conceitos basicos motores

MOTORES DIESEL CONCEITOS BÁSICOS

Índice I - Combustão

II - Motor de combustão interna (diesel) - Os 4 tempos do motor  - Coordenação dos êmbolos

III – Distribuição -Distribuição - Alimentação de ar  - Alimentação de combustível - Lubrificação - Arrefecimento

IV – Motor superalimentado - Turboalimentado - Turboalimentado Turboalimentado com pós-resfriam p ós-resfriamento ento

V – Conceitos Conceitos sobre dimensões e rendimento -Curso do embolo - Velocidade média do êmbolo - Cilindrada - Razão de compressão - Potência - Torque - Diagrama de potência, torque e consumo.

COMBUSTÃO

COMBUSTÃO

- Para iniciar uma combustão é necessário adequar em proporções, três elementos fundamentais que são: ar, combustível e calor, formando assim o triângulo do fogo.

-Comumente chamada de fogo a combustão é uma reação química caracterizada pela sua instantaneidade e, principalmente, pelo grande desprendimento de luz e calor 

MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA (DIESEL)

Motor de Combustão Interna (Diesel)

50%

100%

-Definiremos motor de combustão interna como sendo uma máquina capaz de transformar energia térmica (energia do calor) em trabalho mecânico.

-Para processar a transformação de energia, o êmbolo (pistão) do motor é submetido a quatro fases distintas que deram origem ao termo 4 tempos, estudados a seguir:

Bico Injetor 

Válvula

Êmbolo Biela

Árvore de Manivelas

OS 4 TEMPOS DO MOTOR CICLO DIESEL

1˚ TEMPO Admissão A válvula de admissão é aberta permitindo a entrada do ar no interior do cilindro

A árvore de manivela gira 180 graus (meia volta)

O êmbolo se desloca do ponto morto superior  (PMS) para o ponto morto inferior (PMI)

2˚ TEMPO Compressão A válvula de admissão é fechada tornando o cilindro completamente vedado O êmbolo se desloca de PMI para PMS comprimindo o ar e aumentando a temperatura no interior  do cilindro

A árvore de manivelas manivelas gira 180 graus (completando 1 volta)

3˚ TEMPO Combustão A queima do combustível libera uma grande quantidade de calor, e esta, por sua vez,aumenta a pressão dos gases no interior do cilindro cilindro

A biela transmite o movimento do êmbolo para árvore de manivelas.

O bico injetor pulveriza o combustível no interior do cilindro que se inflama com o calor  do ar comprimido .

O êmbolo é empurrado do PMS para PMI devido a pressão resultante da combustão

A árvore de manivelas é forçada a girar  mais 180 graus (meia volta).

4˚ TEMPO Escapamento

O êmbolo se desloca de PMI para PMS, permitindo a saída dos gases queimados

A válvula de escapamento é aberta permitindo a saída dos gases queimados.

A árvore de manivelas se desloca mais 180 graus (completando duas voltas)

COORDENAÇÃO DOS ÊMBOLOS

Coordenação dos Êmbolos

-A perfeita coordenação dos êmbolos resulta em rotação r otação continua e uniforme da árvore de manivelas

SISTEMAS DO MOTOR DIESEL

Sistemas do motor Diesel -Alimentação de ar  -Distribuição -Alimentação de combustível

-Escapamento -Arrefecimento -Lubrificação

SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO

SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO

Através de seus componentes o sistema de distribuição controla a entrada do ar e saída dos gases de escape dos cilindros.

Balancins

Hastes

Válvulas

Tuchos Árvore de comando: comanda a abertura e fechamento das válvulas.efetua, ainda, o acionamento de outros órgãos do motor: como bomba de óleo, bomba injetora e compressor de ar 

SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE AR

SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO ALIMENTAÇÃO DE AR

-A vida do motor depende basicamente do ar puro que ele aspira.Os filtros de ar, instalados no motor, retém as micro-partículas de impurezas no ar, evitando a ação abrasiva destas, sobre os componentes internos do motor.

Alimentação de Ar  Filtro de ar do tipo seco com elemento de papel.

-Existem vários tipos de filtros de ar, porém os mais eficientes são os do tipo seco (piclon) e os a banho de óleo.

Ciclonizador; separa por ação centrífuga as partículas maiores de impurezas, evitando-as ao coletor de pó.

-Indicador de Manutenção do Filtro: informa o nível de obstrução do elemento filtrante.

Ar com impurezas

Ar filtrado

-Coletor de Pó: deposito das partículas maiores.

-Elemento Filtrante; composto de papel especial, retém as micro-particulas de impurezas contidas no ar.

SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE COMBUSTÍVEL

SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE COMBUSTÍVEL

-O sistema de alimentação supre as necessidades de combustível do motor, mantendo uma reserva que atenda seus diversos regimes de rotação e carga

- Bomba de Alimentação: através de comando mecânico ou manual, retira o combustível do tanque e envia-o sob pressão a bomba injetora.

