motores

OPERAÇÕES E PROCESSOS MECÂNICOSOPERAÇÕES E PROCESSOS MECÂNICOS

Prof. MSc. Leandro Barradas PereiraProf. MSc. Leandro Barradas PereiraEngenheiro AgrônomoEngenheiro Agrônomo

Etec “Sebastiana Augusta de Moraes” – 028 - AndradinaEtec “Sebastiana Augusta de Moraes” – 028 - Andradina

Março 2011Março 2011

1.1.INTRODUÇÃOINTRODUÇÃO

•MOTOR conjunto de mecanismo que transforma energia

calorífica ou térmica contida no combustível em energia

mecânica, utilizada sob a forma de trabalho.

•Os primitivos tratores possuíam motor a vapor

-muitos pesados

-constante fornecimento de água e combustível

-eram mais utilizados como motores estacionários

-pouco usados para trabalhos de tração e implementos

•Descoberta e construção de motores de combustão interna

-usados nos tratores

-tratores grandes e muito pesados

•Aperfeiçoamento das indústrias de metais

-evolução na construção dos motores

-motores leves, de alto rendimento

-construção devidamente projetada

•O motor está constituído pelos seguintes sistemas:

sistema de arrefecimento encarregado de manter a

temperatura normal de funcionamento do motor

-a combustão da mistura explosiva em seu interior e

atrito das peças produzem temperaturas elevadas que esse

sistema deve controlar

sistema de arrefecimento

-sistema de arrefecimento a água bomba d’água,

radiador, ventilador e condutos de água e termostato

-sistema de arrefecimento a ar alhetas de

refrigeração, condutos de ar, turbina e termostato

sistema de arrefecimento

sistema de lubrificação reduz o atrito entre as peças em

movimento no motor, mediante uma película de óleo

lubrificante entre elas, ajudando o sistema de arrefecimento

a manter a temperatura normal de funcionamento do motor

sistema de alimentação fornece o combustível ao motor,

de acordo com as necessidades de seu consumo

sistema de alimentação

-motor a explosão

combustível tanque reservatório carburador (filtro de

carburador: misturar combustível com o ar na proporção

adequada para formar a mistura que será admitida

(succionada) e se inflamará no interior do cilindro

-motor a explosão

-tanque no mesmo nível ou abaixo do

carburador alimentação por meio da bomba de gasolina

-tanque reservatório acima do motor

alimentação para o carburador se dá por gravidade

SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO

1. tanque de combustível

2. bomba de gasolina

3. filtro de gasolina

4. carburador

5. filtro de ar

6. tubulações e tubos flexíveis

-sistema diesel

tanque reservatório copo de sedimentação

filtro de combustível bomba de alimentação

bomba de transferência ou injetora bico injetor

-sistema diesel

1. tanque de combustível

13. filtro de combustível

14. bomba injetora

16. Bicos injetores

-sistema diesel

sistema de conjunto móvel constituído pelos elementos

que transformam o movimento retilíneo alternado em do

pistão em movimento circular no virabrequim

sistema de conjunto móvel

Sistema elétrico constituído pelo sistema de partida,

permitindo por o motor em funcionamento

sistema elétrico

-sistema de ignição fornece centelha elétrica para as

velas de ignição, ocorrendo a combustão da mistura ar-

combustível

-sistema de carga mantém a bateria constantemente

com carga para alimentar os diferentes sistemas e elementos

sistema elétrico

-sistema de transmissão conduzir a força do motor

às partes movidas ou pontos de utilização

-sistema de direção e locomoção

-sistema de armação serve de sustentação e ligação

das várias partes

•Peças do motor:

BLOCO, CABEÇOTE E CÁRTER

•Peças do motor:

-orifícios denominados cilindros, que são tubos

abertos nas duas extremidades

-no interior dos cilindros deslizam os pistões, também

denominados êmbolos

-um bloco pode ter 1 cilindro (monocilíndrico), 2, 3, 4, 6

ou mais cilindros (policilíndricos)

•Peças do motor:

-a posição do cilindro pode ser:

-horizontal (deitada)

-vertical (em pé ou em linha)

-em “V” (inclinada)

-radiais (dispostos em torno de um cárter

circular)

•Peças do motor:

-pistão – um para cada cilindro – é fechado na parte

superior e aberto na parte inferior

-na parte lateral externa do pistão estão os anéis de

segmento ou molas de segmento

-há 2 tipos de anéis de segmento:

-anéis de compressão impede a passagem

dos gases de compressão e os queimados para o cárter

•Peças do motor:

-anéis de lubrificação, ou de óleo ou raspadores

de óleo raspa o óleo que fica na parede do cilindro,

removendo-o para o cárter

-o número de anéis de segmento é variável mais

comum é 2 ou 3 anéis de compressão e 1 ou 2 anéis de óleo

•Peças do motor:

