motores de combustão interna parte i - moodle usp: e ......nos motores do ciclo otto controla e...
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Prof. Thiago Romanelli
romanelli@usp.br
16 e17/04/2018
Motores de Combustão Interna Parte III - SISTEMAS COMPLEMENTARES
ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA “LUIZ DE QUEIROZ” DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS LEB332 – Mecânica e Máquinas Motoras
Revendo... MOTOR DE 4
CILINDROS E DE
4 TEMPOS
SISTEMAS COMPLEMENTARES
DE VÁLVULAS
DE ALIMENTAÇÃO
ELÉTRICO
DE ARREFECIMENTO
DE LUBRIFICAÇÃO
Sistema de Válvulas
17/04/2018 Página 6
Válvulas
• O motor convencional apresenta duas válvulas por cilindro;
• A válvula de admissão é maior que a válvula de descarga;
• Existem motores com mais de duas válvulas por cilindro.
1. Sistemas de válvulas
Controla a entrada e saída do fluxo de gases
entre a câmara do cilindro e o exterior.
No motor 2 tempos essa função é cumprida
pelo próprio êmbolo abrindo e fechando as
janelas de admissão e de escape.
Sistemas de válvulas - Constituição
O motor de quatro tempos apresenta 2 tipos de válvulas:
De admissão – entrada de ar+combustível (Otto) ou ar (Diesel)
De escape – saída dos gases queimados para o coletor de escape.
As válvulas abrem para dentro da câmara de combustão, sob ação de um mecanismo de comando e se fecham por ação da mola de válvula.
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SISTEMA DE VÁLVULAS
Responsável pelo fechamento e abertura das
válvulas nos motores de 4 tempos
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1) eixo de cames; 2) tucho; 3) vareta; 4)
balancim; 5) mola; 6) válvula
Comando indireto
Vista de cima
Vista de lado
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Comando direto
1) eixo de cames; 2) tucho; 3) mola; 4) válvula
Sistemas de válvulas - Constituição
O mecanismo de comando é constituído por uma árvore de comando de válvulas (ACV) que contém ressaltos ou cames (2 para cada cilindro do motor).
Ao girar a ACV, os ressaltos levantam os tuchos que transmitem o movimento às válvulas, diretamente ou através de varetas e balancins. Isso distingue os 2 tipos de sistemas de comando de válvulas:
comando direto e
comando indireto.
ÁRVORE COMANDO
DE VÁLVULAS (ACV)
BALANCIM
VARETA
TUCHO
MOLA
VÁLVULA
ACV
Acionada por correia, polia ou engrenagens
pela ADM.
Qual a relação de transmissão entre a ADM
e a ACV? Por quê?
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ACV
Engrenagem do eixo de cames
• Localizada em uma das extremidades do eixo
• O diâmetro é o dobro da engrenagem do virabrequim
• Pode estar localizado no bloco ou cabeçote do motor
• Apresenta ressaltos que transformam movimento de
rotação em movimento linear alternado das válvulas
• Fabricados em aço forjado ou ferro fundido
TEMPOS DESLOCAMENTOS GIROS VÁLVULAS
DOS ÊMBOLOS ADM(0) ADMISSÃO ESCAPE
ADMISSÃO PMS p/ PMI 0-180 ABERTA FECHADA
COMPRESSÃO PMI p/ PMS 180-360 FECHADA FECHADA
EXPLOS/EXPAN. PMS p/ PMI 360-540 FECHADA FECHADA
EXAUSTÃO PMI p/ PMS 540-720 FECHADA ABERTA
PMS
PMI
PMI PMI PMI
ADMISSÃO COMPRESSÃO EXPLOSÃO EXAUSTÃO
EXPANSÃO
FECHADA ABERTA FECHADA FECHADA FECHADA FECHADA ABERTA FECHADA
ACV
Acionada por correia, polia ou engrenagens pela ADM.
Qual a relação de transmissão entre a ADM e a ACV? Por quê?
RESPOSTA: 2:1.
Porque um ciclo termodinâmico ocorre a cada duas voltas da ADM, sendo que, em um ciclo há uma abertura de admissão e uma de exaustão.
