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Motores de combustão Introdução, Partes e Órgãos Rafael Faria Fábio Moreira O motor de combustão como fonte de potência •A energia contida nos combustíveis, que é a energia térmica liberada durante o processo químico da combustão, os conversores são motores de combustão. Motores térmicos • São máquinas que têm por objetivo transformar a energia calórica em energia mecânica utilizável. • A energia calórica, que pode vir de diversas fontes primárias; • Ou os combustíveis endotérmicos, líquidos ou gasosos; Motores térmicos: Combustão externa • A queima de combustível ocorre fora do motor. O motor a vapor é um exemplo típico. • Nesse caso, a queima do combustível ocorre externamente para o aquecimento da caldeira, que produz o vapor que movimenta os pistões do motor. Motor de combustão interna • É uma máquina térmica que transforma a energia proveniente de uma reação química em energia mecânica. • O processo de conversão se dá através de ciclos termodinâmicos que envolvem expansão, compressão e mudança de temperatura de gases. Motor de combustão interna 1876 – Nikolaus August Otto. • O Ciclo de Otto ou Motor de ignição por centelha utiliza a vela para iniciar o processo de combustão 1893 – Rudolf Diesel. • O ciclo de Diesel ou motor de ignição por compressão, inicia o processo de combustão quando é injetado combustível na massa de ar comprimida. Utiliza o bico injetor direto na câmara de combustão. A classificação principal dos motores de combustão interna alternativo que são mais utilizados na agricultura, baseia na forma que se inicia o processo de combustão no interior do cilindro: Motor de combustão interna MOTOR ALTERNATIVO DE PISTÃO • Máquinas alternativas possuem elementos que realizam movimentos repetitivos de translação. • Um mecanismo constituído por pistão, biela e virabrequim é que transforma a energia térmica em energia mecânica. • O movimento alternativo (vai e vem) do pistão dentro do cilindro é transformado em movimento rotativo através da biela e do virabrequim. • Os motores de tratores possuem um ou mais cilindros. MOTOR ALTERNATIVO DE PISTÃO • Oscilação linear do pistão é convertida em rotação de eixo pelo mecanismo biela-manivela. Partes e órgãos dos motores Alternativos • Partes e Órgãos Fundamentais São aqueles imprescindíveis para o funcionamento de um motor alternativo de combustão interna. Cilindro: Onde ocorre o processo de combustão e compressão dos gases. Partes e órgãos dos motores Alternativos Camisa Seca Camisa úmida • Pistão ou êmbolo: Órgão que recebe a expansão dos gases e se move dentro do cilindro. • Movimento alternativo Partes e órgãos dos motores Alternativos • Anéis: Os anéis de segmento, são componentes montados nos pistões que trabalham em contato com as camisas. Partes e órgãos dos motores Alternativos Partes e órgãos dos motores Alternativos • Anéis: Apresentam três funções básicas: • O primeiro tem a função de conter a compressão gerada pela combustão nos cilindros; • O segundo anel tem duas funções, uma de ajudar a reter a compressão e criar uma película de óleo quando o mesmo raspa as paredes internas do cilindro. • O terceiro anel tem a função de raspar o excesso de óleo e criar uma fina película de lubrificação para que os outros anéis tenham o mínimo de atrito evitando o desgaste entre anéis e cilindro. Partes e órgãos dos motores Alternativos • Biela: Órgão que liga o pistão a árvore de manivelas ou virabrequim. • conjunto biela-virabrequim transforma o movimento retilíneo dos pistões em movimento rotativo do virabrequim. Partes e órgãos dos motores Alternativos • Bronzina: Também conhecida como casquilho, promove a redução do atrito entre a biela e o virabrequim. Partes e órgãos dos motores Alternativos Partes e órgãos dos motores Alternativos • Árvore de manivelas: Também chamado de virabrequim, órgão que recebe o movimento alternativo da biela transformando em movimento rotativo. Partes e órgãos dos motores Alternativos • Volante: Órgão fixado a ADM(árvore de manivela), com a função de armazenar energia cinética proporcionando uniformidade da velocidade angular. Principais partes do motor: • Bloco: – É suporte às demais partes constituintes do motor. Geralmente construídos em ferro fundido ou alumínio. Diversas configurações de motores por conta da disposição dos cilindros (em linha ou em V), potência do motor, razão de compressão, sistema de válvulas, tipo de