A. anéis de compressão

B. anéis de lubrificação

•Peças do motor:

-molas de segmento são colocadas no pistão,

dentro do cilindro, com um certo afastamento entre as

extremidades

-separação evita que as molas de segmento se

quebrem ou impeçam o movimento do pistão quando o

motor se aquece, provocando dilatação dos anéis de

segmento

•Peças do motor:

-pino do pistão localizado no interior do pistão, que

o prende à biela

-biela fixa ao eixo de manivelas, conhecido por

virabrequim ou árvore de manivelas

-pistão, a biela e o virabrequim funcionam como um

conjunto, provido de movimento

•Peças do motor:

-as bielas dividem-se em 3 partes:

-pé é a parte que se acopla ao pistão por

intermédio do pino

-corpo constitui a parte média da biela

-cabeça parte inferior da biela que a fixa ao

virabrequim

•Peças do motor:

1. pistão

2. pino do pistão

6. biela

8. bronzinas

13. anéis de segmento

•Peças do motor:

-o virabrequim apóia-se nas extremidades pelos

mancais fixos

-as bielas são presas ao cotovelo do eixo

-o eixo não fica em contato direto com os mancais do

bloco e da biela

-há entre eles os casquilhos ou moentes, existindo

folga entre elas por onde circula óleo lubrificante

•Peças do motor:

-o virabrequim possui na extremidade posterior o

volante e na dianteira uma roda dentada, engrenando

diretamente ou por intermédio de correntes ao eixo de

comando de válvulas ou eixo de ressaltos

-este eixo possui os ressaltos ou camos, um para

cada válvula de cada cilindro.

•Peças do motor:

-as válvulas são elementos do sistema de distribuição

que permitem a entrada ou a saída dos gases nos cilindros

-podem ser acionadas diretamente pela árvore do

comando de válvulas, através dos tuchos

•Peças do motor:

ENGRENAGENS DE DISTRIBUIÇÃO

DO MOTOR

2. de acionamento do regulador

3. do eixo de comando de válvulas

5. do virabrequim

7. de impulsão de bomba de óleo

•Peças do motor:

-normalmente, cada cilindro possui 2 válvulas:

-admissão ou entrada

-escape ou descarga

-as válvulas podem também ser movidas diretamente

pelos ressaltos ou por uma haste que aciona o balancim,

abrindo-as ou fechando-as

o balancim ou balanceiro funciona com o mesmo

princípio da gangorra

•Peças do motor:

motor de 4 cilindros mostrando a ordem

das válvulas de admissão e escape

ACIONAMENTO DAS

VÁLVULAS

2 e 3. válvulas

4. mola da válvula

8. suporte do balancim

9. eixo do balancim

14. balancim

•Peças do motor:

-as válvulas possuem 4 partes:

-cabeça parte superior, podendo ser plana,

convexa ou côncava

-haste parte inferior e em seu torno há uma

mola, que mantém a válvula fechada, tendo em sua

extremidade as ranhuras

•Peças do motor:

-as válvulas possuem 4 partes:

-margem espessura que apresenta a válvula

entre a cabeça e a contra-sede, para evitar que por efeito do

calor se deforme ou queime

-contra-sede parte da válvula que se apóia

sobre a sede e veda a passagem dos gases

•Peças do motor:

-quando não há o balancim o ressalto atua sobre o pé

da válvula, não diretamente, mas através de um tucho

•Peças do motor:

CABEÇOTE

•Peças do motor:

CABEÇOTE

-nele está localizada a câmara de compressão ou

combustão, que fecha o cilindro pela parte superior

-se o motor é de explosão, há em cada câmara de

compressão, uma vela de ignição para cada cilindro e se o

motor é do sistema diesel, há um injetor

•Peças do motor:

CABEÇOTE

•Peças do motor:

CÁRTER

•Peças do motor:

CÁRTER

-é uma capa protetora inferior do motor e serve de

reservatório do óleo lubrificante do motor

1.1.2. DEFINIÇÕES2. DEFINIÇÕES

• Ciclo: é o conjunto de transformações a que está sujeita a

massa gasosa, no interior do cilindro, desde a sua admissão

até a sua eliminação para o exterior

PONTOS MORTOS são pontos máximos que o pistão

atinge em seu deslocamento

-ponto morto inferior e ponto morto superior

-curso é a distância entre esses pontos

•Curso: é, portanto, o espaço percorrido pelo pistão

-como o pistão está ligado ao virabrequim pela biela,

quando ele se movimenta percorrendo um curso, o

virabrequim descreve meia volta

-esse percurso circular é denominado tempo

-logo, um curso equivale a um tempo

quando o pistão vai de um ponto morto ao outro o eixo de

manivelas percorre meia volta (180º)

