Motores de Combustão Interna

1. Maquinas Térmicas

◦ São dispositivos que permitem realizar a transformação de energia térmica em trabalho.

◦ Energia térmica – Fontes : combustão, energia elétrica, atômica, etc.

◦ Combustão, transformada em trabalho mecânico.

Introdução

Introdução

1. Maquinas Térmicas (cont.)

◦ Trabalho ocasionado por “fluido ativo”.

◦ Motores de Combustão Externa (externamente ao fluido ativo) Ex: Máquina a vapor.

◦ Motores de Combustão Interna

1.1 Motores alternativos

1.2 Motores rotativos

1.3 Motores de impulso

Tipos de Motores

1.1 Motores alternativos

◦ Trabalho obtido pelo vai-vem de um êmbolo ou pistão

◦ Rotação contínua

◦ Biela / Manivela

Tipos de Motores

1.2 Motores rotativos

◦ Trabalho obtido diretamente por um movimento de rotação.

Ex: turbinas a gás, motor Wankel

Tipos de Motores

1.3 Motores de impulso

◦ Força de propulsão gerada por gases espelidos em alta velocidade

Ex: motor a jato e foguetes.

Tipos de Motores

Motores Alternativos

1.1 Motores Alternativos

1.1.1 Nomenclatura

Motor em corte

Pistão

Cilindro

Válvulas

Pistão

Cilindro

Válvulas

Motores Alternativos Ponto Morto Superior

(PMS)

Ponto Morto Inferior (PMI)

Volume Total (curso) (V1)

Volume Morto (câmara de combustão) (V2)

Cilindrada (V = V1 – V2)

(V1)

(V2)

1.1 Motores Alternativos1.1.1 Nomenclatura

Motores Alternativos Observa-se que:

V = p x D2 x curso x n , 4

Onde:

V = volume do motor

Curso = medida em cm

D = diâmetro do cilindro em cm

n = número de cilindros

1.1 Motores Alternativos1.1.1 Nomenclatura• Cálculo da Cilindrada

Motores Alternativos Exemplo:

◦ Um conhecido motor de quatro cilindros fabricado no Brasil tem como diâmetro dos cilindros 86mm, e curso 86mm, logo o calculo é o seguinte:

V = p x 8,62 x 8,6 x 4 , logo 4

V = 1998,22 cm3 ,

V = 2,0 L

1.1 Motores Alternativos1.1.1 Nomenclatura• Cálculo de cilindrada

É a relação entre o volume total

(V1) e o volume morto (V2)

rv = V1

V2

Ex: Se um motor possui uma taxa de 10:1, significa que a câmara de combustão, quando distendida possui 10 vezes maior volume em relação a câmara comprimida

Quanto maior a taxa de compressão, maior rendimento termomecânico.

1.1 Motores Alternativos1.1.1 Nomenclatura• Taxa de Compressão (rv)

Motores Alternativos

1.4 Classificação dos motores

1.4.1 Ignição (MIF ou MIE)

1.4.2 Número de tempos

Motores Alternativos

1.4.1 MIF (motores de ignição por faísca) ou Otto

◦ Combustão inicia-se no fluído ativo, graças à faísca que salta entre os eletrodos de uma vela.

◦ a faísca atinge a mistura combustível-ar, previamente dosada (carburador ou sistema de injeção)

◦ admitida através da válvula de admissão.

◦ provoca aumento de pressão – necessário para movimentação do pistão

Motores Alternativos

1.4.1 MIE (motores de ignição espontânea) ou Diesel

◦ Compressão do ar atinge temperatura elevada, (não necessita de uma faísca para explosão)

◦ Injeta-se combustível através de uma bomba injetora

◦ Acontece a ignição espontânea (TAI – Temperatura de Auto Ignição)

Motores Alternativos

1.4.2 Número de Tempos

◦ Tempo é o curso que o pistão realiza no processo.

◦ Esta dividido em 2 grupos (4T e 2T)

Motores Alternativos

1.4.2 Número de Tempos (cont.)

◦ 4 Tempos – pistão percorre quatro vezes o curso, duas voltas na manivela.(Admissão, Compressão, Expansão e Escape)

◦ 2 Tempos – pistão percorre duas vezes o curso, uma volta na manivela.( Expansão/Escape e Admissão/Compressão)

Motores Alternativos

Manivela

Pistão

Motores Alternativos

Ciclo de 4 Tempos – Motor de Explosão (Otto)

1º Tempo – Admissão

O pistão ao descer, aspira

a mistura combustível-ar para o cilindro através da

válvula de admissão aberta.

Ciclo de 4 Tempos – Motor de Explosão (Otto)

2º Tempo – Compressão

A válvula de admissão fecha-se,

o pistão sobre comprimindo a mistura (combustível-ar) e salta uma faísca proveniente da vela.

