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Captulo 1 Introduo e Descrio dos
Motores
Prof.: Flavio Vanderlei Zancanaro Jnior
Engenharia Mecnica
Departamento de Engenharias e Cincia da Computao
Disciplina de Mquinas Trmicas II
Engenharia MecnicaDisciplina de Mquinas Trmicas II 2
1.3 Descrio dos Motores
Principio de Funcionamento 4 Tempos OTTO:Com o mbolo (tambm designado por pisto) no
PMS (ponto morto superior) aberta a vlvula de
admisso, enquanto se mantm fechada a vlvula de
escape. A dosagem da mistura gasosa regulada pelo
sistema de alimentao, que pode ser um carburador ou
pela injeo eletrnica.
O pisto interligado a biela e
esta por sua vez interligada ao
eixo de manivelas, impulsionando-
o em um movimento de rotao.
O pisto move-se ento at ao
PMI (ponto morto inferior). A
este passeio do mbolo
chamado o primeiro tempo do
ciclo, ou tempo de admisso.
.
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Principio de Funcionamento 4 Tempos OTTO:Fecha-se nesta altura a vlvula de
admisso, ficando o cilindro cheio
com a mistura gasosa, que agora
comprimida pelo pisto,
impulsionado no seu sentido
ascendente em direo cabea do
motor (cabeote) por meio de
manivelas at atingir de novo o
PMS.
Observa-se que durante este
movimento as duas vlvulas se
encontram fechadas. A este
segundo curso do mbolo
chamado o segundo tempo do
ciclo, ou tempo de compresso.
.
1.3 Descrio dos Motores
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Principio de Funcionamento 4 Tempos OTTO:Quando o mbolo atingiu o PMS, a mistura gasosa que
se encontra comprimida no espao existente entre a face
superior do mbolo e a cabea do motor, denominado
cmara de combusto, inflamada devido a uma
centelha produzida pela vela e queima o combustvel.
O aumento de presso devido
ao movimento de expanso destes
gases empurra o mbolo at ao
PMI, impulsionando desta maneira
por meio de manivelas e
produzindo a fora rotativa
necessria ao movimento do eixo
do motor. A este segundo curso do
mbolo chamado o terceiro
tempo do ciclo, ou tempo
de expanso.
.
1.3 Descrio dos Motores
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Principio de Funcionamento 4 Tempos OTTO:
O cilindro encontra-se agora cheio de gases
queimados. nesta altura, em que o mbolo
impulsionado por meio de manivelas retoma o seu
movimento ascendente, que a vlvula de escape se abre,
permitindo a expulso para a atmosfera dos gases
impelidos pelo mbolo no seu movimento at ao PMS,
.altura em que se fecha a vlvula de
escape. A este quarto curso do
mbolo chamado o quarto tempo
do ciclo, ou tempo de exausto.
1.3 Descrio dos Motores
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Principio de Funcionamento 4 Tempos DIESEL:
1.3 Descrio dos Motores
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Principio de Funcionamento 2 Tempos:
medida que ocorre o movimento ascendente do mbolo, este obstrui as
janelas, e em seguida comprime a mistura gasosa existente na parte superior do
cilindro.
Ao mesmo tempo cria-se um vcuo no crter, que fora a admisso de ar
atmosfrico no interior do mesmo.
1.3 Descrio dos Motores
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Principio de Funcionamento 2 Tempos:
Quando o mbolo atinge o PMS d-se a ignio, devido libertao da
centelha. Os gases pressionam o pisto em direo ao PMI, produzindo assim
trabalho. Durante esta etapa, o mbolo libera a janela de escape possibilitando
a sada dos produtos de combusto.
Prximo ao PMI, o pisto abre a
janela de transferncia. Ao mesmo
tempo, seu movimento descendente
pressuriza o crter, forando a nova
mistura a penetrar na cmara o que
tambm contribui na exausto de
gases de combusto. Ao trmino
desta fase o motor fica nas condies
iniciais permitindo que o ciclo se
repita.
1.3 Descrio dos Motores
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1.4 Anlise de CiclosIntroduo:
J visto no estuda da termodinmica diversas vezes as centrais de potncia
(vapor) como sendo um dispositivo que opera segundo um ciclo.
O que caracteriza um ciclo?
O fluido de trabalho sofre uma srie de
processos e finalmente retorna o estado
inicial.
Existem ainda outros ciclos. Motor de combusto interna
Turbina a gs
Nestes casos o fluido de trabalho no apresenta as mesmas condies
iniciais aps o final do ciclo. Ciclo aberto
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1.4 Anlise de CiclosNomenclaturas e clculo de quantidades:
O curso do pisto dado por:
O volume deslocado pelo pisto pode ser
calculado por
A relao de compresso (razo entre os vol.
mximo e mnimo)
O trabalho especfico lquido do ciclo completo
utilizado para definir a presso mdia efetiva
O trabalho lquido realizado por um cilindro
manRS 2
SANVVNV cilcilcildesl minmax
min
max
VV
RCrv
minmax vvppdvw mefliq
minmax VVpmwW mefliqliq
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O Ciclo padro a Ar Otto
Ciclo ideal que se aproxima do motor de combusto interna por centelha,
1-2: Compresso isoentrpica de ar (ponto morto inferior para o superior).
2-3: Transferncia de calor ao ar A VOLUME CONSTANTE (motor
real: centelha, ignio e combusto).
3-4: Expanso isoentrpica
4-1: Transferncia de calor do ar A VOLUME CONSTANTE
(descarga dos gases de combusto)
1.4 Anlise de Ciclos
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O Ciclo padro a Ar Otto
O rendimento do ciclo padro Otto funo apenas da relao de
compresso. MAIOR RELAO, MAIOR RENDIMENTO (motores
aspirados e turbinados).
Qual seria o limite dessa relao de compresso?
As propriedades do combustvel limitam. A grandes presses tem-se a
chamada auto ignio. Maior o n de Cetanos mais baixa a presso limite. A
adio de chumbo tetraetil ajudou a aumentar o ponto de detonao dos
combustveis - poluio.
11
1
k
v
trmicor
3
4
2
1
V
V
V
Vrv
1.4 Anlise de Ciclos
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O Ciclo Padro Stirling
A figura abaixo apresenta o ciclo que opera segunda os processos proposto
por Stirling
1-2: Compresso ISOTRMICA.2-3: Transferncia de calor a volume constante.3-4: Expanso ISOTRMICA. 4-1: Transferncia de calor a volume constante
OBS. O ciclo Stirling igual ao ciclo Otto, porm com os processos
adiabticos sendo substitudos por processos isotrmicos. Motores desse tipo
so chamados de motores de COMBUSTO EXTERNA e apresentam o
mesmo rendimento do ciclo de Carnot.
1.4 Anlise de Ciclos
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O Ciclo padro a Ar Diesel
A figura abaixo mostra o ciclo a Ar Diesel, tambm chamado de motor de
ignio por compresso
1-2: Compresso isoentrpica at o ponto morto superior
2-3: Calor transferido ao fluido de trabalho a PRESSO
CONSTANTE (injeo e queima para o motor real).
3-4: Expanso isoentrpica at o ponto morto inferior
4-1: Rejeio do calor a VOLUME CONSTANTE (descarga para motor
real)
1
1
111
2
3
1
4
2
1
23
14
TT
TT
kT
T
TTc
TTc
Q
Q
p
v
H
Ltrmico
1.4 Anlise de Ciclos