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Motores de combustão

interna

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Motor de combustión intena

Um motor de combustión interna éum tipo de máquina que obtémenergia mecânica]] directamente da

energia química produzida por umcombustível que arde dentro de umacâmara de combustión, a parteprincipal de um motor. Empregam-semotores de combustión interna de

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Combustível é qualquer material capaz de libertarenergia quando se queima, e depois mudar ou

transformar sua estrutura química. Supõe a libertaçãode uma energia de sua forma potencial a uma formautilizable (por ser uma reacção química , conhece-secomo energia química ). Em general trata-se desubstâncias susceptíveis de queimar-se , .

CaracterísticasA principal característica de um combustível é seupoder calorífico , que é o calor desprendido pelacombustión completa de uma unidade de massa (kilogramo ) de combustível. Este calor ou podercalorífico, também chamado capacidade calorífica, semede em julho]] (joule em inglês), caloría ou BTU,dependendo do sistema de unidades .

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Tabela de poderescaloríficos de substâncias

combustíveis

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● Quinto nível

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HistóriaOs primeiros motores de combustão interna não tinham

compressão, senão que funcionavam com uma mistura de are combustível aspirada ou soprada dentro durante a primeiraparte do movimento do sistema. A distinção mais significativaentre os motores de combustãon interna modernos e os

desenhos antigos é o uso da compressão .Estrutura e funcionamen toOs motores Otto e os diésel têm osmesmos elementos principais.

Câmara de combustión

A câmara de combustión é um cilindro,pelo geral fixo, fechado em um extremo edentro do qual se desliza um pistón muitoajustado ao cilindro. A posição para dentroe para fora do pistón modifica o volume

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Denomina-se pistón a um dos elementos básicos do motor de combustión interna .

Trata-se de um émbolo que se ajusta ao interior das paredes docilindro mediante [[aro s flexíveis chamados segmentos ou anéis .Efectua um movimento alternativo, obrigando ao fluído que ocupa ocilindro a modificar sua pressão e volume ou transformando emmovimento a mudança de pressão e volume do fluído.Através da articulação de biela e cigüeñal , seu movimentoalternativo transforma-se em rotativo neste último.Pode fazer parte de Bomba (fluídos)|bomba]]s, compresor é e motoré. Constrói-se normalmente em aleación de aluminio .

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Denomina-se biela a um elemento mecânico que submetido aesforços de tracção ou compressão, transmite o movimentoarticulando a outras partes da maquina.Actualmente as bielas são um elemento básico nos motores de

combustión interna e nos compressores alternativos.Partes da bielaPodem-se distinguir três partes em uma biela.A parte trasera de biela no eixo do piston, é a partecom o buraco de menor diámetro, e na que seintroduz o casquillo a pressão, no que depois se insereo bulón, um cilindro ou tubo metálico que une a bielacom o pistón .O corpo da biela é a parte central, está submetido aesforços de tracção-compressão em seu eixolongitudinal, e costuma estar aliviado, apresentandopelo geral uma secção em forma de duplo T, e emalguns casos de cruz.A cabeça é a parte com o buraco de maior diámetro, ecostuma-se compor de duas metades, uma solidariaao corpo e uma segunda postiza denominadasombrerete , que se une à pri meira me diante t ornillos.

Entre estas duas metades se aloja um casquillo , cojinete ourodamiento , que é o que abraça à correspondentemuñequilla ou muñón no cigüeñal .

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Tipos de biela em função da forma de sua cabeçaEm função da forma da cabeça de biela, e como se une a elao sombrerete, se podem distinguir:Biela enteriza: É aquela cuja cabeça de biela não é

desmontable, não existe o sombrerete. Nesses casos oconjunto cigüeñal-bielas é indesmontable, ou bem édesmontable porque o cigüeñal se desmonta nasmuñequillas.Biela aliviada: Se o ângulo que forma o plano que divide asduas metades da cabeça de biela, não forma um ângulorecto com o plano médio da biela, que passa pelos eixos depé e cabeça, senão que forma um ângulo, então se diz que abiela é aliviada.MateriaisPelo geral, as bielas dos motores alternativos de combustióninterna realizam-se em aço temperado]] mediante forja,ainda que há motores de competição com bielas de titanio ou aluminio , realizadas por operações de arranque dematerial.

