conceitos basicos motores

MOTORES DIESELCONCEITOS BÁSICOS

Fonte: Mercedes – Benz do Brasil S.A. Prof:Eugênio Luis Pazini

Índice

I - Combustão II - Motor de combustão interna (diesel)- Os 4 tempos do motor- Coordenação dos êmbolos

III – Distribuição-Distribuição- Alimentação de ar- Alimentação de combustível- Lubrificação- Arrefecimento

IV – Motor superalimentado- Turboalimentado- Turboalimentado com pós-resfriamento

V –Conceitos sobre dimensões e rendimento-Curso do embolo- Velocidade média do êmbolo- Cilindrada- Razão de compressão- Potência- Torque- Diagrama de potência, torque e consumo.


COMBUSTÃO


-ComumenteComumente chamada de fogo a combustão é uma reação química caracterizada pela sua instantaneidade e, principalmente, pelo grande desprendimento de luz e calor

- Para iniciar uma combustão é - Para iniciar uma combustão é necessário adequar em necessário adequar em proporções, três elementos proporções, três elementos fundamentais que são: ar, fundamentais que são: ar, combustível e calor, formando combustível e calor, formando assim o triângulo do fogo.assim o triângulo do fogo.

COMBUSTÃO


MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA (DIESEL)


Motor de Combustão Interna (Diesel)

--Definiremos motor de combustão interna como sendo uma máquina capaz Definiremos motor de combustão interna como sendo uma máquina capaz de transformar energia térmica (energia do calor) em trabalho mecânico.de transformar energia térmica (energia do calor) em trabalho mecânico.

100%100%50%50%


Bico InjetorBico Injetor VálvulaVálvula

ÊmboloÊmbolo

BielaBiela

Árvore de ManivelasÁrvore de Manivelas

-Para processar a -Para processar a transformação de transformação de energia, o êmbolo energia, o êmbolo (pistão) do motor é (pistão) do motor é submetido a quatro submetido a quatro fases distintas que fases distintas que deram origem ao deram origem ao termo 4 tempos, termo 4 tempos, estudados a seguir:estudados a seguir:


OS 4 TEMPOS DO MOTORCICLO DIESEL

A válvula de admissão é A válvula de admissão é aberta permitindo a entrada aberta permitindo a entrada do ar no interior do cilindrodo ar no interior do cilindro

O êmbolo se O êmbolo se desloca do ponto desloca do ponto morto superior morto superior (PMS) para o (PMS) para o ponto morto ponto morto inferior (PMI) inferior (PMI)

A árvore de manivela gira A árvore de manivela gira 180 graus (meia volta)180 graus (meia volta)

11˚ TEMPO˚ TEMPOAdmissãoAdmissão

Prof:Eugênio Luis PaziniFonte: Mercedes – Benz do Brasil S.A.

A válvula de A válvula de admissão é admissão é fechada fechada tornando o tornando o cilindro cilindro completamente completamente vedadovedado

O êmbolo se desloca de O êmbolo se desloca de PMI para PMS PMI para PMS comprimindo o ar e comprimindo o ar e aumentando a aumentando a temperatura no interior temperatura no interior do cilindrodo cilindro

A árvore de manivelas A árvore de manivelas gira 180 graus gira 180 graus (completando 1 volta)(completando 1 volta)

22˚ TEMPO˚ TEMPOCompressãoCompressão


A queima do combustível A queima do combustível libera uma grande libera uma grande quantidade de calor, e quantidade de calor, e esta, por sua vez,aumenta esta, por sua vez,aumenta a pressão dos gases no a pressão dos gases no interior do cilindrointerior do cilindro

O bico injetor pulveriza O bico injetor pulveriza o combustível no o combustível no interior do cilindro que interior do cilindro que se inflama com o calor se inflama com o calor do ar comprimido .do ar comprimido .

O êmbolo é empurrado do O êmbolo é empurrado do PMS para PMI devido a PMS para PMI devido a pressão resultante da pressão resultante da combustãocombustão

A biela transmite o A biela transmite o movimento do movimento do êmbolo para árvore êmbolo para árvore de manivelas. de manivelas.

