Motores de Combustão Interna MCI

Transcrição

1 Motores de Combustão Interna MCI Aula 2 Funcionamento Motores Alternativos Motores Rotativos Prof. KaioDutra

2 Classificação Quando ao movimento do pistão: Alternativo(Otto, Diesel) Rotativo(Wankel, Quasiturbine)

3 Motores Alternativos

4 Rotativo

5 Rotativo

6 Motores Alternativos São Basicamente Divididos em dois Grupos: Motores de combustão interna a quatro tempos Motores de combustão interna de dois tempos

7 Motores Alternativos Nos dois processos que ocorrem nos Motores de Combustão Interna Alternativos de dois e quatro tempos, podemos ainda incluir uma subdivisão: Ciclo Otto; Ciclo Diesel.

8 Ciclo Otto O Ciclo de Otto é um ciclo termodinâmico, que idealiza o funcionamento de motores de combustão interna de ignição por centelha. Foi definido por Beau de Rochas e implementado com sucesso pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto em 1876, e posteriormente por Étienne Lenoir e Rudolf Diesel. Motores baseados neste ciclo equipam a maioria dos automóveis de passeio atualmente.

9 Ciclo Diesel A designação motor a diesel é homenagem a Rudolf Diesel, engenheiro alemão. Diesel construiu seu primeiro motor em O motor explodiu e quase o matou, mas ele provou que o combustível poderia ser inflamado sem uma centelha. Diesel colocou em funcionamento o primeiro motor bem-sucedidoem1897.

10 Motores 4 Tempos O ciclo se completa a cada quatro cursos do êmbolo, de onde vem a sua denominação; Um ciclo de trabalho estende-se por 2 rotações da árvore demanivelas,ouseja,4cursosdopistão; Durante os 4 tempos(2 rotações), transmitiu-se trabalho ao pistão só uma vez, os outros 3 tempos são passivos absorvem energia.

11 Alphonse Beaude Rochas( ) Alphonse Beau de Rochas ( ) foi um engenheiro francês que criou o princípio do motor de combustão interna de quatro tempos. Sua abordagem deu ênfase a importância da compressão da mistura de combustível e ar antes da ignição. Ele completou sua pesquisa aproximadamente ao mesmo tempo que o engenheiro alemão Nicolaus Otto.

12 Motores 4 Tempos As principais partes constituintes de um motor de quatro tempos são mostradas na Figura, sendo elas: válvula de admissão(a) válvula de descarga(b) pistão(c) biela(d) Virabrequim(E) Carter(F) Vela(G).

13 4 Tempos: 1º Tempo Curso de Admissão 2º Tempo Curso de Compressão 3º Tempo Curso de Combustão e Expansão 4º Tempo Curso de Escape

14 1º Tempo -Admissão Estando o pistão no PMS, o mesmo começa a descer estando aberta a válvula de admissão e fechada a válvula de descarga. O êmbolo, ao descer gera um vácuo no interior do cilindro, aspirando a mistura ar-combustível (Ciclo Otto) ou somente ar (Ciclo Diesel) até o PMI, quando a VA se fecha, cumprindo-se meia volta do virabrequim(180º).

15 2º Tempo -Compressão Estando válvula de admissão e válvula de descarga fechadas, a medida que o pistão desloca-se para o PMS, o mesmo comprime o conteúdo do cilindro, aumentando a sua temperatura e pressão interna, figura 03. O virabrequim gira outros 180º, completando o primeiro giro (volta completa- 360º).

16 3º Tempo -Expansão Nestafase produz-se aenergiaque será transformada em trabalho mecânico. Pouco antes do pistão atingir o PMS com VA e VD fechadas, a mistura ar/combustível é queimada. A energia liberada nesta combustão dá origem a uma força no êmbolo, deslocando-o do PMS ao PMI. Esta força é transmitida do êmbolo, através da biela, ao virabrequim girando-o (executa meia volta- 180º).

17 4º Tempo -Exaustão Com a VA fechada e a VD aberta, o êmbolo, ao deslocar-se do PMI para o PMS, onde VD se fecha, expulsa os produtos da combustão. O virabrequim executa outra meia volta - 180º, completando o ciclo(720º).

18 Ciclo Quatro Tempos, Ciclo Diesel O motor Diesel, trabalhando a quatro tempos, possui basicamente duas grandes diferenças deummotoragasolina: Omotoraspiraecomprimeapenasar. Umsistemadeinjeçãodosa,distribuiepulverizao combustível em direção dos cilindros. O combustível inflama-se ao entrar em contato com o ar, fortemente aquecido pela compressão. Utiliza taxa de compressão de, aproximadamente 19:1.

19 Motores 2 Tempos Combinam em 2 cursos do êmbolo as funções dos motores de 4 tempos; Háumcursomotorparacadavoltadovirabrequim; Motores normalmente sem válvulas; Cárter tem dimensões reduzidas e recebe a mistura ar/combustível e o óleo de lubrificação.

