motor de combustível interna

7/28/2019 Motor de combustvel interna

1/146

MOTORES

DECOMBUSTO INTERNA

CIMATEC


2/146

MATEMTICA APLICADA AMECNICA AUTOMOTIVA

Salvador2005

Copyright 2005 por SENAI-DR BA. Todos os direitos reservados.

CIMATEC


3/146


4/146

APRESENTAO

Com o objetivo de apoiar e proporcionar a melhoria contnua do padro de qualidade e

produtividade da indstria, o SENAI BA desenvolve programas de educao profissional e superior,

alm de prestar servios tcnicos e tecnolgicos. Essas atividades, com contedos tecnolgicos, so

direcionadas para indstrias nos diversos segmentos, atravs de programas de educao profissional,

consultorias e informao tecnolgica, para profissionais da rea industrial ou para pessoas que

desejam profissionalizar-se visando inserir-se no mercado de trabalho.

Este material didtico foi preparado para funcionar como instrumento de consulta. Possui

informaes que so aplicveis de forma prtica no dia-a-dia do profissional, e apresenta

uma linguagem simples e de fcil assimilao. um meio que possibilita, de forma

eficiente, o aperfeioamento do aluno atravs do estudo do contedo apresentado no

mdulo.


5/146

SUMRIO

Apresentao

1 Int roduo ao Motor de combusto ........................................................................... 81.1 - Pequeno histrico do motor trmico ......................................................................... 81.2 - Motores de combusto externa ................................................................................ 9

1.2.1 Funcionamento .................................................................................................... 91.3 - Motores de combusto interna ............................................................................... 10

1.3.1 - Motores Ciclo Otto 4 tempos ........................................................................... 101.3.2 - Motores dois tempos ....................................................................................... 111.3.2.1 Funcionamento dos motores 2 tempos (Fig. 1.3) ........................................ 111.3.3 - Motores de ignio por compresso - ciclo Diesel .......................................... 12

1.4 - Motores rotativos - Wankel..................................................................................... 131.5 - Nmero e disposio dos cilindros ......................................................................... 15

2 - Conceitos bsicos de um motor de combusto interna ......................................... 19

2.1 - Torque .................................................................................................................... 192.2 - Potncia ................................................................................................................. 192.3 - Curvas de potncia e torque .................................................................................. 202.4 - Cilindrada ............................................................................................................... 202.5 - Potncia especfica ................................................................................................ 212.6 - Taxa de compresso .............................................................................................. 212.7 - Eficincia volumtrica ............................................................................................ 212.8 - Rendimento de um motor ....................................................................................... 222.9 - Relao ar combustvel .......................................................................................... 222.10 - Processo de combusto em um motor ................................................................. 24

2.10.1 - Gases no poluentes ..................................................................................... 242.10.2 - Gases poluentes ............................................................................................ 25

2.10.3 - Combusto anormal .......................................................................................... 252.10.3.1 - Detonao .................................................................................................. 252.10.3.2 - Pr-ignio ................................................................................................. 26

2.11 - Ciclos trmicos ..................................................................................................... 262.12 - Perdas decorrentes do funcionamento do motor ................................................. 26

2.12.1 - Perda de calor para o lquido de arrefecimento ............................................. 262.12.3 - Perda de energia pela frico ........................................................................ 272.12.3.1 Frico nos pistes e anis de segmento .................................................. 282.12.3.2 Frico nos mancais do virabrequim e pinos dos pistes .......................... 282.12.3.3 - Frico do sistema de acionamento de vlvulas ........................................ 292.12.4 - Perda de calor ............................................................................................... 292.12.5 - Demora na queima ........................................................................................ 292.12.6 - Combusto incompleta .................................................................................. 302.12.7 - Perdas por bombeamento e por contrapresso no escapamento ................. 302.12.8 - Perdas por vazamentos ................................................................................. 30

3 - Combustveis ............................................................................................................. 313.1 - Octanagem............................................................................................................. 31

3.1.1 - Motores para avaliao da octanagem ............................................................ 313.1.2 - Aditivos antidetonantes ................................................................................... 32


6/146

3.1.3 - ndice de Cetano ............................................................................................. 323.2 - Gasolina ................................................................................................................. 333.3 - lcool ..................................................................................................................... 343.4 - Diesel ..................................................................................................................... 363.5 - Gs natural Veicular GNV ................................................................................... 37

4 - Componentes do motor de combusto interna ....................................................... 40

4.1 - Bloco do motor ....................................................................................................... 404.2 Crter .................................................................................................................... 454.3 Cabeote ............................................................................................................... 45

5 - Lubrif icao ................................................................................................................ 465.1 - Atrito ....................................................................................................................... 465.2 - Funes do lubrificante .......................................................................................... 465.3 - Principais caractersticas do lubrificante ................................................................ 48

5.3.1 - Viscosidade ..................................................................................................... 485.3.2 - Classificao API ............................................................................................. 495.3.3 - Lubrificantes para motores 2 tempos .............................................................. 49

5.4 - Contaminao do lubrificante ................................................................................. 505.5 - Sistema de lubrificao de um motor de combusto interna .................................. 50

5.5.1 - Lubrificao por presso ................................................................................. 515.5.2 - Lubrificao por salpico ................................................................................... 515.5.3 - Lubrificao por projeo ................................................................................ 525.5.4 - Lubrificao por mistura - motores dois tempos .............................................. 525.5.5 - Crter seco ...................................................................................................... 52

5.6 Aspectos da utilizao e troca do lubrificante........................................................ 536 - Sistema de Arrefecimento ......................................................................................... 57

6.1 - Motores refrigerados a ar ....................................................................................... 576.2 - Refrigerao lquida ............................................................................................... 59

7 Sistema de Dist ribuio ............................................................................................ 637.1 - Vlvulas ................................................................................................................. 637.2 - Tuchos ................................................................................................................... 657.3 - Influncia dos momentos de abertura e fechamento das vlvulas ......................... 677.4 - Grfico da distribuio diagrama de vlvulas ...................................................... 687.5 - Distribuio varivel ............................................................................................... 68

7.5.1 - Comandos de vlvulas variveis ..................................................................... 688 - Sistema de admisso ................................................................................................. 72

8.1 - Filtro de ar .............................................................................................................. 728.2 - Ressonadores ........................................................................................................ 738.3 - Corpo de Borboleta ................................................................................................ 748.4 - Coletor de admisso .............................................................................................. 75

8.4.1 - Admisso com geometria varivel ................................................................... 769 - Sistema de escapamento ........................................................................................... 78

9.1 - Componentes do sistema de Escapamento ........................................................... 789.2 - Como funcionam os Silenciosos ....................................................................... 809.3 - Escapamento varivel ............................................................................................ 809.4 Freio motor por obstruo no escapamento .......................................................... 81

10 - Motores sobrealimentados ...................................................................................... 8210.1 - Turbo compressores ............................................................................................ 8210.2 - Controle da sobrepresso .................................................................................... 8310.3 - Controle eletrnico da sobrealimentao ............................................................. 83


7/146

10.3.1 - Controle da presso de sobrealimentao .................................................... 8410.3.2 - Controle da rotao do turbo na desacelerao vlvula de prioridade ....... 84

10.4 - Compressores acionados pelo motor - Supercharger .......................................... 8510.5 - Resfriamento do ar de sobrealimentao intercooler........................................ 8610.6 - Injeo de xido nitroso ...................................................................................... 87

11 - Sistema de Alimentao .......................................................................................... 88

11.1 - Carburao .......................................................................................................... 8811.1.1 - Carburador convencional............................................................................... 8811.1.2 - Carburador eletrnico .................................................................................... 94

11.2 Injeo Diesel ...................................................................................................... 9511.2.1 - Injeo mecnica de combustvel .................................................................. 9511.2.2 - Sistema de injeo de combustvel de presso modulada (common rail) ..... 97

11.2.3 Precaues com motores a Diesel ................................................................... 9811.3 - Controle eletrnico em motor de ignio por centelha ......................................... 99

11.3.1 - Objetivos do controle eletrnico do motor ..................................................... 9911.3.2 - Constituio do sistema................................................................................. 9911.3.3 - Quantidade de bicos injetores ....................................................................... 9911.3.4 - Estratgias de Funcionamento do Sistema ................................................. 100

11.3.5 - Composio do Sistema .............................................................................. 10611.3.5.1 - Sistema de alimentao de Combustvel.................................................. 10611.3.5.3 - Outros sensores ....................................................................................... 11611.3.6 - Fasagem da Injeo / Ignio...................................................................... 11711.3.7 - Circuito Eletroeletrnico............................................................................... 12111.3.8 - Sistema de Ignio ...................................................................................... 124

12 Controle da detonao .......................................................................................... 13613 - Controle de emisses ............................................................................................ 137

13.1 - Sensor de Oxignio dos Gases de Escape ( Sonda Lambda ) .......................... 13713.2 - Recirculao dos gases do crter ...................................................................... 13913.3 - Conversor Cataltico (Catalisador) ..................................................................... 14013.4 - Controle de emisses evaporativas ................................................................... 14113.5 - Recirculao de gases do escapamento ........................................................... 14413.6 - Injeo secundria de ar .................................................................................... 146

Referncias


8/146

8

1 Introduo ao Motor de combustoO motor de combusto interna um conjunto de componentes que se combinam entre si,com a finalidade de transformar a energia calorfica da combusto da mistura de ar ecombustvel, em energia mecnica capaz de efetuar trabalho.O combustvel misturado com o ar inflama dentro da cmara de combusto que fica nocabeote, movimentando os mbolos dentro dos cilindros no bloco do motor. O movimento

gerado nos mbolos o que proporcionar a fora para acionar as rodas e movimentar oveculo. A combusto o processo qumico da ignio de uma mistura de ar ecombustvel.Para aplicaes automotivas, existem dois tipos bsicos de motor de combusto interna:um opera pelo ciclo Otto e outro pelo ciclo Diesel. Umas das diferenas entre os doisciclos que no Otto o combustvel misturado com o ar antes de ser admitido pelocilindro, j no ciclo Diesel a mistura feita dentro do cilindro.O trabalho gerado pelo motor utilizado no s para mover o carro, como tambm paraacionar diversos acessrios, como ar condicionado, sistema eltrico, direo hidrulica,alm de sistemas vitais ao prprio funcionamento do motor, como o sistema dearrefecimento, lubrificao e alimentao.

