Motores A Combustao

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA, ARQUITETURA E CIÊNCIAS AGRÁRIAS

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

Júlio Eduardo Forster

Magno Santos de Moraes

Rodrigo Heemman

MOTORES DE COMBUSTÃO

Diferentes Processos de Combustão para Motores Ciclo Otto e Diesel

Santa Cruz do Sul

2012

DIFERENTES PROCESSOS DE COMBUSTÃO PARA MOTORES CICLO OTTO E DIESEL

Motor de combustão interna - é uma máquina térmica, que transforma a energia proveniente de uma reação química em energia mecânica. O processo de conversão se dá através de ciclos termomecânicos que envolvem expansão, compressão e mudança de temperatura de gases.

São considerados motores de combustão interna aqueles que utilizam os próprios gases de combustão como fluido de trabalho. Ou seja, são estes gases que realizam os processos de compressão, aumento de temperatura (queima), expansão e finalmente exaustão.

Motores de combustão interna também são popularmente chamados de motores a explosão. De fato, o que ocorre no interior das câmaras de combustão não é uma explosão de gases. O que impulsiona os pistões é o aumento da pressão interna da câmara, decorrente da combustão. O que pode-se chamar de explosão é uma detonação dos gases, que deve ser evitada nos motores de combustão interna, a fim de proporcionar maior durabilidade dos mesmos e menores taxas de emissões de poluentes.

Quanto ao principio de funcionamento, os motores de combustão interna dividem-se em:

- Ciclo Otto (gasolina, etanol, GNV);

- Ciclo Diesel (Óleo diesel e biodiesel)

Figura 1 - Principais diferenças – Ciclos Otto e Diesel

Figura 2 - Diferença dos tempos em Ciclo Otto e Diesel

Ciclo diesel

Os motores ciclo Diesel aproveitam a energia da queima do combustível dentro de uma série de câmaras e por isso classificados como motores de combustão interna.

Os motores do ciclo Diesel há quatro tempos são utilizados em menor escala no automobilismo, do que os do ciclo Otto. O ciclo diesel tem maior emprego nos motores de grandes potências e dimensões como: embarcações marítimas, locomotivas, caminhões, geradores, etc.

Quanto ao regime de funcionamento eles podem ser classificados como:

Diesel Lento - trabalham a uma rotação de 400 a 800 RPM. Estes motores por possuírem grandes dimensões são empregados onde a relação peso potência, não é importante, como nas embarcações marítimas, motores estacionários, etc. O combustível utilizado é o do tipo A.P.F..

Diesel normal - São os motores cujas rotações de trabalho variam de 800 a 2000 RPM.

Diesel veloz - Motores de rotações maiores que 2000 RPM. Este tipo de motor vem sendo ultimamente muito utilizado nos automóveis de passeio.

Os motores do ciclo diesel, são alimentados por meio de injeções diretas que podem ser por injeção pneumática, atualmente não utilizado, e por injeção Mecânica, este último, mais utilizado, utiliza de bombas mecânicas para injetar o combustível na câmara de combustão. Estas bombas podem ser unitárias por motor ou múltiplas, onde cada cilindro ou conjunto de cilindros possui uma bomba independente.

Fazes dos motores do ciclo Diesel de 4 tempos

As fazes dos motores do ciclo Diesel, como princípio de funcionamento, são semelhantes ao do ciclo Otto.

Os tempos ou fases são:

1º Tempo: Aspiração;

Na fase de aspiração o pistão desloca do ponto morto inferior, PMI ao ponto morto superior, PMS, aspirando o ar através da válvula de aspiração.

2 º Tempo: Compressão;

Nesta fase o pistão desloca do PMI ao PMS. No início do deslocamento a válvula de aspiração se fecha e o pistão começa a comprimir o ar na câmara de combustão. O ar quando sujeito a esta compressão sofre um aumento de temperatura que será, tanto maior, quanto for a percentagem comprimida, taxa de compressão.

3º Tempo: Combustão (expansão);

Um pouco antes de o pistão atingir o PMS, o ar comprimido atinge uma pressão de 65 a 130 kgf/cm2; e uma temperatura de 600 a 800ºC. Por meio do injetor, o combustível é fortemente comprimido e pulverizado para o interior da câmara. Este combustível ao encontrar o ar na câmara de combustão incendeia-se espontaneamente, empurrando energeticamente, o pistão verso ao PMI.

4º Tempo: Descarga;

Um pouco antes de o pistão atingir o PMI, de onde iniciará o quarto tempo, a válvula de descarga se abre, permitindo a saída de uma parte dos gases se combustão que se encontra em alta pressão. Ao deslocar para o PMS expulsa o resto dos gases.

Figura: representa os quatro tempos de um motor do ciclo Diesel.

Mas há uma grande diferença com relação a outros motores de interna de ciclo Otto. Neste último, a mistura ar-combustível mesmo comprimida, precisa de uma faísca (de uma vela por exemplo) para iniciar ao processo de queima. Já nos motores Diesel, a mistura é substituída por ar puro no cilindro, que é comprimido a uma razão bem maior que nos Otto (16:1 a 24:1 8:1 a 10:1). Essa maior compressão leva a uma elevação significativa da temperatura que, combinada com o Diesel, pulverizando através de pequenos jatos a alta pressão, iniciam o processo de combustão espontânea, isto evita o efeito de detonação que ocorre com o combustível no motores do ciclo Otto, aumentando significativamente o rendimento volumétrico do motor Diesel.

Uma outra característica dos gases de escape dos motores Diesel são os altos índices alcançados pela temperatura do fluído e pela pressão na câmara de combustão: de 600 a 800ºC e de 65 a 130 kgf/cm2, respectivamente. Nos motores ciclo Otto (ou a gasolina), esses valores chegam apenas a 800 a 1000ºC e de 60 a 80 kgf/cm2.