Motores Alternativos

Ciclo de 4 Tempos – Motor de Explosão (Otto)

3º Tempo – Expansão

A mistura inflamada pela faísca

da vela, explode e empurrao pistão para baixo

Motores Alternativos

Ciclo de 4 Tempos – Motor de Explosão (Otto)

4º Tempo – Escape

A válvula de escape abre-se,

o pistão sobe expulsandodo cilindro os gases decombustão.

Motores Alternativos

Ciclo de 4 Tempos – CICLO COMPLETO (Otto)

Motores Alternativos

Admissão Compressão Expansão Escape

Manivela

Pistão

* duas voltas na manivela

Motores Alternativos• Exemplo de FuncionamentoMotor 4 Tempos

Motores Alternativos

Ciclo de 2 Tempos – Motor de Explosão (Otto)

1º Tempo – Expansão/AdmissãoA mistura combustível-ar

explode e empurra o pistãopara baixo. Uma nova mistura entra no cárter pela janela deadmissão.O pistão empurra a nova misturapara a janela de transferência ecomeça a abrir a janela de escape.

Cárter

Motores Alternativos

Ciclo de 2 Tempos – Motor de Explosão (Otto)

2º Tempo – Compressão/EscapeA janela de transferência é aberta,passando a mistura para a partesuperior do cilindro o que ajudaa expulsar os gases queimados.O pistão sobe, fechando a janelade escape e comprimindo a misturaNa vela salta a faísca.

Ciclo de 2 Tempos – CICLO COMPLETO (Otto)

Motores Alternativos

1ºTempo – Expansão/Admissão

2ºTempo – Escape/Compressão

* uma volta na manivela

Motores Alternativos• Exemplo de FuncionamentoMotor 2 Tempos

Motores Alternativos

O pistão ao descer aspira ar para dentro do cilindro através da válvula de admissão aberta.

A válvula de admissão fecha-se e o pistão ao subir, comprime o ar, aquecendo-o. O combustível é injetado.

1ºTempo-admissão 2ºTempo-compressão 3ºTempo-expansão 4ºTempo-escape

Motor a Diesel – Ciclo Funcionamento

O combustível inflamado pelo ar que aqueceu explode e empurra o pistão para baixo.

A válvula de escape se abre e o pistão ao subir, expele do cilindro os gases de combustão.

Motores Alternativos

• Exemplo de FuncionamentoMotor a DIESEL

Motores Alternativos Número de Cilindros

o Monocilíndricoo Policilíndricos (varios cilindros)

Cilindros em linha

Cilindros em V

Cilindros opostos

Motores Alternativos

1.4. Principais diferenças (Otto e Diesel)

A) Introdução de Combustível

Otto (MIF) – A mistura é introduzida em geral já pronta, homogeinizada e dosada.

Diesel (MIE) – Admite-se somente ar e o combustível é injetado no final do curso de compressão onde, em poquissimo tempo deverá formar uma mistura razoavelmente homogênea.Devido a isto, torna-se mais difícil obter-se altas rotações, pois se aumentar o rítmo do pistão, torna-se improvável a combustão completa.

Motores Alternativos

1.4. Principais diferenças (Otto e Diesel)

B) Ignição

Otto (MIF) – A ignição é feito por uma vela.

Diesel (MIE) – A temperatura elevada do ar comprimido provoca a ignição

Motores Alternativos

1.4. Principais diferenças (Otto e Diesel)

C) Taxa de Compressão

Otto (MIF) – A taxa de compressão varia em geral de 6 a 12.

Diesel (MIE) – Devido as próprias necessidades de ignição espontânea, o ar deve ser fortemente comprimido que as taxas devem variar entre 14 a 23.

Motores Alternativos

1.4. Principais diferenças (Otto e Diesel)

C) Peso

Otto (MIF) e Diesel (MIE) – Para uma mesma cilindrada total,os MIE são mais pesados que os MIF, ja que pelas próprias peculiaridades de seu funcionamento exigem maior robustez,por trabalharem com maiores pressões.

Motores Alternativos Vídeos Interessantes

Funcionamento de um motor ciclo Otto.

Funcionamento de um motor à Diesel.

1.2 – Motor Wankel

São motores nos quais um membro rotativo é disposto de forma a variar o volume de

trabalho de maneira análoga ao de um compressor do tipo palheta, ou por meio de alguma espécie de movimento excêntrico de um rotor em um espaço cilíndrico (usualmente não circular).

Motores Rotativos

1.2 – Motor Wankel

Este motor, de movimento rotativo, é menos usual do que os anteriores.

Realiza em cada rotação do rotor uma sequência de quatro operações – admissão, compressão, explosão e escape.

Motores Rotativos

1.2 – Motor Wankel

Motores Rotativos

Admissão

Compressão

Explosão Escape

1.2 – Motores de Turbinas a Gas

Motores de Impulso

Referencias

o Brunetti, F – Motores de Combustão Interna Apostila 2º Edição

Motores de Combustão Interna

FIM