Motores de Combustão Interna

Final!!

Motor é todo aparelho capaz de transformar um tipo qualquer de energia em energia mecânica.

- Motores térmicos quando a energia mecânica provém de uma fonte calorífica (calor gerado pela combustão de gasolina, óleo diesel, carvão, gás, álcool etc.) São divididos em duas classes: - Motores de Combustão Externa (motores a vapor)

- Motores de Combustão Interna: - O fluido que trabalha é admitido no interior do motor, recebe Calor e realiza

a conversão de energia, sendo posteriormente descarregado.

Fluido que trabalha:

Mistura Ar e Combustível

Ignição por Compressão (IC)

- Motores diesel:

-O motor Diesel somente adimite ar, e é a maior diferença entre ele e o motor a gasolina. - Ciclos Mecanicos: Existem os Ciclos Mecânicos de 4 tempos e os de 2 tempos, que são chamados de CCiiccllooss MMeeccâânniiccooss ddee OOppeerraaççããoo, usados em motores diesel. Ciclo de 4 tempos:

Obs: Cada seta representa 180°, metade de uma volta, então a cada 4 cursos o embolo da 1

volta completa (1 curso de trabalho).

Obs2: É válido lembrar que o trabalho positivo só existe na expansão.

Ciclo de 2 tempos:

Descaga

Exaustão Expansão Compressão Admissão

Comparação entre o ciclo de 2T e o de 4T: - Do ponto de vista mmeeccâânniiccoo, a diferença está no número de cursos que o êmbolo

percorre durante o ciclo de eventos.A diferença mmaaiiss ssiiggnniiff iiccaattiivvaa está no fato do motor

de 2T executar 1 curso de trabalho a cada rotação do eixo de manivelas. No ciclo de 4T existe 1 curso de trabalho a cada 2 rotações do eixo de manivelas. - A potência do motor de 2T será o dobro, teoricamente, pois a cada rotação do eixo de manivelas corresponde a um curso de trabalho, porem não se pode imprimir a velocidade que proporcionaria o dobro de potência porque há um aquecimento excessivo das partes adjacentes, podendo parar a lubrificação e avariar o motor. - O ciclo dos motores de 4T oferece como principal vantagem maior economia de combustível, já que no mmoottoorr ddee IIEE ddee 22TT a lavagem dos cilindros é feita pela mistura (ar / combustível), havendo perda parcial da mistura pela descarga. Mesmo assim, tanto os

mmoottoorreess ddee 44TT ccoommoo ddee 22TT ddee IICC são largamente utilizados. Ciclos de Combustão ou Ciclos Térmicos: Tipos de Ciclos de Combustão: - Ciclo Diesel Verdadeiro - Ciclo Diesel Modificado, Ciclo Dual ou Ciclo Sabathé. No motor Diesel a temperatura de compressão é muito acima do ponto de ignição do óleo combustível. A ignição ocorre como resultado da compressão do ar dentro do cilindro – IIGGNNIIÇÇÃÃOO PPOORR CCOOMMPPRREESSSSÃÃOO (( IICC ))..

Ponto de Fulgor - Temperatura mais baixa na qual o produto se vaporiza em quantidade suficiente para formar uma mistura inflamável com ar.

Obs: Temperatura do Ponto de Fulgor do Óleo Diesel Marítimo - 60°C (140°F)

Graficos Importantes:

- Ciclo Diesel:

Téorico.

70° F

700° F 300 psi

300° F 150 psi

1000° F 470 psi

Combustão

Expansão Adiabática

Exaustão

Compressão Adiabática do Ar

- Ciclos de Combustão Diesel Modificados:

Mais utilizado: Ciclo Sabathé ou Ciclo Dual Combinação Ciclo Otto e Ciclo Diesel Verdadeiro (pressão constante)

IMPORTANTE*****

Partes do Motor:

1.Cilindro 2.Camisa de cilindro 3.Anel de vedação (camisa – bloco) 4.Cárter 5.Suportes do eixo de manivelas 6.Mancal fixo do eixo de manivelas 7.Volante 8.Eixo de manivelas 9.Capa da conectora 10.Mancal móvel 11.Conectora 12.Mancal do pino do êmbolo 13.Anel raspador de óleo 14/15. Anéis de compressão 16. Anel de retenção 17. Pino do êmbolo 18. Êmbolo

No motor IC o combustível é injetado na Câmara de Combustão por intermédio da Válvula de Injeção.

Cilindrada: É o volume gerado pelo êmbolo ao se mover entre os dois pontos mortos.

Conectora

Bomba de combustível

Válvula de Injeção

Rotação do motor

Haste de controle de combustível

Razão ou Taxa de Compressão: É a razão entre o volume do cilindro

com o êmbolo no PMI e o volume do espaço morto.

Motor Diesel: 15:1 *

Motor de Combustão por compressão:

Caracteristicas:

Classificação:

Ciclo Operacional:

- Pressao constante: Motores grandes de baixa rotação.

Rotação: 92 a 102 RPM

Espaço morto

Taxa de compressão ~ 18:1

Comb. Descarga de Gases

PMS

Ar

Motor Diesel

- Introdução de combustível: Aqui está a maior complexidade desse tipo de motor. - Peso: Em razão das pressões envolvidas e, portanto, dos esforços sobre os componentes internos, resulta um motor mais pesado. - Consumo de ar: O volume de ar aspirado é aproximadamente constante. A potência é definida pela quantidade de combustível injetado.

