Pré camara

700 visualizações

Publicada em

Pré câmara de combustão em motores Diesel.

Publicada em: Indústria automotiva
0 comentários
0 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

  • Seja a primeira pessoa a gostar disto

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
700
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
3
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
29
Comentários
0
Gostaram
0
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Pré camara

  1. 1. TM 101 – Tecnologia do Motor Diesel I
  2. 2. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I APRESENTAÇÃO Os motores Diesel representam equipamentos de grande importância no cotidiano da empresa. São a fonte de força motriz para caminhões, escavadeiras e, até mesmo, para os grupos geradores. Desta forma, o conhecimento deste tema é de muito interesse em qualquer área. Desta forma, este texto se constitui o inicio do estudo no assunto, pois ele será estendido em mais duas outras disciplinas, tendo sido estruturado da seguinte maneira: O Capítulo 1 apresenta a descrição do princípio de funcionamento do motor de combustão interna à ignição diesel, bem como a identificação seus principais tipos. O Capítulo 2 fornece informações de grande importância para o entendimento do funcionamento dos motores Diesel. Os Capítulos 3, 4, 5 e 6 objetivo abordam os componentes dos motores Diesel, bem como as suas características.
  3. 3. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I ÍNDICE CAPÍTULO 1: GENERALIDADES DO MOTOR DE COMBUSTÃO DIESEL _____________ 1 RESUMO __________________________________________________________________________ 1 1.0 - INTRODUÇÃO _________________________________________________________________ 1 2.0 – CONSTITUIÇÃO _______________________________________________________________ 1 3.0 – TIPOS_________________________________________________________________________ 2 CAPÍTULO 2: FUNCIONAMENTO DO MOTOR DIESEL_____________________________ 4 RESUMO __________________________________________________________________________ 4 1.0 - INTRODUÇÃO _________________________________________________________________ 4 2.0 – FUNCIONAMENTO ____________________________________________________________ 4 2.1 – Motor Diesel de Quatro Tempos __________________________________________________________ 4 2.1.1 - Admissão_________________________________________________________________________ 4 2.1.2 – Compressão ______________________________________________________________________ 4 2.1.3 – Expansão ou força _________________________________________________________________ 4 2.1.4 - Escape ___________________________________________________________________________ 5 2.2 - Motor Diesel de Dois Tempos ____________________________________________________________ 5 3.0 – VANTAGENS E DESVANTAGENS _______________________________________________ 6 CAPÍTULO 3: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE I _____________________________ 7 RESUMO __________________________________________________________________________ 7 1.0 - INTRODUÇÃO _________________________________________________________________ 7 2.0 – CÂMARAS DE COMBUSTÃO____________________________________________________ 7 2.1 – Localização __________________________________________________________________________ 7 2.2 – Função ______________________________________________________________________________ 7 2.3 – Princípios da Combustão do Motor Diesel___________________________________________________ 7 2.4 – Classificação das Câmaras de Combustão ___________________________________________________ 7 3.0 – MOTORES COM INJEÇÃO DIRETA _____________________________________________ 8 3.1 – Tipos________________________________________________________________________________ 8 3.2 – Localização da Câmara de Combustão______________________________________________________ 8 3.3 – Características de Funcionamento _________________________________________________________ 9 3.4 – Vantagens____________________________________________________________________________ 9 3.5 – Desvantagens _________________________________________________________________________ 9 4.0 - MOTORES COM CÂMARA DE PRÉ-COMBUSTÃO ________________________________ 9 4.1 – Características ________________________________________________________________________ 9 4.2 – Localização __________________________________________________________________________ 9 4.3 – Funcionamento________________________________________________________________________ 9 4.4 – Vantagens___________________________________________________________________________ 10 4.5 – Desvantagens ________________________________________________________________________ 10
  4. 4. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I 5.0 – MOTORES COM CÂMARA DE TURBULÊNCIA __________________________________ 10 5.1 – Características _______________________________________________________________________ 10 5.2 – Localização _________________________________________________________________________ 10 5.3 – Funcionamento_______________________________________________________________________ 10 5.4 – Vantagens___________________________________________________________________________ 11 5.5 – Desvantagens ________________________________________________________________________ 11 6.0 – MOTORES COM CÂMARA DE COMBUSTÃO DE AR _____________________________ 11 6.1 - Características________________________________________________________________________ 11 6.2 - Localização__________________________________________________________________________ 11 6.3 - Funcionamento _______________________________________________________________________ 11 6.4 - Vantagens e Desvantagens ______________________________________________________________ 11 7.0 - BLOCO DO MOTOR ___________________________________________________________ 11 7.1 - Constituição _________________________________________________________________________ 11 7.2 - Construção __________________________________________________________________________ 12 7.3 - Tipos _______________________________________________________________________________ 12 7.4 - Características________________________________________________________________________ 12 7.5 - Vantagens e Desvantagens ______________________________________________________________ 12 7.6 - Condições de Uso _____________________________________________________________________ 13 CAPÍTULO 4: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE II____________________________ 14 RESUMO _________________________________________________________________________ 14 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 14 2.0 – CAMISAS DE MOTORES ______________________________________________________ 14 2.1 – Tipos_______________________________________________________________________________ 14 2.2 – Construção __________________________________________________________________________ 14 2.3 – Características _______________________________________________________________________ 14 2.4 – Montagem __________________________________________________________________________ 14 2.5 – Vantagens da Camisa Úmida ____________________________________________________________ 15 2.6 – Desvantagens da Camisa Úmida _________________________________________________________ 15 2.7 – Vantagens da Camisa Seca _____________________________________________________________ 15 2.8 – Desvantagens da Camisa Seca ___________________________________________________________ 15 2.9 – Uso e Condições de Uso________________________________________________________________ 15 3.0 - ÊMBOLO _____________________________________________________________________ 15 3.1 – Constituição ________________________________________________________________________ 15 3.1.1 – Cabeça _________________________________________________________________________ 15 3.1.2 – Zona dos anéis ___________________________________________________________________ 15 3.1.3 – Alojamento do pino _______________________________________________________________ 16 3.1.4 – Saia____________________________________________________________________________ 16 3.2 – Construção __________________________________________________________________________ 16 3.3 – Características _______________________________________________________________________ 16 3.4 – Vantagens e Desvantagens______________________________________________________________ 17 3.5 – Condições de Uso_____________________________________________________________________ 17 3.6 – Precaução ___________________________________________________________________________ 17 3.7 – Pino do Êmbolo ______________________________________________________________________ 17 3.7.1 -- Construção______________________________________________________________________ 17 3.7.2 – Tipos de fixação __________________________________________________________________ 17 3.7.3 – Condições de montagem____________________________________________________________ 17 3.7.4 – Observações _____________________________________________________________________ 17
  5. 5. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I 3.8 - Anéis de Segmentos ___________________________________________________________________ 17 3.8.1 -- Construção______________________________________________________________________ 18 3.8.2 - Tipos ___________________________________________________________________________ 18 3.8.3 – Características ___________________________________________________________________ 18 3.8.4 -- Condições de uso _________________________________________________________________ 19 3.8.5 -- Observação _____________________________________________________________________ 19 4.0 – CASQUILHOS DO MOTOR_____________________________________________________ 19 4.1 - Localização__________________________________________________________________________ 19 4.2 – Liga Antifricção ______________________________________________________________________ 19 Figura 11 – Metal antifricção. __________________________________________________________ 19 4.3 – Tolerâncias de Fabricação ______________________________________________________________ 19 4.4 - Pressão Radial________________________________________________________________________ 19 4.5 – Ressalto de Localização ________________________________________________________________ 20 4.6 – Ranhuras de Lubrificação_______________________________________________________________ 20 4.7 – Casquilho Principal ___________________________________________________________________ 20 4.8 – Causas de Avarias ____________________________________________________________________ 20 5.0 – BIELA _______________________________________________________________________ 20 5.1 - Constituição _________________________________________________________________________ 20 5.2 - Tipos _______________________________________________________________________________ 20 5.3 - Características________________________________________________________________________ 21 5.4 - Construção __________________________________________________________________________ 21 5.5 - Vantagem ___________________________________________________________________________ 21 5.6 – Condições de Uso_____________________________________________________________________ 21 5.7 - Precaução ___________________________________________________________________________ 22 6.0 – ÁRVORE DE MANIVELAS (VIRABREQUIM) ____________________________________ 22 6.1 - Constituição _________________________________________________________________________ 22 6.2 - Tipos _______________________________________________________________________________ 22 6.3 - Construção __________________________________________________________________________ 22 6.4 - Características________________________________________________________________________ 22 6.5 – Condições de Uso_____________________________________________________________________ 23 6.6 – Observações _________________________________________________________________________ 23 CAPÍTULO 5: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE III ___________________________ 24 RESUMO _________________________________________________________________________ 24 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 24 2.0 - VOLANTE ____________________________________________________________________ 24 2.1 – Constituição _________________________________________________________________________ 24 2.1.1 - Superfície de fricção _______________________________________________________________ 24 2.1.2 - Coroa dentada (cremalheira)_________________________________________________________ 24 2.1.3 - Superfície de encosto ______________________________________________________________ 24 2.1.4 - Alojamento de apoio da árvore primária________________________________________________ 24 2.2 - Construção __________________________________________________________________________ 24 2.3 – Função _____________________________________________________________________________ 25 2.4 - Condições de Uso _____________________________________________________________________ 25
