1º relatório smii mci

8/4/2019 1 Relatrio SMII MCI

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FATEC-SP FACULDADE DE

TECNOLOGIA DE SO PAULO

RELATRIO DE SISTEMASMECNICOS II

PRINCPIOS DE FUNCIONAMENTODOS MOTORES DE COMBUSTO

INTERNA

GRUPO N


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SUMRIO

1- INTRODUO: pg. 3

2- MOTORES DE QUATRO TEMPOS IGNIO POR FASCA pg. 3

3- MOTORES DE DOIS TEMPOS IGNIO POR FASCA pg. 6

4- MOTORES DE QUATRO TEMPOS IGNIO EXPONTNEA pg. 8

5- MOTORES DE DOIS TEMPOS IGNIO EXPONTNEA pg. 9

6- MOTORES ROTATIVOS TIPO WANKEL pg. 10

7- VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MOTORES 4 TEMPOS E DOIS TEMPOS TABELACOMPARATIVA pg.12

8- VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MOTORES ALTERNATIVOS E ROTATIVOS TABELACOMPARATIVA. pg. 13

9- BIBLIOGRAFIA pg. 14


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MOTORES

1-INTRODUO

O motor de combusto interna composto por um cilindro fechado na sua parte superior pelo cabeote e na

parte inferior pelo carter. Dentro desse cilindro sobe e desce o pisto, ligado pela biela ao virabrequim. Oformato peculiar do virabrequim transforma em movimento rotativo o sobe e desce do pisto do cilindro.

Parmetros normalmente utilizados para os caracterizar so os seguintes:

Aplicao: Transportes, produo de energia eltrica, cogerao.Desenho do motor: Motores de mbolos ( por sua vez subdivididos em motores em linha, em V, etc.), motoresrotativos (tipo Wankel, etc).Ciclo: Ciclo de quatro tempos ou ciclo de dois tempos.Desenho e localizao das vlvulas: Overhead, Underhead, vlvulas rotativas.Combustvel: Gasolina, fuel-leo, gs natural, GPL, hidrognio, gasleo, lcoois, etcMtodo de preparao da mistura: Carburador, injeo indireta, injeo direta.Desenho da cmara de combusto.

Mtodo de Ignio: Ignio por fasca, ignio por compresso.Mtodo de controle de carga: Controle da mistura ar/combustvel ou somente combustvelMtodo de arrefecimento: Arrefecimento a gua, arrefecimento a ar, etc.

2- MOTORES DE QUATRO TEMPOS IGNIO POR FASCA

No cabeote alojam-se as vlvulas e a vela de ignio. As vlvulas, uma de admisso e outra de descarga, soacionadas pelo comando de vlvulas, que um eixo com ressaltos. Esses ressaltos comprimem as vlvulascontra as molas, criando uma abertura entre a vlvula e o cabeote. Depois que o ressalto se afasta da vlvula,a mola torna a fech-la.Em um motor a 4 tempos so necessrias 2 voltas completas do virabrequim para produzir 1 tempo detrabalho til. Os quatro tempos assim se resumem.

A: vlvula de admissoB: VirabrequimC: Vela de ignioD: BielaE: CarterF: Janela escapamentoG: Janela de admissoH: Janela de transferncia

1 Tempo: AdmissoCom o pisto no seu ponto mais alto - Ponto Morto Superior ou PMS. Neste momento o comando de vlvulasabre a vlvula de admisso e o pisto comea a descer a vlvula de descarga est fechada. Esse movimentodo pisto, causa uma diferena de presso entre o interior do cilindro e a atmosfera exterior, o movimento dedescida do pisto faz com que ar misturado com gasolina no carburador entre no cilindro pela vlvula deadmisso.A presso atmosfrica externa que empurra a mistura para dentro do cilindro, para ocupar o espao deixadovazio pelo pisto. Durante todo o processo de descida, a vlvula de admisso est aberta e a mistura nova estentrando no motor.


