972-8953-02-X

SOBRE O AUTOR Jorge Martins obteve o seu doutoramento em Motores de Combusto Interna na Universidade de Birmingham. Inglaterra, e actualmente professor associado do Departamento de Engenharia Mecnica da Universidade do Minho, onde responsvel pelo Laboratrio de Motores Trmicos e Termodinmica Aplicada. Nesta Universidade lecciona as disciplinas de Mquinas Trmicas e de Termodinmica do curso de Engenharia Mecnica.

Nas dcada de 80 e 90 trabalhou em alguns projectos de investigao na rea de motores, como consultor, para empresas da indstria automvel britnica, tal como a Jaguar, Rolls-Royce, Rover e Ford, alm da Lucas. Nos ltimos anos, alm da sua funo de docente e investigador na universidade, tem sido avaliador de projectos internacionais para a Comisso Europeia na rea dos motores de combusto interna. Tem publicados mais de trs dezenas de artigos cientficos em revistas e congressos internacionais.

O autor foi colaborador tcnico do jornal VOLANTE desde 1989 a 1992, tendo escrito dezenas de artigos tcnicos, testes e artigos de opinio entre outros.

Edies Tcnicas Publindstria

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972-8953-02-X

SOBRE O AUTOR Jorge Martins obteve o seu doutoramento em Motores de Combusto Interna na Universidade de Birmingham. Inglaterra, e actualmente professor associado do Departamento de Engenharia Mecnica da Universidade do Minho, onde responsvel pelo Laboratrio de Motores Trmicos e Termodinmica Aplicada. Nesta Universidade lecciona as disciplinas de Mquinas Trmicas e de Termodinmica do curso de Engenharia Mecnica.

Nas dcada de 80 e 90 trabalhou em alguns projectos de investigao na rea de motores, como consultor, para empresas da indstria automvel britnica, tal como a Jaguar, Rolls-Royce, Rover e Ford, alm da Lucas. Nos ltimos anos, alm da sua funo de docente e investigador na universidade, tem sido avaliador de projectos internacionais para a Comisso Europeia na rea dos motores de combusto interna. Tem publicados mais de trs dezenas de artigos cientficos em revistas e congressos internacionais.

O autor foi colaborador tcnico do jornal VOLANTE desde 1989 a 1992, tendo escrito dezenas de artigos tcnicos, testes e artigos de opinio entre outros.

Edies Tcnicas Publindstria

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Autor Jorge Marlin~

Titulo Moorcs de Combu:no lntern:1

Copyrigh1 e 2006 (:! Edio) da Publindstria. Produ!lo de Comunicaa.o. Lda. Todos os din:i1os n:servados :i Publind :..tr ia. Produ5.o de Comun ic::i5o. Ld:l.

Nr11l11mw P

Autor Jorge Marlin~

Titulo Moorcs de Combu:no lntern:1

Copyrigh1 e 2006 (:! Edio) da Publindstria. Produ!lo de Comunicaa.o. Lda. Todos os din:i1os n:servados :i Publind :..tr ia. Produ5.o de Comun ic::i5o. Ld:l.

Nr11l11mw P

Motores de Combusto Interna

apre;,entadas para analt;,ar a lavagem dos motores a dois tempos. Para alm da parte eminentemente terica desta obra (que inclui a avaliao dos ciclos em carga parcial). sobressai o Cap.5 (com uma centena de pginas) dedicado descrio exaustiva dos motores e dos se us vrios componentes. Um subcaptulo vocacionado aos motores de Formula 1.

Um dos aspectos importantes no' motores actuai;, a ;,ua potencialidade de produzir poucos poluentes. podendo-se afirmar que esta urna das suas caractersticas mais importantes. Por esta razo h um captulo somente dedicado produo e eliminao de poluentes nos motores. Para se conseguirem os baixss imos nveis de emisso de poluentes, os motores necess itam de ser controlados por sofisticados sistemas electrnicos. funcionamento que descrito no texto.

Actua lmente ass iste-se a uma grande evoluo nos motores. da qual os novos sistemas de '"common-rail'" nos motores Diesel e de injeco direc ta nos a gasolina so o resultado visvel. Porm. outros progressos mais radicai s esto a ser desenvolvidos. provavelmente levando a tipos de motores de combusto '"hbrida" entre os que consomem gasolina e gasleo. Estes tipos de combusto tm vrias denominaes, mas so geralmente conhecidos por CAI (controlled auto ignit ion) e por HCCI (homogeneous charge compression ignition). assunto exposto no Cap.8, e que se prev seja determinante no futuro dos motores.

Os motores de combusto interna so mqu inas intensamente usadas no mundo sendo. s imultaneamente. uma fonte de satisfao mas tambm de problemas como os ambientais. Assim, espera-se que a leitura desta obra possa levar ao me lhor conhecimento e uti lizao destas mquinas admirveis.

Guimares. 2004. I0.02

li

Agrad1clm1ntos

Dedico este livro minha mulher, aos meus filhos e aos meus pais, especialmente ao meu pai que infelizmente no est presente para o ler.

No decurso da sua escrita tive vrias pessoas que me apoiaram, pelo que quero agradecer ao Bernardo e Krisztina a contribuio

na parte do desenvolvimento terico dos ciclos termodinmicos, ao Jlio pelo apoio prestado e ao Heitor e ao Ricardo pela ajuda dada.

Agradeo ainda BMW, Bosch , General Motors, Honda e Mar.da a permisso de utilizao das inmeras figuras e fotografias

que ilustram esta obra.

iii

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Motores de Combusto Interna

apre;,entadas para analt;,ar a lavagem dos motores a dois tempos. Para alm da parte eminentemente terica desta obra (que inclui a avaliao dos ciclos em carga parcial). sobressai o Cap.5 (com uma centena de pginas) dedicado descrio exaustiva dos motores e dos se us vrios componentes. Um subcaptulo vocacionado aos motores de Formula 1.

Um dos aspectos importantes no' motores actuai;, a ;,ua potencialidade de produzir poucos poluentes. podendo-se afirmar que esta urna das suas caractersticas mais importantes. Por esta razo h um captulo somente dedicado produo e eliminao de poluentes nos motores. Para se conseguirem os baixss imos nveis de emisso de poluentes, os motores necess itam de ser controlados por sofisticados sistemas electrnicos. funcionamento que descrito no texto.

Actua lmente ass iste-se a uma grande evoluo nos motores. da qual os novos sistemas de '"common-rail'" nos motores Diesel e de injeco direc ta nos a gasolina so o resultado visvel. Porm. outros progressos mais radicai s esto a ser desenvolvidos. provavelmente levando a tipos de motores de combusto '"hbrida" entre os que consomem gasolina e gasleo. Estes tipos de combusto tm vrias denominaes, mas so geralmente conhecidos por CAI (controlled auto ignit ion) e por HCCI (homogeneous charge compression ignition). assunto exposto no Cap.8, e que se prev seja determinante no futuro dos motores.

Os motores de combusto interna so mqu inas intensamente usadas no mundo sendo. s imultaneamente. uma fonte de satisfao mas tambm de problemas como os ambientais. Assim, espera-se que a leitura desta obra possa levar ao me lhor conhecimento e uti lizao destas mquinas admirveis.

Guimares. 2004. I0.02

li

Agrad1clm1ntos

Dedico este livro minha mulher, aos meus filhos e aos meus pais, especialmente ao meu pai que infelizmente no est presente para o ler.

No decurso da sua escrita tive vrias pessoas que me apoiaram, pelo que quero agradecer ao Bernardo e Krisztina a contribuio

na parte do desenvolvimento terico dos ciclos termodinmicos, ao Jlio pelo apoio prestado e ao Heitor e ao Ricardo pela ajuda dada.

Agradeo ainda BMW, Bosch , General Motors, Honda e Mar.da a permisso de utilizao das inmeras figuras e fotografias

que ilustram esta obra.

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NDICE

Prefcio Agradecimentos lod ice Glossrio de Smbolos e T ermos

Captulo 1 MOTORES - CLASSIFICAO E PRINCPIOS DE FUNCIONAMENTO 1 1. 1. Introduo 1.2. Noo de Mquina T rm ica

1.2. 1. Classificao dos Motores 1.3. Princpio de Funcionamento de um Motor 1.4. Motor de Ignio Comandada 1.5. Motor de Ignio por Compresso (Diesel) 1.6. Diagrama de Dist ribuio 1.7. Motor a 2 Tempos 1.8. Motor Rotativo Wa nkel

Captulo 2 HISTRIA DAS MQUINAS TRMICAS 2. 1. Primrdios

2. 1. 1 Motores a Ar 2.1.2. Motores a gua (oxi-hidrognio) 2. 1.3. Motores de Combusto Interna Atmosfricos 2.1.4. Motores com Compresso Prvia 2. 1.5. Desenvolvi mento dos Sistemas Auxiliares

ndico

i ii V

xvii

1 2 4 5 7 8 9 12 13

17 17 18 19 19 22 24

LJf ., - '%,; - :-=.u_) -----.--:;;;1!!!!1----------=~~~~-------==--==-----~~~----.,

NDICE

Prefcio Agradecimentos lod ice Glossrio de Smbolos e T ermos

Captulo 1 MOTORES - CLASSIFICAO E PRINCPIOS DE FUNCIONAMENTO 1 1. 1. Introduo 1.2. Noo de Mquina T rm ica

1.2. 1. Classificao dos Motores 1.3. Princpio de Funcionamento de um Motor 1.4. Motor de Ignio Comandada 1.5. Motor de Ignio por Compresso (Diesel) 1.6. Diagrama de Dist ribuio 1.7. Motor a 2 Tempos 1.8. Motor Rotativo Wa nkel

Captulo 2 HISTRIA DAS MQUINAS TRMICAS 2. 1. Primrdios

2. 1. 1 Motores a Ar 2.1.2. Motores a gua (oxi-hidrognio) 2. 1.3. Motores de Combusto Interna Atmosfricos 2.1.4. Motores com Compresso Prvia 2. 1.5. Desenvolvi mento dos Sistemas Auxiliares

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Mo1ores de Combusto Interne

2. 1.6. Moiorcs Diesel 2.2. E\'oluo do Moior Clssico

2.2. 1. Moior de Ignio Comandada 2.2. 1.1. T axa de Compresso (TC) 2.2. 1.2. Relao curso/dimetro ( C/OJ 2.2. 1.3. Relao peso/potncia 2.2. 1.4. Cilindrada 2.2. 1.5. Preparao da mistura ar-gasolina 2.2. 1.6. Outras reas de evoluo

2.2.2. Motor Diese l 2.2 .2. 1. Cmaras de combusto 2.2.2.2. Si stemas de injeco 2.2.2.3. Catali sadores e fi ltros de partculas 2.2.2.4. Outras reas de evoluo

Captulo 3 ANLISE TERICA DE CICLOS 3. 1. Rendimento de Ciclos Tericos 3.2. Cic lo Terico a Volume Constan te (Otto)

3.2. 1. Ciclo a Carga Parcial no Motor de l njeco Directa 3.2.2. Ciclo a Carga Parcial e Mistura Estequiomtrica (com bombagem)

3.3. Ciclo T erico a Presso Constante (Diesel ) 3.4. Ciclo Terico a Pressao Limitada (Misto ou Dual )

3.4. 1. Ciclo em Ca rga Parcial 3.5. Ciclo Terico a Volume Constante Sobre-Expandido {Mi ller)

3.5. 1. Ciclo de Miller com E~, Fixa 3.5.2. Ciclo de Miller com e Fi xa

3.6. Ciclo Terico a Vol ume Constante e Expanso Total {Atkinson) 3.6. 1. Ciclo em Carga Parcial

3.7. Comparao e ntre os Ciclos em Carga Parcial 3.8. Ciclos com Sobrealimentaiio

3.8. 1. Ciclo de Otto Sobrealimentado 3.8.2. Sobrealimentao de Outros Ciclos

3.9. Modelao do Ciclo Real 3. 1 O. Ciclo de Carnot

Captulo 4 PARMETROS DE FUNCIONAMENTO 4.1. Parmetros Bsicos de Motores

4.1. 1. B inrio, Potncia , Rendimento e Consumo Especfico 4.1.2. Parmetros Geomtricos

4.2. Outros Parmetros

,;

4 .2. 1. Relao Ar-Combus tvel. Excesso de Ar e Riqueza da Mistura 4 .2.2. Grandezas Importantes

4.2.2 .1. Presso md ia efectiva 4.2.2.2. Velocidade mdia do pis to 4.2.2.3. Potncia especfica aerial

4 .2 .3. Comparao e ntre Motores 4.2.3. 1. Teoria da semelhana

25 26 27 27 28 28 28 29 30 30 3 1 3 1 32 32

33 34 35 37 38 40 42 43 46 48 49 49 5 1 52 54 54 57 57 59

61 62 62 63 64 64 65 65 66 66 67 68

Indico ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

4 .2.4. Rendimentos e Eficincias 4.2.4.1. Rendimento de combusto 4.2 .4.2. Rendimento adiabt ico 4.2.4.3. Rendimen to terico 4.2.4.4. Rendimento relat ivo s propriedades dos fl uidos 4 .2.4.5. Rendime nt o inerente 4 .2.4.6 . Eficinc ia de bombagem 4.2.4. 7. Rendimento mecnico 4.2.4.8. Rendimen to total 4 .2 .4 .9. Eficincia volumtrica