  6. 6. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I 3.0 – AMORTECEDOR DE VIBRAÇÕES ______________________________________________ 25 3.1 – Tipos de Amortecedor de Vibração _______________________________________________________ 25 3.2 - Construção __________________________________________________________________________ 25 3.3 – Funcionamento_______________________________________________________________________ 26 3.3.1 - Amortecedor mecânico _____________________________________________________________ 26 3.3.2 - Amortecedor hidromecânico_________________________________________________________ 26 3.4 – MANUTENÇÃO _______________________________________________________________ 26 4.0 – BALANCEADORES____________________________________________________________ 26 4.1 – Considerações Gerais__________________________________________________________________ 26 4.2 - Funcionamento _______________________________________________________________________ 26 5.0 – SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO _________________________________________________ 26 5.1 – Constituição _________________________________________________________________________ 27 5.2 – Construção __________________________________________________________________________ 27 5.3 – Funcionamento_______________________________________________________________________ 27 5.4 - Ciclo de Trabalho _____________________________________________________________________ 27 5.5 - Variação das Válvulas de Escape _________________________________________________________ 27 5.6 - Variação das Válvulas de Admissão_______________________________________________________ 28 5.7 - Tipos de Sistema de Distribuição _________________________________________________________ 28 5.7.1- Cruzada _________________________________________________________________________ 28 5.7.2 - Aberta __________________________________________________________________________ 28 5.7.3 - Fechada _________________________________________________________________________ 29 6.0 - ARVORE DE COMANDO DE VÁLVULAS ________________________________________ 29 6.1 – Constituição _________________________________________________________________________ 29 6.1.1 – Ressaltos________________________________________________________________________ 29 6.1.2 – Mancais de apoio _________________________________________________________________ 29 6.1.3 – Engrenagens auxiliares_____________________________________________________________ 29 6.1.4 – Alojamento da engrenagem de distribuição _____________________________________________ 29 6.2 – Classificação ________________________________________________________________________ 29 6.3 – Construção __________________________________________________________________________ 29 6.4 – Localização _________________________________________________________________________ 30 6.5 – Características de Funcionamento ________________________________________________________ 30 6.6 – Vantagens___________________________________________________________________________ 30 6.7 - Uso e Condições de Uso ________________________________________________________________ 30 CAPÍTULO 6: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE IV ___________________________ 31 1.0 - INTRODUÇÃO ________________________________________________________________ 31 2.0 – TUCHOS, VARETAS E BALANCINS_____________________________________________ 31 2.1 – Tuchos _____________________________________________________________________________ 31 2.1.1 – Constituição dos tuchos ____________________________________________________________ 31 2.1.2 - Tipos ___________________________________________________________________________ 31 2.1.3 – Construção ______________________________________________________________________ 31 2.1.4 - Características ____________________________________________________________________ 31 2.1.5 – Usos e condições de uso____________________________________________________________ 32 2.1.6 - Manutenção______________________________________________________________________ 32 2.1.7 - Observações _____________________________________________________________________ 32 2.2 - Varetas _____________________________________________________________________________ 32 2.2.1 – Constituição das varetas ____________________________________________________________ 32
  7. 7. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I 2.3 – Balancins ___________________________________________________________________________ 32 2.3.1 – Construção dos balancins ___________________________________________________________ 32 2.3.2 – Tipos___________________________________________________________________________ 32 2.3.3 - Vantagens _______________________________________________________________________ 32 2.3.4 – Uso e condições de uso_____________________________________________________________ 32 2.3.5 - Manutenção______________________________________________________________________ 32 2.3.6 - Observação ______________________________________________________________________ 33 2.3.7 - Função__________________________________________________________________________ 33 3.0 – CABEÇOTE __________________________________________________________________ 33 3.1 - Nomenclatura ________________________________________________________________________ 33 3.2 – Tipos_______________________________________________________________________________ 33 3.3 - Construção __________________________________________________________________________ 33 3.4 - Características________________________________________________________________________ 33 3.5 – Usos e Condições de Uso_______________________________________________________________ 