Motores Alternativos (ENG03342) Material de apoio (parte prática)

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1 Porto Alegre - RS, Slide 1/33 /motores Material de apoio (parte prática) Turma C Porto Alegre - RS Prof. Dr. Alexandre Vagtinski de Paula depaula@ufrgs.br AULA PRÁTICA 2 Tópicos a serem abordados nesta aula Porto Alegre - RS, Slide 2/33 1. Componentes fixos dos motores alternativos 1.1. Tampa de cilindros (cabeçote) 1.2. Bloco 1.3. Cárter 2. Componentes móveis dos motores alternativos 2.1. Eixo do motor (árvore de manivelas) 2.2. Eixo de cames (eixo do comando de válvulas) 2.3. Órgãos auxiliares (bomba de combustível, bomba do sistema de arrefecimento e bomba do sistema de lubrificação) 2.4. Cilindros (camisa integral, seca e úmida) 2.5. Êmbolo (porta anel, plugue, pinos de segurança, fendas transversais, chapas auto-térmicas) 3. Fixação êmbolo-pino-biela 3.1. Pino flutuante 3.2. Pino oscilante 3.3. Pino preso 1

2 Porto Alegre - RS, Slide 3/33 1. Componentes fixos dos motores alternativos Tampa de cilindros (cabeçote) Bloco Cárter (depósito do lubrificante) conjunto_motor.jpg Grandes_Componentes_Motor/Foto3.jpg Porto Alegre - RS, Slide 4/ Tampa de cilindros (cabeçote) - Geralmente é confeccionado em ferro fundido (FoFo) ou em liga de alumínio. Cabeçote de um GM Monza 1.8 Álcool ( ). Cabeçote de uma motocicleta Honda CRF thickbox_default/cabecote-honda-crf jpg 2

3 Porto Alegre - RS, Slide 5/33 Cabeçote de um motor HEMI f e935660ea781.jpg Cabeçote de um motor flat head. AAAAAAAAAFg/HhkmbMf9RF8/s1600/Ford%2BFlathead%2BHead.jpg Cabeçote de um motor com 4 válvulas por cilindro. Cabeçote de um motor com 5 válvulas por cilindro. Complete18TCylinderHeadPic3.jpg Porto Alegre - RS, Slide 6/ Bloco - Também é geralmente confeccionado em FoFo ou em liga de alumínio. Bloco do motor com 6 cilindros em linha (Chevrolet Silverado - Diesel). large_default/bloco-de-motor-6-cilindros-silverado-.jpg Bloco do motor com 4 cilindros em linha. Bloco do motor com 4 cilindros em linha (Perkins - Diesel). 3

4 Porto Alegre - RS, Slide 7/33 Bloco em V de um motor de 8 cilindros (V8). Bloco com cilindros opostos ou contrapostos (boxer). O termo VR vem da combinação de motor em V e Reihenmotor, que em alemão significa motor em linha. A combinação dos dois pode ser traduzida como "o motor V em linha". O ângulo geralmente é de apenas 10,6 ou 15 Bloco VR de um motor de 6 cilindros (VR6) e1e0-42b4-8bdb-f0ce72a984c5_large.jpg?v= Bloco com cilindros radiais /KirkAlbertCC_DM2/26/X.jpg Porto Alegre - RS, Slide 8/33 Bloco em W de um motor de 16 cilindros (W16). AAAAAAAAALE/9j36Wy7EY3A/s1600/DSC01936.jpg Cabeçote de um motor W

5 - Algumas animações: Porto Alegre - RS, Slide 9/33 Animação do movimento de um motor com 4 cilindros em linha. Animação do movimento de um motor boxer com 4 cilindros. s/ad6e4bfc5ad d3c0db76029a1/large.gif Animação do movimento de um motor com 8 cilindros em V. hjywkevwczep2/giphy.gif Animação do movimento de um motor VR com 6 cilindros. Technik/Hubkolbenmotor/VR6A2.gif Animação do movimento de um motor com 16 cilindros em W. Animação do movimento de um motor radial com 9 cilindros Cárter (depósito do lubrificante) - Geralmente confeccionado em chapa de aço. Porto Alegre - RS, Slide 10/33 Cárter de um Fiat Spazio (1977 / 1986) /422517_A.jpg?v= Cárter seco de um Corvette Z06. Cárter de um Chevrolet Cobalt (2012) / jpg?v=