A árvore de A árvore de manivelas é manivelas é forçada a girar forçada a girar mais 180 graus mais 180 graus (meia volta).(meia volta).

33˚ TEMPO˚ TEMPOCombustãoCombustão

Fonte: Mercedes – Benz do Brasil S.A.

A válvula de A válvula de escapamento é escapamento é aberta permitindo a aberta permitindo a saída dos gases saída dos gases queimados.queimados.

O êmbolo se O êmbolo se desloca de PMI desloca de PMI para PMS, para PMS, permitindo a saída permitindo a saída dos gases dos gases queimadosqueimados A árvore de manivelas se A árvore de manivelas se

desloca mais 180 graus desloca mais 180 graus (completando duas (completando duas voltas)voltas)

44˚ TEMPO˚ TEMPOEscapamentoEscapamento



COORDENAÇÃO DOS ÊMBOLOS


Coordenação dos Êmbolos

-A perfeita coordenação dos êmbolos resulta em rotação -A perfeita coordenação dos êmbolos resulta em rotação continua e uniforme da árvore de manivelascontinua e uniforme da árvore de manivelas



SISTEMAS DO MOTOR DIESEL


-Alimentação de ar-Alimentação de ar-Distribuição-Distribuição-Alimentação de combustível-Alimentação de combustível

-Escapamento-Escapamento-Arrefecimento-Arrefecimento-Lubrificação-Lubrificação

Sistemas do motor Diesel


SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO


Através de seus componentes Através de seus componentes o sistema de distribuição o sistema de distribuição controla a entrada do ar e controla a entrada do ar e saída dos gases de escape dos saída dos gases de escape dos cilindros.cilindros.

SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO


VálvulasVálvulas

BalancinsBalancins

HastesHastes

TuchosTuchos

Árvore de comando: comanda Árvore de comando: comanda a abertura e fechamento das a abertura e fechamento das válvulas.efetua, ainda, o válvulas.efetua, ainda, o acionamento de outros acionamento de outros órgãos do motor: como órgãos do motor: como bomba de óleo, bomba bomba de óleo, bomba injetora e compressor de arinjetora e compressor de ar


SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE AR


-A vida do motor depende basicamente do ar puro que ele aspira.Os filtros de ar, instalados no motor, retém as micro-partículas de impurezas no ar, evitando a ação abrasiva destas, sobre os componentes internos do motor.

SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE AR


Filtro de ar do tipo seco com elemento de papel.Filtro de ar do tipo seco com elemento de papel.

-Existem vários tipos de filtros de ar, -Existem vários tipos de filtros de ar, porém os mais eficientes são os do porém os mais eficientes são os do tipo seco (piclon) e os a banho de tipo seco (piclon) e os a banho de óleo.óleo.

Alimentação de Ar


-Coletor de Pó: deposito -Coletor de Pó: deposito das partículas maiores.das partículas maiores.

-Elemento Filtrante; composto de papel -Elemento Filtrante; composto de papel especial, retém as micro-particulas de especial, retém as micro-particulas de impurezas contidas no ar.impurezas contidas no ar.

Ciclonizador; separa por ação centrífuga Ciclonizador; separa por ação centrífuga as partículas maiores de impurezas, as partículas maiores de impurezas, evitando-as ao coletor de pó.evitando-as ao coletor de pó.

-Indicador de Manutenção do Filtro: -Indicador de Manutenção do Filtro: informa o nível de obstrução do elemento informa o nível de obstrução do elemento filtrante.filtrante.

Ar com impurezasAr com impurezas

Ar filtradoAr filtrado


SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE

COMBUSTÍVEL


-O sistema de alimentação supre -O sistema de alimentação supre as necessidades de combustível as necessidades de combustível do motor, mantendo uma reserva do motor, mantendo uma reserva que atenda seus diversos regimes que atenda seus diversos regimes de rotação e cargade rotação e carga

SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE COMBUSTÍVEL


- Bomba de Alimentação: através de - Bomba de Alimentação: através de comando mecânico ou manual, retira o comando mecânico ou manual, retira o combustível do tanque e envia-o sob combustível do tanque e envia-o sob pressão a bomba injetora.pressão a bomba injetora.

