1 -Motor Comb Inter de Embolos

7/24/2019 1 -Motor Comb Inter de Embolos

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C:NDoc/Aulas UFPr/Notas de Aula-Motores de Combusto Interna de mbolo rev 11/09/13 Pg. 1-15 (originais)

COMBUSTO INTERNA

(pg. 18 apostila)

2 MOTORES DE COMBUSTO INTERNA DE MBOLO - MCIE

2.1 Generalidades, Uso e Classificao:

I. Generalidades:

Os Motores Trmicos dividem-se em 2 grandes grupos.

Os de Combusto Externa:- Mquinas a Vapor, Turbinas a Vapor.Os de Combusto Interna:- Motores a mbolo, Turbinas a gs e Foguetes.

A primeira vista, d a impresso que os motores a vapor, so todos de combusto externa, no entanto,

isto no muito rgido, pois existem turbinas a gs, na aviao e na indstria, nas quais se obtm um

aumento de potncia, injetando-se gua na cmara de combusto.

II. Uso:

Vamos estudar agora apenas os MCIE- Motores de Combusto Interna de mbolo, os quais esto nos

mais diversos campos de utilizao.

Para veculos automotivos:- automveis, caminhes, nibus, tratores, pequenos e mdios veculos

martimos (gasolina, lcool, gs natural e Diesel).

Para veculos ferrovirios:- locomotivas (Diesel)

Para grandes veculos martimos:- navios (Diesel, leo combustvel).

Para veculos areos:- avies (gasolina). O avio Junkers (Diesel), avies a jato, turbo-hlices,

mdios e grandes helicpteros (querosene).

III. Classificao:

a) Quanto ao processo de queima do combustvel:

Combusto por fasca gasolina, lcool e motores a gs (ciclo Otto).

Combusto por compresso Diesel (ciclo Diesel)

b) Quanto ao nmero de tempos:

De 4 tempos: Admisso, compresso, expanso, escapamento

2 voltas do eixo


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De 2 tempos: Admisso + compresso, expanso + escapamento

1 volta do eixo

c) Quanto a posio dos cilindros:

em linha

em V

opostos

radiais

em

d) Quanto ao nmero de pistes por cilindro:

1 pisto

2 pistes opostos

e) Quanto a construo do pisto:

com cruzeta

sem cruzeta


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Turboalimentados

(VA) (VE)

(VA)Vlvula de admisso(VE)Vlvula de escapamento

f)

Quanto ao nmero de faces do pisto que recebe a presso:

1 facesimples efeito.

2 facesduplo efeito.

g) Quanto a presso do gs na admisso:

aspirao natural

sobre-alimentado

2.2 Motores de Combusto por Fasca:

De quatro tempos:

1o tempo; Admisso- o pisto desloca-se para baixo e abrindo-se a vlvula de admisso aspirada

uma mistura de Ar + combustvel.

Superalimentados


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(VA) (VE)

(VA) (VE)

2o tempo; Compresso - o pisto desloca-se para cima, as vlvulas estando fechadas ocorrer acompresso da mistura Ar + combustvel.

3otempo; Expanso Combusto - entre os eletrodos da vela salta uma fasca, eltrica, que inicia a

combusto, a qual se propaga por toda a mistura.

A combusto muito rpida e pode em primeira aproximao ser suposta a volume constante.

A combusto transforma a energia qumica da mistura, em calor sensvel, fornecendo aos gases, alta

temperatura e presso.

A presso exercida sobre o mbolo, far com que o mesmo se desloque para baixo, desenvolvendo

trabalho.

este o nico tempo motor, e neste as vlvulas permanecem fechadas.


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(VA) (VE)

4otempo; Escapamento- o pisto se desloca para cima e abre-se a vlvula de escapamento.Pelo fato dos gases queimados se encontrarem em presso maior que a atmosfrica e pelo movimento

do pisto, os gases so expulsos do cilindro.

A seguir repete-se o ciclo.

O ciclo descrito anteriormente, foi imaginado por Beau de Rochas em 1862 e posto em execuo porNicolaus Otto em 1876 e da recebeu o nome de "Ciclo Otto"

2.3 Motores de Combusto por Compresso:

Em 1893, Rudolph Diesel, construiu um novo tipo de motor, capaz de queimar carvo em p, injetado

por meio de ar comprimido.

Mais tarde, passou a usar leo combustvel, tambm injetado por meio de Ar comprimido. Desta

forma, obtinha-se uma combusto praticamente presso constante.