- Ciclo a Pressão Constante - Ciclo Modificado (dual ou combinado)

- Ciclo Modificado: Motores pequenos de alta e média rotação.

A combustão ocorre inicialmente a volume “constante” e, posteriormente, a pressão “constante”.

Método de Carregamento dos Cilindros - Ciclo de 2 T:

Os motores 2T têm dificuldade para realizar a substituição dos gases da combustão por uma nova carga de ar.

Para resolver: BBoommbbaa ddee aarr ddee llaavvaaggeemm..

AATTEENNÇÇÃÃOO:: NNããoo éé ssuuppeerrccaarrrreeggaammeennttoo!!

-Ciclo de 4 T:

Características dos Combustíveis para Motores IC:

-Ciclo de 2T -Ciclo de 4T

-Admissão de ar pelas janelas laterais -Exaustão por válvula

Início da injeção

Abertura da válvula de descarga

Fechamento válvula de descarga

Abertura da válvula de admissão

Fechamento da válvula de

admissão

De modo geral, os combustíveis para esses motores são pouco voláteis e mais viscosos do que as gasolinas utilizadas nos motores IE.

Características mais importantes:

Inflamabilidade (ou explosividade): A combustão auto-sustentada só é possível quando a porcentagem em volume de combustível e ar na mistura, em condições de temperatura e pressão padrão, está dentro de certos limites.

Fora desses limites não haverá inflamação.Por outro lado, poderá ocorrer inflamação súbita (detonação), com resultados negativos para o motor, semelhante à detonação nos motores IE. Tal fato ocorre em virtude de um grande atraso à inflamação, que é o intervalo de tempo entre o início da injeção e o início da inflamação.****(boi) ***DETONAÇÂO NO MOTOR DIESEL*** Detonação é a combustão expontânea da mistura ainda não queimada na câmara. Ela sempre ocorre DEPOIS que a combustão normal se iniciou. A combustão é iniciada a frente de chama segue normalmente como uma combustão normal. Por alguma razão, com o calor e pressão, o resto da mistura ainda não queimada entra em combustão expontânea. O combustivel acumulado durante o retardo à inflamação é queimado de uma vez, assim a pressão no interior da camara de combustão aumenta acentuadamente proporcionalmente a quantidade de combustivel injetado durante o atraso à inflamação. Esse aumento de pressão causa vibração no motor e gera um ruido característico, uma batida de pino. Em poucos minutos o êmbolo e/ou a conectora serão danificados, levando à destruição do motor.

Um bom combustível para motores IC inflama-se prontamente, ou seja, tem pequeno atraso à inflamação, que é medido pelo Índice de Cetano. Quanto mais cetano, mais facil o combustivel inflama.

Volatilidade:

-Inflamabilidade; -Volatilidade; -Viscosidade; -Impurezas; -Ponto de Fulgor;

- Limite inferior de inflamabilidade: mínima concentração de gás ou de vapor combustível em ar ou oxigênio. - Limite superior de inflamabilidade: máxima concentração de gás ou de vapor combustível em ar ou oxigênio.

O combustível deve ser suficientemente volátil, dentro dos limites normais das temperaturas de funcionamento, a fim de permitir boa mistura e a inflamação, reduzindo a fumaça e o cheiro dos gases de descarga. Viscosidade: - São mais viscosos que os usados nos motores de IIEE..

- São preparados de modo a poderem escoar pelos dutos e filtros do sistema de

combustível nas temperaturas mais baixas a que for sujeito o motor.

- Óleos com viscosidade superior a 200 s saybolt devem ser pré aquecidos.

Impurezas:

Podem apresentar maior quantidade de partículas sólidas do que os dos motores de IE.

Como nos motores IE, o conteúdo de enxofre deve ser muito baixo, entre 0,5 e 3% em peso, para evitar a formação de compostos corrosivos. Ponto de Fulgor (Flash Point): É a menor temperatura na qual um combustível líquido desprende vapores em quantidade suficiente para que a mistura vapor-ar, logo acima de sua superfície, propague uma chama a partir de uma fonte de ignição. Os vapores liberados a essa temperatura não são, no entanto, suficientes para dar continuidade a combustão. Na MMaarriinnhhaa ddoo BBrraassiill o óleo diesel tem ponto de fulgor por volta de 66°C.

Turbina a Gas

Componentes da turbina a gás:

Compressor de Compressor de T. De T. de

baixa pressão Alta pressão Alta P. Baixa P.

Compressor:

Compressor Câmara de Combustão

Turbina do compressor

Turbina de Potência/Propulsão

As TG utilizam tanto o compressor do tipo fluxo axial, como o do tipo radial (centrífugo). Distribuição do Ar do Compressor: Ar primário (~30%) Ar que vai diretamente para o combustor, para alimentar o processo de combustão. Ar secundário (~65%) Passa através de furos na carcaça do combustor para resfriar os gases da combustão, a fim de resfriá-los antes de chegarem à turbina. Ar para resfriamento das palhetas (~5%) Protege e resfria as palhetas dos estágios iniciais da turbina. Câmara de combustão: É o componente da turbina a gás onde a mistura A/C é inflamada. Compõe-se: - invólucro

- camisa furada

- injetor

- dispositivo para ignição inicial.

Turbina do compressor: As turbinas convertem a energia térmica dos gases da combustão em energia mecânica cinética. A alta velocidade impõe cargas centrífugas bastante grandes no estator da turbina e, ao mesmo tempo, as altas temperaturas existentes resultam em perda de resistência do material.