Motores de Combustão Interna Parte III - SISTEMAS COMPLEMENTARES

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1 ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA LUIZ DE QUEIROZ DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE BIOSSISTEMAS LEB332 Mecânica e Máquinas Motoras Motores de Combustão Interna Parte III - SISTEMAS COMPLEMENTARES Prof. Thiago Romanelli romanelli@usp.br 16 e17/04/2018

2 Revendo... MOTOR DE 4 CILINDROS E DE 4 TEMPOS

3 MONTAGEM E FUNCIONAMENTO DE MCI

4 SISTEMAS COMPLEMENTARES DE VÁLVULAS DE ALIMENTAÇÃO ELÉTRICO DE ARREFECIMENTO DE LUBRIFICAÇÃO

5 Sistema de Válvulas

6 Válvulas O motor convencional apresenta duas válvulas por cilindro; A válvula de admissão é maior que a válvula de descarga; Existem motores com mais de duas válvulas por cilindro. Página 6 17/04/2018

7 1. Sistemas de válvulas Controla a entrada e saída do fluxo de gases entre a câmara do cilindro e o exterior. No motor 2 tempos essa função é cumprida pelo próprio êmbolo abrindo e fechando as janelas de admissão e de escape.

8 Sistemas de válvulas - Constituição O motor de quatro tempos apresenta 2 tipos de válvulas: De admissão entrada de ar+combustível (Otto) ou ar (Diesel) De escape saída dos gases queimados para o coletor de escape. As válvulas abrem para dentro da câmara de combustão, sob ação de um mecanismo de comando e se fecham por ação da mola de válvula.

9 SISTEMA DE VÁLVULAS Responsável pelo fechamento e abertura das válvulas nos motores de 4 tempos Página 9 17/04/2018

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11 Comando indireto 1) eixo de cames; 2) tucho; 3) vareta; 4) balancim; 5) mola; 6) válvula Vista de cima ágina 11 Vista de lado 17/04/2018

12 Comando direto 1) eixo de cames; 2) tucho; 3) mola; 4) válvula ágina 12 17/04/2018

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14 Sistemas de válvulas - Constituição O mecanismo de comando é constituído por uma árvore de comando de válvulas (ACV) que contém ressaltos ou cames (2 para cada cilindro do motor). Ao girar a ACV, os ressaltos levantam os tuchos que transmitem o movimento às válvulas, diretamente ou através de varetas e balancins. Isso distingue os 2 tipos de sistemas de comando de válvulas: comando direto e comando indireto.

15 VÁLVULA BALANCIM VARETA MOLA ÁRVORE COMANDO DE VÁLVULAS (ACV) TUCHO

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17 ACV Acionada por correia, polia ou engrenagens pela ADM. Qual a relação de transmissão entre a ADM e a ACV? Por quê?

18 ACV Pode estar localizado no bloco ou cabeçote do motor Apresenta ressaltos que transformam movimento de rotação em movimento linear alternado das válvulas Fabricados em aço forjado ou ferro fundido Engrenagem do eixo de cames Localizada em uma das extremidades do eixo O diâmetro é o dobro da engrenagem do virabrequim ágina 18 17/04/2018

19 TEMPOS DESLOCAMENTOS GIROS VÁLVULAS DOS ÊMBOLOS ADM( 0 ) ADMISSÃO ESCAPE ADMISSÃO PMS p/ PMI ABERTA FECHADA COMPRESSÃO PMI p/ PMS FECHADA FECHADA EXPLOS/EXPAN. PMS p/ PMI FECHADA FECHADA EXAUSTÃO PMI p/ PMS FECHADA ABERTA FECHADA ABERTA FECHADA FECHADA FECHADA FECHADA ABERTA FECHADA PMS PMI PMI PMI PMI ADMISSÃO COMPRESSÃO EXPLOSÃO EXAUSTÃO EXPANSÃO

20 ACV Acionada por correia, polia ou engrenagens pela ADM. Qual a relação de transmissão entre a ADM e a ACV? Por quê? RESPOSTA: 2:1. Porque um ciclo termodinâmico ocorre a cada duas voltas da ADM, sendo que, em um ciclo há uma abertura de admissão e uma de exaustão.