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(VA) (VE)

(VA) (VE)

De quatro tempos:1otempo; Admissoo cilindro admite somente ar, diferentemente do motor a exploso por fasca

que aspira Ar + combustvel.

2otempo; Compressoa compresso do Ar faz com que este atinja elevada temperatura.

3otempo; InjeoeExpanso feita a injeo de combustvel, com presso bem maior que a do Ar,

o qual entra em combusto por ignio espontnea.

(VA) (VE)


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(VA) (VE)

4otempo; Escapamentoa presso e o movimento do pisto fazem com que os gases sejam expulsos.

2.4 Motores a dois tempos.

Tanto os motores de combusto por fasca, como os de combusto por compresso, podem trabalhar,

descrevendo os seus respectivos ciclos em dois tempos como segue:

1otempo; Compressoo pisto sobe comprimindo a mistura Ar + combustvel ou s Ar no motorDiesel.

Por outro lado o carter vedado e o movimento do pisto cria uma depresso, que provoca a entrada

de Ar e combustvel ou s a de Ar no motor Diesel.

Ao atingir o ponto morto alto, d-se a fasca, no motor a exploso ou a injeo de combustvel no

motor Diesel e o pisto comea o seu movimento descendente.


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2otempo; Expansopela fora expansiva dos gases, o pisto desce e comprime os gases do carter.Atingindo as janelas de escape, os gases saem, aliviando a presso no interior do cilindro. O pisto

continua o seu movimento descendente e em seguida abrem-se as janelas de admisso e os gases

existentes no carter, sob presso, penetram no cilindro e no tempo seguinte so comprimidos conforme

j descrito.

O perodo em que o pisto mantm abertas as janelas de Admisso e de Escape, denomina-sePerodo de Lavagem, pois os gases queimados so expulsos e o cilindro cheio de gases no

queimados e portanto ainda aptos a produzir trabalho.

Nos motores gasolina esta lavagem provoca uma perda de combustvel, que se verifica, pela

passagem dos gases no queimados, (das janelas de admisso, diretamente s janelas de escape). Este

fenmeno menos importante em motores Diesel, pois neste caso, h uma perda de Ar e no de

combustvel.

A lavagem dos motores Diesel normalmente feita por compressores auxiliares e o seu estudo parteimportante neste tipo de mquinas.

Para melhorar a eficincia da lavagem, diversos artifcios so usados, como por exemplo, injetar Ar

pelas janelas do cilindro, enquanto o escape feito por vlvulas no topo do cilindro.

Estes artifcios se tornam necessrios, porque nos motores de dois tempos, o pisto, no fora a

expulso dos gases queimados e, portanto a renovao dos mesmos deve ser feita por outros meios.


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2.5 Controle dos Motores a Exploso.Os motores de combusto por fasca, pelo fato de terem uma combusto bastante rpida, recebem o

nome de motores a exploso.

A mistura de Ar e combustvel feita em dispositivos denominados de carburadores.

Durante o tempo de admisso, a depresso criada dentro do cilindro, faz com que seja aspirado o Ar

que ao passar pelo carburador, carrega consigo certa porcentagem de combustvel.

Acelerador:Regula a quantidade de mistura Ar +combustvel, admitida pelo motor.

Afogador:Regula a quantidade de combustvelcontido no Ar de admisso.

2.6 Controle dos Motores de Combusto por Compresso.

O mtodo moderno de injetar o combustvel a alta presso (150 a 2000 atmosferas), para pulverizar o

combustvel, denominado de injeo slida ou mecnica, porque no usa o Ar comprimido.

A injeo feita por meio de uma bomba de pisto, acionada por meio de um excntrico, que

acionado por meio de engrenagens, cuja roda motriz o virabrequim do motor.

Nos motores de quatro tempos, o eixo dos excntricos, gira com a metade da rotao do virabrequim,pois em cada duas voltas deste, d-se apenas uma injeo em cada cilindro. Nos motores de dois

tempos, este eixo gira mesma velocidade do virabrequim e em cada rotao temos uma injeo em

cada cilindro.

No motor a gasolina, lcool ou a gs natural, a relao Ar/Combustvel (A/C) praticamente constante

e o controle da potncia se faz variando a quantidade de mistura (Ar + combustvel) admitida no

cilindro.

No motor Diesel, a quantidade de Ar admitida praticamente constante, variando-se apenas a

quantidade de combustvel, assim, pois, para o controle da potncia varia-se a relao Ar/Combustvel.


