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Apresentação Diesel

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Apresentação sobre o funcionamento do Ciclo Diesel.

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A HISTÓRIA DOS MOTORES DIESEL

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Breve história do motor Diesel

O motor Diesel moderno tem sua origem com o trabalho de Rudolf Diesel.

Rudolf Diesel nasceu em Paris em 1858. Respaldado por seus estudos na Universidade Politécnica de Munich transformou-se em um excepcional engenheiro mecânico.

Seus esforços por melhorar a eficiência do motor Otto acabaram por dar forma ao conceito de motor que agora leva seu nome..

Rudolf Christian Karl Diesel(1858 - 1913)

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CONCEITOS BÁSICOS - Motor Diesel

Rudolf Diesel se deu conta que o processo de ignição por centelha do motor de ciclo Otto à gasolina poderia ser eliminado, pois durante a fase de compressão, o ar é aquecido a uma temperatura superior ao ponto de inflamação do combustível utilizado.

A idéia foi patenteada em 1892 e Rudolf Diesel produziu o primeiro “motor de ignição por compressão” em 1897.

No ano de 1900, e com óleo de amendoim como combustível, o motor foi levado ao Grand Prix, o maior prêmio de exposição Universal de Paris. Os princípios básicos do motor, são muito similares aos dos motores em uso atualmente, que tomam como base um ciclo de quatro tempos.

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CONCEITOS BÁSICOS - Motor Diesel

O êxito foi praticamente imediato graças a grande eficácia e ao desenho simples do motor, que logo seria conhecido em todo o mundo como o motor “Diesel”.

Vários são os fatores que tornaram o motor Diesel um sucesso, mas os aspectos chave são a capacidade deste tipo de motor produzir altos níveis de torque com um tamanho reduzido e uma grande economia de combustível.

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Ciclo de quatro tempos Este tema é dedicado ao motor à gasolina de ciclo de

quatro tempos. Este é o princípio de funcionamento de praticamente todos os motores movidos a Diesel e à gasolina.

É importante relembrar que tanto nos motores Diesel como nos motores à gasolina, o processo básico de conversão da energia do combustível em movimento de rotação permanece sem alteração praticamente desde sua invenção. O processo utilizado em quase todos os modelos de motor, é que conhecemos como ciclo de quatro tempos.

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Motor Diesel

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Motor gasolina - Ciclo de quatro tempos

Fase de admissão

No motor à gasolina, uma mistura de ar e

combustível é introduzida no cilindro no

momento que coincide com a descida do

pistão. Esta fase é chamada admissão.

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Fase de compressão

No momento que o pistão regressa a sua posição original, a mistura ar combustível é comprimida, e entra em combustão através da centelha gerada na vela de ignição.

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Fase de combustão (Trabalho)

A mistura comprimida entra em combustão através da centelha gerada na vela de ignição. Os gases em ignição e expansão forçam a descida do pistão gerando trabalho.

Motor gasolina - Ciclo de quatro tempos

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Fase de escape

Na fase de escape o movimento de subida

do pistão provoca a expulsão dos gases

do cilindro fazendo com que entrem no

sistema de escapamento.

Motor gasolina - Ciclo de quatro tempos

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Controle de rendimento

A potência do motor é controlada através da válvula

borboleta, que está localizada no sistema de admissão.

Com a válvula completamente aberta os cilindros

são preenchidos com a mistura ar combustível e o motor

consegue atingir a sua potência máxima. Em condições

de carga parcial, a válvula é usada para restringir a

quantidade de mistura ar combustível que entra nos

cilindros e por consequência a potência disponibilizada

pelo motor diminui.

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Esta regulação de entrada para controlar a potência tem também o efeito de reduzir o volume de mistura que chega até os cilindros. Com isso, diminui a pressão de compressão e em última instância é restringida a eficiência do motor.

Controle de rendimento

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Controle de rendimento

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Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

O ciclo de quatro tempos do motor Diesel é diferente ao do motor à gasolina. Vamos dividir o ciclo em suas quatro fases para estudarmos separadamente cada uma delas na sequência a seguir.

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Fase de admissão

No motor Diesel, a primeira fase é a admissão, que se inicia com o pistão em movimento de descida e a válvula de admissão aberta. No movimento de descida o pistão causa um fluxo de ar no sistema de admissão do motor que enche o volume em expansão do cilindro. A diferença em relação ao motor à gasolina é que no Diesel entra somente ar no cilindro.

Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

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No motor a Diesel não existe uma válvula borboleta para regular o volume de mistura para combustão, o que é mais uma diferença em relação ao motor à gasolina. No motor Diesel, o volume de ar que é admitido durante a fase de admissão é praticamente constante em toda a faixa de rotação de trabalho do motor.

Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

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Sem borboleta

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Isto permite manter máxima pressão de combustão no motor Diesel para qualquer concentração de mistura, e em comparação com o motor à gasolina podemos perceber a característica de um alto torque em baixa rotação do motor. Para exemplificar esta situação o gráfico mostra o comparativo entre o rendimento de um motor à gasolina e outro Diesel de mesma cilindrada.

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A fase de admissão finaliza quando a válvula de admissão fecha e o pistão está posicionado na parte inferior do cilindro.

Torque

Rotação do motor

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Fase de compressão

A) Na fase de compressão, a árvore de manivelas e a biela movimentam o pistão para a parte superior do cilindro.