1.1 - Pequeno histrico do motor trmico 1680 O fsico e astrnomo Holands Huygens props o motor movido plvora; 1688 Papin, fsico e inventor francs, desenvolve motor plvora na Royal

Society de Londres. O motor utilizava o efeito da expanso do ar e o vcuo noresfriamento, conhecido como princpio atmosfrico, para movimentar um pisto;

1712 O ferreiro e mecnico ingls Newcomen desenvolve o primeiro motoratmosfrico a vapor, utilizando-se da expanso e vcuo do ar e vapor. Aps oinvento, passaram-se quase dois sculos de profundos aperfeioamentos eaplicaes para o motor a vapor;

1860 O engenheiro Belga Lenoir desenvolve um motor que, utilizando gs, realizaduas exploses por rotao, sendo uma em cada lado do pisto;

1866 Os alemes Otto e Langen desenvolvem o motor de pisto livre comconsumo 50% menor que o desenvolvido por Lenoir;

1859 O coronel Drake no dia 25 de agosto perfura nos Estados Unidos o primeiropoo de petrleo para produo em larga escala, dando incio produo decombustveis lquidos, bem mais fceis de armazenar e transportar;

1861 O francs Beau de Rochas desenvolve o princpio dos 4 tempos defuncionamento de um motor (admisso, compresso, expanso e escapamento), econclui em estudos que a compresso antes da ignio necessria para mximaexpanso. Prevendo o que iria acontecer no futuro, afirmava que a ignio poderiaser obtida atravs da compresso da mistura ar combustvel;

1876 Otto desenvolve um novo motor, dessa vez bastante silencioso, trs vezes

mais eficiente funcionando em 4 tempos; 1877 patenteado o motor 2 tempos; 1879 desenvolvido o primeiro prottipo de um motor 2 tempos; 1884 o alemo Daimler patenteia um motor de alta rotao para a poca (500 a 1.000 rpm); 1889 Daimler desenvolve um motor de elevado rendimento e rotao com 2

cilindros dispostos em V; 1890 O ingls Akroyd Stuart patenteia o motor de ignio por compresso;


9/146

9

1890 O alemo Rudolf Diesel idealizou que a mistura queimariaespontaneamente na Cmara de combusto ocupada pelo ar aps a fase decompresso;

1892 produzido o primeiro motor por ignio a compresso. Possua uma taxade compresso de 3:1 o que era insuficiente para inflamar a mistura. Um prcmara aquecida era utilizada para queimar o combustvel que era vaporizado

pouco antes da fase final de compresso. Esse motor introduziu a tecnologia dainjeo de combustvel na cmara de combusto com o motor aspirando somentear na admisso. A eficincia desse motor era semelhante ao de Otto cerca de15%;

1892 Diesel patenteia a sua idia; 1893 o primeiro motor Diesel fabricado com uma eficincia de 26% 1.

Desde ento, os motores de combusto interna tm passado por aperfeioamentoscontnuos de forma a torn-los mais eficientes, durveis, econmicos, potentes e leves.Uma preocupao tambm constante com a reduo nas emisses de gases poluentes,atendendo s, cada vez mais rigorosas, normas ambientais.

1.2 - Motores de combusto externaOs motores de combusto externa so aqueles onde a queima de combustvel ocorre forado motor. O motor a vapor um exemplo tpico.Nesse caso, a queima do combustvel ocorre externamente para o aquecimento dacaldeira, que produz o vapor que movimenta os pistes do motor.Uma locomotiva a vapor, por exemplo, consiste das seguintes partes principais:

Caldeira responsvel por gerar a energia (vapor); Mquinas so os mecanismos que utilizam a energia proveniente do vapor para

transform-la em movimento mecnico; Tnder a parte da locomotiva onde esto armazenados o combustvel e a gua,

elementos necessrios para gerar e transferir energia.

1.2.1 FuncionamentoO motor de combusto externa de uma locomotiva a vapor pode ser visualizado na Fig.1.1. Esse tipo de locomotiva movimentou o sistema de transporte por dcadas, sendo quealguns exemplares ainda esto em funcionamento at hoje, inclusive no Brasil.O Combustvel e gua do tnder so transferidos para a fornalha e a caldeira,respectivamente. O combustvel queimado na fornalha, sendo os gases quentesarrastados atravs dos tubos da caldeira para dentro da Caixa de Fumaa, de onde serofinalmente expelidos para cima, atravs da chamin. Ao passar pelos tubos, o calor dosgases transferido para a gua dentro da Caldeira, convertendo uma parte desta emvapor que, sendo acumulado no Domo de Vapor, gera presso e transferido, quandosolicitado atravs de uma vlvula controladora (ou regulador de presso) e de um tubo para as vlvulas direcionais, e da para os cilindros.

1 Informao extrada do Deutsches Museum


10/146

10

Fig. 1.1 - Esquema de funcionamento da locomotiva a vapor

O motor a vapor chegou a ser testado e utilizado em diversos veculos: locomotivas,automveis, navios e at motocicletas. O peso e volume do conjunto inviabilizaram a suautilizao em veculos de pequeno porte, tendo ficado restrito a utilizaes industriais,navais e ferrovirias.O porte dos automveis exigia um motor mais compacto, com combustvel de fcilarmazenamento e com maior autonomia. O advento da explorao do petrleo propiciou osurgimento de motores mais modernos, potentes, compactos e econmicos.

1.3 - Motores de combusto internaQuando a queima do combustvel ocorre no interior do motor, denomina-se motor decombusto interna. Em termos simples, o motor de combusto interna composto por umcilindro fechado na sua parte superior pelo cabeote e na parte inferior pelo crter. Dentrodesse cilindro movimenta-se o pisto, ligado pela biela ao virabrequim, tambm

denominado rvore de manivelas. O formato peculiar desse componente transforma emmovimento rotativo o movimento linear do pisto no cilindro.

1.3.1 - Motores Ciclo Otto 4 temposO motor ciclo Otto o exemplo mais comum, equipando os automveis movidos agasolina, lcool e gs natural. Uma mistura formada por ar e combustvel aspirada aointerior do cilindro onde, com a sua queima, realizado o trabalho que movimenta omotor.Um motor ciclo Otto pode operar em dois ou quatro tempos, que so denominadas asetapas de funcionamento. O motor de quatro tempos o mais comum em automveis,garantindo uma menor emisso de gases poluentes com maior economia de combustvel.Nesse tipo de motor, o virabrequim executa duas voltas para que um cilindro realize os 4

tempos, portanto ocorre uma exploso por cilindros a cada duas voltas. O seufuncionamento o seguinte:

Admisso - A vlvula de admisso se abre enquanto o pistodesce rumo ao ponto mais baixo do seu percurso, denominadoPMI - ponto morto inferior. A descida do pisto gera umadepresso que aspira a mistura formada pelo ar e combustvel,que foi previamente preparada pelo sistema de alimentao.


11/146

11

Compresso Com as vlvulas fechadas, o pisto sobe em direo sua altura mxima, denominada PMS ponto morto superior.Durante esse percurso, a mistura ar + combustvel comprimida.

Combusto Pouco antes do PMS, uma centelha eltricaproveniente da vela de ignio inflama a mistura. A expanso dosgases aumenta abruptamente a presso no interior do cilindro,impulsionando o pisto para o PMI.

Escapamento Aps a combusto e pouco antes do pisto atingir oPMI, a vlvula de escapamento comea a abrir favorecendo o incio

da exausto dos gases queimados. Quando o pisto inicia a novasubida, em direo ao PMS, expulsa os gases da cmara decombusto, forando a sua sada atravs do coletor deescapamento.

Aps o tempo de escapamento, uma nova admisso se inicia, em um ciclo quepermanece enquanto o motor estiver funcionando.

1.3.2 - Motores dois temposSo motores onde ocorre uma exploso a cada rotao do virabrequim. A simplicidade naconstruo torna-o especialmente interessante para motocicletas, motobombas, pequenasembarcaes etc.Apesar de possuir uma potncia mais elevada que um similar quatro tempos, o motor doistempos admite ar com dificuldade devido ao tempo reduzido, alm de emitir umaquantidade de poluentes significativamente maior, o que, aliado s restries dalegislao ambiental, tem feito com que os fabricantes gradualmente substituam essesmotores por unidades quatro tempos.

1.3.2.1 Funcionamento dos motores 2 tempos (Fig. 1.3) 1 Tempo - Aspirao e compresso

O pisto ao deslocar-se do PMI ao PMS, aps cobrir a janela de descarga, comea acomprimir a mistura ar-combustvel na parte superior do cilindro. Simultaneamente cria-seno crter uma depresso, que aspira a mistura atravs da janela de admisso. Um pouco

antes do pisto chegar ao PMS, uma centelha eltrica gerada na vela de ignio, dandoincio a combusto da mistura comprimida. 2 Tempo - Combusto e descarga

Quando a mistura comprimida entra em combusto, o pisto empurrado para o PMI.Durante este deslocamento, o pisto descobre inicialmente a janela de descargaexpulsando parcialmente os gases da combusto. Quando descobre a janela auxiliar deadmisso, a mistura que se encontra dentro do crter flui para a parte superior do cilindro,expulsando o resto dos gases queimados, enchendo-o com uma mistura nova.


12/146

12

Fig. 1.3 Funcionamento de um Motor 2 tempos 1

1.3.3 - Motores de ignio por compresso - cic lo DieselOs motores a Diesel comprimem apenas ar. O combustvel leo diesel injetadoprximo ao final da fase de compresso e queima em virtude das altas temperaturasatingidas pelo ar comprimido.Mesmo considerando que o poder calrico do Diesel ligeiramente menor que o dagasolina (cerca de 4% menor), a eficincia do motor de ignio por compresso superior, devido aos seguintes fatores:

A taxa de compresso mais alta nos motores Diesel a mistura formada

comprimida significativamente mais que em um motor de ignio por centelha.Conforme se pode verificar, atravs dos ciclos termodinmicos, a eficincia de ummotor aumenta com o incremento na taxa de compresso;

Durante a fase inicial da compresso, somente o ar est presente; A mistura ar combustvel permanece pobre durante o funcionamento do motor (fora

da razo estequiomtrica).Para o funcionamento do motor Diesel, necessrio um sistema de alimentao sobpresso. No raro a presso de injeo supera 200 Kgf/cm2, necessria para a corretaformao da mistura com a enorme presso interna da compresso. O sistemageralmente composto por uma bomba injetora e bicos injetores, podendo ser controladoeletronicamente ou puramente mecnico.