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Tuchos
• São fabricados em aço forjado ou de fundição
temperada e podem ser mecânicos ou hidráulicos
• Os tuchos ficam em contato direto com os
ressaltos e transmitem o movimento do eixo
de cames para as varetas ;
Sistema de Alimentação
12
16
20
A
B C
D
0 20 40 60 80 100
CARGA % rela
çã
o a
r:c
om
bu
stí
ve
l
AB = MOMENTO DA PARTIDA, MOTOR EM MARCHA LENTA,
CARGAS LEVES ( MISTURA RICA , MAIOR CONSUMO).
BC = CARGA MÉDIA ( MISTURA POBRE, FAIXA ECONÔMICA).
CD = POTÊNCIA MÁXIMA, CARGA ELEVADA (MISTURA RICA,
MAIOR CONSUMO).
DE ACORDO COM A CARGA IMPOSTA AO MOTOR
VARIAÇÃO DA RELAÇÃO A:C ( AR + COMBUSTÍVEL)
RELAÇÃO AR/COMBUSTÍVEL
2. Sistema de alimentação Conjunto de mecanismos cujas funções são:
1) suprir a quantidade correta de combustível ao motor em função da rotação do motor e carga aplicada.
2) fazer combustível atingir câmara de combustão, atomizado.
3) permitir injeção no momento exato do ciclo.
Otto: injeção eletrônica e carburador
Diesel: bomba e bico injetor
Componentes
-TANQUE
-TUBULAÇÕES(ALTA E BAIXA PRESSÃO)
-BOMBAS (ALIMENTADORA E INJETORA)
-BICOS INJETORES
-REGULADOR DE VELOCIDADE.
Sistema de alimentação
Responsável pelo suprimento de ar e combustível
ao motor
1. Circuito de ar
2. Circuito de combustível
Circuito de Ar
PRÉ-FILTRO
ABAFADOR
COLETOR DE DESCARGA
VÁLVULA DEDESCARGA
FILTRO
COLETORDE ADMISSÃO
VÁLVULA DE
ADMISSÃO
CILINDRO
Pré-filtro de ar
Localizado antes do filtro de ar
Tem como função reter partículas grandes contidas no ar.
Filtro de ar
Filtro de ar
Tem como função reter partículas pequenas
contidas no ar
• Podem ser de dois tipos:
1) em banho de óleo
2) de papel
Filtro de ar seco
Apresenta dois elementos filtrantes
descartáveis:
1) filtro primário de papel
2) filtro secundário de feltro
Coletor de admissão
Admissão do ar
1) por meio do vácuo criado pelo movimento
descendente do pistão: motor aspirado
2) sob pressão: motor turbinado
Turbocompressor: o ar é admitido sob pressão. Mesma
cilindrada com maior potência
turbocharger, turboalimentador ou turbo
• Maior massa
para mesmo
volume de ar
TURBOCOMPRESSOR
INTERCOOLER
GASES DE ESCAPE
ADMISSÃO DE AR
Intercooler: sistema de resfriamento de ar para
motores turbinados
Localizado entre a turbina e os cilindros;
Contribui para aumentar a massa de ar do volume de admissão.
Circuito de combustível - DIESEL
Funções do circuito de combustível
Armazenamento, transporte e filtragem de combustível;
Dosagem de combustível de acordo com a posição do acelerador;
Injeção de combustível atomizado, sob pressão, no interior da câmara de combustão de cada cilindro segundo a ordem de ignição do motor;
Pressão de injeção: 1600-2000 kgf cm-2 = 1600-2000 atm.
Componentes do sistema
Tanque de combustível
O tanque de combustível é fabricado de
polietileno de alta densidade;
Deve apresentar capacidade suficiente
para autonomia de uma jornada de
trabalho;
Capacidade do tanque de combustível
para alguns modelos de tratores agrícolas;
Copo de sedimentação
Está localizado antes da bomba alimentadora;
Decanta a água contida no combustível;
Apresenta na parte inferior um parafuso para
drenagem.
