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MÁQUINAS TÉRMICAS I MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA

1. Taxa de Compress o Rela o Rela o matem tica que indica quantas vezes a mistura ar combust vel ou simplesmente o ar aspirado no caso dos diesel para dentro dos cilindros pelo pist o comprimido dentro da c mara de combust o antes que se inicie o processo de queima Assim um motor a gasolina que tenha especificada uma taxa de compress o de 8 1 por exemplo indica que o volume aspirado para dentro do cilindro foi comprimido oito vezes antes que a centelha da vela iniciasse a combust o Figura 3 12 Figura 3 Definic o de Taxa de Compress o Do ponto de vista termodin mico a taxa de compress o diretamente respons vel pelo rendimento t rmico do motor Assim quanto maior a taxa de compress o melhor ser o aproveitamento energ tico que o motor estar fazendo do combust vel consumido Por esse motivo que os motores diesel consomem menos que um similar a gasolina funcionando com taxas de compress o alt ssimas 17 1 nos turbodiesel e at 22 1 nos diesel aspirados geram a mesma pot ncia consumindo menos combust vel H limita es f sicas e t cnicas para a simples amplia o da taxa No primeiro caso ocorre a dificuldade de obten o de c maras de combust o min sculas J o seguinte apresenta restri es quanto s propriedades do combust vel 1 e t cnicas o quanto cada um tolera de compress o antes de se auto inflamar octanagem A taxa de compress o corresponde
2. Classifica es A SAE estabeleceu a sua classifica o para leos de c rter de motor segundo a tabela N VISCOSIDADE SAE SSU a 0 F SSU a 210 F M nim M xim M nim M xim O O O O 6 000 12 000 48 000 67 E unai A letra w Winter inverno indica que a viscosidade deve ser medida a zero grau Farenheit Observa se que o n mero SAE n o um ndice de viscosidade do leo mas sim uma faixa de viscosidade a uma dada temperatura exemplificando um leo SAE 30 poder ter uma viscosidade a 210 F entre 58 e 70 SSU O API classificou os leos lubrificantes designando os segundo o tipo de servi o As classifica es API encontradas nas embalagens dos leos lubrificantes s o a ML Motor Light Oleos pr prios para uso em motores a gasolina que funcionem em servi o leve tais motores n o dever o ter caracter sticas construtivas que os tornem propensos forma o de dep sitos ou sujeitos corros o dos mancais b MM Motor Medium leos pr prios para motores a gasolina cujo trabalho seja entre leve e severo tais motores poder o ser sens veis forma o de dep sitos e corros o de mancais especialmente quando a temperatura do leo se eleva casos em que se torna indicado o uso de leos motor medium c MS Motor Severe leos indicados para uso em motores a gasolina sob alta rota o e servi o pesado com tend ncia corros o dos mancais e forma o de verni
3. assim T 86 C 8 6 4 1998 229 cm conhecido no mercado como 2 0 ou 2 0 litros C mara de Compress o ou de Combust o Volume Morto o espa o livre que fica acima do pist o quando este se encontra no P M S Nela a mistura ar combust vel do motor a gasolina que entrou pela v lvula de admiss o ser comprimida e ap s a fa sca emitida pela vela explodir para que a expans o dos gases movimente o pist o e d seq ncia ao funcionamento do motor Dependendo do grau de modernidade do motor a c mara pode estar inserida no cabe ote ou na cabe a dos pist es esse ltimo mais comumente achados Basicamente o volume da c mara de combust o define a Taxa de Compress o do motor Quanto menor for seu volume maior ser essa rela o e conseq entemente melhor o rendimento do motor Todos os componentes que atuam em sua forma o ou ao seu redor influenciam diretamente em sua efici ncia a posi o das v lvulas e o desenho dos dutos de admiss o por exemplo C mara de combrastio moderna felig na cabe a do pist o Figura 2 C mara de Combust o 10 E uNa A octanagem mede a capacidade da gasolina de resistir detona o ou a sua capacidade de resistir s exig ncias do motor sem entrar em auto igni o antes do momento programado A detona o tamb m conhecida como batida de pino leva perda de pot ncia e pode causar s rios danos ao motor dependendo de sua
4. Crash Test Information Y 1 1 Y Y JJ 1 www nhtsa dot gov http gwuva gwu edu ncac www Insure com auto index html www fia com tourisme safety safint thm www osa go p 2e html www webmotors com br www newmotorage com Treinamentos Fitas de V deo Curiosidades Y UU C www setenet com br Fitas de v deo apostilas www saebr org br Livros revistas cursos e mini cursos WWww Sae org Livros revistas artigos t cnicos www centrotecnico com br Treinamento www oficinabrasil com br Revista especializada www duvidacruel com br Informa es interessantes Pe as e Acess rios gt gt Y Y QQ www dana com br Autopecas www ngk com br Velas e cabos de igni o sensores de detona o e oxig nio www delphiauto com Autope as sistemas e sub sistemas automotivos www eaton com br Cabe otes embreagens transmiss es www fras le com br Pastilhas e lonas de freio www fmaster com br Freios 81 Y 4 y E unai www ksp com br Autope as pist es cilindros de alum nio www lukbrasil com br Embreagens sistemas hidr ulicos eletr nicos de acionamento www bosh de Autopecas el tricas injec o eletr nica eletr nica embarcada www sabo com br Autope as retentores juntas e mangueiras www sachs de Embreagens e sistemas de suspens o www siemens com br Sist de Inje o controles de emiss es conversores catal ticos Www sifco com br Eixos dianteiros virabrequins coroa pinh es semi eIxos www
5. M QUINAS T RMICAS I MOTORES DE COMBUSTAO INTERNA Profesor Luiz Carlos Martinelli Jr Uniju Campus Panambi Sum rio PARTE I MOTORES DE COMBUST O INTERNA oooccccoononnoncinosconoonconosoonocconioniononnos 6 INTRODUC AO asia T AE A 7 DEFINI O DE MOTORES DE COMBUST O INTERNA 0coocccnoccnnoccnnocnnncnnnncnnonacnnnccnnnaconaccnnacnnnss 7 CLASSIC ACAO DOS NIC Lara dl ages ana n did 7 VANTAGENS amp DESVANTAGENS srono e NETEN a 8 DUI OP me E E E E EE E 9 Ponto Morto Superior e Ponto Morto Inferior ooooonnnnninnnnnonnnnnannnnnnnnnaronnnnonanonnnnonannss 9 TA ee E E E A A E EE EAE 9 C mara de Compress o ou de Combust o Volume Morto ooooonnncnnnncnonncnnnnnnnnonnnnnnnos 10 OONO E tam o o A O E A E 11 Para a CIO ag it 11 Dara OE BOLTON MOON PPP qq PON 12 Taxa de Compress o Relacdo ooooooooonnnnnnnnnnnnnnonnnnnnnnnnnononannnnnnnnnnnnnnnnnnn non nnnancnncnnnnns 12 A oo CO RR RR RR 15 AVO Oe E EE E AAO EEE E E E O E TE 16 Outras Defini es e NOMenCc aturd ocoooooonnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnonannnnnnnnononnnannnnnnonnnnnnnnnnnnnnns 17 MOTORES ALTERAT O rd E esa id da A Did a 19 Motora Quatro TemPOSariiaaaad ii ana 20 MolorDos I emp S aaa 22 1 Tempo Curso de Admiss o e COMPTESSAO occccoocccononccnonnnnnononcnnononnnonnnnnonnn nono nn nnonnnnnnonnnnnonnnnnnnnnnnnonnnnnonnnnnannnanannanos 23 27 Tempo Combustao e ESCAPE sepsin A SEREN TERANE EA EL EAE E EEEE REEERE ERRES 23 MOTOR VW NT Lanata 2
6. O turboalimentador trabalha em rotac es muito elevadas 80 000 a 100 000 RPM temperatura m xima do g s de escape at 790 C proporciona um ganho de pot ncia nos motores Diesel da ordem de 30 a 40 e reduc o do consumo espec fico de combust vel no entorno de 5 Devido ao aumento da press o m xima de combust o exige se uma veda o s lida e uma maior press o da inje o O fluxo do leo para as guias das v lvulas deve ser garantido devido a sobrepress o do g s nos canais e o primeiro anel de segmento do pist o motor deve ser instalado em canaleta refor ada com suporte especial de a o ou ferro fundido 15 E assa O turboalimentador devido s altas rota es de opera o trabalha com o eixo apoiado sobre dois mancais de buchas flutuantes que recebem lubrifica o tanto interna quanto externamente Ao parar o motor durante um certo intervalo de tempo o turboalimentador continuar girando por in rcia sem receber leo lubrificante uma vez que a bomba de leo parou de funcionar Neste per odo ocorre contato entre a bucha e a carca a e tamb m entre a bucha e o eixo provocando desgaste A dura o do per odo em que o turboalimentador permanece girando por in rcia depende da rota o em que operava o motor quando fo1 desligado bem como da carga a que estava submetido Nos grupos Diesel geradores onde habitualmente se desliga o motor em alta rota o imediatamente ap s o al vio da carga a durabilidad
7. rela o entre Volume da C mara de Combust o chamando de V a cilindrada do motor e v o volume da c mara de combust o volume morto t m se TC V v Tomando como exemplo o motor de um Corsa Sedan GL GM Figura 4 Do cat logo obt m se as seguintes Informa es Motor Transversal M P F I Gasolina Cilindrada 1 6 1600 cm N mero de Cilindros 04 Di metro do Cilindro 79 0 mm Curso do Pist o 81 5 mm Taxa de Compress o 9 4 1 13 G ana Como a Taxa de Compress o j dada pode se calcular ent o o volume da c mara de combust o v Figura 4 O ve culo do exemplo para um motor de 04 cilindros gt 1600 cm para um cilindro apenas gt E 400 cm pedi TD 7 7 9 a Cilindrada gt V EN Curso 7 8 15 399 486 cm3 para uma Taxa de Compressao de 9 4 1 volume morto v gt y 399 486 TC 1 9 4 1 47 56 cm Pode se ent o calcular a altura deixada no cilindro para a abertura das v lvulas 4v 4 47 56 h T D 1 7 92 0 97 cm h 9 7 mm Com isso pode se concluir que a Taxa de Compress o uma propriedade inerente ao motor bloco cabe ote pist es e n o ao combust vel utilizado no mesmo N o se altera a Taxa de Compress o de um motor apenas modificando o tipo de combust vel consumido 14 E assa Como exemplo imagine que a altura A do cilindro que comp es o volume morto c mara de combust o tenha sido rebaixada de 0 6 mm Qual s
8. Hidrocarbonetos n o 2 40 queimados NO Oxidos de Nitrog nio como 11 49 N2 O O HO Vapor d gua A Combust o no Motor Diesel Processo por inje o O g s de combust o aspirado ou induzido sob press o t o comprimido temperatura entre 550 e 600 C que se d a auto igni o Uma parte do combust vel injetado em primeiro lugar queima rapidamente e o que injetado em seguida em maior quantidade queima a press o aproximadamente constante A combust o n o ocorre inteiramente caso n o se sucedam no tempo certo o aquecimento do combust vel e a igni o A Inje o come a antes do pist o atingir o PMS no tempo de compress o S se consegue uma boa combust o quando h a melhor mistura poss vel entre as got culas de combust vel e o ar necess rio combust o Para tanto faz se necess rio entre outras coisas a adequa o do jato de combust vel forma da c mara de combust o com ou sem reparti es Outras possibilidades um ou mais jatos disposi o dos jatos comprimento dos jatos sua for a tamanho das got culas turbilhonamento mais intenso do ar de combust o Forma do pist o c mara de combust o repartida com c maras de ar pr c maras ou c maras de turbilhonamento e tamb m fluxo de ar tangencial Igni o Pode n o se dar uma sens vel vaporiza o do combust vel Diesel de elevado ponto de ebuli o devido rapidez do processo As got culas de combust
9. seis anos mais tarde somando mais de dois bilh es de marcos alem es 1 3 bilh es de d lares A evolu o come ou a transparecer quando surgiram os conceitos NECAR Novo Carro El trico 3 e 4 A quantidade de platina necess ria produ o da pe a chave do 41 G ana reformador a PEM membrana que permite a troca de el trons caiu drasticamente permitindo que um conjunto PEM capaz de produzir 35 kW aproximadamente 50 Hp pudesse ser constru do por apenas 3 mil d lares Nada mau se comparado aos 35 40 mil d lares necess rios at aquela data Por m a c lula de combust vel n o apresenta dificuldades apenas quanto ao custo das PEM a reforma o do combust vel deve acontecer a uma temperatura muito baixa de forma a otimizar ao m ximo o processo de obtenc o de energia el trica Esse obst culo antes muito mais expressivo vem sendo transposto e a temperatura de trabalho subindo hoje em menos 20 graus cent grados minimizando o peso do pr prio ve culo outra grande barreira Reduzir o peso dos conjuntos propulsores tem sido ultimamente o maior desafio dos pesquisadores e fabricantes A quest o se comp e de obter uma rela o peso pot ncia favor vel e evitar ao m ximo a redu o de peso calcada em materiais super caros como tit nio magn sio compostos de alum nio cer micas e pol meros como o nylon Zytel da Dupon altamente resistente e quase indeform vel utilizado na grande maioria d
10. utilizada para lubrificar e remover calor das partes m veis dos injetores retornada ao sistema de alimenta o de combust vel Os bicos injetores asssm como as bombas s o fabricados para aplica es espec ficas e n o s o intercambi veis entre modelos diferentes de motores Em muitos casos um mesmo modelo de motor em 64 s assa decorr ncia de alguma evolu o introduzida na sua produ o utiliza um tipo de bico injetor at um determinado n mero de s rie e outro a partir de ent o sem que sejam intercambi veis entre si necess rio ter atenc o especial quando for o caso de substituir bicos ou bombas injetoras para que sejam utilizados os componentes corretos e A Tiha z A agulha do bico b que fecha com o aux lio de uma forte mola a levantada pela elevada press o do combust vel bombeado em c d linha de press o e parafuso de ajuste para a regula o da press o de inje o f linha de retorno do combust vel utilizado para lubrifica o e refrigera o do bico injetor Figura 56 Bico Injetor Lubrifica o do Motor O sistema de lubrifica o do motor Diesel dimensionado para operar com um volume de leo lubrificante de 2 a 3 litros por litro de cilindrada do motor e vaz o entre 10 e 40 litros por Cavalo hora conforme o projeto do fabricante a b c d e f Os componentes b sicos do sistema de lubrifica o encontrados em todos o
11. vel com o meio litro de um motor de pist o convencional conforme veremos Os princ pios essenciais do motor Wankel n o s o f ceis de descrever mas antes de mais nada precisamos contar sua hist ria Figura 11 Felix Wankel Em 1951 Felix Wankel Figura 11 encarregado do Departamento de Pesquisas T cnicas em Lindau fez os primeiros contatos com os engenheiros da NSU para estudar os 24 ts asma problemas da vedacao de espacos irregulares Esses estudos resultaram na descoberta de que um motor mais ou menos triangular mas com lados convexos girando em uma c mara que tivesse aproximadamente a forma de um oito claro que as descri es s o matematicamente muito inexatas poderia desenvolver um verdadeiro ciclo de quatro tempos S Figura 12 Motor Rotativo Wankel Sna A primeira aplica o desse princ pio foi na forma de um compressor para o motor NSU de 50cc com dois tempos que iria estabelecer novos recordes mundiais em Utah em 1956 O compressor rotativo capacitou este pequeno motor a desenvolver 260HP por litro Isto deu ao pequenino carro a velocidade de quase 160km h Em 1958 Wankel fez um acordo com a companhia norte americana Curtiss Wright para que unissem seus esfor os nas tentativas de fabrica o de um grande motor baseado nestes princ pios Mais tarde come aram os testes com carros dotados de motores Wankel diferentes uns dos outros Dessa poca at 1963 o motor foi gradualment
