2 - Motores de Combustão

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MOTORES DE COMBUSTÃO 
AULA 2 
FELIPE GABRIEL LORENZONI MARTINS 
FGLM 
HISTÓRIA DOS MCI 
 
LINHA DO TEMPO 
 Século XVIII – Primeiros Motores de Combustão Externa 
 
 1860 – Étienne Lenoir Patenteia o Primeiro Motor de Combustão Interna (1 CV 
– Gás de Hulha) 
 
 1862 - Beau de Rochas Patenteia o principio do Motor de 4 Tempos 
 
 1864 – Otto e Langen Fundam a Primeira Fábrica de Motores 
 
 1867 – Otto e Langen São Premiados Por Apresentar um MCI Super Econômico 
 
 1867 a 1878 – Nicolaus Otto Desenvolve o Ciclo Otto 
 
 1893 a 1897 – Rudolf Diesel Desenvolve o Ciclo Diesel 
 
 1896 – Karl Benz Patenteia o Primeiro Motor Boxer 
 
 1924 a 1933 - Felix Wankel Desenvolve o Motor Rotativo 
2 
FGLM 
HISTÓRIA DOS MCI 
 
PRIMEIROS MCI 
3 
Motor de 2 tempos, 
alimentado a gás de 
Étienne Lenoir 
Motor de 2 tempos, 
alimentado a gás de 
Nicolaus August Otto 
Motor de 4 tempos, 
alimentado a óleo de 
amendoim de Rudolf 
Diesel 
Motor atmosférico a gás 
de Nikolaus Otto e 
Eugen Langen 
FGLM 
HISTÓRIA DOS MCI 
 
PERSONALIDADES 
09 / 04 / 1815 
27 / 03 / 1893 
77 Anos 
4 
09 / 10 / 1833 
02 / 10 / 1895 
61 Anos 
CARL EUGEN LANGEN 
25 / 11 / 1844 
04 / 04 / 1929 
84 Anos 
ALPHONSE EUGÈNE BEAU DE ROCHAS KARL FRIEDRICH BENZ 
FGLM 
HISTÓRIA DOS MCI 
 
PERSONALIDADES 
14 / 06 / 1832 
26 / 01 / 1891 
58 Anos 
5 
NIKOLAUS AUGUST OTTO RUDOLF CHRISTIAN KARL DIESEL 
18 / 03 / 1858 
30 / 09 / 1913 
55 Anos 
FELIX HEINRICH WANKEL 
13 / 08 / 1902 
09 / 10 / 1999 
97 Anos 
FGLM 
TIPOS DE MOTORES DE COMBUSTÃO 
 
COMBUSTÃO EXTERNA 
A Combustão do combustível ocorre fora do cilindro 
6 
FGLM 
TIPOS DE MOTORES DE COMBUSTÃO 
 
COMBUSTÃO INTERNA 
A Combustão do combustível ocorre dentro do cilindro 
7 
OXIGÊNIO 
COMBUSTÍVEL 
CALOR 
FGLM 
CONSTITUIÇÃO BÁSICA DO MCI 
 
PARTES DO MCI 
Cabeçote 
Bloco 
Cárter 
8 
FGLM 
CONSTITUIÇÃO BÁSICA DO MCI 
 
ORGÃOS FUNDAMENTAIS 
Cilindro / Camisa 
Bloco do Motor 
9 
FGLM 
CONSTITUIÇÃO BÁSICA DO MCI 
 
ORGÃOS FUNDAMENTAIS 
Embolo / Pistão 
Anel de vedação 
Anel de raspagem 
Anel de lubrificação 
Biela 
Bronzina 
10 
FGLM 
CONSTITUIÇÃO BÁSICA DO MCI 
 
ORGÃOS FUNDAMENTAIS 
Contrapesos 
Mancal de Centro (Apoio) 
Mancal de Biela (Munhões) 
Volante 
11 
FGLM 
CONSTITUIÇÃO BÁSICA DO MCI 
 