34 3.6 - Manutenção__________________________________________________________________________ 34 3.7 - Observações _________________________________________________________________________ 34 4.0 – VÁLVULAS , SEDES , GUIAS E MOLAS _________________________________________ 34 4.1 – Válvulas ____________________________________________________________________________ 34 4.1.1 – Constituição das válvulas ___________________________________________________________ 34 4.1.2 - Tipos ___________________________________________________________________________ 34 4.1.3 - Características ____________________________________________________________________ 34 4.1.4 - Instalação _______________________________________________________________________ 34 4.1.5 - Acessórios_______________________________________________________________________ 34 4.1.6 – Condições de uso _________________________________________________________________ 34 4.1.7 - Manutenção______________________________________________________________________ 34 4.1.8 – Válvulas especiais ________________________________________________________________ 35 4.2 – Sedes ______________________________________________________________________________ 35 4.2.1 – Tipos de sedes de válvulas __________________________________________________________ 35 4.2.2 - Construção ______________________________________________________________________ 35 4.2.3 - Características ____________________________________________________________________ 35 4.2.4 - Vantagens _______________________________________________________________________ 35 4.2.5 - Manutenção______________________________________________________________________ 35 4.3 – Guias ______________________________________________________________________________ 35 4.3.1 – Tipos de guias de válvulas __________________________________________________________ 35 4.3.2 – Construção ______________________________________________________________________ 35 4.3.3 - Vantagens _______________________________________________________________________ 36 4.3.4 – Acessórios ______________________________________________________________________ 36 4.3.5 - Manutenção______________________________________________________________________ 36 4.4 – Molas ______________________________________________________________________________ 36 4.4.1 – Tipos de molas de válvulas__________________________________________________________ 36 4.4.2 - Construção ______________________________________________________________________ 36 4.4.3 - Características ____________________________________________________________________ 36 4.4.4 – Condições de uso _________________________________________________________________ 36 4.4.5 - Conservação _____________________________________________________________________ 36 5.0 – SUPER ALIMENTAÇÃO DOS MOTORES DIESEL ________________________________ 36 5.1 – Vantagens da Superalimentação__________________________________________________________ 37 5.2 – Classificação dos Superalimentadores _____________________________________________________ 37 6.0 – TURBOALIMENTADOR _______________________________________________________ 37 6.1 – Elementos Constitutivos________________________________________________________________ 37 6.2 – Finalidade de Cada Elemento____________________________________________________________ 37 6.2.1 - Corpo principal ___________________________________________________________________ 37 6.2.2 - Carcaça da turbina_________________________________________________________________ 37
  8. 8. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I 6.2.3 - Carcaça do compressor _____________________________________________________________ 37 6.2.4 - Árvore e rolamentos _______________________________________________________________ 38 6.2.5 - Turbina _________________________________________________________________________ 38 6.2.6 - Compressor ______________________________________________________________________ 38 6.2 – Funcionamento do Turboalimentador _____________________________________________________ 38 7.0 - ESCAPAMENTOS E COLETORES DE ADMISSÃO ________________________________ 38 7.1 – Coletores de Admissão_________________________________________________________________ 38 7.1.1 - Tipos ___________________________________________________________________________ 38 7.1.2 – Constituição _____________________________________________________________________ 38 7.1.3 - Construção ______________________________________________________________________ 39 7.1.4 - Características ____________________________________________________________________ 39 7.1.5 - Localização ______________________________________________________________________ 39 7.2 – Escapamento ________________________________________________________________________ 39 7.2.1 - Acessórios_______________________________________________________________________ 39 7.2.2 – Uso e condições de uso_____________________________________________________________ 39 7.2.3 - Conservação _____________________________________________________________________ 39 7.2.4 - Observação ______________________________________________________________________ 39 8.0 - JUNTAS ______________________________________________________________________ 39 8.1- Materiais ____________________________________________________________________________ 39 8.2 - Aplicações___________________________________________________________________________ 40 8.3- Uso e Condições de Uso ________________________________________________________________ 40 8.4 - Observação __________________________________________________________________________ 40 9.0 – MOTOR DE PARTIDA PNEUMÁTICO___________________________________________ 40 9.1- Elementos Constitutivos ________________________________________________________________ 40 9.2 - Características________________________________________________________________________ 40 9.3 – Funcionamento_______________________________________________________________________ 40
  9. 9. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I “Progresso tecnológico é o esforço contínuo de cientistas e empresários para tornar o que comemos, o que bebemos, o que vestimos e o que usamos quase tão bom quanto antigamente.” Bill Vaughan Jornalista americano. .