4.2.5. Frmula da Potncia Efec tiva 4.3. Ciclo In dicado

4 .3. 1. Presso Mdia Indicada e de Atrito 4 .4. C urvas Caractersticas do Motor

4.4.1. Curva do Binrio 4.4.2. Curva da Potncia 4.4.3. Curva do Consumo Especfico 4.4.4. Diagrama do Desempenho 4 .4 .5. Factores de Correco para Pot ncia e Eficincia Volumtrica 4 .4.6. Carga Parcial 4 .4 .7. Estabilidade do Moto r 4 .4.8. Desempen ho dos Ve c ulos Funo do Binrio e Potncia dos Motores

4 .5. O Motor a 2 Tempos 4.5. 1. Taxa de Compresso 4.5.2. Eficincias de Ench im ento

4.6. Motores de Competio 4 .6. 1. Motores e m Frmu la 1 4.6.2. Corri das de Arranque (" Drag Races")

Captulo 5 DESCRI O DOS MOTORES 5.1. Motores de Combusto Inte rna Alte rnativos

5. 1. 1. Estrutura do Motor 5. 1 .2. Bloco de Ci li ndros, Cu lassa e Crter

5. 1.2. 1. Bloco de cilindros 5. 1.2 .2. Cabea do motor ou culassa 5.1.2.3. Crter do leo

5. 1.3. Si stema Bie la-Mani vela 5.1.3. 1. Pisto 5.1 .3.2. Segmentos 5. 1.3.3. Biela 5. 1.3.4. Cambota 5. 1.3.5. Motores multic ilndri cos 5. 1.3.6. Variao da taxa de compresso

5. 1.4 . Sistema de Dis tribuio 5 .1.4. 1. rvore de carnes 5.1.4.2. Vlvulas 5. 1.4.3. Variao da abertura das vlvulas e da geometria da admisso

69 69 70 70 70 70 71 7 1 71 72 73 74 75 76 77 77 78 79 80 8 1 82 83 84 85 85 87 87 92

93 94 94 97 97 99 100 100 100 104 104 106 107 108 11 0 110 11 2 11 6

vii

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Mo1ores de Combusto Interne

2. 1.6. Moiorcs Diesel 2.2. E\'oluo do Moior Clssico

2.2. 1. Moior de Ignio Comandada 2.2. 1.1. T axa de Compresso (TC) 2.2. 1.2. Relao curso/dimetro ( C/OJ 2.2. 1.3. Relao peso/potncia 2.2. 1.4. Cilindrada 2.2. 1.5. Preparao da mistura ar-gasolina 2.2. 1.6. Outras reas de evoluo

2.2.2. Motor Diese l 2.2 .2. 1. Cmaras de combusto 2.2.2.2. Si stemas de injeco 2.2.2.3. Catali sadores e fi ltros de partculas 2.2.2.4. Outras reas de evoluo

Captulo 3 ANLISE TERICA DE CICLOS 3. 1. Rendimento de Ciclos Tericos 3.2. Cic lo Terico a Volume Constan te (Otto)

3.2. 1. Ciclo a Carga Parcial no Motor de l njeco Directa 3.2.2. Ciclo a Carga Parcial e Mistura Estequiomtrica (com bombagem)

3.3. Ciclo T erico a Presso Constante (Diesel ) 3.4. Ciclo Terico a Pressao Limitada (Misto ou Dual )

3.4. 1. Ciclo em Ca rga Parcial 3.5. Ciclo Terico a Volume Constante Sobre-Expandido {Mi ller)

3.5. 1. Ciclo de Miller com E~, Fixa 3.5.2. Ciclo de Miller com e Fi xa

3.6. Ciclo Terico a Vol ume Constante e Expanso Total {Atkinson) 3.6. 1. Ciclo em Carga Parcial

3.7. Comparao e ntre os Ciclos em Carga Parcial 3.8. Ciclos com Sobrealimentaiio

3.8. 1. Ciclo de Otto Sobrealimentado 3.8.2. Sobrealimentao de Outros Ciclos

3.9. Modelao do Ciclo Real 3. 1 O. Ciclo de Carnot

Captulo 4 PARMETROS DE FUNCIONAMENTO 4.1. Parmetros Bsicos de Motores

4.1. 1. B inrio, Potncia , Rendimento e Consumo Especfico 4.1.2. Parmetros Geomtricos

4.2. Outros Parmetros

,;

4 .2. 1. Relao Ar-Combus tvel. Excesso de Ar e Riqueza da Mistura 4 .2.2. Grandezas Importantes

4.2.2 .1. Presso md ia efectiva 4.2.2.2. Velocidade mdia do pis to 4.2.2.3. Potncia especfica aerial

4 .2 .3. Comparao e ntre Motores 4.2.3. 1. Teoria da semelhana

25 26 27 27 28 28 28 29 30 30 3 1 3 1 32 32

33 34 35 37 38 40 42 43 46 48 49 49 5 1 52 54 54 57 57 59

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4 .2.4. Rendimentos e Eficincias 4.2.4.1. Rendimento de combusto 4.2 .4.2. Rendimento adiabt ico 4.2.4.3. Rendimen to terico 4.2.4.4. Rendimento relat ivo s propriedades dos fl uidos 4 .2.4.5. Rendime nt o inerente 4 .2.4.6 . Eficinc ia de bombagem 4.2.4. 7. Rendimento mecnico 4.2.4.8. Rendimen to total 4 .2 .4 .9. Eficincia volumtrica

4.2.5. Frmula da Potncia Efec tiva 4.3. Ciclo In dicado

4 .3. 1. Presso Mdia Indicada e de Atrito 4 .4. C urvas Caractersticas do Motor

4.4.1. Curva do Binrio 4.4.2. Curva da Potncia 4.4.3. Curva do Consumo Especfico 4.4.4. Diagrama do Desempenho 4 .4 .5. Factores de Correco para Pot ncia e Eficincia Volumtrica 4 .4.6. Carga Parcial 4 .4 .7. Estabilidade do Moto r 4 .4.8. Desempen ho dos Ve c ulos Funo do Binrio e Potncia dos Motores

4 .5. O Motor a 2 Tempos 4.5. 1. Taxa de Compresso 4.5.2. Eficincias de Ench im ento

4.6. Motores de Competio 4 .6. 1. Motores e m Frmu la 1 4.6.2. Corri das de Arranque (" Drag Races")

Captulo 5 DESCRI O DOS MOTORES 5.1. Motores de Combusto Inte rna Alte rnativos

5. 1. 1. Estrutura do Motor 5. 1 .2. Bloco de Ci li ndros, Cu lassa e Crter

5. 1.2. 1. Bloco de cilindros 5. 1.2 .2. Cabea do motor ou culassa 5.1.2.3. Crter do leo

5. 1.3. Si stema Bie la-Mani vela 5.1.3. 1. Pisto 5.1 .3.2. Segmentos 5. 1.3.3. Biela 5. 1.3.4. Cambota 5. 1.3.5. Motores multic ilndri cos 5. 1.3.6. Variao da taxa de compresso

5. 1.4 . Sistema de Dis tribuio 5 .1.4. 1. rvore de carnes 5.1.4.2. Vlvulas 5. 1.4.3. Variao da abertura das vlvulas e da geometria da admisso

69 69 70 70 70 70 71 7 1 71 72 73 74 75 76 77 77 78 79 80 8 1 82 83 84 85 85 87 87 92

93 94 94 97 97 99 100 100 100 104 104 106 107 108 11 0 110 11 2 11 6

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1

Motores de Combusto Interna

5.1.4.4. Sistema> no convencionais de controlo da distribuio 5.1.5. Sistema de Arrefecimento

5.1.5 . 1. Arrdeci mento a ar 5.1.5 .2. Circu lao Hquida por termosifo 5.1.5 .3. Circulao lquida forada

5.1.6. Lubri ficao 5.1.6. 1. Sistema de chapinagem 5.1.6.2. Sistema por presso e chapinagem 5.1.6.3. Sistema por presso de leo 5. 1.6.4. Sistema sob presso a crter seco 5.1.6.5. Bombas de leo 5. 1.6.6. Filtros de leo 5.1.6.7. Tipos de leo

5.2. Motores de Ign io Comandada 5.2. 1. Carburadores

5.2. 1. 1. Combustveis 5.2.1.2. Princpio de funcionamento do carburador 5.2.1.3. Correco da mistunr

5.2.2. Sistema de lnjeco 5.2.2 . 1. Pri ncpio de fu ncioname nt o 5.2.2.2. lnjeco mecnica 5.2.2.3 . lnjeco electrnica analgica 5 .2.2 .4. lnjeco electrn ica digital 5.2 .2.5 . lnjeco monoponto 5.2.2.6. Carburadores electrnicos 5.2.2.7. l njeco di recta

5.2 .3. Sistema de Ignio 5.2.3.1. Sistema de bateria conve nc ional 5.2.3.2. Ignio electrnica analgica 5.2.3.3. Ignio electrnica digital 5.2.3.4. A vela

5.3. Motores de Ignio por Compresso 5.3.1. Sistemas de lnjeco 5.3.2. Componentes dos Sistemas Tradiciona is

5.3.2. 1. Bomba de injeco 5.3.2.2. lnjectores 5.3.2.3. Outros componentes

5.4. Motores a 2 Tempos

viii

5.4.1. Tipos de Lavagem 5.4.1. 1. Lavagem transversal 5.4.1.2. Lavagem em lao 5.4.1.3. Lavagem unidireccional

5.4.2. Compresso de Crter 5.4.2. I. Vlvula rotativa 5.4.2.2. Lamelas

5.4.3. Out ras Geometrias e Componentes 5.4 .3 .1. Alterao do eixo do ci lindro

120 12 1 121 122 123 125 125 126 126 127 127 127 129 129 129 130 13 1 133 137 138 140 142 144 146 148 148 149 150 151 152 154 155 158 160 160 162 163 164 165 165 166 166 168 170 170 17 1 171

5.4.3.2. Motores com vlvulas de tulipa 5.4.3.3. Vlvula de escape 5.4.3.4. Escape 5.4.3.5. Carburadores 5.4.3.6. lnjeco d~ combustvel 5.4.3.7 . Catalisador

5.5. Sobrealimentao 5.5.1. Tipos de Compressores 5.5.2. Compressor Comprex 5 .5.3. Compresso do Ar 5.5.4. O Turbo-Compressor 5.5.5. Motores de Ignio Controlada (4 tempos) 5.5.6. Motores Ignio por Compresso (4 tempos)

5.6. Sensores Usados nos Motores 5.6. 1. Velocidade do Motor e Posio da Cambota 5.6.2. Presso do Colector de Admisso 5.6.3 . Posio da Borboleta do Acelerador 5.6.4. Caudal de Ar 5.6.5. Concentrao de Oxignio (sonda .) 5.6.6. Temperatura 5.6.7. "Knock" (sensor de detonao) 5.6.8. Outros

Captulo 6 TERMODINMI CA DA COMBUSTO 6. 1. Ar e Combustveis 6.2. Reaco entre o Combust{vcl e o Ar

6.2.1. Coeficiente de Excesso de Ar 6.2.2. Poder Calorfico do Combustvel 6.2.3. Poder Calorfico da Mistura

6.3. Clcu los em Combusto 6.3.1. Clculo da Quantidade de Ar 6.3.2. Clculo dos Produtos de Combusto 6.3.3. Combusto Incompleta 6.3.4. Di ssociao

Captulo 7 COMBUSTVEIS E LUBRIFlCANTES 7 .1. Estrutura dos Combustveis

7 . 1. 1. Parafinas (alcalanos) 7.1.2. Oleofinas (alquenos) 7 .1 .3. Naftalenos (cicloalcanos) 7. 1.4. Aromt icos

7 .2. Propriedades dos Combust veis 7 .2.1. Estequiometria da Combusto 7.2.2. Presso de Vapor de Reide Temperatura de Ebulio 7.2.3. Calor Latente de Vaporizao 7.2.4 . Flash Point 7.2.5. Limites de Flamabilidade

Indico

172 173 174 175 175 176 177 177 180 181 183 184 185 186 186 186 187 187 188 189 189 190

19 1 191 192 192 193 194 196 197 197 199 200

203 204 205 205 206 206 207 207 207 208 208 209

ix

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Motores de Combusto Interna

5.1.4.4. Sistema> no convencionais de controlo da distribuio 5.1.5. Sistema de Arrefecimento

5.1.5 . 1. Arrdeci mento a ar 5.1.5 .2. Circu lao Hquida por termosifo 5.1.5 .3. Circulao lquida forada

5.1.6. Lubri ficao 5.1.6. 1. Sistema de chapinagem 5.1.6.2. Sistema por presso e chapinagem 5.1.6.3. Sistema por presso de leo 5. 1.6.4. Sistema sob presso a crter seco 5.1.6.5. Bombas de leo 5. 1.6.6. Filtros de leo 5.1.6.7. Tipos de leo

5.2. Motores de Ign io Comandada 5.2. 1. Carburadores

5.2. 1. 1. Combustveis 5.2.1.2. Princpio de funcionamento do carburador 5.2.1.3. Correco da mistunr

