O motor Diesel

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2. O MOTOR DIESEL
O motor é um equipamento que transforma alguma forma de energia, que pode ser térmica,
hidráulica, elétrica, nuclear etc, em energia mecânica.
Os motores Diesel aproveitam a energia da queima do combustível nos cilindros (câmaras),
gerando movimento ao eixo de manivelas, para trabalho mecânico.
Por isso são classificados como motores de combustão interna.
O motor Diesel se difere dos motores Otto (gasolina, álcool) pois nesses últimos, a mistura
ar-combustível, mesmo comprimida, precisa de uma faísca (de vela por exemplo) para iniciar o
processo de queima.
Já nos motores Diesel, a mistura é substituída por ar, que são comprimido nos cilindros, a uma
razão bem maior que nos motores Otto ( 16:1 a 22:1 contra 8:1 a 12:1.
Essa maior compressão eleva a temperatura que, combinada com o combustível (Diesel)
pulverizado sobre alta pressão, inicia o processo de combustão espontânea.
O funcionamento só é possível através de sincronismo e movimentos dos componentes
mecânicos, para a transformação da energia calorífica (química do combustível) em trabalho,
( energia de movimento).
O motor de combustão interna é o ponto de partida que dá força de movimento que produzem o
deslocamento do veículo.
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3. HISTÓRICO DO MOTOR DIESEL
• Histórico
• Teoria do motor Diesel
• Noções de Termodinâmica
• Estudo do ciclo Diesel
A segunda metade do século passado — o "Século do vapor" — viu nascer e crescer esta
magnífica invenção que é o motor térmico. Obra coletiva, fruto do trabalho devotado de
numerosos pesquisadores, esse novo tipo de força motriz desencadeia paixões, provoca dramas,
suscita muitos conflitos. Com o* passar dos anos e a pacificação de todas as paixões provocadas
pela sua vulgarização, o motor térmico é atualmente considerado como um dos maravilhosos
instrumentos de nossa vida moderna que permite — além de suas aplicações industriais — ao
homem se deslocar, transportar e multiplicar sua atividade sobre a terra . . .
em outras explorações.
Uma grande invenção raramente é a obra de um único homem; o motor térmico não escapa a essa
regra: todos os grandes nomes da ciência "física" trouxeram-lhe sua contribuição, mas seu
desenvolvimento não teria sido possível sem as inumeráveis contribuições de "pequenos
pesquisadores" artífices de uma das maiores invenções da história.
Veremos mais adiante que o genérico "Motor térmico" engloba muitos tipos de motores: a
máquina a vapor, o motor a "explosão", o motor a "combustão", a turbina, são exemplos não
limitativos.
O motor Diesel é um dos motores térmicos que tem maior rendimento energético; imaginado por
Rodolphe Diesel, é também um derivado do famoso ciclo de quatro tempos inventado por Beau
de Rochas, realizado por Otto e aplicado a seguir por numerosos construtores.
Em 1862, o francês Beau de Rochas publicou uma brochura autográfica que resumia seus
trabalhos "Nouvelles recherches sur lês conditions pratiques de Ia pius grande utilisation de Ia
chalew et, en general, de Ia force motríce" ("Novas pesquisas sobre as condições práticas da
maior utilização do calor e, em geral, da força motriz").
Esta brochura deveria se tornar o breve francês 52593, de 16 de janeiro de 1862, atestando a
anterioridade incontestável das pesquisas de Beau de Rochas sobre o ciclo a 4 tempos.
Nesta brochura podemos ler a seguinte frase:
"Poder-se-á levar a compressão até 5,5 e 5,6 atm. . . Poder-se-á levá-las, mesmo, até o ponto de
ignição..."
Não apenas, Beau de Rochas imaginou a compressão preliminar mas também, e foi o primeiro
nisso, estimou como possível a auto-igniçâo de uma mistura gasosa inflamável.
Dez anos mais tarde, em 1872, o americano Brayton construiu o primeiro motor a combustão
funcionando com petróleo bruto. Seu motor permitiu a propulsão de pequenos barcos e equipou
um dos primeiros submarinos alguns anos mais tarde.
