2.0 mci - histórico - ok

Disciplina:

Máquinas de Combustão InternaAula 02:

Conceito e Histórico

Departamento: Engenharia

Professor: João Loureiro

2.1 Histórico

2.2 Principais ciclos

2.3 Conceito básico

2.4 Classificação

2.4.1 MCE - Motores de Combustão Externa

2.4.2 MCI - Motores de Combustão Interna - Ciclos

Máquinas de Combustão Interna

2.1 Histórico;

No século XVIII apareceram os primeiros motores a

combustão externa e o combustível utilizado era a

lenha, naquela época abundante e de baixo custo.

Estes motores a vapor eram geralmente utilizados em

máquinas estacionárias.

No século XIX apareceram os primeiros motores a

combustão interna. Nestes, o combustível é

queimado dentro do próprio motor e seu aparecimento

provocou um rápido desenvolvimento mecânico.

Aula 02: Conceito e Histórico2


2.1 Histórico;

Os motores de combustão interna levaram vantagem

sobre as máquinas a vapor pelas seguintes

características:

Menor custo por cavalo vapor,

Maior eficiência,

Menor peso por cavalo vapor,

Funcionamento inicial rápido

Possibilidade de adaptação a diversos tipos de

máquinas.



2.1 Histórico;

Os motores de combustão externa também evoluíram

em termos de eficiência, nas aplicações estacionárias,

na medida em que:

O vapor seja gerado por caldeiras mais eficientes

A energia térmica seja convertida em energia

mecânica em equipamentos tambem mais eficientes

como as turbinas, destacando:

Turbo geradores,

Turbo máquinas.



2.1 Histórico;

Escala de tempo:

Em 1860 o mecânico alemão Lenoir construiu o

primeiro motor a combustão interna, e tinha a

potência de 1 cv, trabalhando com gás de iluminação

e ignição “eletrodo” incandescente contínuo.

Em 1861, Otto e Langen, baseando-se na máquina

de Lenoir, construíram um motor que comprimia a

mistura de ar e gás de iluminação, com ignição feita

por uma centelha elétrica intermitente e sincronizada.



2.1 Histórico;

Escala de tempo:

Em 1862, o engenheiro francês Beau de Rochas

publicou estudos teóricos e estabeleceu alguns

princípios termodinâmicos baseado no motor de

Otto. Este, por sua vez, baseado no estudo de

Rochas, desenvolveu um motor: o motor de ciclo

Otto apresentado em 1872.

Estes motores usavam como combustível o gás de

carvão ou o gasogênio, com ignição feita por

centelha elétrica.



2.1 Histórico;

Escala de tempo:

Em 1889, fez-se a primeira aplicação do motor de

ciclo Otto em veículos, utilizando-se como

combustível a gasolina.

Em 1893, o engenheiro alemão Rudolf Diesel

descreveu um novo motor, no qual a ignição da

mistura ar mais combustível era feita por

compressão. Este motor, que Diesel denominou

“motor térmico racional”, acabou ficando conhecido

como motor Diesel.



2.2 Principais ciclos:

Os motores modernos são derivados dos construídos

por Otto e Diesel e as características básicas dos

mesmos são as seguintes:

a) Motores de ciclo Otto: utilizam combustível de

baixa volatilidade, como a gasolina e o álcool. Para

ignição necessitam de centelha produzida pelo

sistema elétrico.

b) Motores de ciclo Diesel: utilizam como combustível

prferencial o óleo diesel. A inflamação do

combustível injetado sob pressão na câmara de

combustão ocorre pela compressão de ar e

consequente elevação da temperatura.



2.3 Conceito básico:

Conversão de:

Energia térmica

em

Energia mecânica



2.4 Classificação:

MCE – Motores de Combustão Externa

MCI – Motores de Combustão Interna



2.4.1 MCE - Motores de Combustão Externa;

Conceito:

Motor de combustão externa é uma máquina

térmica composta por dois sistemas:

O primeiro transforma a energia proveniente da

queima de um combustível para gerar energia

térmica, sob a forma de vapor.

O segundo converte esta energia térmica em

energia mecânica”.




Desenvolvimento:

Os primeiros motores a combustão externa

apareceram no século XVIII e o combustível

utilizado era a lenha, naquela época abundante e de

baixo custo. Estes motores a vapor eram

geralmente utilizados em máquinas estacionárias.

Ver ilustração no próximo slide:




Ilustração:


Sistema 01

Sistema 01 Sistema 02


2.4.2 MCI - Motores de Combustão Interna;

Conceito:

“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.




Características:

Os motores a combustão interna são aqueles em

que o combustível é queimado internamente.

Um mecanismo constituído por pistão, biela e

virabrequim é que transforma a energia térmica

(calorífica) 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.



MCI - Exemplo (motor 4 tempos):


1º Admissão2º Compressão

3º Explosão4º Exaustão



Ciclos:

O processo de conversão se dá através de ciclos

termodinâmicos que envolvem expansão,

compressão e mudança de temperatura de gases.

Ciclos Termodinâmicos:

Ciclo motor de Otto

Ciclo motor de Diesel

Ciclo Brayton



Aula 02: Conceito e Histórico – Ciclo Otto18

AB - Processo de Compressão Adiabática;

BC - Processo de Aquecimento Isométrico de Calor;

CD - Processo de Expansão Adiabática;

DA - Processo de Rejeição Isométrica de Calor;

1º Tempo:

OA – Admissão

2º Tempo:

AB - Compressão

3º Tempo:

BC – Explosão

CD – Expansão

4º Tempo:

DA – Descarga

AO - Exaustão


Diesel


TRANSFORM. DO CICLO: Constantes:

1 – 2 Compressão (Adiabática) calor

2 – 3 Injeção (Isobárica) Pressão

3 – 4 Expansão (Adiabática) Calor

4 – 1 Escape (Isocórica) Volume

SEM TRANSFORMAÇÃO:

1 – B Exaustão de gases de combustão

B – 1 Admissão de ar

PMS Ponto Morto Superior

PMI Ponto Morto Inferior

VA Válvula de Admissão

VE Válvula de Escape

Trabalho


2.4.2 MCI - Ciclo Diesel:



2.4.3 MCI - Ciclo Brayton – Combustão Interna: Esquema



2.4.3 MCI - Ciclo Brayton – Combustão Interna: Diagrama


Etapas do Ciclo:

1 – 2 o ar em condição ambiente

passa pelo compressor, onde ocorre

compressão adiabática e isentrópica,

com aumento de temperatura e

consequente aumento de entalpia

2 – 3 Comprimido, o ar é direcionado

às câmaras, onde mistura-se com o

combustível possibilitando queima e

aquecimento, à pressão constante

3 – 4 Ao sair da câmara de

combustão, os gases, à alta pressão e

temperatura, se expandem conforme

passam pela turbina, idealmente sem

variação de entropia

4 – 1 esta etapa representa a

transferência de calor do fluido para o

ambiente


2.4.3 MCI - Ciclo Brayton – Combustão Interna: Exemplo



2.4.4 MCE - Ciclo Brayton – Combustão Interna: Esquema



2.4.4 MCE - Ciclo Brayton – Combustão Interna: Diagrama



2.4.4 MCE - Ciclo Brayton – Combustão Interna: Exemplo


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