5.2.2. Sistema de lnjeco 5.2.2 . 1. Pri ncpio de fu ncioname nt o 5.2.2.2. lnjeco mecnica 5.2.2.3 . lnjeco electrnica analgica 5 .2.2 .4. lnjeco electrn ica digital 5.2 .2.5 . lnjeco monoponto 5.2.2.6. Carburadores electrnicos 5.2.2.7. l njeco di recta

5.2 .3. Sistema de Ignio 5.2.3.1. Sistema de bateria conve nc ional 5.2.3.2. Ignio electrnica analgica 5.2.3.3. Ignio electrnica digital 5.2.3.4. A vela

5.3. Motores de Ignio por Compresso 5.3.1. Sistemas de lnjeco 5.3.2. Componentes dos Sistemas Tradiciona is

5.3.2. 1. Bomba de injeco 5.3.2.2. lnjectores 5.3.2.3. Outros componentes

5.4. Motores a 2 Tempos

viii

5.4.1. Tipos de Lavagem 5.4.1. 1. Lavagem transversal 5.4.1.2. Lavagem em lao 5.4.1.3. Lavagem unidireccional

5.4.2. Compresso de Crter 5.4.2. I. Vlvula rotativa 5.4.2.2. Lamelas

5.4.3. Out ras Geometrias e Componentes 5.4 .3 .1. Alterao do eixo do ci lindro

120 12 1 121 122 123 125 125 126 126 127 127 127 129 129 129 130 13 1 133 137 138 140 142 144 146 148 148 149 150 151 152 154 155 158 160 160 162 163 164 165 165 166 166 168 170 170 17 1 171

5.4.3.2. Motores com vlvulas de tulipa 5.4.3.3. Vlvula de escape 5.4.3.4. Escape 5.4.3.5. Carburadores 5.4.3.6. lnjeco d~ combustvel 5.4.3.7 . Catalisador

5.5. Sobrealimentao 5.5.1. Tipos de Compressores 5.5.2. Compressor Comprex 5 .5.3. Compresso do Ar 5.5.4. O Turbo-Compressor 5.5.5. Motores de Ignio Controlada (4 tempos) 5.5.6. Motores Ignio por Compresso (4 tempos)

5.6. Sensores Usados nos Motores 5.6. 1. Velocidade do Motor e Posio da Cambota 5.6.2. Presso do Colector de Admisso 5.6.3 . Posio da Borboleta do Acelerador 5.6.4. Caudal de Ar 5.6.5. Concentrao de Oxignio (sonda .) 5.6.6. Temperatura 5.6.7. "Knock" (sensor de detonao) 5.6.8. Outros

Captulo 6 TERMODINMI CA DA COMBUSTO 6. 1. Ar e Combustveis 6.2. Reaco entre o Combust{vcl e o Ar

6.2.1. Coeficiente de Excesso de Ar 6.2.2. Poder Calorfico do Combustvel 6.2.3. Poder Calorfico da Mistura

6.3. Clcu los em Combusto 6.3.1. Clculo da Quantidade de Ar 6.3.2. Clculo dos Produtos de Combusto 6.3.3. Combusto Incompleta 6.3.4. Di ssociao

Captulo 7 COMBUSTVEIS E LUBRIFlCANTES 7 .1. Estrutura dos Combustveis

7 . 1. 1. Parafinas (alcalanos) 7.1.2. Oleofinas (alquenos) 7 .1 .3. Naftalenos (cicloalcanos) 7. 1.4. Aromt icos

7 .2. Propriedades dos Combust veis 7 .2.1. Estequiometria da Combusto 7.2.2. Presso de Vapor de Reide Temperatura de Ebulio 7.2.3. Calor Latente de Vaporizao 7.2.4 . Flash Point 7.2.5. Limites de Flamabilidade

Indico

172 173 174 175 175 176 177 177 180 181 183 184 185 186 186 186 187 187 188 189 189 190

19 1 191 192 192 193 194 196 197 197 199 200

203 204 205 205 206 206 207 207 207 208 208 209

ix

Motores de Combusto lnt1rn1

7 .2.6. Temperat ura de Auto- Ignio 7.'2.7. Temperatura Adiab1ica de Chama 7 .2.8. Poder Calorfico 7 .2.9. Produo .de CO,

7.3. Gasolina 7 .3. J. ndice de Octano

7 .4. Gasleo 7.5. Out ros Combustveis

7 .5. 1. Combustveis Gasosos 7.5. 1. 1. Gases de petrleo liquefeitos (GPL - LPGJ 7.5. 1.2. G's natural 7.5. 1.3. Hidrognio

7 .5.2. lcoo is, tcres e outros Oxigenados 7.5.2. 1. lcoois 7.5.2.2. teres 7 .5.2.3. cidos goTdos (gorduras) 7.5.2.4. steres (biodiesel ) 7.5.2.5. Esteq uiometria da combus to 7.5.2.6. Presso de vapor 7 .5.2. 7. Ca lor latente de vaporizao 7.5.2.8. Solubilidade 7 .5.2.9. Flash poi nt 7.5.2. 10. ndice de octano (/0) 7.5.2. 1 1. Pr-ignio 7.5.2. 12. Potencial de emisso de poluentes 7.5.2.13. Reformao do metanol 7.5.2. 14. Corroso 7.5.2. 15. Segurana 7.5.2. 16. Nitrometano

7.5.3. Combus tveis Invul gares 7.5.3. 1. Acet ile no e amonaco 7.5.3.2. Combustveis que fo rneam mais potncia

7 .5.4 . Combus t veis Sintt icos 7.5.5. Carvo (emulso - "slurry") 7 .5 .6. xido Nitroso

7 .6. leos Lubrificantes 7 .6.1. Testes e Propriedades dos leos 7.6.2. leos Sint ticos 7 .6.3. Classificao dos leos Lubrificantes para Motores 7 .6.4. Outras Propriedades

Captulo 8 COMBUSTO NOS MOTORES 8. 1. Combusto nos Motores de Ignio Comandada ( IC)

8. 1 . 1. Caracterizao da Combusto Normal 8.2. Par5metros da Combusto nos Motores de IC

8.2.1. Turbulncia 8.2.2. Taxa de Compresso

X

209 2 10 210 211 212 213 2 15 2 17 218 2 19 22 1 222 223 223 224 224 225 227 228 229 230 230 230 231 231 232 233 233 234 235 235 236 236 236 237 238 239 240 24 1 243

245 245 246 250 250 252

8.2.3. Avano da Ignio 8.2.4. Qualidade da Fasca 8.2.5. Riqueza da Mis tu ra 8.2.6. Nvd de Preparao da Mistura 8.2.7. Carga e Velocidade do Motor 8.2.8. Temperatura. Presso e Humidade do Ar 8.2.9. Caractersticas do Combustvel

8.3. Cmaras de Combusto nos Motores de IC 8.3. I. Cmaras em '" L"" e em T" (de vlvulas laterais) 8.3.2. Cmara de Turbulncia o u de "Ricardo'" 8.3.3. Cmara em Banheira 8.3.4. Cmara em Cunha ou Triangu lar 8.3.5. Cmara He mi sfrica 8.3.6. Cmara Trnpezoidal ou "Sem Cmara" 8.3.7. Cmara ou Pisto 8.3.8. Cmara de 4 V:llvulas "Telhado de Alpendre" (pent-roof) 8.3.9. Cmara de 4 Vlvulas Radiais 8.3. I O. Cmaras com mai s de 4 Vlvulas

8.4. Combusto Anormal 8.4.1. Pr- Ignio (ignio~ superfcie ) 8.4.2. Auto- lgni1\o 8.4.3. " Knock" (grilar)

8.4.3.1. De tonao 8.4.4. Parmet ros Relativos ao "Knock"

8.4.4. 1. Avano da ignio 8.4.4.2. Combustvel 8.4.4.3. Taxa de compresso 8.4.4.4. Turbulncia 8.4.4.5. Carga imposta 8.4.4.6. Riqueza da mistura 8.4.4.7. Velocidade do motor 8.4.4.8. Temperatura e presso de admisso 8.4.4 .9. Temperatura do motor 8.4 .4. I O. C5mara de combus to 8.4.4. 11 . Preparao da mistura 8.4.4. 12. Recirculao de gases de escape (EGR)

8.4.5. ndice de Octano 8.4.5. 1. Outras cond ies que origi nam alteraes de /O req uerido por um motor 8.4.5.2. Combust veis

8.4.6. "Rateres" ("backfire") 8.5. Combusto nos Motores de Ign io nos Motores de Ignio por Compresso (IPC)

8.5. 1. Caractersticas da Combusto 8.5 .2. Preparao da Mistura 8.5.3. T ipo de Combusto 8.5.4. Combustveis 8.5.5. As fases da Combusto nos Motores de IPC

8.5.5 .1. Atraso da in flamao

Indico

252 25.t 254 254 255 256 256 257 258 259 259 260 260 261 261 262 263 263 264 264 266 267 27 1 27 1 272 272 272 272 272 272 273 273 273 273 273 274 274 275 276 276 277 277 279 279 28 1 28 1 28 1

xi

Motores de Combusto lnt1rn1

7 .2.6. Temperat ura de Auto- Ignio 7.'2.7. Temperatura Adiab1ica de Chama 7 .2.8. Poder Calorfico 7 .2.9. Produo .de CO,

7.3. Gasolina 7 .3. J. ndice de Octano

7 .4. Gasleo 7.5. Out ros Combustveis

7 .5. 1. Combustveis Gasosos 7.5. 1. 1. Gases de petrleo liquefeitos (GPL - LPGJ 7.5. 1.2. G's natural 7.5. 1.3. Hidrognio

7 .5.2. lcoo is, tcres e outros Oxigenados 7.5.2. 1. lcoois 7.5.2.2. teres 7 .5.2.3. cidos goTdos (gorduras) 7.5.2.4. steres (biodiesel ) 7.5.2.5. Esteq uiometria da combus to 7.5.2.6. Presso de vapor 7 .5.2. 7. Ca lor latente de vaporizao 7.5.2.8. Solubilidade 7 .5.2.9. Flash poi nt 7.5.2. 10. ndice de octano (/0) 7.5.2. 1 1. Pr-ignio 7.5.2. 12. Potencial de emisso de poluentes 7.5.2.13. Reformao do metanol 7.5.2. 14. Corroso 7.5.2. 15. Segurana 7.5.2. 16. Nitrometano

7.5.3. Combus tveis Invul gares 7.5.3. 1. Acet ile no e amonaco 7.5.3.2. Combustveis que fo rneam mais potncia

7 .5.4 . Combus t veis Sintt icos 7.5.5. Carvo (emulso - "slurry") 7 .5 .6. xido Nitroso

7 .6. leos Lubrificantes 7 .6.1. Testes e Propriedades dos leos 7.6.2. leos Sint ticos 7 .6.3. Classificao dos leos Lubrificantes para Motores 7 .6.4. Outras Propriedades

Captulo 8 COMBUSTO NOS MOTORES 8. 1. Combusto nos Motores de Ignio Comandada ( IC)

8. 1 . 1. Caracterizao da Combusto Normal 8.2. Par5metros da Combusto nos Motores de IC

8.2.1. Turbulncia 8.2.2. Taxa de Compresso

X

209 2 10 210 211 212 213 2 15 2 17 218 2 19 22 1 222 223 223 224 224 225 227 228 229 230 230 230 231 231 232 233 233 234 235 235 236 236 236 237 238 239 240 24 1 243

245 245 246 250 250 252

8.2.3. Avano da Ignio 8.2.4. Qualidade da Fasca 8.2.5. Riqueza da Mis tu ra 8.2.6. Nvd de Preparao da Mistura 8.2.7. Carga e Velocidade do Motor 8.2.8. Temperatura. Presso e Humidade do Ar 8.2.9. Caractersticas do Combustvel

8.3. Cmaras de Combusto nos Motores de IC 8.3. I. Cmaras em '" L"" e em T" (de vlvulas laterais) 8.3.2. Cmara de Turbulncia o u de "Ricardo'" 8.3.3. Cmara em Banheira 8.3.4. Cmara em Cunha ou Triangu lar 8.3.5. Cmara He mi sfrica 8.3.6. Cmara Trnpezoidal ou "Sem Cmara" 8.3.7. Cmara ou Pisto 8.3.8. Cmara de 4 V:llvulas "Telhado de Alpendre" (pent-roof) 8.3.9. Cmara de 4 Vlvulas Radiais 8.3. I O. Cmaras com mai s de 4 Vlvulas

8.4. Combusto Anormal 8.4.1. Pr- Ignio (ignio~ superfcie ) 8.4.2. Auto- lgni1\o 8.4.3. " Knock" (grilar)

8.4.3.1. De tonao 8.4.4. Parmet ros Relativos ao "Knock"

8.4.4. 1. Avano da ignio 8.4.4.2. Combustvel 8.4.4.3. Taxa de compresso 8.4.4.4. Turbulncia 8.4.4.5. Carga imposta 8.4.4.6. Riqueza da mistura 8.4.4.7. Velocidade do motor 8.4.4.8. Temperatura e presso de admisso 8.4.4 .9. Temperatura do motor 8.4 .4. I O. C5mara de combus to 8.4.4. 11 . Preparao da mistura 8.4.4. 12. Recirculao de gases de escape (EGR)