21 Tuchos Os tuchos ficam em contato direto com os ressaltos e transmitem o movimento do eixo de cames para as varetas ; São fabricados em aço forjado ou de fundição temperada e podem ser mecânicos ou hidráulicos ágina 21 17/04/2018

22 FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE VÁLVULAS

23 Sistema de Alimentação

24 relação ar:combustível RELAÇÃO AR/COMBUSTÍVEL VARIAÇÃO DA RELAÇÃO A:C ( AR + COMBUSTÍVEL) 12 A DE ACORDO COM A CARGA IMPOSTA AO MOTOR D 16 B C CARGA % AB = MOMENTO DA PARTIDA, MOTOR EM MARCHA LENTA, CARGAS LEVES ( MISTURA RICA, MAIOR CONSUMO). BC = CARGA MÉDIA ( MISTURA POBRE, FAIXA ECONÔMICA). CD = POTÊNCIA MÁXIMA, CARGA ELEVADA (MISTURA RICA, MAIOR CONSUMO).

25 2. Sistema de alimentação Conjunto de mecanismos cujas funções são: 1) suprir a quantidade correta de combustível ao motor em função da rotação do motor e carga aplicada. 2) fazer combustível atingir câmara de combustão, atomizado. 3) permitir injeção no momento exato do ciclo. Otto: injeção eletrônica e carburador Diesel: bomba e bico injetor

26 Componentes -TANQUE -TUBULAÇÕES(ALTA E BAIXA PRESSÃO) -BOMBAS (ALIMENTADORA E INJETORA) -BICOS INJETORES -REGULADOR DE VELOCIDADE.

27 Sistema de alimentação Responsável pelo suprimento de ar e combustível ao motor 1. Circuito de ar 2. Circuito de combustível

28 Circuito de Ar PRÉ-FILTRO ABAFADOR COLETOR DE DESCARGA VÁLVULA DE DESCARGA FILTRO COLETOR DE ADMISSÃO VÁLVULA DE ADMISSÃO CILINDRO

29 Pré-filtro de ar Localizado antes do filtro de ar Tem como função reter partículas grandes contidas no ar. Filtro de ar

30 Filtro de ar Tem como função reter partículas pequenas contidas no ar Podem ser de dois tipos: 1) em banho de óleo 2) de papel

31 Filtro de ar seco Apresenta dois elementos filtrantes descartáveis: 1) filtro primário de papel 2) filtro secundário de feltro

32 Coletor de admissão Admissão do ar 1) por meio do vácuo criado pelo movimento descendente do pistão: motor aspirado 2) sob pressão: motor turbinado

33 Turbocompressor: o ar é admitido sob pressão. Mesma cilindrada com maior potência turbocharger, turboalimentador ou turbo Maior massa para mesmo volume de ar

34 INTERCOOLER ADMISSÃO DE AR TURBOCOMPRESSOR GASES DE ESCAPE

35 Intercooler: sistema de resfriamento de ar para motores turbinados Localizado entre a turbina e os cilindros; Contribui para aumentar a massa de ar do volume de admissão.

36 Circuito de combustível - DIESEL Funções do circuito de combustível Armazenamento, transporte e filtragem de combustível; Dosagem de combustível de acordo com a posição do acelerador; Injeção de combustível atomizado, sob pressão, no interior da câmara de combustão de cada cilindro segundo a ordem de ignição do motor; Pressão de injeção: kgf cm -2 = atm.

37 Componentes do sistema

38 Tanque de combustível O tanque de combustível é fabricado de polietileno de alta densidade; Deve apresentar capacidade suficiente para autonomia de uma jornada de trabalho; Capacidade do tanque de combustível para alguns modelos de tratores agrícolas;

39 Copo de sedimentação Está localizado antes da bomba alimentadora; Decanta a água contida no combustível; Apresenta na parte inferior um parafuso para drenagem.