12. vel entre si e o per metro do ringue Figura 21 Esquema do Motor Quasiturbine A entrada da mistura ar combust vel se d por uma janela da mesma forma que o escapamento essas aberturas podem ficar no contorno externo ou nas coberturas laterais H uma vela que s acionada na partida depois de entrar em funcionamento a igni o cont nua como numa turbina sendo transferida por fendas ou orif cios A alimenta o pode ser feita por um carburador simples ou por inje o cont nua Figura 22 Por suas caracter sticas o QT funciona em baixa rota o 3 000 rpm parece um limite razo vel Seus criadores dizem que para uma mesma pot ncia ele ocupa 30 menos espa o do que um motor a pist o economizando ainda mais em peso Figura 23 e Figura 24 O QT pode usar v rios tipos de combust vel variando do diesel ao hidrog nio Pode funcionar tamb m a vapor ou ar comprimido ou ser usado como compressor Como tem o centro vazio ele permite a montagem interna de um gerador el trico o que o torna muito apropriado para o uso em aplica es h bridas Se alimentado por um compressor ele pode ser convertido de quatro para dois tempos praticamente duplicando sua pot ncia espec fica Figura 22 Esquema de Funcionamento do Motor Quasiturbine 31 ana Figura 23 Partes M veis do Motor Quasiturbine Co A Figura 24 O Motor Quasiturbine Motor Alternativo Rotativo Idealizado ba
13. 80 e 120 rpm j h press o de compress o suficiente para a auto igni o e o In cio de funcionamento embora existam motores que necessitam de at 350 rpm para partir Ao iniciar O funcionamento o motor aumenta a rota o por seus pr prios meios e tende a arrastar o motor de partida por m como o pinh o est encaixado nas ranhuras helicoidais ele for ado a recuar desacoplando se da cremalheira do volante e at que o operador libere a chave de partida o motor de partida ir girar em vazio 73 Figura 62 Motor de Partida Motores Diesel antigos utilizam dispositivos auxiliares de partida Os motores modernos s necessitam desses dispositivos quando operando em ambientes de baixas temperaturas menos de zero C S o v rios os recursos auxiliares de partida a frio O mais utilizado atualmente a inje o de produtos vol teis ter por exemplo no coletor de admiss o Mas h motores que s o dotados de eletrodos incandescentes que s o alimentados pela s bateria s durante a partida para auxiliar o in cio de funcionamento Turboalimentador Normalmente denominado por turbina supercharger turbo compressor sobrealimentador supercarregador ou simplesmente turbo o que mais importa s o os seus efeitos sobre o desempenho do motor No caso dos motores Diesel tem a finalidade de elevar a press o do ar no coletor de admiss o acima da press o atmosf rica fazendo com que no mesmo volume seja poss v
14. Baixa brutal de press o em volume constante O esvaziamento do cilindro se efetua em press o atmosf rica Primeira fase compress o adiab tica Efetuada de maneira adiab tica a compress o leva os gases a uma certa temperatura contudo insuficiente para provocar a inflama o Segunda fase transforma o isovolum trica 45 e assa Introduz se uma fonte guente destinada a elevar instantaneamente a pressao dos gases fa sca el trica sem que o pist o tenha tempo de deslocar se durante essa transforma o de volume constante Terceira fase expans o adiab tica Terminada a inflamac o a massa gasosa distende se de maneira adiab tica e o fim dessa distens o corresponde a uma baixa sens vel de press o Quarta fase expans o isoc rica A abertura do escapamento provoca uma baixa brutal de press o que leva o Interior do cilindro press o atmosf rica enquanto o pist o bascular em ponto morto volume constante Na Figura 39 observa se os diagramas te rico e real do ciclo em quest o Observe se que o ciclo real sensivelmente diferente a PA TT IA VOLUMES PAIS PRA Figura 39 Diagramas do ciclo de Beau de Rochas A diagrama te rico B diagrama real O ciclo se aproxima do motor de combust o interna de igni o por centelha Determina se o rendimento t rmico desse ciclo como se segue admitindo se constante o calor espec fico do ar Ni asier 1 8 1 1 5 1 5 k 1 Ou Tp L Ciclo Ouatro T
15. Consumo Consumo hor rio de combust vel Consumo espec fico de combust vel B P com o ndice e refere se pot ncia efetiva e com o ndice i refere se pot ncia nominal a raz o entre a pot ncia medida no eixo e a pot ncia total desenvolvida pelo motor ou seja Nm Pe Pi Pe Pe P ou ent o Nm Pe Pe P Pi Psp l Ou rendimento econ mico o produto do rendimento Rendimento Util e nominal pelo rendimento mec nico N Nm Rendimento E o rendimento nominal Rela o entre a pot ncia indicada ni Indicado e a pot ncia total desenvolvida pelo motor Rendimento ES o rendimento calculado do motor ideal Te rico a rela o entre os rendimentos nominal e te rico n g Mp Rendimento a relac o entre as massas de ar efetivamente aspirada e a Volum trico te rica Motores Alternativos Consumo Espec fico Rendimento Mec nico Efici ncia O Ciclo mec nico o mesmo em qualquer motor alternativo Introduz se o combust vel no cilindro Comprime se o combust vel consumindo trabalho deve ser fornecido Queima se o mesmo Ocorre a expans o dos gases resultantes da combust o gerando trabalho Expuls o dos gases Nos motores a pist o este ciclo pode completar se de duas maneiras e ciclo de trabalho a quatro tempos e ciclo de trabalho a dois tempos 19 e assa O ciclo se completa a cada quatro cursos do mbolo de onde vem a sua d
16. Lei de aquecimento e a varia o da press o durante a combust o mediante o in cio e o desenvolvimento da inje o a n o ser com baixa compress o que por outro lado diminui o rendimento e se op e frontalmente ao princ pio do motor Diesel No tempo de alguns cent simos de segundo entre o come o da inje o e a igni o uma parte importante da quantidade injetada penetra na c mara de combust o e se inflama r pida e simultaneamente com o imprevisto aumento de press o Al m disto durante a igni o na fase fluida se formam per xidos com um indesej vel car ter explosivo Estas batidas d o aos carburantes um maior retardamento de igni o impr prio para motores Diesel A temperatura dos gases tem como limite superior a resist ncia das pe as alta temperatura e a qualidade do leo lubrificante e como limite inferior a temperatura da atmosfera O limite superior de press o dado pelo fato de que um aumento de compress o mesmo que pequeno acarreta um aumento nas for as do motor e no seu peso O limite inferior o da press o atmosf rica As limita es de Volume s o conseq ncia da necessidade de se evitar expans es demasiado grandes pois s se consegue uma pequena vantagem de pot ncia com a desvantagem de um motor muito grande Para avaliar o n vel da convers o de energia no motor h processos de c lculo que permitem determinar as limita es acima Inje o de Combust vel O ponto mai
17. Motor Diesel ari E cacas 58 Inje o de CombustiVel oooooooooconananannncnnnnnnnnnnonononanannnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnrnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnannos 59 Componentes do Sistema de En EC O saga o S aa iaa 61 Esad AAA RR RS 65 DOS a a 66 Trocador de Calor iii iii 67 leo Lubrificante PO 67 CAS CACOS dp ici 67 REFRIGERA O ARREFECIMENTO occcoccccnnoccnnnoccnonoccnnnccnnnocononoccnnnrcnnnarononoccnnnrononacanonicananos 70 A Agua de RejtSe ra CIO ia E FA SIS TENDE PARTIDA mm 13 TURBOALIMEN DADO mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmrmmmmm mmmmm 14 TERMOS IMPORTANTES PORTUGU S INGL S coocccnnnocccnnncccnnnnncccnonaconnnonacononarocnnanacannnnnoss 79 BIBLIOGRAFIA DA PARTE cerraba 80 e assa Esta apostila foi criada com inten o de dar subs dios ao aluno do Curso de Engenharia Mec nica da Uniju A mesma foi constru da utilizando se de informa es adquiridas da rede mundial de computadores Internet livros e revistas especializadas acrescentando se a tudo isso uma pitada particular do professor Introduc o Procura se desenvolver fora o conhecimento b sico necess rio um pouco da hist ria dos ve culos automotores colocando em uma linha do tempo a hist ria de v rias empresas famosas seus fundadores e curiosidades Ao final desta coloca se uma pequena bibliografia e sites interessantes sobre o assunto Defini o de Motores de Combust o Interna S o M quinas T rmicas Motoras nas quais a energia
18. a gasolina sob garantia SD Servi o de motores a gasolina sob garantia de manuten o SE Servi o de motores a gasolina em autom veis e alguns caminh es CA Servi o leve de motor Diesel CB Servi o moderado de motor Diesel CC Servi o moderado de motor Diesel e a gasolina e CD Servi o severo de motor Diesel Tamb m as for as armadas americanas estabeleceram especifica es para os leos lubrificantes que s o encontradas nas embalagens comerciais como MIL L 2104 B e MIL L 2104C para motores Diesel As diferen as entre os diversos tipos de lubrificantes reside nas subst ncias adicionadas ao leo para dot lo de qualidades outras S o os Aditivos que n o alteram as caracter sticas do leo mas atuam no sentido de refor las Os aditivos comumente usados s o FINALIDADE TIPO DE COMPOSTO USADO Compostos org nicos contendo enxofre f sforo ou nitrog nio tais como aminas sulfetos hidroxisulfetos fen is Metais como estanho zinco ou b rio frequentemente incorporados Atioxidantes ou inibidores de oxida o Anticorrosivos Compostos org nicos contendo enxofre ativo f sforo ou preventivos da corros o nitrog nio tais como sulfetos sais met licos do cido ou venenos catal ticos trifosf rico e c ras sulfuradas Compostos organo met licos tais como fosfatos alcoolatos fenolatos Sab es de elevado peso molecular contendo metais Detergentes bas a como magn sio
19. de refluxo l 4 diminui o do volume de fluxo girando o mbolo da bomba a mediante a cremalheira de regula o h e a luva de regula o f esta tem em sua parte Inferior uma fenda longitudinal na qual penetra uma pe a transversal de a 5 volume zero Figura 52 Posi es dos pist es de 1 a 5 para a regula o da quantidade injetada para a Bomba Injetora Bosch 62 E uNa Tubo de press o V lvula Cilindro gt Elemento Pist o Cremalheira 3 Manga de regulagem a A AR e o E 1 Asa do pist o lt ATTE AS Mola de pist o Prato de mola Tucho de roletes Eixo de comando Bomba alimentadora Figura 53 Bomba Injetora BOSCH em linha com bomba alimentadora 63 s asma D bito nulo D bito m dio D bito m ximo Figura 54 Posi es da Bomba de Inje o il Ponto morto inferior Inicio de d bito D bito Fim de d bito Em d bito total Figura 55 Posi es da Bomba de Inje o b Bicos injetores Normalmente instalados nos cabecotes tem a finalidade de prover o suprimento de combust vel pulverizado em forma de n voa A agulha do injetor se levanta no come o da inje o devido ao impacto da press o na linha de combust vel suprida pela bomba injetora Durante os intervalos de tempo entre as inje es se mant m fechado automaticamente pela a o de uma mola Uma pequena quantidade de combust vel
20. deve exceder a 0 1 em peso sedimentos Res duos de ASTM D524 N o deve exceder a 0 25 em peso em 10 de carbono ou D 189 res duos 52 C 125 F m nimo Algumas sociedades classificadoras exigem ponto de fulgor mais elevado 12 C abaixo da temperatura esperada de opera o N mero de Cetana Ponto de fulgor ASTM D 93 Ponto de N voa ASTM D 97 Corros o por enxofre ativo sobre l mina de cobre ASTM D 482 A curva de destila o deve ser suave e cont nua 98 do combust vel deve evaporar abaixo de 360 C Todo o combust vel deve evaporar abaixo de 385 C ASTM D 130 N o deve exceder o n 2 ap s 3 horas a 50 C Destila o ASTM D 86 Os hidrocarbonetos n o carburados perdas na exaust o e por vazamentos nas veda es dos pist es o formalde do rea o parcial da mistura de combust vel e ar o mon xido de carbono os xidos n tricos rea o do ar com press o e temperaturas elevadas e todos os componentes de mau cheiro como a fuligem podem causar problemas A import ncia dos componentes carcin genos e t xicos nos gases de escapamento preocupa o no mundo inteiro e vem sendo objeto de padr es e normas para a prote o ambiental 55 9 unai A energia t rmica liberada na combust o n o totalmente aproveitada para a realiza o de trabalho pelo motor Na realidade a maior parcela da energia desperdi ada de v rias formas Motores Diesel de grande porte e baixa rot
21. kncl krupp com br Componentes de motor suspens o dire o e transmiss o WWW trw com Componentes de direc o suspens o cintos de seguranca airbags www visteon com br Sistemas e sub sistemas automotivos www zf group com br Sistemas de transmiss es e dire es www elliott turbocharger com Sistemas de sobre alimentac o 82 Motores Especiais Wankel gt www monito com wankel gt www wankel rotary com QuasiTurbine ii Ab ah 1 1 4 1 1 db 1 1 Ab 1 1 1 1 1 1 Y Y y Y Y y www quasiturbine com http qurbine com http vibration qurbine com http vehicle qurbine com http transportation qurbine com http pump qurbine com http power qurbine com http pneumatic qurbine com http motor qurbine com http hydrogen qurbine com http hybrid qurbine com http gasoline qurbine com http engine qurbine com http diesel qurbine com http compressor qurbine com http turbinesolution com http www turbinesolution com http zerovibration com http vehicle zerovibration com http transportation zerovibration com http qurbine zerovibration com http quasiturbine zerovibration com http pump zerovibration com http power zerovibration com http pneumatic zerovibration com 83 http motor zerovibration com http hydrogen zerovibration com http hybrid zerovibration com http gasoline zerovibration com http engine zerovibration com http diesel zerovibration http compressor zerov
