A HISTÓRIA DOS MOTORES DIESEL
Breve história do motor Diesel
O motor Diesel moderno tem sua origem com o trabalho de Rudolf Diesel.
Rudolf Diesel nasceu em Paris em 1858. Respaldado por seus estudos na Universidade Politécnica de Munich transformou-se em um excepcional engenheiro mecânico.
Seus esforços por melhorar a eficiência do motor Otto acabaram por dar forma ao conceito de motor que agora leva seu nome..
Rudolf Christian Karl Diesel(1858 - 1913)
CONCEITOS BÁSICOS - Motor Diesel
Rudolf Diesel se deu conta que o processo de ignição por centelha do motor de ciclo Otto à gasolina poderia ser eliminado, pois durante a fase de compressão, o ar é aquecido a uma temperatura superior ao ponto de inflamação do combustível utilizado.
A idéia foi patenteada em 1892 e Rudolf Diesel produziu o primeiro “motor de ignição por compressão” em 1897.
No ano de 1900, e com óleo de amendoim como combustível, o motor foi levado ao Grand Prix, o maior prêmio de exposição Universal de Paris. Os princípios básicos do motor, são muito similares aos dos motores em uso atualmente, que tomam como base um ciclo de quatro tempos.
CONCEITOS BÁSICOS - Motor Diesel
O êxito foi praticamente imediato graças a grande eficácia e ao desenho simples do motor, que logo seria conhecido em todo o mundo como o motor “Diesel”.
Vários são os fatores que tornaram o motor Diesel um sucesso, mas os aspectos chave são a capacidade deste tipo de motor produzir altos níveis de torque com um tamanho reduzido e uma grande economia de combustível.
Ciclo de quatro tempos Este tema é dedicado ao motor à gasolina de ciclo de
quatro tempos. Este é o princípio de funcionamento de praticamente todos os motores movidos a Diesel e à gasolina.
É importante relembrar que tanto nos motores Diesel como nos motores à gasolina, o processo básico de conversão da energia do combustível em movimento de rotação permanece sem alteração praticamente desde sua invenção. O processo utilizado em quase todos os modelos de motor, é que conhecemos como ciclo de quatro tempos.
Motor Diesel
Motor gasolina - Ciclo de quatro tempos
Fase de admissão
No motor à gasolina, uma mistura de ar e
combustível é introduzida no cilindro no
momento que coincide com a descida do
pistão. Esta fase é chamada admissão.
Fase de compressão
No momento que o pistão regressa a sua posição original, a mistura ar combustível é comprimida, e entra em combustão através da centelha gerada na vela de ignição.
Motor gasolina - Ciclo de quatro tempos
Fase de combustão (Trabalho)
A mistura comprimida entra em combustão através da centelha gerada na vela de ignição. Os gases em ignição e expansão forçam a descida do pistão gerando trabalho.
Motor gasolina - Ciclo de quatro tempos
Fase de escape
Na fase de escape o movimento de subida
do pistão provoca a expulsão dos gases
do cilindro fazendo com que entrem no
sistema de escapamento.
Motor gasolina - Ciclo de quatro tempos
Controle de rendimento
A potência do motor é controlada através da válvula
borboleta, que está localizada no sistema de admissão.
Com a válvula completamente aberta os cilindros
são preenchidos com a mistura ar combustível e o motor
consegue atingir a sua potência máxima. Em condições
de carga parcial, a válvula é usada para restringir a
quantidade de mistura ar combustível que entra nos
cilindros e por consequência a potência disponibilizada
pelo motor diminui.
Esta regulação de entrada para controlar a potência tem também o efeito de reduzir o volume de mistura que chega até os cilindros. Com isso, diminui a pressão de compressão e em última instância é restringida a eficiência do motor.
Controle de rendimento
Controle de rendimento
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
O ciclo de quatro tempos do motor Diesel é diferente ao do motor à gasolina. Vamos dividir o ciclo em suas quatro fases para estudarmos separadamente cada uma delas na sequência a seguir.
Fase de admissão
No motor Diesel, a primeira fase é a admissão, que se inicia com o pistão em movimento de descida e a válvula de admissão aberta. No movimento de descida o pistão causa um fluxo de ar no sistema de admissão do motor que enche o volume em expansão do cilindro. A diferença em relação ao motor à gasolina é que no Diesel entra somente ar no cilindro.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
No motor a Diesel não existe uma válvula borboleta para regular o volume de mistura para combustão, o que é mais uma diferença em relação ao motor à gasolina. No motor Diesel, o volume de ar que é admitido durante a fase de admissão é praticamente constante em toda a faixa de rotação de trabalho do motor.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Sem borboleta
Isto permite manter máxima pressão de combustão no motor Diesel para qualquer concentração de mistura, e em comparação com o motor à gasolina podemos perceber a característica de um alto torque em baixa rotação do motor. Para exemplificar esta situação o gráfico mostra o comparativo entre o rendimento de um motor à gasolina e outro Diesel de mesma cilindrada.
A fase de admissão finaliza quando a válvula de admissão fecha e o pistão está posicionado na parte inferior do cilindro.
Torque
Rotação do motor
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Fase de compressão
A) Na fase de compressão, a árvore de manivelas e a biela movimentam o pistão para a parte superior do cilindro.