Bomba Injetora: efetua a distribuição e dosagem do combustível nos cilindros, conforme necessidades do motor  Fonte: Mercedes – Benz do Brasil S.A.

Prof:Eugênio Luis Pazini

Filtro de Combustível: equipado com dois elementos filtrantes, de feltro e papel retém as micro-particulas contidas no combustível.

-Bico injetor; introduz de forma pulverizada e alta pressão o óleo combustível enviado pela bomba injetora, na câmara de combustão.

CIRCUITO DE ALIMETAÇÃO DE COMBUSTÍVEL

-Sucção -Pressão de Alimentação -Pressão de Injeção -Retorno

SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO

SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO

-O atrito entre as partes móveis do motor, provoca desgaste e ao mesmo tempo gera calor. O sistema de lubrificação interpõe i nterpõe uma película de óleo lubrificante entre as partes metálicas, reduzindo os efeitos causados pelo atrito.

Bomba de óleo por engrenagem: retira o óleo do cárter e o envia aos diversos pontos de lubrificação do motor.

Filtro de Óleo: equipado com elemento el emento filtrante, do tipo cartucho, de papel especial, retém as impurezas contidas no óleo.

-Intercambiador de calor; mantém o óleo lubrificante na temperatura adequada ao funcionamento do motor.

V s

-V á lv u al d e s e g u ra n ç a

V a

-V á lv u la d e a li v io

-Á g u a p a ra a rr e fe c im e n to

-L u b ri fi c a ç ã o p o r g ra v id a d e , e s p ir ro o u re to rn o

-L u b ri fi c a ç ã o p o r p re s s ã o

C IR C A S P IR A Ç Ã

O N O R M A

L

U IT O D E L

U B R

IF IC A Ç Ã O -

M O T O R

V s

V a

V á lv u la d e s e g u ra n ç a

V á lv u la d e a li v io d e p re s s ã o

C IR C -Á g u a p a ra a rr e fe c im e n to

-A rr e fe c im e n to d o ê m b o lo

-L u b ri fi c a ç ã o p o r g ra v id a d e , e s p ir ro o u re to rn o

-L u b ri fi c a ç ã o p o r p re s s ã o

T U R B O A L

IM E N

T A D O

U IT O

D E L U B R

IF IC A Ç Ã O -

M O T

O R

SISTEMA DE ARREFECIMENTO

SISTEMA DE ARREFECIMENTO

-A queima do combustível e o atrito das peças em movimento geram calor, por isso o motor deve ter um sistema que o mantenha à temperatura adequada de funcionamento.

Radiador: efetua efe tuaa a troca troca de calor entre a efetu água do circuito e o ar externo.

-Ventilador: ativa a circulação de ar para ppa ara ra a refrigeração do radiador.

-Bomba Centrípeta: ativa a circulação de água no circuito, cujo fluxo observamos nos esquemas a seguir.

-O controle de temperatura no sistema é feito através da válvula termostática, que controla o fluxo d’água, mantendo o motor em temperatura adequada de funcionamento.

-Válvula Termostática fechada para o Radiador: motor em fase de aquecimento.

-Indicador de Temperatura: informa a temperatura de trabalho do motor.

-Ar externo -Água fria

Defletor de Ar: auxilia o ventilador, direcionando o fluxo de ar externo.

-Válvula Termostática parcialmente aberta para o Radiador: motor em condições normais de operação.

-Ar Externo -Água Arrefecida -Água a Temp. de Funcionamento

-Tampa do Radiador: equipada com válvulas, controla a pressão e depressão no sistema de arrefecimento.

Válvula termostática totalmente abeta para o Radiador: motor em condições severas de operação.

-Ar externo -Água a temp. de funcionamento -Água quente -Água arrefecida

MOTOR SUPERALIMENTADO SUPERALIMENTADO

TURBOALIMENTADO

MOTOR SUPER ALIMENTADO -A superalimentação consiste em substituir a admissão normal, por uma admissão mais eficiente, de modo a assegurar um melhor enchimento do cilindro.

Admissão por aspiração normal

Admissão por turboalimentador.

MOTOR TURBOALIMENTADO TURBOALIMEN TADO TURBOALIMENT ADO Nos motores turboalimentados, o ar é introduzido nos cilindros por intermédio de compressor c ompressor centrífugo, movido por uma turbina. Turbina: acionamento pelos gases do escapamento movimenta o compressor  centrípeto.

Compressor Centrípeto: envia ar, sob pressão, aos cilindros.

Aumentando o volume de ar nos cilindros, é possível injetar mais combustível, o que pode levar a um incremento da potencia e do torque em até 30% sem diminuir a vida útil do motor.

A turboalimentação favorece sobremaneira a homogeneidade da mistura, devido à forte agitação provocada pela pressão e velocidade do ar no cilindro, melhorando assim o rendimento da combustão.