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2 Tempo: CompressoAo chegar ao seu ponto mais baixo o Ponto Morto Inferior ou PMI o pisto pra e inverte seu movimento:comea a subir. Fecha-se a vlvula de admisso a vlvula de descarga continua fechada e a mistura dentrodo cilindro comea a ser comprimida no cabeote, pelo movimento ascendente do pisto. Ao chegar ao PMSmistura est totalmente comprimida e pronta para queimar. Quanto maior compresso, maior a potnciadesenvolvida pelo motor.Ao final da compresso, o motor acaba de completar uma rotao completa.Ao atingir o PMS a bobina provoca o pulo de uma centelha eltrica na vela de ignio e a mistura comprimida

de ar / combustvel comea a queimar.


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3 Tempo: Exploso

A queima aumenta enormemente a presso dentro do cilindro e empurra o pisto para baixo. o tempomotor, o nico que produz trabalho til e que permite o funcionamento do motor.

As vlvulas de admisso e escape esto fechadas.

4 Tempo: Exausto

Novamente no PMI, abre-se uma vlvula, dessa vez a de descarga e o pisto subindo expulsa por ela misturaqueimada. O motor acaba de completar a segunda volta.


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Como se verifica, o motor a 4 tempos precisa de 2 voltas completas para completar um ciclo defuncionamento: na primeira volta ocorre a admisso (pisto descendo) e a compresso (pisto subindo); nasegunda volta a exploso (pisto descendo) e a descarga (pisto subindo).

3- MOTORES DE DOIS TEMPOS IGNIO POR FASCAA: PistoB: VirabrequimC: Vela de ignioD: BielaE: CarterF: Janela escapamentoG: Janela admissoH: Janela de transferncia

1 Tempo: Exploso/descarga Pisto descendo

Com o pisto no PMS ocorre a ignio. Os gases queimados se expandem e tem incio um tempo de trabalhotil.

Aproximadamente na metade do curso o pisto descobre a janela de descarga e os gases queimados soexpulsos pelo escapamento. Ao mesmo tempo, o pisto fecha a janela de admisso e comprime no carter amistura nova que foi admitida por baixo dele.A continuao do movimento descendente descobre as janelas de transferncia, por meio das quais a misturano carter levada para a cabea do pisto.Este fluxo de mistura sob presso ajuda a expulsar o gases queimados que ainda esto no cilindro. Esse efeito conhecido como scavenging. A mistura nova que tenha tambm sado pela descarga refletida de volta pelacontrapresso criada pela descarga


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2 Tempo- Admisso/Compresso: Pisto subindo

Ao subir, o pisto fecha as janelas de descarga e de transferncia e comprime a mistura nova.Simultaneamente, descoberta a janela de admisso e uma nova carga de mistura admitida.Ao final do curso, nova ignio e todo o ciclo recomea.


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4- MOTORES DE QUATRO TEMPOS IGNIO EXPONTNEA

Ciclo Operativo Diesel 4 tempos inicia com pisto no PMS e descreve as seguintes etapas:

1 Tempo Admisso:

Com a vlvula de admisso aberta e o mbolo em seu curso descendente, o cilindro enchido com ar puro.

Esse enchimento poder ser feito por simples aspirao provocada pelo movimento do mbolo ou, ento,mediante fornecimento de ar a uma determinada presso. O Pisto est no PMS e vai at ao PMI.

2 Tempo Compresso:Com as vlvulas fechadas, o mbolo, em seu curso ascendente, comprime o ar dentro do cilindro a pressesque variam em torno de 40 atm. Como conseqncia da compresso, h uma grande elevao de temperaturado ar, atingindo valores em torno de 550C. Quando o mbolo se encontra prximo do final da compresso, ocombustvel comea a ser injetado sob altssima presso e, entrando em contato com o ar altamente aquecido,queima-se espontaneamente medida que vai sendo injetado. O Pisto est no PMI e ascende ao PMS.

3 Tempo: Exploso:A queima do combustvel, iniciada no final do segundo tempo, continua at que todo combustvel sejainjetado. Conforme o combustvel vai sendo injetado, a inflamao vai-se processando e a temperatura seeleva a cerca de 1700 C, enquanto a presso mxima atinge valores prximos de 70 atm. Aps a combusto,os gases resultantes da queima expandem-se e impulsionam o mbolo; esse impulso cinematicamentetransmitido ao eixo de manivelas, de onde se recolhe energia mecnica. O Pisto est no PMS e descende aoPMI.