6 Porto Alegre - RS, Slide 11/33 - Vale ressaltar que nos motores de dois tempos os cárteres são mais robustos, a fim de resistir às diferenças de pressão. - O movimento alternativo do êmbolo do motor dará origem a pressões acima e abaixo (vácuo) da atmosférica no cárter. - Estes motores não utilizam o cárter como depósito de óleo Lateral-direita-do-motor-375x500.jpg Motor de dois tempos de um DKW (1966). Janelas-de-escape-na-lateral-esquerda-do-motor-500x375.jpg Porto Alegre - RS, Slide 12/33 6

7 2. Componentes móveis dos motores alternativos Came Porto Alegre - RS, Slide 13/33 Eixo de cames (eixo do comando de válvulas) Válvula Volante Eixo do motor (árvore de manivelas) Porto Alegre - RS, Slide 14/33 Came Eixo de cames (eixo do comando de válvulas) Pino Êmbolo Válvula Biela Volante Eixo do motor (árvore de manivelas) 7

8 Porto Alegre - RS, Slide 15/ Eixo do motor (árvore de manivelas) - Acoplado a ele está a biela êmbolo. - Componentes: - êmbolo - pino - biela - casquilho - árvore de manivelas Pino Biela Êmbolo Casquilho ABAAABCFoAK-41.jpg Eixo do motor (árvore de manivelas) C/060002a.png Porto Alegre - RS, Slide 16/33 Pino Êmbolo Biela Eixo do motor (árvore de manivelas) 8

9 2.2. Eixo de cames (eixo do comando de válvulas) Porto Alegre - RS, Slide 17/33 - Controla a entrada de combustível (gases) e saída de gases (válvulas) através de peças excêntricas. - Componentes: - tucho - haste - balancim - eixo do balancim - válvula - mola - O tucho serve para aumentar a área de contato da haste com o came Eixo de cames (eixo do comando de válvulas) Porto Alegre - RS, Slide 18/33 Eixo do balancim Haste Tucho Came Eixo de cames Balancim Mola Válvula Êmbolo Biela Eixo do motor (árvore de manivelas) 9

10 Porto Alegre - RS, Slide 19/33 Nesta animação (esquemática) os tuchos foram omitidos! 51KtHjgjXvgc/giphy.gif Animação esquemática de um motor com 4 cilindros em linha de 16 válvulas e duplo comando de válvulas Órgãos auxiliares Porto Alegre - RS, Slide 20/33 - São componentes móveis necessários para o funcionamento adequado do motor. Podem ser bombas ou ventiladores. a) Bomba de combustível: - Membrana ou diafragma: utilizada em motores antigos. - Êmbolo: pistão ao invés de membrana. - Engrenagens ou lóbulos: motor a Diesel. - Eletrobomba: de rotor excêntrico. Para motores a gasolina com injeção eletrônica. São de baixa pressão. Tinha um came que pressionava o conjunto mola/diafragma. - Trabalha com tensão da bateria. Fica geralmente no cofre do tanque, sendo refrigerada pelo próprio combustível (p = 5 bar. Para flex, p = 3,5 bar). *Na injeção direta de gasolina ainda é necessária uma bomba de prépressão (eletrobomba, com p mín de 2 bar) para não haver cavitação na bomba de média pressão. 10