1.3.3.1 - Funcionamento do motor de ignio por compresso (Fig. 1.4) Admisso - A vlvula de admisso se abre enquanto o pisto desce rumo ao PMI -

ponto morto inferior. A descida do pisto gera uma depresso que aspira ar. Compresso Com as vlvulas fechadas, o pisto sobe em direo ao PMS

ponto morto superior. Durante esse percurso, o ar comprimido.

1 Ilustrao extrada do livro O Motor e seus Acessrios H. M. Chollet


13/146

13

Combusto Ainda durante a compresso, pouco antes do PMS, combustvel sobalta presso injetado no interior do cilindro. Ao encontrar o ar em alta temperaturadevido elevao rpida da presso, o combustvel se inflama. A expanso dosgases aumenta abruptamente a presso no interior do cilindro, impulsionando opisto para o PMI.

Escapamento Aps a combusto e pouco antes do pisto atingir o PMI, a vlvula

de escapamento comea a abrir favorecendo o incio da exausto dos gasesqueimados. Quando o pisto inicia a nova subida, em direo ao PMS, expulsa osgases da cmara de combusto, forando a sua sada atravs do coletor deescapamento.

Fig. 1.4 - Ciclo Diesel

1.4 - Motores rotati vos - Wankel

O motor Wankel um motor que possui pistes triangulares, de lados curvilneos, quegiram em cavidades trocoidais Fig. 1.5. Ele funciona segundo os quatro tempostradicionais do ciclo Otto. A compresso determinada devido geometria dassuperfcies curvas e do pisto rotativo.Utilizado no esportivo japons RX-7 da Mazda, as vantagens do motor Wankel so:

Simplicidade, devido a ausncia de vlvulas e mecanismos; Reduzido tamanho e peso; Baixa vibrao;


14/146

14

Elevada potncia especfica a altos regimes (Cv / litro) uma nova unidade deapenas 1,3 litro entrega 250 CV.

As principais desvantagens ficam por conta da complexa vedao entre o cilindro e asparedes da cavidade e complexidade na lubrificao e refrigerao. Para complementar alubrificao, uma pequena quantidade de leo queimada, o que, eleva as emisses depoluentes, necessitando controle mais rigoroso na alimentao e no trato dos gases de

escape.O Mazda RX-8 equipado com a ltima gerao do motor Wankel, denominada deRenesis, possui melhoramentos que reduziram o consumo de leo e combustvel, alm deprover 250 CV.

Fig. 1.5 - Rotor do motor Wankel

1.4.1 Funcionamento (Fig. 1.6)Durante o funcionamento do Wankel, cada uma das trs faces do pisto estar efetuandouma fase distinta.

Admisso o rotor abre a janela de admisso. O seu movimento provoca aaspirao da mistura ar-combustvel. Para que ocorra um maior enchimento dacavidade (melhor eficincia volumtrica), alguns motores Wankel so supercarregados, ou seja, possuem compressor ou turbo para forar a entrada damistura durante a admisso;

Compresso na regio em que a compresso mxima ocorre o tempo decompresso, devido a alteraes geomtricas provocadas pela parede toroidal; Combusto pouco depois, a mistura comprimida passa pela vela de ignio, onde

uma centelha gerada, inflamando a mistura. Em alguns motores so utilizadasduas velas para assegurar uma perfeita queima da mistura;

Escapamento um dos vrtices do pisto descobre a janela de escapamento,fazendo com que os gases queimados sejam expulsos.


15/146

15

Fig. 1.6 - Esquema de funcionamento do Wankel

1.5 - Nmero e disposio dos ci lindrosUm motor de automvel para que consiga atingir potncias mais altas, seja silencioso evibre pouco, necessita de mais de um cilindro. Um motor de vrios cilindros assegura umtorque mais regular, retomadas mais eficientes e uma marcha mais silenciosa. Essascaractersticas so importantes para o projeto de um automvel.Normalmente, os motores possuem quatro ou mais cilindros, que podem ser agrupadosde diversas formas, a depender do espao disponvel para instalao e tipo do veculo.Dependendo da marca e do tipo de veculo, o motor instalado longitudinal outransversalmente, na parte dianteira, traseira ou central da carroaria do veculo. Onmero de cilindros, sua disposio e tipo de ciclo permitem identificar o tipo de motor. Deacordo com esses critrios pode-se assim classificar os motores:Quanto ao ciclo e nmero de tempos:

Motores ciclo Otto que podem possuir dois ou quatro tempos; Motores ciclo Diesel que tambm podem possuir dois ou quatro tempos.

Quanto ao nmero e configurao de cilindros Cilindros em linha: nessa configurao os cilindros so dispostos lado a lado emlinha. De manuteno e construo simples, os motores com quatro cilindros emlinha so os mais comuns, ocorrendo duas exploses a cada volta do virabrequim,nos modelos quatro tempos. Existem tambm configuraes em linha de 3,5, 6 emais cilindros;

Fig. 1.7 Exemplo de motor 4 cilindros (Honda VTEC)


16/146

16

Cilindros em V: so mais compactos, exigindo menor espao para instalao.

Possuem os cilindros dispostos em dois grupos que formam um ngulo degeralmente 60. Os mais comuns so os V6 e V8, com seis e oito cilindros,respectivamente Fig. 1.8;

Fig. 1.8 Exemplo de Motor em V (Ferrari V12)

Cilindros opostos: Existem dois grupos de cilindros dispostos em ambos os ladosdo virabrequim. So largos, propiciando uma boa refrigerao dos cilindros,primordial para motores com refrigerao a ar, mas ao mesmo tempo achatados, oque possibilita a sua instalao na parte inferior do veculo. Os motores comcilindros opostos tambm so denominados motores Boxer ou Flat Fig. 1.9;

Fig. 1.9 Exemplo de Motor boxer (Subaru Flat 4 Turbo)


17/146

17

Cilindros dispostos radialmente nesse caso os cilindros esto situados ao redor,formando um crculo Fig. 1.10. uma configurao comum em avies de pequeno portee antigos que utilizam motores de combusto interna. Para avies de maior porte evelocidade, so utilizados motores a reao, por garantirem maiores rendimento,durabilidade e confiabilidade;

Fig. 1.10 Exemplo de motor radial em aplicao aeronutica de 14 cilindros

Configuraes especiais existem outras configuraes menos usuais, como motores emW e em L, sendo utilizadas por alguns fabricantes Figs. 1.11 e 1.12.

Fig. 1.11 Exemplo de motor em L (Motocicleta Ducati)


18/146

18

Fig. 1.12 Exemplo de motor em W (Volkswagen W12)


19/146

19

2 - Conceitos bsicos de um motor de combusto interna

2.1 - TorqueO torque de um motor de combusto interna, que varia conforme sua curva de torque, oresultado do produto da fora atuante sobre o pisto pelo raio projetado do virabrequim.O torque geralmente expresso em m.kgf e indicado juntamente com a rotao em quefoi medido.O torque mximo de um motor, que ocorre a determinada rotao, inferior ao torque queocorre em sua rotao mxima. Para um automvel, a rotao de torque mximo importante de ser conhecida para identificao dos momentos ideais de mudana demarcha, aproveitando o torque mximo do motor, com melhor rendimento e economia decombustvel.Para verificar o torque em cada situao de rotao, necessrio consultar a curva detorque do motor.

2.2 - PotnciaUm motor converte a energia qumica do combustvel em trabalho. A potncia o trabalhodesenvolvido pelo motor, em uma determinada unidade de tempo. A potncia de ummotor usualmente expressa em Watts ou em CV (cavalo Vapor), onde 1 CV 736Watts.De posse do torque e em que rotao ocorre, possvel determinar a potnciadesprendida pelo motor naquele instante, bastando multiplicar o torque pelo RPM.A potncia de um motor em algumas literaturas estrangeiras expresso em PS - vem doalemo Pferdestrke, e significa Cavalo Vapor, tendo a mesma grandeza do CV.A potncia mxima de um motor ocorre a determinada rotao pouco inferior a rotaomxima admitida pelo mesmo. Esses valores so fornecidos pelo fabricante ou aferidosem dinammetro. Para determinar a potncia em outros regimes de giro, basta consultar acurva de potncia do motor, ou submet-lo ao dinammetro.

Fig. 2.1 Exemplo de curva de Potncia e torque de um motor (VW EA 113 1.6 litro) 1

1 Ilustrao de Motores de Combusto Interna Motores 1.6l e 1.8T Treinamento Assist. Tcnica Volkswagen


20/146

20

2.3 - Curvas de potncia e torqueO grfico (Fig. 2.1) identifica os diversos regimes de funcionamento de um motor,identificando o torque e potncia mximos.As curvas de potncia e torque so geradas com o uso de dinammetros, que submetemo motor aos diversos regimes. No dinammetro o motor submetido a cargas e rotaes

controladas, podendo simular diversas condies de funcionamento. No aparelho somonitorados diversos parmetros de funcionamento, como temperatura do motor, pressode leo lubrificante, consumo de combustvel, dentre outros veja Fig. 2.2.

Fig. 2.2 Dinammetro de motor

2.4 - CilindradaRepresenta o somatrio dos volumes internos dos cilindros do motor, conforme se v naFig. 2.3. Assim, um motor que possui 4 cilindros, onde cada um tem o volume de 250 cm3,possui a cilindrada de 1.000 cm3, ou 1.0 litro.A cilindrada representa a quantidade de mistura ar combustvel que o motor consegueconter em seus cilindros. A cilindrada expressa em centmetros cbicos ou,comercialmente, em litros. Geralmente a cilindrada de um motor aproximada para o

nmero inteiro superior mais prximo para simplificao.


