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Luiz Atilio Padovan

Prof. Eng. Agrônomo

ESTUDO DOS MOTORES DE

COMBUSTÃO INTERNA

EVOLUÇÃO DA MECANIZAÇÃO

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Motor

Diferencial

Câmbio

Embreagem

TREM DE FORÇA – SISTEMA MECÂNICO

FUNCIONAMENTO DO MOTOR

Motor

É um mecanismo que transforma qualquer forma de

energia (química, elétrica, hidráulica, eólica, solar, etc)

em energia mecânica.

Motor de Combustão Interna - M.C.I.

É um mecanismo que transforma a energia química

dos combustíveis (diesel, gasolina, álcool, gás, etc) em

energia térmica e esta em energia mecânica

(Rotação).

DEFINIÇÃO

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FUNCIONAMENTO DO MOTOR

1878 - Nikolaus A. Otto

Construiu o motor de combustão interna de quatro

tempos, conhecido por “Ciclo OTTO”

1893 - Rudolf Diesel

Inventou um motor de quatro tempos com princípio

diferente do ciclo Otto, conhecido por “Ciclo

DIESEL”

HISTÓRICO

COMBUSTÃO

Três elementos da combustão:

Triângulo do fogo

FUNCIONAMENTO DO MOTOR

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COMBUSTÃO

FUNCIONAMENTO DO MOTOR

COMPONENTES

FUNCIONAMENTO DO MOTOR

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FUNCIONAMENTO DO MOTOR

OS QUATROS TEMPOS DO MOTOR

1º

Admissão

2º

Compressão

3º

Explosão

4º

Escape

Obs: Animação Motor de Automóvel

FUNCIONAMENTO DO MOTOR

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FUNCIONAMENTO DO MOTOR

FUNCIONAMENTO DO MOTOR

SISTEMA DE VÁLVULAS

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SUPERALIMENTAÇÃO DE MOTORES TURBINA

Turbo compressor

MOTOR SUPERALIMENTADO

TURBINA

Turbo compressor

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Turbo compressor

MOTOR SUPERALIMENTADO

INTERCOOLER

INTERCOOLER

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INTERCOOLER

25 °CEntrada Filtro de

Ar

41 °CEntrada Turbo

170 °CEntrada

Intercooler

60 °CSaída

Intercooler

110 °CIntercooler

65 °CEntrada

Coletor de Admissão

650 °C

Coletor Escape

450 °C

Entrada Silencioso

65 °C

Pontos de Coleta das Temperaturas

Combustão

* Vista superior do motor

INTERCOOLER

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P = barom (0 bar)

T = 21°C

Filtro de

Ar

P = -0.05 bar

T = 25°C

Comp

Turb

Silenciador

P = barom

T = 400°C

Euro2

6.9litre 206kWCaminhão de 18 ton

Com a cabina basculada

ρ = 1.1kg/m³

MOTOR DE 2 TEMPOS

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MOTOR DE 2 TEMPOS

MOTOR DE 2 TEMPOS

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CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO DE MOTORES

RESERVA DE TORQUE

CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTÍVEL

MOMENTO DE FORÇA (TORQUE)

VELOCIDADE DO ÊMBOLO

RELAÇÃO DE COMPRESSÃO

CILINDRADA

POTÊNCIA

31 hp

3500 hp

CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

1. CURSO DO ÊMBOLO

VELOCIDADE DO ÊMBOLO

(Metro/segundo)

V= h (m) x 2 x rpm

60

Diâmetro do cilindro: permite obter a área da superfície deslocada pela pressão de

expansão dos gases.

Tipos de cursos do êmbolo (h)

• Curto = curso do êmbolo é menor que o diâmetro.

• Longo = curso do êmbolo é maior que o diâmetro

• Quadrado = curso do êmbolo é igual ao diâmetro.

Para tratores a tendência é de curso curto.