4 Tempo Descarga:

Pouco antes de o mbolo atingir o final do curso motor, a vlvula de escapamento, acionada mecanicamente,abre-se, fazendo com que a presso dos gases queimados baixe at a atmosfrica. Com a vlvula deescapamento aberta, o mbolo atingir o final do curso ascendente, expulsa os gases residuais da combusto.Pouco antes de o mbolo atingir o final do curso ascendente, a vlvula de admisso abre-se, dando incio a umnovo ciclo de trabalho. O Pisto est no PMI e ascende ao PMS.

Obs.: O combustvel injetado no cilindro atravs de uma bomba injetora, calibrada com uma pressosuperior a encontrada no interior da camera de compresso.

Como no motor Diesel a taxa de compresso muito elevada, a expanso tambm grande, resultando daque os gases residuais da combusto saem do cilindro a temperaturas da ordem de 550 C (mais baixa do queno motor a exploso).Pela descrio do ciclo, vemos que ele se completa com quatro cursos do embolo, os quais correspondem aduas rotaes do eixo de manivelas, havendo apenas um nico tempo motor em cada ciclo.


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Diagrama de Regulagem motor de quatro tempos

5- MOTORES DE DOIS TEMPOS IGNIO EXPONTNEA

Observamos agora o ciclo de dois tempos. No motor a dois tempos, a ciclo a que so submetidos ocomburente e o combustvel se d em dois cursos do mbolo. O curso ascendente compreende as operaesde expulso final ou lavagem dos gases queimados do ciclo anterior, a admisso de ar ao cilindro e, emseguida, a compresso do mesmo.CICLOS DO MOTOR DE DOIS TEMPOS


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Alguns dos motores Diesel de dois tempos, tipo simples, no possuem vlvulas, sendo o ar introduzido nocilindro por janelas de admisso, as quais ficam descobertas quando o mbolo se encontra prximo do PMI. Aadmisso do ar puro ao cilindro feita a uma presso ligeiramente superior a presso atmosfrica, o que seconsegue atravs do crter, funcionando como um compressor de ar auxiliar, ou por um compressor de arexterno, acionado diretamente pelo motor. O compressor externo denominado, s vezes, bomba de lavagem.Em seu curso ascendente, o mbolo cobre as janelas de admisso e de escape e, a seguir, comprime o ar quese encontra dentro do cilindro. Prximo ao fim do curso de compresso, o combustvel injetado, dando-se acombusto analogamente do motor de quatro tempos. O mbolo, ao aproximar-se do PMI, descobre as

janelas de escapamento dos gases queimados e a admisso de ar fresco para o novo ciclo.Certo motores de dois tempos apresentam um dupla fileira de janelas superpostas, sendo que a fileira superior controlada por vlvulas, permitindo, desse modo, uma lavagem mais demorada.Alguns tipos de motores possuem na cabea do cilindro uma ou duas vlvulas, acionadas mecanicamente,

para o escape dos gases comburidos, sendo feita a admisso do ar atravs de janelas nas paredes laterais docilindro. Esse tipo encontrado, particularmente nos possantes motores a Diesel de dois tempos.

Diagrama de regulagem

Embora nos motores de dois tempos exista um tempo motor para cada rotao da manivela, ou seja, o dobrode tempos motores por rotao do que existe nos motores de quatro tempos, a potncia desenvolvida em ummotor de dois tempos, de igual cilindrada a mesma rotao que um de quatro tempos, no dupla, como

poderia parecer a primeira vista. Isto porque a expulso dos gases queimados mais dificilmente feita e aindauma maior quantidade de ar deve ser fornecida, devido ao escapamento de ar no incio da compresso.Desse modo, h uma pequena parcela de potncia consumida para introduzir o ar no cilindro. Ainda mais, ocurso de trabalho para escapamento e lavagem. Por isso, sob condies favorveis, podemos contar somentecom uma potncia 80% maior.

Os motores de dois tempos no so muito aconselhados para trabalhos em que a velocidade muito varivel,devido a impossibilidade de se obter, em diferentes velocidades, uma lavagem perfeita.

