Motores Alternativos e Rotativos

Motores de Combustão Interna
MCI
Aula 2 – Funcionamento
•Motores Alternativos
•Motores Rotativos
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Classificação
• Quando ao movimento do pistão:
– Alternativo (Otto, Diesel)
– Rotativo (Wankel, Quasiturbine)
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Motores Alternativos
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Rotativo
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Rotativo
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Motores Alternativos
• São Basicamente Divididos em dois Grupos:
– Motores de combustão interna a quatro tempos
– Motores de combustão interna de dois tempos
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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.
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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.
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Ciclo Diesel
• A designação motor a diesel é
homenagem a Rudolf Diesel,
engenheiro alemão. Diesel construiu
seu primeiro motor em 1893. 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 - sucedido em 1897.
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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
de manivelas, ou seja, 4 cursos do pistão;
• Durante os 4 tempos (2 rotações), transmitiu-se trabalho ao
pistão só uma vez, os outros 3 tempos são passivos
absorvem energia.
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Alphonse Beau de Rochas (1815-1893)
• Alphonse Beau de Rochas (18151893) 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.
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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).
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4 Tempos:
1º Tempo
Curso de Admissão
2º Tempo
Curso de Compressão
3º Tempo
Curso de Combustão e
Expansão
4º Tempo
Curso de Escape
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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).
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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).
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3º Tempo - Expansão
• Nesta fase produz-se a energia que
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
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(executa meia volta - 180º).
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).
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Ciclo Quatro Tempos, Ciclo Diesel
• O motor Diesel, trabalhando a quatro tempos,
possui basicamente duas grandes diferenças
de um motor a gasolina:
– O motor aspira e comprime apenas ar.
– 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.
Utiliza taxa de compressão de, aproximadamente
19:1.
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Motores 2 Tempos
• Combinam em 2 cursos do êmbolo as funções dos
motores de 4 tempos;
• Há um curso motor para cada volta do virabrequim;
• Motores normalmente sem válvulas;
• Cárter tem dimensões reduzidas e recebe a mistura
ar/combustível e o óleo de lubrificação.
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Motores 2 Tempos
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Motores 2 Tempos
• As
principais
partes
constituintes dos motores a
dois tempos são:
–
–
–
–
–
–
–
–
pistão (A)
eixo virabrequim (B)
vela de ignição (C)
biela (D)
cárter (E)
janelas de escapamento (F)
janela de admissão (G)
janela de transferência (H).
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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
antes de atingir o PMS, dá-se a centelha,
provocando a combustão da mistura,
gerando uma força sobre o êmbolo.
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Inicia-se então o próximo ciclo.
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
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meia volta, 180 graus.
Motores 2 Tempos
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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.
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Ciclo Dois Tempos, Ciclo Diesel
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Ciclo Dois Tempos, Ciclo Diesel
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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.
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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.
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Motores Rotativos
• São Basicamente Divididos em dois Grupos:
– MOTOR WANKEL
– MOTOR QUASITURBINE
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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.
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Motor Wankel - Funcionamento
Escape
Admissão
Compressão
Ignição/Expansão
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Motor Wankel - Funcionamento
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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
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Desvantagens
• Emissão de poluentes alta
• Alto consumo de combustível
• Problemas de estanqueidade
• Custo de manutenção elevado
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Exemplos de Aplicação
• Mazda RX-7
– CILINDRADA: 1.308 cm³
– POTÊNCIA: 255 cv a 6.500 rpm
– POTÊNCIA ESPECÍFICA: 196,1 cv/l
– TORQUE: 30 kgfm a 5.000 rpm
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Exemplos de Aplicação
• Mazda RX 2000
– CILINDRADA: 1.308 cm³
– POTÊNCIA: 280 cv a 9.000 rpm
– POTÊNCIA ESPECÍFICA: 215,3 cv/l
– TORQUE: 21,3 kgf.m a 8.000 rpm
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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.
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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.
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Como Funciona
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