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

ar)

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




-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

16

14

1

13




-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:

BLOCO


•Peças do motor:

BLOCO

-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:

BLOCO


•Peças do motor:

BLOCO

-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:

BLOCO


•Peças do motor:

BLOCO

-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:

BLOCO

-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:

BLOCO

A. anéis de compressão

B. anéis de lubrificação


•Peças do motor:

BLOCO

-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:

BLOCO

-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:

BLOCO

-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:

BLOCO

1. pistão

2. pino do pistão

6. biela

8. bronzinas

13. anéis de segmento

8

62

13

16

8


•Peças do motor:

BLOCO

-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:

BLOCO

-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:

BLOCO

-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:

BLOCO

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:

BLOCO

-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:

BLOCO

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:

BLOCO

-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:

BLOCO

-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:

BLOCO

-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

são:

-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

motores

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