22. por reduzir o volume da c mara de combust o ou que estejam trabalhando com o avan o da igni o adiantado com rela o ao ideal para aquele motor 15 e unas Aspecto Zona dos an is e cabe a do pist o parcialmente destru das Furo no topo do pist o Figura 5 Danifica o por Pr Igni o Aspecto Cabe a do pist o parcialmente destru da Figura 6 Danifica o por Detona o Avan o Nome empregado mais comumente para designar o quanto a fa sca da vela dever ser avan ada com rela o ao P M S do pist o para iniciar o processo de combust o Faz se O avan o para se obter a m xima press o sobre o pist o quando o mesmo atinge o P M S melhorando a performance do motor Num autom vel o avan o pode ser de 03 tipos a v cuo centr fugo ou eletr nico Os dois primeiros absolutamente mec nicos atuam diretamente sobre o distribuidor Figura 7 sendo pass veis de erro operacional 16 Figura 7 O Sistema de Igni o Convencional e o Distribuidor O terceiro tipo de avan o o eletr nico existe na mem ria do sistema de comando da igni o ou o que bem mais moderno e comum atualmente na central eletr nica que comanda a Inje o e igni o simultaneamente Outras Defini es e Nomenclatura A nomenclatura utilizada pelos fabricantes de motores normalmente encontrada na documenta o t cnica relacionada obedece a nota o adotada pela norma DIN 1940 Existem nor
23. qu mica dos combust veis se transforma em trabalho mec nico o fluido de trabalho consiste nos produtos da combust o Classifica o dos MCI Os MCI podem ser classificados em a Quanto a propriedade do g s na admiss o gt ar Diesel gt mistura ar combust vel Otto b Quanto igni o gt por centelha ICE spark ignition SD gt por compress o ICO compression ignition CI c Quanto ao movimento do pist o gt Alternativo Otto Diesel gt Rotativo Wankel Quasiturbine d Quanto ao ciclo de trabalho gt 2 tempos gt 4 tempos e Quanto ao n mero de cilindros gt monocil ndricos gt policil ndricos f Quanto disposi o dos cilindros gt em linha gt opostos boxer gt em V gt em estrela radial g Quanto utiliza o gt ESTACION RIOS Destinados ao acionamento de m quinas estacion rias tais como Geradores m quinas de solda bombas ou outras m quinas que operam em rota o constante gt INDUSTRIAIS Destinados ao acionamento de m quinas de constru o civil tais como tratores carregadeiras guindastes compressores de ar m quinas de minera o ve culos de opera o fora de estrada acionamento de sistemas hidrost ticos e outras aplica es onde se exijam caracter sticas especiais espec ficas do acionador gt VEICULARES Destinados ao acionamento de ve culos de transporte em geral tais como caminh es e nibus g
24. s faces do rotor est o em tr s fases diferentes do ciclo ao mesmo tempo Figura 15 Mercedes Benz C 111 com motor rotativo As vantagens do motor Wankel sobre os motores de pist o convencional s o muitas Em primeiro lugar n o existem vibra es devido ao fato de que s h um movimento rotativo e isso significa ainda menor desgaste e vida mais longa 26 e asma Figura 16 Motor Rotativo de 4 rotores utilizado no Mercedes C 111 O motor Wankel n o tem nada de complicado ao contr rio tem poucos componentes bem menor e consome bem menos do que os outros motores Entre suas desvantagens incluem se uma curva de pot ncia n o muito el stica e problemas em manter uma perfeita vedac o entre os cantos do rotor e as paredes da c mara o que causa algumas dificuldades devido ao rigor das especifica es do projeto e as toler ncias m nimas na produc o Figura 17 NSU Spider modelo esportivo de dois lugares com motor rotativo Wankel No diagrama a face CA do rotor pode ser vista nas posic es 1 e 4 passando gradualmente atrav s dos sucessivos est gios da primeira fase Inje o na qual a mistura explosiva de ar e gasolina introduzida na c mara Voltemos figura e vejamos o lado AB Ele agora come a a fase que AC tinha atingido na figura IV fase de compress o Esta fase pode ser seguida nas posi es 5 6 e 7 Assim que este ponto atingido a nica vela de igni o produz centelha e os gases de
25. sais minerais produzidos por gua com elevado grau de dureza que obstruem as passagens provocando restri es e dificultando a troca de calor s o bastante fregiientes gua muito cida pode causar corros o eletrol tica entre materiais diferentes O tratamento pr vio da gua deve ser considerado quando por exemplo for encontrado um teor de carbonato de c lcio acima de 100 ppm ou acidez com PH abaixo de 7 0 O sistema de arrefecimento periodicamente deve ser lavado com produtos qu micos recomendados pelo fabricante do motor Geralmente recomendado um flushing com solu o a base de cido ox lico ou produto similar a cada determinado numero de horas de opera o 72 E ungal Sistema de Partida Os dispositivos de partida do motor Diesel podem ser el tricos pneum ticos ou a mola A partida el trica empregada na maioria dos casos Utiliza se se a partida pneum tica ou a mola onde por qualquer motivo n o seja vi vel a utiliza o de partida el trica que o meio de menor custo A partida a mola s aplic vel em motores Diesel de menor porte abaixo de 100 CV Para motores Diesel de grande cilindrada a partida a ar comprimido feita por meio da descarga de certa quantidade de ar sob alta press o em um cilindro predefinido cujo mbolo posicionado pr ximo ao PMS para receber o primeiro impulso Ao deslocar se rapidamente em sentido descendente faz com que em outros cilindros os mbolo
26. vazamentos de leo lubrificante que quando ocorre pelo lado do rotor frio pode consumir o leo lubrificante do c rter sem que seja percebido Em geral o mau funcionamento do turboalimentador percebido pela perda de pot ncia do motor sob plena carga e pela presen a de leo lubrificante e fuma a preta na tubula o de escapamento Em alguns casos pode se perceber ru do anormal Filtro de ar obstru do tamb m uma causa freqiiente de defeito do turboalimentador O efeito da suc o do rotor do compressor no interior da carca a puxa leo lubrificante atrav s das veda es do eixo provocando defici ncia de lubrifica o e consumo excessivo de lubrificante 76 E unai Air Cleaner Camshaft Rocker Arm Hydraulic Ajuster Intake Valve Sprocket Exhaust Valve Piston Connecting Timing Belt NS LD P Crankshaft N q y N a TZ Oil Pump Oil Pickup da e Timing Belt Tensioner Crankshaft Sprocket Figura 65 Se o longitudinal de um motor OHC Chrysler 4 cilindros de 2 2 litros 77 Figura 66 Motor Diesel Cummins modelo 6CT8 3 em corte 78 01 Motor 8 cilindros em V com inje o de combust vel e Igni o por Centelha 02 ventilador 03 embreagem do ventilador para acionamento viscoso 04 distribuidor da igni o distribuidor com avan o v cuo 05 tambor de corrente dupla 06 mancal do eixo de cames 07 duto de respiro 08 tubo de leo para lubrific
27. vel que s o injetadas inflamam se ap s terem sido levadas temperatura de auto 1gnic o pelo ar pr aquecido e comprimido no cilindro O intervalo de tempo entre a inje o e a igni o deve estar sincronizado com a calagem da rvore de manivelas correspondente a eleva o adequada de press o O retardo da igni o deve ser o m nimo poss vel caso contr rio chega c mara de combust o uma quantidade excessiva de combust vel n o queimado que ir produzir aumento de press o no pr ximo tempo de compress o e reduzir a lubrifica o entre as camisas dos cilindros e os an is de segmento resultando com a continuidade do processo em desgaste que num primeiro momento conhecido como espelhamento das camisas dos cilindros Combust veis Diesel com boa igni o tem um pequeno retardo proporcionam compress o uniforme para a combust o e opera o suave do motor O retardo da igni o depende do tipo de combust vel press o e temperatura na c mara de combust o 58 E unai Retardo da inje o Medido pela calagem da rvore de manivelas o intervalo de tempo necess rio ao pist o da bomba de inje o para levar a quantidade de combust vel situada entre a canaliza o da bomba e o assento da v lvula de inje o bico injetor press o de inje o Infelizmente quase imposs vel especialmente nos motores de funcionamento r pido controlar de maneira satisfat ria o programa de combust o
28. 100 kcal cv h nos motores com refrigera o a ar Trocador de Calor leo Lubrificante O leo lubrificante est para o motor assim como o sangue est para o homem Gra as ao desenvolvimento da tecnologia de produ o de lubrificantes poss vel atualmente triplicar a vida til dos motores pela simples utiliza o do lubrificante adequado para o tipo de servi o Os leos lubrificantes dispon veis no mercado s o classificados primeiro pela classe de viscosidade SAE Society Of Automotive Engineers e a seguir pela classe de pot ncia API American Petroleum Institute A caracter stica mais importante do leo lubrificante a sua viscosidade que a resist ncia interna oferecida pelas mol culas de uma camada quando esta deslocada em relac o a outra o resultado de um atrito interno do pr prio lubrificante Existem v rios aparelhos para medir a viscosidade Para os leos lubrificantes utilizados em motores adotado o Viscos metro Saybolt Universal O sistema Saybolt Universal consiste em medir o tempo em segundos do escoamento de 60 ml de leo determinada temperatura A indica o da viscosidade em SSU Segundos Saybolt Universal As temperaturas padronizadas para o teste s o 70 100 130 ou 210 F que correspondem respectivamente a 21 1 C 37 8 C 54 4C e 89 9C Em ess ncia consiste de um tubo de 12 25 mm de comprimento e di metro de 1 77 mm por onde deve escoar os 60 ml de leo
29. 4 MOTORES RA L i O sica 30 Moor OaS DIE arcaicas 30 COMO TIA A A ia 30 Motor Alternativo ROLQLVO visitando s isaieeirh a san i SI Motor de Parafusos HelicoidadiS iia taa 35 VEICULOS HIBRIDOS urraca 37 Selecao dos eos ln A EEE OH AGH OR AGA sine nsi us asa ini Gas de 38 let AAA PPP IR TST OE EO PRN RE E TOR E RT 40 Fuel Cell C lula de Combust vel ooooonnccnncconnninoncnnoncnonnnnnrcnnnrnnnarnnnacnnnccnnnrconarcnnaccnnnono 41 CICLOS DE POTENCIA ao apr 43 Ciclode CANO m mm m m rmrm r m r NA E AAEE E 43 COS de Doe DESC ir 45 CCO 1 0 orais onda A a E EOS E 45 TO O DES E rr rr rmrm mrmrmrmrm rmrmr mr en 47 CCO MS Opa E E EE 50 PRINCIPAIS COMPONENTES DOS MC ocoooonncnnnnnnocccnnnnnonccnnnnnononnnnnnnnnnnnnnnonononnnnnnnnnnnnnncnaninnnos 51 Dioco CO MO OT asa Nc 51 CADEC EEEE se CRM OEEO T P E EE CRER a 52 CRC ci 52 F qi A o PUE E AE E EEA OAE 52 Ei PORRO o E A E E EEE A 53 A EE E AEE E 53 Eno Comando de Val Vilas aid 53 VET IN A A A IA 33 Conjunto de Acionamento das V lvulas oi bit 54 COMBUST VEIS mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmrmrmrmrmrmmmmmmmmmm 54 AP Pe ES PERO 54 Iss is sa MI ire Ca al ODIN mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm mmmmmmmmmmmmmmmmmmmm mmmmmi 56 Relata Ar CoOmbustuve mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm mmmmmmmmm mmmmmmmmmrmmmmmmmmmmmmmrmmrmm mmmmmmmmiH 56 Gases de Escape POMO dai ENESE AN ERKAK EEEE EES SNEER EREET OSEE ES 37 A Combust o no
30. Evolv Figura 20 Mazda RX 2000 Evolv DESCRI O WANKEL MAZDA 13B EVOLUTION 1 3 2 cilindros rotores em linha dois turbocompressores e intercoolers inje o multiponto gasolina CILINDRADA 1 308 cm POT NCIA 280 cv a 9 000 rpm POT NCIA ESPEC FICA 215 3 cv l TORQUE 21 3 kgf m a 8 000 rpm COMPRIMENTO 4 285 mm LARGURA 1 760 mm 29 ALTURA 1 350 mm PESO N o dispon vel TRACAO Traseira C MBIO Manual de 6 marchas CONFIGURACAO Cup FREIOS Discos ventilados nas quatro rodas VELOCIDADE M XIMA N o dispon vel ACELERACAO 0 100 km h N o dispon vel Motores Conceito Motor Quasiturbine Muita pot ncia torque uniforme baixa vibrac o pouco consumo peso reduzido Parece plataforma eleitoral mas s o as qualidades proclamadas pelos inventores do Quasiturbine um motor rotativo com caracter sticas in ditas que est sendo desenvolvido no Canad Criado por um grupo encabe ado pelo f sico Gilles Saint Hilaire o Quasiturbine recebeu este estranho nome por funcionar de forma semelhante a uma turbina As turbinas geram energia de forma cont nua sem interrup o Em cada rota o ou seja 360 graus o QT gera energia durante 328 graus Para comparar num motor normal de quatro tempos cada pist o gera energia apenas uma vez a cada duas rota es e assim mesmo no m ximo por 90 graus Por ser um motor rotativo inevit vel comparar o QT com o Wankel o nico desse tipo que chegou a se
31. a o do eixo de cames 09 eixo de cames comando de v lvulas no cabe ote 10 borboleta do carburador 11 silenciador interno 12 regulador de de combust vel 13 coletor de admiss o 14 bloco do motor 15 volante 16 biela 17 mancal de linha do virabrequim 18 virabrequim 19 parafuso de drenagem do leo 20 corrente da bomba de leo 21 abafador de vibrac o 22 eixo motor do distribuidor press o E ungal Termos importantes Portugu s Ingl s 01 eight cylinder V vee fuel injection spark ignition engine 02 fan line 03 fan clutch for viscous drive 04 ignition distributor distributor with vacuum timing control 05 double roller chain 06 camshaft bearing 07 air bleed duct 08 oil pipe for camshaft lubrication 09 camshaft an overhead camshaft 10 venturi throat 11 intake silencer absorption silencer Am Absorption muffler 12 fuel pressure regulator 13 inlet manifold 14 cylinder crankcase 15 flywheel 16 connecting rod piston rod 17 cover of crankshaft bearing 18 crankshaft 19 oil bleeder screw oil drain plug 20 roller chain of oil pump drive 21 vibration damper 22 distributor shaft for the ignition distributor distributor 79 E unai Bibliograf a da Parte VAN WYLEN G J SONNTAG R E Fundamentos da Termodin mica Cl ssica Editora Campus S o Paulo SP Edi o CHVETZ I KONDAK M KIRAKOVSKI N et ali T rmica General Termodinamica Tecnica Turbi
32. a o tem melhor aproveitamento da energia obtida na combust o O calor gerado pelo poder calor fico do leo Diesel se dispersa e apenas uma parcela transformada em pot ncia til Para os motores Diesel de pequeno porte e alta rota o em m dia o rendimento t rmico se situa entre 36 e 40 o que para m quinas t rmicas considerado alto Abaixo vemos um diagrama de fluxo t rmico para um motor Diesel de grande cilindrada diagrama Sankey onde se pode ter uma id ia de como o calor aproveitado Energia T rmica do Combust vel amp RS Pot gj E EI2kCAICV h kcal CVh lt A 60 keal CV h ha m ER e 140 kcal CVh 90kcaliCV A Figura 48 Diagrama de fluxo t rmico de um motor Diesel de grande cilindrada com turbocompressor acionado pelos gases de escape e refrigerac o for ada Na figura acima o calor aduzido de 1508 kcal cv h com pe 8 kp cm V se que 41 5 do calor transformado em pot ncia til 22 4 trocado com a gua de refrigera o e 36 1 sai com os gases de escape Rela o Ar Combust vel Para a combust o completa de cada part cula de combust vel requer se da mistura de acordo sua composi o qu mica uma determinada quantidade de oxig nio ou seja de ar o ar te rico necess rio Armin A falta de ar mistura rica produz em geral um consumo demasiado alto de combust vel e forma o de CO mon xido de carbono ou fuligem A combust o nos motores exige um e