21/146

21

Fig. 2.3 Clculo da cilindrada de um motor 1

2.5 - Potncia especfica um valor de referncia para comparao entre a eficincia de motores. encontradodividindo-se a potncia mxima do motor (em CV) pela cilindrada em litros.

2.6 - Taxa de compressoEspecifica quantas vezes a mistura comprimida durante a fase de compresso. A taxade compresso calculada em funo da relao entre o volume total (cmara decombusto + volume deslocado pelo pisto) e volume da cmara.O rendimento de um motor proporcional sua taxa de compresso, porm esta limitada capacidade do combustvel resistir compresso, medida pela octanagem. Astaxas variam conforme o combustvel utilizado.

Motores gasolina - entre 9:1 e 11:1; Motores lcool e gs natural veicular (GNV) - cerca de 12:1; Motores a Diesel em torno de 20:1.

Os motores equipados com compressor ou turbo possuem a taxa de compresso menordevido ao maior enchimento dos cilindros provocada por esses dispositivos. Nesse caso ataxa reduzida para evitar problemas de detonao causados por excesso decompresso da mistura.Para determinar a taxa de compresso de um motor, faz-se a seguinte diviso:

2.7 - Eficincia volumtricaQuanto maior a quantidade de ar admitido, maior a potncia que pode ser fornecida por

um mesmo motor na mesma rotao. A relao entre o ar admitido e o volume deslocadopelos pistes indicado como a eficincia volumtrica de um motor ( %) Fig. 2.4.

1 Ilustrao extrada de Motores MWM Brasil Aperfeioamento Profissional Motores Diesel


22/146

22

Fig. 2.4 Parmetros envolvidos no clculo do eficincia volumtrica

Onde,

Q Quantidade de ar admitido em litros por minuto;N Rotao do motor em rpm;Vh Volume deslocado em cm3;

Z nmero de cilindros.

O fator 0,5 deve-se ao fato de que, em um motor 4 tempos, o ar admitido apenas umavez em cada rotao do virabrequim.

2.8 - Rendimento de um motor a relao entre a potncia mecnica fornecida pelo motor no eixo virabrequim e a quelhe disponibilizada pelo combustvel durante o seu funcionamento.

O motor de combusto interna aproveita apenas uma pequena parcela da energiaresultante da queima do combustvel. Uma unidade a gasolina, por exemplo, tem aseguinte distribuio 1:

35% - calor retirado atravs dos gases de escapamento; 32% - Calor dissipado pelo sistema de arrefecimento; 8% - Atritos internos decorrentes do funcionamento do motor; 25% - Energia mecnica efetivamente disponvel no volante do motor.

O motor Diesel possui um rendimento superior, podendo passar dos 35%. Isso se deve maior taxa de compresso do mesmo.

2.9 - Relao ar combustvelA mistura admitida por um motor de combusto interna s queimar em uma determinada

faixa de relao. Essa relao, denominada relao ar combustvel, define a relao depeso entre o ar e o combustvel admitido.

Onde,

1 Informao extrada do livro Curso Prtico para Mecnico de Automveis O Motor, de H. M. Chollet


23/146

23

Q quantidade de ar admitida em litros por minuto;- peso especfico do ar;

b quantidade de combustvel consumido em cm3;t - tempo de consumo de combustvel em segundos;r peso especfico do combustvel.

A relao ar combustvel possvel de ser queimada em um motor na prtica varia de 8:1 a21:1 (rica e pobre, respectivamente).Peso especfico do ar uma unidade que expressa o peso do ar por unidade de volumeem Kg/m3. O valor varia em funo da presso e temperatura do ar:

Onde,Po Presso atmosfrica em mmHg;Td Temperatura da atmosfera em bulbo seco (C).

2.9.1 - Relao ar combustvel tericaQuando o combustvel queima na presena de ar, a quantidade deste pode ser calculada.A relao de peso ar combustvel calculada denominada relao terica.Supondo que a gasolina composta unicamente por hexano (C6H14), a quantidade de arnecessria para queimar 1 Kg de combustvel calculada.

O ar composto por aproximadamente 79% de Nitrognio (N2) e 21% de oxignio(O2);

A relao de massa do N2 e O2 no ar 77% : 23%.Uma vez que,

Massa molecular do N2 14 x 2 =28 Massa molecular do O2 16 x 2 = 32

A massa de N2 ser 0,79 x3228

28

=0,369

A massa de O2, por sua vez ser 0,21 x3228

32

=0,112

Conseqentemente,

A relao de massa do N2 no ar 767,0112,0369,0

369,0

A relao de massa do O2 no ar 233,0112,0369,0

112,0

Quando ocorre a queima completa do combustvel, a reao a seguinte:C6H14 + 9,5O2 = 6 CO2 +7 H2O

6x12 +14x1 =86 9,5x2x16 =304

A quantidade de ar necessria para queimar completamente 1 Kg de combustvel X Kg:

86:304 =1:X X =3,53Kgs


24/146

24

A relao de masa de Nitrognio e Oxignio 7:23, e a quantidade de nitrognionecessria Y Kg.

77:23 =Y:3,53 Y =11,8 Kgs

Finalmente, a quantidade de ar necessria ser igual a :

X + Y Kgs =3,53 +11,8 = 15,33 (relao terica)

Essa relao tambm conhecida como razo estequiomtrica, considerando umaqueima completa com gasolina pura.No Brasil, o uso de uma mistura de cerca de 22% gasolina, faz com que a razoestequiomtrica fique em 13,8:1.

2.10 - Processo de combusto em um motorInfelizmente, em um motor de combusto interna no ocorre a queima completa docombustvel. Diversos fatores ocasionam a queima incompleta do combustvel, dentreeles:

Tempo reduzido para a reao entre o combustvel e o oxignio do ar; A mistura ar combustvel no formada perfeitamente, deixando locais com

excesso de oxignio e outros com falta, tornando a queima no interior da cmarade combusto heterognea;

O ar admitido contm outros elementos alm do oxignio (Nitrognio e outrosgases em menor proporo);

Variaes de carga, rotao, temperatura do ar e do prprio motor provocamalteraes na combusto, com alimentao com misturas fora da razoestequiomtrica.

Em um funcionamento hipottico de um motor ideal, seria consumida uma mistura arcombustvel estequiomtrica - que aquela que mantm a proporo ideal entre os

reagentes para a ocorrncia de uma queima completa.Se considerada a gasolina pura, ou seja, sem a adio de lcool, so necessrios cercade 15 gramas de ar para cada grama de gasolina a fim de garantir uma queima semresduos de ar e hidrocarbonetos no queimados. A gasolina brasileira, por conter cercade 22% de lcool, possui poder calorfero ligeiramente menor, exigindo 13,28 gramas dear para queimar completamente 1 grama de gasohol. O lcool hidratado por sua vez temuma razo estequiomtrica de 9:1, devido presena de oxignio na composio dessecombustvel.Em uma combusto completa, os nicos subprodutos resultantes da queima da gasolinaso o dixido de carbono, gua e Nitrognio.A mistura real proporciona uma queima no ideal, produzindo outros subprodutos, muitosdos quais txicos e com emisso restrita pelo PROCONVE Programa de Controle da

Poluio do Ar por Veculos Automotores.Enfim, o funcionamento de um motor de combusto interna provoca a emisso dediversos gases.

2.10.1 - Gases no poluentesPelos gases do escapamento de um veculo sai uma mistura de gases composta por 99%de gases no poluentes, que em sua maioria no trazem problemas sade. So eles:


25/146

25

Nitrognio parte integrante do ar que respiramos, no participa como fonte deenergia na queima 71%

Vapor dgua compe cerca de 9% dos gases de escape; Dixido de carbono (CO2) compe cerca de 18% dos gases eliminados. Apesar

de no ser considerado poluente, o gs carbnico, como tambm chamado, umdos responsveis pelo Efeito estufa, contribuindo de forma significativa com a

elevao da temperatura global; Oxignio e gases inertes cerca de 1% dos gases do escapamento. Corresponde

ao oxignio no utilizado durante a queima e os demais gases que compe o aratmosfrico em reduzida quantidade.

2.10.2 - Gases poluentesApesar de comporem apenas 1% dos gases expelidos, so extremamente danosos sade e ao meio ambiente, o que os torna indesejados e alvo de restrito controle pelaslegislaes ambientais ao redor do mundo, so eles :

Monxido de carbono inodoro e incolor, o CO extremamente txico. Respir-loem uma concentrao de 0,3% em volume mata em apenas 30 minutos. O gs secombina aos glbulos vermelhos do sangue, impedindo o transporte de oxignio. OCO corresponde maior parte dos gases nocivos emitidos pelos motores (cerca de18%);

xidos de Nitrognio o ar, quando submetido a elevadas temperaturas epresses, propicia a formao dos xidos de nitrognio que, combinados com ovapor dgua na atmosfera, pode formar o cido ntrico. Esses elementos, alm denocivos sade, so fatores responsveis pela formao de chuva cida;

Hidrocarbonetos correspondem ao combustvel no queimado, ou queimadoparcialmente. Alm de formarem fuligem aquela substncia que escurece ostubos de descarga dos carros so cancergenos.

Partculas slidas especialmente vistos em motores Diesel, so uns dosresponsveis pela fumaa preta desse tipo de veculo. Tambm causam problemas

sade; Compostos de enxofre o enxofre, no totalmente eliminado na produo da

gasolina, pode provocar a formao de compostos que, combinados ao vapordgua, se transformam em cidos sendo nocivos sade e danificando oescapamento e o catalisador;

Aldedos (CHO) so volteis cancergenos e provocam irritaes nas viasrespiratrias. So especialmente gerados atravs da queima do lcool puro (etanol)ou do lcool anidro presente gasolina.

2.10.3 - Combusto anormal

2.10.3.1 - Detonao

Quando ocorre a centelha da vela, uma frente de chama formada, elevandorapidamente a presso no interior da cmara de combusto. A auto-ignio, oudetonao, ocorre quando essa elevao provoca uma nova onda de presso em algumlocal, devido ao surgimento de queima da mistura sem a fasca da vela.Esse fenmeno de combusto anormal traz prejuzos queima devido aos esforosdesordenados gerados no interior do cilindro, que podem inclusive gerar rudos metlicos,denominados batidas de pino.


