Trabalho Maquinas Térmicas

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MOTOR DE PISTÃO ROTATIVO
Acadêmico: Victor Bruck
 Laboratório de Maquinas Térmicas
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Maquinas Térmicas: Combustão Externa/Interna
 Combustão Externa:
Maquinas a vapor: 
 	 Turbinas a vapor: Gerador de energia.
 Locomotiva a vapor: Meio de transporte antigo.
Combustão Interna:
Alternativas: 
	 Motor de 4 e 2 tempos: Ciclo Otto, Diesel e Atkinson
Rotativas: 
 Problemas: Baixa eficiência e alto custo.
 Vantagens: Diminuição de peças móveis, maior potência
 específica, manutenção e construção a baixo custo.
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
1
Avanço da tecnologia e as pesquisas levaram até as maquinas térmicas no dia de hoje.
EXTERNA
Maquinas a vapor: TURBINAS A VAPOR GERADORAS DE ENERGIA PARA ALIMENTAR CALDEIRAS PARA GERAR ENERGIA PARA CIDADES
LOCOMOTIVA A VAPOR MEIO DE TRANSPORTE UTILIZADO NA ÉPOCA.
Rotativos: Pensados como sucessores naturais dos alternativos, com a possibilidade de trabalhar com pressões e temperaturas elevadas. Dando a este tipo de motor características impares.
No presente trabalho será feito um comparativo entre o LiquidPiston entre o Wankel e alternativos.
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Motores de Combustão Interna
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
2
Fonte: Gamape, 2019
Vídeo 1 – MCI de 4 tempos.
1º tempo: Admissão 2º tempo: Compressão 3º tempo: Explosão ou combustão 
4º tempo: Escape 
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Motor de Combustão Interna Rotativo
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
3
Fonte: Antonini, 2000.
Figura 1 - Primeiros MCIR Wankel de 4 tempos (KKM).
Um dos primeiros motor Wankel chamado de Kreskolbenmotor – motor de êmbolo com movimento planetário
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Motor de Combustão Interna Rotativo
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
4
Fonte: Motor24, 2018.
Figura 2- Mazda RX-7 com motor turbo 13B rotativo.
1 – MAZDA RX-7 com motor turbo rotativo, carro que inovou o motor Wankel
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Motor de Combustão Interna Rotativo
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
5
Fonte: GIPHY, 2019
Vídeo 2 – MCIR de 4 tempos.
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Funcionamento do Motor
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
6
 Fonte: Researchgate,2014. 
Figura 3 – MCIR LiquidPiston, apresenta três câmaras de combustão separadas, criando 3 cursos de força por rotação.
Basicamente um motor com uma característica simples, com apenas duas partes rotativas. Possui um rotor, eixo excêntrico, contrapeso e placas laterais com tampas de admissão e exaustão.
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Funcionamento do Motor
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
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 Fonte: Researchgate,2014. 
Figura 4 - Operação do MCIR LiquidPiston logo antes da porta de admissão ser aberta em b), curso de admissão começa em c).
Quantro tempos semelhante ao concencional alternativo, ADM, COMP. EXPLOSÃO E EXAUSTÃO, porem não possui válvulas de adm e exaust.
A: Antes da abertura da admissão;
B: Curso de admissão se inicia;
C: Curso de admissão é finalizado;
D: Curso de compressão se inicia;
E: Curso de compressão é finalizado e a explosão ocorre;
F: Curso de expansão se inicia;
G: Curso de expansão é finalizado;
H: Curso de exaustão de inicia;
I: Curso de exaustão é finalizado.
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Funcionamento do Motor
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
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 Fonte: LiquidPiston,2018. 
Vídeo 3- Funcionamento do motor junto com o seu diagrama P-V.
O DIESEL É PASSADO POR DENTRO DO ROTOR E JOGADO PARA A CAMARA PARA REALIZAR A COMBUSTÃO, enquanto uma realiza a combustão a outra da exaustão e assim vai indo
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Comparação ciclo HEHC do LiquidPiston entre Otto e Diesel
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
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 Fonte: Researchgate,2014. 
Figura 5 - Diagrama P-V, comparação dos ciclos.
Motor possui um ciclo chamado hibrido de alta eficiência, combinando recursos de outros ciclos como otto, diesel e Atkinson 
1 Alta taxa de compressão, ( DIESEL)
2 Combustão a volume constante, queimado próximo ao PMS ( OTTO)
3 Super- expandido a Patm Atkinson
A área do HEHC foi maior abrangida pelas curvas termodinamicas
COMPRIMIDO ATÉ UMA TAXA DE COMPRESSÃO ALTO EM UMA DAS CAMARAS DO MOTOR,
O diesel é injetado na câmara imediatamente antes de chegar ao PMS para realizar a explosão. 
A combustão ocorre em cima de condições de volume contante.
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Comparação ciclo HEHC do LiquidPiston entre Otto e Diesel
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
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 Fonte: Researchgate,2014. 
