Motores de Combustão Interna MCI

Transcrição

1 Motores de Combustão Interna MCI Aula 3 - Estudo da Combustão Componentes Básicos dos MCI

2 Combustão Combustão ou queima é uma reação química exotérmica entre um substância (combustível) e um gás (comburente), geralmente o oxigênio, para liberar calor. Em uma combustão, um combustível reage com um comburente, e como resultado se obtém compostos resultantes da união de ambos, além de energia.

3 Estudo da Combustão Fatores que Influenciam na Combustão: Qualidade do combustível; Pressão e temperatura de admissão; Temperatura do fluido de arrefecimento; Percurso de chama; Mistura combustível-ar; Taxa de compressão; Geometria da câmara de combustão.

4 Estudo da Combustão Motor de ignição por faísca -Otto Motor de ignição espontânea -Diesel

5 Motores de Ignição Por Faísca Pouco antes do pistão atingir o PMS, no curso de compressão, salta uma faísca, provocando o início da reações de combustível. Forma-se uma esfera, chamada de núcleo de chama. A superfície do núcleo de chama é chamada de frente de chama e se propaga por toda a câmara de combustão tendo asuafrenteàmisturanãoqueimadaedeixandopara trás gases queimados. Se a frente de chama não sofrer perturbação nenhuma, teremos uma combustão normal.

6 Motores de Ignição Por Faísca Fatores que influem na velocidade da frente dechama : Turbulências - aumentam o contato entre as partículas, acelerando a reação Relação combustível-ar - misturas levemente ricas provocam uma maior velocidade de propagação Gases residuais - a sua presença desacelera a combustão

7 Anomalias da Combustão Pré-ignição A combustão se inicia antes da faísca da vela, isto é a combustão começa devido a pontos quentes existentes na câmara de combustão, fazendo o combustível atingir a temperatura de auto-ignição. A pré-ignição não provoca aumento de pressão e sim aumento de temperatura, causando a fusão da cabeça do pistão sem qualquer ruído.

8 Anomalias da Combustão Detonação ( batida de pino ) - À medida que a frente de chama avança, a pressão e a temperatura na câmara vão aumentando, o que pode levar a temperatura de auto-ignição, provocando a queima espontânea de uma grande parcela da mistura, provocando um aumento brusco na pressão e temperatura, o que causa a formação de ondas de choque, que fazem vibrar as paredes da câmara, provocando um ruído audível chamado de batida de pino.

9 Motor de ignição espontânea -Diesel Antes do pistão atingir o PMS, no curso de compressão, o injetor começa a introduzir combustível pulverizado, que é misturado com o ar, que está com uma temperatura superior a temperatura de auto-ignição, absorvendo calor, vaporizando e sofrendo as reações preliminares, provocando o início da combustão.

10 Combustíveis Os motores de combustão interna podem ser operados com vários tipos diferentes de combustíveis, incluindo materiais líquidos, gasosos e mesmo sólidos. O caráter do combustível usado pode ter considerável influência sobre o projeto, potência, eficiência, consumo e, em muitos casos, confiabilidade e durabilidade do motor.

11 Poder Calorífico A cada uma das reações elementares de combustão completa está associada uma quantidade de calor liberada característica, denominada calor de reação. Em geral, para os combustíveis industriais, costuma-se determinar, experimentalmente, a quantidade de calor liberada (poder calorífico) por uma amostra, mediante a realização de ensaio em laboratório, sob condições padronizadas.

12 Octanagem A octanagem mede a capacidade do combustível de resistir à detonação, ou a sua capacidade de resistir às exigências do motor sem entrar em auto-ignição antes do momento programado. A detonação leva à perda de potência e pode causar sérios danos ao motor, dependendo de sua intensidade e persistência.

13 Volatilidade É a tendência de um líquido a evaporar-se. A volatilidade afeta o desempenho do motor através de sua influência sobre o grau de evaporação do combustível nos coletores de admissão e nos cilindros, antes e durante a combustão.

14 Volatilidade É a tendência de um líquido a evaporar-se. A volatilidade afeta o desempenho do motor através de sua influência sobre o grau de evaporação do combustível nos coletores de admissão e nos cilindros, antes e durante a combustão.

15 Relação Ar-Combustível Para a combustão completa de cada partícula de combustível, requer-se, da mistura, de acordo sua composição química, uma determinada quantidade de oxigênio, ou seja, dear. Relação Ar/Combustível Gasolina Etanol 14,5:1 9:1

16 Relação de Ar Se estabelece a relação entre a quantidade real de ar (Ar) e a teórica (Am) tem-se a relação: λ = Ar/ Am

17 Combustão Combustão Rica(λ<1) A mistura ar/combustível, quando está com excesso de combustível, é chamada de mistura rica e caracteriza-se por apresentar, além de CO2e do H2O, outros produtos, tais como CO e H. Combustão Pobre (λ>1) A mistura ar/combustível, quando há excesso de ar, é chamada mistura pobre.

