05-Partes e Funções de Motores de combustão

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Professor: Mateus Morais Santos
Mestre em Engenharia Agrícola
E-mail: mateus_eng.agricola@Hotmail.com
CURSO DE ENGENHARIA AGRONÔMICA
MÁQUINAS, MOTORES E MECANIZAÇÃO 
AGRÍCOLA
mailto:varella@ufrrj.br
MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 Fontes de potência.
a) Humana
b) Animal
c) Eólica
d) Hidráulica
e) Elétrica
f) Solar
g) Motores de combustão
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 Fontes de potência.
a) Motores de combustão:
b) Motores elétricos.
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INTRODUÇÃO
• Motores de combustão externa (Século XVII).
Motor de Stirling (1816)
MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 O princípio de funcionamento das máquinas motoras de
combustão interna é conhecido a cerca de mais de 300
anos.
 - Durante a segunda metade do século XVII introduziu-se a
ideia de utilização do poder expansivo dos gases
provenientes da combustão de pólvora a fim de executar
algum trabalho;
 - 1860 Lenoir construía o primeiro motor de combustão
interna utilizando gás como combustível;
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 -Lenoir (1833-1895) desenvolveu o primeiro motor a pistão
que foi comercializado.
 Uma característica singular deste motor é que a combustão
acontecia dos dois lados do pistão. O controle de entrada e
saída dos gases acontecia por meio de válvulas de admissão
e exaustão.
 5000 destes motores foram construídos entre 1860 e 1865,
com uma potência de até 6 HP. O melhor valor obtido da
eficiência foi em torno de 5%.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
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1867 - NICOLAUS OTTO e EUGEN
LANGEN - com compressão da
mistura, uns 10.000 foram fabricados ,
máxima eficiência11%.
1876 - NICOLAUS OTTO motor de
quatro tempos, reduz 1/3 o peso do
motor e 1/16 o curso do pistão, a
eficiência aumenta para 14% .
As características básicas deste motor
são as mesmas dos motores de hoje
MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 1862 Beaus de Rochas imaginou e patenteou o processo pelo
qual deveria funcionar o motor de combustão interna de êmbolos
de quatro tempos;
 - 1878 Nikolaus A. Otto baseado nas proposições de Rochas
construiu o primeiro motor de combustão interna de quatro
tempos segundo os princípios que até hoje regem o
funcionamento dos motores de quatro tempo a gasolina;
 - 1893 Rudolf Diesel descrevia um novo tipo de motor de
combustão interna diferente do motor de Otto, utilizando como
combustível o óleo diesel
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
São máquinas térmicas, que transformam a energia
proveniente de uma reação química (energia térmica)
em energia mecânica.
O processo de conversão se dá através de ciclos que
envolvem expansão, compressão e mudança de
temperatura de gases.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
Nos motores de combustão interna, ou endotérmicos, o
combustível misturado ao ar é queimado no interior de
uma câmara de combustão ou cilindro motor. Os
motores a gasolina, a óleo diesel, a metano e a gás
pertencem a esta categoria.
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COMPONENTES DOS M.C.I.
Cabeçote: Localizado a câmara de combustão.
Bloco: É o motor propriamente dito, no qual estão
localizados os cilindros ou os furos para a colocação das
camisas.
Cárter: É onde está depositado o óleo lubrificante.
MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 COMANDO DE VÁVULAS:
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 VÁVULAS:
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 VIRABREQUIM.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 PISTÃO.
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MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 BIELA.
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MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 BALANCIM.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 VOLANTE
.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 ANEIS.
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MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 BOMBA DE ÓLEO.
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MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 BOMBA D´ÁGUA.
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MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 COLETOR DE ADMISSÃO
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 COLETOR DE ESCAPAMENTO
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 BOMBA MOTORES BIFLEX:
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 BICOS INJETORES:
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MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 VELAS:
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MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 BOMBA INJETORA:
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 BICOS INJETORES:
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
AGORA VAMOS AS NOSSAS GRANDES MÁQUINAS.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
COMBUSTÃO
Combustão de um combustível é a combinação
química, a altas temperaturas, de elementos
combustíveis presentes no combustível, com o
oxigênio, sendo a energia térmica liberada durante o
processo.