33. a pelo ndice de cetana O leo Diesel uma mistura de hidrocarbonetos com ponto de ebuli o entre 200 e 360 C obtido por destila o do petr leo por hidrogena o s ntese ou 54 fe una craqueamento catal tico a baixas temperaturas Tem poder calor fico m dio ou calor de combust o de 11 000 kcal kg O leo Diesel comum ou comercial utilizado universalmente embora atenda aos requisitos b sicos em termos de caracter sticas f sicas e qu micas requer cuidados quanto ao manejo e utiliza o A gua presente em maior ou menor concentra o o principal contaminante e deve sempre ser removida por centrifuga o ou filtragem especial com decantadores Como os componentes das bombas e bicos injetores s o constru dos com folgas adequadas lubrifica o pelo pr prio leo Diesel a presen a de gua os danifica imediatamente Al m de gua todo leo Diesel tem um certo teor de enxofre que n o pode ser removido do qual resulta ap s a combust o compostos nocivos sa de S o as seguintes as caracter sticas e especifica es para o leo Diesel adequado PROPRIEDADE ESPECIFICA O M TODO DE TESTE EM LABORAT RIO ASTM D 445 1 3 a 5 8 CentiStoke a 40 C No m nimo 40 exceto em clima frio e servi o ASTM D 613 em marcha lenta por per odos prolongados quando ser necess rio numero mais elevado Teor de Enxofre Ran N o deve exceder a 1 0 em peso ou 1552 Sa i H ASTM D 1796 N o
34. a se ao mesmo tempo com o ciclo Diesel e com o de Beau de Rochas Otto O rendimento do ciclo Diesel dado pela rela o n pr y ClTo Ta _ Ta Tp Ta 1 On Cp Te Tp KT To Tg 1 importante notar que no ciclo Diesel a raz o de compress o isoentr pica maior do que a raz o de expans o 1soentr pica Ciclo Quatro Tempos Ciclo Diesel O engenheiro Rudolf Diesel 1858 1913 em fevereiro de 1892 publicou em Berlim um fasc culo intitulado Teoria e constru o de um motor t rmico racional onde expunha suas id ias para a realiza o pr tica do ciclo de Carnot Ainda na Alemanha come a a constru o do seu primeiro motor em Ausburgo Em 1897 utilizando um j melhorado monocil ndrico di metro de 250mm curso de 400mm e consumo de 247g de combust vel por cavalo e por hora desenvolve 20HP a 172rpm e rendimento t rmico de 26 2 os motores a gasolina rendiam 20 e os a vapor 10 O motor desenvolvido trabalhando a quatro tempos possui basicamente duas grandes diferen as de um motor a gasolina O motor aspira e comprime apenas ar Um sistema de inje o dosa distribui e pulveriza o combust vel em dire o dos cilindros O combust vel inflama se ao entrar em contato com o ar fortemente aquecido pela compress o Utiliza taxa de compress o de aproximadamente 19 1 48 Ciclo Dois Tempos Ciclo Diesel E asal O motor Diesel a dois tempos n o trabalha com uma pr compress o no c
35. aioria dos motores modernos utilizam o processo de inje o direta de combust vel em virtude do seu melhor rendimento t rmico 60 fail ai pr m Y am m m A ACA A CL IRA A Figura 50 Processos de Inje o direta a inje o direta no ar parado Cummins b jato sobre a cabe a do pist o com c mara de mistura t rmica processo MAN M Componentes do Sistema de Inje o Bomba injetora A inje o do combust vel Diesel controlada por uma bomba de pist es respons vel pela press o e dosagem para cada cilindro nos tempos corretos Na maioria dos motores Diesel utiliza se uma bomba em linha dotada de um pist o para cada cilindro e acionada por uma rvore de cames que impulsiona o combust vel quando o mbolo motor pist o atinge o ponto de in cio de inje o no final do tempo de compress o Alguns motores utilizam bombas individuais para cada cilindro e h outros que utilizam uma bomba de press o e vaz o vari veis fazendo a inje o diretamente pelo bico injetor acionado pela rvore de comando de v lvulas H ainda aqueles que utilizam bombas rotativas que distribuem o combust vel para os cilindros num processo semelhante ao do distribuidor de corrente para as velas utilizado nos motores de autom veis As bombas injetoras rotativas ou em linha para que funcionem s o instaladas no motor sincronizadas com os movimentos da rvore de manivelas Ao processo de Instala o da bomba
36. arter Ele tem carregamento for ado por meio de um compressor volum trico rotativo ou de uma ventoinha Possui tamb m um sistema de lubrifica o semelhante aos motores de quatro tempos isto leva leo no carter e possui bomba de leo filtro etc V se na Figura 88 um exemplo de motor Diesel dois tempos Estando os orif cios de escapamento e de admiss o fechados pelo pist o que est aproximando se do ponto morto superior o combust vel injetado no cilindro e a combust o come a No fim do tempo motor a posi o do pist o permite a abertura do orif cio de escapamento A sa da foi estudada de modo a garantir a evacua o r pida dos gases queimados no coletor de escapamento As press es elevadas geradas pela combust o no tempo motor repelem em sentido oposto o pist o que age na biela fazendo o virabrequim girar Imediatamente depois o orif cio de admiss o descoberto e o ar contido na c mara de ar alimentada pelo compressor em baixa press o entra precipitadamente no cilindro expelindo os gases queimados residuais pelos orif cios de escapamento Figura 41 Esquema de funcionamento do Motor Diesel 2 tempos e assa Vantagens O motor de dois tempos com o mesmo dimensionamento e rpm d uma maior pot ncia que o motor de quatro tempos e o torque mais uniforme Faltam os rg os de distribui o dos cilindros substitu dos pelos pist es combinados com as fendas de escap
37. avancada 3 Os motores T rmicos O motor t rmico de um ve culo h brido converte a energia qu mica liberada na combust o de um combust vel em energia cin tica que aproveitamos para mover as rodas ou para gerar energia el trica Honda Insight Honda Insight Web Site www hondainsight com A Honda possui uma hist ria de produzir novas tecnologias eficientes e de baixas emiss es poluidoras Pode se recordar o Civic CVCC 1973 que aprovou as normas de emiss o da Calif rnia ou o 1 3 Civic CRX 1984 que obteve impressionantes resultados com um motor a gasolina Com o Insight a Honda se adianta em produzir um ve culo com baix ssimas emiss es tima efici ncia de combust o e m dia pot ncia Figura 34 O Honda Insight Dados do ve culo Tipo de ve culo Coupe Tra o Dianteira 3 portas 2 pessoas Consumo cidade estrada 25 93 29 76 km litro Acelera o 0 a 95 km h Em resumo o Insight um ve culo h brido gasolina el trico com emiss es ultra baixas com um rendimento alt ssimo Est equipado com um motor de 1 0 litros e um motor el trico compacto O autom vel n o dever ser ligado ao resto dos autom veis 40 ana el tricos porque as baterias s o recarregadas ao se frear e pelo motor a gasolina Sua autonomia pode chegar a 965km com um tanque Fuel Cell C lula de Combust vel 14 Nos ltimos seis anos a DaimlerChrysler AG investiu pesado para possibilitar que a c
38. b rio e estanho Compostos organo met licos tais como naftenatos e sulfonatos Sais org nicos contendo metais com c lcio cobalto Dispersantes o e estr ncio Agentes de press o Compostos de f sforo como fosfato tricres lico leo de banha extrema sulfurado compostos halogenados Sab es de chumbo tais como naftenato de chumbo Preventivos contra a Aminas leos gordurosos e certos cidos graxos Derivados ferrugem halogenados de certos cidos graxos Sulfonatos Redutores do ponto de Produtos de condensa o de alto peso molecular tais como 69 fluidez fen is condensados com cera clorada Pol meros de metacrilato Refor adores do ndice Olefinas ou 1so olefinas polimerizadas Pol meros but licos de viscosidade steres de celulose borracha hidrogenada Como a viscosidade a caracter stica mais importante do leo lubrificante natural que os centros de pesquisas do ramo dedicassem especial atenc o a essa propriedade Sabe se que todos os leos apresentam uma sensibilidade a temperatura no que concerne viscosidade alguns ser o mais sens veis que outros observando se que os leos naft nicos sofrem mais a sua a o que os paraf nicos Com o desenvolvimento t cnico exigindo qualidades mais aprimoradas dos leos muitas vezes chamados a trabalhar em condi es de temperatura bastante vari veis tornou se necess rio conhecer bem as caracter sticas viscosidade versus tempera
39. binarem com alguns outros componentes do combust vel podem produzir compostos indesej veis os quais s o lan ados na atmosfera misturando se ao ar que respiramos Alguns desses compostos como o SO s o prejudiciais e atualmente s o objeto de preocupa o mundial As organiza es internacionais como a EPA nos Estados Unidos o CONAMA do Brasil e outras entidades vem estabelecendo padr es para controle dos n veis de emiss es desses poluentes e se considerarmos os milh es de motores que existem no planeta emitindo milh es de toneladas desses produtos diariamente veremos que realmente existem motivos para preocupa es Para os autom veis na Europa j obrigat rio o uso de catalisadores e no Brasil essa obriga o ser estabelecida em futuro pr ximo Os DETRAN j est o equipados com os equipamentos de medi o de emiss es e a partir do pr ximo ano n o mais ser o licenciados ve culos com altos n veis de emiss es Os motores Diesel produzidos atualmente necessitam atender a limites estabelecidos em normas internacionais sendo esses limites periodicamente reduzidos a fim de obrigar os fabricantes a desenvolverem motores capazes de produzirem pot ncia com o m ximo aproveitamento do combust vel e o m nimo de emiss es Como ilustra o vide abaixo tabela de emiss es de um motor Diesel novo em boas condi es de opera o e aprovado em testes de emiss es 57 Emiss o Descri o gr HP h HC
40. ca do movimento como por exemplo Frenagem regenerativa que contribui para minimizar a energia perdida nas frenagens habituais na condu o do ve culo Motor el trico mais pequeno de acordo com a carga m dia conduzida j que o este o que suporta os picos de carga como nas acelera es ou simplesmente no percurso normal Grande diminui o do consumo que pode chegar a 50 do consumo normal de um ve culo Grande diminui o das emiss es j que o motor t rmico trabalha em regimes altamente eficientes e consome menos combust vel Emprego de combust veis alternativos reduzindo a depend ncia dos combust veis f sseis devido a grande variedade de motores t rmicos que se pode usar Sele o dos Componentes A sele o dos componentes de um ve culo h brido feita sobre todas as op es vi veis atendendo a configura o escolhida para o autom vel Deve se definir as caracter sticas dando se prioridade para a pot ncia ou a economia na hora de escolher a configura o e os componentes do ve culo 1 O motor el trico O motor el trico e seu mecanismo de controle uma das pe as fundamentais de qualquer ve culo h brido Deve ser capaz de gerar eletricidade ou de gerar pot ncia mec nica de 38 E uNa maneira que se ajuste rapidamente as necessidades do ve culo de forma que sua efici ncia seja a mais alta poss vel As duas possibilidades existentes para motores el tricos s o corrente c
41. clos dos motores de combust o interna Pode ser expressa por Vp Vo XVe gt 1 a pot ncia dentro dos cilindros Abreviadamente Pot ncia denominada de IHP Indicated Horsepower consiste na Indicada soma das pot ncias efetiva e de atrito nas mesmas condi es de ensaio p Pot ncia Pot ncia dissipada sob carga inclusive engrenagens l Dissipada internas Es Dissipa o de pot ncia pela carga Consumo de pot ncia por atrito bem como do equipamento auxiliar para funcionamento do motor parte a carga P 7 Vh Ve m H V Consumo de Pot ncia Pot ncia Te rica Pot ncia te rica calculada por compara o de m quina 18 ideal Hip teses para este c lculo aus ncia de gases residuais queima completa paredes isolantes sem perdas hidrodin micas gases reais a press o hipot tica constante que seria necess ria no interior do cilindro durante o curso de expans o para desenvolver uma pot ncia igual pot ncia no eixo a press o hipot tica constante que seria necess ria no interior do cilindro durante o curso de expans o para desenvolver uma pot ncia igual pot ncia nominal ara a press o hipot tica constante que seria necess ria no Press o M dia de P Lp q E E interior do cilindro durante o curso de expans o para r Press o M dia Efetiva Press o M dia Nominal Atrito E k e E desenvolver uma pot ncia igual a pot ncia de atrito
42. do sistema de arrefecimento encontra se estampada na tampa do radiador Ao substituir a tampa necess rio utilizar outra de mesma press o 71 E unai a afluxo b sa da fria c sa da quente d prato da v lvula do lado quente com frestas de veda o para deixar escapar o ar durante o abastecimento e prato da v lvula lado frio f enchimento de cera g vedac o de borracha o curso da v lvula depende da variac o de volume do material el stico cera durante a fus o ou solidifica o a v lvula de sobrepress o b molas de a c tubo de descarga d v lvula de depress o e tampa Figura 61 Tampa do Radiador com v lvulas de sobrepress o e de depress o A gua de Refrigera o A gua do sistema de refrigera o do motor deve ser limpa e livre de agentes qu micos corrosivos tais como cloretos sulfatos e cidos A gua deve ser mantida levemente alcalina com o valor do PH em torno de 8 0 a 9 5 Qualquer gua pot vel que se considera boa para beber pode ser tratada para ser usada no motor O tratamento da gua consiste na adi o de agentes qu micos inibidores de corros o em quantidade conveniente geralmente por meio de um filtro instalado no sistema conforme recomendado pelo fabricante A qualidade da gua n o interfere no desempenho do motor por m a utiliza o de gua inadequada a longo prazo pode resultar em danos irrepar veis A forma o de dep sitos s lidos de
43. e devem ser substitu dos a cada troca do leo lubrificante nos per odos recomendados pelo fabricante do motor Atualmente o tipo mais utilizado o spin on atarrachante O filtro de fluxo integral dotado de uma v lvula acionada por press o diferencial que em caso de entupimento do elemento abre se deixando circular o leo sem filtrar n o permitindo que o motor trabalhe sem circula o de lubrificante Nem sempre vantajoso utilizar o elemento de filtro mais barato Aparentemente todos os elementos de filtro dispon veis no mercado e s o muitos s o iguais Entretanto h diferen as impercept veis que devem ser consideradas Como n o poss vel para o consumidor fazer testes de qualidade dos filtros aplicados nos motores que utiliza recomend vel que se adquiram somente elementos de filtro que sejam homologados pelos fabricantes de motores os quais j efetuarem os testes de qualidade apropriados S o conhecidos como marcas de primeira linha e em geral equipam motores que saem da linha de montagem 66 E unai O trocador de calor ou radiador de leo tem a finalidade de transferir calor do leo lubrificante cuja temperatura n o pode ser superior a 130 C para o meio refrigerante utilizado no motor Nos motores refrigerados a ar o trocador de calor instalado na corrente de ar A transfer ncia de calor para o refrigerante de aproximadamente 50 kcal cv h para os motores refrigerados a gua e de