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Sistema de alimentação

O sistema de alimentação de combustível de um motor de combustióninterna consta de um depósito, uma bomba de combustível e umdispositivo que vaporiza ou atomiza o combustível líquido, para poderser queimado. Chama-se carburador ao dispositivo utilizado com estefim nos motores Otto, ainda que também se pode introduzir ocombustível atomizado nos cilindros através de uma Bomba de

inyección de combustível.

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Uma bomba de combustível é um dispositivo que lheentrega ao fluído de trabalho ou combustível a energianecessária para se deslocar através do carburador para

depois entrar na válvula de admisión ondeposteriormente passa ao cilindro.As pressões com as que trabalha a bomba dependem emgrande parte do tipo de motor que se tenha. Assim,quanta mais potência precise um motor, maiorquantidade de cilindros farão falta, pelo que precisar-se-á uma bomba de maior potência.carburador é o dispositivo que faz a mistura de ar]]-

combustível no motores de gasolina . A fim de que o motor funcione mais economicamente e obtenha a maior potência de saída, é importante que a gasolina esteja misturada como ar nas proporções óptimas

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Construção e operação do carburadorO carburador possui uma divisão onde a gasolina e o ar sãomisturados e outra porção onde a gasolina é armazenada (cuba).Estas partes estão divididas mas estão ligadas pela tobera principal.A relação de ar]]- combustível é determinante do funcionamento domotor. Finque-a é que o ar deve ser frio para que este rendimento sefaça.Na carreira de admisión do motor, o pistón baixa dentro do cilindro ea pressão interior do cilindro diminui, aspirando ar desde opurificador, carburador e colector de admisión fluindo até o cilindro.Quando este ar passa através da porção estreita do carburador, avelocidade se eleva, e pelo efeito Venturi aspira a gasolina desde atobera principal. Esta gasolina aspirada é soprada e espalhada pelofluxo de ar e é misturada com o ar.Esta mistura ar-combustível é depois aspirada dentro do cilindro. Aquantidade de ar é controlada pela válvula de aceleração ligada aopedal do acelerador, determinando-se assim a quantidade de misturaar/gasolina aspirada.

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Princípio de operação do carburadorVeja-se também: princípio de BernoulliEI carburador opera basicamente com o mesmo princípio de umpulverizador de pintura. Quando o ar é soprado, cruzando o eixoda tubería pulverizadora, a pressão interior da tubería cai. Olíquido no pulverizador é portanto aspirado dentro da tubería eatomizado quando é rozado pelo ar. Enquanto maior seja arapidez do fluxo de ar que atravessa a parte superior da tuberíade aspiração, maior é a queda de pressão nesta tubería e umamaior quantidade de líquido é aspirada dentro da tubería.

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Sistema de Distribuição

A cada cilindro tomada o combustível e expulsa os gases através deválvulas de cabezal ou válvulas deslizantes. Um berço mantém

fechadas as válvulas até que se abrem no momento adequado, aoactuar as levas de uma árvore de levas rotatorio movido pelocigüeñal, estando o conjunto coordenado mediante a correa de distribuição .Os motores precisam uma forma de iniciar a ignición do combustíveldentro do cilindro. Nos motores Otto, o sistema de ignición consiste em

um componente chamado bobina de ignição , que é um auto-transformador de alto voltaje ao que está ligado um conmutador queinterrompe a corrente do primário para que se induza um impulsoeléctrico de alto voltaje no secundário. Dito impulso está sincronizadocom a etapa de compressão da cada um dos cilindros; o impulso leva-se ao cilindro correspondente (aquele que está comprimido nesse

momento) utilizando um distribuidor rotativo e uns cabos de grafito quedirigem a descarga de alto voltaje à bujía. O dispositivo que produz aignición é a bujía que, fixado na cada cilindro, dispõe de dois eléctrodosseparados uns milímetros, entre os quais o impulso eléctrico produzuma chispa, que inflama o combustível.Se a bobina está em mau estado se sobrecalienta; isto produz perda de

energia, aminora a chispa das bujías e causa falhas no sistema deignição do automóvel.

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Uma árvore de levas é um mecanismo formado por um eixo noque se colocam diferentes levas , que podem ter diferentes formas etamanhos e estar orientadas de diferente maneira, sendo umprogramador mecânico. Os usos das árvores de levas são muito

variados, como em molinos , telar é, sistemas de Fluxo de água emtubería|distribuição de água]] ou martelos hidráulicos, ainda quesua aplicação mais desenvolvida é a relacionada com osmotores de combustión interna , nos que se encarrega de regular aabertura e o fechamento das válvulas , permitindo a admisión e oescape de gases nos cilindros.