Bomba Injetora: efetua Bomba Injetora: efetua a distribuição e a distribuição e dosagem do dosagem do combustível nos combustível nos cilindros, conforme cilindros, conforme necessidades do motornecessidades do motor


Filtro de Combustível: equipado com Filtro de Combustível: equipado com dois elementos filtrantes, de feltro e dois elementos filtrantes, de feltro e papel retém as micro-particulas papel retém as micro-particulas contidas no combustível.contidas no combustível.

-Bico injetor; introduz de forma pulverizada e alta -Bico injetor; introduz de forma pulverizada e alta pressão o óleo combustível enviado pela bomba pressão o óleo combustível enviado pela bomba injetora, na câmara de combustão.injetora, na câmara de combustão.


CIRCUITO DE ALIMETAÇÃO DE COMBUSTÍVEL

-SucçãoSucção-Pressão de AlimentaçãoPressão de Alimentação-Pressão de Injeção Pressão de Injeção -RetornoRetorno


SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO


-O atrito entre as partes móveis do -O atrito entre as partes móveis do motor, provoca desgaste e ao mesmo motor, provoca desgaste e ao mesmo tempo gera calor.tempo gera calor.O sistema de lubrificação interpõe uma O sistema de lubrificação interpõe uma película de óleo lubrificante entre as película de óleo lubrificante entre as partes metálicas, reduzindo os efeitos partes metálicas, reduzindo os efeitos causados pelo atrito.causados pelo atrito.

SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO


Bomba de óleo por engrenagem: retira o óleo do Bomba de óleo por engrenagem: retira o óleo do cárter e o envia aos diversos pontos de lubrificação cárter e o envia aos diversos pontos de lubrificação do motor.do motor.


Filtro de Óleo: equipado com elemento Filtro de Óleo: equipado com elemento filtrante, do tipo cartucho, de papel especial, filtrante, do tipo cartucho, de papel especial, retém as impurezas contidas no óleo.retém as impurezas contidas no óleo.

-Intercambiador de calor; mantém -Intercambiador de calor; mantém o óleo lubrificante na temperatura o óleo lubrificante na temperatura adequada ao funcionamento do adequada ao funcionamento do motor.motor.


-Lubrificação por pressão

-Lubrificação por pressão -Lubrificação por gravidade, espirro ou retorno

-Lubrificação por gravidade, espirro ou retorno -Á

gua para arrefecimento

-Água para arrefecim

ento V

a -Válvula de alivio

Va -V

álvula de alivio V

s -Válvula de segurança

Vs -V

álvula de segurança

CIR

CU

ITO

DE

LU

BR

IFIC

AÇ

ÃO

- MO

TO

R

AS

PIR

AÇ

ÃO

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RM

AL


-Lubrificação por pressão

-Lubrificação por pressão -Lubrificação por gravidade, espirro ou retorno

-Lubrificação por gravidade, espirro ou retorno -A

rrefecimento do êm

bolo-A

rrefecimento do êm

bolo -Á

gua para arrefecimento

-Água para arrefecim

ento V

a - Válvula de alivio de pressão

Va - V

álvula de alivio de pressão V

s - Válvula de segurança

Vs - V

álvula de segurança

CIR

CU

ITO

DE

LU

BR

IFIC

AÇ

ÃO

- MO

TO

R

TU

RB

OA

LIM

EN

TA

DO


SISTEMA DE ARREFECIMENTO


-A queima do combustível e o atrito -A queima do combustível e o atrito das peças em movimento geram das peças em movimento geram calor, por isso o motor deve ter um calor, por isso o motor deve ter um sistema que o mantenha à sistema que o mantenha à temperatura adequada de temperatura adequada de funcionamento.funcionamento.

SISTEMA DE ARREFECIMENTO


Radiador: efetua a troca de calor entre a Radiador: efetua a troca de calor entre a água do circuito e o ar externo.água do circuito e o ar externo.

-Ventilador: ativa a circulação -Ventilador: ativa a circulação de ar para a refrigeração do de ar para a refrigeração do radiador. radiador.

-Bomba Centrípeta: ativa a circulação de água -Bomba Centrípeta: ativa a circulação de água no circuito, cujo fluxo observamos nos no circuito, cujo fluxo observamos nos esquemas a seguir.esquemas a seguir.


