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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS

Curso de Engenharia Mecânica – linha de formação em Mecatrônica

Bernardo Correa Rosário Fusco Pessoa

COMPONENTES DO MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA

Belo Horizonte

2015

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO……………………………………………………………………4

2 CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES…………………………………………...5

2.1 COMPONENTES DO MOTOR………………………………………..6

3 RESULTADOS…………………………………………………………………...13

4 REFÊRENCIAS…………………………………………………………………..15

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1. INTRODUÇÃO

O motor de combustão interna é um aparelho que gera trabalho

mecânico, transformando movimento retilíneo de um pistão dentro de um

cilindro, em movimento circular, por meio do virabrequim. Tal movimento é

proveniente da liberação da energia térmica obtida na conversão físico/química

de um combustível e do aproveitamento da expansão dos gases para mover o

pistão (Corrêa 2003).

Durante este processo de conversão de movimentos, o motor apresenta

perdas mecânicas e, apesar de requerer uma série de dispositivos para que

funcione, é um processo muito prático e apresenta grande durabilidade, se

tornando portanto um mecanismo largamente utilizado (Corrêa 2003).

Torna-se necessário o conhecimento do motor e seus componentes,

para construí-lo de forma eficiente e com melhor aproveitamento de cada

instante do seu funcionamento. Dessa maneira foi feito o estudo de alguns

componentes do motor de combustão interna de quatro tempos.

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2. CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES

Os motores modernos podem ser classificados da seguinte maneira:

Segundo o tipo de serviço: Motores de propulsão, motores estacionários,

motores especiais.

Segundo o tipo de ignição: Motores ICE (ignição por centelha), Motores

ICO (ignição por compressão)

Segundo o tipo de alimentação: Alimentação de ar (Aspirado ou

Sobrealimentado), Alimentação de combustível (Carburador ou injeção,

sendo que a injeção pode ser direta ou indireta, monoponto ou

multiponto)

Segundo o tipo de combustível: Mono combustível, que pode ser

combustível líquido (gasolina, álcool, diesel, óleos vegetais) ou

combustivel gasoso (GLP, gás natural, acetileno, biogás). Bicombustivel

que pode ser álcool-gás natural, gasolina-gás natural, álcool-gasolina,

óleo diesel-gás natural.

Segundo o número de tempos: 2 ou 4 tempos.

Segundo o tipo de refrigeração: Refrigeração por água ou por ar.

Segundo o sistema de lubrificação: por salpico, forçada, combinada.

Segundo o número de cilindros: monocilíndrico ou multicilindros.

Segundo à distribuição de cilindros: em linha, em V, em W, Boxer,

Estrela e outros.

Segundo o sistema de distribuição mecânico: Numero de válvulas (Duas

por cilindro ou mais), posição das válvulas (No bloco do motor ou no

cabeçote), posição do eixo de comando (No bloco do motor ou no

cabeçote), número de eixo de comandos (Um ou dois).

Desde a época em que se iniciou o desenvolvimento dos primeiros motores

até os dias atuais os motores de combustão interna têm tido e continuam tendo

um grande desenvolvimento, como aumento de velocidade de operação,

acréscimo de eficiência, redução de tamanho e peso, assim como uma grande

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diversificação dos tipos de combustíveis utilizados, além de uma grande

diversificação de utilização nos diversos setores da vida.

2.1 COMPONENTES DO MOTOR

O estudo realizado no laboratório, teve como base um motor de 4

tempos cujo os processos de funcionamento estão ilustrados na figura 1 além

disso realizou-se a desmontagem de peças essenciais para seu funcionamento

que serão descritas a seguir.

Figura 1- Processos de um motor de quatro tempos(Corrêa 2003)

Um motor contém partes fixas e móveis, as primeiras são as que nao se

movimentam quando o motor está funcionando enquanto as móveis sao as que

se movimentam nessa situação. As partes fixas mais importantes são: Bloco,

Cárter e Cabeça do motor. As partes móveis mais importantes são: Cambota,

Pistão, Biela e Árvore de comando de válvulas.

Bloco do motor (Figura 2)

Peça fundida em ferro ou alumínio, responsável em alojar o cilindros do

motor (locais onde se movimentam os pistões) e os suportes de apoio a

camobota. o cabeçote que é fixado através da junta.

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Figura 2- Bloco do motor (Hernandes 2014)

Junta (Figura 3)

Conhecida como junta do cabeçote, ela tem a finalidade de assegurar a

estanqueidade das câmaras de combustão e também a continuidade dos

circuitos de água durante a refrigeração do motor e do circuito de óleo

lubrificante. A junta deve ter elevada resistência térmica, química e mecânica,

bem como possuir orificios para passagem dos parafusos de fixação da cabeça

ao bloco do motor.