-o ciclo de um motor pode ser feito em 2 ou 4 tempos,

conforme as transformações da massa gasosa no interior do

cilindro se realizem em uma ida e uma volta do pistão ou

duas idas e dois regressos do pistão

-o ciclo de um motor de 2 tempos se completa

em uma volta do virabrequim (360º)

-o ciclo de um motor de 4 tempos se completa

em duas voltas do virabrequim (720º)

-nos motores de mais de um cilindro o ciclo se

completa em cada cilindro, independente do outro

-o virabrequim possui construção adequada

para realizar o movimento dos pistões

VOLUME DO CILINDRO é o espaço ocupado pela massa

gasosa quando o pistão se desloca um curso – do ponto

morto superior ao inferior

VOLUME DA CÂMARA DE COMPRESSÃO é o existente

acima da cabeça do pistão, quando este está no ponto morto

superior

CILINDRADA

cilindrada = volume do cilindro x número de cilindro(cm3 ou ℓ)

volume do cilindro = 0,785 x (diâmetro)2 x medida do curso do pistão(cm3)

CILINDRADA

Exemplo: motor 6 cilindros

diâmetro do cilindro = 9,5 cm

curso do pistão = 12 cm

cilindrada = 0,785 x (9,5)2 x 12

cilindrada = 850 cm3

volume de cada cilindro

CILINDRADA

cilindrada total = 850 x 6

cilindrada total = 5100 cm3 ou 5,1 ℓ

TAXA DE COMPRESSÃO

taxa de compressão = cilindrada / volume da câmara de compressão

-quanto maior for a diferença entre os valores desses

volumes, maior será a taxa de compressão

TAXA DE COMPRESSÃO

Exemplo: admitindo-se o volume da câmara de

compressão de 42,5 cm3 para o motor cilindrada de 850 cm3 a

taxa de compressão será de:

taxa de compressão = 850 : 42,5

taxa de compressão = 20

-logo, a taxa de compressão será de 20:1

1.1.3. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA3. MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA

MOTOR DE 4 TEMPOS

-completa seu ciclo em 720º – 2 voltas do virabrequim

ou 4 cursos do pistão

-os 4 tempos ou cursos de funcionamento do motor

-admissão

-compressão

-explosão

-escape

o ciclo tem início no ponto morto superior

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto

Nikolaus August Otto

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto

-admissão começa quando o pistão se encontra no

ponto morto superior

-abre-se a válvula de admissão e o pistão abaixa,

permitindo a entrada da mistura devido à sucção que o

pistão provoca

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto

-admissão

-quando o pistão chega no ponto morto inferior fecha-

se a válvula de admissão

-o virabrequim percorreu 180º

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto

-compressão

-o pistão sobe até o ponto morto superior, enquanto as

válvulas estão fechadas, comprimindo a mistura na câmara

de compressão.