8.4.5. ndice de Octano 8.4.5. 1. Outras cond ies que origi nam alteraes de /O req uerido por um motor 8.4.5.2. Combust veis

8.4.6. "Rateres" ("backfire") 8.5. Combusto nos Motores de Ign io nos Motores de Ignio por Compresso (IPC)

8.5. 1. Caractersticas da Combusto 8.5 .2. Preparao da Mistura 8.5.3. T ipo de Combusto 8.5.4. Combustveis 8.5.5. As fases da Combusto nos Motores de IPC

8.5.5 .1. Atraso da in flamao

Indico

252 25.t 254 254 255 256 256 257 258 259 259 260 260 261 261 262 263 263 264 264 266 267 27 1 27 1 272 272 272 272 272 272 273 273 273 273 273 274 274 275 276 276 277 277 279 279 28 1 28 1 28 1

xi

. _ )

Motores do Combustlo Interna

8.5.5.2. Combusto explosiva (cintica) 8.5.5.3. Combusto progressiva (d ifus iva) 8.5.5.4. Combusto por difuso

8.6. Parmetros d:i Combusto no Motores de IPC 8.6.1. Sistema de lnjeco

8.6.1.1. Atomizao 8.6.1.2. Penetrao do "spray"' 8.6.1.3. Di stribuio dos tamanhos das gotas 8.6. l.4. Avano da injeco 8.6.1.5. Carga ou quantidade de massa injectada

8.6.2. Turbulncia 8.6.3. Taxa de Compresso 8.6.4. Combust veis 8.6.5. Out ros Parmetros

8.6.5.1. Presso e temperaturas de admisso 8.6.5.2. Sobreal imentao 8.6.5.3. Velocidade do motor

8.6.6. Cmaras de Combusto dos Motores de IPC 8.6.6.1. Cmaras de injeco di recta 8.6.6.2. Cmaras de injeco i ndirecta

8.7. Variabil idade da Combusto 8.7.1. Valores Experimentais de VAR,,.;

8.8. Motores com Diferentes Processos de Combusto 8.8. l. Motores de Carga Estrati fi cada

8.8.1. 1. Motor Honda CVCC 8.8. l. 2. lnjcco directa

8.8.2. CA I ("Controlled Auto lgnition") 8.8.3. Motores HCCI (Homogeneous Charge Compression lgnition)

Captulo 9 PRODUO E ELIMINAO DE POLUENTES 9. 1. Introduo 9.2. Legislao Europeia

9.2. 1. Dados His tricos 9.2.2. Legislao Europeia Actual (automveis) 9.2.3. Legis lao Europeia Actual (pesados)

9.3. Poluentes 9.3.1. Provenincia dos Poluentes

9.3. l. l. Motores de ign io comandada 9.3.1.2. Motores de ignio por compresso 9.3. 1.3. Fontes de poluentes na Europa

9.3.2. Toxicidade dos Poluentes 9.4. Mecanismo de Formao de Poluentes

9.4.1. xidos de Azoto 9.4.2. Monxido de Carbono 9.4.3. Hidrocarbonetos no Queimados 9.4.4. Partculas ou Fumo

9.5. Solues para o Problema

xii

283 283 28-1 28-1 28-1 286 286 287 288 288 288 289 289 290 290 290 290 290 291 292 293 294 295 295 296 297 298 300

303 303 306 307 308 31 1 312 312 312 31 4 314 315 316 316 318 319 320 322

9.5.1. Solues Iniciais 9.5.1.1. Legislao federal do Es tados Unidos

9 .5.2. Motores de Carga Estratificada 9 .5.3. Catal isador de Triplo Efei to. Sonda . 'Closed-Loop'" e lnj. Electrnica

9.5.3.1. Reaces no catalisador 9.5.4. Motores de Queima Pobre 9.5.5. Motores Diesel

9.5.5.1. Catalisadores de oxidao 9.5.5.2. Reduo selectiva de NO, 9.5.5.3. Adsoro de NO< 9.5.5.4. EGR (recirculao dos gases do escape) 9.5.5.5 . Contedo de enxofre do combustvel 9.5.5 .6. Nmero de vlvulas 9.5.5. 7. Turbulncia 9.5.5.8. Avano da injeco 9.5.5.9. Presso de injeco 9.9.5 . 10. Componentes 9.9.5. 11. Turbo-compressores e "inter-coolers 9.9.5 . 12. Fi ltros de partc ulas 9.9.5.13. Sis temas de injeco

9.6. Motores a 2 Tempos 9.7. "On-Board Diagnostics" - OBD

9 .7. 1. OBD 1 e OBD li 9.7 .2. Funcionamento 9.7 .3. Cdigos 9.7.4. Anlise ao Catalisador

9.8. Sntese

Captulo 10 CARACTERSTICAS DE FUNCIONAMENTO E CLCULO 10.1. Rendimentos

10. 1.1. Rendimento de Combusto 10.1.1. l. Dissociao 10 . 1. 1.2. Preparao da mistura 10. 1.1.3. Turbulncia 10 . 1. 1 .4 . Modelo de libertao de calor 10. 1.1.5. Clculo da taxa de libertao de calor

10.1.2. Rendimen to Adiabtico 10. 1.2. 1. Transfe rncia de ca lor para as paredes da cmara de combusto 10. 1.2.2. Motores adiabticos 10. 1.2.3. lnflu!ncia das cond ies de funcionamento

10.1.3. Rendimento terico 10.1 .4. Rendimento Re lativo s Propriedades dos Fluidos

10. 1.4 .1. Riqueza da mistura 10. 1.4 .2. Calor especfico do ar 10. 1.4.3. Propriedades dos gases inte rvenientes

10.1.5. Rendimento Incrente 10. 1.5. 1. Clculo da t ransferncia de calor num motor

indico

322 322 323 325 326 326 327 329 329 329 330 330 330 33 1 331 332 332 332 333 333 334 335 336 337 338 339 340

341 34 1 342 344 344 344 345 347 347 348 349 350 351 352 353 353 355 356 358

xm

. _ )

Motores do Combustlo Interna

8.5.5.2. Combusto explosiva (cintica) 8.5.5.3. Combusto progressiva (d ifus iva) 8.5.5.4. Combusto por difuso

8.6. Parmetros d:i Combusto no Motores de IPC 8.6.1. Sistema de lnjeco

8.6.1.1. Atomizao 8.6.1.2. Penetrao do "spray"' 8.6.1.3. Di stribuio dos tamanhos das gotas 8.6. l.4. Avano da injeco 8.6.1.5. Carga ou quantidade de massa injectada

8.6.2. Turbulncia 8.6.3. Taxa de Compresso 8.6.4. Combust veis 8.6.5. Out ros Parmetros

8.6.5.1. Presso e temperaturas de admisso 8.6.5.2. Sobreal imentao 8.6.5.3. Velocidade do motor

8.6.6. Cmaras de Combusto dos Motores de IPC 8.6.6.1. Cmaras de injeco di recta 8.6.6.2. Cmaras de injeco i ndirecta

8.7. Variabil idade da Combusto 8.7.1. Valores Experimentais de VAR,,.;

8.8. Motores com Diferentes Processos de Combusto 8.8. l. Motores de Carga Estrati fi cada

8.8.1. 1. Motor Honda CVCC 8.8. l. 2. lnjcco directa

8.8.2. CA I ("Controlled Auto lgnition") 8.8.3. Motores HCCI (Homogeneous Charge Compression lgnition)

Captulo 9 PRODUO E ELIMINAO DE POLUENTES 9. 1. Introduo 9.2. Legislao Europeia

9.2. 1. Dados His tricos 9.2.2. Legislao Europeia Actual (automveis) 9.2.3. Legis lao Europeia Actual (pesados)

9.3. Poluentes 9.3.1. Provenincia dos Poluentes

9.3. l. l. Motores de ign io comandada 9.3.1.2. Motores de ignio por compresso 9.3. 1.3. Fontes de poluentes na Europa

9.3.2. Toxicidade dos Poluentes 9.4. Mecanismo de Formao de Poluentes

9.4.1. xidos de Azoto 9.4.2. Monxido de Carbono 9.4.3. Hidrocarbonetos no Queimados 9.4.4. Partculas ou Fumo

9.5. Solues para o Problema

xii

283 283 28-1 28-1 28-1 286 286 287 288 288 288 289 289 290 290 290 290 290 291 292 293 294 295 295 296 297 298 300

303 303 306 307 308 31 1 312 312 312 31 4 314 315 316 316 318 319 320 322

9.5.1. Solues Iniciais 9.5.1.1. Legislao federal do Es tados Unidos

9 .5.2. Motores de Carga Estratificada 9 .5.3. Catal isador de Triplo Efei to. Sonda . 'Closed-Loop'" e lnj. Electrnica

9.5.3.1. Reaces no catalisador 9.5.4. Motores de Queima Pobre 9.5.5. Motores Diesel

9.5.5.1. Catalisadores de oxidao 9.5.5.2. Reduo selectiva de NO, 9.5.5.3. Adsoro de NO< 9.5.5.4. EGR (recirculao dos gases do escape) 9.5.5.5 . Contedo de enxofre do combustvel 9.5.5 .6. Nmero de vlvulas 9.5.5. 7. Turbulncia 9.5.5.8. Avano da injeco 9.5.5.9. Presso de injeco 9.9.5 . 10. Componentes 9.9.5. 11. Turbo-compressores e "inter-coolers 9.9.5 . 12. Fi ltros de partc ulas 9.9.5.13. Sis temas de injeco

9.6. Motores a 2 Tempos 9.7. "On-Board Diagnostics" - OBD

9 .7. 1. OBD 1 e OBD li 9.7 .2. Funcionamento 9.7 .3. Cdigos 9.7.4. Anlise ao Catalisador

9.8. Sntese

Captulo 10 CARACTERSTICAS DE FUNCIONAMENTO E CLCULO 10.1. Rendimentos

10. 1.1. Rendimento de Combusto 10.1.1. l. Dissociao 10 . 1. 1.2. Preparao da mistura 10. 1.1.3. Turbulncia 10 . 1. 1 .4 . Modelo de libertao de calor 10. 1.1.5. Clculo da taxa de libertao de calor

10.1.2. Rendimen to Adiabtico 10. 1.2. 1. Transfe rncia de ca lor para as paredes da cmara de combusto 10. 1.2.2. Motores adiabticos 10. 1.2.3. lnflu!ncia das cond ies de funcionamento

10.1.3. Rendimento terico 10.1 .4. Rendimento Re lativo s Propriedades dos Fluidos

10. 1.4 .1. Riqueza da mistura 10. 1.4 .2. Calor especfico do ar 10. 1.4.3. Propriedades dos gases inte rvenientes

10.1.5. Rendimento Incrente 10. 1.5. 1. Clculo da t ransferncia de calor num motor

indico

322 322 323 325 326 326 327 329 329 329 330 330 330 33 1 331 332 332 332 333 333 334 335 336 337 338 339 340

341 34 1 342 344 344 344 345 347 347 348 349 350 351 352 353 353 355 356 358

xm

Motores de Combustl o lnlern1

10. 1.5.2. Calor ( latentt:J da 'apori1.ao do combu,ti\'cl 1O.1.6. Eficincia da Bombagem

10. 1.6.1. Passagem nas ,-l ,ulas 10. 1.6.2. Nmero de Mach e ndice de Mach 10. 1.6.3. Prc>so mdia de bombagem 10. 1.6..1. Ga,es rc1'iduai~ 10 . 1.6.5. Passagem na vl \'ula limitadora do ar (acelerndor)

1O.1. 7. Rendimento Mecnico 10.1.7.1. Pi sto. ~egmentos e ci lindro 10.1. 7 . '.L Ch umaceiras 10. 1.7.3. S istenrn de distribuio 10. 1.7.4. Acessr ios 10.1.7.5 . At ri to toia l l 0.1. 7 .6. Medio das perdas de atrito

10. 1.8. Efic incia Volumtrica l 0. 1.8. l. Mode los de clculo do> fluxos de g:s no motor 10. 1.8.2 . Efeito de sin tonia e ine rcial dos gases de admisso e escape 10.1.8.3. Clc ul o de escape do motor a 2 lempos 10. 1.8.4. Calo r latente de vaporizao do combust vel 10.1.8.5. Temperatura do motor

10.2. Balano de Energia do Motor 10.3. Clc ulo da Energia Descarregada nos Gases do Escape 10.4. Clculo da Riqueza da Mistura

10.4. 1. Mtodos de Clculo 10.4.1. 1. Shell -Thorn ton 1 10.4.1.2. Shell-Thornton li 10.4.1.3. Equao de Spindt

10.4.2. Riqueza da Mis tura (

Motores de Combustl o lnlern1

10. 1.5.2. Calor ( latentt:J da 'apori1.ao do combu,ti\'cl 1O.1.6. Eficincia da Bombagem

10. 1.6.1. Passagem nas ,-l ,ulas 10. 1.6.2. Nmero de Mach e ndice de Mach 10. 1.6.3. Prc>so mdia de bombagem 10. 1.6..1. Ga,es rc1'iduai~ 10 . 1.6.5. Passagem na vl \'ula limitadora do ar (acelerndor)