Figura 6 - Comparação do HEHC vs. Diesel e Otto.
Também podendo ser operado com ignição provocada, porém terá uma menor eficiência, pois a mistura ar/comb. é comprimida para uma taxa de compressão mais baixa, semelhante ao OTTO. Porém a demora no volume de comb. próximo ao PMS resulta em maior pressão e eficiência em comparação ao alternativo.
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Comparação ciclo HEHC do LiquidPiston entre Otto e Diesel
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
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 Fonte: LiquidPiston,2018. 
Figura 7 - MCIR LiquidPiston X1 com 40 HP vs. MCI de Ciclo Diesel com 35HP.
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Comparação motor Wankel X LiquidPiston
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
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Figura 8 - Comparação Wankel vs. LiquidPiston. 
 Fonte: Researchgate,2014. 
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Comparação motor Wankel X LiquidPiston
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
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Vídeo 4- Comparação Wankel vs. LiquidPiston. 
 Fonte: LiquidPiston,2018. 
1.O ciclo termodinâmico do motor Wankel é o Ciclo Otto, com o projeto inferior ao motor tradicional com pistão-cilindro; o LiquidPiston por outro lado é otimizado para trabalhar no ciclo HEHC com as vantagens desse ciclo, seja MIE ou MIP;
2.O LiquidPiston comprime todo o gás em uma câmara de combustão isolada. Essa câmara de combustão pode ser pequena, levando a um CR mais alta que a do Wankel.
3.A câmara de combustão isolada pode ter uma geometria aproximadamente esférica, por exemplo, terá uma baixa área de superfície em relação ao volume. Dado que os motores perdem grande parte de seu calor durante o processo de combustão, o motor LiquidPiston possui uma área favorável, levando perdas por transferência de calor menores;
4.O motor LiquidPiston, operando como um motor invertido de Wankel, possui vedações de topo estacionárias na carcaça, enquanto as vedações de topo no motor Wankel estão no rotor. Assim, o motor LiquidPiston não possui carga centrífuga das vedações e permite medição direta da lubrificação, diminuindo o desgaste [4].
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Conclusão
MCIR LiquidPiston:
Vantagem: menor quantidade de peças móveis, flexibilidade de combustível, baixa vibração e baixos níveis de ruído.
Ciclo HEHC:
Comparação entre Otto e Diesel: Não possui válvulas, menores perdas, alto CR, maior eficiência por ser super expandido, queima em volume constante.
LiquidPiston vs. Wankel:
Melhor relação de compressão, área da combustão é melhor, possui menos perdas e menor desgaste dos componentes.
Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
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.
Apresentamos o ciclo HEHC, e a sua diferença ente o ciclo Otto e o ciclo Diesel e seu respectivo ganho em um gráfico P-V, onde foi constatado que o ciclo HEHC executa mais rapidamente os 4 tempos do ciclo em relação ao alternativo e não possui válvulas de admissão e exaustão. Possui uma menor quantidade de perdas, por causa da menor quantidade de peças móveis atuando e também possui uma maior eficiência, por ser um ciclo super expandido igual ao ciclo Atkinson. 
a relação de compressão do LiquidPiston é melhor, pois ele tem vedações de topo especificas para a combustão e menor perda por transferência de calor, já que ele comprime todo o combustível, enquanto a do Wankel é realizada
junto ao rotor, prejudicando a queima, fazendo a chama esfriar quando entra em contato com o pistão e a carcaça, e diante disso o mecanismo vai desgastando mais rápido, por ter uma vedação de baixa qualidade.
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Introdução
Metodologia
Fundamentação
teórica
Referências
Considerações Finais
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1 - ANTONINI, Natal de Avila.Projeto e Construção de um Motor de Combustão Interna de Êmbolo Rotativo, Porto Alegre, Dez./2000. 
 
2 - HEYWOOD, J. B. Internal combustion engine fundementals. [s.l.]: McGraw-Hill Inc., 1988. v. 21.
 
3 - SOUZA, J, P., Análise de Um Motor Á Combustão Interna: Simulação Numérica do Ciclo Otto. 2016. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado - Engenharia Automotiva) - Universidade de Brasília, Faculdade de UnB Gama- FGA.Brasília Df.2016. 
 
4 - SHKOLNIK, A., LITTERA, D., NICKERSON, M., SHKOLNIK, N. et al., "Development of a Small Rotary SI/CI Combustion Engine," SAE Technical Paper 2014-32-0104, 2014, doi:10.4271/2014-32-0104.
 
5 - LIQUIDPISTON. LiquidPiston X1 Specifications. Disponível em: <https://liquidpiston.com/technology/x-mini-gasoline/>. Acesso em: 26 nov. 2019. 
 
6 - SHKOLNIK, N., SHKOLNIK, A., “High Efficiency Hybrid Cycle Engine”, proceedings of the ASME Fall Conference on Internal Combustion Engines, ICEF2005-1221, 2005, doi:10.1115/ICEF2005-1221.
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