-O controle de temperatura no sistema é feito através da válvula -O controle de temperatura no sistema é feito através da válvula termostática, que controla o fluxo d’água, mantendo o motor em termostática, que controla o fluxo d’água, mantendo o motor em temperatura adequada de funcionamento.temperatura adequada de funcionamento.

-Indicador de Temperatura: informa a -Indicador de Temperatura: informa a temperatura de trabalho do motor.temperatura de trabalho do motor.

-Válvula Termostática fechada para o -Válvula Termostática fechada para o Radiador: motor em fase de aquecimento.Radiador: motor em fase de aquecimento.

Defletor de Ar: auxilia o ventilador, direcionando o fluxo de ar externo.Defletor de Ar: auxilia o ventilador, direcionando o fluxo de ar externo.

-Ar externo-Ar externo-Água fria-Água fria


-Válvula Termostática parcialmente aberta para o -Válvula Termostática parcialmente aberta para o Radiador: motor em condições normais de operação.Radiador: motor em condições normais de operação.

-Ar Externo-Ar Externo-Água Arrefecida-Água Arrefecida-Água a Temp. de Funcionamento-Água a Temp. de Funcionamento


-Tampa do Radiador: equipada -Tampa do Radiador: equipada com válvulas, controla a pressão com válvulas, controla a pressão e depressão no sistema de e depressão no sistema de arrefecimento.arrefecimento.

Válvula termostática totalmente abeta Válvula termostática totalmente abeta para o Radiador: motor em condições para o Radiador: motor em condições severas de operação.severas de operação.

-Ar externo-Ar externo-Água a temp. de funcionamento-Água a temp. de funcionamento-Água quente-Água quente-Água arrefecida-Água arrefecida


MOTOR SUPERALIMENTADO


TURBOALIMENTADO


-A superalimentação consiste em substituir a admissão normal, por uma admissão -A superalimentação consiste em substituir a admissão normal, por uma admissão mais eficiente, de modo a assegurar um melhor enchimento do cilindro.mais eficiente, de modo a assegurar um melhor enchimento do cilindro.

Admissão por aspiração normalAdmissão por aspiração normal Admissão por turboalimentador.Admissão por turboalimentador.

MOTOR SUPER ALIMENTADOMOTOR SUPER ALIMENTADO


Nos motores turboalimentados, o ar é introduzido nos Nos motores turboalimentados, o ar é introduzido nos cilindros por intermédio de compressor centrífugo, cilindros por intermédio de compressor centrífugo, movido por uma turbina.movido por uma turbina.

Turbina: acionamento pelos gases do Turbina: acionamento pelos gases do escapamento movimenta o compressor escapamento movimenta o compressor centrípeto.centrípeto.

Compressor Centrípeto: envia Compressor Centrípeto: envia ar, sob pressão, aos cilindros.ar, sob pressão, aos cilindros.

MOTOR TURBOALIMENTADOMOTOR TURBOALIMENTADO


Aumentando o volume Aumentando o volume de ar nos cilindros, é de ar nos cilindros, é possível injetar mais possível injetar mais combustível, o que combustível, o que pode levar a um pode levar a um incremento da potencia incremento da potencia e do torque em até 30% e do torque em até 30% sem diminuir a vida útil sem diminuir a vida útil do motor.do motor.

A turboalimentação favorece A turboalimentação favorece sobremaneira a sobremaneira a homogeneidade da mistura, homogeneidade da mistura, devido à forte agitação devido à forte agitação provocada pela pressão e provocada pela pressão e velocidade do ar no cilindro, velocidade do ar no cilindro, melhorando assim o rendimento melhorando assim o rendimento da combustão.da combustão.


TURBOALIMENTADO COM PÓS-RESFRIADOR


O assunto tratado agora requer conceituação de física: A O assunto tratado agora requer conceituação de física: A influencia da temperatura sobre o volume e a massa do ar.influencia da temperatura sobre o volume e a massa do ar.