Bomba alimentadora
Bomba alimentadora: baixa pressão –
bombeamento do combustível do tanque até a
bomba injetora
Filtro de combustível
Evita que partículas contidas no combustível atinjam a bomba injetora
Filtro de combustível com sedimentador
• Filtra combustível e decanta água
Tubulações
Baixa pressão: entre o tanque e a bomba injetora
Alta pressão: entre a bomba injetora e os bicos injetores
Bomba injetora
Dosagem e controle da injeção de combustível sob pressão
• Localizada entre os filtros e os bicos injetores
Bomba Injetora
Função
1. Fornecer aos bicos injetores o combustível
sob determinada pressão
2. Suprir com combustível cada bico injetor,
segundo a ordem de injeção do motor, no
momento exato da explosão-expansão nos
cilindros
3. Dosar a quantidade de combustível exigida
para cada condição de carga do motor.
Bicos injetores Quando ocorre a pulverização do combustível na câmara a
pressão é em torno de 1600 bar, ou seja, cerca de 1600
vezes o valor da pressão atmosférica
Os motores diesel podem apresentar controle de injeção
eletrônica
Controle de injeção eletrônica
C I C L O O T T O
COM CARBURADOR POR INJEÇÃO
(CORRENTE DE AR )
CARBURADOR UM INJETOR
DE INJEÇÃO POR CILINDRO DESCENDENTE
(VEICULARES)
ASCENDENTE
(ESTACIONÁRIOS)
(PODE FICAR + BAIXO QUE O TANQUE, NÃO TEM BOMBA)
NA JANELA
DE ADMISSÃO
NA CÂMARA DE
COMBUSTÃ0
SISTEMA DE
ALIMENTAÇÃO
Sistema Elétrico
Funções do sistema elétrico
Diferente para ciclo otto e diesel;
Tem como função auxiliar na partida dos motores;
Controlar a iluminação do trator;
Nos motores do ciclo otto controla e produz
centelha elétrica para combustão;
Nos motores do ciclo diesel não faz parte do
processo de combustão.
Componentes básicos do sistema
Bateria
Motor de partida
Alternador
Bateria Tem como função acumular energia elétrica suficiente
para assegurar a partida do motor e iluminação do trator.
1. Pasta de vedação;
2. Pino polar negativo;
3. Barra de acoplamento dos
elementos do acumulador;
4. Ponto polar (de montagem das
placas de sinal idêntico);
5. Bujão;
6. Pino polar positivo;
7. Tampa da bateria;
8. Cuba;
9. Calço de madeira (separador);
10. Placa positiva;
11. Suporte;
12. Placa negativa.
Motor de partida
Tem como função acionar o volante para dar início ao funcionamento do motor;
São motores elétricos que recebem energia da bateria;
Entra em contato com o volante, girando a árvore de manivelas até que ocorra combustão em um dos cilindros do motor
A mistura é queimada e o motor entra em funcionamento.
Componentes do motor de partida
Volante
Alternador
Gerador de energia elétrica;
Transforma a energia mecânica em energia elétrica;
Tem como função suprir a bateria com energia elétrica suficiente para partida do motor e iluminação do trator.
Alternador
Árvore de
manivelas
Ventoinha
Sistema de Arrefecimento
4. Sistema de arrefecimento
MCI são máquinas que transformam uma parte do calor da combustão em trabalho mecânico, através de processos cíclicos (2 ou 4 tempos).
65-75% do calor total fornecido pelo combustível não é convertido em trabalho mecânico, sendo liberado por radiação direta, pelos gases de escape e pelo sistema de arrefecimento.
EXPLOSÃO
(CALOR) 100 %
SISTEMAS DE ARREFECIMENTO
CALOR TRANSFORMADO
EM TRABALHO
MECANICO
25 a 35 %
TRABALHO ÚTIL
27%
RADIACAO DIRETA
6 %
GASES DE
ESCAPE 31%
SISTEMA DE
ARREFECIMENTO
31 %
CALOR REJEITADO
FLUXOGRAMA DO PERCURSO DO CALOR EM UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA POR ÊMBOLOS ( % MEDIAS)
SISTEMA DE ARREFECIMENTO
TRABALHO PARA
VENCER RESISTENCIAS
5 %
“Arrefecimento” é manter a temperatura em um
patamar acima da ambiente, sob controle. (Ex.:
Motores de veículos)
“Refrigeração” é manter a temperatura em um
patamar abaixo da ambiente, sob controle. (Ex.:
Refrigerador, ar condicionado etc)
O calor deve ser eliminado por um sistema de
arrefecimento.