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ReferigeraçãoDado que a combustión produz calor, todos os motores devem dispor dealgum tipo de sistema de referigeração. Alguns motores estacionarios deautomóveis e de aviões e os motores fueraborda se refrigeran com ar. Os

cilindros dos motores que utilizam este sistema contam no exterior comum conjunto de láminas de metal que emitem o calor produzido dentrodo cilindro. Em outros motores utiliza-se referigeração por água, o queimplica que os cilindros se encontram dentro de uma carcasa cheia deágua que nos automóveis se faz circular mediante uma bomba. A água serefrigera ao passar pelas láminas de um radiador. É importante que o

líquido que se usa para enfriar o motor não seja água comum e correnteporque os motores de combustión trabalham regularmente atemperaturas mais altas que a temperatura de ebullición da água. Istoprovoca uma alta pressão no sistema de enfriamiento dando lugar afalhas nos empaques e selos de água bem como no radiador; usa-se umanticongelante , pois não ferve à mesma temperatura que a água, senão

a mais alta temperatura, e que também não se congela a temperaturasmuito baixas.Outra razão pela qual se deve usar um anticongelante é que este nãoproduz sarro nem sedimentos que se adiram às paredes do motor e doradiador formando uma capa aislante que diminuirá a capacidade deenfriamiento do sistema. Nos motores navais utiliza-se água do mar para

a referigeração.

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Sistema de arranqueAo invés que os motores e as turbinasde vapor, os motores de combustióninterna não produzem um par de forçasquando arrancam (se veja

Momento de força ), o que implica quedeve se provocar o movimento docigüeñal para que se possa iniciar ociclo. Os motores de automociónutilizam um motor eléctrico (omotor de arranque ) ligado ao cigüeñalpor uma embraiagem automática quese desacopla assim que arranca o

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Tipos de motores

Motor convencional do tipo OttoO motor convencional do tipo Otto é de Ciclo de quatrotempos]]. A eficiência dos motores Otto modernos vê-selimitada por vários factores, entre outros a perda de energiapela fricción e a refrigeração.

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Funcionamento (Figura 1)1. Tempo de admisión - O ar e o combustível vaporizadoentram.2. Tempo de compressão - O vapor de combustível e o ar sãocomprimidos e ignições.3. Tempo de combustión - O combustível se inflama e o pistóné empurrado para abaixo.4. Tempo de escape - Os gases de escape conduzem-se parafora.

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Ciclo OttoCiclo Otto com valores exactosO ciclo Otto é o ciclo termodinámico ideal que se aplica no motor decombustión interna motores decombustión interna. Caracteriza-seporque todo o calor se contribui avolume constante. O ciclo consta de

seis processos, dois dos quais secancelam mutuamente:E-A: admisión a pressão constante

A-B: compressão isentrópica

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Processo adiabáticoGráfico de um processo adiabático emfunção de p e V. Em termodinámica designa-se como processoadiabático àquele no qual o sistema

(geralmente, um fluído que realiza umtrabalho ) não troca calor]] com seumeio. Um processo adiabático que éademais reversible se conhece comoprocesso isentrópico . O extremooposto, no que tem lugar a máximatransferência de calor, causando que atemperatura permaneça constante, se

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Há dois tipos de motores que se regem pelo ciclo de Otto, osmotores de dois tempos e os motores de quatro tempos. Este

último, junto com o motor diésel , é o mais utilizado nosautomóveis já que tem um bom rendimento e contamina

muito menos que o motor de dois tempos.Motor de dois tempos(Redireccionado de Ciclo de dois tempos )

O motor de dois tempos , também denominado motor de doisciclos, é um motor de combustión interna que realiza asquatro etapas do ciclo termodinámico (admisión, compressão,expansão e escape) em dois movimentos lineales do pistón (uma volta do cigüeñal ). Se diferença do mais comummotor de quatro tempos de ciclo de Otto , no que este últimorealiza as quatro etapas em duas revoluções do cigüeñal.