26/146

26

Se permanecer durante longos perodos, alm da queda no rendimento e rudo, ofenmeno da detonao traz srios danos ao motor danificando os pistes.A detonao pode ser causada por combustvel inadequado, temperatura muito elevadaou sistema de ignio regulado inadequadamente. possvel eliminar ou atenuar adetonao atrasando a ignio. Nesse caso a presso no interior dos cilindros ligeiramente menor, o que acaba por impedir a formao de novas frentes de chama.

2.10.3.2 - Pr-ignioTambm denominada ignio de superfcie, causada pela presena de um ponto quenteno interior da cmara, dando origem a uma frente de chama independente da centelha davela de ignio.A pr-ignio tem geralmente as origens em impurezas de carvo e vlvulas ou velasincorretas. Um motor carbonizado costuma apresentar problemas de pr-ignio namedida em que o carvo depositado na cabea do pisto, vlvulas e sedes de vlvulasagem como pontos quentes, dando origem a frentes de chama anteriores combustoprovocada pela vela de ignio.

2.11 - Ciclos trmicosO ciclo padro de ar de Otto um ciclo ideal que se aproxima do motor de combustointerna que funciona segundo esse ciclo. Um motor ideal tem o seu rendimentosignificativamente diferente de um ciclo ideal, mas de toda sorte, a comparao do cicloreal com um ciclo ideal interessante na medida em que se pode avaliar a influncia decertas variveis no rendimento.Observa-se que o rendimento do ciclo-padro Otto aumentado com o aumento dacompresso. Em um motor real de ignio por centelha, o rendimento tambm proporcional relao de compresso.O aumento da taxa de compresso, visando melhora no rendimento, perseguido pelosfabricantes. Isso possvel atravs da melhora da qualidade do combustvel e o uso dedispositivos de monitoramento eletrnico do fenmeno da detonao, de forma quedurante o funcionamento do motor esse fenmeno seja evitado.O rendimento de um motor real, como j dito, se afasta significativamente do rendimentodos ciclos ideais devido aos seguintes fatores:

Existe um processo de entrada e sada de gases durante o ciclo real, sendo quenesses casos existem perdas de carga oriundas das vlvulas, alm do trabalhonecessrio para admisso e expulso dos gases queimados;

Existe uma troca de calor considervel entre os gases envolvidos e as paredes docilindro e o pisto;

A combusto incompleta e o processo de combusto substitui o processo detroca de calor alta temperatura;

Existe variao nos calores especficos dos gases com o aumento da temperatura,bem como existem irreversibilidades associadas ao processo.

2.12 - Perdas decorrentes do func ionamento do motor

2.12.1 - Perda de calor para o lquido de arrefecimentoA maior parte da perda do calor gerado pelo combustvel provocada pelo sistema dearrefecimento direcionada gua. Apesar de existir uma pequena perda por radiaopelas paredes do motor, considera-se para efeitos prticos que a perda de calor pelo


27/146

27

sistema de arrefecimento = perda de calor para a gua. A perda por radiao correspondea menos de 10% do total.Essa perda Qw medida em Kcal/h:

Qw = Gw x cpw (Tw2 Tw1) Kcal/h

Onde,Gw Vazo da gua em Kg/h;Cpw calor especfico a presso constante do lquido de arrececimento em Kcal/Kg C;Tw1, Tw2 temperatura da gua na entrada e na sada em C.

2.12.2 - Perda de calor para os gases de escapamentoParte do calor gerada durante a queima do combustvel no interior dos cilindros perdidaatravs dos gases de escape. Essa perda de caloria Qg medida em Kcal/h:

Qg =Gg x cpg (Tg2 - Tg1) Kcal/h

Onde,

Gg vazo dos gases de escape em Kg/h;Cpg calor especfico a presso constante dos gases de escape em Kcal/Kg C;Tg1, Tg2 temperatura do ar de admisso e dos gases de escapamento.

A vazo dos gases de escape pode ser aproximadamente determinada como sendo osomatrio da vazo de ar admitido com o volume de combustvel consumido. Assim:

Gg =1000

601000

fQ Kg/h

Onde,

Q Vazo de ar admitido em litros por minuto;F consumo de combustvel em gramas por hora; - peso especfico do ar em Kg/m3

A determinao do calor especfico dos gases de escapamento bastante complexa, umavez que trata-se de uma mistura de diversos gases. Diferentemente do ar o cpg sofreinfluncia no apenas da temperatura, como da presso. Como referncia pode-se outilizar o valor e 0,26 Kcal/Kg C como um valor mdio.

2.12.3 - Perda de energia pela fricoAs perdas por frico so aquelas devido aos atritos internos do motor e ao acionamentode acessrios, como comando de vlvulas, bomba de gua do sistema de arrefecimento e

bomba de leo. Devido grande dificuldade em se determin-las de formaindividualizada, convencionou-se agrup-las como perdas por atrito em geral. Adeterminao dessa perda pode ser atravs de trs mtodos distintos:

Fazendo com que o motor seja acionado por um motor externo de velocidadevarivel e torque mensurvel. Dessa maneira consegue-se determinar diretamenteos valores em funo de cada regime de rotao;

Atravs de um mtodo indireto, sendo obtido pelo relao com as outras perdas:


28/146

28

Perda por atrito = Energia fornecida pelo combustvel potncia fornecida e demaisperdas.

Assim:

Qf = Qt (Qb + Qw + Qg) Kcal/h

Com a utilizao de um dinammetro

A distribuio das perdas por frico em um motor so mostrados no grfico da Fig. 3.1.

Fig. 3.1 Distribuio das perdas por frico em um motor

2.12.3.1 Frico nos pistes e anis de segmentoRepresentam quase 50% do total das perdas por atrito. Alguns fabricantes utilizamapenas um anel de compresso para reduzir o atrito, conseguindo uma reduo de at20%, especialmente em cilindros de maiores volumes veja Fig. 3.2.

Fig. 3.2 Efeito da eliminao do segundo anel de compresso

2.12.3.2 Frico nos mancais do virabrequim e pinos dos pis tesO atrito aqui proporcional ao quadrado da rotao do motor. A ao das cargas nosmancais no to efetiva frico, mas as foras de inrcia afetam mais que as forasdevido s presses dos gases em altas rotaes.Diminuir a rea dos mancais efetivo na reduo da frico, mas traz problemas deperformance com relao tenso e NVH (rudo, vibrao e aspereza).


29/146

29

2.12.3.3 - Frico do sistema de acionamento de vlvu lasCorresponde a cerca de 15% das perdas por frico quando em baixas rotaes vejaFig. 3.3. Nessas situaes, uma vez que o comando gira metade da velocidade que oeixo virabrequim, muito difcil formar um filme de leo adequado a um atrito reduzido.

Fig. 3.3 Comparao do torque de frico em acionamento de vlvulasA maior parte da frico provm dos cames se arrastando nos balancins ao acion-los. Autilizao de balancins roletados contribui para uma reduo na frico, reduzindo asperdas nesse conjunto mecnico, conforme se v no grfico da Fig. 3.4.

Fig. 3.4 Comparao do torque de acionamento de vlvulas

medida que a rotao se eleva, a lubrificao passa a ser fluida, o que acarreta umadiminuio nas perdas, sendo o nico dispositivo que possui esse comportamento.

2.12.4 - Perda de calo rUma das consideraes do ciclo padro que a expanso adiabtica. Mas em um

motor real, a grande diferena entre a temperatura dos gases de combusto e as partesem contato com a cmara de combusto provoca grande perda de calor.

2.12.5 - Demora na queimaEm um ciclo ideal, o calor e a combusto so gerados instantaneamente no ponto mortosuperior. Em um motor real, no entanto, a propagao da frente de chama oriunda da velade ignio demora de 40 a 60 graus do virabrequim para se propagar.


30/146

30

Essa demora faz com que ocorra uma reduo substancial na compresso, provocandoperda na eficincia, conforme se v na Fig. 3.5.

Fig. 3.5 Influncia da durao da queima na eficincia

2.12.6 - Combusto incompletaDevido s perdas de carga na admisso, formao imperfeita da mistura e velocidadeelevada da queima, no possvel realizar a queima completa do combustvel admitidopelo motor.

2.12.7 - Perdas por bombeamento e por contrapresso no escapamentoEm um ciclo terico de volume constante, o calor retirado instantaneamente no pontomorto inferior. Em um motor real, a vlvula de escapamento abre cerca de 60 graus antesdo PMI para reduzir a presso dos gases. A inteno reduzir a resistnciaespecialmente em altas rotaes.A resistncia sada dos gases e a perda de carga provocada no sistema de admissotambm no considerado em um ciclo ideal. A baixa eficincia trmica em condies debaixas cargas dos motores a gasolina deve-se em grande parte perda porbombeamento provocada pela borboleta do acelerador.

2.12.8 - Perdas por vazamentos medida que a presso nos cilindros aumenta, parte dos gases vaza por imperfeiesnos cilindros, juntas e anis de segmento. Essa perda de compresso em motor em bomestado menor que 1% do ar admitido, da que as perdas devido a vazamento seremrelativamente pequenas.


31/146

31

3 - CombustveisOs motores de combusto interna podem funcionar com variados tipos de combustveis lquidos, gasosos e at mesmo slidos. O tipo de combustvel influi no s em vriosparmetros do motor como eficincia, durabilidade e consumo como influi em outrasespecificaes do projeto do veculo, em especial no que tange ao armazenamento esistema de alimentao.

A maioria dos motores funciona com combustveis derivados do petrleo, muito embora ouso de combustveis alternativos tem crescido. O lcool e os leos vegetais so algunsexemplos de solues para substituio do petrleo.

3.1 - OctanagemPara um mximo aproveitamento da energia do combustvel, um motor deve comprimir aomximo a mistura, obtendo-se o mximo rendimento possvel. Essa compresso, noentanto, limitada resistncia do combustvel auto-ignio.Como forma de mensurar essa resistncia do combustvel medido o nmero de octanasdo mesmo. A chamada octanagem do combustvel um ndice comparativo em relao auma mistura padro de dois hidrocarbonetos puros que foram escolhidos como referncia,

por possurem grande diferena na capacidade de resistir detonao: Iso-octano - bastante resistente compresso e que tem o nmero de octanasarbitrariamente igual a 100;

Heptano com reduzida resistncia detonao, tem o nmero de octanasdesignado como 0.

