Motores de Combustão Interna MCI - Técnicos Online · biela, ao virabrequim girando-o ... Com o...
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Motores de Combustão InternaMCI
Aula 2 – Funcionamento•Motores Alternativos
•Motores RotativosProf. Kaio Dutra
Classificação
• Quando ao movimento do pistão:
– Alternativo (Otto, Diesel)Alternativo (Otto, Diesel)
– Rotativo (Wankel, Quasiturbine)
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Motores Alternativos
• São Basicamente Divididos em dois Grupos:
– Motores de combustão interna a quatro tempos
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Motores de combustão interna a quatro tempos
– Motores de combustão interna de dois tempos
Motores Alternativos
• Nos dois processos que ocorrem nos Motores
de Combustão Interna Alternativos de dois e
quatro tempos, podemos ainda incluir uma quatro tempos, podemos ainda incluir uma
subdivisão:
– Ciclo Otto;
– Ciclo Diesel.
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Ciclo Otto
• O Ciclo de Otto é um ciclotermodinâmico, que idealiza ofuncionamento de motores decombustão interna de ignição porcentelha. Foi definido por Beau decentelha. Foi definido por Beau deRochas e implementado com sucessopelo engenheiro alemão Nikolaus Ottoem 1876, e posteriormente por ÉtienneLenoir e Rudolf Diesel. Motoresbaseados neste ciclo equipam a maioriados automóveis de passeio atualmente.
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Ciclo Diesel
• A designação motor a diesel éhomenagem a Rudolf Diesel,engenheiro alemão. Diesel construiuseu primeiro motor em 1893. Omotor explodiu e quase o matou,motor explodiu e quase o matou,mas ele provou que o combustívelpoderia ser inflamado sem umacentelha. Diesel colocou emfuncionamento o primeiro motorbem - sucedido em 1897.
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Motores 4 Tempos
• O ciclo se completa a cada quatro cursos do êmbolo, de
onde vem a sua denominação;
• Um ciclo de trabalho estende-se por 2 rotações da árvore
de manivelas, ou seja, 4 cursos do pistão;
• Durante os 4 tempos (2 rotações), transmitiu-se trabalho ao
pistão só uma vez, os outros 3 tempos são passivos
absorvem energia.
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Alphonse Beau de Rochas (1815-1893)
• Alphonse Beau de Rochas (1815-1893) foi um engenheiro francêsque criou o princípiodo motor de combustãointerna de quatro tempos. Suaabordagem deu ênfase ainterna de quatro tempos. Suaabordagem deu ênfase aimportância da compressão damistura de combustível e ar antesda ignição. Ele completou suapesquisa aproximadamente aomesmo tempo que o engenheiroalemão Nicolaus Otto.
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Motores 4 Tempos
• As principais partesconstituintes de um motor dequatro tempos são mostradasna Figura, sendo elas:– válvula de admissão (A)– válvula de admissão (A)
– válvula de descarga (B)
– pistão (C)
– biela(D)
– Virabrequim (E)
– Carter (F)
– Vela (G).
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4 Tempos:
1º Tempo
Curso de Admissão
2º Tempo
Curso de CompressãoCurso de Compressão
3º Tempo
Curso de Combustão e
Expansão
4º Tempo
Curso de Escape
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1º Tempo - Admissão
• Estando o pistão no PMS, omesmo começa a descer estandoaberta a válvula de admissão efechada a válvula de descarga. Oêmbolo, ao descer gera um vácuoêmbolo, ao descer gera um vácuono interior do cilindro, aspirandoa mistura ar-combustível (CicloOtto) ou somente ar (Ciclo Diesel)até o PMI, quando a VA se fecha,cumprindo-se meia volta dovirabrequim (180º).
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2º Tempo - Compressão
• Estando válvula de admissão eválvula de descarga fechadas, amedida que o pistão desloca-separa o PMS, o mesmo comprimeo conteúdo do cilindro,o conteúdo do cilindro,aumentando a sua temperatura epressão interna, figura 03. Ovirabrequim gira outros 180º,completando o primeiro giro(volta completa - 360º).
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3º Tempo - Expansão
• Nesta fase produz-se a energia queserá transformada em trabalhomecânico. Pouco antes do pistãoatingir o PMS com VA e VDfechadas, a mistura ar/combustívelfechadas, a mistura ar/combustívelé queimada. A energia liberadanesta combustão dá origem a umaforça no êmbolo, deslocando-o doPMS ao PMI. Esta força étransmitida do êmbolo, através dabiela, ao virabrequim girando-o(executa meia volta - 180º).Prof. Kaio Dutra
4º Tempo - Exaustão
• Com a VA fechada e a VD aberta, oêmbolo, ao deslocar-se do PMIpara o PMS, onde VD se fecha,expulsa os produtos dacombustão. O virabrequim executacombustão. O virabrequim executaoutra meia volta - 180º,completando o ciclo (720º).
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Ciclo Quatro Tempos, Ciclo Diesel
• O motor Diesel, trabalhando a quatro tempos,possui basicamente duas grandes diferençasde um motor a gasolina:– O motor aspira e comprime apenas ar.O motor aspira e comprime apenas ar.
– Um sistema de injeção dosa, distribui e pulveriza ocombustível em direção dos cilindros. Ocombustível inflama-se ao entrar em contato como ar, fortemente aquecido pela compressão.Utiliza taxa de compressão de, aproximadamente19:1.
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Motores 2 Tempos
• Combinam em 2 cursos do êmbolo as funções dos
motores de 4 tempos;
• Há um curso motor para cada volta do virabrequim;• Há um curso motor para cada volta do virabrequim;
• Motores normalmente sem válvulas;
• Cárter tem dimensões reduzidas e recebe a mistura
ar/combustível e o óleo de lubrificação.