  10. 10. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I CAPÍTULO 1: GENERALIDADES DO MOTOR DE COMBUSTÃO DIESEL RESUMO Este capítulo apresenta a descrição do princípio de funcionamento de um motor de combustão interna à ignição diesel, bem como a identificação seus principais tipos. 1.0 - INTRODUÇÃO O motor Diesel é um motor de combustão interna formada por um conjunto de peças sincroniza das entre si, que transformam em energia mecânica a energia calorífica do combustível, desenvolvida durante a combustão no interior dos cilindros. O seu nome é uma homenagem 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. O motor Diesel proporciona a energia mecânica necessária para a propulsão de veículos, tratores, embarcações, usinas elétricas, bombas e maquinaria em geral. 2.0 – CONSTITUIÇÃO A figura 1 apresenta um motor Diesel em corte. _______________________________________________________________________________________________ Capítulo 1:Generalidades do Motor de Combustão Diesel - 1 Figura 1 - Motor Diesel CUMMINS modelo 6CT8.3 visto em corte.
  11. 11. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I O motor é constituído pelos seguintes sistemas: Sistema de alimentação de ar. É encarregado de obter o ar necessário para o enchimento dos cilindros. Sistema de combustível. Abastece o sistema de injeção com o combustível necessário. Sistema de lubrificação. Reduz o atrito entre as peças &t. Movimente de motor, - mediante uma película de óleo lubrificante, ajudando o sistema de arrefecimento a manter a temperatura normal de funcionamento do motor. Sistema de injeção. Tem a finalidade de entregar o combustível na quantidade e nas condições suficientes para garantir o bom funcionamento do motor. Sistema de arrefecimento. Destina-se a manter a temperatura normal de funcionamento do motor. Sistema de arranque ou partida. Facilita o movimento inicial do motor, para permitir que se inicie a combustão nos cilindros, ate que o motor funcione por si só. Sistema de distribuição. Permite a entrada do ar e a saída dos gases queimados, para realizar seu ciclo de trabalho. 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 embolo em movimento de rotação da arvore de manivelas. 3.0 – TIPOS Seus tipos são classificados de acordo com as seguintes características: a) De acordo com o ciclo de trabalho: - Motores de quatro tempos; - Motores de dois tempos. b) De acordo com o controle de combustão: - Motores de injeção direta como o da figura 2; - Motores com câmara de pré-combustão, como o da figura 3; - Motores com câmara de turbulência, como o da figura 4; - Motores com câmara auxiliar de reserva de ar, também chamada célula de energia (figura 5) ou câmara de acumulação (figura 6). Figura 2 - Motor de injeção direta. Figura 3 - Motor com câmara de pré-combustão. Figura 4 - Motor com câmara de turbulência. Figura 5 - Célula de energia. Figura 6 - Câmara de acumulação. c) De acordo com a disposição dos cilindros: - Motores em linha – têm os cilindros colocados um atrás do outro. Figura 7 – Motores em linha. _______________________________________________________________________________________________ Capítulo 1:Generalidades do Motor de Combustão Diesel - 2 - Motores em "V" - os cilindros estão dispostos em um bloco formando um ângulo que varia segundo o tipo de motor (figura 8); com esta disposição e construído um bloco curto;
  12. 12. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I Figura 8 – Motores em “V”. - Motores de cilindros opostos - os cilindros estão dispostos no bloco, formando um ângulo de 180°; - Motores de cilindros radiais - os cilindros estão dispostos estrela. d) De acordo com o número de cilindros: - Monocilíndrico - o motor consta de um cilindro; - Policíndrico - o motor tem dois ou mais cilindros; e) De acordo com o arrefecimento: - Motor arrefecido a água; - Motor arrefecido a ar. f) De acordo com o sistema de alimentação de ar: - De alimentação natural; - De alimentação forçada (sobre alimentadores). g) De acordo com o curso do êmbolo: - Motor comprido - o diâmetro do cilindro é menor que o curso do êmbolo; - Motor quadrado - o diâmetro do cilindro e o curso do êmbolo são iguais; - Motor superquadrado - o diâmetro do cilindro é maior que o curso do êmbolo. _______________________________________________________________________________________________ Capítulo 1:Generalidades do Motor de Combustão Diesel - 3