44. e do turboalimentador fica sensivelmente reduzida podendo ser medida em numero de partidas ao inv s de horas de opera o Nas demais aplica es onde n o h paradas freq entes do motor em alta rota o a durabilidade do turboalimentador pode chegar a at 4 000 horas contra o m ximo de 1 000 partidas nos grupos Diesel geradores Por isso recomenda se n o parar o motor imediatamente ap s o al vio da carga deixando o operar em vazio por um per odo de 3 a 5 minutos Existe um dispositivo acumulador de press o para ser instalado na linha de lubrifica o do turboalimentador que ameniza os efeitos das paradas por m n o fornecido de f brica pelos fabricantes de motores Diesel devendo quando for o caso ser instalado pelo usu rio Os reparos no turboalimentador devem ser feitos de prefer ncia pelo fabricante A maioria dos distribuidores autorizados disponibiliza para os usu rios a op o de venda de remanufaturado a base de troca que al m de ser r pida tem a mesma garantia da pe a nova Em geral as oficinas que se dizem especializadas utilizam buchas de bronze em substitui o das buchas sinterizadas e usinam as carca as quando da realiza o de recondicionamentos e na maioria dos casos n o disp em do equipamento para balanceamento do conjunto rotativo fazendo com que a durabilidade de um turboalimentador recondicionado nessas condi es fique ainda mais reduzida O defeito mais frequente o surgimento de
45. e e combust o assim como as de carga Desvantagens Al m das bombas especiais de exaust o e de carga com menor poder calor fico e consumo de combust vel relativamente elevado carga calor fica consideravelmente mais elevada que num motor de quatro tempos de igual dimensionamento SO fendas de exaust o abertas SS fendas fechadas De AO a SO expandem se os gases de combust o de AS at SS carga posterior vezes a alta press o Pode se tomar como valores m dios para os pontos de distribui o AO 70 antes do PMI AS 30 depois do PMI SO 40 antes do PMI SS 40 depois do PMI EB in cio da inje o EE fim da Inje o Figura 42 Gr fico de press es em um motor Diesel de dois tempos com v lvula de admiss o no cabe ote e fendas de exaust o por fluxo cont nuo Ciclo Misto O ciclo misto aplica se aos motores Diesel modernos A Figura 90 que segue mostra os diagramas te rico e real PRESS ES VOLUMES PMs PO Figura 43 Diagramas do ciclo Misto A diagrama te rico B diagrama real 50 E uNa O ciclo misto te rico enuncia se o enchimento e o escapamento efetua se press o atmosf rica AB compress o adiab tica BC combust o isovolum trica 1soc rica CD expans o isob rica DE expans o adiab tica EA queda r pida na press o A compara o dos diagramas mostra bem que esses dois ciclos se assemelham no plano pr tico que na realidade
46. e tomando forma definitiva e ent o adaptado a um pequeno NSU de dois lugares apresentado no Sal o do Autom vel em Frankfurt no outono de 1963 A partir da foi concedida licen a entre outras para a Mazda no Jap o Figura 13 Motor Rotativo utilizado no Mazda 1972 25 e asma Talvez o melhor exemplo seja o magn fico NSU RO 80 com dois rotores que comecou a ser produzido em s rie em outubro de 1967 sendo que a vers o com a direc o do lado direito foi introduzida no mercado ingl s em fins de 1968 Veremos agora como o motor funciona Ele consiste essencialmente em uma c mara cujo formato interno se aproxima da forma de um oito Dentro dela um rotor mais ou menos triangular o pist o gira excentricamente com rela o ao virabrequim ou eixo principal do motor As formas destes dois elementos s o tais que enquanto os cantos do pist o est o sempre eqiidistantes das paredes da c mara e muito pr ximos a elas formando uma veda o eles sucessivamente aumentam e diminuem o espa o entre os lados convexos do tri ngulo o rotor e as paredes da c mara Figura 14 Mazda RX 7 1979 com motor rotativo Assim se uma mistura for injetada numa das c maras quando est aumentando de tamanho ser comprimida na redu o subseqiiente de volume enquanto o rotor ou pist o gira Deste modo o ciclo cl ssico de quatro tempos inje o compress o explos o e exaust o produzido e al m disso as tr
47. el depositar mais massa de ar e consequentemente possibilitar que maior quantidade de combust vel seja injetada resultando em mais pot ncia para o motor al m de proporcionar maior press o de compress o no interior do cilindro o que produz temperaturas de igni o mais altas e por consequ ncia melhor aproveitamento do combust vel com redu o das emiss es de poluentes Para melhorar os efeitos do turboalimentador adiciona se ao sistema de admiss o de ar um processo de arrefecimento do ar admitido normalmente denominado de aftercooler ou intercooler dependendo da posi o onde se encontra instalado com a finalidade de reduzir a temperatura do ar contribuindo para aumentar ainda mais a massa de ar no interior dos cilindros A tend ncia para o futuro que 74 e asat todos os motores Diesel sejam turbo alimentados Nos motores turbo alimentados o rendimento volum trico em geral maior que 1 Turbina de g s de escapamento com fluxo de fora para dentro a admiss o do g s de wd escapamento ie b sa da do g de H escapamento i c admiss o do ar d sa da do ar e entrada do leo lubrificante f sa da do leo lubrificante g roda motriz da turbina h rotor da turbina i rotor da ventoinha k bucha flutuante de mancal ss SS iii i 17 A a Figura 63 Turbo alimentador para motor Diesel Figura 64 Turbo alimentador para motor Diesel
48. empos Ciclo Otto O ciclo segue os tempos indicados anteriormente sendo que no 1 tempo admite se uma mistura ar combust vel A combust o iniciada por uma centelha spark gerada no interior do cilindro por uma vela spark plug A mistura ar combust vel que feita pelo carburador ou pela inje o eletr nica preparara aproximadamente nas seguintes propor es 14 8 1 14 8 partes de ar para 1 parte de gasolina 9 0 1 9 0 partes de ar para 1 parte de lcool 46 e assa A mistura entra no cilindro a pressao atmosf rica e comprimida pelo cilindro Nos motores a gasolina a taxa de compress o aproximadamente de 9 1 e nos a lcool 12 1 Ciclo Dois Tempos Ciclo Otto S o utilizados principalmente em ve culos motores de duas rodas motocicletas S o motores mais simples e leves possuem cerca de 70 a 90 de pot ncia a mais do que um motor de quatro tempos de mesma cilindrada Em contrapartida s o mais poluentes devido queima de leo lubrificante que misturado ao combust vel no carter durante a pr compress o Ciclo de Diesel Volume Constante Quando Diesel se interessou pelo motor t rmico procurou realizar industrialmente um motor concebido segundo o ciclo de Sadi Carnot Sabe se que a realiza o deste primeiro motor manifestou se imposs vel Diesel abandonou este ciclo devido aos perigos que o mesmo apresentava pela compress o elevada demais 250kg substituiu o por um ciclo ma
49. enominac o Motor a Quatro Tempos Um ciclo de trabalho estende se por duas rota es da rvore de manivelas ou seja quatro cursos do pist o No primeiro tempo com o pist o em movimento descendente d se a admiss o que se verifica na maioria dos casos por aspira o autom tica da mistura ar combust vel nos motores Otto ou apenas ar motor Diesel Na maioria dos motores Diesel modernos uma ventoinha empurra a carga para o cilindro turbocompress o No segundo tempo ocorre a compress o com o pist o em movimento ascendente Pouco antes do pist o completar o curso ocorre a igni o por meio de dispositivo adequado no motor Otto ou a auto igni o no motor Diesel No Terceiro tempo com o pist o em movimento descendente temos a igni o com a expans o dos gases e transfer ncia de energia ao pist o tempo motor No quarto tempo o pist o em movimento ascendente empurra os gases de escape para a atmosfera Durante os quatro tempos ou duas rota es transmitiu se trabalho ao pist o s uma vez Para fazer com que as v lvulas de admiss o e escapamento funcionem corretamente abrindo e fechando as passagens nos momentos exatos a rvore de comando de v lvulas ou eixo de cames gira a meia rota o do motor completando uma volta a cada ciclo de quatro tempos 20 Os quatro tempos 1 TEMPO Curso de Admiss o Estando o pist o no PMS o mesmo come a a descer estando aberta a
50. er a nova Taxa de Compress o deste motor T D T 79 h 4 0 97 0 06 44 605 cm3 Vs 399 486 44 605 y 44 605 TE 9 956 Assim com a diminui o de 0 6 mm a Taxa de Compress o aumentar de 9 4 1 para aproximadamente 10 0 1 Auto Ignicao Em raz o das altas temperaturas na camara de combust o ou octanagem incorreta da gasolina para a taxa de compress o do motor algumas vezes o efeito auto igni o pode ocorrer Pontos quentes no interior da c mara passam a fazer o papel da vela de igni o incandescendo a mistura ar combust vel antes mesmo de a vela de igni o iniciar O processo atrav s da centelha el trica Uma vela com grau t rmico muito alto para a situac o em que o motor est sendo utilizado pode tamb m ser o motivo da auto 1gnic o Muito prejudicial ao funcionamento do motor fazendo com que o mesmo perca pot ncia e corra o risco de um superaquecimento ainda maior a auto 1gnic o pode levar destrui o da c mara de combust o e em casos extremos furos na cabe a dos pist es ou mesmo sua fus o com o cilindro Figura 5 Seus efeitos devastadores s o id nticos aos do motor com ponto de igni o muito adiantado o que pode acabar provocando detona es Figura 6 De uma maneira geral o maior respons vel pela auto igni o a carboniza o da cabe a dos pist es e das c maras de combust o em motores com alta compress o fato que aumenta ainda mais a taxa de compress o
51. explos o podem ser vistos na posi o 8 produzindo a for a para mover o rotor Nas posi es 9 e 10 pode se ver o lado BC nas fases de explos o e expans o Nas posi es seguintes 11 e 12 ele expulsa a mistura queimada para fora da c mara de exaust o caracterizando a etapa de exaust o do ciclo Za 5 7 EE scio HM 11 12 MI Papai RT TE O lar 03 L ce ruda Figura 18 Esquema de funcionamento do motor Wankel Assim tr s fases do ciclo realizaram se sucessivamente em tr s lados do rotor afastados 120 uns dos outros Isto explica como um motor Wankel de 50cc pode facilmente desenvolver SOHP Os 500cc referem se ao volume entre a c mara e um lado do rotor como vimos 1sto multiplicado por tr s pelos tr s lados do rotor Em 1995 a Mazda lanca o Mazda RX 7 com as seguintes caracter sticas Figura 19 Mazda RX 7 28 O ana DESCRICAO WANKEL MAZDA 13B 1 3 2 cilindros rotores em linha dois turbocompressores e intercoolers inje o multiponto gasolina CILINDRADA 1 308 cm POT NCIA 255 cv a 6 500 rpm POT NCIA ESPEC FICA 196 1 cv l TORQUE 30 kgfm a 5 000 rpm COMPRIMENTO 4 300 mm LARGURA 1 750 mm ALTURA 1 230 mm PESO 1 240 kg TRACAO Traseira C MBIO Manual de 5 marchas CONFIGURA O Cup FREIOS Discos ventilados nas quatro rodas VELOCIDADE M XIMA 250 km h ACELERA O 0 100 KM H 5 3 segundos Existindo ainda o prot tipo de um novo autom vel o Mazda RX 2000
52. gases 1 B de duto de sa da de ar e combust vel 4 B bocal de descarga comprimidos 4 C rotor 1 C rotor macho 4 D mancais 1 D mancais 4 E engrenagem movida 1 E engrenagem 4 F engrenagem pequena 1 F engrenagem acionadora 4 G rotor 1 G rotor f mea 4 H mancais 1 H mancais 4 1 engrenagem 1 1 engrenagem 5 engrenagem livre externa O princ pio de funcionamento do motor baseia se no funcionamento dos compressores de ar com rotores helicoidais e se d pela seguinte sequ ncia d se a partida atrav s do motor de arranque el trico acionado por uma bateria acionando a engrenagem 1 E o rotor macho 1 C e a engrenagem 1 F 36 ana o rotor macho 1 C gira no sentido anti hor rio observador esquerda o rotor 1 G gira no sentido hor rio e as engrenagens 1 E e 1 F giram no sentido anti hor rio a engrenagem 5 acionada pela engrenagem 1 F e transmitir o movimento a engrenagem movida 4 E que gira no sentido anti hor rio acionando o rotor 4 C e a engrenagem 4 F que tamb m giram no sentido anti hor rio que finalmente aciona a engrenagem 4 1 e o rotor 4 G no sentido anti hor rio No caso de motor a gasolina o are o combust vel s o admitidos atrav s do bocal 1 A Ao girarem os rotores macho 1 C e f mea 1 G ocorre a compress o progressiva da mistura ar combust vel at o duto de sa da 1 B Na c mara de combust o 2 ocorre a centelha gerada pela
53. has de vapor As temperaturas em C de abertura das v lvulas termost ticas est o assinaladas nas circula es correspondentes Figura 59 Sistema de Refrigera o ou de arrefecimento do motor diesel t pico falsa a id ia de que a elimina o da v lvula termost tica melhora as condi es de refrigera o do motor Muitos mec nicos ao se verem diante de problemas de superaquecimento do motor eliminam a v lvula termost tica permitindo que o motor trabalhe abaixo das temperaturas ideais em condi es de poucas solicita es e quando sob regime de maior rota o e carga n o disponha da quantidade suficiente de gua para troca de calor A press o interna do sistema controlada pela v lvula existente na tampa do radiador ou do tanque de expans o que em geral menor que 1 0 at Press es entre 0 5 e 1 0 at permitem o dimensionamento do radiador com menor capacidade entretanto com press es nesta faixa as juntas e veda es ficam submetidas a solicita es mais elevadas necess rio manter a pressuriza o adequada do sistema de refrigera o de acordo com as recomenda es do fabricante do motor pois baixas press es proporcionam a forma o de bolhas e cavita o nas camisas dos cilindros Os cabe otes devem receber um volume adequado de gua mesmo com temperaturas baixas para n o comprometer o funcionamento das v lvulas de admiss o e escapamento Normalmente a press o de trabalho
54. ibration com http pureinvention com http www pureinvention com http inventionplus com http www inventionplus com http superoriginal com http www superoriginal com http ultrannovation com Y 4 1 1 1 1 1 1 111111 1 http www ultramnnovation com Motor de Parafusos Helicoidais gt www motorgabriel com br Motor Alternativo Rotativo gt http members tripod com roteng rsp html 84 Montadoras www honda com br www kiamotors com br www mazda com br www mercedes benz com br www mitsubishimotors com br www peugseot com br www toyota com br www renault com br www volvo com br BA com 85 CHRYSLER A www chrysler com www roll www daimlerchrysler com royceandbentley co uk WORLD OF ROVER WWwW rovercars com The Ultimate Driving Machine www hyundai com www bmw com 86