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CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

2. CILINDRADA

4

2 nhdV

nhrV 2

CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

3. RELAÇÃO DE COMPRESSÃO

v

vVRC

RC = Cilindrada + Volume da câmara de combustão

Volume da câmara de combustão

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CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

4. MOMENTO DE FORÇA : TORQUE

Torque = Força x Distância

R = h

2

R

R

CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

UNIDADES DE TORQUE N.m

Kgf.m

lbf.pé

1 kgf.m = 9,8066 N.m = 7,2344 lbf.pé

1N = 0,10197 kgf

1 kgf = 9,8066 N

1 lbf = 0,4535 kgf

1 kgf = 2,2050 lbf

1 pé = 0,3048 m

1m = 3,2808 pé

UNIDADES INDIVIDUAIS

EQUIVALÊNCIA ENTRE UNIDADES DE TORQUE

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CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

5. POTÊNCIA

Potência = Força x DistânciaTempo

Potência = Torque x Rotação

Potência = Força x Velocidade

Potência = Pressão x VazãoR

CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

POTÊNCIA

Norma DIN - A unidade mais comum para expressar a potencia é o CAVALO-VAPOR (CV)

SAE = Norma Americana

DIN/ISO/NBR = Normas Internacionais

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CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

POTÊNCIA

DIN, NBR, ISO: A potência do motor é medida com o ventilador, bomba de

água, bomba injetora, alternador, silencioso e filtro de ar.

CUNA (Itália): A potência do motor é medida sem o filtro de ar e sem

silencioso. É de 5 a 10% superior aos valores em DIN, NBR e ISO

SAE: A potência do motor é medida sem os agregados e consumidores de

energia. É de 10 a 25% superior aos valores em DIN, NBR e ISO.

* Não se deve comparar Normas diferentes (DIN x SAE).

CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

1 cv = 75 kgf.ms

1 hp = 76 kgf.ms

1 kW = 102 kgf.ms

P (cv) = T(Nm) . rpm7023

P (hp) = T(lbf.ft) . rpm5250

P (kW) = T(Nm) . rpm9549

P (cv) = T(kgf.m) . rpm716

1 W = 1 N.ms

P (kW) = T(kgf.m) . rpm974

1 hp = 550 lbf.fts

POTÊNCIA

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CONVERSÃO DE UNIDADES

CV HP KW Kgf.m/s

CV 1 0,9868 0,7355 75

HP 1,0133 1 0,7355 76

kW 1,3596 1,3417 1 101,97

kgf.m/s 0,0133 0,0131 0,0098 1

x

POTÊNCIA

CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

6. CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTÍVEL

Definição:

É a quantidade de combustível

gasta por unidade de potência, em

uma hora.

Unidades:

g/kW.h

g/cv.h

l/cv.h

lb/hp.h

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CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

7. RESEVA DE TORQUE

RT(%)

Definição:

É a resposta do motor, através do

torque (força), quando ocorre a

queda rotação e a perda potência

ocasionada por um aumento na

força de tração.

RT (%) = Torque Máximo – Torque na Potência Máxima x 100

Torque na Potência Máxima

CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

RESEVA DE TORQUE

RT = 390 – 320 . 100320

RT = 21,9%

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Curvas do Motor

Uma curva de motor é obtida

através de um teste realizado na

saída de potencia desse motor

(volante) aplicando ela um

dispositivo chamado

DINAMÔMETRO.

O levantamento da curva define o

comportamento do motor quando

é submetido à cargas.

Esta curva é chamada de curva

de PLENA CARGA

CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

Motor Mercedez

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CONCEITOS SOBRE DIMENSÕES E DESEMPENHO

Torque Máximo

Torque na

Potência

máxima

EXERCÍCIOS

1 - Qual a cilindrada de um motor de seis cilindros, cujo diâmetro e o curso do êmbolo é de 9

centímetros.

2 - Dados de um motor:

- Diâmetro do cilindro.............................................................10 cm

- Curso do êmbolo....................................................................10 cm

- Volume da câmara de combustão (1 cilindro)......................100 cm3

- Número de cilindros..............................................................4

Calcule:

a) Qual a cilindrada deste motor em cm3 e em litros?

b) Qual a relação de compressão do motor e o tipo de combustível?

3 - Dados de um motor à gasolina:

- Diâmetro do cilindro............................................................7,70 cm

- Curso do êmbolo..................................................................8,35 cm

- Volume da câmara de combustão (1 cilindro)................... 48,59 cm3

- Número de cilindros.............................................................4

Calcule:

a) Qual a cilindrada deste motor em cm3 e em litros?

b) Qual a relação de compressão do motor ?

c) Qual a relação de compressão deste mesmo motor na versão álcool, sabendo-se que o

volume da câmara de combustão de 35,34 cm3?