6- MOTORES ROTATIVOS TIPO WANKEL

Desde os primeiros dias da inveno do motor a gasolina, milhares j foram construdos baseados emprincpios e ciclos diferentes dos que caracterizaram os motores clssicos de dois ou quatro tempos. Entreeles, um tipo desenvolveu-se satisfatoriamente, aps anos de estudos e experincias. Trata-se do motor de

pisto rotativo ou, como atualmente conhecido, motor Wankel.


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O primeiro automvel produzido em srie a utilizar um desses motores foi o carro esporte NSU de dois gares,que atraiu muito interesse nos crculos automobilsticos por seu tamanho reduzido, suavidade e a espantosafora desenvolvida por seu motor com mio litro de capacidade - embora isto no seja comparvel com o meiolitro de um motor de pisto convencional, conforme veremos.Os princpios essenciais do motor Wankel no so fceis de descrever, mas antes de mais nada precisamoscontar sua histria. Em 1951, Felix Wankel, encarregado do Departamento de Pesquisas Tcnicas em Lindau,fez os primeiros contatos com os engenheiros da NSU para estudar os problemas da vedao de espaosirregulares. Esses estudos resultaram na descoberta de que um motor mais ou menos triangular (mas comlados convexos), girando em uma cmara que tivesse, aproximadamente, a forma de um oito ( claro que asdescries so matematicamente muito inexatas), poderia desenvolver um verdadeiro ciclo de quatro tempos.A primeira aplicao desse princpio foi na forma de um compressor para o motor NSU de 50cc, com doistempos, que iria estabelecer novos recordes mundiais em Utah, em 1956. O compressor rotativo capacitoueste pequeno motor a desenvolver 260HP por litro. Isto deu ao pequenino carro a velocidade de quase160km/h.Em 1958, Wankel fez um acordo com a companhia norte-americana Curtiss-Wright para que unissem seusesforos nas tentativas de fabricao de um grande motor baseado nestes princpios. Mais tarde comearam ostestes com carros dotados de motores Wankel, diferentes uns dos outros. Dessa poca at 1963, o motor foigradualmente tomando forma definitiva e ento adaptado a um pequeno NSU de dois lugares, apresentado noSalo do Automvel em Frankfurt, no outono de 1963. A partir da, foi concedida licena, entre outras, para aMazda, no Japo.

Talvez o melhor exemplo seja o magnfico NSU RO 80, com dois rotores, que comeou a ser produzido emsrie em outubro de 1967, sendo que a verso com a direo do lado direito foi introduzida no mercado inglsem fins de 1968.Veremos agora como o motor funciona. Ele consiste essencialmente em uma cmara cujo formato interno seaproxima da forma de um oito. Dentro dela, um rotor mais ou menos triangular - o pisto - giraexcentricamente com relao ao virabrequim ou eixo principal do motor. As formas destes dois elementos sotais que enquanto os cantos do pisto esto sempre eqidistantes das paredes da cmara - e muito prximos aelas, formando uma vedao - eles sucessivamente aumentam e diminuem o espao entre os ladosconvexos do tringulo - o rotor - e as paredes da cmara. Assim, se uma mistura for injetada numa dascmaras, quando est aumentando de tamanho, ser comprimida na reduo subseqente de volume, enquantoo rotor, ou pisto, gira. Deste modo, o ciclo clssico de quatro tempos - injeo, compresso, exploso eexausto - produzido e, alm disso, as trs faces do rotor esto em trs fases diferentes do ciclo, ao mesmotempo.

As vantagens do motor Wankel sobre os motores de pisto convencional so muitas. Em primeiro lugar, noexistem vibraes devido ao fato de que s h um movimento rotativo, e isso significa ainda menor desgaste evida mais longa. O motor Wankel no tem nada de complicado: ao contrrio, tem poucos componentes,

bem menor e consome bem menos do que os outros motores.Entre suas desvantagens incluem-se uma curva de potncia no muito elstica e problemas em manter uma

perfeita vedao entre os cantos do rotor e as paredes da cmara, o que causa algumas dificuldades devido aorigor das especificaes do projeto e s tolerncias mnimas na produo.O motor Wankel, ao surgir atravsdos experimentos do engenheiro Flix Wankel em 1957, mostrou se apesar do alto consumo envolvido, queera dotado de grande potncia e suavidade, os motores Wankel tambm so conhecidos como motoresrotativos.