Igual quantidade (massa) de ar Igual quantidade (massa) de ar Diferente volumeDiferente volume

Igual volume Igual volume Diferente quantidade (massa) de arDiferente quantidade (massa) de ar

Desta forma torna-se possível colocar em um recipiente, uma maior Desta forma torna-se possível colocar em um recipiente, uma maior quantidade (massa) de ar se diminuirmos sua temperatura.quantidade (massa) de ar se diminuirmos sua temperatura.

MOTOR TURBOALIMENTADO COM PÓS-RESFRIADORMOTOR TURBOALIMENTADO COM PÓS-RESFRIADOR


No motor No motor turboalimentado turboalimentado equipado com equipado com resfriamento de resfriamento de ar, obtém-se ar, obtém-se melhor melhor rendimento rendimento volumétrico dos volumétrico dos cilindros, cilindros, resultando em resultando em aumento de aumento de potência e potência e torque.torque. Resfriador de Ar: instalado junto ao ventilador do motor, Resfriador de Ar: instalado junto ao ventilador do motor,

diminui a temperatura do ar enviado da turbina para os diminui a temperatura do ar enviado da turbina para os cilindros.cilindros.

-Gases de acionamento da turbina-Gases de acionamento da turbina-Gases de escapamento-Gases de escapamento-Ar de admissão do filtro-Ar de admissão do filtro-Ar de admissão sob pressão do compressor-Ar de admissão sob pressão do compressor-Ar de admissão resfriado-Ar de admissão resfriado


Temperatura do ar Temperatura do ar aproximadamente 25°Caproximadamente 25°C




CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E RENDIMENTO


Cada tipo de motor tem definido como características de Cada tipo de motor tem definido como características de construção, o dimensionamento que determinará o seu construção, o dimensionamento que determinará o seu desempenho e rendimento.desempenho e rendimento.


CURSO DO ÊMBOLO


Curso do embolo é a distância que o mesmo percorre em seu movimento.Curso do embolo é a distância que o mesmo percorre em seu movimento.Seu curso é delimitado pelos dois pontos do cilindro onde se dá a inversão do Seu curso é delimitado pelos dois pontos do cilindro onde se dá a inversão do sentido desse movimento;sentido desse movimento;

PMS- Ponto Morto SuperiorPMS- Ponto Morto SuperiorPMI - Ponto Morto InferiorPMI - Ponto Morto Inferior

CURSO DO ÊMBOLO


VELOCIDADE MÉDIA DO ÊMBOLO


É a distância que ele percorre em um segundo.É a distância que ele percorre em um segundo.Nos motores de quatro tempos é calculada pela fórmula abaixo e Nos motores de quatro tempos é calculada pela fórmula abaixo e expressa em metros por segundo (m/s):expressa em metros por segundo (m/s):

Velocidade Média do Êmbolo


CILINDRADA


CilindradaCilindrada é a é a capacidade volumétrica capacidade volumétrica do espaço do espaço compreendido entre o compreendido entre o PMS e o PMS e o PMI.Corresponde ao PMI.Corresponde ao volume máximo de ar volume máximo de ar (motor diesel), ou de (motor diesel), ou de mistura ar-combustível mistura ar-combustível (motor a gasolina), (motor a gasolina), admitido no admitido no cilindro.Calcula-se pela cilindro.Calcula-se pela fórmula:fórmula:

Sendo:Sendo:V = CilindradaV = Cilindradaππ = 3,1416 = 3,1416r = Raio do cilindro, em cmr = Raio do cilindro, em cmh = Curso do êmbolo, em cmh = Curso do êmbolo, em cmn = Número de cilindros do motorn = Número de cilindros do motor

CILINDRADA


RAZÃO DE COMPRESSÃO


Razão de Razão de compressão ou taxa compressão ou taxa de compressão, é de compressão, é determinada pela determinada pela relação entre os relação entre os volumes do cilindro volumes do cilindro com o êmbolo no com o êmbolo no PMI e no PMS PMI e no PMS calcula-se através da calcula-se através da seguinte fórmula:seguinte fórmula:

Sendo:Sendo:T = Razão de compressãoT = Razão de compressãoV = Volume da câmara de combustãoV = Volume da câmara de combustãov = Volume da câmara de compressãov = Volume da câmara de compressão

