Aula1_Definições_Tipos_Componentes

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Motores a Combustão
 Departamento de Engenharia Mecânica
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Definições
Motores de Combustão Interna são máquinas que convertem a energia calorífica da queima de um carburante em trabalho mecânico. 
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O carburante é uma mistura do ar atmosférico com um combustível líquido ou gasoso, que é queimada no interior do cilindro. 
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Do ar atmosférico o oxigênio é o gás aproveitado no processo de oxidação (queima). 
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A utilização dos diversos tipos possíveis de combustíveis obriga que, para cada um deles, o motor tenha um arranjo específico. 
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Modernamente temos no Brasil os veículos “flex” que podem utilizar gasolina ou álcool puros ou em qualquer proporção de mistura.
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Motor Total Flex
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Tipos de motores
Existem dois grupos principais de motores de combustão interna: 
Os rotativos, compostos por turbinas destinadas a aeronaves e os motores Wankel, raramente utilizados em veículos automotivos. 
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Motores Alternativos
Ao segundo grupo, objeto deste estudo, pertencem os motores alternativos que recebem este nome pelo fato de possuírem êmbolos ou pistões que trabalham em movimentos alternados de subida e descida dentro de um cilindro.
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Motores Alternativos
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Tempos do Motor
Os motores alternativos, por sua vez, podem ser de dois tempos ou de quatro tempos, uma referência ao número de voltas dadas pelo eixo de manivelas para que o cilindro complete um ciclo termodinâmico, de ciclo Otto (motores a gasolina, álcool, etc.) ou Diesel (motores a óleo Diesel, bio-diesel, etc.). 
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Tipos Construtivos de Motores Alternativos
Diversos tipos de construção já foram utilizados e testados ao longo do tempo: motor em linha duplo, motor em X, motor em H, etc. Porém são três os principais tipos utilizados, sendo o precursor de todos eles o motor monocilíndrico. 
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Motor Monocilíndrico 
É um motor provido de um único cilindro, que, portanto trabalha com somente um pistão. 
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Motor Monocilíndrico
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Motor em Linha
É construído a partir da união de dois cilindros ou mais, dispostos em linha ou fila, em uma única bancada de cilindros na posição vertical a 90º com o eixo de manivelas. 
Podem-se fabricar estes motores com dois, três, quatro, cinco, seis, oito, dez, doze cilindros ou mais, sendo que comercialmente os mais fabricados são os de quatro, cinco e seis cilindros. 
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Motor em Linha
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Motor em V
Este arranjo foi desenvolvido para diminuir o comprimento dos motores. Um motor de seis ou mais cilindros em linha é extremamente longo e exige que seu alojamento ocupe considerável espaço no veículo que irá equipar. 
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Motor em V
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Motor em V
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Motor Horizontal (Boxer)
Da mesma forma que os motores em V, também são formados por duas bancadas de cilindros. 
A diferença é que para estes motores as bancadas estão dispostas à 180º, sendo devido a este fato conhecidos também como motores de cilindros opostos ou boxer. 
Este tipo de arranjo possibilita um motor que se aloja em pequenos espaços. 
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Motor Horizontal (Boxer)
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Motor Horizontal (Boxer)
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Principais Componentes dos Motores a Combustão Interna
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Bloco de Cilindros 
É o elemento estrutural do motor, a ele todos os outros elementos são acoplados. 
O nome bloco de cilindros se deve ao fato de ser neste elemento que estão localizados os cilindros onde se alojam os pistões. 
É nele também que se estabelece a identidade do motor, ou seja, se o motor é em linha, em V ou horizontal. 
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Bloco de Cilindros
A estrutura de um motor deve ser suficientemente rígida para que ele possa suportar as elevadas pressões a que é submetido. 
Por outro lado os veículos modernos, principalmente os de passeio, tendem a ser mais leves a cada dia que passa e o motor deve colaborar nesta busca pela diminuição do peso. 
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Bloco de Cilindros
Desta forma os blocos são fabricados normalmente de ferro fundido (mais pesado e barato) ou de alumínio (mais leve e mais caro).
Sendo assim, a grande maioria dos blocos de motores é de ferro fundido devido ao menor custo de fabricação. 
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Bloco de Cilindros
O método usado para a fabricação é a fundição, passa por um período de envelhecimento natural, para por último ser usinado, quando se dá forma e acabamento final aos cilindros, e aos pontos de fixação de parafusos que acoplarão os outros elementos que formarão o motor. 
No bloco também estão localizados os canais para circulação da água de refrigeração e os de óleo lubrificante. 
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Bloco de Cilindros
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Pistão
Pistão ou êmbolo é uma peça de forma aproximadamente cilíndrica, oca, fechada na parte de cima e aberta na parte de baixo, que se adapta ao diâmetro do cilindro e é o responsável em transformar a energia térmica da queima dos gases em energia mecânica, normalmente fabricado em liga de alumínio. 
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Pistão
É a parte móvel da câmara de combustão. 
 Quando da expansão dos gases de combustão o pistão será deslocado pela força destes gases, ou seja, a força de expansão dos gases será transformada em movimento linear do pistão. 
Este movimento linear será transmitido ao eixo de manivelas, a quem o pistão está ligado através do pino e do braço de biela. 
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Pistão
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Aneis
O pistão é provido de anéis de vedação. 
Os anéis de compressão vedam a mistura ar-combustível que está sendo comprimida ou se expandindo, e os anéis de lubrificação são os responsáveis em depositar óleo lubrificante na parede do cilindro, quando o pistão se desloca em direção à câmara de combustão, e retirar o excesso quando faz o movimento inverso. 
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Aneis
Para motores de ciclo Otto normalmente se tem dois anéis de compressão e um de lubrificação.
Para motores de ciclo Diesel normalmente são três de compressão e dois de lubrificação.
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Eixo de manivelas 
O eixo de manivelas, também conhecido popularmente como virabrequim ou girabrequim, é o eixo principal do motor. 
Sua função é receber o movimento linear do pistão através da biela, que é o elemento de ligação destes dois elementos. 
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Eixo de manivelas
A fixação da biela ao eixo de manivelas é feita através de um mancal existente na própria biela. 
A fixação do eixo de manivelas ao bloco é realizada através de mancais centrais existentes no bloco. 
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Eixo de manivelas
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Volante
Afixado a uma das extremidades do eixo de manivelas está o volante. Esta peça tem formato de disco e a função de absorver as vibrações do funcionamento do motor, provocadas principalmente pelo intervalo entre as explosões. 
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Volante
Na parte externa do volante está afixada uma engrenagem (cremalheira) que irá receber a energia mecânica (rotação) necessária para dar início ao funcionamento do motor, oriunda do acoplamento a um motor elétrico (motor de partida). 
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Volante
Por sua vez acoplado ao volante estará um sistema de transmissão de força. 
No caso de transmissão mecânica a transferência se dá por um sistema de embreagem, que transfere a energia mecânica ao sistema de transmissão (caixa de marchas e diferencial). 
Sendo o sistema automático, no lugar do volante haverá um conversor de torque acoplado ao cambio automático e depois ao diferencial. 
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Cárter
Para o fechamento da parte baixa do motor, a região onde se encontra o eixo de manivelas é fechada pelo cárter que também serve como reservatório do óleo lubrificante necessário para a lubrificação do motor.
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Cabeçote 
O cabeçote fecha a parte superior do motor e é fixado ao bloco por parafusos, sendo que a vedação entre eles é feita por uma junta de vedação. 
Geralmente é construído através de fundição, sendo o alumínio o material preferido. 
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Cabeçote
Em sua face interna tem-se a parte fixa da câmara de combustão (a móvel está na cabeça do pistão) onde ocorre a explosão da mistura ar-combustível. 
No orifício da câmara de combustão estão localizadas
as válvulas de admissão que controlam o fluxo de gases frios (mistura ar-combustível de admissão) e as de escape de gases quentes (gases residuais da explosão). 
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Cabeçote
O número de válvulas pode variar de acordo com o projeto. 
No mínimo são necessárias duas válvulas, uma de admissão e uma de escape. 
Desta forma os arranjos mais utilizados são os de duas válvulas, quatro válvulas e cinco válvulas por cilindro. 
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Cabeçote
Normalmente o arranjo de duas válvulas proporciona melhor desempenho do motor em velocidades mais baixas, ideal para utilização urbana. 
Os arranjos multi-valvulas são utilizados para que o desempenho seja melhor em velocidades mais altas do motor, ou seja, são melhores para utilização em rodovias. 
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Cabeçote
Ainda no orifício da câmara de combustão está a vela de ignição. Este elemento produz o centelhamento (faísca elétrica) que provoca a ignição (inicia a explosão da mistura ar-combustível) em motores de ciclo Otto. 
No caso de motor de ciclo Diesel, no lugar da vela de ignição tem-se o bico injetor, responsável por introduzir o combustível para a formação da mistura ar-combustível. 
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Cabeçote
Para acionamento ou abertura das válvulas o motor possui um eixo de cames ou eixo de comando de válvulas, que está fixado ao cabeçote na sua face externa, na grande maioria dos motores atuais. 
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Coletor de Admissão
Ainda no que diz respeito ao fluxo de gases, estão afixados ao cabeçote o coletor de admissão e o coletor de escape. 
O coletor de admissão é parte essencial para a formação da mistura ar-combustível. Neste coletor está localizada a válvula responsável pelo controle de velocidade e carga do motor de ciclo Otto (acelerador). 
Após passar pelo filtro e válvula de aceleração, o ar admitido é distribuído para os cilindros. 
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Coletor de Admissão
Próximos às válvulas de admissão, estão afixados ao coletor as válvulas injetoras de combustível do sistema de injeção eletrônica. 
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Coletor de Admissão
Em motores de ciclo Diesel o coletor não é provido de válvula reguladora de fluxo. 
A velocidade e carga deste motor são reguladas pela quantidade de combustível injetada no interior do cilindro. 
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Coletor de Escape
Os coletores de escape servem para coletar os gases de escape na saída dos cilindros e conduzi-los a uma única saída (sistema de escape), liberando-os para a atmosfera. 
O cabeçote também é provido de dutos para o liquido de arrefecimento e canais para óleo lubrificante. 
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Eixo de Comando de Válvulas 
O eixo de comando de válvulas ou eixo de cames é o elemento responsável em comandar a abertura e fechamento das válvulas de admissão e de escape. 
Came é um dispositivo excêntrico que proporciona que a energia mecânica rotativa seja transformada em movimento linear. 
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