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

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1 Porto Alegre - RS, Slide 1/27 /motores Material de apoio (parte prática) Turma C Porto Alegre - RS Prof. Dr. Alexandre Vagtinski de Paula depaula@ufrgs.br Porto Alegre - RS, Slide 2/27 AULA PRÁTICA 3 Tópicos a serem abordados nesta aula 1. O desgaste no cilindro 1.1. Descentralização para o lado de maior pressão 1.2. Descentralização para o lado de menor pressão 2. Biela 3. Distribuição (requisitos mínimos) 4. Eixo de cames (comando de válvulas) 5. Válvula de admissão 6. Válvula de escape 7. Siglas 8. Temperaturas médias no cilindro 1

2 subindo 1. O desgaste no cilindro - Pino no centro do êmbolo: Porto Alegre - RS, Slide 3/27 A B C C PMS A B PMS PMI descendo PMI - O C diminui na subida. - O C aumenta na descida. - O êmbolo sobe encostando na parede direita do cilindro e desce encostando na esquerda. - Assim, temos mais pressão do lado esquerdo! - Quanto mais próximo do PMI, maior o valor de C. No PMS, C = 0. Porto Alegre - RS, Slide 4/27 - A parede esquerda sofre maior desgaste que a direita. - Como o êmbolo tem que trocar de parede no PMS, da direita para a esquerda, ele dá um tranco, originando um ruído característico. 2

3 subindo Porto Alegre - RS, Slide 5/27 - Em um êmbolo, o pino NUNCA fica posicionado no centro! - Contudo, a descentralização é mínima, imperceptível a olha nu. - Eixo descentralizado: Eixo descentralizado Eixo centralizado Faz o êmbolo girar Porto Alegre - RS, Slide 6/ Descentralização para o lado de maior pressão (esq.) Eixo descentralizado Eixo centralizado PMS PMS PMS Encostado PMI PMI PMI descendo - Aumenta o nível de desgaste no lado de maior pressão. - Mas diminui o nível de ruído. + atrito na saia - Ex.: usado em veículos de passeio (por ser mais silencioso e projetado para durar cerca de 2000 h). 3

4 subindo Porto Alegre - RS, Slide 7/ Descentralização para o lado de menor pressão (dir.) Eixo centralizado Eixo descentralizado PMS PMS PMS Encostado PMI PMI PMI descendo - Diminui o nível de desgaste no lado de maior pressão. - Mas aumenta o nível de ruído. - Ex.: usado em veículos pesados (Diesel), por ser mais ruidoso (é projetado para durar de h a h). 6 vezes mais que o caso anterior. Porto Alegre - RS, Slide 8/27 - Nos motores Diesel a saia é reforçada para suportar a batida do êmbolo na camisa do cilindro na descida. - Nestes motores, a batida do êmbolo na camisa do cilindro na descida é insignificante frente ao barulho característico do motor a Diesel. - Cuidados adicionais devem ser tomados na montagem dos motores, pois os êmbolos vêm com uma marcação sempre apontando para o 1º cilindro. Na maioria dos veículos (não em todos) o 1º cilindro fica ao lado do volante do motor. Por isso é necessária a leitura cuidadosa do manual do fabricante. 4

5 2. Biela Furo do pino Pé (conecta-se ao pino) Furo para lubrificar o pino tipo flutuante e o pé da biela (lubrificação hidrostática) Porto Alegre - RS, Slide 9/27 Orifício para óleo Perfil I (ou duplo T) (normalmente é de aço carbono forjada) (mas pode ser fundida) (ou de Titânio Alta performance) /630/A%20% jpg Casquilhos Cabeça (conecta-se ao eixo) Porto Alegre - RS, Slide 10/27 - Os casquilhos (mancais) são utilizados por serem mais fáceis e baratos de serem substituídos. - Alguns possuem ranhuras e furos para lubrificação. Outros não. - Nos casquilhos sem rasgos ou furos, forma-se um filme para a lubrificação. - As bielas podem ser cortadas ou quebradas a laser. O primeiro caso pode provocar pequenos desalinhamentos. 5

6 Porto Alegre - RS, Slide 11/27 3. Árvore de manivelas (eixo do motor) - Em motores menores - Em motores maiores Fundido Forjado Eixo Volante Munhão 2 3 Mancais Colo ou moente (onde vai a cabeça da biela) - Munhão (nos apoios, pela linha do centro): onde vai acoplado ao eixo. Porto Alegre - RS, Slide 12/27 /image jpg?w=300&h=

7 Porto Alegre - RS, Slide 13/27 - Motores mais antigos tinham apenas 3 mancais. - Os modernos tem pelo menos 5 mancais (4 cilindros). - Sempre os moentes extremos vão na mesma posição (em motores de 4 cilindros). - Os eixos de motor mais antigos não possuíam furos para lubrificação. Neles, a lubrificação (filme de óleo) era feita apenas pelo movimento. - Todos os eixos de motor modernos possuem furos para lubrificação, sendo que a pressão provocada pela bomba do sistema de lubrificação no furo movimentam e formam o filme de óleo. Porto Alegre - RS, Slide 14/27 4. Distribuição (requisitos mínimos) 1) A abertura e o fechamento das válvulas de admissão e escape deve ocorrer em fase com o eixo do motor (no momento certo). 2) As válvulas devem ser abertas e fechadas o mais rápido possível. 3) Impor o mínimo de resistência possível (menor perda de carga) para os gases (escape) e mistura fresca (admissão). - Sistema de distribuição: conjunto de componentes responsável pela entrada e saída de gases no cilindro (eixo do comando de válvulas, tucho, haste, balancim, válvulas, mola...) 7