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Motores 2 Tempos
• As principais partesconstituintes dos motores adois tempos são:– pistão (A)– eixo virabrequim (B)
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– eixo virabrequim (B)– vela de ignição (C)– biela (D)– cárter (E)– janelas de escapamento (F)– janela de admissão (G)– janela de transferência (H).
1º Tempo - Curso de Admissão e Compressão
• O êmbolo dirige-se ao PMS,comprimindo a mistura ar-combustível.As janelas de escape e carga sãofechadas, abrindo-se a janela deadmissão. Com o movimento doadmissão. Com o movimento doêmbolo, gera-se uma pressão baixadentro do carter e assim, por diferençade pressão admite-se uma nova misturaar-combustível-óleo lubrificante, queserá utilizado no próximo ciclo. Poucoantes de atingir o PMS, dá-se a centelha,provocando a combustão da mistura,gerando uma força sobre o êmbolo.Inicia-se então o próximo ciclo.Prof. Kaio Dutra
1º Tempo - Curso de Admissão e Compressão
• É o curso de trabalho. No PMS, dadoinício à combustão por meio de umacentelha (spark), o êmbolo é forçado atéo PMI. Durante o curso, o êmbolo passana janela de descarga dando vazão aosna janela de descarga dando vazão aosgases da combustão. Ao mesmo tempoo êmbolo abre a janela de cargapermitindo que uma nova mistura ar-combustível entre no cilindropreparando-o para o novo ciclo eforçando os gases provenientes dacombustão para fora (lavagem). Ovirabrequim, neste primeiro tempo, dámeia volta, 180 graus. Prof. Kaio Dutra
Ciclo Dois Tempos, Ciclo Diesel
• O motor Diesel a dois tempos não trabalhacom uma pré-compressão no carter. Ele temcarregamento forçado por meio de umcompressor volumétrico (rotativo) ou de umacompressor volumétrico (rotativo) ou de umaventoinha. Possui também um sistema delubrificação semelhante aos motores dequatro tempos, isto é, leva óleo no carter epossui bomba de óleo, filtro, etc.
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Motores 2 Tempos - Vantagens
• Os motores a dois tempos apresentam as
seguintes vantagens:
– É um motor de construção simples; – É um motor de construção simples;
– É um motor leve;
– Possui baixo custo de aquisição e manutenção;
– Produz maiores rotações.
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Motores 2 Tempos - Desvantagens
• E tem como desvantagens:
– Pouco econômico, pois uma parte da mistura admitida no
cilindro escapa junto com os gases queimados;
– Maior aquecimento, pois as combustões ocorrem com maior – Maior aquecimento, pois as combustões ocorrem com maior
freqüência;
– Lubrificação imperfeita, pois é preciso fazê-la através do óleo
diluído no combustível;
– Motor a dois tempos perde eficiência quando há alteração nas
condições de rotação, temperatura e altitude.
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Motores Rotativos
• São Basicamente Divididos em dois Grupos:
– MOTOR WANKEL
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MOTOR WANKEL
– MOTOR QUASITURBINE
Motor Wankel
• O motor Wankel, consta apenas de cilindro, de duas partes rotativas, árvore com respectivo excêntrico, volantes, massas de compensação e o pistão rotativo, que gira engrenado a um
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e o pistão rotativo, que gira engrenado a um pinhão fixo.
Vantagens
• Menos peças móveis: maior confiabilidade
• Rotação direta sobre o eixo
• Menor vibração:menos peças móveis (biela, volante)volante)
• Transmissão de potência mais suave
• Elevada rotação do eixo
• Peso menor em relação à alternativos
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Desvantagens
• Emissão de poluentes alta
• Alto consumo de combustível
• Problemas de estanqueidade
• Custo de manutenção elevado
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Exemplos de Aplicação
• Mazda RX-7
– CILINDRADA: 1.308 cm³
– POTÊNCIA: 255 cv a 6.500 rpm
– POTÊNCIA ESPECÍFICA: 196,1 cv/l– POTÊNCIA ESPECÍFICA: 196,1 cv/l
– TORQUE: 30 kgfm a 5.000 rpm
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Exemplos de Aplicação
• Mazda RX 2000
– CILINDRADA: 1.308 cm³
– POTÊNCIA: 280 cv a 9.000 rpm
– POTÊNCIA ESPECÍFICA: 215,3 cv/l– POTÊNCIA ESPECÍFICA: 215,3 cv/l
– TORQUE: 21,3 kgf.m a 8.000 rpm
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Motor Quasiturbine
• Muita potência, torque uniforme, baixavibração, pouco consumo, peso reduzido.Parece plataforma eleitoral, mas são asqualidades proclamadas pelos inventores do
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qualidades proclamadas pelos inventores doQuasiturbine, um motor rotativo comcaracterísticas inéditas que está sendodesenvolvido no Canadá.
Motor Quasiturbine
• Criado por um grupo encabeçado pelo físicoGilles Saint-Hilaire, o Quasiturbine recebeu esteestranho nome por funcionar de formasemelhante a uma turbina. As turbinas geramenergia de forma contínua, sem interrupção. Emcada rotação, ou seja, 360 graus, o QT gera
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energia de forma contínua, sem interrupção. Emcada rotação, ou seja, 360 graus, o QT geraenergia durante 328 graus. Para comparar, nummotor normal, de quatro tempos, cada pistãogera energia apenas uma vez a cada duasrotações e, assim mesmo, no máximo por 90graus.