MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA E SUAS APLICAÇÕES

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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA

MEC0404 – MECÂNICA DOS SÓLIDOS

MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA E SUAS APLICAÇÕES

NATAL

OUTUBRO/2017

LUIZ HENRIQUE SOUZA DA SILVA

MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA E SUAS APLICAÇÕES

Relatório apresentado à disciplina de Mecânica dos Sólidos, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial para nota da disciplina, sob a orientação do Prof. João Wanderley Rodrigues Pereira.

NATAL

OUTUBRO/2017

OBJETIVO

Este relatório tem como objetivo o estudo dos Motores de Combustão Interna abordando os aspectos fundamentais para a sua compreensão

Relativamente aos mesmos, o relatório centra-se no seu enquadramento histórico, referindo os engenheiros que mais contribuíram para o seu desenvolvimento e algumas das suas aplicações; e nos tipos de motores existentes, analisando, funcional e estruturalmente os motores segundo o tipo de movimento motores de movimento alternativo, rotativo; segundo o tipo de combustível utilizado – gasóleo, gasolina e gás; segundo a forma como é realizada a combustão por explosão e por compressão; e, por fim, segundo o ciclo termodinâmico que idealiza o movimento do motor Ciclo de Otto, Ciclo Diesel e Ciclo Brayton. São também demonstradas as tendências para as futuras inovações tecnológicas dos motores a combustão interna.  

SUMÁRIO

OBJETIVO        3

INTRODUÇÃO        5

CONCEITO        6

2.2 MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA        7

3. CLASSIFICAÇÃO DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA        8

3.1 UTILIZAÇÃO        8

4. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA        8

4.1 DADOS TÉCNICOS        8

5. COMPONENTES MAIS IMPORTANTES        9

6. TIPO DE MOTORES        10

6.1. CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O TIPO DE MOVIMENTO:        10

6.1.1. MOTORES DE MOVIMENTO ALTERNATIVO        10

6.2 MOTORES DE MOVIMENTO ROTATIVO – MOTOR WANKEL        16

COMPARAÇÃO ENTRE OS MOTORES DE MOVIMENTO ALTERNATIVO E OS MOTORES DE MOVIMENTO ROTATIVO (MOTORES DE WANKEL)        18

6.3. CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O COMBUSTÍVEL UTILIZADO        20

6.4. TURBINAS A GÁS        20

6.5  CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO A FORMA COMO SE REALIZA A COMBUSTÃO        21

6.5.1 MOTORES DE EXPLOSÃO (OU A GASOLINA)        21

6.5.2 MOTORES À DIESEL (OU A GASÓLEO)        21

6.6 CLASSIFICAÇÃO SEGUNDO O CICLO TERMODINÂMICO        21

6.6.1 CICLO DE OTTO - MOTORES A GASOLINA        21

6.6.2 CICLO DIESEL - MOTORES A GASÓLEO        22

7. CICLO BRAYTON - TURBINA A GÁS        23

8. AVANÇOS TECNOLÓGICOS        23

CONCLUSÃO        25

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        26

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1. INTRODUÇÃO

Nos motores de combustão interna, ou endotérmicos, o combustível é queimado no interior do cilindro motor. Os motores a gasolina, a gasóleo, a metano e a gás líquido pertencem a esta categoria.

Nos motores de combustão externa, ou exotérmicos, o combustível é queimado numa estrutura externa ao cilindro motor. Pertencem a esta categoria os motores a vapor.

O motor de combustão interna, que tornou possíveis meios de transporte como o automóvel, o avião e até veículos militares, foi evoluindo ao longo do tempo. Em 1860, Ettiene Lenoir (inventor nascido na Bélgica em 1822) registou a primeira patente relativa a um “motor de explosão”, à dois tempos. O ciclo à quatro tempos apenas seria descrito por Alphonse Beau de Rochas (engenheiro francês nascido em 1815) dois anos depois, em 1862. No entanto, este trabalho não atraiu a atenção de nenhum fabricante. A produção industrial de motores de combustão interna com ciclos de quatro tempos iniciou-se em 1976 segundo a patente de Nikolaus Otto (engenheiro alemão nascido em 1832) e Eugen Langen (engenheiro alemão nascido em 1833).

Rudolf Diesel (engenheiro nascido na França em 1858) foi o primeiro pesquisador a basear-se no aquecimento produzido pela compressão do ar para inflamar o combustível, tendo começado as suas pesquisas em 1890 e obtido, sete anos depois, um motor operacional. Outro inovador cujo nome é bastante familiar à maioria da população é Louis Renault (inventor francês nascido em 1877), fundador do Grupo Renault, que criou, em 1902, o supercompressor, um sistema que aumenta a eficiência, na medida em que introduz uma quantidade adicional de oxigénio no motor. A finalidade deste sistema é semelhante à do turbocompressor, que usa os gases de escape para fazer girar uma turbina e foi inventado em 1905 por Alfred Brüchi (engenheiro suíço nascido em 1879).

Inicialmente, estes motores utilizavam gás como combustível. O responsável pelo primeiro motor de quatro tempos à gasolina utilizável, que foi concebido e projetado em 1885 foi Gottlieb Daimler (engenheiro alemão nascido em 1834), um sócio de Otto e de Langen. Os motores atuais são semelhantes ao motor de Daimler e também ao de Karl Benz (engenheiro alemão nascido em 1844), concretizado no mesmo ano que o anterior.

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1. CONCEITO

Motor é uma máquina destinada a converter qualquer forma de energia térmica, elétrica, hidráulica, química e outras, em energia mecânica. Os motores de combustão interna realizam a transformação de energia térmica proveniente da combustão ou queima do combustível em energia mecânica. Distinguem-se aqui os dois principais tipos de motores, os que funcionam segundo a aspiração da mistura ar-combustível (Ciclo Otto) e posteriormente promovem a combustão pela queima da mistura através de uma faísca, e os motores que aspiram apenas o ar e, logo após a compressão, é pulverizado o combustível que logo promove a queima devido ao elevado calor e pressão gerados pela compressão do ar de admissão (Ciclo Diesel).