8 Porto Alegre - RS, Slide 15/27 - Assim, a área de passagem através das sedes das válvulas deve ser projetada de maneira que imponha o mínimo de resistência possível à passagem da massa de gases, objetivando uma menor perda de carga. - Um exemplo prático é o do tucho mecânico, que possui uma folga para o came, devido ao aquecimento natural do motor. Nestes componentes não pode haver o descolamento do tucho em relação ao came. Porto Alegre - RS, Slide 16/27 5. Eixo do comando de válvulas - Em motores leves - Em motores pesados Fundido Forjado Eixo do balancim Balancim Válvula Vareta Tucho Came (aumenta a área de contato entre o came e a vareta) Eixo do comando de válvulas 8

9 6. Válvula de admissão Comando de válvulas ou balancim Porto Alegre - RS, Slide 17/27 Disco Anel de gravação (trava) ou furo Anel de borracha (o-ring) Mola Tampa do cilindro 30 a 35º motor moderno 40 a 45º motor antigo Guia Defletor para admissão (aumenta a turbulência) Assento da sede/sede AAAAAAAAAZI/-z-Y8FqYl7o/s1600/overhead.JPG T média = 250ºC Porto Alegre - RS, Slide 18/27 _retainers_%28autocar_handbook%2c_13th_ed%2c_1935%29.jpg 9

10 Porto Alegre - RS, Slide 19/27 - Para aumentar o giro (queima mais rápida), aumenta-se a turbulência da mistura na entrada. - As vezes, colocam-se defletores na válvula para aumentar a turbulência. - Mas cuidado! Aumentando a turbulência, aumenta-se a troca de calor! - A turbulência mantém-se mesmo na etapa de compressão! Porto Alegre - RS, Slide 20/27 - Em cabeçotes de FoFo, o assento de sede e a guia da válvula são do próprio material. - Em cabeçotes de alumínio, as guias e os assentos são de material sinterizado (metal poroso), feito por metalurgia do pó, com cerca de 25% de espaço vazio (estanho + cobre + outros + óleo impregnado). - A temperatura na combustão vai de 2500ºC até 2800ºC. - Pelo escape os gases passam a 950ºC. - A válvula de admissão é: - Mais simples que a de escape. - Refrigerada pela mistura. - Temperatura de trabalho baixa. 10

11 Porto Alegre - RS, Slide 21/27 6. Válvula de escape - A temperatura na sede da válvula não pode passar de 750ºC. - Caso contrário destempera a válvula e o componente de vedação. - O material da sede até pode ser trocado, mas é uma solução cara! - A válvula de escape é resfriada por: a) Guia (auxilia um pouco). b) Óleo no cabeçote (auxilia um pouco). para resistir a 1000ºC, por exemplo. c) Sobra da mistura não queimada (levemente rica). O combustível condensa e depois vaporiza (troca de fase), trocando calor daquela massa. d) Válvula vazada (oca): com metal líquido ou com sódio, formando um termosifão. Porto Alegre - RS, Slide 22/27 - A válvula vazada perde calor para o óleo lubrificante.. Vaporiza Sobe q Desce Condensa Table/Samples/011.11/s12s.JPG /s13.JPG x706/sodium.png 11

12 7. Siglas L-HEAD (ou sidevalve) ou válvula lateral. F-HEAD (ou intake over exhaust) ou escape no bloco e admissão no OVER HEAD ou válvulas no cabeçote. cabeçote. OHV (Over Head Valve) ou comando de válvulas na lateral do bloco. LSV ou duas válvulas, lado a lado, no cabeçote. OHC (Over Head Camshaft) ou comando de válvulas no cabeçote. Porto Alegre - RS, Slide 23/27 F-HEAD SOHC (Single Over Head Camshaft) ou comando de válvulas simples no cabeçote. DOHC (Double Over Head Camshaft) ou comando de válvulas duplo no cabeçote. LSV L-HEAD OHV OHC SOHC DOHC DOHC /11/SONHODECOLECIONADOR.jpg Subnoticia/192/detalle_tips_1.jpg - Tarefa: identificar e nomear corretamente os motores listados no slide. Porto Alegre - RS, Slide 24/27 12

13 Porto Alegre - RS, Slide 25/27 8. Temperaturas médias no cilindro Admissão Escape 350ºC 250ºC 750ºC Tampa 260ºC 320ºC 260ºC Cilindro 240ºC Cabeça do êmbolo 150ºC Saia 120ºC Óleo Porto Alegre - RS, Slide 26/27 - 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: ). 13

14 Porto Alegre - RS, Slide 27/27 - 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: ). 14