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  1. 1. 1 Motores a combusto interna
  2. 2. 2 Sumrio Pgina 1. Histrico....................................................................................................... 3 2. Definio de motores................................................................................... 3 3. Tipos de motores......................................................................................... 4 3.1 Motores a combusto externa................................................................ 4 3.2 Motores a combusto interna................................................................. 4 4. Motores a combusto interna...................................................................... 5 4.1 Conceitos preliminares........................................................................... 5 4.2 Partes componentes............................................................................... 6 4.3 Motor a combusto interna de pisto..................................................... 9 4.3.1 Ciclo Diesel 4 tempos.......................................................................... 9 4.3.2 Ciclo Diesel 2 tempos.......................................................................... 11 4.4 Coordenao de cilindros....................................................................... 12 4.5 Tipos de injeo..................................................................................... 12 4.6 Cilindrada............................................................................................... 13 4.7 Relao de compresso......................................................................... 14 4.8 Torque.................................................................................................... 16 4.9 Potncia.................................................................................................. 17 5. Unidades de potncia.................................................................................. 17 5.1 Definies............................................................................................... 18 5.2 Converses de unidades de potncia.................................................... 18 6. Motores superalimentados.......................................................................... 19 6.1 Sopradores............................................................................................. 19 6.2 Turbina................................................................................................... 19
  3. 3. 3 1. Histrico Os primeiros motores a combusto externa apareceram no sculo XVIII e o combustvel utilizado era a lenha, naquela poca abundante e de baixo custo. Estes motores a vapor eram geralmente utilizados em mquinas estacionrias. No sculo XIX apareceram os primeiros motores a combusto interna. Nestes, o combustvel queimado dentro do prprio motor e seu aparecimento provocou um rpido desenvolvimento mecnico. Estes motores levaram vantagem sobre as mquinas a vapor pela sua versatilidade, eficincia, menor peso por cavalo vapor, funcionamento inicial rpido e possibilidade de adaptao a diversos tipos de mquinas. O primeiro motor a combusto interna foi construdo pelo mecnico alemo Lenoir, em 1860, e tinha a potncia de 1 cv, trabalhando com gs de iluminao. Em 1861, Otto e Langen, baseando-se na mquina de Lenoir, construram um motor que comprimia a mistura de ar e gs de iluminao, com ignio feita por uma centelha eltrica. Em 1862, o engenheiro francs Beau de Rochas publicou estudos tericos e estabeleceu alguns princpios termodinmicos baseado no motor de Otto. Este, por sua vez, baseado no estudo de Rochas, desenvolveu um motor: o motor de ciclo Otto apresentado em 1872. Estes motores usavam como combustvel o gs de carvo ou o gasognio, com ignio feita por centelha eltrica. Em 1889, fez-se a primeira aplicao do motor de ciclo Otto em veculos, utilizando-se como combustvel a gasolina. Em 1893, o engenheiro alemo Rudolf Diesel descreveu um novo motor, no qual a ignio da mistura ar mais combustvel era feita por compresso. Este motor, que Diesel denominou motor trmico racional, acabou ficando conhecido como motor Diesel. Os motores modernos so derivados dos construdos por Otto e Diesel e as caractersticas bsicas dos mesmos so as seguintes: a) Motores de ciclo Otto: utilizam combustvel de baixa volatilidade, como a gasolina e o lcool. Para ignio necessitam de centelha produzida pelo sistema eltrico. b) Motores de ciclo Diesel: utilizam como combustvel o leo diesel. A inflamao do combustvel injetado sob presso na cmara de combusto ocorre pela compresso de ar e conseqente elevao da temperatura. 2. Definio de motores Motor uma mquina que converte qualquer forma de energia em trabalho mecnico. O motor de combusto transforma energia trmica (calorfica) em trabalho mecnico (energia mecnica).
  4. 4. 4 Figura 1 Esquema dos requisitos de um motor para produo de trabalho 3. Tipos de motores Quanto ao tipo de combusto, os motores podem ser: 3.1 Combusto externa: mquinas a vapor Figura 2 Esquema de motor a combusto externa 3.2 Combusto interna: de pisto: ciclo Otto a gasolina ciclo Diesel a leo diesel de mbolo rotativo: Wankel
  5. 5. 5 Figura 3 Esquema de motor a combusto interna de pisto Figura 4 Esquema de motor rotativo - Wankel Os motores a combusto interna de pisto podem ser de 2 ou 4 tempos. OS motores a combusto interna de pisto (ciclo Diesel) podem ser de injeo direta ou indireta. 4. Motores a combusto interna 4.1 Conceitos preliminares Os motores a combusto interna so aqueles em que o combustvel queimado internamente. Um mecanismo constitudo por pisto, biela e virabrequim que transforma a energia trmica (calorfica) em energia mecnica. O movimento alternativo (vai e vem) do pisto dentro do cilindro transformado em movimento rotativo atravs da biela e do virabrequim. OS motores de tratores possuem um ou mais cilindros e um correspondente nmero de pistes e bielas.