11 Porto Alegre - RS, Slide 21/33 *Na injeção de Diesel a bomba de pré-pressão é geralmente de engrenagens ou lóbulos, com pressão variando de 2 a 50 bar). A bomba de média pressão geralmente é de 3 êmbolos, para pressões maiores. - Também, nos veículos a GNV, deve haver um sistema que desligue a bomba, pois não há gasolina/etanol sendo injetado. b) Bomba do sistema de arrefecimento (bomba d água) - Centrífuga: acoplada ao eixo do comando de válvulas por correia dentada. - Não se usa água da torneira como fluido de trabalho nestes componentes, por ela conter vários elementos químicos que agridem as partes internas das bombas. Porto Alegre - RS, Slide 22/33 c) Bomba do sistema de lubrificação (bomba de óleo) - Bomba de engrenagens: é mais simples, robusta, barata e a mais utilizada. Praticamente não dá manutenção. - Pode ir dentro ou fora (acoplada ao comando de válvulas por uma engrenagem helicoidal) do reservatório de óleo. - Bomba de lóbulos - Bomba de palhetas: mais raro de ser utilizada. 11

12 2.4. Cilindros Porto Alegre - RS, Slide 23/33 - A camisa pode ser fundida do próprio material do bloco do motor. Geralmente é feita de FoFo. - Nesta configuração ela é chamada de Camisa integral. Camisa integral - Ela sofre desgaste (cônico e elíptico) com o tempo. - A camisa pode ser usinada (retificada) até 3 vezes. - Contudo, na 1ª camada há um tratamento térmico superficial. Camisa seca - É projetada para durar cerca de h (aprox km). - Para motores Diesel, pode durar de h a h. Camisa úmida ou molhada Tipos de camisas para cilindros (Giacosa, 1988). Porto Alegre - RS, Slide 24/33 - Mas também pode ser inserido outro cilindro dentro do bloco, existindo mais duas configurações: - Camisa seca: onde não há contato direto do líquido de arrefecimento com a camisa. Camisa integral - Ex.: pode ser uma camisa de aço carbono. - A sua espessura é bem fina. - É colocada com interferência. - Não é aconselhável trocar (pode entrar ar entre o bloco e a camisa, o que dificulta a Transferência de Calor). Camisa seca - A camisa pode ser usinada (retificada). Camisa úmida ou molhada Tipos de camisas para cilindros (Giacosa, 1988). 12

13 Porto Alegre - RS, Slide 25/33 - Camisa úmida ou molhada: há contato direto do líquido de arrefecimento com as paredes da camisa, trocando calor. - É mais espessa que no caso anterior (para suportar a pressão de dentro para fora da camisa). Camisa integral - Fornece excelente transferência de calor. - Pode ser trocada. - É mais cara que o caso anterior. Camisa seca Desenho da montagem de uma camisa úmida. Camisa úmida ou molhada Tipos de camisas para cilindros (Giacosa, 1988) Êmbolo Porto Alegre - RS, Slide 26/33 - A maioria é feita de alumínio fundido ou forjado. Os mais antigos eram de FoFo. Cabeça Canaletas que recebem anéis para vedação Zona do fogo Anel de fogo No mínimo 2 anéis de compressão 1 ou mais anéis de óleo ou raspadores* (só em motores 4T) Saia Conecta com a biela - Faz com que a névoa de óleo entre no pistão e limpe a camisa do cilindro. *Retira o excesso de óleo, homogeneizando a superfície. *Entre o anel e a canaleta há uma pequena mola, facilitando a separação. 13

14 Porto Alegre - RS, Slide 27/33 - Nos motores Diesel pode haver mais de um anel de óleo. - Nos motores de competição pode haver apenas um anel de compressão, visando diminuir o atrito. Podem apresentar ranhuras adicionais para vedação por labirinto. Geralmente são confeccionados em liga de alumínio forjado. - Alguns motores Diesel antigos ainda possuem os seguintes elementos: - Porta anel: inserção metálica na 1ª canaleta (mais próximo da cabeça) para resistir ao trabalho. Aumenta a vida útil, pois é feito de material mais resistente. Porto Alegre - RS, Slide 28/33 - Plugue: inserção metálica na cabeça do êmbolo com a finalidade de proteger a zona de injeção para evitar a erosão por impactação líquida. - Nos motores Diesel com injeção mecânica (até 250 bar), é confeccionado geralmente de chapa de aço fundido. - Nos motores Diesel eletrônicos (jato de injeção com até 1350 bar), é confeccionado geralmente de aço ao cromo forjado. - Pinos de segurança: São para motores de 2 tempos. Vão na canaleta para evitar que o anel gire e suas fendas batam nas janelas, provocando fluxo de Blowby (passagem de gases de combustão da câmara para o cárter). 14