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4. HISTÓRICO DO MOTOR DIESEL
Se Beau de Rochas é o inventor inconteste do ciclo de quatro tempos, o alemão Nicolas Otto tem
o mérito de ter sido o primeiro a conseguir fazer funcionar um motor térmico segundo esse ciclo.
Em 1876, com a ajuda de Eugène Langen, Otto construiu seu motor na fábrica que os dois
fundaram em 1872, a "Gasmotoren fabrik Deutz AG" em Deutz no distrito de Colónia.
Esta usina seria o ponto onde surgiria, em 1912, um motor a combustão concebido segundo a
patente de Diesel, de injeçâo direta, mas sem compressor.
Em 1890-1891, o francês Emile Capitaine construiu na Alemanha um motor que funcionava com
petróleo refinado. O ar era diretamente comprimido no cilindro e o combustível injetado por um
jato de ar comprimido a uma pressão superior à de compressão.
O ar não atinge a temperatura de combustão e assim é preciso que haja uma ignição.
Esse modelo será retomado mais tarde nos modelos "Semi-Diesel" chamados "mistos".
Em 1892, Rodolphe Diesel requeria sua primeira patente.
Seus trabalhos preliminares duraram mais de dez anos.
Atualmente, Diesel tornou-se substantivo comum ou adjetivo para designar ou qualificar os
antigos motores a "petróleo bruto".
A personalidade do inventor merece que lhe consagremos algumas linhas.
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5. RODOLPHE DIESEL E SUA OBRA
- Rodolphe Diesel (1858-1913)
Motor Diesel (1897)
Rodolphe Diesel nasceu em Paris a 18 de março de 1858, na rua N. D. De Nazareth, perto do
Conservatório das Artes e Ofícios, que visitará freqüentemente em sua juventude.
Seus pais, modestos artesãos alemães mantinham um curtume.
Rodolphe realizou seus estudos primários em Paris e adquiriu um conhecimento perfeito da língua
francesa; com a idade de 12 anos vai sozinho para Ausburgo, na Alemanha, para prosseguir seus
estudos.
Universitário brilhante em Munique, destina-se à matemática, mas volta para Paris como
engenheiro.
Tem então 22 anos e se especializa na construção de máquinas frigoríficas.
Dirige várias usinas em Paris, em Chateauroux e Argenteuil; registra várias patentes e em 1887,
cria em
Paris um escritório de consultoria e começa trabalhos de pesquisa sobre os motores a gás
amoníaco.
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6. RODOLPHE DIESEL E SUA OBRA
Em fevereiro de 1892, Diesel publicou em Berlim um fascículo intitulado "Teoria e construção de
um motor térmico racional" onde expunha suas idéias para a realização prática do ciclo de Carnot.
Traduziu sua obra para o francês e registrou a patente (Pat. DRP 67207 e 82168) em 1892-1893
de seu "motor a combustão" e busca em vão comanditários e associados.
Volta então para a Alemanha, seu pais, e começa a construção do primeiro motor "Diesel" em
Ausburgo na "fábrica de máquinas de Ausburgo" que se tornará a MA.N. Krupp e que empresta
seu concurso financeiro e sua ajuda técnica.
Previsto para funcionar com carvão pulverizado, introduzido por um jato de ar comprimido, esse
motor jamais funcionou perfeitamente. Diesel modificou-o, tentou usar a "benzina", o petróleo
bruto diminui a compressão. . . Esses trabalhos levam-no a realizar em 1897, um novo motor que
funciona de modo satisfatório.
Destinado a produzir a força motriz nas "fábricas", o motor Diesel de 1897, desenvolve 20 HP a
172 rpm, monocilíhdrico, alesagem de 250 mm, curso de 400 mm e consome 247 g de
combustível por cavalo e por hora.
Seu rendimento térmico é de 26,2% enquanto que os motores de 4 tempos a gasolina apenas
rendiam 20% e as máquinas a vapor 10%.
A injeção de combustível — benzina para as primeiras explosões, petróleo bruto a seguir — é
assegurada por um jato de ar comprimido provocado por um cilindro compressor anexo, o jato
arrasta o combustível para a câmara de combustão sob uma pressão de 75 kg, enquanto que a
pressão de compressão do ar no cilindro-motor atinge apenas a 32 kg.