  13. 13. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I CAPÍTULO 2: FUNCIONAMENTO DO MOTOR DIESEL Na maioria dos motores Diesel modernos, uma ventoinha empurra a carga para o cilindro (turbocompressão). RESUMO Este texto fornece informações de grande importância para o entendimento do funcionamento dos motores Diesel. 1.0 - INTRODUÇÃO Nos motores Diesel, o ciclo de trabalho é caracterizado pela combustão da mistura combustível, através da pressão e do calor produzido pela alta compressão do ar no interior dos cilindros. Figura 1 – 1º. Tempo – Curso de AdmissãoDe uma maneira geral, pode-se fazer uma classificação geral dos motores em dois tipos fundamentais: 2.1.2 – Compressão As válvulas de admissão e escape encontram- se fechadas; o embolo desloca-se em direção do PMS, comprimindo o ar no interior do cilindro e aumentando a pressão e a temperatura até comprimir o ar totalmente na câmara de combustão. a) Motores de quatro tempos - os que efetuam o ciclo de trabalho em duas voltas da arvore de manivelas (corresponde a, quatro cursos do embolo); e b) Motores de dois tempos - os que efetuam o ciclo de trabalho em uma volta da arvore de manivelas (corresponde a dois cursos do embolo). Pouco antes de o pistão completar o curso, ocorre a auto-ignição. A árvore de manivelas descreveu uma volta (360 graus) com dois cursos do embolo. Considera-se o ciclo de trabalho ou funcionamento como a série de operações que se repetem sucessivamente para obter o trabalho total do motor. 2.0 – FUNCIONAMENTO 2.1 – Motor Diesel de Quatro Tempos Figura 2 – 2º. Tempo – Curso de Compressão 2.1.1 - Admissão Começa quando, no PMS e com a válvula de admissão aberta (fig. 1), o embolo inicia o curso em direção ao PMI, provocando uma depressão que auxilia a precipitação do ar dentro do cilindro ate enchê-lo. Quando o embolo alcança o PMI a válvula de admissão se fecha. A árvore de manivelas descreveu meia volta (180° graus) com um curso do embolo. 2.1.3 – Expansão ou força ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2:Funcionamento do Motor Diesel - 4 Durante o percurso de compressão, o ar ficou comprimido na câmara de combustão. .Alcançada a pressão e a temperatura ideal por causa da alta compressão, e estando o êmbolo próximo ao PMS, é injetado o combustível no cilindro por meio do injetor.
  14. 14. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I Figura 3 – 3º.Tempo – Curso de Admissão Nesse momento é produzida a combustão, que forma os gases que vão atuar sobre o êmbolo. Estes gases, na sua expansão, empurram o embolo em direção ao PMI. A arvore de manivelas já descreveu uma volta e meia (540° graus) em três cursos do êmbolo. Este percurso é o único tempo útil, pois nele a força é produzida. 2.1.4 - Escape O êmbolo se desloca em direção ao PMS e a válvula de escape se abre permitindo a saída dos gases para o exterior, por ele empurrados. Tendo atingido o PMS, fecha-se a válvula de escape. A árvore de manivelas descreveu duas voltas (720° graus) com quatro cursos do embolo, completando um ciclo de trabalho. Figura 4 – 4º.Tempo – Curso de Escapamento Durante os quatro tempos – ou duas rotações – transmitiu-se trabalho ao pistão só uma vez. Para fazer com que as válvulas de admissão e escapamento funcionem corretamente, abrindo e fechando as passagens nos momentos exatos, a árvore de comando de válvulas (ou eixo de cames) gira a meia rotação do motor, completando uma volta a cada ciclo de quatro tempos. 2.2 - Motor Diesel de Dois Tempos No estudo do motor Diesel de dois tempos, analisa-se um motor com sobrea1imentador de ar e válvulas de escape no cabeçote, devido ao grande campo aplicabilidade que este tipo de motor alcançou. Com o êmbolo no PMI os orifícios de admissão da camisa do cilindro estão descobertos e as válvulas de escape no cabeçote estão abertas. O ar é introduzido pelo sobrealimentador através dos orifícios de admissão deslocando, pelas válvulas de escape, os gases queimados que se encontram no interior do cilindro. Figura 5 – 1º.Tempo O êmbolo começa a se deslocar em direção ao PMS e, quando está aproximadamente a um quarto do curso as válvulas de escape se fecham e os orifícios de admissão são obstruídos pelo êmbolo. Neste instante o cilindro está cheio de ar fresco. O embolo continua o seu percurso, comprimindo o ar até chegar ao PMS. Realiza-se, assim, meia volta da árvore de manivelas e um curso do êmbolo. Com o ar comprimido à pressão e temperaturas ideais, o combustível é injetado, produzindo a combustão; a expansão dos gases empurra o embolo em direção ao PMI e, quando alcança 3/4 do seu curso, abrem-se as válvulas de escape e os gases queimados, que ainda conservam alguma pressão, começam a sair. Figura 5 – 2º.Tempo ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2:Funcionamento do Motor Diesel - 5 Continuando o seu curso, o êmbolo desobstrui os orifícios de admissão por onde entra o ar, que termina de expulsar os gases queimados, realizando a "Lavagem" e, com isso, o cilindro fica só com ar fresco e o embolo estará na posição de repetir o ciclo. 0 êmbolo, chegando ao PMI, realizou dois cursos com uma volta da árvore de manivelas.