Dessa forma, um combustvel comparado com uma mistura desses doishidrocarbonetos, onde a proporo de Iso-octano na mistura de comparao correspondeao ndice de octana do combustvel avaliado.Um combustvel com uma octanagem de 90 corresponde a um combustvel com asmesmas caractersticas de resistncia detonao que uma mistura formada por 90% deIso-octano e 10% de Heptano.Quando o nmero de octanas supera 100, ou seja, quando o combustvel resiste mais

detonao que a referncia, avaliado a quantidade de aditivo anti-detonante adicionadoao Iso-octano para obter o mesmo desempenho do combustvel avaliado.

3.1.1 - Motores para avaliao da octanagemPara a avaliao da octanagem, so utilizados motores especiais monocilndricos comtaxa de compresso varivel. Esses motores so denominados CFR (Cooperative FuelResearch). O nome teve origem em um comit composto por pesquisadores e fabricantesde motores que desenvolveu um tipo de motor para o teste, bem como os mtodosempregados.

Mtodo pesquisa (RON) com o motor em regime de plena carga e baixasrotaes, avaliado o quanto o combustvel resiste detonao;

Mtodo motor (MON) nesse caso, alm de trabalhar a plena carga, so utilizadasrotaes elevadas, sendo impostas condies mais severas. Para a maioria doscombustvel o nmero de octanas medida por esse mtodo inferior ao mtodoRON.

Mtodo Supercarregado analisa o combustvel de aviao na situao detaxiamento at atingir a velocidade de cruzeiro;

Mtodo aviao analisa o combustvel de aviao considerando uma situao develocidade de cruzeiro;


32/146

32

Mtodo Cetano utilizado para avaliao do combustvel Diesel.A mdia aritmtica dos mtodos pesquisa e Motor (RON e MON) d origem a um novondice, o ndice antidetonante.O motor CFR possui vrias cubas disponveis no carburador que possibilitam aalimentao com o combustvel padro e com o combustvel a ser avaliado para se aferiro nmero de octanas. As condies de carga e rotao devem seguir o mtodo utilizado.

3.1.2 - Aditivos antidetonantesPara melhorar o ndice de octanas da gasolina, so adicionados aditivos antidetonantes.Muito utilizado antigamente, o chumbo tetraetila um antidetonante poderoso, mas devidoao prejuzo ambiental causado e danos ao catalisador do escapamento, foi abolido.Modernamente tem-se utilizado o lcool como antidetonante.

3.1.3 - ndice de CetanoOs combustveis para motores de ignio por compresso (Diesel) devem ser inflamveisem contato com o ar superaquecido, uma vez que no existe vela de ignio paraprovocar a queima.A facilidade com que esse combustvel se inflama indicada pelo ndice de cetano, que

de certa forma pode ser dito como o oposto da octanagem, ou seja, um combustvel comalto ndice de octanagem tem baixo ndice de cetano e vice-versa.Da mesma forma que na octanagem, a determinao do ndice de cetano feita porcomparao com uma mistura padro formada por dois hidrocarbonetos:

Cetano Bastante inflamvel, pouco resistente compresso; Alfa-metilo-naftalina pouco inflamvel.

Quanto maior o ndice cetano, maior o seu poder de queima espontnea em condies dealta presso e temperatura.

Fig. 3.1 Produtos extrados do Petrleo 1

1 Informao extrada da palestra Gasolinas Brasileiras - Petrobrs

GLP 7%

NAFTA 8%

GASOLINA 20%

QUEROSENE 4%

DIESEL 34%

LEO COMBUSTVEL 18%

ASFALTO, LUBRIFICANTES ETC.


33/146

33

3.2 - GasolinaQueimada pela imensa maioria dos automveis no mundo, a gasolina obtidabasicamente atravs do refino do petrleo. Os produtos finais do refino do petrleo estodescritos na Fig. 3.1.Com o intuito de melhorar o rendimento trmico do motor, diminuir as emisses de

poluentes, aumentar a durabilidade dos componentes mecnicos e corrigir eventuaisdeficincias do combustvel, so adicionados gasolina diversos aditivos qumicos.

Antidetonantes melhoram a resistncia da gasolina compresso, aumentando asua octanagem;

Inibidores de corroso inibem a corroso das peas em contato com ocombustvel;

Anticongelantes possibilitam que a gasolina continue lquida, mesmo em climasseveros;

Dispersantes impedem a formao de depsitos em peas e componentes, comovlvulas e guias de vlvulas;

Anti-oxidantes Retardam a oxidao da gasolina;

Corantes algumas distribuidoras adicionam corantes para modificar a coloraoda gasolina, visando dificultar adulterao ou simplesmente por questesmercadolgicas;

A gasolina brasileira nica no mundo. Tambm conhecida como gasohol, composta de76% de gasolina e 24% de etanol (lcool etlico). O teor de lcool na gasolina costumavariar de acordo com as especificaes vigentes na Agncia Nacional do Petrleo ANP.A proporo descrita corresponde vigente na poca de elaborao desse texto.A mistura efetuada pelas companhias distribuidores, que so as responsveis pelacomercializao final do produto junto aos postos de servio. A gasolina que compe amistura produzida, quase que em sua totalidade, pela Petrobrs, j o lcool produzidoa partir da cana-de-acar em diversas destilarias espalhadas pelo pas.

Desde 1992 a gasolina comercializada no Brasil isenta de chumbo tetra-etila. O chumboera utilizado para aumentar a octanagem do combustvel, mas apresentava gravesprejuzos ao meio ambiente, alm de danificar os catalisadores. O Brasil foi um dospioneiros a eliminar esse aditivo da gasolina.Atualmente so disponveis quatro tipos de gasolina:

Gasolina comum indicada para todos os veculos nacionais e a maioria dosimportados. Possui uma octanagem de 86 (mdia dos mtodos RON/MON);

Gasolina aditivada possui a mesma octanagem da gasolina comum. Asdistribuidoras acrescentam aditivos detergentes, que garante a limpeza do motor edos componentes do sistema de alimentao por um tempo maior. Algumasdistribuidoras acrescentam corantes gasolina aditivada, com o intuito dediferenci-las;

Gasolina Premium possui octanagem maior (91). So indicadas para motorescom elevada taxa de compresso, encontrados em alguns esportivos importados;

Gasolina Podium - Com maior octanagem, a gasolina podium permite que osveculos de alto desempenho obtenham uma melhor performance, principalmentenas retomadas de velocidade. Possui baixo teor de enxofre, fazendo com que setorne uma gasolina de menor impacto ambiental. A gasolina Podium comercializada exclusivamente em postos de bandeira BR em algumas localidadesbrasileiras.


34/146

34

3.2.1 - Vantagens dos motores a gasolina: Bom poder calorfero a gasolina possui um elevado poder calorfero, o que

determina um bom desempenho da unidade movida gasolina. Devido a essemotivo, so preferidos quando o desempenho importante, como em motocicletas,automveis e navios rpidos de ataque;

Baixo nvel de rudo e vibraes o uso de componentes compactos e uma

estrutura leve possibilitam aos motores a gasolina atenderem a esse objetivo comlouvor, bastando observar o nvel de silncio e reduzidas vibraes de um motor agasolina moderno;

3.2.2 - Desvantagens dos motores a gasol ina: Emisso de poluentes elevada apesar da contnua reduo nas emisses, os

motores a gasolina ainda esto longe de atingir os nveis desejados pelasorganizaes de controle ambiental, representando problemas, em especial nosgrandes centros urbanos. O nvel de emisso atual significativamente menor queem alguns anos atrs, por exemplo, mas fica a dever quando comparado com umaunidade movida a gs natural;

Presena de enxofre a presena de enxofre na gasolina provoca a corroso daspeas em contato com o combustvel, no interior do motor e at no sistema deescape. O enxofre pode ser retirado da gasolina, mas esse processo encareceria aj custosa gasolina.

3.3 - lcoo lA crise do petrleo da dcada de 70 e seus elevados preos levaram o Brasil adesenvolver o projeto Prolcool, diminuindo a nossa dependncia do petrleo, quenaquele momento determinava uma influncia significativa na balana comercial. Nadcada de 70 estudos indicavam que em 1984 a demanda de petrleo mundial iriasuperar a oferta, com elevao dos preos a nveis catastrficos.Em 1973 ocorreu o primeiro estouro no preo internacional do petrleo, sendo que em1979 o barril superou os 50 dlares. Em 1975, portanto entre os dois choques, o governo

brasileiro lanou o Prolcool - Programa Nacional do lcool.A balana de pagamento, j mal dava para pagar o petrleo importado. Os preos doacar eram cadentes. O Pas tinha toda infra-estrutura em terra, clima e tecnologias paraimplantar um programa de energia renovvel.O pralcool iniciou em 1977 com a adio de 20% de lcool gasolina. A partir da, com aproduo de modelos a lcool o Brasil passou a aumentar a produo de forma que, nofinal da dcada de 80, mais de 95% dos automveis produzidos no Brasil eram movidos alcool. Nessa mesma poca ocorreu uma estagnao na produo do lcool, e com acrescente demanda, houve escassez com uma grave crise de desabastecimento. Ogoverno teve de importar lcool para abastecer a frota circulante.A queda nos preos internacionais do petrleo, com o aumento da oferta, aliada adesconfiana do consumidor e a reduzida vantagem financeira do lcool, fez a procura por

veculos lcool gradativamente diminuir, at os patamares bem reduzidos atuais.

3.3.1 - Produo do lcoolO lcool combustvel um dos meios de utilizar a biomassa como recurso energtico. Acana-de-acar, fonte do lcool, uma modalidade de biomassa, contendo um pequenopercentual da energia oriunda do sol.Fabricao do lcool:


35/146

35

A cana lavada, picada e desfibrada para posteriormente ser moda para aextrao do caldo;

O caldo peneirado. Nesse ponto definido o destino do mesmo: fabricao deacar ou lcool;

O caldo submetido a uma pasteurizao. As impurezas so retiradas a seguir pordecantao em separadores;

O caldo resfriado e so acrescentados fermentos (leveduras) que iro transform-lo em lcool;

Aps a fermentao, o caldo encaminhado para as centrfugas, onde o fermentoque sobrou do processo separado para reutilizao;

Livre de impurezas, o caldo destilado obtendo-se o produto final.O lcool que misturado gasolina, diferentemente do lcool destinado ao uso emmotores de combusto interna que hidratado, o anidro, isto , praticamente isento degua.Os problemas de corroso e partida a frio iniciais foram solucionados com o uso decomponentes mais resistentes e alimentao por injeo eletrnica.