Assim que seu motor funcionou, Rodolphe Diesel cedeu licença de fabricação à M.A.N. Deutz e
Suizer. Com a ajuda do natural de Lorena, Dyckhoff, fundou
em Longeville, perto de Bar lê Duc, a Sociedade Francesa Diesel (1894), onde serão construídos
numerosos motores fixos de 8 a 250 cavalos. Esta sociedade será absorvida em 1808 pelas
oficinas "Augustin Normand" que construirão sob a direção de Adrien Bochet, os primeiros
motores Diesel para a marinha juntamente com a Sociedade Sauter-Harié.
É interessante notar que em 1896, Armand Peugeot, que construía seus primeiros automóveis,
travou relações com Rodolphe Diesel, para os "estudos de caminhões". Armand Peugeot queria
um motor mais possante que o "Daimiler" que empregava. Finalmente, foi o francês Pellegrin que
comprou a licença em 1898.
O projeto de motor Diesel para o automóvel não foi realizado na época.
A 29 de setembro de 1913, Rodolphe Diesel deveria desaparecer no mar a bordo do paquete alemão
"Dresden". Dirigia-se à Inglaterra, depois de ter vendido suas usinas para tratar com a casa Vickers.
As circunstâncias de sua morte permanecem obscuras.
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7. HISTÓRICO
Foi em 1907 que o engenheiro L'0range projetou o primeiro motor Diesel de injeção mecânica
para Deutz que, em 1912, construiu um motor a injeção direta.
Após a "Grande Guerra" em que ocorrera a adaptação de motores Diesel em navios de grande
tonelagem e submarinos, Peugeot, em 1921, retoma o problema da adaptação do motor Diesel ao
automóvel com o auxílio do engenheiro Tartrais e constrói um carro com motor Diesel que
realizou o percurso Paris -Bordeaux-Paris, sem maiores incidentes.
O motor de 2 cilindros desenvolvia 16 cavalos a 1200 rpm e comportava um sistema de injeção
mecânica. Foi, bem antes
da Mercedes, o primeiro carro com motor Diesel, sem comercialização, é verdade.
Entre os primeiros construtores a propor motores Diesel para carros encontram-se: Hanomag,
Krupp e M.A.N. na Alemanha, CLM e Renault na França, Saurer na Suíça, Cummins e Packard
nos U.S.A.
De 1930 a 1939, o motor Diesel começou a ser empregado generalizadamente nos veículos
pesados e fez uma tímida aparição na Alemanha num automóvel de turismo Mercedes, o 260 D,
que será produzido em série limitada.
A partir de 1945, é conhecido por todos o êxito dos carros produzidos pela Mercedes e Peugeot e
equipados em grande série, com motor Diesel.
Esta rápida ascensão do motor Diesel foi" possibilitada pela invenção de uma bomba mecânica de
injeção com pistão ranhurado, bem adaptada às variações de carga e de regime dos motores para
locomoção terrestre.
Esta bomba, devida a Robert Bosch e a Frantz Lang — este último, inventor do sistema de injeção
"Acro" empregada durante muito tempo por Saurer e Berliet — permaneceu sendo o modelo
básico das bombas de injeção para pistões individuais em linha.
A partir de 1940, o Diesel fez enormes progressos tanto em termos de motor propriamente dito,
quanto em termos de injeção.
TEORIA DO MOTOR DIESEL
Antes de abordar o princípio de funcionamento propriamente dito do motor Diesel, é conveniente
lembrar algumas noções elementares de mecânica e termodinâmica.
A termodinâmica é a ciência que define as transformações do calor e do trabalho mecânico e o
estudo das leis às quais obedecem os gases durante suas evoluções desde sua entrada no cilindro
até sua saída para a atmosfera.
Os gases são comprimidos, queimados, dilatados e expandidos sob o efeito da temperatura ou de
um trabalho mecânico.
Se é indispensável conhecer profundamente a termodinâmica para construir os motores, são
suficientes conhecimentos elementares para compreender o funcionamento dos motores Diesel.
ALGUMAS DEFINIÇÕES ELEMENTARES
Os motores ditos "térmicos" transformam a energia calorífica dos combustíveis ou carburantes em
energia mecânica coletada pela árvore de manivelas.