ORGÃOS COMPLEMENTARES 
Carburador 
Vela de Ignição 
Radiador 
12 
Podem ou Não Estar Presentes no Motor 
Válvulas 
Bico Injetor 
FGLM 
CONSTITUIÇÃO BÁSICA DO MCI 
 
ORGÃOS ACESSÓRIOS 
Motor de Partida 
Escapamento 
Bateria 
Alternador 
Turbo Compressor 
Intercooler 
Filtros 
Sensores 
13 
Tem a Função de Melhorar o Desempenho e/ou a Estética do Motor 
FGLM 
CONSTITUIÇÃO BÁSICA DO MCI 
 
SISTEMA DE VÁLVULAS 
14 
Comando Direto 
FGLM 
CONSTITUIÇÃO BÁSICA DO MCI 
 
SISTEMA DE VÁLVULAS 
15 
Comando Indireto 
FGLM 
TIPOS DE MCI 
 
CILINDROS EM LINHA 
16 
FGLM 
TIPOS DE MCI 
 
CILINDROS EM V 
17 
FGLM 
TIPOS DE MCI 
 
CILINDROS OPOSTOS (BOXER) 
18 
FGLM 
TIPOS DE MCI 
 
CILINDROS RADIAIS 
19 
FGLM 
TIPOS DE MCI 
 
CILINDROS RADIAIS 
20 
FGLM 
TIPOS DE MCI 
 
CILINDROS RADIAIS 
21 
FGLM 
TIPOS DE MCI 
 
MOTOR WANKEL 
22 
FGLM 
TIPOS DE MCI 
 
MOTOR WANKEL 
23 
FGLM 
CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS 
 
DIMENSÕES 
24 
Ponto Morto Superior 
Ponto Morto Inferior 
Diâmetro do Cilindro 
D 
L 
FGLM 
CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS 
 
CILINDRADA PARCIAL 
 É o Volume Admitido Por Um Cilindro Para a Realização do Ciclo 
 
 É o Volume Entre o PMI e o PMS 
 
 
 
 Cp = ______ x L 
 
 
 
 Em que: Cp: Cilindrada Parcial (cm³) 
 D: Diâmetro do Cilindro (cm) 
 L: Curso do êmbolo (cm) 
25 
π x D² 
4 
FGLM 
CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS 
 
VOLUME TOTAL 
 É o Volume do Cilindro + Volume da Câmara de Combustão 
 
 
 
 Vt = (______ x L ) + Vcc* 
 
 
 
 Em que: Vt: Volume Total do Cilindro (cm³) 
 D: Diâmetro do Cilindro (cm) 
 L: Curso do êmbolo (cm) 
 Vcc: Volume da Câmara de Combustão (cm³) 
 
26 
π x D² 
4 
* Devido à Forma Irregular da Câmara de Combustão seu Volume é Obtido Experimentalmente 
FGLM 
CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS 
 
CILINDRADA TOTAL 
 É o Volume Admitido Por Todos os Cilindros do Motor Para a Realização do 
Ciclo 
 
 
 
 Ct = ______ x L x N 
 
 
 
 Em que: Ct: Cilindrada Total (cm³) 
 D: Diâmetro do Cilindro (cm) 
 L: Curso do êmbolo (cm) 
 N: Número de Cilindros do Motor (Adimensional) 
 
27 
π x D² 
4 
FGLM 
CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS 
 
CILINDRADA MINUTO 
 É o Volume Admitido Pelo Motor em Um Minuto de Funcionamento 
 
 
 
 
 Cmin = _____ 
 
 
 
 Em que: Cmin: Cilindrada Minuto (cm³/min) 
 Ct: Cilindrada Total (cm³) 
 V: Velocidade Angular da Árvore de Manivelas (rpm) 
 ∆: 2 para motores 4 tempos e 1 para motores 2 tempos 
 