1O.1. 7. Rendimento Mecnico 10.1.7.1. Pi sto. ~egmentos e ci lindro 10.1. 7 . '.L Ch umaceiras 10. 1.7.3. S istenrn de distribuio 10. 1.7.4. Acessr ios 10.1.7.5 . At ri to toia l l 0.1. 7 .6. Medio das perdas de atrito

10. 1.8. Efic incia Volumtrica l 0. 1.8. l. Mode los de clculo do> fluxos de g:s no motor 10. 1.8.2 . Efeito de sin tonia e ine rcial dos gases de admisso e escape 10.1.8.3. Clc ul o de escape do motor a 2 lempos 10. 1.8.4. Calo r latente de vaporizao do combust vel 10.1.8.5. Temperatura do motor

10.2. Balano de Energia do Motor 10.3. Clc ulo da Energia Descarregada nos Gases do Escape 10.4. Clculo da Riqueza da Mistura

10.4. 1. Mtodos de Clculo 10.4.1. 1. Shell -Thorn ton 1 10.4.1.2. Shell-Thornton li 10.4.1.3. Equao de Spindt

10.4.2. Riqueza da Mis tura (

Glossrio de Smbolos e Termos

GLOSSRIO DE SMBOLOS E TERMOS

LETRAS ROMANAS

a - (=,/r R T) velocidade do som (m/s) a - constan te(-) - Cap.10 a - raio da cambota (m) - Cap.4 A - rea (m') A/F - relao ar-combustvel (-] b - fraco de CO nos gases de escape (-) - Cap.6 B - bi nrio (Nm)

pi h.A/l) (-) - Cap.3 R -T,\l-t-7FJ

B - constante ( B

c - capacidade calorfica especfica [J/(kgK)] c - fraco de carbono no combustvel (-) - Cap.6 e - folga (diferena entre raios) (mm ) - Cap. 10 C - curso (m) C - capacidade c al orfica [J/K]

Q C - constante (C=-p1-) [-] - Cap.3

RT. C - carga (binrio) de travagem do dinammetro (Nm) - Cap.11 C0 - coefic iente de descarga()

xvll

Glossrio de Smbolos e Termos

GLOSSRIO DE SMBOLOS E TERMOS

LETRAS ROMANAS

a - (=,/r R T) velocidade do som (m/s) a - constan te(-) - Cap.10 a - raio da cambota (m) - Cap.4 A - rea (m') A/F - relao ar-combustvel (-] b - fraco de CO nos gases de escape (-) - Cap.6 B - bi nrio (Nm)

pi h.A/l) (-) - Cap.3 R -T,\l-t-7FJ

B - constante ( B

c - capacidade calorfica especfica [J/(kgK)] c - fraco de carbono no combustvel (-) - Cap.6 e - folga (diferena entre raios) (mm ) - Cap. 10 C - curso (m) C - capacidade c al orfica [J/K]

Q C - constante (C=-p1-) [-] - Cap.3

RT. C - carga (binrio) de travagem do dinammetro (Nm) - Cap.11 C0 - coefic iente de descarga()

xvll

Motores dt Combusllo Interna ~~~~~~~~~~

C'0

- codicicnte de descarga referido i1 rea da dlvula ( 1 ~,;) cr - capacidade calorfica e>pecfica a pre,so constan te (J/kgK) C

5 - consumo e'pecfico (g/kWh1

e, - capacidade calorfica e'pecfica a volume con>tantc (J/kgK) d - dimetro da ha~tc da vlvula (m m) - Cap. I O D - dimetro do cilindro 1 mi e - eficincia(-) f - coeficiente de atrito(-) /' - fraco de calor fornecido (-) F - fora (N) h - coeficiente de transfe rnc ia de calor (W/m' K) h - fraco de hidrognio no combustvel(-) - Cap.6 H - en1alpia (J ) I - inrcia (kgm'J I - ndice de rotaciona l idade ("swirl"' ou .. tumble"') (-) - Cap. I O k - condut ibilidade trmica (W/mK) k - concen1rao de CO, nos gases de e scape (-) - Cap.6 1 - comprimen to da biela (m) 1- fraco de lastro no combustvel(-) - Cap.6 L - di stancia (m) m - massa (kg) m - caudal mssico (kg/s) M - massa molar (kg/kmol) M- nmero de Mach (-) n - nmero de ci 1 indros (-) n - constante (-) - Cap. I O N - n de moles (kmo l) N - velocidade de rotao (rot/s)

Nu - nmero de Nusselt (Nu= hkl ) (-) o- fraco de oxignio no combustvel ( -) - Cap.6.3 o - concentrao de o, nos gases de escape (-) - Cap.6.3.2 OIF - relao mssica oxignio-combus tvel p - presso (Pa) proa - presso mdia de a tri to (kPa) pme - presso mdia efectiva (bar) pmi - presso md ia indicada (bar) Q - poder calorfico de um combustvel (J/kg ou MJ/kg) Q - calor (J) - Cap.3 R - constante especfica de um gs [J/(kg K)] R - raio da cambota (=012) ( m)

( pvL) Re - nmero de Reynolds Re= (-) s - di stnc ia entre pi sto e cambota (m) - Cap.4

xviii

l rn ' 1

Glossrio de Smbolos e Termos

-

s - frac o de enxofre (- l - Cap.6 S - entropia IJ/K 1 s _re lao de esca la entre motores(-) - CapA 1 - 1cmpo f'-l T - 1cmpcra1ura ( K ou C J T - nmero de tempos do motor - Cap.4 V-ene rg ia interna (JJ 1 - 'elocidade (m/s) V - volume (m"J v - velocidade md ia (m/s) l i ' - 1rabalho (J) IV - po1ncia ( W) t - fr:ac:lo molar ou mssica (-) z - conccntralio de CO nos gases de escape (-) - Cap.6 z - nd ice de Mach (-)

LETRAS GREGAS

f3 - quocienle entre presses (,8 = .& )[-] Pi

f3 - ngulo de corte da vlvu la() - Cap. I O /j - relao de combusto a presso constante (-1 LI - diferena E' - 1axa de compresso (fr-t efl- riqueza da mis tura (~= fr- ) (-) y- quociente ent re capacidades calorficas (-) 1) - rendimento (-)

- coeficiente de excesso de ar ( . = (J, ) (-) / F..,

- viscos idade (Pa.s) 1C = 3.141591-l 6- ngulo de cambota() - Cap.10 6 - ngulo de cambota (rad) - Cap.1 1 6- ngu lo (rad) - Cap.4 p - massa volmica (kg/m1) C1 - relao de expanso (-] w - acelerao angular ( rad/s') D - velocidade de rotao (rad/s) T '1' - relao de combusto a volume constante do ciclo misto ('I' =!2.=-1..) [-)

Pi Ti

xlx

Motores dt Combusllo Interna ~~~~~~~~~~

C'0

- codicicnte de descarga referido i1 rea da dlvula ( 1 ~,;) cr - capacidade calorfica e>pecfica a pre,so constan te (J/kgK) C

5 - consumo e'pecfico (g/kWh1

e, - capacidade calorfica e'pecfica a volume con>tantc (J/kgK) d - dimetro da ha~tc da vlvula (m m) - Cap. I O D - dimetro do cilindro 1 mi e - eficincia(-) f - coeficiente de atrito(-) /' - fraco de calor fornecido (-) F - fora (N) h - coeficiente de transfe rnc ia de calor (W/m' K) h - fraco de hidrognio no combustvel(-) - Cap.6 H - en1alpia (J ) I - inrcia (kgm'J I - ndice de rotaciona l idade ("swirl"' ou .. tumble"') (-) - Cap. I O k - condut ibilidade trmica (W/mK) k - concen1rao de CO, nos gases de e scape (-) - Cap.6 1 - comprimen to da biela (m) 1- fraco de lastro no combustvel(-) - Cap.6 L - di stancia (m) m - massa (kg) m - caudal mssico (kg/s) M - massa molar (kg/kmol) M- nmero de Mach (-) n - nmero de ci 1 indros (-) n - constante (-) - Cap. I O N - n de moles (kmo l) N - velocidade de rotao (rot/s)

Nu - nmero de Nusselt (Nu= hkl ) (-) o- fraco de oxignio no combustvel ( -) - Cap.6.3 o - concentrao de o, nos gases de escape (-) - Cap.6.3.2 OIF - relao mssica oxignio-combus tvel p - presso (Pa) proa - presso mdia de a tri to (kPa) pme - presso mdia efectiva (bar) pmi - presso md ia indicada (bar) Q - poder calorfico de um combustvel (J/kg ou MJ/kg) Q - calor (J) - Cap.3 R - constante especfica de um gs [J/(kg K)] R - raio da cambota (=012) ( m)

( pvL) Re - nmero de Reynolds Re= (-) s - di stnc ia entre pi sto e cambota (m) - Cap.4

xviii

l rn ' 1

Glossrio de Smbolos e Termos

-

s - frac o de enxofre (- l - Cap.6 S - entropia IJ/K 1 s _re lao de esca la entre motores(-) - CapA 1 - 1cmpo f'-l T - 1cmpcra1ura ( K ou C J T - nmero de tempos do motor - Cap.4 V-ene rg ia interna (JJ 1 - 'elocidade (m/s) V - volume (m"J v - velocidade md ia (m/s) l i ' - 1rabalho (J) IV - po1ncia ( W) t - fr:ac:lo molar ou mssica (-) z - conccntralio de CO nos gases de escape (-) - Cap.6 z - nd ice de Mach (-)

LETRAS GREGAS

f3 - quocienle entre presses (,8 = .& )[-] Pi

f3 - ngulo de corte da vlvu la() - Cap. I O /j - relao de combusto a presso constante (-1 LI - diferena E' - 1axa de compresso (fr-t efl- riqueza da mis tura (~= fr- ) (-) y- quociente ent re capacidades calorficas (-) 1) - rendimento (-)

- coeficiente de excesso de ar ( . = (J, ) (-) / F..,

- viscos idade (Pa.s) 1C = 3.141591-l 6- ngulo de cambota() - Cap.10 6 - ngulo de cambota (rad) - Cap.1 1 6- ngu lo (rad) - Cap.4 p - massa volmica (kg/m1) C1 - relao de expanso (-] w - acelerao angular ( rad/s') D - velocidade de rotao (rad/s) T '1' - relao de combusto a volume constante do ciclo misto ('I' =!2.=-1..) [-)

Pi Ti

xlx

Motores de Combustlo Interne

NDICES O - incio a - acrial: aproveitado (calor). ar, a1ri10 "'' - rvore de camcs ad - admisso ap - apoio

~1r - ar

nrr - arrefecimenlo B - bombagem C- combu sto e - combuslo , compresso, cilindro, relativo ci l indrada cc - cmara de combus to D - Diese l (molor) e - escape. efecti vo E - entrada esc - escape est - es1equ iom1rico esteq - estequiom1rico f - combusive l F - frio g - geomtrica ge - gases de escape i - indicado, infe rior l - ine rente TC- ignio comandada (motor de) j - jusa nte m - moniante, mdio M - mecnico; do motor, relativo a massa max - mxi mo med - mdia mist - mistura mo - moe nte MT - mquina trmica oh - oscil ante hidrodinamico om - oscilante mis lo opt - ptimo p - a presso constante p - pe rdas , pisto, produ tos de combusto P - referente s propriedades do fluido pi - inferior a presso constanle (refe re nte a poder calorfico) PMI - ponto morto inferi or PMS - ponto morto superi or Q - quente R - resistente real - da reaco que acontece real mente rest - restante

""

Gloss6rio do Smbolos e Termos

rct - retida 5 - .. sw irl .. s -sede (da vlvula). seco, superi or S - eguidor plano '' - s.:guidor de rolamento 1 - terico T- total 101- total turb - turbulncia 1 - a volume constanle, vlvula v - varrido (vo lum e varrido) V - relali vo ao volume vol - volumtrica

GLOSSRIO DE TERMOS (siglas e palavras inglesas, francesas e portuguesas)

AIF - re lao a r-combu stvel (em massa) biodiesel - s ter de leo vegetal biogs - gs proveniente de decomposi o de matria orgnica rico em metano b/ower - ventil ador boost - sobre-presso originada por sobrealimentao do motor borboleta - vlvula (circ ular que se move angularmente) restri tora da entrada de ar para o colector de

admi sso by-pass - passagem alte rn at iva e - tomo de carbono C/H - re lao entre o nmero de tomos de carbono e de hidrognio choke - vlvu la restritora da entrada de ar para o carburador, enriquecendo assim a mistura Cll - ndice de cetano calculado closed-loop - co nt rolo em " malha fechada" CNG (compressed natural gas) - gs natural comprimi do common-rail - sistema de injeco (motores Diesel) no qual uma conduta fornece o combustvel a

presso constante a vrios injectores CPU (central processing un it) - controlador electrnico cracking - processo qumico de "diviso" de cadeias de hidrocarbonetos cross-flow - culassa com a entrada da admisso e sada do escape e m lados opostos cruzeta - pea com movimen to de t rans lao interposta entre pis to e biela cu/assa - cabea do motor cu toff rntio - durao da inj eco no cic lo Diese l Cv - cavalo vapor (equivale nte ao francs eh ou ao al emo PS) DeNOx - catali sadores que reduzem o teor dos NOx detonao - denominao i ncorrecta de knock (combusto anormal ) DI - injeco directa (motores Diesel) DLC (diagnostic link connector) - ligao para diagnst ico (sistemas OBD)