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CaracterísticasO motor de dois tempos se diferença em sua construção do motorde quatro tempos nas seguintes características:Ambas caras do pistón realizam uma função simultaneamente, adiferença do motor de quatro tempos no que unicamente estaactiva a cara superior.A entrada e saída de gases ao motor realiza-se através daslumbreras (orificios situados no cilindro). Este motor carece dasválvulas que abrem e fecham o passo dos gases nos motores dequatro tempos. O pistón dependendo da posição que ocupa nocilindro na cada momento abre ou fecha o passo de gases atravésdas lumbreras.O cárter do cigüeñal deve estar sellado e cumpre a função decâmara de precompresión. No motor de quatro tempos, pelocontrário, o cárter serve de depósito de lubricante .A lubricación, que no motor de quatro tempos se efectua medianteo cárter, no motor de dois tempos se consegue misturando azeitecom o combustível em uma proporção que varia entre o 2 e o 5 porcento. Dado que esta mistura está em contacto com todas as partesmóveis do motor se consegue a adequada lubricación.

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Para outros usos deste termo, veja-seCilindro (desambiguación)

O cilindro de um motor é o recinto poronde se desloca um pistón . Seu nomeprove de sua forma, aproximadamente

um cilindro geométrico.No Motor de combustión internamotores de combustión interna tais

como os utilizados nos veículosautomotores, se dispõe um ingeniosoarranjo de cilindros junto com pistones,válvulas, anéis e outros mecanismosde regulação e transmissão, pois ali é

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Camisa do cilindroEm alguns motores o cilindro é constituído por uma"camisa" que nada mais é que um tubo cilíndricocolocado no bloco do motor e que possibilita a circulaçãode água em sua volta, bem como uma fácil substituiçãoem caso de desgaste. As medidas internas da camisa docilindro vêm dadas normalmente pelo fabricante, maspodem ser rectificadas em caso de gripaje, sempre que omaterial utilizado para sua fabricação não seja nicasil.

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camisas de cilindro . Hay dos formasde hacer la parte interior del cilindro,

por donde corre el pistón. Una es darun tratamiento superficial al propiometal del bloque, que consiste enrecubrilo de un capa muy resistente deotro material distinto del que tiene elbloque. Por ejemplo, losrecubrimientos a base niquel y silicio

son de este tipo.La otra es colocar dentro del cilindrouna pieza aparte, que es la que se

denomina «camisa». Una ventaja de la

F i t

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FuncionamentoFase de admisión-compressão

O pistón desloca-se para acima (aculata ) desde seu ponto morto inferior,em seu percurso deixa aberta alumbrera de admisión. Enquanto acara superior do pistón realiza acompressão no cilindro, a cara inferiorsucciona a mistura de ar e combustívelatravés da lumbrera. Para que estaoperação seja possível o cárter temque estar sellado. É possível que o

pistón se deteriore e a culata se

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CombustívelMuitos dos motores de dois tempos empregam uma mistura degasolina sem chumbo e azeite a uma proporção de 1:40 a 1:50, agasolina sendo o agente de maior presença e tomando em conta

sempre utilizar um bom azeite.Para saber como realizar o processo de mistura correctamente,devemos de fazer uma operação matemática; Multiplicamos os litrosde gasolina pela percentagem de azeite e multiplica-se por 10, comesta fórmula saberemos a quantidade em centímetros cúbicos deazeite, que precisamos para misturar com uma quantidade concreta

de gasolina.A melhor fórmula para levar a cabo correctamente dita operação, éfazer com as ferramentas adequadas, como uma probeta calibradaonde inseriremos o azeite controlando adequadamente e aquantidade do mesmo que vamos misturar, bem como um bidón coma quantidade de gasolina desejada. Uma vez inserido o azeite dentro

do bidón, este agitar-se-á violentamente até conseguir a misturahomogénea.

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LubricaciónO azeite, misturado com a gasolina, édesprendido no processo de queimado docombustível. Devido às velocidades da mistura,o azeite se vá depositando nas paredes docilindro, pistón e demas componentes. Este

efeito é incrementado pelas altas temperaturasdas peças a lubricar. Um excesso de azeite namistura implica a possibilidade de que se gerecarbonilla na câmara de explosão, e a escassez

o risco de que se gripe o motor.Estes azeitescostumam ser do tipo SAE 30, ao que se lheacrescentam aditivos como inhibidores decorrosión e outros.A mistura de azeite egasolina é ideal fazer em um recipiente aparte,e uma vez misturados, vertê-los ao deposito.

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Vantagens e inconvenientesVantagensO motor de dois tempos não precisa válvulasdos mecanismos que as governam, portanto émais leve e de construção mais singela, peloque resulta mais económico.Ao produzir-se uma explosão pela cada volta doiguala, enquanto dá uma explosão pela cadaduas voltas de cigüeñal no motor de quatro

tempos, desenvolve mais potência para umamesma cilindrada e sua marcha é mais regular.Podem operar em qualquer orientação já que ocárter não armazena o lubrificante.