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EXERCÍCIOS

Calcule:

a) A cilindrada dos motores A e B nas versões 1 e 2, em cm3 e em litros?

b) A relação de compressão de cada um dos motores e o tipo de combustível?

5 - Com os dados de um motor, calcule:

- Diâmetro do cilindro...............................................................82 mm

- Curso do êmbolo.....................................................................66,2 mm

- Volume da câmara de combustão (total)............................... 205,5 cm3

- Número de cilindros................................................................4

a) Qual a cilindrada deste motor em cm3?

b) Qual a relação de compressão do motor?

4 - Dados de um motor:

Dados do motor Motor A Motor B

Versão 1 Versão 2 Versão 1 Versão 2

Diâmetro do cilindro 81 mm 81 mm 82,5 mm 82,5 mm

Curso do êmbolo 86,4 mm 86,4 mm 92,8 mm 92,8 mm

Volume da câmara de combustão (1 cilindro) 59,4 cm3 39,4 cm3 55 cm3 43,1 cm3

Número de cilindros 4 4 4 4

6 - Qual o volume da câmara de combustão de 1 cilindro, num motor 2.0 litros, de 4 cilindros,

sabendo-se que, a relação de compressão é de 17 :1?

7- Qual a cilindrada total e o volume individual da câmara de combustão de um motor de seis

cilindros, cujo diâmetro e o curso do êmbolo é de 10,6 e 12,4 centímetros, respectivamente e. a

relação de compressão é de 16,5 :1?

8 - Qual a potência em C.V. (cavalo vapor), h.p. (horse power) e em kW (quiloWatts), exigida

por um arado de aivecas, que necessita de 1900 kgf para ser tracionado, sabendo-se que o

conjunto opera na velocidade de 9 km/h?

9 - Qual a potência em CV, HP e kW, exigida por uma semeadora de arrasto (plantio direto)

com 9 linhas , que necessita de 7000 kgf para ser tracionada, sabendo-se que o conjunto opera na

velocidade de 50 metros em 36 segundos?

10 - Quantas vezes por segundo estará abrindo a válvula de admissão de um motor de quatro

tempos, girando a 5400 rpm?

EXERCÍCIOS

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Rotação

rpm

Torque Potência

N.m Kgf.m lbf.pé CV HP kW

1000 271

1200 325

1300 355

1400 376

1600 380

1800 377

2000 373

2200 366

2400 338

2600 312

EXERCÍCIOS

11 – Complete o quadro com as medidas de torque e potência: (Motor em situação A)

Rotação

rpm

Torque Potência

N.m Kgf.m lbf.pé CV HP kW

1000 27

1200 33

1300 36

1400 38

1600 38

1800 38

2000 37

2200 36

2400 33

2600 30

EXERCÍCIOS

12 – Complete o quadro com as medidas de torque e potência: (Motor em situação B)

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EXERCÍCIOS

13 – Calcule a reserva de torque para o motor em situação A (11ª questão), com as

unidades:

a - N.m

b - kgf.m

c - lbf.pé

14 – Calcule a reserva de torque para o motor em situação B (12ª questão), com as

unidades:

a - N.m

b - kgf.m

c - lbf.pé

EXERCÍCIOS

15 - Com analise do gráfico de potência e torque de um motor de ciclo diesel,

determine a reserva de torque.

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EXERCÍCIOS

16 – (Provão Agronomia 2001) Em uma propriedade agrícola tem-se um motor a

combustão interna, ciclo diesel, cujas curvas características de desempenho de um

motor a combustão interna, ciclo diesel, envolvendo as suas relações entre rotações por

minuto (rpm), potência (kW), torque (Nm), e consumo específico de combustível

(g/kWh), estão representadas na figura abaixo.

A rotação em que o motor

opera em condição mais

adequada é:

a - 1450 rpm

b - 1550 rpm

c - 1650 rpm

d - 1750 rpm

e - 1850 rpm

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Obrigado pela AtençãoProf. Luiz Atilio Padovan

FINAL