JUC i

Motores de Combustlo Interne

NDICES O - incio a - acrial: aproveitado (calor). ar, a1ri10 "'' - rvore de camcs ad - admisso ap - apoio

~1r - ar

nrr - arrefecimenlo B - bombagem C- combu sto e - combuslo , compresso, cilindro, relativo ci l indrada cc - cmara de combus to D - Diese l (molor) e - escape. efecti vo E - entrada esc - escape est - es1equ iom1rico esteq - estequiom1rico f - combusive l F - frio g - geomtrica ge - gases de escape i - indicado, infe rior l - ine rente TC- ignio comandada (motor de) j - jusa nte m - moniante, mdio M - mecnico; do motor, relativo a massa max - mxi mo med - mdia mist - mistura mo - moe nte MT - mquina trmica oh - oscil ante hidrodinamico om - oscilante mis lo opt - ptimo p - a presso constante p - pe rdas , pisto, produ tos de combusto P - referente s propriedades do fluido pi - inferior a presso constanle (refe re nte a poder calorfico) PMI - ponto morto inferi or PMS - ponto morto superi or Q - quente R - resistente real - da reaco que acontece real mente rest - restante

""

Gloss6rio do Smbolos e Termos

rct - retida 5 - .. sw irl .. s -sede (da vlvula). seco, superi or S - eguidor plano '' - s.:guidor de rolamento 1 - terico T- total 101- total turb - turbulncia 1 - a volume constanle, vlvula v - varrido (vo lum e varrido) V - relali vo ao volume vol - volumtrica

GLOSSRIO DE TERMOS (siglas e palavras inglesas, francesas e portuguesas)

AIF - re lao a r-combu stvel (em massa) biodiesel - s ter de leo vegetal biogs - gs proveniente de decomposi o de matria orgnica rico em metano b/ower - ventil ador boost - sobre-presso originada por sobrealimentao do motor borboleta - vlvula (circ ular que se move angularmente) restri tora da entrada de ar para o colector de

admi sso by-pass - passagem alte rn at iva e - tomo de carbono C/H - re lao entre o nmero de tomos de carbono e de hidrognio choke - vlvu la restritora da entrada de ar para o carburador, enriquecendo assim a mistura Cll - ndice de cetano calculado closed-loop - co nt rolo em " malha fechada" CNG (compressed natural gas) - gs natural comprimi do common-rail - sistema de injeco (motores Diesel) no qual uma conduta fornece o combustvel a

presso constante a vrios injectores CPU (central processing un it) - controlador electrnico cracking - processo qumico de "diviso" de cadeias de hidrocarbonetos cross-flow - culassa com a entrada da admisso e sada do escape e m lados opostos cruzeta - pea com movimen to de t rans lao interposta entre pis to e biela cu/assa - cabea do motor cu toff rntio - durao da inj eco no cic lo Diese l Cv - cavalo vapor (equivale nte ao francs eh ou ao al emo PS) DeNOx - catali sadores que reduzem o teor dos NOx detonao - denominao i ncorrecta de knock (combusto anormal ) DI - injeco directa (motores Diesel) DLC (diagnostic link connector) - ligao para diagnst ico (sistemas OBD)

JUC i

Motores de Combustlo lntern-----------------------------------

DME - ter dimetlico DOHC (double ' crhead camshaft) - dupla :nore de carnes cabea down.

Motores de Combustlo lntern-----------------------------------

DME - ter dimetlico DOHC (double ' crhead camshaft) - dupla :nore de carnes cabea down.

C1p. 1: Motores - Cl1ssilic1l o e Prlnclplos de Funcionamento

Captulo 1 MOTORES - CLASSIFICAO E

,

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMENTO

1.1. INTRODUO As mquinas so omnipresentes no nosso mundo. Usamo-las para facilitar a nossa vida, para nos movimentarmos e para produzirmos beos e servios. Este li vro vai iocidir sobre uma destas mquinas que queima combustvel e produz trabalho, o MOTOR DE COMBUSTO INTERNA, disseminado por inmeras utilizaes , das quais, sem dvida, a mais importante ser fonte de potncia para locomoo de veculos. Neste campo, o motor de combusto interna usa-se em automveis, motos, camies, locomotivas, navios, avies, a lm de ter utilizaes noutros campos tai s como a produo de electricidade (larga e pequena esca la) e outras menores utilizaes (bombear gua, produzir ar comprimido, mover mquinas, cortar relva ou rvores, etc.).

Embora seja reconhecido que o motor de combus to interna seja dos maiores responsveis pela poluio atmosfrica e pela diminuio das reservas de petrleo bruto, o seu uso continua a intensi ficar-se, principalmente nos transportes. previsvel que as melhorias do nvel de vida na Europa Oriental e principalmente na sia (China, ndia) originem um incremento do uso do motor de combusto interna nas prximas dcadas, antes que outras formas d e converso de energia (pilhas de combustvel, motores elctricos) ou outras fontes de energia (renovveis incluindo lcoois, teres e steres, hidrognio e electricidade) venham substituir o binmio motor trmico - combustveis fsseis.

O motor de combusto interna (a pisto) foi in ventado no sculo XIX e foi das invenes que mais impacto te ve na sociedade e no nvel de vida das populaes. Actualmente , embora j ultrapassado por outras tecnologias ao nvel da aviao (turbinas), dos caminhos de ferro

C1p. 1: Motores - Cl1ssilic1l o e Prlnclplos de Funcionamento

Captulo 1 MOTORES - CLASSIFICAO E

,

PRINCIPIOS DE FUNCIONAMENTO

1.1. INTRODUO As mquinas so omnipresentes no nosso mundo. Usamo-las para facilitar a nossa vida, para nos movimentarmos e para produzirmos beos e servios. Este li vro vai iocidir sobre uma destas mquinas que queima combustvel e produz trabalho, o MOTOR DE COMBUSTO INTERNA, disseminado por inmeras utilizaes , das quais, sem dvida, a mais importante ser fonte de potncia para locomoo de veculos. Neste campo, o motor de combusto interna usa-se em automveis, motos, camies, locomotivas, navios, avies, a lm de ter utilizaes noutros campos tai s como a produo de electricidade (larga e pequena esca la) e outras menores utilizaes (bombear gua, produzir ar comprimido, mover mquinas, cortar relva ou rvores, etc.).

Embora seja reconhecido que o motor de combus to interna seja dos maiores responsveis pela poluio atmosfrica e pela diminuio das reservas de petrleo bruto, o seu uso continua a intensi ficar-se, principalmente nos transportes. previsvel que as melhorias do nvel de vida na Europa Oriental e principalmente na sia (China, ndia) originem um incremento do uso do motor de combusto interna nas prximas dcadas, antes que outras formas d e converso de energia (pilhas de combustvel, motores elctricos) ou outras fontes de energia (renovveis incluindo lcoois, teres e steres, hidrognio e electricidade) venham substituir o binmio motor trmico - combustveis fsseis.

O motor de combusto interna (a pisto) foi in ventado no sculo XIX e foi das invenes que mais impacto te ve na sociedade e no nvel de vida das populaes. Actualmente , embora j ultrapassado por outras tecnologias ao nvel da aviao (turbinas), dos caminhos de ferro

Motores de Combusto Interno

(motores elctricos) e do~ navios d.: mui to grande porti: e submarinos (usando motores nucleares) . continua sem concorrncia no campo do transporte rodovirio. Podem-se encontrar motores trmicos com potncias entre 1 O W e 1 O MW. mas a maioria apresenta valores na ordem das dezenas ou centenas de qui lowatts. Outros aspectos extremamente importantes so o rendimento e a .:misso de poluentes destas mqu inas. O rendimento dos motores te m subido ao longo das dcadas desde menos de IO'k para valores perto dos 50'k (alguns mo tores Diesel ) e a emisso dos poluentes hoje cerca de 100 vezes inferior aos de h: 40 anos a trs.

1.2. NOO DE MQUINA TRMICA As mqu inas t6rmjcas so aquelas que transformam energia t rmica e m e ne rgia mecnica til. A energ ia t rm ica provm da combusto d uma mistu ra combustve l-comburente. l ibertando-se deste modo a energia qumica do combustvel. O a r o comburente na quase totalidade das mquinas te rrestres e nas restan tes usa- se u m prod ut o contendo ox ign io (pode-se usar o ox ig nio contido em algu ns compos tos qu mi cos, como os n itratos . ou mesmo o oxignio puro, largamente usado em foguetes).

A energia trmica li bertada pe lo combus t ve l tra nsfe rida ao Oujdo motor o u JlkliyQ, q ue evo lui cicl icamente e a trans mi te aos rgos mecnicos do mo tor . No caso dos motores a jacto o prprio fluido que cria o impulso necessrio movimentao do vecu lo.

O fl uido fo rn ece traba lho aos rgos mecn icos d o motor atravs de vari aes de presso e volu me criadas pe lo forneci mento de ca lo r. O fl uido motor pode evo lui r de uma forma pu lsante numa cavidade de volu me varivel (mq uina volum trica) ou pode te r fl uxo contnuo, com a uti l izao da sua energia ci ntica. Neste caso a mqui na des igna-se por d jnm jca (Fig. 1. 1 ).

As mquinas volumtricas dividem-se em altern a t ivas e roiatjvas. Nas primeiras, o fluido activo evol ui de ntro dum ci lind ro de volume vari ve l, e transmite a s ua energia parede mvel desse c ilindro (m bolo ou pisto), q ue no movimen to de va iv m im puls iona o veio motor, geralmente usando um s istema b iela- mani vela. Nas mquinas rotat ivas , o volu me varivel desenvolve-se entre um rotor e uma carcaa envo lvente, es tando o veio motor directa ou indirectamente acoplado ao ro tor.

{

. . -eltemativas (motor a pisto) volumetncas

{

rotativas (motor Wnket} combusto interna ====-=== . , . {rotativas (turbinn de gs)

dmam1cas mquinas trmicas a reaco (jocto)

{olumtricas (motor de locomotiva a vapor)

combusto extem dinmicas (1urbina de vapor)

Fig.1.1 - Classificao das mquinas trmicas

Os motores trmicos denominam-se de com busto externa (Fig. 1.2) q uando o fl uido motor no partic ipa da combusto. O ca lor tra ns mitido ao fluido atravs da parede de u m permutador de calo r.

Cap. 1: Motores - Clossificalo e Principias de f uncionamento

Se o combustvel for queimado no se io do fluido motor. a mquina denomina-se por combusto interna (Fig.1 . 3). Neste caso. ge ralmen te. o fluido activo constitudo por uma

mi~tura de ar-combust,el que vai ser queimado num local apropriado do ciclo (dentro do motor).

MOTOR ALTERNATIVO

Fig.1.2 - Motor de combusto externa

Nas mgujnas d jni\m jcas ou tu rbo-mqui nas, o flui do motor escoa-se duma forma contnua, entregando a sua energia a sr ies de ps de perfis aerodi nm icos. No entanto, a sua energia (c intica) pode ser usada sob forma de impu lso ap licado no vec ulo. que se desloca assim por "reaco". Estes ltimos designam-se por motores a jacto, sendo uma pequenssima parte da energia dos gases utilizada p ara mover o comp ressor.

tusbina

01

ai Motor alternativo volumtrico b) Motor rotativo dinmico (turbina)

Fig.1.3 - Motores de combusto interna

Motores de Combusto Interno

(motores elctricos) e do~ navios d.: mui to grande porti: e submarinos (usando motores nucleares) . continua sem concorrncia no campo do transporte rodovirio. Podem-se encontrar motores trmicos com potncias entre 1 O W e 1 O MW. mas a maioria apresenta valores na ordem das dezenas ou centenas de qui lowatts. Outros aspectos extremamente importantes so o rendimento e a .:misso de poluentes destas mqu inas. O rendimento dos motores te m subido ao longo das dcadas desde menos de IO'k para valores perto dos 50'k (alguns mo tores Diesel ) e a emisso dos poluentes hoje cerca de 100 vezes inferior aos de h: 40 anos a trs.

1.2. NOO DE MQUINA TRMICA As mqu inas t6rmjcas so aquelas que transformam energia t rmica e m e ne rgia mecnica til. A energ ia t rm ica provm da combusto d uma mistu ra combustve l-comburente. l ibertando-se deste modo a energia qumica do combustvel. O a r o comburente na quase totalidade das mquinas te rrestres e nas restan tes usa- se u m prod ut o contendo ox ign io (pode-se usar o ox ig nio contido em algu ns compos tos qu mi cos, como os n itratos . ou mesmo o oxignio puro, largamente usado em foguetes).

A energia trmica li bertada pe lo combus t ve l tra nsfe rida ao Oujdo motor o u JlkliyQ, q ue evo lui cicl icamente e a trans mi te aos rgos mecnicos do mo tor . No caso dos motores a jacto o prprio fluido que cria o impulso necessrio movimentao do vecu lo.

O fl uido fo rn ece traba lho aos rgos mecn icos d o motor atravs de vari aes de presso e volu me criadas pe lo forneci mento de ca lo r. O fl uido motor pode evo lui r de uma forma pu lsante numa cavidade de volu me varivel (mq uina volum trica) ou pode te r fl uxo contnuo, com a uti l izao da sua energia ci ntica. Neste caso a mqui na des igna-se por d jnm jca (Fig. 1. 1 ).

