidal. Existem molas cilíndricas ou retas e molas cônicas.

Figura 13 – Exemplo de entrada de ar no motor Maior potência do motor: Figura 12 – Molas Cilíndricas ou retas e cônicas.

O ar na superfície terrestre acha-se a uma determinada pressão decorrente do seu peso, que constitui a atmosfera. Esta pressão é denominada São fabricadas normalmente com arame de pressão atmosférica, e o seu valor é igual a 1,033 aço trefilado, ferro puro sueco ou ligas especiais. kg/cm2. ________________________________________________________________________________________________ 4.4.2 - Construção

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Num motor de alimentação simples (não superalimentação), a pressão atmosférica é a que impulsiona o ar a introduzir-se no cilindro durante a fase de admissão, devido ao vácuo parcial criado no seu interior. Durante a fase de admissão, o cilindro enchese de ar até que a pressão no seu interior se iguale ou se aproxime da pressão atmosférica. Quando a pressão externa é superior à pressão atmosférica o cilindro enche-se de ar a pressão mais elevada. E a este processo que chamamos de superalimentação de ar. Ao aumentar o volume de ar nos cilindros, eleva-se a potência do motor, pois esse aumento de volume possibilita a queima de maior quantidade de combustível, sem alterar as dimensões do motor.

6.0 – TURBOALIMENTADOR 6.1 – Elementos Constitutivos

Têm-se os seguintes elementos:

Manter a potência do motor nas grandes altitudes: A pressão atmosférica diminui à medida que a altitude aumenta e como depende desta a impulsão do ar aos cilindros, o motor não terá o mesmo desempenho, devido à deficiência de ar quando o motor se encontra em locais de elevada altitude. Mediante a superalimentação compensa-se a queda da pressão atmosférica e motor mantém, em parte, a sua potência. 5.1 – Vantagens da Superalimentação

As vantagens de um motor superalimentado podem resumir-se nas seguintes: -Melhor enchimento dos cilindros; -Rendimento constante a altas rotações; -Menor consumo de combustível em relação à potência; -Aumento do torque e da potência; -Diminuição de fumos pelo escape; -Diminuição de detonações no escape; -Dimensões reduzidas em relação à potência. 5.2 – Classificação dos Superalimentadores

A superalimentação dos motores Diesel consegue-se por meio de insufladores que basicamente são bombas que enviam o ar à pressão ao interior dos cilindros. O ar à pressão, em geral, provém de: a. Insufladores de movimento rotativo positivo b. Insufladores centrífugos

Figura 14 – Constituição do turboalimentador 6.2 – Finalidade de Cada Elemento 6.2.1 - Corpo principal

O corpo principal do turboalimentador geralmente é fabricado em ferro fundido ou aço. Sua finalidade é servir de suporte ao conjunto de árvore, turbina e rotor do compressor. No corpo principal são feitas as perfurações de passagem ou galerias de óleo lubrificante para a árvore e os rolamentos. O óleo filtrado proveniente do motor passa pelas galerias ou passagens, a fim de lubrificar e arrefecer os rolamentos ou mancais; retornando ao cárter através de tubulação destinada a esse fim. 6.2.2 - Carcaça da turbina

A carcaça da turbina, assim chamada por alojar no seu interior o dito elemento é fixada diretamente ao corpo principal mediante parafusos de fixação. Geralmente é fabricada em aço, contendo um defletor que dirige os gases de escape de modo que saiam para a atmosfera após acionarem a turbina. 6.2.3 - Carcaça do compressor

Os insufladores de movimento rotativo A carcaça do compressor é, da mesma forma, positivo são acionados diretamente pelo motor e são fabricada em aço e é fixada mediante parafusos à placa denominados superalimentadores. difusora. No seu interior é alojado o compressor de ar. Os insufladores centrífugos geralmente são Esta carcaça tem a função de orientar o ar proveniente acionados por uma turbina movida pelos gases do do filtro ao compressor e posteriormente ao coletor de escape e são denominados turboalimentadores. admissão. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 6: Componentes do Motor – Parte IV- 37

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6.2.4 - Árvore e rolamentos

A árvore do turboalimentador é construída de aço especial e submetida a tratamento térmico de alta qualidade. A usinagem das extremidades destinadas à fixação da turbina e do compressor é de acabamento fino, a fim de permitir um funcionamento perfeito e livre de vibrações, para evitar danos aos elementos do conjunto. É apoiada na carcaça por meio de rolamentos, buchas ou mancais de material antifricção. 6.2.5 - Turbina

A turbina é o componente do turboalimentador que tem a finalidade de transformar a energia dos gases de escape em movimento de rotação e transmitir este movimento, através da mesma árvore em que está fixada, ao rotor do compressor.