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O mximo de potncia que se obtm para um motor Diesel para uma relao Ar/Combustvelprxima da estequiomtrica.

Se injetarmos mais combustvel do que o permissvel pelo Ar, haver formao de fumaa, resultante

da combusto incompleta, limitando assim a potncia do motor.

Muitas vezes o desgaste do motor, faz com que haja falta de Ar em relao ao combustvel previsto

para uma determinada potncia, com isto, o motor produz muita fumaa e no consegue atingir sua

potncia nominal.

Isto se deve basicamente a:Desgaste nos anis.

Injetores desregulados.

Obstruo na tubulao de escapamento.

Vazamentos na tubulao de admisso nos motores superalimentados.

2.7 Diagramas.

Nos motores de combusto interna, no existe ciclo propriamente dito, porque h uma diferena muito

grande entre o gs admitido e o gs de escape.

Na admisso temos Ar e no escape temos gases diversos em alta temperatura.

No entanto, para o estudo termodinmico, se admite a existncia de um ciclo realizado por um gs

perfeito, admitindo-se ainda para todas as transformaes os seguintes fatores:


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Reversibilidade perfeita.Constncia de cpe cvem todo campo de variao da temperatura.

Logo veremos que estas hipteses sero eliminadas, o que fazemos inicialmente com cpe cvno clculo

da temperatura de combusto.

Para os diagramas sempre ser vlida a igualdade

2.8 Parmetros.(Dados caractersticos dos motores)

Externos:- Potncia efetiva, peso, velocidade, momento torcedor (torque), consumo especfico ehorrio de combustvel, de Ar, rendimento global etc.

Internos:-Potncias(de combustvel, terica do ciclo, indicada, de atrito, real etc.)

Rendimentos (da combusto, do ciclo terico, fator do diagrama, mecnico,

volumtrico etc.)

Presses(presso mdia indicadapmi, presso mdia efetivapme, etc)

Velocidade dos mbolos

Fator Ar/Combustvel

2.9 Ciclos.

Em baixas velocidades, os motores de combusto interna de mbolos (MCIE), possuem a tendncia,

do ciclo real se aproximar do ciclo Otto terico, j em altas velocidades, estes mesmos motores, tem o

seu ciclo real, se afastando do Otto terico e tendendo ao Diesel terico, aumentando a temperatura de

escapamento e diminuindo, portanto o rendimento e a potncia do ciclo.

Sid x T= Sreal


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ICiclo OttoCombusto por Fasca.12 = Compresso adiabtica23 = Aquecimento, calor fornecido Q. Esteaquecimento nos motores de combusto por fasca uma transformao (isomtrica), a volume constante.

Nos motores de combusto por compresso oaquecimento feito numa transformao (isobrica), a

presso constante.34 = Expanso adiabtica. Os gases quentesexpandem adiabaticamente no interior do cilindro.

41 = Escapamento. Calor cedido Q0. Tanto o motorpor fasca, como no motor por compresso, oescapamento (isomtrico), isto a volume constante.

IICiclo DieselCombusto por Compresso.

IIICiclo Misto, Semi Diesel ou Sabath.

Nos motores atuais de combusto por compresso e injeo slida (injeo mecnica), o ciclo terico

que mais se aproxima do real o Ciclo Misto, Semi-Diesel ou Sabath, onde a combusto se d

parte a volume constante e parte a presso constante.

Q

Q0

1

2

3

4

Adiabtica

Adiabtica

1

2

3

4

v = cte

v= cte

Q

Q0

P

H,T

V

S

P

V

Q

Q0

1

2 3

4Adiabtica

Adiabtica

H,T

S

1

2

3

4

Q

Q0

p = cte

v = cte

P

V

Q0

Q1

Q2

1

2

3 4

5

Adiabtica

Adiabtica

H,T

S

Q1

Q2

Q0

v = cte

= cte

1

23

4

5

Q1= Q2


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Tendncias do ciclo Semi-Diesel ou Sabatt.a) - Para o ciclo Otto:

b) Para o ciclo Diesel:

P

V

adiabtica2

1

3 4

5Q1

Q2

adiabtica

Q0

Q1> Q2 H,T

S

v = ctev = cte

p = cte

1

2

3

4

5

Q1

Q2

Q0

1

2

3 4

5Q1

Q2

Q2adiabtica

adiabtica

P

V

H,T

S

Q2

Q0

Q1

v = cte

p = cte

1

23

4

5

v = cte

Q1< Q2

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