As mquinas volumtricas dividem-se em altern a t ivas e roiatjvas. Nas primeiras, o fluido activo evol ui de ntro dum ci lind ro de volume vari ve l, e transmite a s ua energia parede mvel desse c ilindro (m bolo ou pisto), q ue no movimen to de va iv m im puls iona o veio motor, geralmente usando um s istema b iela- mani vela. Nas mquinas rotat ivas , o volu me varivel desenvolve-se entre um rotor e uma carcaa envo lvente, es tando o veio motor directa ou indirectamente acoplado ao ro tor.

{

. . -eltemativas (motor a pisto) volumetncas

{

rotativas (motor Wnket} combusto interna ====-=== . , . {rotativas (turbinn de gs)

dmam1cas mquinas trmicas a reaco (jocto)

{olumtricas (motor de locomotiva a vapor)

combusto extem dinmicas (1urbina de vapor)

Fig.1.1 - Classificao das mquinas trmicas

Os motores trmicos denominam-se de com busto externa (Fig. 1.2) q uando o fl uido motor no partic ipa da combusto. O ca lor tra ns mitido ao fluido atravs da parede de u m permutador de calo r.

Cap. 1: Motores - Clossificalo e Principias de f uncionamento

Se o combustvel for queimado no se io do fluido motor. a mquina denomina-se por combusto interna (Fig.1 . 3). Neste caso. ge ralmen te. o fluido activo constitudo por uma

mi~tura de ar-combust,el que vai ser queimado num local apropriado do ciclo (dentro do motor).

MOTOR ALTERNATIVO

Fig.1.2 - Motor de combusto externa

Nas mgujnas d jni\m jcas ou tu rbo-mqui nas, o flui do motor escoa-se duma forma contnua, entregando a sua energia a sr ies de ps de perfis aerodi nm icos. No entanto, a sua energia (c intica) pode ser usada sob forma de impu lso ap licado no vec ulo. que se desloca assim por "reaco". Estes ltimos designam-se por motores a jacto, sendo uma pequenssima parte da energia dos gases utilizada p ara mover o comp ressor.

tusbina

01

ai Motor alternativo volumtrico b) Motor rotativo dinmico (turbina)

Fig.1.3 - Motores de combusto interna

Motores de Combusto Interna ~'--~~~~~~~~~~~~~~~~~

As mquinas trmicas com nfase nesta obra so as sublinhadas na Fig.1.1 (mquinas trmicas de combusto interna. vol umtricas e alternativas).

1.2.1. Classificao dos Motores

Alm da divi so das mquinas trmicas atrs apresentada podemos ainda fazer uma class ifi cao dos motores (de combusto interna, volumtricos, alternativos. sobre os quais faremos incidir o nosso estudo) quanto a inmeros outros factores, alguns dos quais sero detalhados em captulos subsequentes (indicados em parntesis):

ciclo de operao(Cap.3) e tipo de ignio do combustvel (Cap.8) 4 tempos (ciclos de Otto, de Diesel, misto, de Miller, etc.) 2 tempos ignio comandada (ou ignio por fasca), vulgo a gaso lina ignio no comandada (ou por compresso), vulgo Diesel ignio hbrida (Cap.8.8)

colocao ou desenho das vlvulas (Cap.5.1.4) vlvulas laterais vlvulas cabea vlvulas rotativas

combustvel usado (Cap.7) gasolina gasleo gs (gs natural ou GPL) oxigenados (lcool, ter, ster etc.) leos pesados ("thick fueloil") "dual-fuel" (dois combustveis diferentes) carvo (por exemplo emulsionado com gua)

mtodo de .carga (Cap.5.5) aspirado sobrealimentado

tipo de injeco (Diesel) (Cap.5.3.1) directa (Dl) ind irecta, com cmara auxiliar (IDI)

preparao da mistura (gasolina) (Cap.5.2) carburador injeco (na admisso) injeco directa (na cmara de combusto)

tipo de ignio (motores de ignio comandada) (Cap.5.2.3) por bateria por magneto

arrefecimento (Cap.5.1.5) lquido a ar

geometria dos cilindros (Cap.5.1.1) monocilindro

C1p. 1: Motores - Classlllc1io e Princlpios de Funcionamento

cilindros em linha cilindros opostos p istes opostos cilindros em V, em W. em H. etc. cilindros em estrela

Todos estes pontos explici tam os motores. mas mui tos outros poderiam ser especificados, tais como a aplicao do motor. pois podemos us-los pa ra traccionar veculos (carros. camies. comboios). mas tambm em avies e barcos ou para produzir energia mecnica (ar comprimido, por exemplo) ou electricidade.

1.3. PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR O motor de combusto interna aproveita o aumento de presso resultante da combusto da mistura ar-combustvel para imprimir um movimento de rotao ao veio motor. O motor constitudo por cilindros, dentro dos quai s deslizam ~ ligados a uma manivela (veio motor, aqui denominado cambota) pelas llifil (Fig. 1.4). Se fizermos rodar a cambota, os pistes sobem e descem nos diversos cilindros. Inversamente, o pisto submetido a elevadas presses , faz rodar a cambota. Para que o motor no pare quando um pisto estiver a comprimir ar num cilindro, ou para que no tenha um andamen to muito irregular, uma extremidade da cambota munida de um ~de inrcia, que acumula energia cintica.

O ponto mais alto que o pisto pode atingir dentro do cilindro denomina-se ponto morto superior o u PMS. (Fig. 1.5). Ao ponto mais baixo chama-se ponto morto inferior o u fMI.. A distncia percorrida pelo pisto entre os dois pontos mortos designa-se por k.llll.Q. (e -Fig. 1.5). O raio da manivela ig ual a metade do curso.

cilindro~,~, pisto

Fig.1.4 - Sistema biela-manivela Fig.1.5 - Pontos mortos do motor

Quando se fala das caractersticas de um motor cita-se o dimetro (D - Fig.1.5) interior de cada cilindro, seguido do curso (ex.: D x C = 80 x 72 mm), geralmente por esta ordem.

Num motor de exploso o curso pode ser maior ou menor que o dimetro. Mantendo o volume

Motores de Combusto Interna ~'--~~~~~~~~~~~~~~~~~

As mquinas trmicas com nfase nesta obra so as sublinhadas na Fig.1.1 (mquinas trmicas de combusto interna. vol umtricas e alternativas).

1.2.1. Classificao dos Motores

Alm da divi so das mquinas trmicas atrs apresentada podemos ainda fazer uma class ifi cao dos motores (de combusto interna, volumtricos, alternativos. sobre os quais faremos incidir o nosso estudo) quanto a inmeros outros factores, alguns dos quais sero detalhados em captulos subsequentes (indicados em parntesis):

ciclo de operao(Cap.3) e tipo de ignio do combustvel (Cap.8) 4 tempos (ciclos de Otto, de Diesel, misto, de Miller, etc.) 2 tempos ignio comandada (ou ignio por fasca), vulgo a gaso lina ignio no comandada (ou por compresso), vulgo Diesel ignio hbrida (Cap.8.8)

colocao ou desenho das vlvulas (Cap.5.1.4) vlvulas laterais vlvulas cabea vlvulas rotativas

combustvel usado (Cap.7) gasolina gasleo gs (gs natural ou GPL) oxigenados (lcool, ter, ster etc.) leos pesados ("thick fueloil") "dual-fuel" (dois combustveis diferentes) carvo (por exemplo emulsionado com gua)

mtodo de .carga (Cap.5.5) aspirado sobrealimentado

tipo de injeco (Diesel) (Cap.5.3.1) directa (Dl) ind irecta, com cmara auxiliar (IDI)

preparao da mistura (gasolina) (Cap.5.2) carburador injeco (na admisso) injeco directa (na cmara de combusto)

tipo de ignio (motores de ignio comandada) (Cap.5.2.3) por bateria por magneto

arrefecimento (Cap.5.1.5) lquido a ar

geometria dos cilindros (Cap.5.1.1) monocilindro

C1p. 1: Motores - Classlllc1io e Princlpios de Funcionamento

cilindros em linha cilindros opostos p istes opostos cilindros em V, em W. em H. etc. cilindros em estrela

Todos estes pontos explici tam os motores. mas mui tos outros poderiam ser especificados, tais como a aplicao do motor. pois podemos us-los pa ra traccionar veculos (carros. camies. comboios). mas tambm em avies e barcos ou para produzir energia mecnica (ar comprimido, por exemplo) ou electricidade.

1.3. PRINCPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR O motor de combusto interna aproveita o aumento de presso resultante da combusto da mistura ar-combustvel para imprimir um movimento de rotao ao veio motor. O motor constitudo por cilindros, dentro dos quai s deslizam ~ ligados a uma manivela (veio motor, aqui denominado cambota) pelas llifil (Fig. 1.4). Se fizermos rodar a cambota, os pistes sobem e descem nos diversos cilindros. Inversamente, o pisto submetido a elevadas presses , faz rodar a cambota. Para que o motor no pare quando um pisto estiver a comprimir ar num cilindro, ou para que no tenha um andamen to muito irregular, uma extremidade da cambota munida de um ~de inrcia, que acumula energia cintica.

O ponto mais alto que o pisto pode atingir dentro do cilindro denomina-se ponto morto superior o u PMS. (Fig. 1.5). Ao ponto mais baixo chama-se ponto morto inferior o u fMI.. A distncia percorrida pelo pisto entre os dois pontos mortos designa-se por k.llll.Q. (e -Fig. 1.5). O raio da manivela ig ual a metade do curso.

cilindro~,~, pisto

Fig.1.4 - Sistema biela-manivela Fig.1.5 - Pontos mortos do motor

Quando se fala das caractersticas de um motor cita-se o dimetro (D - Fig.1.5) interior de cada cilindro, seguido do curso (ex.: D x C = 80 x 72 mm), geralmente por esta ordem.

Num motor de exploso o curso pode ser maior ou menor que o dimetro. Mantendo o volume

Mo1oresdt Comb~us~t~i:..c.:ln~t~r~n~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

do cilindro. pode-se aumentar ao dimetro e dim inuir ao cu rso. ou vice-versa. Diminuindo-se o curso. reduz- se a velocidade linear do pisto. se o motor rodar mesma velocidade de rotao. ou conseguem-se maio res velocidades de rotao para a mesma velocidade linear do pis to. Assim. a relao curso-dimetro muito importan te para as caractersticas de um motor. Por exemplo. um motor com cilindros de gru nde dimetro apresenta maior espao para colocao da~ vlvu las cabea. faci litando o ench ime nto e descarga dos gases.

Pe las razes acima apon tadas. h bastante interesse em reduzir o curso aos motores, chegando a va lores iguais ou mesmo inferiores ao dimetro. Nestes casos os motores denominam-se quad rados (curso igual ao d imetro) ou supe r-quad rados ( C

Mo1oresdt Comb~us~t~i:..c.:ln~t~r~n~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

do cilindro. pode-se aumentar ao dimetro e dim inuir ao cu rso. ou vice-versa. Diminuindo-se o curso. reduz- se a velocidade linear do pisto. se o motor rodar mesma velocidade de rotao. ou conseguem-se maio res velocidades de rotao para a mesma velocidade linear do pis to. Assim. a relao curso-dimetro muito importan te para as caractersticas de um motor. Por exemplo. um motor com cilindros de gru nde dimetro apresenta maior espao para colocao da~ vlvu las cabea. faci litando o ench ime nto e descarga dos gases.

Pe las razes acima apon tadas. h bastante interesse em reduzir o curso aos motores, chegando a va lores iguais ou mesmo inferiores ao dimetro. Nestes casos os motores denominam-se quad rados (curso igual ao d imetro) ou supe r-quad rados ( C

Motores de Combusto Interna

Expanso ou rempo motor No momento em que o pisto chega ao fim do cu rso de compresso (PMS). uma fasca elctrica lanada entre os elctrodos da vela. na cmara de combusto. A mistura, j aquecida e comprimida, queima rapidamente (exploso) . A presso obtida muito elevada, o que ocasiona a que o pisto seja empurrado viole nramente a r PMI. esta descida do pisro que impulsiona o veio motor, sendo a nica altura em que o morar fornece trabalho. Chama-se por isso, tempo motor.

~ A vlv ula de escape E abre-se no final do tempo motor (em PMI) e os gases queimados escoam-se por ela a grande velocidade. O pisto, no seu movimento ascendente, vai limpar o inrerior do cilindro dos gases queimados, sendo a vlvula de escape fechada com a chegada do pisto ao topo do cil indro (em PMS). Depois de evolurem no sistema de escape, onde as suas ondas sonoras so amortecidas, os gases queimados so descarregados na atmosfera.

O ciclo o conjunto destas quatro fases: admisso, compresso, expanso e escape. Neste tipo de motores, as quatro fases realizam-se em 4 tempos, ou seja, em 4 cursos de pisto, ou 2

rotaes. Note-se que num motor a 4 tempos apenas h um tempo motor, o que ocasiona que um motor monocilndrico necessite de um grande volante de inrc ia, capaz de arrastar a cambota durante 3 tempos ( 1.5 rotaes) sem baixar demasiadamente a sua veloc idade.