3.3.2 - Vantagens dos motores lcool : Melhora do rendimento o lcool um combustvel que resiste bem a compresso(octanagem alta em relao gasolina), permitindo a utilizao de motores comtaxas de compresso mais elevadas. Quanto mais se comprime um combustvel,melhor rendimento ter a queima. Da que, em termos de rendimento trmico, omotor a lcool superior ao a gasolina, apesar do baixo poder calorfero do lcoolcompensar negativamente essa vantagem.

Menor poluio se comparado gasolina e Diesel por aproveitar melhor a energiado combustvel, os motores a lcool possuem nveis de emisses de poluentesmais reduzidos em comparao com um similar a gasolina. Isso torna seu usobastante interessante em centros urbanos, onde a poluio um problema que temque ser observado e controlado.

3.3.3 - Desvantagens dos motores a lcoo l: Alta temperatura de vaporizao isso dificulta sua queima especialmente com o

motor frio, uma vez que a vaporizao do combustvel dentro da cmara decombusto vital para a perfeita mistura e queima com o ar;

Baixo poder calorfero determina um maior consumo de combustvel em relao gasolina. O poder calorfero cerca de 30% menor que o da gasolina, o que fazcom que a viabilidade do uso do lcool esteja vinculada a diferena de preoequivalente em relao ao combustvel mineral;

Efeitos corrosivos A presena de gua no lcool determina um dos maioresproblemas no uso deste combustvel. A gua facilita o processo de corroso dosistema de escapamento (descarga) alm de atacar algumas peas em contatodireto com o combustvel. A utilizao de componentes plsticos e de aoinoxidvel resolveu o problema da corroso das peas em contato com ocombustvel. A vida til do sistema de escape s no muito menor que o do agasolina devido presena do enxofre que torna a gasolina tambm agressiva aosistema;


36/146

36

Presena de gua a gua determina uma queda no rendimento trmico docombustvel, uma vez que ela no participa como fonte de energia durante aqueima;

Viabilidade econmica vulnervel o proprietrio de um veculo a lcool deve ficaratento com relao aos preos e disponibilidade do lquido, analisando o custo-benefcio do combustvel.

3.4 - DieselCombustvel utilizado pela maioria dos veculos comerciais, o leo Diesel proporciona aosmotores um elevado rendimento trmico, com conseqente baixo consumo decombustvel.Os motores que operam no chamado ciclo Diesel, queimam o combustvel porcompresso sem o uso de centelha eltrica. Uma vez que o leo Diesel suporta altascompresses sem problemas, esses motores possuem elevada taxa de compresso, ouseja, comprimem bastante a mistura ar combustvel no interior dos seus cilindros.Em termos de aproveitamento da energia do combustvel, quanto mais se comprime umcombustvel melhor. A compresso, no entanto, fica limitada ao quanto o combustvel asuporta, sendo quantificada pelo ndice de cetanas do mesmo.A elevada compresso de trabalho dos motores Diesel aliada lentido do leocombustvel para queimar por completo em relao aos outros tipos de combustvel, geraos problemas caractersticos dos motores Diesel.

3.4.1 - Vantagens dos motores movidos Diesel: Confiabilidade e durabilidade A robustez dos componentes aliada ausncia de

sistema eltrico de ignio, torna o motor Diesel insupervel nesse item, sendonormal um veculo a Diesel, por exemplo, superar um milho de quilmetrosrodados sem necessidade de reparos corretivos. Essas caractersticas os tornamespecialmente indicados para grupos geradores, navios e locomotivas;

Baixo consumo de combustvel argumento maior dos defensores desse tipo de

motor, essa caracterstica decorrente do elevado rendimento trmico. Isso, almde representar menor gasto com a sua operao, representa maior autonomia defuncionamento, reduzindo a freqncia de abastecimento de combustvel;

Menor vulnerabilidade gua por praticamente no possuir sistema eltrico, omotor a Diesel pode operar em ambientes hostis com muita umidade, como poresde navio, por exemplo, sem maiores problemas, desde que o combustvel sejapuro.

3.4.2 - Desvantagens dos motores movidos a Diesel: Rudo e vibraes elevados o Diesel queimado pela compresso, no

necessitando de centelha eltrica, o que faz com que a queima seja ruidosa. O usode componentes robustos e, portanto pesados, determina um maior rudo no seu

funcionamento. Motores a Diesel modernos possuem rudos e vibraes menores,mas mesmo assim maiores que um similar gasolina;

Componentes e estrutura pesada a alta taxa de compresso exige componentesbem mais robustos em relao a um motor ciclo Otto (gasolina, lcool ou gs, porexemplo), o que o torna pesado e de difcil instalao em transportes onde o peso crucial, como motocicletas;


37/146


38/146


39/146

39

dado para a central de controle eletrnico do motor avaliar se a mistura arcombustvel est rica (excesso de combustvel) ou pobre (pouco combustvel). Comessa informao, o sistema eletrnico pode variar os parmetros do sistema,alterando a quantidade de combustvel fornecido ao motor, mantendo assim amistura a mais prxima possvel do ideal.Com a converso, a queima do motor passa a ter parmetros diferentes em relao

ao combustvel original. Para evitar que a central de injeo interprete isso comofalha e proceda a ajustes desnecessrios, instala-se um emulador de sondalambda, que nada mais que um aparelho eletrnico que simula o funcionamentoda sonda lambda em situaes normais de uso.

3.5.1 - Vantagens do uso do gs natural Reduzido ndice de emisses o motor movido a gs natural possui um elevado

aproveitamento do combustvel, principalmente devido ao fato do mesmo ser gs, oque facilita sua mistura com o ar, provocando uma queima mais homognea elimpa;

Maior durabilidade do motor a queima mais completa do combustvel determinauma considervel reduo na formao de resduos no interior do motor a

chamada carbonizao. Isso eleva sua vida til e aumenta o intervalo denecessidade de troca do leo lubrificante, determinando uma reduo nos custosde manuteno;

Menor custo do combustvel diminui o custo por quilmetro rodado ou hora deoperao, trazendo reduo nos custos operacionais;

Adaptvel a veculos a gasolina ou lcool muito embora o veculo a lcool seja oideal para converso, devido a maior taxa de compresso do motor, pode-seconverter motores a gasolina para gs natural;

Veculo bi-combustvel basta apertar um boto e tem-se o veculo normal comcombustvel lquido, o que o torna bastante verstil.

3.5.2 - Desvantagens do GNV Reduzido poder calorfero do gs natural apesar do motor aproveitar bem ocombustvel, este possui um baixo poder calorfero, o que provoca perda depotncia;

Uso do gs necessita de kit de adaptao o usurio deve avaliar o custo-benefcio da instalao do kit, considerando a quilometragem que roda e o custo deinstalao que, inclusive, pode invalidar a garantia fornecida pelo fabricante doveculo (a no ser se o prprio fabricante instalar o Kit);

Autonomia limitada o cilindro de gs no garante uma autonomia muito grande(geralmente cerca de 200 Km em uso normal). Isso, aliado ao fato de existirempoucos postos de abastecimento e somente nos grandes centros, torna aautonomia do veculo a gs um problema, que por sua vez s no mais grave

devido ao veculo ser bi-combustvel; Porta-malas o cilindro ocupa um volume considervel do porta-malas,

representando um inconveniente caso se necessite carregar bagagem.


40/146

40

4 - Componentes do motor de combusto interna

Um motor composto basicamente por 4 partes principais, cada uma subdividida empartes ou sistemas : cabeote, bloco, conjunto mvel e crter, conforme se v na Figura4.1.

Fig. 4.1 - Principais componentes de um motor 1

4.1 - Bloco do motorO bloco a maior pea do motor, compondo a estrutura que contm os cilindros onde semovimentam os pistes Fig. 4.2. Na parte inferior do bloco est situado o virabrequimque transforma o movimento alternado dos pistes em movimento circular, transmitindo-o

ao volante do motor e polia frontal onde esto acopladas as correias que movimentamos diversos acessrios, que por sua vez so conectados ou suportados pelo bloco.

Fig. 4.2 - Bloco de motor 1

1 Ilustrao extrada de Motores de Combusto Interna Treinamento Assistencial FIAT


41/146

41

O bloco do motor tambm contm diversas passagens internas para o lquido dearrefecimento e leo. O cabeote est montado na sua parte superior e o crter de leoest montado na parte inferior.O bloco de um motor geralmente construdo em ferro fundido ou liga de alumnio. Oalumnio apresenta a vantagem da leveza e boa dissipao de calor, embora muitas vezesse utilize metal cromado na superfcie dos cilindros com o intuito de maior resistncia ao

atrito provocado pelo movimento dos pistes.

4.1.2 - Camisas dos cilindrosUma camisa de cilindro um cilindro de ferro endurecido, que inserida dentro do blocodo motor. A camisa no requerida em todos os blocos de motor. Na maioria dos motoresde automveis, as camisas so usinadas no prprio bloco, utilizando-se muitas vezes deum tratamento especial visando melhorar a lubrificao.Os motores maiores e os mais antigos possuem camisas removveis, o que barateia oreparo do motor. Nesse caso em caso de desgaste basta substituir a camisa, ao passoque o bloco de cilindros requer retfica completa e, a depender do grau de desgaste,substituio. As camisas so feitas de material duro para conter a combusto dentro doscilindros e o desgaste com o movimento dos pistes e anis. H dois tipos de camisas de

cilindros, as camisas secas e as camisas midas, conforme a Fig. 4.3.