55. injetora no motor d se o nome de calagem da bomba Cada fabricante de motor adota segundo o projeto de cada modelo que produz um processo para a calagem da bomba injetora Na maioria dos casos a coincid ncia de marcas existentes na engrenagem de acionamento da bomba com as marcas existentes na engrenagem acionadora suficiente para que a bomba funcione corretamente Em qualquer caso por m absolutamente necess rio consultar a documenta o t cnica fornecida pelo fabricante sempre que se for instalar uma bomba injetora pois os procedimentos s o diferentes para cada caso 61 E unai a A a mbolo da bomba pist o d b eixo de cames E c c mara aspirante o A d v lvula de press o EN e cilindro da bomba f f luva de regula o com coroa dentada g h cremalheira de regulac o Sa bun sol a Era HE y no Fa ut 1 E a Er F E r E a ed rE a ED EE Ei I B m a E EPA art E AI E t 7 da basis S PS RES 27 224 K Ea a se o transversal da bomba Figura 51 Bomba injetora em linha com regula o de aresta chanfrada Bosch K E ar HS sl as I E A A Eee SMA y E a AED ERA Posi es 1 mbolo da bomba a no ponto morto inferior 2 com movimento de a para cima fecha se o furo de afluxo 1 3 com o prolongamento do movimento para cima o ressalto de acionamento k abre o furo
56. intensidade e persist ncia Octanagem Um combust vel de octanagem n aquele que se comporta como se fosse uma mistura contendo n de isooctano e 100 n de n heptano Por conven o o isooctano puro tem octanagem 100 e o n heptano puro tem octanagem zero Hoje alguns combust veis aditivados possuem octanagem superior a escala posta uma nova tecnologia Para a Gasolina No Brasil com exce o do Rio Grande do Sul utilizada uma gasolina nica no mundo pois trata se de uma mistura de 76 de gasolina e 24 de lcool et lico etanol O teor de lcool na gasolina objeto de Lei Federal cuja especifica o final de responsabilidade da Ag ncia Nacional de Petr leo ANP No Estado do Rio Grande do Sul ao inv s de lcool utiliza se o MTBE metil tercio butil etileno como oxigenador 1 e aditivo que cont m oxig nio para aumentar a efici ncia da combust o do hidrocarboneto Gasolina CsH s Atualmente a gasolina que comp es esta mistura produzida em quase sua totalidade pelas dez refinarias da Petrobras O restante por duas outras refinarias privadas a de Manguinhos no Rio de Janeiro e a de Ipiranga no Rio Grande do Sul J o lcool produzido a partir da cana de a car em diversas destilarias espalhadas pelo pa s A composi o final da chamada gasolina brasileira ou seja a mistura de gasolina e lcool realizada pelas Companhias Distribuidoras Esso Shell Texaco etc res
57. is simples conhecido como o nome de ciclo Diesel cujo detalhe d se em seguida E al me a VEL UMES PMS PM Figura 40 Diagramas do ciclo de Rudolf Diesel A diagrama te rico B diagrama real O enchimento e o esvaziamento do cilindro efetua se com a press o atmosf rica pois que AB compress o adiab tica do ar puro aspirado antes BC combust o em press o constante CD expans o adiab tica DA baixa brutal da press o Primeira fase compress o adiab tica 4 E assa O ar puro aspirado anteriormente comprimido e atinge uma temperatura suficiente para provocar a inflama o do combust vel injetado Segunda fase compress o isob rica No come o da distens o a combust o efetua se em press o constante quando o volume aumenta e a expans o dos gases compensa a queda de press o devida ao aumento de volume Terceira fase expans o adiab tica A expans o efetua se sem troca de calor com as paredes do cilindro Quarta fase baixa de press o A abertura brutal do escapamento produz uma queda r pida da press o enquanto o pist o b scula em ponto morto volume constante O ciclo Diesel aplica se aos motores lentos estudados para a propuls o dos barcos Dificilmente realiz vel em um motor de regime elevado carros leves e ve culos industriais os engenheiros que continuaram o trabalho de Diesel o substitu ram por um motor de ciclo misto cujo funcionamento relacion
58. lula de combust vel se tornasse custo compat vel para produ o em massa V rios obst culos tiveram que ser ultrapassados como barreiras tecnol gicas financeiras e a mais importante delas a barreira psicol gica do consumidor J h muito tempo que martela se na tecla dos h bridos dos EV ve culos el tricos e fuel cell A patente registrada em 1998 pela Ballard Power Systems canadense foi alardeada nos quatro cantos do planeta A partir dal seria poss vel reformar extrair as mol culas de hidrog nio dos combust veis e canalizar somente os el trons em linha Figura 35 Metanol a vida dos novos propulsores Fuel Cell abastecimento convencional nos postos de servi o Uma seqii ncia l gica comum o carro abastecido no posto com gasolina lcool metanol ou diesel Figura 35 o combust vel admitido na c lula os el trons s o canalizados e acumulados provocam uma descarga el trica que alimenta o ou os motores do autom vel Naquele momento qualquer d vida existente quanto s possibilidades comerciais da c lula de combust vel deixaram de existir Todos acreditam que a c lula de combust vel o futuro mais prov vel Crendo tanto quanto todos os outros fabricantes de autom veis a DaimlerChrysler AG que tinha no Classe A uma mula prot tipo em fase de desenvolvimento perfeita para a adapta o deste tipo de trem de for a concentrou investimentos no desenvolvimento desta tecnologia atualmente
59. m energia Temperatura e press o no Final da Compress o A temperatura no final da compress o A press o no final da compress o uma uma fun o da taxa de compress o e da fun o da taxa de compress o e da temperatura de admiss o pressio de c o q e 700 E 20 p gt A gt q 3 E 2 e ha e a L th q E 5 E E o a Z FU LL 20 0 20 40 60 C Intake temperature ra Charging pressure p Ja tm i EN Bun t PL 273 15 K T Fi a H 1 35 Phe pE n 135 Figura 9 Temperatura e Press o no final da Compress o Motor Dois Tempos Os motores deste tipo combinam em dois cursos do mbolo as fun es dos motores de quatro tempos sendo assim h um curso motor para cada volta do virabrequim Normalmente estes motores n o t m v lvulas eliminando se o uso de tuchos hastes etc O carter que possui dimens es reduzidas recebe a mistura ar combust vel e o leo de lubrifica o Deve ser cuidadosamente fechado pois nele se d a pr compress o da mistura 22 amas 1 Tempo Curso de Admiss o e Compress o O mbolo dirige se ao PMS comprimindo a mistura ar combust vel As janelas de escape e carga s o fechadas abrindo se a janela de admiss o Com o movimento do mbolo gera se uma press o baixa dentro do carter e assim por diferen a de press o admite se uma nova mistura ar combust vel leo lubrificante que ser utilizado no pr ximo ciclo O virabreq
60. mas americanas derivadas das normas DIN que adotam nota es ligeiramente diferenciadas por m com os mesmos significados 17 E una Di metro do Di metro interno do Cilindro Cilindro Dist ncia percorrida pelo pist o entre os extremos do Curso do Pist o cilindro definidos como Ponto Morto Superior PMS e Ponto Morto Inferior PMI Rela o entre o curso e o di metro do pist o Os motores Un S Curso Di metro cuja rela o curso di metro 1 s o denominados motores quadrados Rota o N mero de revolu es por minuto da rvore de manivelas Velocidade Velocidade m dia do Pist o 2 s n 60 s n 30 Superf cie eficaz do Pist o n D 4 t E a pot ncia til gerada pelo motor para sua opera o e C m A Pot ncia Util para seus equipamentos auxiliares assim como bombas de combust vel e de gua ventilador compressor etc N mero de m OS Cilindros Quantidade de cilindros de disp e o motor DS umie i Volume do cilindro A s Cilindro o on En Volume da c mara de compress o C mara cia y is Volume total de um cilindro V Ve Combust o Cilindrada Total Volume total de todos os cilindros do motor z Vn Tamb m denominada de raz o ou taxa de compress o a relac o entre o volume total do cilindro ao iniciar se a Relac o de compress o e o volume no fim da compress o constitui Compress o uma rela o significativa para os diversos ci
61. motor a viscosidade praticamente constante e s o aditivados para preservar suas caracter sticas durante um maior numero de horas de servi o Refrigera o Arrefecimento O meio refrigerante na maioria dos casos gua com aditivos para rebaixar o ponto de congelamento por exemplo etileno glicol recomendado para utiliza o em regi es mais frias e para proteger contra a corros o leos emulsion veis ou compostos que em contato com a gua tendem a formar pel culas pl sticas A quantidade do meio refrigerante pequena de 3 a 6 litros para poder chegar rapidamente temperatura de servi o eventual reserva feita no radiador e tanque de expans o 70 E assa O rebaixamento da temperatura da gua no radiador da ordem de 5 C As bolhas de vapor que se formam nos pontos de press o mais baixa antes da bomba devem ser eliminadas atrav s da linha e chegando ao tanque de expans o a se condensam A capacidade de press o da bomba centr fuga de 10 a 20 m de eleva o e a quantidade de gua em circula o proporcional velocidade O fluxo do meio de refrigera o controlado por v lvula s termost tica s 66 099 I a reservat rio com tampa de alimenta o tanque de expans o b bomba centr fuga c bloco do motor d cabe ote s dos cilindros e radiador f trocador de calor g v lvula termost tica h v lvula manual para alimenta o i elimina o das bol
62. nas y Maquinas Alternativas Editorial Hispano Europea Barcelona Espa a 1975 3 BOULANGER P e ADAM B Motores Diesel Editora Hemus S o Paulo SP METAL LEVE S A Manual T cnico Metal Leve S A S o Paulo SP 5 Edi o 5 FLORES L F V Sistemas T rmicos 1 Apostila Escola Federal de Engenharia de 10 11 12 13 14 Itajub MG SOUZA Z Elementos de M quinas T rmicas Editora Campus EFEI Rio de Janeiro RJ 1980 BOSH ROBERT GmbH Automotive Handbook 1993 Alemanha STONE RICHARD Internal Combustion Engines Society of Automotive Engineers Inc 2 Edition 1993 Warrendale PA USA GOLDEMBERG J MACEDO L The Brazilian Alcohol Program Na Overview Energy for Sustainable Development Vol 1 n 1 pp 17 22 SENCO Dr WLASTERMILER Pequena Hist ria dos Transportes Revista Pesquisa e Tecnol gica FEI 1996 Grolier Multimedia Encyclopedia Grolier Eletronic Publishing Inc Microsoft Encarta Encyclopedia 1996 Ag ncia New Motor ge de Not cias por Guto Ostergrenn www newmotorage com Tecno 3 22 html Sites da Internet Combust vel gt www shell com br produtos bv htm www fisica net quimica resumo28 htm www br petrobras com br br prod octa html www petrobras com br conpet gasolina html www mct gov br gabin comg climate programa prt alcohol4 htm Y Y QQ 80 Mec nica Autom vel Ds www mecanico com br www agentel com br wWWW mecanicaonline com br
63. o faz se cessar o reaquecimento do cilindro para que essa fase se efetue sem troca de calor com o cilindro e que a massa gasosa retome o volume e a press o que possu a no in cio da primeira fase Figura 38 Diagrama do Ciclo de Carnot O rendimento de um ciclo de Carnot depende somente das temperaturas nas quais o calor fornecido ou rejeitado dado pela rela o T T T Tg T T O rendimento tamb m pode ser expresso pela rela o de press o ou taxa de compress o durante os processos isoentr picos taxa de press o isoentr pica 44 mm o Vavo TE EA taxa de compress o 1soentr pica r vo y 1 2 Portanto n r9 7 rkt ps vs Ciclos de Otto e Diesel Nos dois processos que ocorrem nos Motores de Combust o Interna Alternativos de dois e quatro tempos podemos ainda incluir uma subdivis o 1 MCI trabalhando a quatro tempos a Ciclo Otto b Ciclo Diesel 2 MCI trabalhando a dois tempos a Ciclo Otto b Ciclo Diesel Ciclo Otto Volume Constante Em 1862 Beau de Rochas enunciou o ciclo de quatro tempos que primeiramente o alem o Otto aplicara a um motor t rmico de onde surgiu em algumas obras a designa o de Ciclo Otto Teoricamente o ciclo enuncia se da seguinte maneira o enchimento do cilindro efetua se com a press o atmosf rica pois que AB Compress o adiab tica BC Eleva o brutal da press o em volume constante CD Expans o adiab tica DA
64. o motor a gasolina n o completamente de press o vari vel e de volume constante mas se aproxima do ciclo misto porque a explos o dos gases apenas uma combust o r pida mas n o instant nea Principais Componentes dos MCI Os principais componentes de um MCI s o colocados em seguida H pe as fixas bloco do motor cylinder crankcase cabe ote head c rter crankcase pe as m veis pist o mbolo piston biela connecting rod rvore de manivelas virabrequim camshaft v lvulas de admiss o e escape intake and exaust valves rvore de comando de v lvulas camshaft Bloco do Motor o motor propriamente dito onde s o usinados os cilindros ou os furos para a colocac o destes os motores arrefecidos a ar levam cilindros aletados possuindo geralmente bloco baixo permitindo que os cilindros fiquem expostos circula o do ar de arrefecimento Na parte inferior do bloco est o os alojamentos dos mancais centrais onde se ap ia o eixo de manivelas virabrequim Nos motores horizontais e g do fusca de cilindros opostos o eixo de manivelas acha se no centro do bloco este por sua vez composto de duas partes justapostas afixadas por parafusos Figura 44 51 6 anar Cabecote uma esp cie de tampa do motor contra a qual o pist o comprime a mistura no caso do ciclo Otto ou o ar no caso do Diesel Geralmente possui furos com roscas onde s o instaladas as velas de igni o ou os bic
65. o se 11 E assa o motor n o exigir este tipo de combust vel alta taxa de compress o com monitoramento eletr nico inje o multiponto e projetados para gasolinas de alta octanagem As Gasolinas Comum e Comum Aditivada possuem a mesma octanagem diferindo se entre si apenas pela presen a de um aditivo do tipo detergente dispersante que tem a func o de manter limpo todo o sistema por onde passa a gasolina Para o Etanol No Brasil o etanol C H50H utilizado de duas maneiras 5 Como mistura na gasolina na forma de 24 de etanol anidro a 99 6 Gay Lussac GL e 0 4 de gua formando uma mistura gasohol com o objetivo de aumentar a octanagem da gasolina 5 Como etanol puro na forma de etanol hidratado a 95 5 GL Nos outros pa ses as misturas de gasohol cont m tipicamente apenas 10 ou menos de etanol O etanol um excelente combust vel automotivo apresenta um ndice de Octanagem superior ao da gasolina e tem uma Press o de Vapor inferior resultando em menores emiss es evaporativas A combust o no ar inferior a da gasolina o que reduz o n mero e a severidade de fogo nos ve culos O etanol anidro tem poder calor fico inferior e superior de 21 2 e 23 4 MJ megaJoule por litro respectivamente contra 30 1 e 34 0 MJ da gasolina As principais propriedades da gasolina e do lcool est o indicadas abaixo Raz o Estequiom ica Comas 145 o Fonte Goldemberg amp Macedo