TURBOALIMENTADO TURBOALIMENTADO COM PÓS-RESFRIADOR

MOTOR TURBOALIMENTADO COM PÓS-RESFRIADOR PÓS-RESFRIADOR O assunto tratado agora requer conceituação de física: A influencia da temperatura sobre o volume e a massa do ar.

Igual quantidade (massa) de ar  Diferente volume

Igual volume Diferente quantidade (massa) de ar 

Desta forma torna-se possível colocar em um recipiente, uma maior  quantidade (massa) de ar se diminuirmos sua temperatura.

No motor  turboalimentado equipado com resfriamento de ar, obtém-se melhor  rendimento volumétrico dos cilindros, resultando em aumento de potência e torque.

Resfriador de Ar: instalado junto ao ventilador do motor, diminui a temperatura do ar enviado da turbina para os cilindros. -Gases de acionamento da turbina -Gases de escapamento -Ar de admissão do filtro -Ar de admissão sob pressão do compressor  -Ar de admissão resfriado

Temperatura do ar  aproximadamente 25°C

Temperatura do ar  aproximadamente 120°C

Temperatura do ar  aproximadamente 60°C

CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E RENDIMENTO

Cada tipo de motor tem definido como características c aracterísticas de construção, o dimensionamento que determinará o seu desempenho e rendimento.

CURSO DO ÊMBOLO

CURSO DO ÊMBOLO Curso do embolo é a distância que o mesmo percorre em seu movimento. Seu curso é delimitado pelos dois pontos do cilindro onde se dá a inversão do sentido desse movimento;

PMS- Ponto Morto Superior  PMI - Ponto Morto Inferior 

VELOCIDADE MÉDIA DO ÊMBOLO

Velocidade Média do Êmbolo É a distância que ele percorre em um segundo. Nos motores de quatro tempos é calculada pela fórmula abaixo e expressa em metros por segundo (m/s):

CILINDRADA

CILINDRADA Cilindrada é a capacidade volumétrica do espaço compreendido entre o PMS e o PMI.Corresponde ao volume máximo de ar  (motor diesel), ou de mistura ar-combustível (motor a gasolina), admitido no cilindro.Calcula-se pela fórmula: Sendo: V = Cilindrada π = 3,1416 r = Raio do cilindro, em cm h = Curso do êmbolo, em cm n = Número de cilindros do motor 

RAZÃO DE COMPRESSÃO

RAZÃO DE COMPRESSÃO

Razão de compressão ou taxa de compressão, é determinada pela relação entre os volumes do cilindro com o êmbolo no PMI e no PMS calcula-se através da seguinte fórmula:

Sendo: T = Razão de compressão V = Volume da câmara de combustão v = Volume da câmara de compressão

POTÊNCIA

POTÊNCIA Potência é a medida do trabalho realizado numa unidade de tempo. Como trabalho é o resultado de uma força que desloca seu ponto de aplicação, temos que:

A unidade de potência mais comum para expressar a potência de uma máquina é o Cavalo-Vapor (cv)

A potência obtida pelo método de medição DIN é geralmente expressa em CV. 1cv corresponde à força necessária para elevar, em 1 segundo (s), 75 kilogramas-força (kgf) à altura de 1 metro (m).

Potência em Watts (Sistema Internacional de Unidades) Watt é a potência desenvolvida quando se desloca o ponto de aplicação de uma força constante e igual a 1 Newton (N), numa distancia de 1 metro (m) ( m) em 1 segundo (s).

A potência de um motor é expressa em Kilowatt (KW), que equivale a 1 000 Watts (W).

Para transformar KW em CV ou CV em KW, usam-se os fatores acima. Exemplo do motor OM-366 que tem 100 KW:

TORQUE

TORQUE Torque é um esforço de rotação que é determinado pela força aplicada e a distância da aplicação (alavanca), ou seja:

Exemplo: Se for aplicada uma força de 50 Newtons (N) em uma distância de 1 metro (m), teremos então: Torque = 50N x 1m = 50Nm Em alguma casos se usa o mkgf para expressar grandezas de torque, sendo: 1mkgf = 9,81 Nm

TORQUE Aplicando ao motor A pressão exercida sobre o êmbolo é uma força que atua, através da biela, sobre s obre o braço da manivela – que é, no caso, o braço de alavanca da força e corresponde a distancia “R” entre o centro do mancal da biela e o centro da árvore de manivelas.

DIAGRAMA DE POTÊNCIA, TORQUE E CONSUMO

Diagrama de Potência,Torque e Consumo (Motor OM 447LA) Conforme o diagrama ao lado podemos verificar que a potência máxima é obtida na rotação máxima do motor, porém, o momento de força máximo apresenta-se num regime de rotação médio. Nos motores elásticos, o momento de força máximo se manifesta num regime de rotação relativamente baixo e se conserva durante uma gama de rotação de grande amplitude.Evitam-se, assim, freqüentes mudanças de marchas.