Fig. 4.3 - Tipos de camisa 1

4.1.2.1 - Camisas midasAs camisas midas recebem este nome porque elas tm contato direto com o lquido dearrefecimento do motor no bloco. So usadas vedaes para evitar vazamento do lquidode arrefecimento do motor. Camisas midas so fceis de reparar, pois podem serfacilmente substitudas. Isto torna desnecessrio retificar o cilindro e elimina anecessidade por pistes sobremedida.O uso de camisas midas tambm reduz a rigidez do bloco do motor, devido ao espao

existente entre elas e o bloco, espao este destinado aos canais de refrigerao.

4.1.2.2 - Camisas SecasNesse caso, no existe contato direto entre as camisas e o lquido de arrefecimento domotor. Atravs de ajuste por interferncia, as camisas so instaladas no bloco do motor, oque aumenta a rigidez de todo o bloco.



42/146

42

Para a contrao, a camisa resfriada e o bloco aquecido. Aps atingirem a mesmatemperatura, as camisas exercer presso em seu alojamento no bloco do motor, ficandofirmemente fixadas. As camisas secas no podem ser removidas intactas do bloco domotor, e procedimentos especiais so necessrios para a sua instalao.

4.1.3 - Alo jamento e apoios da rvore de manivelas

A parte inferior do bloco do motor contm um alojamento onde est situada a rvore demanivelas suportada por mancais. Um reservatrio de leo, denominado crter de leo,forma a parte inferior do alojamento da rvore de manivelas. O alojamento da rvore demanivelas possui vrias superfcies de apoio para a rvore de manivelas. O nmero deapoios varia dependendo do comprimento da rvore de manivelas e disposio doscilindros. Por exemplo, um motor de 4 cilindros tem, usualmente, cinco destas superfciesde apoio. A rvore de manivelas montada sobre casquilhos inseridos, instalados nassuperfcies de apoio e fixados com capas de mancais. Os apoios possuem passagens deleo que lubrificam a rvore de manivelas medida que ela gira contra os casquilhos.Estas passagens alinham-se com furos para leo nos casquilhos. O bloco do motor incluiuma ranhura para o vedador traseiro principal de leo, que impede o vazamento do leona traseira da rvore de manivelas.

4.1.4 - VirabrequimA virabrequim, tambm denominado rvore de manivelas, transforma o movimentoalternativo dos pistes no movimento rotativo necessrio para acionar as rodas do veculo Fig. 4.4. A rvore de manivelas montada no bloco do motor em suportes em forma deU que so fundidos dentro do conjunto do bloco do motor. As capas dos mancaisprincipais so aparafusadas nos suportes para fixar a rvore de manivelas no bloco. Entreas superfcies de montagem h casquilhos nos quais a rvore de manivelas gira e apoiada. Quando o bloco fabricado, as superfcies para os casquilhos so usinadas paraserem exatamente paralelas rvore de manivelas. Por esta razo, as capas dos mancaisprincipais nunca devem ser intercambiadas.

Fig. 4.4 - Pistes e volante do motor acoplado ao virabrequim 1

A rvore de manivelas resiste aos tremendos esforos decorrentes dos tempos detrabalho dos pistes. A rvore de manivelas usualmente feita de ferro fundido pesado de



43/146

43

alta resistncia. rvores de manivelas feitas para alto desempenho ou aplicaes pesadasusualmente so forjadas.Em um projeto de motor, a ordem de queima determinada e o correto balanceamento dovirabrequim so fundamentais para a durabilidade deste e reduz da vibrao e rudodecorrente do funcionamento do motor. Algumas rvores de manivelas possuemcontrapesos fundidos opostos aos furos, garantindo o balanceamento e a integridade do

eixo, mesmo em rotaes elevadas.

4.1.5 - Mancais da rvore de manivelasOs mancais numa rvore de manivelas so aquelas reas que servem como superfciesde rolamento para a prpria rvore de manivelas, ou bielas que so fixadas rvore demanivelas. Os mancais para os rolamentos so referidos como mancais principais oumunhes dos casquilhos (Fig. 4.5). Os mancais para as bielas so referidos comomancais das bielas ou moentes.Um projeto comum para um motor de 4 cilindros em linha possui cinco mancais principaisdos casquilhos e quatro mancais das bielas. Um pisto conectado a cada mancal debiela usando uma biela. O projeto para um motor com cilindros em V possui duas bielaspara cada mancal de biela.

Fig. 4.5 - Mancais principais do virabrequim 1

4.1.6 - Mancais principaisOs mancais principais suportam a rvore de manivelas dentro dos casquilhos derolamento, e as capas dos casquilhos principais. Os mancais principais da rvore demanivelas so divididos em partes circulares que envolvem os mancais principais darvore de manivelas. A metade superior do casquilho possui um ou mais furos de leo quepermitem ao lubrificante cobrir a superfcie interna do mancal. O casquilho superior ajusta-se dentro do suporte principal no fundo do bloco do motor. A metade inferior do casquilho

ajusta-se dentro da capa do casquilho. As superfcies de desgaste so feitas de materialmais macio do que a rvore de manivelas. O material mais macio reduz o atrito, e tende aamoldar-se por si mesmo em torno de qualquer irregularidade no mancal principal. Almdisso, se ocorrer um desgaste, isto afeta o casquilho, que mais barato para substituir doque a rvore de manivelas.

1 Ilustrao extrada de Motor Marea 2.0 20V Treinamento Assistencial FIAT


44/146

44

4.1.7 - Lubrificao dos mancaisNa maioria dos motores, as metades superiores e inferiores dos casquilhos no sointercambiveis. A parte superior, usualmente, possui uma passagem de leo Fig. 4.6.Isto permite que o leo flua para a superfcie do mancal principal. Como o dimetro domancal principal da rvore de manivelas alguns dcimos de milmetros menor do que odimetro interno criado pelos casquilhos, o leo pode formar uma cobertura na superfcie

completa do mancal.

Fig. 4.6 - Lubrificao dos mancais 1

4.1.8 - Folga dos mancaisO espao entre os casquilhos e o mancal da rvore de manivelas chamado de folgaradial do mancal. A folga uma das mais crticas medies em um motor. O leo quelubrifica os casquilhos no faz um filme permanente. Assim que a rvore de manivelasgira, o leo por sua vez funciona em seu caminho para as bordas externas dos

casquilhos, onde direcionado novamente para dentro do crter. Um novo leoconstantemente flui atravs do furo de leo para substituir o leo que saiu. O fluxoconstante de leo sobre os casquilhos ajuda a esfriar e a levar para fora cavacos esujeiras provenientes das superfcies dos mancais.Se a folga for muito pequena, no ser suficiente para o leo lubrificar os componentes. Oatrito resultante desgastar os casquilhos rapidamente.Se a folga for muito grande, muito leo fluir atravs dos casquilhos. A presso do leocair e o mancal da rvore de manivelas pode comear a bater contra o casquilho aoinvs de girar dentro dele.Para evitar danos aos casquilhos e rvore de manivelas, as folgas dos mancais devemser ajustadas precisamente na montagem ou remoo dos casquilhos ou da rvore demanivelas.

4.1.9 - Mancal de encostoAlm de girar, a rvore de manivelas tende a mover-se para trs e para frente, esta folga chamada de folga axial. Desde que este tipo de movimento possui um efeito negativo narvore de manivelas associado aos componentes, foram tomadas medidas para limitar omovimento de vai e vem. Um dos mancais principais da rvore de manivelas usinado



45/146

45

para aceitar um mancal de encosto Fig. 4.7. O mancal de encosto contm essemovimento de vai e vem. A parte superior e a inferior do mancal de encosto possuemranhuras de leo que permitem ao leo fluir ao redor do mancal.

Fig. 4.7 Mancal de encosto1

4.1.10 - Volante do motorO volante tem como funo regularizar o movimento do motor. Quanto mais pesado for ovolante, menores sero as variaes. Em contrapartida, a acelerao do motor ser maislenta devido inrcia. Se o volante do motor for demasiadamente leve apresentarirregularidades de funcionamento, mas ter acelerao rpida.Ao volante do motor est acoplado o sistema de embreagem ou conversor de torque, quetransmite o troque do motor ao sistema de transmisso.

4.2 Crter

Localizado na parte inferior do motor, o crter age como um reservatrio de leo,captando todo o lubrificante que respinga e desce das partes superiores do motor.O crter geralmente estampado em ao, embora tambm possa ser fundido emalumnio. Aletas de refrigerao podem fazer parte do desenho do mesmo com o intuitode contribuir para o arrefecimento do leo.Na parte inferior do crter existe um furo fechado por um parafuso bujo. Atravs deste possvel escoar o lubrificante para proceder troca. Alguns motores possuem umpequeno im acoplado a esse parafuso, para que capte partculas metlicas emsuspenso, ajudando na limpeza do leo.

4.3 Cabeote a parte superior do motor que contm as cmaras de combusto, velas, vlvulas e seus

mecanismos de acionamento vlvulas, alm de passagens de gua ou aletas (motoresrefrigerados a ar) para a refrigerao do motor. O cabeote fabricado fundido eposteriormente usinado, normalmente em ao ou ligas de alumnio. Separando o cabeotedo bloco existe uma junta que tem como objetivo conter a compresso dos cilindros.O mecanismo de distribuio (vlvulas, comandos etc.) ser melhor abordado no captulo7 Sistema de distribuio.



46/146

46

5 - LubrificaoO movimento relativo entre diversas peas, elevados esforos e troca intensa de calorfaria com que as diversas peas de um motor rapidamente se desgastassem oufundissem. Para evitar o colapso do motor com esses problemas, a lubrificao torna-sefundamental.Alm de reduzir o desgaste por atrito entre as peas, o lubrificante atua resfriando e

limpando o motor, alm de contribuir decisivamente para a vedao dos cilindros atravsde uma pelcula de leo aderida s paredes dos cilindros, formando um assentamentoperfeito entre os anis de segmento e os cilindros.

5.1 - Atr itoExistem dois tipos de atrito: o esttico, quando no h movimento relativo entre as pease o dinmico, quando existe deslocamento relativo entre duas superfcies em contato.O atrito extremamente prejudicial ao funcionamento do motor, na medida em queocasiona desgaste das peas, aumento da temperatura, perda de rendimento e geraode rudo.O atrito dinmico pode ser de trs tipos:

Atrito seco ocorre quando existe efetiv

motor de combustível interna

Documents