66. ont nua ou corrente alternada Motores de Corrente Cont nua S o os motores utilizados no passado para as aplica es de velocidade vari vel em motores el tricos No entanto gra as aos avan os da eletr nica de pot ncia hoje pode se utilizar os motores de corrente alternada O controle dos motores de corrente cont nua feito de forma f cil e simples e seus controles s o muito baratos Mas por um outro lado os motores de corrente cont nua s o grandes e pesados Motores de Corrente Alternada Este tipo de motor necessita para sua utiliza o e controle em velocidades vari veis instrumentos de eletr nica de pot ncia que podem variar a freq ncia da energia que chega ao motor Devido a isso os controladores desse tipo de motor s o em geral mais caros que os de corrente cont nua mas esse tipo de motor possui a vantagem de ser pequeno e r pido 2 Armazenamento da Energia El trica Baterias As baterias constituem o sistema cl ssico de armazenamento de energia Nelas ocorrem rea es qu micas revers veis Vantagens A tecnologia de fabrica o das baterias uma tecnologia madura em compara o com as outras op es Desvantagens As baterias formadas por novas ligas s o extremamente caras e completamente invi veis para sua comercializa o na atualidade E ainda a maioria das baterias possui um ciclo de vida muito mais curto que o tipo de ve culo que necessitamos O que necessitaria de uma substitui o m
67. or colocaremos aqui de forma resumida o ciclo desenvolvido por um motor t rmico te rico chamado Ciclo de Carnot Sadi Carnot 1796 1832 publicou em 1823 uma brochura intitulada Reflex es sobre a pot ncia motriz do fogo Enunciava a um ciclo ideal que partindo da transforma o de gases perfeitos deveria ter um rendimento de aproximadamente 72 o qual ali s nunca atingido por um motor t rmico real Conhecido com o nome de Ciclo de Carnot este ciclo te rico se comp e das seguintes fases 12 compress o isot rmica 23 compress o adiab tica 34 expans o 1sot rmica 41 expans o adiab tica Figura 38 43 E uNa O ciclo de Carnot n o pode ser objeto de nenhuma realiza o na pr tica Pode ser descrito teoricamente da seguinte maneira Primeira fase compress o isot rmica uma massa gasosa introduzida no cilindro e depois comprimida pelo pist o temperatura constante sendo o cilindro esfriado durante esta fase Segunda fase compress o adiab tica Sendo interrompido o resfriamento do cilindro continua se a compress o rapidamente de modo que nenhuma troca de calor tenha lugar entre o g s e o cilindro Terceira fase expans o isot rmica Ao passo que durante a compress o isot rmica o cilindro deve ser resfriado durante a expans o isot rmica este mesmo cilindro exige aquecimento para tornar a temperatura constante Quarta fase expans o adiab tica Continuando o repous
68. os coletores de admiss o dos motores novos Ent o chegou o NECAR 5 Figura 36 como o pr prio nome diz a quinta vers o NECAR Nesta vers o a novidade que todo o trem de for a pode se alojado sob o assoalho sandu che do Classe A permitindo que todo o espa o tanto para os passageiros quanto para bagagem pudesse ser mantido Outra vantagem sobre a vers o 4 que agora o conjunto propulsor pesa menos 35 e mais eficiente 50 uma reviravolta na rela o peso pot ncia Figura 36 NECAR 5 A ltima vers o do conceito Fuel Cell DaimlerChrysler Nas condi es atuais afirmam os respons veis pelo projeto e o pr prio Jiirgen E Schrempp CEO da DaimlerChrysler AG o NECAR 5 poder rodar entre 500 600 km com os 50 litros de metanol que podem ser armazenados num tanque comum do Classe A 42 Figura 37 A segii ncia de filtragem dos el trons A PEM permite a passagem dos pr tons e faz os el trons se acumularem A empresa promete uma vers o fuel cell para o uso urbano em coletivos para 2004 A Ford tamb m j p s as mangas de fora e apresentou uma vers o pronta para a produ o do Focus FCV Embora similar ao conceito da arqui rival de dupla nacionalidade o Focus uma solu o imediata por m com maiores limita es quanto ao desempenho e consumo A Ford planeja a comercializa o do seu primeiro fuel cell tamb m para 2004 Ciclos de Pot ncia Ciclo de Carnot Para entender melh
69. os injetores e onde est o instaladas as v lvulas de admiss o e escape com os respectivos dutos Figura 45 Carter Parte inferior do bloco cobrindo os componentes inferiores do motor e onde est depositado o leo lubrificante Figura 44 Bloco do Motor Pist o E a parte m vel da c mara de combust o recebe a for a de expans o dos gases queimados transmitido a biela por interm dio de um pino de a o pino do pist o em geral fabricado em liga de alum nio Figura 93 Configura o CASCA utilizada na abadie por mtom veis de ponto medio quatro cilindro duplo comando de v lvulas mo cabocale e quatro v lvolas por cilindro Figura 45 Cabecote 52 s UNIJa Braco de liga o entre o pist o e o eixo de manivelas recebe o impulso do pist o transmitindo o ao eixo de manivelas virabrequim importante salientar que o conjunto biela virabrequim transforma o movimento retil neo do pist o em movimento rotativo do virabrequim Figura 46 Biela Virabrequim Eixo de manivelas Arvore de manivelas Eixo motor propriamente dito o qual na maioria das vezes Instalado na parte inferior do bloco recebendo ainda as bielas que lhe imprimem movimento Figura 94 Eixo Comando de V lvulas rvore Comando da Distribui o A fun o deste eixo abrir as v lvulas de admiss o e escape respectivamente nos tempos de admiss o e escapamento acionado pelo eixo de manivela
70. pons veis tamb m pela comercializa o final do produto junto aos postos de servi o Desde janeiro de 1992 a gasolina brasileira isenta de chumbo O chumbo era utilizado mundialmente para aumentar a octanagem da gasolina mas por quest es ambientais vem sendo gradualmente eliminado Atualmente est o disposi o dos consumidores brasileiros 03 tipos de gasolina comum comum aditivada e premium Esta classifica o dada segundo a octanagem da gasolina A octanagem da gasolina pode ser avaliada por dois m todos distintos m todo Motor MON Motor Octane Number avalia a resist ncia da gasolina detona o quando o motor est operando em condi es mais severas alta rota o e plena carga como acontece em subidas com marcha reduzida e velocidade alta O m todo Pesquisa RON Reserch Octane Number avalia a resist ncia da gasolina detona o quando o motor est operando em condi es mais suaves baixa rota o como acontece em subidas com marcha alta A octanagem das gasolinas brasileiras equivalente das gasolinas encontradas nos Estados Unidos e na Europa dada pela m dia entre os dois m todos conhecida como ndice Antidetonante MON RON 2 As Gasolinas Comum e Comum Aditivada t m octanagem de 86 indicadas para a maioria da frota de ve culos circulante no Brasil A Gasolina Premium possui maior octanagem 91 Pode ser utilizada em qualquer ve culo mas n o trar nenhum benef ci
71. r usado em escala comercial com relativo sucesso principalmente pela Mazda O Wankel tem um desenho bem mais complexo a cada giro de seu rotor por exemplo o eixo de transmiss o vira tr s vezes E a cada volta do eixo h uma explos o contra quatro do QT que por isso oferece uma maior uniformidade de torque E embora menor do que os motores a pist o o Wankel tamb m tem um per odo morto a cada volta do rotor h tr s interrup es de 30 graus na gera o de energia Como n o tem virabrequim o QT elimina em boa parte o problema das vibra es E sem necessitar de v lvulas de admiss o ou escapamento tem um n mero de pe as m veis bastante reduzido Como o torque quase constante ele dispensa o uso de volante para armazenagem de energia o que contribui para a rapidez na acelera o e reduz seu peso Outra caracter stica importante n o necessitar de um c rter para leo o que possibilita sua montagem em qualquer posi o Como funciona O Quasiturbine tem quatro carruagens ligadas numa cadeia por um rotor flex vel que percorrem o contorno interior de um ret ngulo de cantos arredondados chamado pelos fabricantes de ringue de patina o Figura 21 As carruagens funcionam como elementos de veda o para as c maras formadas entre o rotor e o contorno do 30 ts asma compartimento interno Essa cadeia se posiciona alternadamente como um ret ngulo ou um losango criando c maras de volume vari
72. s atrav s de engrenagem corrente ou ainda correia dentada dotado de ressaltos que elevam o conjunto tucho haste balancim abrindo as v lvulas no momento oportuno Figura 46 pist o gt BRONZINAS Figura 46 Biela Pist o e Bronzinas V lvulas Existem dois tipos de admiss o e de escape A primeira abre se para permitir a entrada da mistura combust vel ar ou ar puro conforme o caso no interior do cilindro A outra de escape abre se para dar sa da aos gases queimados Figura 94 53 s UNIJa Conjunto de Acionamento das V lvulas Compreende o tucho e uma haste que o interliga ao balancim apoiando se diretamente sobre a v lvula No momento em que o eixo comando de v lvulas gira o ressalto deste aciona o tucho que por sua vez move a haste fazendo com que o balancim transmita o movimento a v lvula abrindo a H um conjunto destes tucho haste balancim para cada ressalto 1 e um para cada v lvula tanto de admiss o quanto de escape Figura 47 Cr eixo de TER balancins LU v lvula tuchos eixo de manivelas Figura 47 Eixos tuchos e v lvulas Combust veis Diesel Motores precisam para a auto 1gnic o e queima perfeita de combust veis de alto ponto de igni o A pr combust o a tend ncia do combust vel auto igni o quando da inje o no motor Diesel e caracter stica importante para o desempenho do combust vel neste tipo de motor medid
73. s motores Diesel s o Trocador de calor do leo lubrificante Filtro s de fluxo integral e de desvio e Carter de leo montado sob o bloco dotado de capacidade adequada pot ncia do motor Bomba de circula o for ada geralmente do tipo de engrenagem acionada pela rvore de manivelas do motor Regulador de press o geralmente uma v lvula na pr pria bomba Acess rios tais como sensores de press o pressostatos e man metro 9 unai li nx a c rter de leo b pescador ad com filtro de tela c bomba d VS linha de pressao e v lvula para ai limita o da press o f filtro de aU fluxo total g linha de deriva o y o m bypass para o filtro auxiliar h Pa E a indicador de press o ou comutador de seguran a i trocador de calor e k linha para o motor Figura 57 Sistema de lubrifica o Bomba de leo Para o arrefecedor de leo Saindo do arrefecedor de leo Bico pulverizador de arrefecimento do pist o Galeria principal de leo Buchas da rvore de comando Lubrifica o para a parte superior do motor Mancais principais Passagem para lubrifica o das bielas 10 Linha sinalizadora da press o do leo na galeria principal Figura 58 Sistema de Lubrifica o do motor Cummins S rie N NT NTA 855 SS Go a ia S i Filtros Os filtros na maioria dos casos s o do tipo cartucho de papel descart vel
74. s atinjam o PMS do tempo de compress o e recebam inje o de combust vel iniciando o funcionamento Nos motores de menor porte pode se instalar um motor de partida a ar comprimido que funciona de modo similar ao motor el trico Geralmente esta solu o adotada em ambientes onde por motivo de seguran a n o se permitam o uso de componentes el tricos que possam produzir fa scas A pot ncia do motor de partida para os motores Diesel varia de 0 6 a 1 2 CV por litro de cilindrada do motor Diesel Valores mais baixos para motores de maior cilindrada e vice versa Devido ao consumo de energia durante as partidas os motores Diesel atualmente at cerca de 200 CV utilizam sistema el trico de 12 Volts Para os motores maiores utiliza se sistemas de 24 Volts O motor de partida dotado de um pinh o na extremidade do eixo geralmente com 9 10 ou 11 dentes montado sobre ranhuras helicoidais que permitem o seu movimento no sentido axial Este mecanismo normalmente denominado Bendix Quando o motor de partida acionado o pinh o avan a sobre as ranhuras helicoidais e acopla se uma engrenagem instalada na periferia do volante conhecida como cremalheira do volante que na maioria dos motores tem 132 dentes Existem motores com rela o cremalheira pinh o de at 20 1 O movimento do pinh o arrasta o volante fazendo com que a rvore de manivelas do motor comece a girar Nos motores Diesel em boas condi es entre
75. s importante a forma o da mistura mediante a inje o do combust vel diretamente antes e durante a auto igni o e combust o na carga de ar fortemente comprimida Durante seu desenvolvimento foram encontradas v rias solu es que em parte coexistem ainda em nossos dias Inje o indireta Uma pequena parte da c mara de combust o antec mara separada da parte principal mediante um estreitamento O combust vel que em sua totalidade injetado na antec mara mediante uma bomba dosificadora a mbolo com funcionamento de exc ntrico com uma press o entre 80 e 120 at dependendo do projeto do motor inflama se e queima parcialmente ali a sobrepress o instant nea assim formada sopra a mistura inflamada com um efeito de pulveriza o e turbul ncia violentas atrav s do canal de disparo at a c mara principal rica de ar As paredes da antec mara sobretudo o ponto de impacto do jato entrante s o mantidas com a temperatura mais elevada poss vel pois desta forma auxiliam na prepara o e igni o do combust vel Embora tenha a vantagem de produzir menos componentes de g s de escape prejudiciais sa de produz maiores perdas de calor devido a multiplica o de 59 s asat superf cies de permutac o o que resulta em maior consumo espec fico de combust vel e atualmente um processo pouco utilizado nos motores modernos Antec mara no cabecote de um motor Diesel de 4 tempos A parte inferior da an