B) Com as válvulas de admissão e escape agora fechadas, o pistão comprime o ar em uma câmara de combustão muito menor que a disponível em um motor à gasolina. Por exemplo, a relação de compressão entre 16:1 a 23:1 é normal em um motor Diesel, em comparação com a relação de compressão de 11:1 que obtemos em um motor à gasolina.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Em consequência desta relação de compressão, a
temperatura do ar comprimido aumenta muito.
C) Antes da finalização da fase de compressão (antes
do PMS), o combustível em alta pressão é injetado no
ar comprimido que está com alta temperatura, o que
inicia o processo de formação de vapor e a
autocombustão. Deste modo, não é necessário recorrer
a um sistema de ignição externo.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Fase de compressão
Fase de combustão ou fase de trabalho
A fase de combustão é também chamada de fase de
trabalho, pois é neste momento que a energia do
combustível começa seu trabalho.
A força dos gases em autocombustão movimenta o
pistão rapidamente para a parte inferior do cilindro,
este movimento é transformado em torque por
intermédio da biela e da árvore de manivelas. A fase de
trabalho é finalizada quando o pistão chega na parte
inferior do cilindro (figura 1 fase de trabalho).
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Como o ar pode chegar ao cilindro praticamente sem restrição (não existe válvula borboleta), as pressões de compressão são mantidas mais ou menos constantes em todas as faixas de rotação do motor.
Portanto, a única forma de controlar a potência, torque e rotação do motor em condições de carga parcial é diluir a mistura de ar e combustível com a injeção de uma quantidade menor de combustível (figuras 2 e 3).
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Esta combinação de manutenção de altas pressões de compressão com uma quantidade de combustível variável é uma das razões pela qual o motor Diesel pode oferecer um baixo consumo de combustível.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Figura 3 Menor quantidade de Injeção
Figura 2 Maior quantidade de Injeção
Figura 1 Fase de trabalho
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Fase de escape
A fase final do ciclo de quatro tempos é a fase de escape, é assim conhecida porque é neste momento que os gases consumidos são expulsos para que o ciclo dos quatro tempos possa começar novamente.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Na fase de escape a válvula de escape abre e o pistão retorna para a parte superior do cilindro (Figura 1).
Durante seu retorno, o pistão envia os resíduos da combustão para o sistema de escapamento.
Assim se completa o ciclo de quatro tempos, que se reinicia com uma nova fase de admissão (Figura 2).
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Figura 1 Figura 2
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Motor Diesel:
É um motor de combustão interna, que transforma
energia térmica em energia mecânica.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
O motor é constituído pelos seguintes sistemas:
Alimentação de ar;
Combustível;
Lubrificação;
Injeção;
Arrefecimento;
Distribuição;
Conjunto móvel;
Partida(eletricidade).
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Sistema de alimentação de ar:
É encarregado de obter o ar necessário para o enchimento dos cilindros.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Sistema de combustível:
Abastece o sistema de injeção com o combustível necessário.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Sistema de lubrificação:
Reduz o atrito entre as peças em movimento do motor, mediante uma película de óleo lubrificante, ajudando o sistema de arrefecimento a manter a temperatura normal de funcionamento do motor.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Sistema de injeção:
Tem a finalidade de entregar o combustível na quantidade e nas condições suficientes para garantir o bom funcionamento do motor.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Sistema de arrefecimento:
Destina-se a manter a temperatura normal de funcionamento do motor.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Sistema de distribuição:
Permite a entrada de ar e a saída dos gases queimados, para realizar o seu ciclo de trabalho.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Sistema de conjunto móvel:
Transforma a energia calorífica do combustível, desprendida durante a combustão, em energia mecânica. Além disso, converte o movimento retilíneo alternativo do êmbolo em movimento de rotação da árvore de manivelas.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Tipos
Seus tipos são classificados de acordo com as seguintes características:
De acordo com o ciclo de trabalho.
A=motores de quatro tempos;
B=motores de dois tempos;
De acordo com o controle da combustão.
A=motores de injeção direta
B=motores com câmara de pre-combustão.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Motores diesel aplicação
São maquinas térmicas alternativas, de combustão
interna, destinadas ao suprimento de energia
mecânica ou forca motriz de acionamento. O nome e
devido a Rudolf Diesel, engenheiro francês nascido em
Paris, que desenvolveu o primeiro motor em Augsburg
- Alemanha, no período de 1893 a 1898. Oficialmente,
o primeiro teste bem sucedido foi realizado no dia 17
de fevereiro de 1897, na Maschinenfabrik Augsburg.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Segundo sua aplicação, são classificados em 4 tipos básicos:
ESTACIONARIOS: Destinados ao acionamento de
maquinas estacionarias, tais como Geradores,
maquinas de solda, bombas ou outras maquinas que
operam em rotação constante;
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
INDUSTRIAIS: Destinados ao acionamento de
maquinas de construção civil, tais como tratores,
carregadeiras, guindastes, compressores de ar,
maquinas de mineração, veículos de operação fora de
estrada, acionamento de sistemas hidrostáticos e
outras aplicações onde se exijam características
especiais especificas do acionador;
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
VEICULARES: Destinados ao acionamento de veículos
de transporte em geral, tais como caminhões e ônibus;
MARITIMOS: Destinados a propulsão de barcos e
maquinas de uso naval.
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
Motor Diesel - Ciclo de quatro tempos
UM PENSAMENTO:
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