Esta transformação é obtida pela mudança de estado, vaporização; de volume, compressão; de
temperatura, combustão.
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8. NOÇÕES BÁSICAS
COMBUSTÃO
É A OXIDAÇÃO ATRAVÉS DA REAÇÃO QUIMICA DOS ELEMENTOS DE COMBUSTÍVEL, CALOR E
OXIGÊNIO (QUEIMA).
O PRINCIPIO DE FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR ALTERNATIVO INTERMITENTE
DE CICLO DE QUATRO TEMPOS A PRESSÃO CONSTANTE (MOTOR A DIESEL).
SEU FUNCIONAMENTO É CONSEGUIDO ATRAVÉS DE QUATRO FASES.
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ADMISSÃO
COMPRESSÃO
COMBUSTÃO
ESCÁPE
180º
360º
540º
720º
TOTALIZANDO 720º NA ÁRVORE DE MANIVELAS, OU SEJA, DUAS VOLTAS.
A CADA DUAS VOLTAS (2), TODOS OS PISTÕES JÁ EFETUARAM A COMBUSTÃO
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9. MOTORES DE COMBUSTÃO
Os motores térmicos de combustão interna
A combustão ocorre no interior do cilindro de trabalho.
Primeiro tipo: Motor Otto de ignição controlada onde a combustão é muito rápida e assemelha-se
a uma explosão, dando o nome de "motor a explosão".
Segundo tipo: Motor Diesel ("óleo cru") onde a combustão, expontânea é menos rápida dando o
nome de motor a "combustão lenta".
AS CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA AVALIAR UM MOTOR SÃO:
- POTÊNCIA
- CILINDRADA
- ROTAÇÃO
- CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTÍVEL
- DIÂMETRO DO CILINDRO.
- PESO DO MOTOR.
- HOMOLOGAÇÃO
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10. GRÁFICOS E DIAGRAMAS
Os dados representativo de perfórmance dos motores são apresentados sob a forma de gráficos e
diagramas.
CARACTERISTICAS:
Potência = realização do trabalho em uma unidade de tempo.
Torque = esforço de torção.
O QUE O FAZ FUNCIONAR.
Combustão = (Poder calorífico) é o calor resultante da combustão de uma quantidade de
combustível, pré-fixada em relação a massa de ar.
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11. NOÇÕES BÁSICAS
SISTEMAS DO MOTOR
Força do motor (força motriz)
È a força que o virabrequim transmite ao cambio.
Os motores de combustão interna geram um torque que varia de acordo com o regime de rotação,
com um desenvolvimento que vem expresso graficamente como curva de torque.
POTÊNCIA:
POTÊNCIA É O TRABALHO DESENVOLVIDO PELO MOTOR NUMA UNIDADE DE TEMPO
UNIDADES DE POTÊNCIA
1 KW = 1.36 CV.
1 CV = 736 W OU 0,736 KW.
I CV = 736 W OU 0,736 KW
I CV = 75 mkgf (DIN)
S
I HP = 75,9 mkgf
S
( SAE)
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12. NOÇÕES BÁSICAS
A POTÊNCIA DE UM MOTOR ESTA DIRETAMENTE RELACIONADACOM A ROTAÇÃO DO MOTOR.
COM O AUMENTO DA ROTAÇÃO, A POTÊNCIA AUMENTA ATÉ ATINGIR O VALOR MÁXIMO, A
PARTIR DO QUAL MESMO AUMENTANDO A ROTAÇÃO, A POTÊNCIA PASSA A DIMINUIR
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13. TORQUE DO MOTOR
O TORQUE DO MOTOR NADA MAIS É QUE O TRABALHO REALIZADO POR ESTE MOTOR
( MOMENTO DE FORÇA)
FORÇA (N)
DISTÂNCIA
(m)
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14. COMPONENTES DO MOTOR
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15. COMPONENTES DO MOTOR
BLOCO
O bloco de cilindros é a maior peça de um motor e tem a função de integrar todas as demais.
Dentro do bloco há galerias e orifícios para a circulação do óleo lubrificante nos componentes
móveis internos do motor. Há também câmaras internas para circulação da água de
refrigeração.
Os cilindros podem ser fixos no bloco ou removíveis, chamados de camisas.