76. s m veis o que poder ocasionar constru o e manuten o mais simples e de menor custo Maior concentra o de pot ncia logo menor volume e peso Por outro lado o motor apresenta problemas em parte j sanados e em parte ainda para serem resolvidos Entre esses problemas destacamos Motor Wankel Alta rota o o primeiro prot tipo experimental girava a 17 000 rpm Atualmente essa rota o encontra se na faixa das 4 000 rpm Problemas de veda o entre pist o e cilindro Problemas de lubrifica o sendo que estes dois ltimos j foram sanados O motor Wankel consta apenas de cilindro de duas partes rotativas rvore com respectivo exc ntrico volantes massas de compensa o e o pist o rotativo que gira engrenado a um pinh o fixo Desde os primeiros dias da inven o do motor a gasolina milhares j foram constru dos baseados em princ pios e ciclos diferentes dos que caracterizaram os motores cl ssicos de dois ou quatro tempos Entre eles um tipo desenvolveu se satisfatoriamente ap s anos de estudos e experi ncias Trata se do motor de pist o rotativo ou como atualmente conhecido motor Wankel O primeiro autom vel produzido em s rie a utilizar um desses motores foi o carro esporte NSU de dois lugares que atraiu muito Interesse nos c rculos automobil sticos por seu tamanho reduzido suavidade e a espantosa for a desenvolvida por seu motor com mio litro de capacidade embora isto n o seja compar
77. t MAR TIMOS Destinados propuls o de barcos e m quinas de uso naval Conforme o tipo de servi o e o regime de trabalho da embarca o existe uma vasta gama de modelos com caracter sticas apropriadas conforme o uso Laser trabalho comercial leve pesado m dio cont nuo e cont nuo Vantagens amp Desvantagens arranque r pido limita o de pot ncia trabalho em rota es relativamente n o utiliza o de combust veis s lidos baixas pequeno tamanho peso elevado para pot ncia f cil manuten o elevado n mero de pe as baixa efici ncia E assa Definicoes Ponto Morto Superior e Ponto Morto Inferior Ponto Morto Superior PMS TDC Top Dead Center e o Ponto Morto Inferior PMI BDC Bottom Dead Center s o nestas posi es onde o mbolo muda de sentido de movimento estando no seu m ximo PMS ou no seu m nimo PMI conforme a Figura 1 PMS CURSO PMI Figura 1 Curso do Pist o Cilindrada o volume total deslocado pelo pist o entre o P M I e o P M S multiplicado pelo n mero de cilindros do motor E indicada em cent metros c bicos cm e tem a seguinte f rmula 2 T D C a Curso p ea em cm Tomando como exemplo o motor de um mega GLS GM De seu cat logo t m se os seguintes dados Motor Dianteiro Longitudinal M P F I N mero de Cilindros 04 Di metro cilindro gt 86 0 mm Curso do pist o 86 0 mm Taxa de Compress o gt 9 2 1 G ana
78. tec mara a quente porque se encontra separada das paredes refrigeradas pelo entreferro Descontinuidade da press o na antec mara e insufla o na parte principal da c mara de combust o mediante um canal injetor b tubula o de combust vel c igni o auxiliar para partidas a frio d passagem da gua de refrigera o para o cabe ote A TEA GS 4 p F A Antec mara tipo esf rica A c mara de turbul ncia a cont m quase toda a carga de ar que no percurso de compress o penetra tangencialmente pelo canal b come ando um movimento circular c tubula o de combust vel Figura 49 Tipos de Inje o Indireta Inje o direta O combust vel injetado diretamente sobre a cabe a do pist o mediante um bico Injetor com um ou v rios pequenos furos di metros de 0 1 a 0 3 mm direcionados segundo um ngulo apropriado Funciona com press es muito elevadas at 400 at para conseguir uma pulveriza o muito fina e uma distribui o adequada do combust vel no ar de carbura o O jato nico forma uma neblina composta de gotas min sculas que costuma se inflamar em primeiro lugar na proximidade de entrada A forma o da mistura acelerada e melhorada quando o ar de carbura o executa um movimento r pido em rela o n voa do combust vel Com isto o movimento circular e turbulento do ar se produz de v rias formas j com o processo de suc o ou com a compress o A m
79. tizado como Motor H brido e patenteado com n P9701056 por Antonio S nchez espanhol o motor alternativo rotativo A c lula b sica deste motor consiste em um estator que abriga um rotor cil ndrico que cont m por sua vez cilindros transversais opostos Em cada cilindro desloca um pist o conectado a um eixo 1 mech nexo es 32 e unas d AS Hybrid Engine Figura 25 Motor Alternativo Rotativo AS Hybrid Engine Figura 26 Partes Internas 33 G ana 34 Figura 28 Ciclo do Motor Alternativo Rotativo Motor de Parafusos Helicoidais www motorgabriel com br Inventado e patenteado pelo engenheiro paranaense Gabriel Fernando Carr o Macedo Figura 29 em maio de 1994 a inven o do MCI com utiliza o de rotores helicoidais para combust veis do tipo gasolina lcool GLP hidrog nio etc supera os inconvenientes de desgastes prematuros de pe as baixa durabilidade alto custo operacional e de manuten o dos motores convencionais O motor constitu do de Figura 30 e Figura 31 r AEA re OAT TEAN ag ACER a S E o a ON Figura 29 O engenheiro Gabriel Fernando Carr o Macedo 35 Figura 31 Motor de Parafusos Helicoidais onde c mara de compress o 2 c mara de combust o 1 A bocal de admiss o de ar e combust vel 3 vela de igni o que funciona atrav s de carburador ou inje o 4 c mara de expans o direta 4 A bocal de admiss o de
80. tura em uma faixa bastante ampla A varia o da viscosidade com a temperatura n o linear Ou seja n o poss vel estabelecer a priori quanto ir variar a viscosidade quando for conhecida a varia o de temperatura Os estudos desenvolvidos nessa rea at os dias atuais levaram os fabricantes de lubrificantes a produzirem leos capazes de resistirem s varia es de temperatura de forma a se comportarem como se pertencessem a uma classe de viscosidade a zero grau Farenheit e a outra classe a 210 graus Farenheit Tais leos s o conhecidos como multigrade ou multiviscosos Os fabricantes de motores Diesel tamb m como resultado das pesquisas que realizam chegaram a desenvolver composi es de leos que hoje s o encontradas a venda no mercado A Caterpillar desenvolveu o leo que hoje comercializado com a classifica o denominada S rie 3 que indicado para uso em motores Diesel turbo alimentados e supera todas as classifica es API A Cummins desenvolveu um leo fortemente aditivado com componentes sint ticos que denominou de Premium Blue cuja licen a de fabrica o nos Estados Unidos j foi concedida Valvoline Sua principal caracter stica a alta durabilidade Atualmente a melhor indica o para lubrifica o dos motores Diesel que operam em temperaturas superiores a 14 F 10 C recai sobre os leos multiviscosos 15w40 ou 20w40 que mant m durante o funcionamento do
81. uim d meia volta 180 graus fechando o ciclo Pouco antes de atingir o PMS d se a centelha provocando a combust o da mistura gerando uma for a sobre o mbolo Inicia se ent o o pr ximo ciclo 2 Tempo Combust o e Escape o curso de trabalho No PMS dado in cio combust o por meio de uma centelha spark o mbolo for ado at o PMI Durante o curso o mbolo passa na janela de descarga dando vaz o aos gases da combust o Ao mesmo tempo o mbolo abre a janela de carga permitindo que uma nova mistura ar combust vel entre no cilindro preparando o para o novo ciclo e for ando os gases provenientes da combust o para fora lavagem O virabrequim neste primeiro tempo d meia volta 180 graus o e gt gt mo me 1 tempo o pist o sobe e fecha as 1 tempo ele inicia a compress o 1 tempo ocorre a explos o janelas de admiss o e lavagem e j abre a janela de admiss o e a nova mistura j entrou 2 tempo ele desce abre a janela 2 tempo a nova mistura 2 tempo os gases sa ram e a de escape e fecha a de admiss o ajuda a expulsar os gases mistura prepara se para novo ciclo Figura 10 Ciclo de um Motor 2 Tempos 23 e assa Esse motor de um modo geral apresenta as seguintes vantagens relativamente aos cong neres alternativos Elimina o dos mecanismos biela manivela com redu o dos problemas de compensac o de forcas e momentos bem como vibrat rios Menor n mero de pe a
82. uito onerosa Volantes de In rcia Os volantes de in rcia s o discos com uma alta massa espec fica nos quais armazena se energia cin tica em forma de rota o Funcionam como um rotor de um motor gerando eletricidade pelo uso da energia cin tica de rota o Os discos armazenam energia em forma de energia cin tica quando se aumenta a velocidade de giro dos mesmos Vantagens Essa forma de armazenar energia e muito eficiente Al m disso capaz de entregar a energia que possui armazenada de forma mais r pida que as baterias Desvantagens Atualmente esses tipos de sistemas t m todavia uma baixa energia espec fica e existem problemas de seguran a devido a possibilidade de que se perca o controle sobro o disco que permanece girando a altas rota es Outros tipos de problemas gerados s o os relativos aos efeitos girosc picos do disco que podem desestabilizar o ve culo Ultracondensadores Armazenar a energia por meio de condensadores permite uma descarga muito r pida da mesma que o ideal para as mudan as bruscas de velocidade Vantagens Os condensadores n o possuem partes m veis e por isso tem uma grande vida Al m disso t m a capacidade de armazenar energia rapidamente o que faz que sejam o sistema ideal de armazenamento de energia durante as frenagens bruscas e acelera es 39 e asma Desvantagens Os condensadores tem muito pouca capacidade e a tecnologia para grandes condensadores se encontra muito pouco
83. v lvula de admiss o VA e fechada a v lvula de descarga O mbolo ao descer gera VD um v cuo no interior do cilindro aspirando a mistura ar combust vel Ciclo Otto ou somente ar Ciclo Diesel at o PMI quando a VA se fecha cumprindo se meia volta do virabrequim 180 3 TEMPO Curso de Combust o e Expans o Nesta fase produz se a energia que ser transformada em trabalho mec nico Pouco antes do pist o atingir o PMS com VA e VD fechadas a mistura ar combust vel queimada A energia liberada 21 2 TEMPO Curso de Compress o Estando VA e VD fechadas a medida que o pist o desloca se para o PMS o mesmo comprime o conte do do cilindro aumentando a sua temperatura e press o interna figura 03 O virabrequim gira outros 180 completando o primeiro giro volta completa 4 TEMPO Curso de Escape Com a VA fechada e a VD aberta o mbolo ao deslocar se do PMI para o PMS onde VD se fecha expulsa os produtos da combust o O virabrequim executa outra meia volta 180 completando o ciclo nesta combust o d origem a uma 720 for a no mbolo deslocando o do PMS ao PMI Esta forca transmitida do mbolo atrav s da biela ao virabrequim girando o executa meia volta 180 Figura 8 Os 4 tempos de um motor de combust o E importante salientar que somente no curso de combust o se produz energia mec nica os outros tr s tempos s o passivos ou seja absorve
84. vela 3 que provoca a explos o da mistura ar combust vel saindo os gases pelo bocal de admiss o 4 A Os gases de combust o pressurizados provocam o giro dos rotores 4 C e 4 G e consequentemente transformam energia t rmica em trabalho Finalmente os gases de combust o ser o descarregados pelo bocal de descarga 4 B y la A e i Figura 32 Motor de Parafusos Helicoidais Ve culos H bridos L2 Um ve culo h brido um ve culo que utiliza duas fontes de energia para se movimentar Uma baseada em um motor el trico e outra baseada em um motor t rmico qualquer turbina a g s motor diesel gasolina Stirling e todos os modelos existentes no mercado 37 e asma D arma lar Aula Cun lrulhar p embora Mi 3 E E Man bas MAS TEST j T Energy Stora Police Unit a Figura 33 Componentes de um Ve culo H brido O modo que armazena a energia el trica tamb m uma das suas caracter sticas principais e uma das que mais est se trabalhando nos ltimos anos Devido ao estado da tecnologia atual complicado armazenar grandes quantidades de energia el trica sendo que devido a isso a fonte principal de energia ser o combust vel que alimenta o motor t rmico O combust vel armazena grande quantidade de energia em um volume pequeno a qual liberada pela combust o O ve culo h brido possui algumas vantagens Interessantes vindas da origem el tri
85. xcesso de ar Se se estabelece a rela o entre a quantidade real de ar Ar e a te rica Ar in tem se a rela o Ar Armin que no motor Otto fica entre 0 9 e 1 3 No motor Diesel a plena carga 56 E assa normalmente n o inferior a 1 3 e com o aumento da carga pode subir bastante Depende da qualidade da mistura do combust vel da forma da c mara de combust o do estado t rmico carga e de outras circunst ncias A quantidade de ar te rico Armin pode ser calculada em fun o da composi o qu mica do combust vel Os filtros de ar tubula es passagens e turbo alimentador s o dimensionados em fun o da quantidade de ar necess ria combust o e devem ser mantidos livres e desobstru dos a fim de n o comprometer o funcionamento do motor Gases de Escape Emiss es O processo de combust o uma rea o qu mica de oxida o que se processa em altas temperaturas Nos motores em geral o processo de combust o oxida uma parcela dos componentes que s o admitidos no interior do cilindro O combust vel principalmente os derivados de petr leo na realidade uma mistura de hidrocarbonetos que cont m tamb m outros materiais tais como enxofre van dio s dio pot ssio etc Por outro lado o ar utilizado como comburente uma mistura de gases diversos como sabemos O oxig nio contido no ar o que realmente interessa ao processo de combust o Os demais gases como o nitrog nio ao se com
86. z e dep sitos de carbono em virtude n o s de seus detalhes de constru o como ao tipo de combust vel d DG Diesel General Oleos indicados para uso em motores Diesel submetidos a condi es leves de servi o nos quais o combust vel empregado e as caracter sticas do motor tendem a n o permitir o desgaste e a forma o de res duos e DM Diesel Medium S o leos pr prios para motores Diesel funcionando sob condi es severas usando al m disso combust vel tendente a formar res duos nas paredes dos cilindros sendo por m as caracter sticas do motor tais que o mesmo menos sens vel a o do combust vel do que aos res duos e ao ataque do lubrificante DS Diesel Severe Oleos pr prios para motores Diesel especialmente sujeitos a servi o pesado onde tanto as condi es do combust vel quanto as caracter sticas do motor se somam na tend ncia de provocar desgaste e formar res duos Com a finalidade de facilitar a escolha dos leos pelo consumidor leigo o API com a colabora o da ASTM e SAE desenvolveu o sistema de classifica o de servi o indicado pela sigla S para os leos tipo Posto de Servico Service Station e C para os leos tipo comercial ou para servi os de terraplanagem Abaixo a classifica o de Servico 68 E ungal AS Servi o de motor a gasolina e Diesel SB Servi o com exig ncias m nimas dos motores a gasolina SC Servi o de motor

MÁQUINAS TÉRMICAS I MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA

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