RAZÃO DE COMPRESSÃO


POTÊNCIA


Potência é a medida do trabalho Potência é a medida do trabalho realizado numa unidade de tempo. Como realizado numa unidade de tempo. Como trabalho é o resultado de uma força que trabalho é o resultado de uma força que desloca seu ponto de aplicação, temos desloca seu ponto de aplicação, temos que:que:

A unidade de potência mais comum A unidade de potência mais comum para expressar a potência de uma para expressar a potência de uma máquina é o Cavalo-Vapor (cv)máquina é o Cavalo-Vapor (cv)

POTÊNCIAPOTÊNCIA


A potência obtida pelo método de medição DIN é geralmente expressa A potência obtida pelo método de medição DIN é geralmente expressa em CV. 1cv corresponde à força necessária para elevar, em 1 segundo em CV. 1cv corresponde à força necessária para elevar, em 1 segundo (s), 75 kilogramas-força (kgf) à altura de 1 metro (m).(s), 75 kilogramas-força (kgf) à altura de 1 metro (m).


Potência em Watts (Sistema Internacional de Unidades)Potência em Watts (Sistema Internacional de Unidades)Watt é a potência desenvolvida quando se desloca o ponto de aplicação de Watt é a potência desenvolvida quando se desloca o ponto de aplicação de uma força constante e igual a 1 Newton (N), numa distancia de 1 metro (m) em uma força constante e igual a 1 Newton (N), numa distancia de 1 metro (m) em 1 segundo (s).1 segundo (s).

A potência de um motor é A potência de um motor é expressa em Kilowatt (KW), expressa em Kilowatt (KW), que equivale a 1 000 Watts que equivale a 1 000 Watts (W).(W).

Para transformar KW em CV ou CV em KW, usam-se os Para transformar KW em CV ou CV em KW, usam-se os fatores acima.fatores acima.Exemplo do motor OM-366 que tem 100 KW:Exemplo do motor OM-366 que tem 100 KW:


TORQUE


Torque é um esforço de rotação que é determinado pela Torque é um esforço de rotação que é determinado pela força aplicada e a distância da aplicação (alavanca), ou força aplicada e a distância da aplicação (alavanca), ou seja:seja:

Exemplo:Exemplo:Se for aplicada uma força de 50 Se for aplicada uma força de 50 Newtons (N) em uma distância de 1 Newtons (N) em uma distância de 1 metro (m), teremos então:metro (m), teremos então:Torque = 50N x 1m = 50NmTorque = 50N x 1m = 50NmEm alguma casos se usa o mkgf para Em alguma casos se usa o mkgf para expressar grandezas de torque, expressar grandezas de torque, sendo:sendo:1mkgf = 9,81 Nm1mkgf = 9,81 Nm

TORQUETORQUE


Aplicando ao motorA pressão exercida sobre o êmbolo é uma A pressão exercida sobre o êmbolo é uma força que atua, através da biela, sobre o força que atua, através da biela, sobre o braço da manivela – que é, no caso, o braço da manivela – que é, no caso, o braço de alavanca da força e corresponde braço de alavanca da força e corresponde a distancia “R” entre o centro do mancal a distancia “R” entre o centro do mancal da biela e o centro da árvore de da biela e o centro da árvore de manivelas.manivelas.

TORQUETORQUE


DIAGRAMA DE POTÊNCIA, TORQUE E

CONSUMO


Conforme o diagrama ao Conforme o diagrama ao lado podemos verificar que a lado podemos verificar que a potência máxima é obtida na potência máxima é obtida na rotação máxima do motor, rotação máxima do motor, porém, o momento de força porém, o momento de força máximo apresenta-se num máximo apresenta-se num regime de rotação médio.regime de rotação médio.Nos motores elásticos, o Nos motores elásticos, o momento de força máximo momento de força máximo se manifesta num regime de se manifesta num regime de rotação relativamente baixo rotação relativamente baixo e se conserva durante uma e se conserva durante uma gama de rotação de grande gama de rotação de grande amplitude.Evitam-se, assim, amplitude.Evitam-se, assim, freqüentes mudanças de freqüentes mudanças de marchas.marchas.

Diagrama de Potência,Torque e Consumo(Motor OM 447LA)

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