  6. 6. 6 4.2 Partes componentes a) Bloco a maior parte do motor e sustenta todas as outras partes. Nele esto contidos os cilindros, geralmente em linha nos motores de tratores de rodas. So normalmente construdos de ferro fundido, mas a este podem ser adicionados outros elementos para melhorar suas propriedades. Alguns blocos possuem tubos removveis que formam as paredes dos cilindros, chamadas de camisas. Estas camisas podem ser midas ou secas, conforme entrem ou no em contato com a gua de refrigerao do motor. Figura 5 Bloco do motor b) Cabeote Este componente fecha o bloco na sua parte superior, sendo que a unio feita por parafusos. Normalmente, fabricado com o mesmo material do bloco. Entre o bloco e o cabeote existe uma junta de vedao. Figura 6 Cabeote
  7. 7. 7 c) Crter O crter fecha o bloco na sua parte inferior e serve de depsito para o leo lubrificante do motor. Normalmente, fabricado de chapa dura, por prensagem. Figura 7 Crter d) Pisto (mbolo) a parte do motor que recebe o movimento de expanso dos gases. Normalmente, feito de ligas de alumnio e tem um formato aproximadamente cilndrico. No pisto encontram-se dois tipos de anis: d.1) anis de vedao esto mais prximos da parte superior (cabea) do pisto; d.2) anis de lubrificao esto localizados na parte inferior do pisto e tm a finalidade de lubrificar as paredes do cilindro. O pisto liga-se biela atravs de um pino. O pino normalmente fabricado de ao cementado. Figura 8 Partes do pisto e) Biela a parte do motor que liga o pisto ao virabrequim. fabricado de ao forjado e divide-se em trs partes: cabea, corpo e p. A cabea presa ao pisto pelo pino e o p est ligado ao virabrequim atravs de um material antifrico, chamado casquilho ou bronzina.
  8. 8. 8 Figura 9 Biela f) Virabrequim tambm chamado de girabrequim ou rvore de manivelas. fabricado em ao forjado ou fundido. Possui mancais de dois tipos: f.1) excntricos esto ligados aos ps das bielas; f.2) de centro sustentam o virabrequim ao bloco. Figura 10 Virabrequim g) Volante constitudo por uma massa de ferro fundido e fixado no virabrequim. Acumula a energia cintica, propiciando uma velocidade angular uniforme no eixo de transmisso do motor. O volante absorve energia durante o tempo til de cada pisto (expanso devido exploso do combustvel), liberando-a nos outros tempos do ciclo (quando cada pisto no est no tempo de potncia), concorrendo com isso para reduzir os efeitos de variao do tempo do motor. h) Vlvulas Existem dois tipos de vlvulas: de admisso e de escape. Elas so acionadas por um sistema de comando de vlvulas. O movimento do virabrequim transmitido para o eixo de comando de vlvulas por meio de engrenagens. O eixo de comando de vlvulas liga-se por uma vareta ao eixo dos balancins. Este, por sua vez, que acionar as vlvulas.
  9. 9. 9 A abertura e o fechamento das vlvulas esto relacionadas com o movimento do pisto e com o ponto de injeo, de modo a possibilitar o perfeito funcionamento do motor. As engrenagens da distribuio podem ter uma relao de 1:2, o que significa que cada rotao da rvore de manivelas corresponde a meia rotao da rvore de comando de vlvulas. Figura 11 Vlvulas i) Partes complementares So os sistemas auxiliares indispensveis ao funcionamento do motor: sistema de alimentao de combustvel, sistema de alimentao de ar, sistema de arrefecimento, sistema de lubrificao e sistema eltrico. 4.3 Motor a combusto interna de pisto 4.3.1 Ciclo Diesel 4 tempos O motor a combusto interna de pisto que funciona segundo o ciclo Diesel apresenta, durante o funcionamento, quatro fases: 1a Admisso 2a Compresso 3a Combusto 4a Escape A srie dessas quatro fases consecutivas chamada de ciclo do motor. O detalhamento das fases o seguinte. 1a Admisso Nesta fase, o pisto desce, estando a vlvula de admisso aberta e a de escape fechada.
  10. 10. 10 Ao descer, o pisto cria uma depresso no cilindro. O ar ento forado pela presso atmosfrica a entrar no cilindro, passando pelo filtro de ar e p

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