arrefecimento, entre outros. Principais partes do motor: • Bloco em linha Principais partes do motor: • Bloco Em “V” Principais partes do motor: • Horizontal ou Boxer. Principais partes do motor: Cabeçote É o órgão que fecha o bloco e os cilindros na sua parte superior, sendo a união é feita por uma junta de vedação de cobre- asbesto. Na parte interna do cabeçote existem depressões chamadas câmaras de compressão. Canais para o líquido de arrefecimento (se for arrefecido por líquidos), ou aletas se for arrefecido por ar. Partes e órgãos dos motores Alternativos Cabeçote: 4 cilindros, 8 válvulas Partes e órgãos dos motores Alternativos Cabeçote: 4 cilindros, 16 válvulas Partes e órgãos dos motores Alternativos Cabeçote: 4 cilindros, 20 válvulas Partes e órgãos dos motores Alternativos Cabeçote: 6 cilindros, 24 válvulas Cárter • E o reservatório de óleo, situado na parte inferior do motor, que permite alimentar o sistema de lubrificação dos elementos móveis do motor. Partes e órgãos dos motores Alternativos Principais partes dos motores alternativos Partes e órgãos dos motores Alternativos Órgãos Complementares: São órgãos que compõem os sistemas auxiliares indispensáveis ao funcionamento do motor, tais como: Sistemas de válvulas, de alimentação, de ignição, de arrefecimento, de lubrificação, e regulador de rotação. Partes e órgãos dos motores Alternativos • Válvulas: permitem a passagem e a retenção dos gases no cilindro. Partes e órgãos dos motores Alternativos • Válvulas: Sistema de válvulas COMANDO DE VÁLVULA BALANCIM MOLA Partes e órgãos dos motores Alternativos Comando de válvula ou, arvore de cames Partes e órgãos dos motores Alternativos Comando simples de válvula SOHC (Single Overhead Camshaft ) Partes e órgãos dos motores Alternativos Comando de válvulas duplo DOHC (dual overhead camshaft ) Partes e órgãos dos motores Alternativos Comando de válvulas no bloco OHV (Over Head Valve) Sistema de alimentação de combustível Ciclo Diesel Sistema de alimentação de combustível Filtro de Combustível: Necessário para alimentar os cilindros com o combustível livre de impurezas. Sistema de arrefecimento • O sistema de arrefecimento é responsável por manter o carro a uma temperatura ideal de funcionamento – sempre na faixa dos 90º Celsius. Arrefecimento a ar • Utiliza o ar ambiente para controle da temperatura do motor Arrefecimento a líquido • composto 50% por água desmineralizada e 50% por aditivo a base de etileno-glicol. Sistema de lubrificação • O sistema de lubrificação tem como função distribuir o óleo lubrificante entre partes móveis do motor para diminuir o desgaste, o ruído e auxiliar no arrefecimento do motor. Partes e órgãos dos motores Alternativos • Órgãos Acessórios: • São órgãos que melhoram o funcionamento do motor aumentando sua vida útil ou aumentando a eficiência energética, no entanto é possível o motor funcionar sem eles. Como exemplo, pode-se citar: • filtros de ar ou de combustível, • turbo compressor, • ventoinha, • escapamento, • entre outros. Órgãos Acessórios: Sistema de alimentação de ar Filtro de ar seco Filtro de ar úmido Partes e órgãos dos motores Alternativos Partes e órgãos dos motores Alternativos Motor aspirado • Um motor aspirado é aquele "aspira" o ar. •O ar é aspirado pelo movimento de descida do pistão, que cria uma depressão (pressão menor que a atmosférica) na câmara de combustão. Partes e órgãos dos motores Alternativos • Motor aspirado Partes e órgãos dos motores Alternativos Motor turbo (sobrealimentado) • O turbocompressor fica ligado ao coletor de escape de um Motor de combustão interna, e aproveita a energia dos gases de escape, gerados no motor, para girar uma turbina conectada por meio de um eixo comum a um rotor o qual tem a função de bombear ar para os cilindros. Partes e órgãos dos motores Alternativos Motor turbo Partes e órgãos dos motores Alternativos Motor turbo com intercooler Partes e órgãos dos motores Alternativos Motor turbo com intercooler 1 – Admissão pós Filtro 2 – Turbina – Lado Frio 6 – Turbina – Lado Quente 3 – Intercooler 4 – Admissão 5 – Exaustão Partes e órgãos dos motores Alternativos Por que usar intercooler? O ar, ao ser passar pela turbina, aumenta a sua temperatura e consequentemente diminuindo a sua massa específica [kg/m³]. Logo a função do intercooler é diminuir a temperatura do ar comprimido para que assim volte a aumentar a densidade.
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