40 Bomba alimentadora Bomba alimentadora: baixa pressão bombeamento do combustível do tanque até a bomba injetora

41 Filtro de combustível Evita que partículas contidas no combustível atinjam a bomba injetora

42 Filtro de combustível com sedimentador Filtra combustível e decanta água

43 Tubulações Baixa pressão: entre o tanque e a bomba injetora Alta pressão: entre a bomba injetora e os bicos injetores

44 Bomba injetora Localizada entre os filtros e os bicos injetores Dosagem e controle da injeção de combustível sob pressão

45 Bomba Injetora Função 1. Fornecer aos bicos injetores o combustível sob determinada pressão 2. Suprir com combustível cada bico injetor, segundo a ordem de injeção do motor, no momento exato da explosão-expansão nos cilindros 3. Dosar a quantidade de combustível exigida para cada condição de carga do motor.

46 Bicos injetores Quando ocorre a pulverização do combustível na câmara a pressão é em torno de 1600 bar, ou seja, cerca de 1600 vezes o valor da pressão atmosférica Os motores diesel podem apresentar controle de injeção eletrônica Controle de injeção eletrônica

47 C I C L O O T T O COM CARBURADOR POR INJEÇÃO (CORRENTE DE AR ) DESCENDENTE (VEICULARES) ASCENDENTE (ESTACIONÁRIOS) CARBURADOR DE INJEÇÃO UM INJETOR POR CILINDRO (PODE FICAR + BAIXO QUE O TANQUE, NÃO TEM BOMBA) NA JANELA DE ADMISSÃO NA CÂMARA DE COMBUSTÃ0

48 SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO

49 Sistema Elétrico

50 Funções do sistema elétrico Diferente para ciclo otto e diesel; Tem como função auxiliar na partida dos motores; Controlar a iluminação do trator; Nos motores do ciclo otto controla e produz centelha elétrica para combustão; Nos motores do ciclo diesel não faz parte do processo de combustão.

51 Motor de partida Componentes básicos do sistema Bateria Alternador

52 Bateria Tem como função acumular energia elétrica suficiente para assegurar a partida do motor e iluminação do trator. 1. Pasta de vedação; 2. Pino polar negativo; 3. Barra de acoplamento dos elementos do acumulador; 4. Ponto polar (de montagem das placas de sinal idêntico); 5. Bujão; 6. Pino polar positivo; 7. Tampa da bateria; 8. Cuba; 9. Calço de madeira (separador); 10. Placa positiva; 11. Suporte; 12. Placa negativa.

53 Motor de partida Tem como função acionar o volante para dar início ao funcionamento do motor; São motores elétricos que recebem energia da bateria; Entra em contato com o volante, girando a árvore de manivelas até que ocorra combustão em um dos cilindros do motor A mistura é queimada e o motor entra em funcionamento.

54 Componentes do motor de partida Volante

55 Árvore de manivelas Alternador Gerador de energia elétrica; Transforma a energia mecânica em energia elétrica; Tem como função suprir a bateria com energia elétrica suficiente para partida do motor e iluminação do trator. Ventoinha Alternador

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57 Sistema de Arrefecimento

58 4. Sistema de arrefecimento MCI são máquinas que transformam uma parte do calor da combustão em trabalho mecânico, através de processos cíclicos (2 ou 4 tempos) % do calor total fornecido pelo combustível não é convertido em trabalho mecânico, sendo liberado por radiação direta, pelos gases de escape e pelo sistema de arrefecimento.

59 SISTEMA DE ARREFECIMENTO SISTEMAS DE ARREFECIMENTO TRABALHO PARA VENCER RESISTENCIAS 5 % EXPLOSÃO (CALOR) 100 % CALOR TRANSFORMADO EM TRABALHO MECANICO 25 a 35 % FLUXOGRAMA DO PERCURSO DO CALOR EM UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA POR ÊMBOLOS ( % MEDIAS) GASES DE ESCAPE 31% RADIACAO DIRETA 6 % SISTEMA DE ARREFECIMENTO 31 % CALOR REJEITADO TRABALHO ÚTIL 27%

60 O calor deve ser eliminado por um sistema de arrefecimento. Arrefecimento é manter a temperatura em um patamar acima da ambiente, sob controle. (Ex.: Motores de veículos) Refrigeração é manter a temperatura em um patamar abaixo da ambiente, sob controle. (Ex.: Refrigerador, ar condicionado etc)

61 O CALOR NÃO TRANSFORMADO EM TRABALHO MECÂNICO TEM QUE SER DISSIPADO! COMO? MEIOS ARREFECEDORES ÁGUA AR ÓLEO OS MEIOS ARREFECEDORES DEFINEM OS TIPOS DE SISTEMAS

62 A AR A ÓLEO E AR TIPOS DE SISTEMAS A ÁGUA T E R M O S I F Ã O A AR E ÁGUA CIRCULAÇÃO FORÇADA COM TORRE DE ARREFECIMENTO C O M R A D I A D O R CONSTITUINTES: TAMPA PRESSURIZADA RADIADOR MANGUEIRAS TERMOSTATO BOMBA GALERIAS NO BLOCO

63 Tipos de sistema a) Arrefecimento a ar: a.1) circulação livre motos, avião a.2) circulação forçada motores veiculares b) Arrefecimento a água: b.1) Por evaporação (motores pequenos estacionários) b.2) Circulação fechada com torre de arrefecimento b.3) Circulação aberta com reservatório (grandes motores estacionários) c) Arrefecimento a ar: circulação livre ou de circulação forçada c.1) termossifão c.2) circulação forçada

64 Sistema a ar a) Vantagens: a.1) construção simples a.2) menor peso por CV a.3) manutenção simples b)desvantagens: b.1) difícil controle de temperatura b.2) desuniformidade de temperatura do motor b.3) susceptibilidade a superaquecimento b.4) demanda constante limpeza das aletas

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66 VÁVULAS TERMOSTÁTICAS SISTEMA AR E ÁGUA FORÇADO (MAIS UTILIZADO EM VEÍCULOS) Tampa pressurizada ventoinha mangueiras galerias

67 FLUIDO VEM DO MOTOR FLUIDO VOLTA PARA O MOTOR RADIADOR

68 VENTOINHA DE RADIADOR COM PASSO VARIÁVEL E INVERSÃO DE FLUXO

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70 MONTAGEM E FUNCIONAMENTO DO SISTEMA DE ARREFECIMENTO

71 Sistema de Lubrificação

72 DIMINUICAO DE RUIDO S I S T E M A S DE L U B R I F I C A Ç Ã O LUBRIFICANTE E O ELEMENTO QUE, COLOCADO ENTRE SUPERFICIES QUE SE ATRITAM, SATISFAZ OS OBJETIVOS DA LUBRIFICAÇÃO. OBJETIVOS DA LUBRIFICAÇÃO DA COMBUSTÃO DAS REAÇÕES QUÍMICAS DO DESGASTE

73 COMPONENTES: DEPÓSITO; FILTRO PRIMÁRIO; BOMBA; VÁLVULA DE PRESSÃO; FILTROS; MANÔMETRO e GALERIAS ( BIELA, ADM, ACV, etc) MISTURA COM COMBUSTÍVEL (MOTOR DE 2 TEMPOS) BORRIFO S I S T E M A S D E L U B R I F I C A Ç Ã O CIRCULAÇÃO E BORRIFO CIRCULAÇÃO SOB PRESSÃO

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76 VISCOSIDADE: MEDIDA DE RESISTÊNCIA OFERECIDA POR UM LÍQUIDO AO ESCORRIMENTO. ACIDEZ, PONTO DE INFLAMAÇÃO ETC ADITIVOS? COMPOSTOS QUE MELHORAM OU CONFEREM NOVAS CARACTERÍSTICAS AOS LUBRIFICANTES (OU COMBUSTÍVEIS): ANTI-OXIDANTES, ANTI-CORROZIVOS; ANTI-ESPUMANTES, DETERGENTES ETC.

77 CLASSIFICAÇÃO SAE

78 SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO