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

MONTAGEM E

FUNCIONAMENTO DE

MCI

SISTEMAS COMPLEMENTARES

DE VÁLVULAS

DE ALIMENTAÇÃO

ELÉTRICO

DE ARREFECIMENTO

DE LUBRIFICAÇÃO

Sistema de Válvulas

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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 ;

FUNCIONAMENTO DO

SISTEMA DE VÁLVULAS

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