O CALOR NÃO TRANSFORMADO EM TRABALHO
MECÂNICO TEM QUE SER DISSIPADO! COMO?
MEIOS ARREFECEDORES
ÁGUA AR ÓLEO
OS MEIOS ARREFECEDORES DEFINEM OS TIPOS DE
SISTEMAS
A AR
A ÓLEO
E AR A ÁGUA
A AR E ÁGUA
TIPOS DE SISTEMAS
COM TORRE
DE
ARREFECIMENTO
C O M R A D I A D O R
CONSTITUINTES:
TAMPA PRESSURIZADA
RADIADOR
MANGUEIRAS
TERMOSTATO
BOMBA
GALERIAS NO BLOCO
T E R M O
S I F Ã O
CIRCULAÇÃO
FORÇADA
Tipos de sistema a) Arrefecimento a ar:
a.1) circulação livre – motos, avião
a.2) circulação forçada – motores veiculares
b) Arrefecimento a água:
b.1) Por evaporação (motores pequenos estacionários)
b.2) Circulação fechada com torre de arrefecimento
b.3) Circulação aberta com reservatório (grandes motores
estacionários)
c) Arrefecimento a ar: circulação livre ou de circulação forçada
c.1) termossifão
c.2) circulação forçada
Sistema a ar
a) Vantagens:
a.1) construção simples
a.2) menor peso por CV
a.3) manutenção simples
b)Desvantagens:
b.1) difícil controle de temperatura
b.2) desuniformidade de temperatura do motor
b.3) susceptibilidade a superaquecimento
b.4) demanda constante limpeza das aletas
VÁVULAS TERMOSTÁTICAS
SISTEMA AR E ÁGUA
FORÇADO
(MAIS UTILIZADO
EM VEÍCULOS)
galerias mangueiras
ventoinha
Tampa
pressurizada
RADIADOR FLUIDO VOLTA
PARA O MOTOR
FLUIDO VEM
DO MOTOR
VENTOINHA DE RADIADOR COM PASSO VARIÁVEL
E INVERSÃO DE FLUXO
MONTAGEM E
FUNCIONAMENTO DO
SISTEMA DE
ARREFECIMENTO
Sistema de Lubrificação
S I S T E M A S DE L U B R I F I C A Ç Ã O
LUBRIFICANTE E O ELEMENTO QUE, COLOCADO
ENTRE SUPERFICIES QUE SE ATRITAM,
SATISFAZ OS OBJETIVOS DA LUBRIFICAÇÃO.
OBJETIVOS DA LUBRIFICAÇÃO
DIM
INU
ICA
O D
E R
UID
O
DA COMBUSTÃO
DAS REAÇÕES QUÍMICAS
DO DESGASTE
S I S T E M A S
D E
L U B R I F I C A Ç Ã O
MISTURA COM COMBUSTÍVEL
(MOTOR DE 2 TEMPOS)
CIRCULAÇÃO SOB PRESSÃO
BORRIFO CIRCULAÇÃO
E BORRIFO
COMPONENTES: DEPÓSITO; FILTRO PRIMÁRIO;
BOMBA; VÁLVULA DE PRESSÃO;
FILTROS; MANÔMETRO e
GALERIAS ( BIELA, ADM, ACV, etc)
VISCOSIDADE: MEDIDA DE RESISTÊNCIA
OFERECIDA POR UM LÍQUIDO AO ESCORRIMENTO.
ACIDEZ, PONTO DE INFLAMAÇÃO ETC
ADITIVOS?
COMPOSTOS QUE MELHORAM OU CONFEREM
NOVAS CARACTERÍSTICAS AOS LUBRIFICANTES
(OU COMBUSTÍVEIS): ANTI-OXIDANTES,
ANTI-CORROZIVOS; ANTI-ESPUMANTES,
DETERGENTES ETC.
CLASSIFICAÇÃO SAE
SISTEMA DE
LUBRIFICAÇÃO
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