  15. 15. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I Como desvantagens, tem-se:3.0 – VANTAGENS E DESVANTAGENS O motor de dois tempos, com o mesmo dimensionamento e rpm, fornece uma maior potência que o motor de quatro tempos e o torque é mais uniforme. Faltam os órgãos de distribuição dos cilindros, substituídos pelos pistões, combinados com as fendas de escape e combustão, assim como as de carga. a) as bombas especiais de exaustão e de carga, com menor poder calorífico e consumo de combustível relativamente elevado; b) carga calorífica consideravelmente mais elevada que num motor de quatro tempos, de igual dimensionamento. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 2:Funcionamento do Motor Diesel - 6
  16. 16. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I CAPÍTULO 3: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE I RESUMO Este capítulo é a primeira das quatro partes da apresentação dos componentes do motor Diesel, bem como de suas características. 1.0 - INTRODUÇÃO Considerando-se o fato de que o motor Diesel possui muitos componentes, a descrição de cada um deles torna o tema muito extenso. Sendo assim, para facilitar o entendimento dividiu-se o assunto em quatro partes, sendo este texto a primeira delas e refere-se às câmaras de combustão. 2.0 – CÂMARAS DE COMBUSTÃO A câmara de combustão é o lugar onde se realiza a combustão. Entende-se combustão a combinação do oxigênio com um combustível que queime e um comburente que ative a combustão. O motor Diesel clássico usa óleo Diesel cem combustível e ar como comburente. 2.1 – Localização A câmara de combustão geralmente está situada no cabeçote. Em alguns motores o embolo esta desenhada para que a cabeça faça o papel da câmara de combustão. 2.2 – Função A função da câmara de combustão é pôr em contato o ar com o combustível, para assegurar a formação de uma mistura homogênea destes elementos e liberar às calorias do combustível para transformá-las em trabalho sobre o embolo. Esta transformação deve realizar-se de tal forma que o rendimento seja elevado e a potência liberada suficientemente, sem que haja excessivas complicações de desenho, para que a confecção do motor não apresente dificuldade; mecânicas. Dependendo da forma da câmara de combustão, será criado, uma maior ou menor turbulência, ou redemoinho de ar, que facilitará uma combinação mais íntima do ar com o combustível. Quanto mais perfeita for a mistura, melhor será o processe de combustão, evitando-se os restos de combustível sem queimar, aproveitando a totalidade das calorias do combustível. 2.3 – Princípios da Combustão do Motor Diesel O motor Diesel é caracterizado pelo funcionamento ruidoso que qualquer ouvido do experiente descobre com facilidade. Num motor Diesel a ignição e a combustão se processam em duas fases distintas, primeiro ocorre a ignição lenta das partículas de combustível, que alcançam o ambiente de ar comprimido e quente; logo em seguida sucede a combustão do resto da carga de combustível. O ruído e produzido pelo efeito da combustão desde o inicio da injeção até o momento de maior eficiência que, corresponde à maior pressão de combustão dentro do cilindro. Os pesquisadores têm conseguido introduzir melhorias para diminuir o ruído característico dos motores diesel, inclusive naqueles que utilizam injeção direta. 2.4 – Classificação das Câmaras de Combustão Existem diversas formas de injetar o combustível dentro do cilindro, e as mais comuns são as seguintes: a) O combustível é injetado numa massa de ar que está em repouso relativo dentro da câmara; b) Mediante uma câmara de pré-combustão que é atravessada pelo combustível antes de chegar à câmara de combustão; c) Utilizando câmaras de turbulência, nas qual uma grande parte do ar comburente encontra-se com o combustível. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 7 Dependendo da disposição das câmaras de combustão, a forma e movimento do embolo, são criadas importantes reações dos gases que, devidamente controladas podem modificar o processo da combustão.