No diagrama, a face CA do rotor pode ser vista nas posies 1 e 4, passando gradualmente atravs dossucessivos estgios da primeira fase - injeo, na qual a mistura explosiva de ar e gasolina introduzida nacmara.Voltemos figura 1 e vejamos o lado AB. Ele agora comea a fase que AC tinha atingido na figura IV - fasede compresso. Esta fase pode ser seguida nas posies 5, 6 e 7. Assim que este ponto atingido, a nicavela de ignio produz centelha, e os gases de exploso podem ser vistos na posio 8 produzindo a fora

para mover o rotor. Nas posies 9 e 10, pode-se ver o lado BC nas fases de exploso e expanso. Nasposies seguintes (11 e 12), ele expulsa a mistura queimada para fora da cmara de exausto, caracterizandoa etapa de exausto do ciclo. Assim, trs fases do ciclo realizaram-se sucessivamente em trs lados do rotor,afastados 120 uns dos outros. Isto explica como um motor Wankel de 500cc pode facilmente desenvolver50HP. Os 500cc referem-se ao volume entre a cmara e um lado do rotor; como vimos, isto multiplicado portrs, pelos trs lados do rotor, conforme figura abaixo.


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7- VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MOTORES 4 TEMPOS E DOISTEMPOS TABELA COMPARATIVA

TABELA DE COMPARAO MOTOR DE 4 TEMPOS E 2 TEMPOS

ITEM MOTOR 4 TEMPOS MOTOR 2 TEMPOSCONSUMO EM MARCHA

LENTAMAIOR MENOR

CONSUMO EM MAIORESVELOCIDADES

MENOR MAIOR

FRENAGEM PELA AO DOMOTOR

AJUDAR A FRENAR O CARRO.

PRATICAMENTE NULO,SOBRECARREGANDO O

SISTEMA DE FREIOS DOSCARROS.

UTILIZAO MAIOR UTILIZAO MENOR UTILIZAO

CUSTO

CUSTO PARA FABRICAOMAIOR , PELO MAIORNMERO DE PEAS

UTILIZADAS

CUSTO PARA FABRICAOMENOR, PELO MENORNMERO DE PEAS

UTILIZADASRENDIMENTO DO MOTOR MAIOR MENORPOTNCIA DO MOTOR DE

MESMA CAPACIDADEMENOR MAIOR

TRANSMISSO DE TORQUE MAIOR MENOR

MEIO AMBIENTEMENOR EMISSO DE

POLUENTES

MAIOR EMISSO DEPOLUENTES DEVIDO A

QUEIMA DE LEOSLUBRIFICANTES


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8- VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MOTORES ALTERNATIVOS EROTATIVOS TABELA COMPARATIVA

TABELA DE COMPARAO MOTOR ALTERNATIVO E ROTATIVOITEM MOTOR ALTERNATIVO MOTOR ROTATIVO

SELAGEM DA CMARA DECOMBUSTO INTERNA

MELHOR SELAGEM, FEITOATRAVS DO ANIS DE

SEGMENTO CONVENCIONAIS

PIOR, A SELAGEM NO

EFICIENTE QUANDO SEUTILIZA MATERIAIS QUE

NO CAUSEM EXCESSO DEATRITO E DESGASTE

UTILIZAO EM MAIOR ESCALA EM MENOR ESCALAVOLUME DE

DESLOCAMENTO E PARAVOLUME DO MOTOR

MENOR MAIOR

VIBRAAO MAIOR MENORPESO MAIOR MENOR

CUSTO MAIOR MENORDESGASTE MENOR MAIORPOTNCIA MENOR MAIOR


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9 - BIBLIOGRAFIA

LIVRO: Manual Completo do Automvel M. Pugliesi e Equipe Tcnica da Hemus Editado pela hemusEditora Limitada.LIVRO: Motor Diesel e Sua Lubrificao Shell Brazil Limited 2 EdioSites: Diversos sites sobre motores e seu funcionamento.

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