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MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
COMBUSTÃO ESTEQUIOMÉTRICA :
É a reação de oxidação teórica que determina a
quantidade exata de moléculas de oxigênio
necessárias para efetuar a completa oxidação de um
combustível.
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MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
COMBUSTÃO COMPLETA:
É a reação de combustão em que todos os elementos
oxidáveis constituintes do combustível se combinam
com o oxigênio, particularmente o carbono e o
hidrogênio (H2), que se convertem integralmente em
dióxido de carbono (CO2) e água(H2O)
independentemente da existência de excesso de
oxigênio(O2) para a reação
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
COMBUSTÃO INCOMPLETA OU PARCIAL:
Nesta reação aparecem produtos intermediários da
combustão, especialmente o monóxido de
carbono(CO) e o hidrogênio, resultado da oxidação
incompleta dos elementos do combustível. Ela pode
ser induzida pela limitação na quantidade de oxigênio
oferecido para a reação, pelo resfriamento ou
sopragem da chama, no caso de combustão
atmosférica
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
AR TEÓRICO:
As reações de combustão são normalmente realizadas
com o oxigênio contido no ar atmosférico. A
composição do ar atmosférico é, aproximadamente,
21% de oxigênio e 79% de nitrogênio (N2). O ar teórico
é a quantidade de ar atmosférico que fornece a
quantidade exata de moléculas de oxigênio
necessárias para efetuar a combustão estequiométrica
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
RELAÇÃO AR/COMBUSTÍVEL:
É uma relação entre a quantidade de ar e a quantidade
de combustível utilizadas na reação de combustão.
Para combustíveis sólidos e líquidos a relação é entre
as massas, para combustíveis gasosos a relação é
calculada entre os volumes envolvidos
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MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
O ar tem de ser bem misturado com o combustível, e a
quantidade de combustível a ser queimado depende da
quantidade de ar suprido.
Para cada combustível existe uma determinada relação
ar/combustível ideal para a melhor eficiência de
queima
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 Excesso de ar acima da quantidade teórica mínima, isto
é, aquela quantidade que viabiliza a combustão
completa, é sempre necessária, dependendo do projeto
da câmara de combustão e das condições sob as quais o
combustível é queimado. Se houver uma insuficiência na
admissão de ar, a combustãonão será completa, e uma
das indicações será a geração de fumaça preta.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
Da mesma forma, se uma quantidade de ar maior do
que a necessária for administrada a energia térmica irá
ser perdida. Em ambos os casos há perda de eficiência
do processo.
A combustão das misturas ar/combustível dentro do
cilindro motor é um dos processos que controlam a
potência do motor, eficiência e emissões.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
COMBUSTÃO ANORMAL
Revela-se de diversas maneiras, os dois fenômenos
principais são: a auto-ignição e a superfície de ignição.
Estes fenômenos anormais de combustão são
preocupantes, pois, quando severos, podem causar
graves danos ao motor
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
AUTO IGNIÇÃO, IGNIÇÃO ESPONTÂNEA OU
DETONAÇÃO
Ocorre a partir de uma porção do "end-gas" – região que
contém gases residuais e mistura ar/combustível, ainda não-
queimada, à frente da frente de chama.
Quando este processo anormal de combustão acontece, ocorre
um desprendimento rápido de energia química no end-gas,
causando altas pressões localizadas e a propagação de ondas
de pressão de amplitude substancial ao longo da câmara de
combustão
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
AUTO IGNIÇÃO, IGNIÇÃO ESPONTÂNEA OU
DETONAÇÃO
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
SUPERFÍCIE DE IGNIÇÃO OU PRÉ-IGNIÇÃO
É a ignição da mistura ar-combustível causada por um ponto
quente na parede da câmara de combustão, por uma válvula de
exaustão superaquecida, vela de ignição ou algum resíduo
incandescente incrustado; enfim, por qualquer meio que não a
centelha da vela.