18 Relação de Ar NomotorOtto,ficaentre0,9e1,3. No motor Diesel a plena carga, normalmente, não é inferior a 1,3 e com o aumento da carga pode subir bastante. A quantidade de ar teórico, Am, pode ser calculada em função da composição química do combustível.

19 Sonda Lambda A sonda lambda, sensor de oxigênio, sensor de O 2, por vezes também chamado sensor EGO (do inglês exhaust gas oxygen), é um dispositivo que envia um sinal elétrico à injeção eletrônica do automóvel indicando a presença de oxigênio nos gases de escape, possibilitando o controle da quantidade de combustível a enviar para o motor. Lambda refere-se à letra grega que os técnicos utilizam para descrever o volume de ar na mistura combustível-ar e que tem o valor 1 quando é atingida a relação ideal.

20 Sonda Lambda

21 Componentes Básicos de um MCI Partes Fixas BLOCO DO MOTOR CABEÇOTE CARTER Partes Móveis PISTÃO BIELA VIRABREQUIM EIXO COMANDO DE VÁLVULAS VÁLVULAS CONJUNTO DE ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS

22 BLOCO DO MOTOR É o motor propriamente dito, onde são usinados os cilindros ou os furos para a colocação destes; Na parte inferior do bloco estão os alojamentos dos mancais centrais, onde se apóia o eixo de manivelas(virabrequim). Para além de alojar os cilindros, onde se movimentam os pistões, o bloco motor suporta duas outras peças: a cabeça do motor na parte superior e o cárter na parte inferior.

23 BLOCO DO MOTOR

24 CABEÇOTE É uma espécie de tampa do motor contra a qual o pistão comprime a mistura, no caso do ciclo Otto, ou o ar, no caso do Diesel. Geralmente possui furos com roscas onde são instaladas as velas de ignição ou os bicos injetores e onde estão instaladas as válvulas de admissão e escape com os respectivos dutos.

25 CABEÇOTE

26 CARTER Parte inferior do bloco, cobrindo os componentes inferiores do motor, e onde está depositado o óleo lubrificante; Ocárteré um recipiente metálico que protege e assegura a lubrificação; Deve o seu nome aoengenheiroinglêsj. HarrissonCarter que o propôs durante uma exposição das bicicletas.

27 CARTER

28 PISTÃO É a parte móvel da câmara de combustão, recebe a força de expansão dos gases queimados, transmitido-a à biela, por intermédio de um pino de aço (pino do pistão). É em geral fabricado em liga de alumínio.

29 PISTÃO

30 SEGUIMENTOS DO PISTÃO Face ao forte atrito que tal provocaria a solução encontrada foi deixar uma pequena folga entre o pistão e o cilindro tende aquele um menos diâmetro e colocando uns anéis, também chamados segmentos ou aros do êmbolo, em volta do pistão assegurando o isolamento necessário. Esta folga garante ainda espaço para que o pistão se possa dilatar com o aquecimento do motor sem aderir ao cilindro envolvente ficando impedido de se movimentar.

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32 BIELA Braço de ligação entre o pistão e o eixo de manivelas; recebe o impulso do pistão, transmitindo-o ao eixo de manivelas (virabrequim). É importante salientar que o conjunto bielavirabrequim transforma o movimento retilíneo do pistão em movimento rotativodovirabrequim.

33 Pistão e Biela

34 VIRABREQUIM Eixo motor propriamente dito, o qual, na maioria das vezes, é instalado na parte inferior do bloco, recebendo ainda as bielasquelheimprimemmovimento.

35 EIXO COMANDO DE VÁLVULAS A função deste eixo é abrir as válvulas de admissão e escape, respectivamente, nos tempos de admissão e escapamento. É acionado pelo eixo de manivelas, através de engrenagem, corrente ou ainda, correia dentada. É dotado de ressaltos que elevam o conjunto: tucho, haste, balancim abrindo as válvulas no momento oportuno.

36 VÁLVULAS Existemdoistipos: deadmissãoedeescape. A primeira abre-se para permitir a entrada da mistura combustível/ar (ou ar puro, conforme o caso) no interior do cilindro. A outra, de escape, abre-se para dar saída aos gases queimados.

37 CONJUNTO DE ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS Compreendeotuchoeumahaste,queointerliga ao balancim, apoiando-se diretamente sobre a válvula. Nomomentoemqueoeixocomandode válvulas gira, o ressalto deste aciona o tucho, que por sua vez move a haste, fazendo com que o balancim transmita o movimento à válvula, abrindo-a. Há um conjunto destes (tucho, haste, balancim) para cada ressalto, i. e., um para cada válvula, tanto de admissão quanto de escape.

38 Comando de Válvula