As camisas podem ser do tipo "molhada" ou "seca". O tipo "molhada" é aquele no qual a água
do sistema de arrefecimento tem contato direto com a camisa.
O do tipo "seca" é aquele que faz contato indireto através do bloco.
As camisas, quando desgastadas, podem ser substituídas por outras novas. Dando assim
sobrevida ao bloco do motor.
O processo de brunimento dos cilindros deve ser controlado para que o
assentamento dos anéis seja realizado de maneira suave assim, e evitar o desgaste
prematuro e o consequente o excesso de consumo de óleo.
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16. COMPONENTES DO MOTOR
CILINDROS
Os cilindros do motor é onde vai trabalhar os pistões e também faz parte da câmara onde
trabalha os pistões.
Os cilindros são bastante sacrificados, pois como o pistão, recebe o calor produzido pela
combustão, que pode chegar a um pico de 2000 ºC.
Os cilindros do motor pode ser diretamente no bloco, ou insertados (encamisados) no bloco.
Os cilindros encamisados são conhecidos como camisas e são classificados em dois tipos.
A camisa seca possui esse nome porque não tem contato com a água de resfriamento do motor,
normalmente vem semi acabada, e é necessário que o encamisamento seja feito em retíficas
credenciadas e posteriormente brunidas.
As camisas úmidas recebem esse nome, porque trabalha diretamente em contato com a água
de resfriamento do motor, já vem prontas para úso, que facilita a manutenção e custo de
manutenção bastante baixo.
Ao substituir uma camisa de cilindro deve ser observado a medida da saliência da camisa sobre
o bloco.
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17. COMPONENTES DO MOTOR
Brunimento dos cilindros
Brunimento é o nome dado ao acabamento do diâmetro interno dos cilindros.
3 Brunimento dos cilindros, conforme a rugosidade especificada, tem a função de:
1 -Vedação
2 - Controle de consumo do lubrificante
3 - Dissipação de calor entre anéis e camisa
Os riscos de brunimeto de 90° a 120°
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18. COMPONENTES DO MOTOR
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19. COMPONENTES DO MOTOR
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20. COMPONENTES DO MOTOR
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21. COMPONENTES DO MOTOR
A biela é a peça que interliga o êmbolo (pistão) à árvore de manivelas sendo responsável pela
transmissão da força do movimento alternativo para o rotativo (princípio da manivela).
O material empregado para fabricação das bielas é uma liga de aço muito resistente ao impacto
e aos esforços torcionais, obtida em processo de forjado.
As bielas são rigorosamente pesadas uma a uma após a usinagem.
São selecionadas para que sejam montadas no mesmo motor com a mesma classificação de
peso o que permite o funcionamento balanceado e silencioso.
Devido ao fato da biela ser usinada junto com sua capa, não se deve trocar de pares as
capas e bielas.
Nos serviços de reparação de motor é importante verificar o alinhamento das bielas,
a sua perpendicularidade com a árvore de manivelas. Os pistões devem operar nos
cilindros com perfeito paralelismo proporcionando maiorduração do motor.
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22. COMPONENTES DO MOTOR
COMPONENTES DO MOTOR
Bronzinas (Casquilhos)
As Bronzinas tem esse nome originário da liga metálica bronze, utilizada antigamente na sua
fabricação.
As bronzinas têm a função de proteger a árvore da manivelas e as bielas do desgaste
provocado pela fricção entre os componentes móveis.
Elas são construídas por camadas de ligas metálicas mais moles para que, em conjunto com o
óleo lubrificante, suavizem esta fricção (componentes de sacrifício). Assim, pode-se substituí-las
facilmente mantendo a vida prolongada da árvore de manivelas, das bielas e do bloco
As bronzinas são fixadas no seu alojamento, sobre uma pré-tensão (pressão radial).
O diâmetro externo da bronzina é maior do que o alojamento para permitir a pressão radial e
evitar que não gire em seu alojamento.
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23. COMPONENTES DO MOTOR
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24. COMPONENTES DO MOTOR
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25. COMPONENTES DO MOTOR
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26. COMPONENTES EXTERNO DO MOTOR
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27. COMPONENTES EXTERNO DO MOTOR
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28. COMPONENTES EXTERNO DO MOTOR
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29. CURIOSIDADE
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