Uma chama turbulenta se desenvolve a partir de cada ponto de
ignição e se propaga ao longo da câmara, de maneira análoga
ao que ocorre na ignição por centelhamento.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
SUPERFÍCIE DE IGNIÇÃO OU PRÉ-IGNIÇÃO
.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
SUPERFÍCIE DE IGNIÇÃO OU PRÉ-IGNIÇÃO
De todos os fenômenos causados por pontos quentes, a pré-
ignição é potencialmente o mais danoso.
Qualquer processo que antecipe o início da combustão do
ponto que produz torque máximo, causará maior prejuízo,
resultando em um aumento das pressões e das temperaturas
da mistura queimada.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
OCTANAGEM:
A octanagem consiste na resistência à detonação de um
determinado combustível utilizado em motores no ciclo de Otto.
Quanto mais elevada a octanagem, maior será a capacidade do
combustível ser comprimido, sob altas temperaturas, na câmara
de combustão sem que ocorra a detonação.
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MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
TORQUE
Corresponde à força de giro exercida em determinado
braço de alavanca. Ele é a medida da capacidade que o
veículo tem de desenvolver força.
O torque máximo, ou máxima capacidade do trator tracionar
uma carga, sempre ocorre numa rotação inferior à máxima.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
TORQUE
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
POTÊNCIA
É a medida do trabalho realizado numa unidade de tempo.
Ela é a medida da capacidade do veículo de desenvolver
velocidade.
Quanto maior a potência, maior é a capacidade de atingir
maiores velocidades.
O motor oferece maior potência à medida em que a rotação
aumenta. A potência máxima está disponível na rotação
máxima.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
POTÊNCIA
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
CUIDADO!! 
MÁQUINAS AGRÍCOLAS & VELOCIDADE ???
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
CILINDRADA
A cilindrada refere-se ao volume dos cilindros, de modo que é
preciso utilizar a medida cúbica, da mesma forma que, para
medir a área de uma casa, é utilizado metro quadrado.
Como não teria sentido dizer que um motor tem 50 centímetros
ou 10 polegadas, foi escolhida a cilindrada (1000 cc = 1 litro).
Para isso basta saber qual o curso dos pistões, o diâmetro dos
cilindros e o número destes últimos para calcular o “porte” do
propulsor.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
CILINDRADA
.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
CILINDRADA NÃO É POTÊNCIA.
Motores com mesma cilindrada tem potências diferentes.
Além da configuração construtiva a que se destinam,
também influenciam nestas características sistema de
injeção, taxas de compressão entre outros fatores.
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
TAXA DE COMPRESSÃO (RELAÇÃO DE COMPRESSÃO)
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
TAXA DE COMPRESSÃO (RELAÇÃO DE COMPRESSÃO)
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
TAXA DE COMPRESSÃO (RELAÇÃO DE COMPRESSÃO)
• Normalmente a taxa de compressão é dada na forma 
6:1 ou 7:1, em que se lê “seis por um” ou “sete por 
um”. 
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO
INTERNA.
TAXA DE COMPRESSÃO.
Portanto, no exemplo acima temos
7,2:1, ou seja, sete virgula dois por
um.
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FUNCIONAMENTO DO MOTOR
Ciclo Otto – 4 Tempos
1º Admissão 
2º Compressão
3º Combustão
4º Escape
FUNCIONAMENTO DO MOTOR
Ciclo Diesel – 4 Tempos
1º Admissão 
2º Compressão
3º Combustão
4º Escape
MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 MOTOR DOIS TEMPOS
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 MOTOR QUATRO TEMPOS
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 MOTOR DIESEL
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 DIESEL X GASOLINA
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 TURBO ASPIRADOS:
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MÁQUINAS AGRÍCOLAS:
MOTORES
 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA.
 TURBO ASPIRADOS: INTERCOOLER
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OBRIGADO !!!