1.5. MOTOR DE IGNIO POR COMPRESSO (DIESEL) O motor de ignio comandada funcionando segundo o ciclo de Otto apresenta alguns inconvenientes, como sejam necessitar de um combustvel de qualidade especial (vaporizvel), estar limirado a um valor mximo da taxa de compresso (limitado pe lo aparecimento de combusto anormal) e necess itar de que a mistura ar-combustvel esteja den tro de limites apertados (impondo uma restrio entrada de ar para cargas baixas). Todas estas limitaes se traduzem em abaixamentos do rendimento trmico. Rudolf Diesel concebeu um ciclo cuja aplicao prtica permite resolver os problemas atrs enumerados, sendo portador, no entanto, de outras deficincias. Basicamente, este motor (de igniGO por compresso) utiliza os mesmos componentes que o vulgar motor a gasolina, mas o seu funcionamento difere sensive lmente d este ltimo.

No motor de ignio comandada, o combustvel geralmente misturado com ar no exterior do cilindro e toda essa massa se inflama na cmara de combusto, por meio da fasca proporcionada pelo s istema de ignio. O motor de ignio por compresso no tem sistema de preparao da mistura exterior nem sistema de ignio. Aspira ar puro que, submetido e levada presso atingida no final da compresso, atinge uma temperatura suficiente para garan tir a inflamao do combustvel -gasleo- medida que injectado no seio do ar.

Como o ar se encontra a elevada presso, necessrio que o combus tve l seja introduzido a uma presso ainda superior, para o qual indispensvel o uso de um sistema de injeco a alta presso. Este sistema, que ser analisado mais frente (Cap.5.3), comprime e fornece o gasleo a cada cilindro, na altura e com a quantidade exacta a fim de permitir uma combusto suave. Passemos ao estudo das diferentes fases do ciclo (Fig.!. 7) .

Cap. 1: Motores - Classificao e Princpios de Funcionamento

Admisso

~ m

ai Admisso b) Compresso cl Exploso-Expanso

Fig.1.7 - Os 4 tempos do motor de ignio por compresso

dl Escape

O pisto parte do PMS, descendo at PMJ. A vlvula de admisso encontra-se aberta durante este perodo, admitindo !lLl!.J.!.I.Q. dentro d cilindro, enchendo-o.

Compresso Com ambas as vlvulas fechadas, o pisto sobe at PMS, comprimindo o ar puro encerrado no cilindro.

Combusto-Expanso Comeando no PMS ou antes, o combustve l injectado no se io do ar quente, inflamando-se espontaneamente no contacto com este. A injeco (e a combusto) continua duran te parte da descida do pisto, sendo este o tempo motor.

~ Quando o pisto chega a PMI a v lvula de escape abre-se permitindo que os gases queimados sejam descarregados para a atmosfera , atravs do sistema de escape, durante a subida do pisto.

Este tipo de motores necessita de elevadas temperaturas no final da compresso, pelo que apresenta elevados valores de ta xa de compresso, entre 15 e 22, quase o dobro dos motores a gaso lina.

1.6. DIAGRAMA DE DISTRIBUIO A maneira como os motores de 4 tempos foram atrs introduzidos leva a pensar que as vlvulas tm a sua abertura e fecho coincidente com o PMI ou PMS. Isto seria verdade para um motor extremamente lento, mas para que os motores rpidos actuais possam trabalhar com elevados enchimentos, necessrio aproveitar os efeitos ineriais e de ressonncia das colunas gasosas entrada e sada do cilindro (efeitos dinmicos). Assim, as vlvulas abriro durante um tempo superior meia rotao da cambota anteriormente referida. Estes efeitos dinmicos. esto ligados s dimenses das condutas de admisso e escape (dimetro e comprimento) e s suas ligaes.

9

Motores de Combusto Interna

Expanso ou rempo motor No momento em que o pisto chega ao fim do cu rso de compresso (PMS). uma fasca elctrica lanada entre os elctrodos da vela. na cmara de combusto. A mistura, j aquecida e comprimida, queima rapidamente (exploso) . A presso obtida muito elevada, o que ocasiona a que o pisto seja empurrado viole nramente a r PMI. esta descida do pisro que impulsiona o veio motor, sendo a nica altura em que o morar fornece trabalho. Chama-se por isso, tempo motor.

~ A vlv ula de escape E abre-se no final do tempo motor (em PMI) e os gases queimados escoam-se por ela a grande velocidade. O pisto, no seu movimento ascendente, vai limpar o inrerior do cilindro dos gases queimados, sendo a vlvula de escape fechada com a chegada do pisto ao topo do cil indro (em PMS). Depois de evolurem no sistema de escape, onde as suas ondas sonoras so amortecidas, os gases queimados so descarregados na atmosfera.

O ciclo o conjunto destas quatro fases: admisso, compresso, expanso e escape. Neste tipo de motores, as quatro fases realizam-se em 4 tempos, ou seja, em 4 cursos de pisto, ou 2

rotaes. Note-se que num motor a 4 tempos apenas h um tempo motor, o que ocasiona que um motor monocilndrico necessite de um grande volante de inrc ia, capaz de arrastar a cambota durante 3 tempos ( 1.5 rotaes) sem baixar demasiadamente a sua veloc idade.

1.5. MOTOR DE IGNIO POR COMPRESSO (DIESEL) O motor de ignio comandada funcionando segundo o ciclo de Otto apresenta alguns inconvenientes, como sejam necessitar de um combustvel de qualidade especial (vaporizvel), estar limirado a um valor mximo da taxa de compresso (limitado pe lo aparecimento de combusto anormal) e necess itar de que a mistura ar-combustvel esteja den tro de limites apertados (impondo uma restrio entrada de ar para cargas baixas). Todas estas limitaes se traduzem em abaixamentos do rendimento trmico. Rudolf Diesel concebeu um ciclo cuja aplicao prtica permite resolver os problemas atrs enumerados, sendo portador, no entanto, de outras deficincias. Basicamente, este motor (de igniGO por compresso) utiliza os mesmos componentes que o vulgar motor a gasolina, mas o seu funcionamento difere sensive lmente d este ltimo.

No motor de ignio comandada, o combustvel geralmente misturado com ar no exterior do cilindro e toda essa massa se inflama na cmara de combusto, por meio da fasca proporcionada pelo s istema de ignio. O motor de ignio por compresso no tem sistema de preparao da mistura exterior nem sistema de ignio. Aspira ar puro que, submetido e levada presso atingida no final da compresso, atinge uma temperatura suficiente para garan tir a inflamao do combustvel -gasleo- medida que injectado no seio do ar.

Como o ar se encontra a elevada presso, necessrio que o combus tve l seja introduzido a uma presso ainda superior, para o qual indispensvel o uso de um sistema de injeco a alta presso. Este sistema, que ser analisado mais frente (Cap.5.3), comprime e fornece o gasleo a cada cilindro, na altura e com a quantidade exacta a fim de permitir uma combusto suave. Passemos ao estudo das diferentes fases do ciclo (Fig.!. 7) .

Cap. 1: Motores - Classificao e Princpios de Funcionamento

Admisso

~ m

ai Admisso b) Compresso cl Exploso-Expanso

Fig.1.7 - Os 4 tempos do motor de ignio por compresso

dl Escape

O pisto parte do PMS, descendo at PMJ. A vlvula de admisso encontra-se aberta durante este perodo, admitindo !lLl!.J.!.I.Q. dentro d cilindro, enchendo-o.

Compresso Com ambas as vlvulas fechadas, o pisto sobe at PMS, comprimindo o ar puro encerrado no cilindro.

Combusto-Expanso Comeando no PMS ou antes, o combustve l injectado no se io do ar quente, inflamando-se espontaneamente no contacto com este. A injeco (e a combusto) continua duran te parte da descida do pisto, sendo este o tempo motor.

~ Quando o pisto chega a PMI a v lvula de escape abre-se permitindo que os gases queimados sejam descarregados para a atmosfera , atravs do sistema de escape, durante a subida do pisto.

Este tipo de motores necessita de elevadas temperaturas no final da compresso, pelo que apresenta elevados valores de ta xa de compresso, entre 15 e 22, quase o dobro dos motores a gaso lina.

1.6. DIAGRAMA DE DISTRIBUIO A maneira como os motores de 4 tempos foram atrs introduzidos leva a pensar que as vlvulas tm a sua abertura e fecho coincidente com o PMI ou PMS. Isto seria verdade para um motor extremamente lento, mas para que os motores rpidos actuais possam trabalhar com elevados enchimentos, necessrio aproveitar os efeitos ineriais e de ressonncia das colunas gasosas entrada e sada do cilindro (efeitos dinmicos). Assim, as vlvulas abriro durante um tempo superior meia rotao da cambota anteriormente referida. Estes efeitos dinmicos. esto ligados s dimenses das condutas de admisso e escape (dimetro e comprimento) e s suas ligaes.

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Motores de Combusto Interna ~~~~~~~~~~~~~~~~~

Os colectores de admisso dos motores de 1n1eco so longos. havendo alguns de geometria varivel. (Fig.1 .8) O projecto da geometria das condutas est irmamente ligado il abertura e fecho das vlvulas (diagrama de distribui

Motores de Combusto Interna ~~~~~~~~~~~~~~~~~

Os colectores de admisso dos motores de 1n1eco so longos. havendo alguns de geometria varivel. (Fig.1 .8) O projecto da geometria das condutas est irmamente ligado il abertura e fecho das vlvulas (diagrama de distribui

Motores de Combusto lnttrna

1.7. MOTOR A 2 TEMPOS Como j foi exp licado. um motor funcionando segund o o ciclo a 4 tempos somente possui um tempo motor em cada quatro. o que tra z grandes inconven ientes, como sejam uma certa irregularidade de fu nc ionamento. que se a ten ua ag rupando vrios cil indros mesma cambota e us:indo um volante de inrcia. Outro inconven iente :ipresentar baixa potncia especfica (potncia por unidade de massa ou de volu me). Para encurta r a parte do ciclo no motora eliminam-se os cursos de admisso e de escape, reali zand o estas operaes s imultaneamente quando o pisto se encontra pe rto do PMI. Temos assim um ciclo com quatro fases (admisso , compresso. expanso e escape) realizadas so mente em 2 tempos (cursos do pisto) (Fig.1.11 ).

Outra vantagem destes motores a poss ibilidade da s upresso do s is tema de di stri bu io por vlvulas util izadas no motor a 4 tempos. Em sua s ubst i tuio, a mistura fresca e os gases queimados entram e saem no cilindro atravs de aberturas feitas nas paredes do cilindro,

chamadas~. que so fechadas e abertas pelo pisto no seu movimento de va ivm.

Primeiro tempo Depois da mistu ra ter s ido comprimida , a vela fornece uma fasca que p rovoca a sua combus to, com o consequente aume nto de temperatura e presso. O pis to impuls ionado de PMS para baixo, fornecendo a energia da massa gasosa cambota. Antes do fim do curso, o p isto descobre a janela de escape, por onde os gases queimados se escoam, merc estarem a uma presso s uperior atmosfera. Na desc ida do pi s to d-se a compresso da mistura que se encontra sob o pisto (crter). Em seguida o pi sto descobre a janela de transferncia, permitindo que os gases frescos pr-comprimidos no crter entrem no c ilindro, deslocando os res tantes gases queimados para o exterior. Esta fase denomina-se lava11.em. Finalmente o pisto chega a PMI.

a) Combustao/ b) Escape ...._ Expans5o -...,-- ~

l"Tempo

Trnnsfc-rblcia

e) Traosrerocio d) Compr

Motores de Combusto lnttrna

1.7. MOTOR A 2 TEMPOS Como j foi exp licado. um motor funcionando segund o o ciclo a 4 tempos somente possui um tempo motor em cada quatro. o que tra z grandes inconven ientes, como sejam uma certa irregularidade de fu nc ionamento. que se a ten ua ag rupando vrios cil indros mesma cambota e us:indo um volante de inrcia. Outro inconven iente :ipresentar baixa potncia especfica (potncia por unidade de massa ou de volu me). Para encurta r a parte do ciclo no motora eliminam-se os cursos de admisso e de escape, reali zand o estas operaes s imultaneamente quando o pisto se encontra pe rto do PMI. Temos assim um ciclo com quatro fases (admisso , compresso. expanso e escape) realizadas so mente em 2 tempos (cursos do pisto) (Fig.1.11 ).

Outra vantagem destes motores a poss ibilidade da s upresso do s is tema de di stri bu io por vlvulas util izadas no motor a 4 tempos. Em sua s ubst i tuio, a mistura fresca e os gases queimados entram e saem no cilindro atravs de aberturas feitas nas paredes do cilindro,

chamadas~. que so fechadas e abertas pelo pisto no seu movimento de va ivm.

Primeiro tempo Depois da mistu ra ter s ido comprimida , a vela fornece uma fasca que p rovoca a sua combus to, com o consequente aume nto de temperatura e presso. O pis to impuls ionado de PMS para baixo, fornecendo a energia da massa gasosa cambota. Antes do fim do curso, o p isto descobre a janela de escape, por onde os gases queimados se escoam, merc estarem a uma presso s uperior atmosfera. Na desc ida do pi s to d-se a compresso da mistura que se encontra sob o pisto (crter). Em seguida o pi sto descobre a janela de transferncia, permitindo que os gases frescos pr-comprimidos no crter entrem no