28 
Ct x V 
∆ 
FGLM 
CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS 
 
VELOCIDADE LINEAR DO PISTÃO 
 É a velocidade de deslocamento do pistão no vai e vem entre PMS e PMI 
 
 
 
 
 VLP = _______ 
 
 
 
 Em que: VLP: Velocidade Linear do Pistão (m/s) 
 L: Curso do Pistão (mm) 
 V: Velocidade Angular da Árvore de Manivelas (rpm) 
29 
2 x L x V 
1000 x 60 
FGLM 
CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS 
 
TAXA DE COMPRESSÃO 
 É a Relação Entre a Cilindrada Parcial e o Volume da Câmara de 
Combustão 
 
 
 
 r = ____ 
 
 
 
 Em que: r: Taxa de Compressão 
 Cp: Cilindrada Parcial (cm³) 
 Vcc: Volume da Câmara de Combustão (cm³) 
30 
Cp 
Vcc 
FGLM 
CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS 
 
TAXA DE COMPRESSÃO 
 Motores a gasolina: r = 8,0 a 10,0 : 1 
 
 Motores a álcool: r = 10,0 a 12,0 : 1 
 
 Motores a gás: r = 12,0 a 15,0 : 1 
 
 Motores a diesel: r = 15,0 a 24,0 : 1 
 
31 
* Quanto Maior a Taxa de Compressão, Maior é o Rendimento Térmico 
FGLM 
UNIDADES DE MEDIDA 
 
POTÊNCIA 
Cavalo Vapor (Cv) = 1 cv = 75 kgf.m/s 
1 cv = 75 x 9,80665 N.m/s 
1cv = 735,5 W 
Horse Power (Hp) = 1 hp = 550 lbf.pe/s 
1 hp = 550 x 0,45359237 kg x 9,80665 m/s² x 0,3048 m 
1 hp = 745,7 W 
1 Cv = 0,986 Hp 
32 
1 HP = 0,014 Cv 
FGLM 
UNIDADES DE MEDIDA 
 
POTÊNCIA 
75 Kgf 76 Kgf 
Cavalo Vapor (Cv) Horse Power (Hp) 
33 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
CICLO TERMODINÂMICO TEÓRICO OTTO 
34 
Admissão 
Isobárica 
Compressão 
Adiabática 
Combustão 
Isovolumétrica 
Expansão 
Adiabática 
Escape 
PMS 
PMS 
PMI 
PMI 
PMS 
Escape 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
CICLO TERMODINÂMICO TEÓRICO DIESEL 
35 
Admissão 
Isobárica 
Compressão 
Adiabática 
Combustão 
Isobárica 
Expansão 
Adiabática 
Escape 
PMS 
PMI 
PMI 
PMS 
Escape 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
CICLO OTTO X CICLO DIESEL X CICLO DE CARNOT 
Ciclo Diesel 
η: 30% a 38% 
Ciclo de Carnot 
η: 60% 
Ciclo Otto 
η: 22% a 30% 
 
36 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
CICLO OTTO X CICLO DIESEL 
CICLO OTTO 
 Combustível: Gasolina, Álcool e Gás 
 
 
 Admissão: Ar + Combustível 
 
 
 Taxa de Compressão Limitada 
(Combustível) 
 
 
 Combustão: Centelha Elétrica 
 
 
 Final da Compressão: Mistura 
Homogeneizada e Evaporada 
CICLO DIESEL 
 Combustível: Diesel e Biodiesel 
 
 
 Admissão: Apenas Ar 
 
 
 Taxa de Compressão Elevada (Mais 
Eficiente) 
 
 
 Combustão: Pressão e Temperatura 
 
 
 Final da Compressão: Mistura Formada 
pela Pulverização do Diesel 
37 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
CICLO OTTO X CICLO DIESEL 
CICLO OTTO 
 Combustão Rápida 
 