20 Motores 2 Tempos

21 Motores 2 Tempos As principais partes constituintes dos motores a dois tempos são: pistão(a) eixo virabrequim(b) veladeignição(c) biela(d) cárter(e) janelas de escapamento(f) janeladeadmissão(g) janela de transferência(h).

22 1º Tempo -Curso de Admissão e Compressão O êmbolo dirige-se ao PMS, comprimindo a mistura ar-combustível. As janelas de escape e carga são fechadas, abrindo-se a janela de admissão. Com o movimento do êmbolo, gera-se uma pressão baixa dentro do carter e assim, por diferença de pressão admite-se uma nova mistura ar-combustível-óleo lubrificante, que será utilizado no próximo ciclo. Pouco antesdeatingiropms,dá-seacentelha, provocando a combustão da mistura, gerando uma força sobre o êmbolo. Inicia-se então o próximo ciclo.

23 1º Tempo -Curso de Admissão e Compressão É o curso de trabalho. No PMS, dado início à combustão por meio de uma centelha(spark), o êmbolo é forçado até o PMI. Durante o curso, o êmbolo passa na janela de descarga dando vazão aos gases da combustão. Ao mesmo tempo o êmbolo abre a janela de carga permitindo que uma nova mistura arcombustível entre no cilindro preparando-o para o novo ciclo e forçando os gases provenientes da combustão para fora (lavagem). O virabrequim, neste primeiro tempo, dá meia volta, 180 graus.

24 Motores 2 Tempos

25 Ciclo Dois Tempos, Ciclo Diesel O motor Diesel a dois tempos não trabalha com uma pré-compressão no carter. Ele tem carregamento forçado por meio de um compressor volumétrico (rotativo) ou de uma ventoinha. Possui também um sistema de lubrificação semelhante aos motores de quatro tempos, isto é, leva óleo no carter e possui bomba de óleo, filtro, etc.

26 Ciclo Dois Tempos, Ciclo Diesel

27 Ciclo Dois Tempos, Ciclo Diesel

28 Motores 2 Tempos -Vantagens Os motores a dois tempos apresentam as seguintes vantagens: É um motor de construção simples; É um motor leve; Possui baixo custo de aquisição e manutenção; Produz maiores rotações.

29 Motores 2 Tempos -Desvantagens E tem como desvantagens: Pouco econômico, pois uma parte da mistura admitida no cilindro escapa junto com os gases queimados; Maior aquecimento, pois as combustões ocorrem com maior freqüência; Lubrificação imperfeita, pois é preciso fazê-la através do óleo diluído no combustível; Motor a dois tempos perde eficiência quando há alteração nas condições de rotação, temperatura e altitude.

30 Motores Rotativos São Basicamente Divididos em dois Grupos: MOTOR WANKEL MOTOR QUASITURBINE

31 Motor Wankel O motor Wankel, consta apenas de cilindro, de duas partes rotativas, árvore com respectivo excêntrico, volantes, massas de compensação e o pistão rotativo, que gira engrenado a um pinhão fixo.

32 Motor Wankel-Funcionamento Escape Admissão Compressão Ignição/Expansão

33 Motor Wankel-Funcionamento

34 Vantagens Menos peças móveis: maior confiabilidade Rotação direta sobre o eixo Menor vibração:menos peças móveis (biela, volante) Transmissão de potência mais suave Elevada rotação do eixo Peso menor em relação à alternativos

35 Desvantagens Emissão de poluentes alta Alto consumo de combustível Problemas de estanqueidade Custo de manutenção elevado

36 Exemplos de Aplicação MazdaRX-7 CILINDRADA: cm³ POTÊNCIA: 255 cv a rpm POTÊNCIA ESPECÍFICA: 196,1 cv/l TORQUE: 30 kgfma rpm

37 Exemplos de Aplicação MazdaRX 2000 CILINDRADA: cm³ POTÊNCIA: 280 cv a rpm POTÊNCIA ESPECÍFICA: 215,3 cv/l TORQUE: 21,3 kgf.m a rpm

38 Motor Quasiturbine Muita potência, torque uniforme, baixa vibração, pouco consumo, peso reduzido. Parece plataforma eleitoral, mas são as qualidades proclamadas pelos inventores do Quasiturbine, um motor rotativo com características inéditas que está sendo desenvolvido no Canadá.

39 Motor Quasiturbine Criado por um grupo encabeçado pelo físico Gilles Saint-Hilaire, o Quasiturbine recebeu este estranho nome por funcionar de forma semelhante a uma turbina. As turbinas geram energia de forma contínua, sem interrupção. Em cada rotação, ou seja, 360 graus, o QT gera energia durante 328 graus. Para comparar, num motor normal, de quatro tempos, cada pistão gera energia apenas uma vez a cada duas rotações e, assim mesmo, no máximo por 90 graus.

40 Como Funciona