15 Porto Alegre - RS, Slide 29/33 - Fendas transversais: em veículos mais antigos, inseriam-se dois cortes na canaleta do raspador ou logo abaixo no êmbolo. - Serviam como barreira térmica e aumentavam a flexibilidade da saia. - Chapas auto-térmicas: em veículos mais antigos, eram realizadas duas inserções metálicas na região do perímetro do pino (internas ao êmbolo) para controlar a dilatação térmica. Porto Alegre - RS, Slide 30/33 3. Fixação êmbolo-pino-biela - Pode ser realizado de três maneiras: a) Pino flutuante: solto na biela e no êmbolo (é a melhor!). Tem que lubrificar. Pino flutuante - São livres (sem interferência) tanto no êmbolo quanto na biela. Para evitar seu deslocamento, utilizam-se travas ou anéis de segurança. b) Pino oscilante: preso na biela e solto no êmbolo. Pino oscilante - É de menor custo. - Entra por interferência. c) Pino preso: solto na biela e preso no êmbolo. - Geralmente utilizam roletes de agulha cônica. Pino preso Tipos de fixação para êmbolo. Automotive01/fig0330.gif 15

16 Porto Alegre - RS, Slide 31/33 a) Pino flutuante: b) Pino oscilante: c) Pino preso: Tipos de fixação para êmbolo (Giacosa, 1988). Porto Alegre - RS, Slide 32/33 - Referências: Heywood, J. B. Internal Combustion Engine - Fundamentals, Mcgraw- Hill, New York, 960 p., 1988 (ISBN: ). Taylor, C.F. Análise dos Motores de Combustão Interna, Vol. 1, Editora Edgard Blucher, São Paulo, 558 p., Taylor, C.F. Análise dos Motores de Combustão Interna, Vol. 2, Editora Edgard Blucher, São Paulo, 531 p., Giacosa, D. Motores Endotérmicos, Ediciones Omega, Barcelona, 876 p., 1988 (ISBN: ). Bosch, Manual de Tecnologia Automotiva, Editora Blucher, São Paulo, 1232 p., 2006 (ISBN: ). Bosch, Automotive Electric/Electronic Systems, SAE International, 347 p., 1988 (ISBN: ). William, B. R. e Mansour, N. P. Understanding Automotive Electronics, Newnes, Indiana, 470 p., 2003 (ISBN: ). 16

17 Porto Alegre - RS, Slide 33/33 - Referências: Guibet J. C., Fuels and Engines, Vol. 1, Editions Technip, Paris, 456 p., 1999 (ISBN: ). Guibet J. C., Fuels and Engines, Vol. 2, Editions Technip, Paris, 448 p., 1999 (ISBN: ). Owen, K, Coley, T. e Weaver, C. S. Automotive Fuels Reference Book, SAE International, Warrendale, 976 p., 1995, (ISBN: ). Lenz, H. P. Mixture Formation in Spark-Ignition Engines, Springer- Verlag, New York, 400 p., 1992 (ISBN: ). Plint, M. J e Martyr, T. Engine Testing: Theory and Practice, 3 rd Edition, SAE International, Burlington, 464 p., 2007 (ISBN: ). Brunetti, F. Motores de Combustão Interna, Vol. 1, Editora Blucher, São Paulo, 553 p., 2012 (ISBN: ). Brunetti, F. Motores de Combustão Interna, Vol. 2, Editora Blucher, São Paulo, 486 p., 2012 (ISBN: ). 17