 
 Pressão de Expansão Menor 
 
 
 Pressão Residual Menor 
 
 Operam em Maiores Rotações 
 
 Motores Leves com Baixo Ruído 
 
 
 Mais Potentes 
 
 Vida Útil Menor 
CICLO DIESEL 
 Combustão Lenta (Atraso Mecânico,Físico e Químico) 
 
 Pressão de Expansão Maior (Mais 
Torque) 
 
 Pressão Residual Maior 
 
 Operam em Menores Rotações 
 
 Motores Pesados e Robustos com Alto 
Ruído 
 
 Menos Potentes 
 
 Vida Útil Maior 
 
 
38 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
4 TEMPOS 
Combustão / Expansão 
39 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
4 TEMPOS DIESEL 
ADMISSÃO 
 Válvula de Admissão Aberta 
 
 Válvula de Escape Fechada 
 
 O Embolo Desloca-se do PMS ao PMI 
 
 Árvore de Manivelas: 1800 
 
 O Ar é Admitido Para Dentro do 
Cilindro 
40 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
4 TEMPOS DIESEL 
COMPRESSÃO 
 Válvula de Admissão Fechada 
 
 Válvula de Escape Fechada 
 
 O Embolo Desloca-se do PMI ao PMS 
 
 Árvore de Manivelas: 3600 
 
 O Ar é Comprimido Até Ocupar 
Apenas o Volume da Câmara de 
Combustão 
41 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
4 TEMPOS DIESEL 
COMBUSTÃO / EXPANSÃO 
 Válvula de Admissão Fechada 
 
 Válvula de Escape Fechada 
 
 O Embolo Desloca-se do PMS ao PMI 
 
 Árvore de Manivelas: 5400 
 
 O Diesel é Pulverizado e Entra em 
Combustão Expandindo a Mistura 
 
 É o Único Tempo que Realiza 
Trabalho 
42 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
4 TEMPOS DIESEL 
ESCAPE 
 Válvula de Admissão Fechada 
 
 Válvula de Escape Aberta 
 
 O Embolo Desloca-se do PMI ao PMS 
 
 Árvore de Manivelas: 7200 
 
 Os Gases da Combustão são Expulsos 
43 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
4 TEMPOS 
44 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
2 TEMPOS OTTO 
45 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
ADMISSÃO E COMPRESSÃO 
 Janela de Admissão Aberta 
 
 Janela de Escape Fechada 
 
 Janela de Transferência Fechada 
 
 O Embolo Desloca-se do PMI ao PMS 
 
 Completa em 1800 
 
 A Mistura é Admitida na Câmara 
Inferior Pela Pressão Negativa 
Formada Pelo Embolo ao Comprimir a 
Mistura na Câmara Superior 
2 TEMPOS OTTO 
46 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
COMBUSTÃO E ESCAPE 
 Janela de Admissão Fechada 
 
 Janela de Escape Aberta 
 
 Janela de Transferência Aberta 
 
 O Embolo Desloca-se do PMS ao PMI 
 
 Completa em 3600 
 
 A Centelha Promove a Combustão na 
Câmara Superior Empurrando o 
Embolo Para Baixo Pressionando a 
Mistura da Câmara Inferior Para a 
Superior 
2 TEMPOS OTTO 
47 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
2 TEMPOS OTTO 
Admissão e Compressão Combustão e Escape Centelha Elétrica 
48 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
2 TEMPOS OTTO 
49 
FGLM 
FUNCIONAMENTO DOS MCI 
 
4 TEMPOS x 2 TEMPOS 
4 TEMPOS 
 Operam em Rotações Menores 
 
 Mais Pesados 
 
 Vida Útil Maior 
 
 Poluem Menos 
 
 Mais Eficientes 
 
 Consomem Menos 
 
 Menor Relação Potência / Peso 
 
2 TEMPOS 
 Operam em Rotações Maiores 
 
 Mais Leves 
 
 Vida Útil Menor 
 
 Poluem Mais 
 
 Menos Eficientes 
 
 Consomem Mais 
 
 Maior Relação Potência / Peso 
50 
FGLM 
CARACTERÍSTICAS DIMENSIONAIS 
 
EFICIÊNCIA VOLUMÉTRICA 
 É a Relação Entre o Volume de Ar Admitido e a Cilindrada 
 