-o virabrequim completou 180º, perfazendo 360º

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto

-explosão

-no curso anterior a mistura ficou comprimida na

câmara de combustão. Uma centelha ou faísca produzida

pela vela de ignição acende o combustível

-os gases, ao se expandirem, produzem uma alta

pressão que atua sobre a cabeça do pistão, obrigando-o

abaixar do ponto morto superior para o inferior

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto

-explosão

-nesse curso é que se obtém a força que é aproveitada

do motor

-esse tempo é o terceiro, também conhecido como

tempo motor ou de força ou expansão

-o virabrequim percorreu mais 180º, perfazendo 540º

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto

-escape

-o pistão sobe do ponto morto inferior e abre-se a

válvula de escape, que permite a saída dos gases para o

exterior, que são expulsos pelo pistão

-ao chegar o pistão no ponto morto superior fecha-se a

válvula de escape

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto

-escape

-esse é o quarto tempo, também conhecido como

tempo de descarga

-o virabrequim girou duas voltas (720º), completando

um ciclo de trabalho

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto

-o ciclo se repete continuadamente no cilindro

-no 1º tempo a válvula de admissão ou entrada fica aberta

e no 4º tempo abre-se a válvula de escape ou descarga

-no 2º e 3º tempos as duas válvulas permanecem fechadas

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto - resumo

-o ciclo se repete continuadamente no cilindro

-no 1º tempo a válvula de admissão ou entrada fica aberta

e no 4º tempo abre-se a válvula de escape ou descarga

-no 2º e 3º tempos as duas válvulas permanecem fechadas

-na explosão gera a potência e nos demais tempos o

consumo

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto

pistão e cilindro, indicando PMS e

PMI, diâmetro do cilindro e curso

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor ciclo Otto

MOTOR DE 4 TEMPOS

sistema diesel

Rudolf Christian Karl Diesel

MOTOR DE 4 TEMPOS

sistema diesel

-os motores diesel podem ser de 2 ou 4 tempos

-construídos com 1, 2, 3, 4 ou mais cilindros

-os cilindros podem ser horizontais ou verticais

MOTOR DE 4 TEMPOS

sistema diesel

-admissão

-quando o pistão inicia o seu curso, do ponto morto

superior ao ponto morto inferior, abre-se a válvula de

admissão e dá-se a entrada de ar

MOTOR DE 4 TEMPOS

sistema diesel

-admissão

ar + combustível

MOTOR DE 4 TEMPOS

sistema diesel

-compressão

-terminado o curso anterior fecha-se a válvula de

admissão e o pistão começa a comprimir ar no interior do

cilindro

MOTOR DE 4 TEMPOS

sistema diesel

-compressão

MOTOR DE 4 TEMPOS

sistema diesel

-explosão

-pouco antes do pistão atingir novamente o ponto

morto superior, dá-se a injeção de combustível no ar

comprimido

-devido à elevada temperatura e alta pressão o

combustível injetado se queima

MOTOR DE 4 TEMPOS

sistema diesel

-explosão

-essa combustão produz maior elevação de pressão

e temperatura, que impulsiona o pistão para baixo, indo

do ponto morto superior ao inferior

MOTOR DE 4 TEMPOS

sistema diesel

-explosão

MOTOR DE 4 TEMPOS

sistema diesel

-escape

-quando o pistão está próximo do ponto morto

inferior abre-se a válvula de escape ou descarga e os

gases queimados saem para o exterior

-o pistão vai do ponto morto inferior ao superior,

percorrendo o 4º curso, que é o tempo de escape ou

descarga

MOTOR DE 4 TEMPOS

sistema diesel

-escape

MOTOR DE 4 TEMPOS

motor a explosão e sistema diesel

-o movimento do virabrequim e idêntico tanto no motor a

explosão como no sistema diesel

-a abertura e fechamento das válvulas de admissão e de

escape são também iguais

-as principais diferenças são as seguintes:

MOTOR DE 4 TEMPOS

-admissão enquanto o motor de explosão admite a

mistura de ar mais combustível, no motor sistema diesel a

admissão é somente de ar

-compressão enquanto nos motores a explosão taxa

de compressão varia de 5 a 8:1, nos motores sistema diesel a

taxa é de 15 a 20:1

MOTOR DE 4 TEMPOS

-final da compressão motor a explosão há produção de

centelha no eletrodo da vela, que provoca a queima da

mistura e no motor sistema diesel há injeção de combustível

no interior do ar comprimido

MOTOR DE 4 TEMPOS

-para suportar a pressão mais elevada, motivada pela

maior redução do volume de ar, na compressão, o material

de que é construído o motor de sistema diesel é mais

reforçado, principalmente na câmara de compressão

(cabeçote) e blocos do cilindro e pistão

MOTOR DE 2 TEMPOS

-é aquele em que o ciclo se completa em 2 cursos do

pistão 1 volta do virabrequim

-a maioria desses motores do sistema explosão é

desprovido de válvula

-o pistão executa a abertura e o fechamento para

entrada e saída da mistura

-o virabrequim girou meia volta, realizando os tempo de

escape e admissão

MOTOR DE 2 TEMPOS

motor a explosão

-quando o pistão inicia o seu curso descendente

impulsionado pelos gases da combustão, descobre a

abertura de escape, permitindo a evacuação dos gases

-pela abertura de admissão se introduz mistura nova no

interior do cárter, que é comprimida pela saia do pistão,

obrigando-a a subir pela abertura de transferência

MOTOR DE 2 TEMPOS

motor a explosão

-o pistão inicia o seu curso ascendente, comprimindo a

mistura, até o ponto morto superior, onde é acesa pelas

velas, provocando a explosão

-dessa forma se completa o ciclo de trabalho

MOTOR DE 2 TEMPOS

motor a explosão

MOTOR DE 2 TEMPOS

sistema diesel

-possui 2 válvulas de escape e ar entra para uma

camisa que envolve o cilindro, com pressão, devido a uma

turbina que aciona o ar

-há algumas aberturas circulares em torno de toda a

saia do cilindro

-quando o pistão desce ao ponto morto inferior deixa

livre essas aberturas e o ar entra para o interior do cilindro

MOTOR DE 2 TEMPOS

sistema diesel

-quando o pistão sobe, as aberturas são fechadas e

começa a comprimir o ar

-no final desse tempo há a injeção de combustível

-o pistão desce em compressão e quando está

aproximadamente no meio do curso descendente abrem-se

as válvulas de escape e os gases queimados são eliminados

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