B) Com as válvulas de admissão e escape agora fechadas, o pistão comprime o ar em uma câmara de combustão muito menor que a disponível em um motor à gasolina. Por exemplo, a relação de compressão entre 16:1 a 23:1 é normal em um motor Diesel, em comparação com a relação de compressão de 11:1 que obtemos em um motor à gasolina.

Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

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Em consequência desta relação de compressão, a

temperatura do ar comprimido aumenta muito.

C) Antes da finalização da fase de compressão (antes

do PMS), o combustível em alta pressão é injetado no

ar comprimido que está com alta temperatura, o que

inicia o processo de formação de vapor e a

autocombustão. Deste modo, não é necessário recorrer

a um sistema de ignição externo.

Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

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Fase de compressão

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Fase de combustão ou fase de trabalho

A fase de combustão é também chamada de fase de

trabalho, pois é neste momento que a energia do

combustível começa seu trabalho.

A força dos gases em autocombustão movimenta o

pistão rapidamente para a parte inferior do cilindro,

este movimento é transformado em torque por

intermédio da biela e da árvore de manivelas. A fase de

trabalho é finalizada quando o pistão chega na parte

inferior do cilindro (figura 1 fase de trabalho).

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Como o ar pode chegar ao cilindro praticamente sem restrição (não existe válvula borboleta), as pressões de compressão são mantidas mais ou menos constantes em todas as faixas de rotação do motor.

Portanto, a única forma de controlar a potência, torque e rotação do motor em condições de carga parcial é diluir a mistura de ar e combustível com a injeção de uma quantidade menor de combustível (figuras 2 e 3).

Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

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Esta combinação de manutenção de altas pressões de compressão com uma quantidade de combustível variável é uma das razões pela qual o motor Diesel pode oferecer um baixo consumo de combustível.

Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

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Figura 3 Menor quantidade de Injeção

Figura 2 Maior quantidade de Injeção

Figura 1 Fase de trabalho

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Fase de escape

A fase final do ciclo de quatro tempos é a fase de escape, é assim conhecida porque é neste momento que os gases consumidos são expulsos para que o ciclo dos quatro tempos possa começar novamente.

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Na fase de escape a válvula de escape abre e o pistão retorna para a parte superior do cilindro (Figura 1).

Durante seu retorno, o pistão envia os resíduos da combustão para o sistema de escapamento.

Assim se completa o ciclo de quatro tempos, que se reinicia com uma nova fase de admissão (Figura 2).

Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

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Figura 1 Figura 2

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Motor Diesel:

É um motor de combustão interna, que transforma

energia térmica em energia mecânica.

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O motor é constituído pelos seguintes sistemas:

Alimentação de ar;

Combustível;

Lubrificação;

Injeção;

Arrefecimento;

Distribuição;

Conjunto móvel;

Partida(eletricidade).

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Sistema de alimentação de ar:

É encarregado de obter o ar necessário para o enchimento dos cilindros.

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Sistema de combustível:

Abastece o sistema de injeção com o combustível necessário.

Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

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Sistema de lubrificação:

Reduz o atrito entre as peças em movimento do motor, mediante uma película de óleo lubrificante, ajudando o sistema de arrefecimento a manter a temperatura normal de funcionamento do motor.

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Sistema de injeção:

Tem a finalidade de entregar o combustível na quantidade e nas condições suficientes para garantir o bom funcionamento do motor.

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Sistema de arrefecimento:

Destina-se a manter a temperatura normal de funcionamento do motor.

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Sistema de distribuição:

Permite a entrada de ar e a saída dos gases queimados, para realizar o seu ciclo de trabalho.

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Sistema de conjunto móvel:

Transforma a energia calorífica do combustível, desprendida durante a combustão, em energia mecânica. Além disso, converte o movimento retilíneo alternativo do êmbolo em movimento de rotação da árvore de manivelas.

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Tipos

Seus tipos são classificados de acordo com as seguintes características:

De acordo com o ciclo de trabalho.

A=motores de quatro tempos;

B=motores de dois tempos;

De acordo com o controle da combustão.

A=motores de injeção direta

B=motores com câmara de pre-combustão.

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Motores diesel aplicação

São maquinas térmicas alternativas, de combustão

interna, destinadas ao suprimento de energia

mecânica ou forca motriz de acionamento. O nome e

devido a Rudolf Diesel, engenheiro francês nascido em

Paris, que desenvolveu o primeiro motor em Augsburg

- Alemanha, no período de 1893 a 1898. Oficialmente,

o primeiro teste bem sucedido foi realizado no dia 17

de fevereiro de 1897, na Maschinenfabrik Augsburg.

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Segundo sua aplicação, são classificados em 4 tipos básicos:

ESTACIONARIOS: Destinados ao acionamento de

maquinas estacionarias, tais como Geradores,

maquinas de solda, bombas ou outras maquinas que

operam em rotação constante;

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INDUSTRIAIS: Destinados ao acionamento de

maquinas de construção civil, tais como tratores,

carregadeiras, guindastes, compressores de ar,

maquinas de mineração, veículos de operação fora de

estrada, acionamento de sistemas hidrostáticos e

outras aplicações onde se exijam características

especiais especificas do acionador;

Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

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VEICULARES: Destinados ao acionamento de veículos

de transporte em geral, tais como caminhões e ônibus;

MARITIMOS: Destinados a propulsão de barcos e

maquinas de uso naval.

Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

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Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos

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UM PENSAMENTO: