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

(1)

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Material de apoio (parte prática)

Motores Alternativos (ENG03342)

Porto Alegre - RS

www.ufrgs.br/motores

Prof. Dr. Alexandre Vagtinski de Paula

[email protected]

Turma C

Motores Alternativos (ENG03342)

Prof. Alexandre Vagtinski de Paula - [email protected]

Universidade Federal do Rio Grande do Sul

www.ufrgs.br Departamento de Engenharia Mecânica www.ufrgs.br/demec

Tópicos a serem abordados nesta aula

1. Componentes fixos dos motores alternativos

2.1. Eixo do motor (árvore de manivelas)

2.2. Eixo de cames (eixo do comando de válvulas)

AULA PRÁTICA 2

2.3. Órgãos auxiliares (bomba de combustível, bomba do sistema de

arrefecimento e bomba do sistema de lubrificação)

2. Componentes móveis dos motores alternativos

2.4. Cilindros (camisa integral, seca e úmida)

2.5. Êmbolo (porta anel, plugue, pinos de segurança, fendas

transversais, chapas auto-térmicas)

3. Fixação êmbolo-pino-biela

1.1. Tampa de cilindros (cabeçote)

1.2. Bloco

1.3. Cárter

3.1. Pino flutuante

3.2. Pino oscilante

3.3. Pino preso

(2)

1. Componentes fixos dos motores alternativos

Tampa de cilindros

(cabeçote)

www.fazerfacil.com.br/imagens/ conjunto_motor.jpg

Cárter (depósito

do lubrificante)

Bloco

www.motorconsult.pt/images/Artigos/2013/Janeiro/ Grandes_Componentes_Motor/Foto3.jpg

1.1. Tampa de cilindros (cabeçote)

- Geralmente é confeccionado em ferro fundido (FoFo) ou em

liga de alumínio.

https://americasports.com.br/7654-thickbox_default/cabecote-honda-crf-230-0714.jpg

Cabeçote de uma motocicleta Honda CRF 230.

www.noveloautopecas.com.br/cabecote-monza-c-valvula-1.8-alcool-82gt86-gm-94625924

Cabeçote de um GM Monza 1.8 Álcool (1982-1986).

(3)

https://i.pinimg.com/736x/c0/84/d1/c084d19 3623f48757140e935660ea781.jpg

Cabeçote de um motor HEMI.

http://1.bp.blogspot.com/-4sRnUpliZPo/TjnaxVQooeI/ AAAAAAAAAFg/HhkmbMf9RF8/s1600/Ford%2BFlathead%2BHead.jpg

Cabeçote de um motor flat head.

http://carrosinfoco.com.br/wp-content/uploads/2015/09/head2-1024x404.jpg

Cabeçote de um motor com 4 válvulas por cilindro.

www.westportparts.com/VolksDiesel/images/ Complete18TCylinderHeadPic3.jpg

Cabeçote de um motor com 5 válvulas por cilindro.

1.2. Bloco

- Também é geralmente confeccionado

em FoFo ou em liga de alumínio.

www.mrautomotivo.com.br/blog/wp-content/uploads/2015/08/bloco-do-motor-4.jpg

Bloco do motor com 4 cilindros em linha.

https://images.ua.prom.st/562796843_w800_h640_zz50294.jpg

Bloco do motor com 4 cilindros em linha (Perkins - Diesel).

www.casadatransmissao.com.br/236-large_default/bloco-de-motor-6-cilindros-silverado-.jpg

Bloco do motor com 6 cilindros em linha

(Chevrolet Silverado - Diesel).

(4)

http://gearheadbanger.com/wp-content/uploads/2011/07/x06pt_8c035.jpg

Bloco em V de um motor de 8 cilindros (V8).

https://fiebruzmotorsports.com/wp-content/uploads/2015/12/EJ25Block.jpg

Bloco com cilindros opostos ou contrapostos (boxer).

https://cdn.shopify.com/s/files/1/1150/2546/products/image_aac43705-e1e0-42b4-8bdb-f0ce72a984c5_large.jpg?v=1469224539

Bloco VR de um motor de 6 cilindros (VR6).

https://a.1stdibscdn.com/archivesE/1stdibs/ 062513/KirkAlbertCC_DM2/26/X.jpg

Bloco com cilindros radiais.

O termo

VR

vem da

combinação de

motor em V e

Reihenmotor, que

em alemão significa

“motor em linha”. A

combinação dos dois

pode ser traduzida

como "o motor V em

linha". O ângulo

geralmente é de

apenas 10,6° ou 15°

http://2.bp.blogspot.com/-8eEdKWN-c8E/UBE0o39neVI/ AAAAAAAAALE/9j36Wy7EY3A/s1600/DSC01936.jpg

Bloco em W de um motor de 16 cilindros (W16).

www.enginelabs.com/news/video-the-bugatti-veyrons-w16-engine-on-the-assembly-line/

(5)

https://i.imgur.com/dCe3KxU.gif Animação do movimento de um motor com 4 cilindros em linha.

https://d2t1xqejof9utc.cloudfront.net/screenshots/pic s/ad6e4bfc5ad98367482d3c0db76029a1/large.gif

Animação do movimento de um motor boxer com 4 cilindros.

https://media.giphy.com/media/ hjYWKEVwCZep2/giphy.gif Animação do movimento de um

motor com 8 cilindros em V.

https://i.imgur.com/sha5UTB.gif Animação do movimento de um

motor com 16 cilindros em W.

- Algumas animações:

https://i.imgur.com/79Qo0.gif Animação do movimento de um

motor radial com 9 cilindros.

www.kfz-tech.de/Bilder/Kfz-Technik/Hubkolbenmotor/VR6A2.gif Animação do movimento de um motor VR com 6 cilindros.

1.3. Cárter (depósito do lubrificante)

- Geralmente confeccionado em chapa de aço.

https://umec.vteximg.com.br/arquivos/ids/184824-1000-1000/422517_A.jpg?v=636396056061000000

Cárter de um Fiat Spazio (1977 / 1986).

https://lojachevroletnova.vteximg.com.br/arquivos/ids/158181-799-799/24579728.jpg?v=636131736649730000 https://f1visaotecnica.files.wordpress.com/2011/03/carter2.jpg

Cárter seco de um Corvette Z06.

http://wrautopecas.com.br/site/wp-content/uploads/2016/06/carter.jpg

(6)

- Vale ressaltar que nos

motores de dois tempos

os cárteres

são mais robustos, a fim de resistir às diferenças de pressão.

- Estes motores

não

utilizam o cárter como

depósito de óleo

.

- O movimento alternativo do êmbolo do motor dará origem a

pressões acima e abaixo (vácuo) da atmosférica no cárter.

www.autoentusiastas.com.br/ae/wp-content/uploads/2014/07/Fig-03-Lateral-direita-do-motor-375x500.jpg

www.autoentusiastas.com.br/ae/wp-content/uploads/2014/07/Fig-06-Janelas-de-escape-na-lateral-esquerda-do-motor-500x375.jpg

Motor de dois tempos de um DKW (1966).

(7)

2. Componentes móveis dos motores alternativos

www.claytex.com/wp-content/uploads/2017/05/ezgif.com-gif-maker.gif

Eixo do motor

(árvore de manivelas)

Eixo de cames

(eixo do comando

de válvulas)

Válvula

Came

Volante

Eixo de cames

(eixo do comando

de válvulas)

Válvula

Came

Êmbolo

Biela

Pino

Volante

Eixo do motor

(árvore de manivelas)

(8)

- Acoplado a ele está a biela  êmbolo.

- Componentes:

- êmbolo

- pino

- biela

- casquilho

- árvore de manivelas

Êmbolo

Casquilho

Pino

Biela

http://s3.amazonaws.com/magoo/ ABAAABCFoAK-41.jpg

2.1. Eixo do motor (árvore de manivelas)

https://static.av-gk.ru/komatsu/ 0000018C/060002a.png

Eixo do motor

(árvore de manivelas)

http://carrosinfoco.com.br/wp-content/uploads/2013/05/mci4.jpg

Êmbolo

Pino

Biela

Eixo do motor

(árvore de manivelas)

(9)

2.2. Eixo de cames (eixo do comando de válvulas)

- Controla a entrada de combustível (gases) e saída de gases

(válvulas) através de peças excêntricas.

- Componentes:

- tucho

- haste

- balancim

- eixo do balancim

- válvula

- mola

- O tucho serve para aumentar a área de contato da haste com

o came.

Válvula

Mola

Balancim

Eixo do balancim

Haste

Tucho

Came

Êmbolo

Biela

Eixo de cames

Eixo do motor

(árvore de manivelas)

2.2. Eixo de cames (eixo do comando de válvulas)

(10)

www.claytex.com/wp-content/uploads/2017/05/ezgif.com-gif-maker.gif https://media.giphy.com/media/y

51KtHjgjXvgc/giphy.gif

Nesta animação (esquemática) os tuchos foram omitidos!

Animação esquemática de um motor com 4 cilindros em linha de 16 válvulas e duplo comando de válvulas.

2.3. Órgãos auxiliares

- São

componentes móveis

necessários para o funcionamento

adequado do motor. Podem ser

bombas

ou

ventiladores

.

a) Bomba de combustível:

- Membrana ou diafragma: utilizada em motores antigos.

- Êmbolo: pistão ao invés de membrana.

- Eletrobomba: de rotor excêntrico. Para motores a gasolina

com injeção eletrônica. São de baixa pressão.

- Engrenagens ou lóbulos: motor a Diesel.

- Trabalha com tensão da bateria. Fica geralmente no cofre do tanque,

sendo refrigerada pelo próprio combustível (p = 5 bar. Para flex, p = 3,5 bar).

Tinha um came que

pressionava o conjunto

mola/diafragma.

*Na

injeção direta de gasolina

ainda é necessária uma

bomba de

pré-pressão

(eletrobomba, com p

mín

de 2 bar) para não haver cavitação na

(11)

b) Bomba do sistema de arrefecimento (bomba

d’água)

- Centrífuga: acoplada ao eixo do comando de válvulas por

correia dentada.

*Na

injeção de Diesel

a

bomba de pré-pressão

é geralmente de

engrenagens ou lóbulos, com pressão variando de 2 a 50 bar). A bomba de

média pressão geralmente é de 3 êmbolos, para pressões maiores.

- Não se usa água da torneira como fluido de trabalho nestes componentes,

por ela conter vários elementos químicos que agridem as partes internas

das bombas.

- Também, nos veículos a GNV, deve haver um sistema que desligue a

bomba, pois não há gasolina/etanol sendo injetado.

c) Bomba do sistema de lubrificação (bomba de óleo)

- Bomba de engrenagens: é mais simples, robusta, barata e

a mais utilizada. Praticamente não dá manutenção.

- Bomba de lóbulos

- Bomba de palhetas: mais raro de ser utilizada.

- Pode ir dentro ou fora (acoplada ao comando de válvulas por uma

engrenagem helicoidal) do reservatório de óleo.

(12)

2.4. Cilindros

Tipos de camisas para

cilindros (Giacosa, 1988).

- A

camisa

pode ser fundida do

próprio material

do bloco do motor. Geralmente é feita de FoFo.

- Ela sofre desgaste (cônico e elíptico) com o tempo.

- A camisa pode ser usinada (retificada) até 3 vezes.

- Contudo, na 1ª camada há um tratamento térmico superficial.

- É projetada para durar cerca de 2.000 h (aprox. 200.000 km).

- Para motores Diesel, pode durar de 10.000 h a 15.000 h.

- Nesta configuração ela é chamada de Camisa

integral.

Camisa integral

Camisa seca

Camisa úmida

ou molhada

- Camisa seca: onde não há contato direto do

líquido de arrefecimento com a camisa.

Tipos de camisas para

cilindros (Giacosa, 1988).

Camisa integral

Camisa seca

Camisa úmida

ou molhada

- Mas também pode ser

inserido

outro cilindro

dentro do bloco, existindo mais duas configurações:

- Ex.: pode ser uma camisa de aço carbono.

- A sua espessura é bem fina.

- É colocada com interferência.

- Não é aconselhável trocar (pode entrar ar entre o bloco e a

camisa, o que dificulta a Transferência de Calor).

(13)

Tipos de camisas para

cilindros (Giacosa, 1988).

Camisa integral

Camisa seca

Camisa úmida

ou molhada

-

Camisa úmida ou molhada: há contato direto

do líquido de arrefecimento com as paredes da

camisa, trocando calor.

- É mais espessa que no caso anterior (para suportar a

pressão de dentro para fora da camisa).

- Fornece excelente transferência de calor.

- Pode ser trocada.

- É mais cara que o

caso anterior.

Desenho da montagem de uma camisa úmida.

2.5. Êmbolo

*Retira o excesso de óleo, homogeneizando a superfície.

*Entre o anel e a canaleta há uma pequena mola, facilitando a separação.

- A maioria é feita de alumínio fundido ou forjado. Os mais

antigos eram de FoFo.

No mínimo 2 anéis

de compressão

Anel de fogo

Cabeça

Zona do fogo

Canaletas que recebem

anéis para vedação

Conecta com

a biela

1 ou mais anéis de

óleo ou raspadores*

(só em motores 4T)

Saia

- Faz com que a

névoa de óleo entre

no pistão e limpe a

camisa do cilindro.

(14)

- Nos motores Diesel pode haver mais de um anel de óleo.

- Nos motores de competição pode haver apenas um anel de

compressão, visando diminuir o atrito. Podem apresentar

ranhuras adicionais para

vedação por labirinto

. Geralmente

são confeccionados em liga de alumínio forjado.

- Alguns motores Diesel antigos ainda possuem os seguintes

elementos:

- Porta anel: inserção metálica na 1ª canaleta (mais próximo

da cabeça) para resistir ao trabalho. Aumenta a vida útil, pois é

feito de material mais resistente.

- Pinos de segurança: São para motores de 2 tempos. Vão na

canaleta para evitar que o anel gire e suas fendas batam nas

janelas, provocando

fluxo de Blowby

(passagem de gases de

combustão da câmara para o cárter).

- Plugue: inserção metálica na cabeça do êmbolo com a

finalidade de proteger a zona de injeção para evitar a erosão

por

impactação líquida

.

- Nos motores Diesel com injeção mecânica (até 250 bar), é confeccionado

geralmente de chapa de aço fundido.

- Nos motores Diesel eletrônicos (jato de injeção com até 1350 bar), é

confeccionado geralmente de aço ao cromo forjado.

(15)

- Fendas transversais: em veículos mais antigos, inseriam-se

dois cortes na canaleta do raspador ou logo abaixo no êmbolo.

- Serviam como barreira térmica e aumentavam a flexibilidade da saia.

- Chapas auto-térmicas: em veículos mais antigos, eram

realizadas duas inserções metálicas na região do perímetro do

pino (internas ao êmbolo) para controlar a dilatação térmica.

3. Fixação êmbolo-pino-biela

- Pode ser realizado de três maneiras:

a)

Pino flutuante

: solto na biela e no

êmbolo (é a melhor!). Tem que lubrificar.

b)

Pino oscilante

: preso na biela e solto

no êmbolo.

c)

Pino preso

: solto na biela e preso no

êmbolo.

www.sweethaven02.com/ Automotive01/fig0330.gif

Tipos de fixação para êmbolo.

Pino flutuante

Pino oscilante

Pino preso

- É de menor custo.

- Entra por interferência.

- Geralmente utilizam roletes de agulha cônica.

- São livres (sem interferência) tanto no êmbolo quanto na

biela. Para evitar seu deslocamento, utilizam-se travas ou

anéis de segurança.

(16)

Tipos de fixação para êmbolo (Giacosa, 1988).

a)

Pino flutuante

:

b)

Pino oscilante

:

c)

Pino preso

:

- Referências:

● Heywood, J. B. Internal Combustion Engine - Fundamentals,

Mcgraw-Hill, New York, 960 p., 1988 (ISBN: 978-0070286375).

● Taylor, C.F. Análise dos Motores de Combustão Interna, Vol. 1, Editora

Edgard Blucher, São Paulo, 558 p., 1988.

● Taylor, C.F. Análise dos Motores de Combustão Interna, Vol. 2, Editora

Edgard Blucher, São Paulo, 531 p., 1988.

● Giacosa, D. Motores Endotérmicos, Ediciones Omega, Barcelona, 876

p., 1988 (ISBN: 9788428208482).

● Bosch, Manual de Tecnologia Automotiva, Editora Blucher, São Paulo,

1232 p., 2006 (ISBN: 9788521203780).

● Bosch, Automotive Electric/Electronic Systems, SAE International, 347

p., 1988 (ISBN: 978-0898835090).

● William, B. R. e Mansour, N. P. Understanding Automotive Electronics,

Newnes, Indiana, 470 p., 2003 (ISBN: 9780750675994).

(17)

- Referências:

● Guibet J. C., Fuels and Engines, Vol. 1, Editions Technip, Paris, 456 p.,

1999 (ISBN: 9782710807537).

● Guibet J. C., Fuels and Engines, Vol. 2, Editions Technip, Paris, 448 p.,

1999 (ISBN: 9782710807544).

● Owen, K, Coley, T. e Weaver, C. S. Automotive Fuels Reference Book,

SAE International, Warrendale, 976 p., 1995, (ISBN: 9781560915898).

● Lenz, H. P. Mixture Formation in Spark-Ignition Engines,

Springer-Verlag, New York, 400 p., 1992 (ISBN: 9783709166925).

● Plint, M. J e Martyr, T. Engine Testing: Theory and Practice, 3

rd

_Edition,

SAE International, Burlington, 464 p., 2007 (ISBN: 9780768018509).

● Brunetti, F. Motores de Combustão Interna, Vol. 1, Editora Blucher, São

Paulo, 553 p., 2012 (ISBN: 9788521207085).

● Brunetti, F. Motores de Combustão Interna, Vol. 2, Editora Blucher, São

Paulo, 486 p., 2012 (ISBN: 9788521207092).