PRESSIONE F5 PARA EXIBIÇÃO

PRESSIONE SPACE PARA ROLAR

CONCEITOS FÍSICOS NO MOTOR

O MOTOR PODE SER COMPREENDIDO A PARTIR DA FÍSICA BÁSICASEU ESTUDO PODE SER APROFUNDADO INDEFINIDAMENTEO CONHECIMENTO DE SEU FUNCIONAMENTO AJUDA EM DECISÕESMUITOS ACIDENTES E PREJUÍZO DECORREM DA FALTA DE CONHECIMENTO

QUAL COMPRARALTA CILINDRADATURBINADOMULTIVÁLVULAS

SERIA INSEGURO UM CARRO TURBINADO?

ABORDAREMOS ALGUNS TÓPICOS BÁSICOS

O motor de combustão não inicializa o funcionamento por si mesmoNecessita de um mecanismo externo que o faça girar.Esse mecanismo pode ser uma manivela ou motor de partida elétrico.Um dos cilindros aleatoriamente será o responsável pela primeira admissão.A energia normalmente utilizada para sair do repouso provém da bateria.

Eixo comando de válvulasGira a metade da rotação da arvore de manivelas

Árvore de manivelasMovimento rotacional proveniente demovimento linear pelo mecanismo bielamanivela

PARTIDA DO MOTOR

Combustão é a reação exotérmica entre combustível e comburente na câmara de explosão.O combustível é a gasolina, etanol, metanol, gás natural entre outros.O comburente é o oxigênio dissolvido no ar ou uma combinação de gases como óxido nitroso.Fluído ativo é a mistura de combustível e comburente.Para uma combustão estequiométrica a proporção entre combustível e comburente deve estar balanceada.A proporção entre combustível e comburente se denomina relação estequiométrica ( λ ).A combustão ocorre em um meio confinado.A estequiometria deve ser rigidamente obedecida .Uma combustão estequiométrica produz dióxido de carbono e água.Combustível acima do necessário produzirá monóxido de carbono prejudicial a saúde.Combustível abaixo do necessário produzirá hidrocarbonetos prejudicial a saúde.Em ambos os casos acima haverá perda de desempenho do motor.

RELAÇÃO ESTEQUIOMÉTRICA (λ)λ = massa de ar/massa de combustívelGASOLINA λ = 15.0ETANOL λ = 9.4

INJEÇÃO ELETRÔNICA DE COMBUSTÍVELMANTEM UM CONTROLE PRECISO DA ESTEQUIOMETRIA.

A COMBUSTÃO E O FLUÍDO ATIVO

0-1 ISOBÁRICA

1-2 ADIABÁTICA

2-3 ISOCÓRICA

3.4 ADIABÁTICA

5-0 ISOBÁRICA

DIAGRAMA PRESSÃO X VOLUME

OS QUATRO TEMPOS DO MOTOR OTTO

Com as válvulas de admissão abertas, válvulas de escapamento fechadas e o pistão em curso descendenteum sistema de partida impulsionará o primeiro giro ao motor.A aspiração promovida pelo pistão e pressão atmosférica encherá o cilindro da mistura, iniciando o ciclo.O processo teórico é isobárico, mas na realidade a perda de carga imposta pelas válvulas, coletores e filtrosresultam em um volume admitido menor que o teórico, afetando a estequiometria e rendimento do motor.Os motores multiválvulas e turbocomprimidos, assim como coletores de comprimento variável surgiram para sanar ou melhorar essa fase entre outras.A temperatura constante também não ocorre, na realidade devido a expansão do ar admitido e vaporização Do combustível, uma queda na temperatura da mistura é verificada.

TEMPERATURA CONSTANTE

ADMISSÃO

Com ambas as válvulas fechadas e o pistão em curso ascendente inicia-se a compressão da mistura elevando Sua temperatura e diminuindo seu volume por ser um gás compressível.Normalmente a compressão reduz a mistura a um décimo de seu volume inicial por limitações físico-químicas.Esse processo é denominado compressão adiabática pois devido a velocidade que ocorre minimiza a troca decalor com o meio externo. Cabe ressaltar que a razão de compressão além de um projeto de câmara de combustão, é uma característica do combustível utilizado.A constante busca tecnológica por motores de alta rotação se baseia em minimizar a troca de calor com o meio externo durante essa fase entre outras.

T2= T1+dTdT α V2/V1

A COMPRESSÃO

A mistura aquecida próxima ao limite da autoignição devido a redução de seu volume se encontra confinada na câmara de combustão pronta para a centelha da vela fornecerO calor necessário para tal processo ocorrer.A combustão é isocórica pois devido a velocidade de propagação de chama, a centelhaé fornecida alguns graus medido na biela em relação a vertical antes do pistão alcançaro seu limite superior.Essa defasagem é denominada ponto de ignição sendo determinada pelo tipo de combustível e tecnologia presente no motor.

TEMPERATURA MÁXIMA

A COMBUSTÃO

CONDIÇÃO: EIXOS GIRANDO EM SENTIDO HORÁRIO A elevação de pressão na câmara de combustão devido a oxidação da mistura desloca o pistão em sentidooposto a câmara de combustão em um processo adiabático devido a velocidade do processo.Nessa fase que gera energia o sistema biela manivela transforma o movimento linear em rotativo.A árvore de manivelas que sincroniza o movimento dos pistões perpetua a fase correspondente ao cilindrolembrando que a mesma se encontra interligada ao eixo comando de válvulas.A queda de pressão no gráfico se deve ao aumento de volume do cilindro devido ao movimento descendentedo pistão enquanto a mistura se inflama..

FASE QUE GERA ENERGIA

A EXPANSÃO DOS GASES

FASE FINAL DO CICLO QUE OCORRE A CADA DOIS GIROS DO MOTOR

Após a combustão os gases resultantes devem ser eliminados para dar inicio a um novo ciclo.A exaustão ocorre com as válvulas de escapamento abertas e o pistão em curso ascendente. Assim como na adimissão o processo não é totalmente isobárico pois as válvulas, escapamento e catalisador exercem uma contrapressão no sistema devido devido a resistência que oferecem a passagem dos gases.

A EXAUSTÃO DOS GASES

QUAL TIPO DE MÁQUINA É O MOTOR OTTO

NA DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO FICOU EVIDENTE QUE:

• GERA CALOR.

• PRODUZ TRABALHO.

• TEM UM DETERMINADO RENDIMENTO.

• REJEITA PARTE DE CALOR PARA O MEIO.

• PARTE DO COMBUSTÍVEL SE CONVERTE EM ENERGIA MOTRIZ.

ESSA CARACTERÍSTICAS AFIRMAM QUE SE TRATA DE UMA MÁQUINA TÉRMICAMÁQUINA TÉRMICA

PORTANTO O MOTOR OTTO DEVE OBEDECER A 1ª E 2ª LEI DA TERMODINÂMICA

MÁQUINAS TÉRMICAS E RENDIMENTO

LEIS DA TERMODINÂMICA

1ª LEI DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA

Q1 = Q2 + W

2ª A SEGUNDA LEI NEGA O APROVEITAMENTO TOTAL

DA ENERGIA DO COMBUSTÍVEL, POIS ELE NÃO

RETORNA AO SEU ESTADO INICIAL.

PARTE SE CONVERTE EM CALOR AUMENTANDO A

ENTROPIA DO UNIVERSO.

IMPOSSÍVEL UM RENDIMENTO 100%COMO OTIMIZAR E MODERNIZAR

MINIMIZAR PERDAS DE ENERGIA PERDAS MECÂNICAS

ATRITO PESO

PERDAS TÉRMICAS MELHORAR COMBUSTÃO TROCA DE CALOR

MELHORAR FLUXO DE GASES ARRASTE DOS GASES MISTURA HOMOGÊNEA

-AUMENTAR A CILINDRADA OU MELHORAR O RENDIMENTO

A POTÊNCIA DO MOTOR: -COMO MELHORAR

PMS

PMI

PMS = PONTO MORTO SUPERIORPMI = PONTO MORTO INFERIOR

VOLUME = (PMS - PMI) X ÁREA DO PISTAO CILINDRADA = VOLUME X Nº DE CILINDROSCILINDRADA= VOLUME DA MISTURA ADMITIDA

OCORRE A CADA DUAS VOLTAS DO MOTOR

CARRO COM MOTOR 1.0 OU 2.0

MULTIVÁLVULAS: - QUAL A VANTAGEM

ÁRRASTE DOS GASESCILINDRO

VÁLVULA

A1=Πr²

A2=Πr²

a b

NA ILUSTRAÇÃO A2a > A2b PORTANTO MELHOR FLUXO DE GASES

FIXO

VARIÁVEL

MOTORES TURBOCOMPRIMIDOS

• MELHORA A EFICIÊNCIA VOLUMÉTRICA DO MOTOR.

• AS TURBINAS UTILIZAM A ENERGIA DOS GASES AQUECIDOS DO ESCAPAMENTO PARA GIRAR UM EIXO QUE POSSUI NA OUTRA EXTREMIDADE UMA TURBINA PARA ELEVAR A PRESSÃO DO AR COMPRIMIDO.

COMO O AR É UM FUÍDO COMPRESSÍVEL RESULTA EM MAIOR MISTURA ADMITIDA POR UNIDADE DE VOLUME EM RELAÇAO AO MOTOR ASPIRADO.

Caixa quente Caixa friaGases de escapamentosaindo do motor

Ar comprimido entrando

Turbina Maior potência semaumentar a cilindrada

POTÊNCIA OU TORQUE

• VÁRIAS FORMAS DE SE OBTER A MESMA CILINDRADA

VOLUME DO CILINDRO V = Πr² X HVOLUMES IGUAIS A PARTIR DE H DIFERENTE H = 2r motor quadrado H < 2r motor motor de potência superquadrado H > 2r motor de alto torque subquadrado

COLETOR DE ADMISSÃO

PROJETADO DE FORMA A PROMOVER UM ESCOAMENTO EM REGIME LAMINAR OU TURBULENTO DEPENDENDO DO TIPO DO MOTOR UTILIZANDO MATERIAIS DE BAIXO ARRASTE AERODINÂMICO E FORMAS GEOMÉTRICAS COMPLEXAS.

A DISTÂNCIA QUE A MISTURA PERCORRE ATÉ A CÂMARA DE COMBUSTÃO INFLUENCIA A POTÊNCIA E TORQUE DO MOTOR.

NOS MOTORES MODERNOS SÃO UTILIZADOS COLETORES DE COMPRIMENTO VARIÁVEL COM A VAZÃO PARA MELHOR RENDIMENTO ATRAVÉS DA GEOMETRIA.

ATUALMENTE UTILIZA-SE MATERIAL TERMOPLÁSTICOINJETADO DE BAIXA RUGOSIDADE NO LUGAR DO OBSOLETO ALUMÍNIO FUNDIDO COM CUVAS ACENTUADAS.