 
 
 
 ηv = _____ x 100 
 
 
 
 Em que: ηv : Eficiência Volumétrica (%) 
 Va: Volume de Ar Admitido Pelo Cilindro (cm³) 
 Cp: Cilindrada Parcial (cm³) 
 
51 
Va 
Cp 
FGLM 
EFICIÊNCIA VOLUMÉTRICA OTTO E DIESEL 
 
ORDEM DE IGNIÇÃO 
52 
1 - 3 - 4 - 2 
1 2 3 4 
FGLM 
ORDEM DE IGNIÇÃO 
 
4 CILINDROS EM LINHA 
53 
ADM 1 2 3 4 
0-180º Expansão Escape Compressão Admissão 
180-360º Escape Admissão Expansão Compressão 
360-540º Admissão Compressão Escape Expansão 
540-720º Compressão Expansão Admissão Escape 
1 - 3 - 4 - 2 
FGLM 
ORDEM DE IGNIÇÃO 
 
4 CILINDROS BOXER 
54 
ADM 1 2 3 4 
0-180º Expansão Escape Admissão Compressão 
180-360º Escape Admissão Compressão Expansão 
360-540º Admissão Compressão Expansão Escape 
540-720º Compressão Expansão Escape Admissão 
1 - 4 - 3 - 2 
FGLM 
ORDEM DE IGNIÇÃO 
 
6 CILINDROS 
55 
1 - 4 - 3 - 6 - 5 - 2 
1 - 5 - 3 - 6 - 2 - 4 
FGLM 
EFICIÊNCIA VOLUMÉTRICA OTTO 
 
MULTIVÁLVULAS 
56 
Válvula de Admissão > Válvula de Escape 
2 Válvulas de Admissão e 2 Válvulas de Escape 
2 Válvulas de Admissão e 1 Válvula de Escape 
FGLM 
EFICIÊNCIA VOLUMÉTRICA DIESEL 
 
TURBO COMPRESSOR 
57 
FGLM WARTSILA-SULZER RTA96-C 
58 
MAIOR MOTOR DIESEL DO MUNDO 
 
FGLM 
MAIOR MOTOR DIESEL DO MUNDO 
 
WARTSILA-SULZER RTA96-C 
59 
FGLM WARTSILA-SULZER RTA96-C 
60 
MAIOR MOTOR DIESEL DO MUNDO 
 
FGLM WARTSILA-SULZER RTA96-C 
61 
MAIOR MOTOR DIESEL DO MUNDO 
 
FGLM WARTSILA-SULZER RTA96-C 
Versão de 14 Cilindros 
 Cilindrada: 25480 litros 
 Nº de Válvulas: 2 por Cilindro 
 Curso do Cilindro: 2489.2 mm 
 Diâmetro do Cilindro: 960 mm 
 Peso: 2300 toneladas (O Virabrequim pesa 300 toneladas) 
 Comprimento: 27 metros 
 Altura: 13 metros 
 Rotação: 92-102 RPM 
 Potência Máxima: 108920 HP a 102 RPM 
 Torque Máximo: 775377 kgf.m a 102 RPM 
 Consumo na Potencia Máxima: 13.7 toneladas de Diesel por hora 
62 
 
 
 
MAIOR MOTOR DIESEL DO MUNDO 
 
FGLM EMMA MAERSK 
63 
CARGUEIRO EQUIPADO COM O WARTSILA-SULZER RTA96-C 
64 
FGLM CONSTRUÇÃO E FUNCIONAMENTO DE UM MCI OTTO 
VÍDEO 
felipe_lorenzoni@yahoo.com.br