7.0

-

ESCAPAMENTOS ADMISSÃO

E

COLETORES

DE

7.1 – Coletores de Admissão 7.1.1 - Tipos

Existem dois tipos de coletores: a) Coletor de admissão; b) Coletor de escapamento. De acordo com o tipo de admissão de ar do motor, os coletores podem ser: a) Para motores de admissão natural (figura 15); b) Para motores com turboalimentador; ou sobrealimentado (figura 16).

O conjunto formado pela turbina, árvore e compressor, é balanceado, a fim de evitar vibrações que afetem o seu funcionamento. 6.2.6 - Compressor

O compressor e construído geralmente em liga de metal leve, podendo em alguns casos ser de aço. É fixado à mesma árvore da turbina por processo igual ou semelhante, recebendo por esta razão o movimento direto da mesma.

Figura 15 - Coletor para motor de admissão natural.

Sua capacidade de envio de ar aos cilindros está na razão da velocidade de rotação que lhe é transmitida pela turbina, o que depende da carga e rotação do motor. 6.2 – Funcionamento do Turboalimentador

Quando o motor está em funcionamento, os gases de escape através do coletor são dirigidos pelo defletor do turboalimentador, de maneira a se chocarem contra a turbina, provocando nesta um movimento rotativo antes da sua saída à atmosfera. Como a turbina e o compressor são montados na mesma árvore, ao girar a turbina o compressor é impulsionado.

Figura 16 – Coletor para motor com turboalimentador.

7.1.2 – Constituição

Os coletores são constituídos por uma galeria central e galerias auxiliares, que são ligadas com os O ar aspirado passa pelo filtro, vai à carcaça cilindros através do cabeçote. O número de galerias do compressor onde é comprimido pelo mesmo e auxiliares depende da quantidade de cilindros que forçado, através do coletor de admissão, aos cilindros. possui o motor. Normalmente os coletores dispõem de As velocidades da turbina e do compressor tantas galerias auxiliares quantos cilindros tenha o aumentam ao aumentar a carga do motor e, motor. conseqüentemente, aumenta a quantidade de ar Nos motores turboalimentados, o coletor de fornecido ao motor. escape tem uma base para instalar o turbocarregador. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 6: Componentes do Motor – Parte IV- 38

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7.1.3 - Construção

São feitos de ferro fundido ou liga de alumínio e suas formas variam de acordo com o tipo do motor. 7.1.4 - Características

Nos motores de aspiração natural, a galeria principal do coletor de admissão é ligada por meio de mangueiras ao purificador de ar; no coletor de escape são montados o tubo de escape e o silencioso. Nos motores de aspiração forçada, a galeria principal do coletor de admissão é ligada ao turbocarregador; o coletor de escape, além de ter um silencioso e o tubo de escape, possui uma seção onde é afixado o turbocarregador. 7.1.5 - Localização

Nos motores em linha, os coletores ficam um de cada lado do cabeçote; nos motores em "V", tem outra disposição que depende do desenho do motor. Os coletores são unidos ao cabeçote por meio das galerias auxiliares, utilizando parafusos ou prisioneiros com porca. 7.2 – Escapamento 7.2.1 - Acessórios

O silencioso, como seu nome indica, permite amortecer os ruídos produzidos pelos gases de escape. O tubo de escape permite um aumento de comprimento do coletor de escape, a fim de dirigir os gases até uma certa distância, por questões de higiene e segurança. A forma e o comprimento deste tubo variam de acordo com a aplicação que é dada ao motor. A tampa é uma válvula que se instala na extremidade do tubo de escape de montagem vertical, para evitar a entrada de água de chuva no interior do motor. Ela se abre pela pressão dos gases e fecha-se por meio de um contrapeso, quando o motor deixa de trabalhar. O freio-motor é uma válvula tipo borboleta, alojada na saída do coletor de escape. Está de tal modo acoplado com o dispositivo de corte de combustível, que, acionado o mecanismo de controle, anula o débito da bomba injetora e, com ligeiro atraso, obstrui a saída do coletor de escape. A partir daí, é criada uma contrapressão no interior do motor, fazendo com a rotação diminua e, como é mantida a ligação entre o motor e a transmissão, o veículo não precisa ficar sobrecarregando o sistema de freios durante uma descida longa, porque a contrapressão criada no interior do motor atua como um freio.