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Inconvenientes

Este motor consome azeite, já que alubrificação consegue-se incluindouma parte de azeite no combustível.

Este azeite penetra com a mistura nacâmara de combustión e queima-seproduzindo emissões contaminantes esujeira dentro do cilindro que podemafectar à bujía impiendo o correctofuncionamento.Seu rendimento é inferior já que acompressão, na fase de compressão-

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AplicaçõesAo ser um motor ligeiro e económico émuito usado em aplicações em que nãoé necessária muita potência tais comomotocicletas, motores fora borda,motosierras, cortadoras de grama, etc.Seu uso em automóveis e camiões temsido ocasional mas nunca se

consolidou. Também em ocasiões seusou este tipo de motores para ageração de electricidade ou para anavegação marítima.

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Motor diéselO motor diésel é um motor térmico de Motor de combustióninterna|combustión interna]] cuja ignição se consegue pelatemperatura elevada que produz a compressão do ar no interiordo cilindro. Foi inventado e patentado por Rudolf Diesel em 1895, do qual deriva seu nome. Foi desenhado inicialmente eapresentado na feira internacional de 1900 em Paris como oprimeiro motor para " biocombustible ", como azeite puro depalma ou de coco. Diesel também reivindicou em seu patente ouso de pó de carvão como combustível, ainda que não se utilizapelo abrasivo que é.

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Partes:

O motor diesel constitui-sebasicamente das mesmaspartes que um motor decarburación, algumas desuas partes são:

Bloco Culata Ci üeñal

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Princípio de funcionamento

Bomba de inyeção diésel de CitroënXUD.Um motor diésel funciona mediante aignición (queima) do combustível aoser inyectado em uma câmara (ouprecámara, no caso de inyecciónindirecta) de combustión que contémar a uma temperatura superior àtemperatura de autocombustión , sem

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Vantagens e desventajasA principal vantagem dos motoresdiésel, comparados com os motores agasolina, é seu baixo consumo decombustível. Devido ao constante

ganho de mercado dos motores diéselem turismos desde a década de 1990(em muitos países europeus já supera ametade), o preço do combustível temsuperado à gasolina devido aoaumento da demanda. Este facto temgerado grandes problemas aos

tradicionais consumidores de gasóleo,

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AplicaçõesVista de um motor marinhoMaquinaria agrícola ( tractor é,cosechadoras )

Propulsão ferroviária Propulsão marinhaAutomóveis e camiõesVeículos de propulsão a orugaGrupos generadores de energiaeléctrica (centrais eléctricas e deemer ência

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Ciclo do diéselCiclo termodinámico de um motordiésel lento.O ciclo do motor diésel lento (emcontraposição ao ciclo rápido, maisaproximado à realidade) ideal de quatrotempos é uma idealización do diagramado indicador de um motor Diesel, noque se omiten as fases de renovado damassa e se assume que o fluídotermodinámico que evolui é um gás

perfeito, em geral ar. Ademais, aceita-

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Consta das seguintes fases:Compressão , processo 1-2: é um processo de compressãoadiabática reversible ( isentrópica ). Vem a simbolizar oprocesso de compressão da massa fresca no motor real, noque no pistón, estando no ponto morto inferior (PMI),começa sua carreira de ascensão, comprimiendo o arcontido no cilindro. Isso eleva o estado termodinámico dofluído, aumentando sua pressão, sua temperatura ediminuindo seu volume específico, em virtude do efeito adiabático . Na idealización, o processo vem governadopela equação da isentrópica , com k índice depolitropicidad isentrópico.Combustión , processo 2-3: nesta idealización, sesimplifica por um processo isóbaro. No entanto, acombustión Diesel é bem mais complexa: no meio doponto morto superior (PMS) (em general um pouco dantesde atingí-lo devido a problemas relacionados com a inérciatérmica dos fluídos), inicia-se a inyección do combustível( em motores de automóveis, gasóleo, ainda que bastaapenas que o combustível seja o suficientemente

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3- Expansão , processo 3-4: sesimplifica por uma expansãoisentrópica do fluídotermodinámico, até o volumeespecífico que se tinha aoinício da compressão. Narealidade, a expansão produz-

se em consequência doelevado estado termodinámicodos gases depois da