Figura 3- Junta do cabeçote (Malavazi 2015)

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Cabeçote (Figura 4)

É o componente responsável para conduzir a entrada e saída de ar e

combustível dos cilindros que estão no centro do bloco. Geralmente, são

construídos em liga de alumínio, para dissipar o calor. São constituídos de vias

ou dutos por onde a mistura ar mais combustível é direcionada até as sedes

das válvulas (Da Rocha 2009).

Internamente o cabeçote possui galerias que dão a continuidade

daquelas que vem do bloco para a circulação da água e também do óleo. Na

parte superior do cabeçote encontramos os mancais de apoio do comando de

válvulas quando a configuração do motor for OHC ou DOHC (sigla em inglês

para comando ou duplo comando de válvulas no cabeçote). É no cabeçote que

as válvulas de admissão e escape estão alojadas juntamente com as molas de

retorno de abertura os retentores, as chavetas, os tuchos e balancins (Da

Rocha 2009).

Figura 4- Cabeçote (Vasconcelos 2015)

Cárter (Figura 5)

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É responsável em assegurar a lubrificação das partes móveis do motor e

protege o virabrequim e bielas de agressões exteriores. O tipo de cárter mais

comum, é o que tem uma dimensão de quatro a seis litros para conter todo o

óleo de lubrificação. Em sua superfície inferior, possui uma tampa de rosca

onde se pode esgotar seu conteúdo. O óleo é colocado em circulação por uma

bomba volumétrica que o espalha nas zonas móveis do motor. O cárter ainda

contribui com o resfriamento do óleo, sendo alguns tipos, construídos em liga

de Alumínio (Al) para dissipar melhor o calor (Da Rocha 2009).

Figura 5- Cárter (Da Rocha 2009)

Pistão (Figura 6)

Fica localizado no interior do cilindro sendo que cada cilindro possui um

pistão. Componente fundido em ligas leves de alumínio, tem o formato

cilíndrico e sua principal função é receber, em toda sua área superior, a

explosão da mistura de ar e combustível. A explosão da mistura de

combustíveis gera um deslocamento de massa de gases dentro da câmara de

combustão e o pistão recebe essa força e a passa adiante (Da Rocha 2009).

Possui três tipos de anéis. Os de vedação, lubrificação e raspagem. O

pistão, juntamente com os anéis, permitem a presença constante de óleo

lubrificante ao redor, que mantém a posição central do pistão. Uma vez que as

forças que ele está sujeito são transferidas ao fluido. Isso garante maior vida

útil do componente.

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Figura 6- Pistão (Da Rocha 2009)

Biela (Figura 7)

É a peça de uma máquina que serve para transformar o movimento

retilíneo em circular contínuo. É a peça que liga o pistão ao eixo virabrequim. É

dividida em cabeça, corpo e pé. Sendo assim, a cabeça está presa ao pistão

pelo pino e o pé por um elemento responsável por um elemento para reduzir a

fricção, conhecido como casquilho.

Figura 7- Biela (Da Rocha 2009)

Virabrequim (Figura 8)

Virabrequim ou árvore de manivelas, é o eixo que recebe a força dos

pistões e a inversão do sentido de movimento da biela. É o responsável por

gerar e enviar ao sistema de transmissão, torque, força e rotação.Preso em

seus munhões por mancais de apoio no bloco e capas removíveis entre

bronzinas, o virabrequim é fundido em aço carbono tem as bielas acopladas

nos moentes e sua geometria lembra várias manivelas colocadas lado a

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lado.Possui alguns contra pesos para manter o eixo balanceado e é vazado

internamente para que seja feita a lubrificação de seus mancais de apoio e

bielas. Em uma das extremidades do eixo encontramos a saída de força ligada

ao volante do motor e em outra encontramos, geralmente, a bomba do sistema

de lubrificação do óleo que quando ligado o motor toca sem parar este sistema

(Da Rocha 2009).

Figura 8- Virabrequim (Da Rocha 2009)

Volante (Figura 9)

É a parte responsável em transferir o torque obtido no virabrequim para

a transmissão do veículo. Ajuda a manter o equilíbrio do motor e contribui para

a redução de vibrações e balanceamento do eixo virabrequim durante os

processos termodinâmicos da máquina térmica. Outra função importante é a

integração da parte mecânica e o comando eletrônico das velas de ignição, por

meio da roda fônica dentada, que, através de uma bobina e seu movimento

relativo, detecta a posição do pistão para injetar o combustível no instante

exato da combustão. O volante também tem a função de receber o movimento

rotativo do motor elétrico para dar partida no motor de combustão já que em

seu perímetro externo o volante possui uma gremalheira dentada como se

fosse uma grande engrenagem aonde o motor de partida será acoplado (Da

Rocha 2009).