A estanqueidade entre os coletores e o cabeçote é conseguida por meio de juntas, que devem ser resistentes à pressão e ao calor, principalmente as do lado de escape. 7.2.3 - Conservação

O aperto dos parafusos e porcas deve ser feito de acordo com as especificações do fabricante. Periodicamente, deve-se fazer a limpeza do coletor de escape, para eliminar o carvão, que reduz o diâmetro interno da galeria principal, ocasionando o superaquecimento do motor e o baixo rendimento do turbocarregador. 7.2.4 - Observação

Evitar a entrada de ar não filtrado pelo coletor de admissão através das juntas, mangueiras e conexões frouxas, assim como peças com desgastes em coletores de admissão. 8.0 - JUNTAS

Tem por objetivo uma vedação hermética entre duas peças metálicas, para impedir a fuga de gases ou líquidos. 8.1- Materiais

Nos mecanismos do motor há juntas que estão submetidas a diversas pressões e condições de trabalho, motivo pelo qual seu material de construção e sua forma variam de acordo com sua aplicação (conforme figuras). Estas podem ser dos seguintes materiais: a) Papel; b) Cortiça; c) Tela de asbesto comprimido; d) Lâmina metálica; e) Material sintético; f) Amianto.

7.2.2 – Uso e condições de uso

As superfícies de contato devem ser mantidas planas e limpas. As juntas devem ser mantidas em bom estado de conservação. Figura 17 – Formas das juntas ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 6: Componentes do Motor – Parte IV- 39

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8.2 - Aplicações

Material Papel Cortiça. Tabela de asbesto

Metal Material sintético

Serve principalmente para: Líquidos a baixa pressão. Líquidos a baixa pressão. Todos os serviços e alta temperatura. Altas pressões e temperaturas. Líquidos, baixas temperaturas e pressão.

Amianto

Altas temperaturas.

Usado em:

mecanismo do tipo Bendix e de um sistema de engrenagens de redução. Consta de uma carcaça com uma entrada para o ar e uma saída para o escape. Interiormente há um rotor com palhetas (figura 18).

Bombas de água e de óleo. Cárter, tampa de válvulas. Coletores de admissão e escapamento. Cabeçote. Cabeçote. Bomba de combustível. Mancal traseiro da manivela. Escape, cabeçote.

8.3- Uso e Condições de Uso

Todas as juntas devem ter a mesma forma das superfícies a vedar e devem ser utilizadas de acordo cem as especificações do fabricante. Quando se retira uma junta não é recomendável tornar a utilizá-la, dado que a espessura diminui pelo efeito da pressão a que foi submetida. 8.4 - Observação

Ao executar a troca de juntas, é muito importante verificar a superfície das peças metálicas a vedar e utilizar um adesivo, se recomendado, para obter uma união a prova de vazamento. 9.0 – MOTOR DE PARTIDA PNEUMÁTICO

Com a finalidade de eliminar as baterias de acumuladores, em alguns tipos de grupos estacionários são utilizados sistemas de partida a ar comprimido. A aplicação de ar se realiza, neste caso, através de um mecanismo de partida, semelhante ao dos motores convencionais, havendo também sistemas de partida em que o ar comprimido é injetado diretamente a alta pressão sobre a cabeça do êmbolo, colocando o motor em funcionamento. 9.1- Elementos Constitutivos

O mecanismo de partida pneumático é operado a ar, porém o impulso se transmite através do

Figura 18 – Motor de partida pneumático. O rotor é montado sobre rolamentos, transmitindo seu movimento a um conjunto de engrenagens redutoras, que são acopladas ao mecanismo de impulso. Este mecanismo de impulso é do tipo convencional.

9.2 - Características

As baixas temperaturas não afetam ao seu funcionamento, mantendo toda sua potência a qualquer variação. Não apresenta restrições sobre outros sistemas, sendo de fácil adaptação a qualquer um dos lados do motor Diesel, o que lhe possibilita girar em qualquer sentido. A lubrificação do motor é feita mediante um deposito de óleo colocado no curso da tubulação de alta pressão. Esta força o óleo a sair por um conduto em forma de jato, penetrando no interior e lubrificando as palhetas. O motor de partida não requer manutenção freqüente, pois sua constituição possibilita largos períodos de serviços sem problemas.

9.3 – Funcionamento

O rotor tem uma montagem excêntrica em relação à carcaça e, ao girar, a força centrífuga comprime as palhetas contra as paredes do alojamento. A entrada do ar sob pressão força as palhetas, obrigando o rotor a girar, colocando o mecanismo em funcionamento.

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