MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS TÉRMICOS

MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS TÉRMICOS MOTORES ALTERNATIVOS DE COMBUSTÃO INTERNA Prof. Dr. Ramón Silva - 2015

MACI Ciclo Otto Em 1862, Beau de Rochas enunciou o ciclo de quatro tempos que, primeiramente, o alemão Otto aplicara a um motor térmico, de onde surgiu em algumas obras a designação de Ciclo Otto. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 2

MACI Ciclo Otto - 4T Teoricamente, o ciclo enuncia-se da seguinte maneira: o enchimento do cilindro efetua-se com a pressão atmosférica, pois que: 1-2 = Compressão adiabática; 2-3 = Ganho de calor a volume constante; 3-4 = Expansão adiabática; 4-1 = Liberação de calor a volume constante. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 3

MACI Ciclo Otto - 4T Como o ciclo teórico acontece no motor? PMI PMS = Compressão adiabática; PMS = Ganho de calor a volume constante; PMS PMI = Expansão adiabática; PMI = Liberação de calor a volume constante. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 4

MACI Ciclo Otto - 4T Quais são os quatro tempos? Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 5

MACI Ciclo Otto - 4T Admissão A válvula de admissão permanece aberta O pistão desce do PMS em direção ao PMI, provocando uma queda de pressão no cilindro. A mistura ar/combustível é aspirada por essa diferença de pressão. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 6

MACI Ciclo Otto - 4T Compressão As válvulas de admissão e escape permanecem fechadas. O pistão sobe do PMI em direção ao PMS, provocando um aumento de pressão no cilindro. A mistura ar/combustível é comprimida dentro do cilindro. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 7

MACI Ciclo Otto Ignição/Expansão As válvulas de admissão e escape permanecem fechadas. A vela de ignição provoca a combustão da mistura ar/combustível. O pistão desce do PMS em direção ao PMI realizando TRABALHO. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 8

MACI Ciclo Otto - 4T Exaustão A válvula de escape permanece aberta O pistão sobe do PMI em direção ao PMS. Os gases de combustão são direcionados ao coletor de escapamento. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 9

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MACI Ciclo Otto - 2T Em um motor dois tempos, a conversão de energia ocorre em duas fases. A primeira fase é a de admissão/compressão/exaustão e a segunda é a fase de potência. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 14

MACI Ciclo Otto - 2T Estes motores freqüentemente não possuem válvulas propriamente ditas, têm duas janelas na parede da câmara de combustão, para comunica-la com o exterior e o cárter: A janela de admissão, por onde vai ser introduzida a mistura gasosa formada pelo ar e pelo combustível. A janela de transferência entre o cilindro e o cárter. A janela de escape, colocada na parte superior do cilindro e que faz a comunicação deste com o exterior, permitindo a saída dos gases queimados provenientes da combustão. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 15

MACI Ciclo Otto - 2T 1º Tempo Fase de potência (do PMS ao PMI): 1. A expansão dos gases empurra o pistão em direção ao PMI realizando trabalho. 2. O pistão libera a janela de escape (B) 3. Próximo ao PMI o pistão libera a janela de transferência (A) 4. O movimento do pistão pressuriza o carter forçando a passagem de mistura para a parte superior (C). 5. A nova mistura expulsa os gases de combusão. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 16

MACI Ciclo Otto - 2T 2º Tempo Fase de admissão/compressão/exaustão (movimento do PMI ao PMS): 1. o pistão obstrui as janelas e comprime a mistura na parte superior. 2. A pressão no carter diminui, forçando a admissão de ar atmosférico 3. ignição. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 17

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MACI Ciclo Otto 2T Como o motor dois tempos realiza trabalho a cada volta, teoricamente a potência deveria ser o dobro da potência gerada por um motor quatro tempos de características semelhantes. Porém há ineficiência na troca de gases, os gases de exaustão misturam-se à mistura de admissão podendo acontecer as seguintes situações: 1. Gases queimados não são totalmente exauridos, permanecendo na câmara na fase de ignição. 2. Mistura de admissão escapa para a atmosfera sem queimar. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 19

MACI Ciclo Diesel 4T O engenheiro Rudolf Diesel (1858-1913), em fevereiro de 1892 publicou em Berlim um fascículo intitulado Teoria e construção de um motor térmico racional onde expunha suas idéias para a realização prática do ciclo de Carnot. Ainda na Alemanha, começa a construção do seu primeiro motor em Ausburgo. Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 20

MACI Ciclo Diesel 4T O motor desenvolvido, trabalhando a quatro tempos, possui basicamente três grandes diferenças de um motor a gasolina: 1. O motor aspira e comprime apenas ar. 2. Um sistema de injeção dosa, distribui e pulveriza o combustível em direção dos cilindros. O combustível inflama-se ao entrar em contato com o ar, fortemente aquecido pela compressão. 3. A combustão ocorre em pressão constante Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 21

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MACI 4T e 2T Para fazer na sala. 1. Quais são os quatro tempos de um ciclo? 2. Teoricamente qual seria a diferença de potência entre um motor 2T e um motor 4T? 3. Por que o motor 2T não apresenta essa diferença de potência? 4. Quais as principais diferenças entre o ciclo Otto e o Ciclo Diesel? 5. Em um motor de rotação 3600 rpm, quantas vezes a válvula de admissão abre por segundo? E a válvula de escape? Lista de exercícios para a próxima aula: Exercícios 7 e 8 do Cap. 1 Franco Brunetti Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 26

Motores Alternativos de Combustão Interna Prof. Dr. Ramón Silva - 2015 27