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Figura 8 - Volante do motor (Corrêa 2014)

Válvulas de Admissão e Escape (Figura 10)

As válvulas são componentes feitos de uma liga de aço carbono. De

forma circular em sua base com uma haste perpendicular no centro, a válvula,

realiza a tarefa de permitir ou não a passagem da mistura na admissão para o

interior do cilindro do motor ou gases queimados provenientes da combustão

para fora no escape (Da Rocha 2009).

Para abrir a válvula é necessária a ação do “câmes” do comando de

válvulas e quando não há mais a ação do mesmo a válvula retorna porque está

presa na mola de válvula através de chavetas em sua haste. O curso de

abertura da válvula corresponde a alguns milímetros já a freqüência deste ciclo

é muito alta e proporcional a rotação do motor (Da Rocha 2009) .

Figura 9- Válvulas de admissão e escape (Da Rocha 2009)

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3. RESULTADOS

A partir da desmontagem do motor, com a devida identificação das

peças,foi elaborada uma tabela comparando os dois motores do laboratorio.,

O número de cilindros e válvulas, é determinado no bloco do motor e

cabeçote. Os diâmetros dos mesmos são medidos no interior do bloco, e

através da fórmula 1, se determina o volume deslocado:

Vd (cilindrada unitária)= πD ²4i(1)

A razão de compressão é calculada pela fórmula:

rc=Vd+VcVc

(2)

Sendo que o volume da câmara de combustão (Vc) é obtido pela

inserção do volume de óleo contido no interior do cabeçote, somado com o

volume da parte superior do pistão, considerando a junta do cabeçote.

Si é a velocidade média do embolo, e é dada por

Si=2∗C∗n(3)

Sendo n a rotação do motor em rad/s e C o curso do pistão

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Motor 1 2Curso 53.85mm 54,00mm

Diâmetro cilindro 76,08mm 75.55mmVd 244771 mm³ 242076mm³l 120,1mm 117,55mma 26,92mm 27mm

I (número de cilindros)

4 4

Vdi 979083mm³ 968300mm³ᶲPs 75,14mm 75,00mmᶲPi 75,95mm 75,39mm

ᶲVa 36,90mm 36,45mm

ᶲVd 31,0mm 29,45MM

rc 12,38:1 10.4:1

Si (Para 1000rpm) 11,28m/s 11,30m/s

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REFERÊNCIAS

Corrêa, A A influência da folga da válvulas na geração de ruído e vibração no motor Fire 999cc 8V.2003. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica)- Universidade Federal De Santa Catarina, Florianópolis

Corrêa, L Project Cars #138: Iniciando a preparação supercharger para um bmw M3 E36, Flatout.2014. Dísponivel em <https://www.flatout.com.br/project-cars-138-iniciando-preparacao-supercharger-para-um-bmw-m3-e36/>. Acesso em 30 ago.2015

Da Rocha, G Biela do motor, Infomotor 2009. Dísponivel em < http://www.infomotor.com.br/site/2009/02/biela-do-motor/>. Acesso em 30 ago.2015

Da Rocha, G Cabeçote do motor, Infomotor 2009. Dísponivel em < http://www.infomotor.com.br/site/2009/02/cabecote-do-motor/>. Acesso em 30 ago.2015

Da Rocha, G Componentes do Sistema de Lubrificação, Infomotor 2009. Dísponivel em < http://www.infomotor.com.br/site/2009/03/componentes-do-sistema-de-lubrificacao/>. Acesso em 30 ago.2015

Da Rocha, G Pistão ou Êmbolo do motor, Infomotor 2009. Dísponivel em < http://www.infomotor.com.br/site/2009/02/pistao-ou-embolo-do-motor/>. Acesso em 30 ago.2015

Da Rocha, G Válvulas de admissão e escape do motor, Infomotor 2009. Dísponivel em < http://www.infomotor.com.br/site/2009/02/valvulas-de-admissao-e-escape-do-motor/>. Acesso em 30 ago.2015

Da Rocha, G Virabrequim do Motor, Infomotor 2009. Dísponivel em < http://www.infomotor.com.br/site/2009/02/virabrequim-do-motor/>. Acesso em 30 ago.2015

Hernandes, D Qual o seu bloco de motor favorito?, Flatout. 2014. Dísponivel em < http://www.flatout.com.br/qual-e-o-seu-bloco-de-motor-favorito/>. Acesso em 30 ago.2015

Malavazi, D Project Cars #152: hora de trabalhar no motor do meu Mitsubishi Colt GTI, Flatout.2015. Dísponivel em < http://www.flatout.com.br/project-cars-152-hora-de-trabalhar-no-motor-do-meu-mitsubishi-colt-gti/>. Acesso em 30 ago.2015

Vasconcelos,LF Enfim, a preparação do meu citrõen C4 “VTS”, o project cars #120, Flatout. 2015. Dísponivel em < http://www.flatout.com.br/enfim-a-preparacao-do-motor-do-meu-citroen-c4-vts-o-project-cars-120/>. Acesso em 30ago. 2015