  17. 17. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I De acordo com estes critérios os motores podem ser classificados na forma seguinte: b) Motor de injeção direta com turbulência: No qual a injeção do combustível é feita através de uma corrente de ar criada na câmara de combustão, para facilitar a mistura de ar sem combustível. a) Motores de injeção direta; b) Motores com câmaras de pré-combustão; c) Motores com câmaras de turbulência; d) Motores com câmara auxiliar de ar, também denominado célula de energia ou câmara de acumulador. Figura 1 Figura 2 a) injeção direta no ar parado (Cummins); b) jato sobre a cabeça do pistão com câmara de mistura térmica (processo MAN-M). Figura 5 - Processos de injeção direta. Figura 3 Figura 4 3.2 – Localização da Câmara de Combustão É possível estabelecer uma quinta categoria para aqueles motores que têm dispositivos e formas particulares e não podem ser classificados nos quatro tipos gerais. Existem diversos sistemas para controlar d combustão e neste estudo vimos somente os mais generalizados. A maioria dos motores de injeção direta tem a câmara de combustão situada numa cavidade usinada na parte superior ou cabeça do êmbolo. A câmara pode ter diferentes formas tais como: gargantas circulares, esféricas, troncas, cônicas e outras.A tendência atual é utilizar a injeção direta nos motores de médias e grandes cilindradas, porque este sistema permite uma economia de combustível. A câmara de turbulência e a câmara de pré-combustão são mais utilizadas nos motores pequenos de rotação elevada. Para conseguir a turbulência ou redemoinho de ar antes que o embolo chegue ao PMS, é necessário um adequado desenho do coletor de admissão, uma forma bem projetada da câmara de combustão e, em alguns casos, as válvulas de admissão com defletores. 3.0 – MOTORES COM INJEÇÃO DIRETA São motores onde a injeção do combustível é feita diretamente na câmara de combustão, sem utilizar outros meios auxiliares. 3.1 – Tipos Apesar da existência de diferentes variações, podem ser, classificado em dois tipos gerais: a) Motor com injeção direta sem turbulência: No qual a injeção do combustível, ocorre na câmara de combustão, com um movimento relativamente lento do ar; ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 8 Figura 6 – Localização da Câmara de Combustão.
  18. 18. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I 3.3 – Características de Funcionamento 4.1 – Características A câmara de pré-combustão representa um terço da totalidade da câmara, aproximadamente. Comunica-se com a câmara de combustível propriamente dita, por meio de um ou vários orifícios pequenos. No motor com injeção direta sem turbulência, a função de repartir o combustível recai sobre o injetor, portanto este necessita de uma posição que lhe permita distribuir uniformemente e, alem disso, deve ficar protegido do calor, porque, devido à proximidade com a câmara, é difícil de refrigerar. A razão de compressão destes motores oscila entre 15 e 18:1 e pouco mais alta que nos motores de injeção direta, enquanto que a pressão de injeção e bem menor e esta entre 100 e 150 kg/cm2 . Com este tipo de câmara, normalmente são usados injetores de bico pulverizador de um só orifício. Com a finalidade de favorecer e acelerar a vaporização e misturar rapidamente o combustível com o ar é estudado a forma do jato e da câmara, para cor seguir que o combustível finamente pulverizado seja dispersado por todos os pontos da câmara e para que se alcance uma combustão completa. 4.2 – Localização Se não se conseguir esta dispersão adequada do combustível, que devera formar uma mistura íntima, será necessária maior quantidade de ar para produzir uma combustão eficiente. A pré-câmara de combustão e colocada no cabeçote e a sua disposição varia segundo o tipo do motor. Em muitos casos esta situada entre as válvulas, coincidindo com o centro do cilindro, conforme a figura 7. No motor de injeção direta com turbulência é criado um redemoinho ou uma corrente de ar; e, em alguns casos, é aplicada uma combinação de ambos os movimentos. O combustível e injetado em forma de fina película sobre as paredes quentes da câmara de combustão, que é formada por uma cavidade na cabeça do embolo. Uma pequena parte do jato é orientada para o centro da câmara, onde se concentra maior massa de ar quente, e aí se inicia a combustão, que se propaga em forma progressiva. Em ambos os motores, a posição do injetor e a direção do jato do combustível são fatores importantíssimos. O tipo do injetor usado nestes motores e o de orifícios múltiplos. Figura 7 - Antecâmara no cabeçote de um motor Diesel de 4 tempos. e Antecâmara tipo esférica.3.4 – Vantagens Nos motores de rotação elevada, geralmente são colocados obliquamente de um lado do cabeçote, para permitir válvulas com cabeça de maior diâmetro e permitir uma boa refrigeração da pré-câmara. Maior rendimento térmico que os motores com câmara de pré-combustão; menor consumo de combustível; facilidade de arranque sem preaquecimento do motor; alta potencia específica. O orifício ou os orifícios da câmara de pré- combustão se comunicam com o cilindro e são orientados para assegurar a dispersão do combustível ou alcançar a parte do embolo êmbolo em um ponto determinado. 3.5 – Desvantagens É necessária uma sincronização perfeita do avanço da injeção; tem um funcionamento ruidoso; o orifício dos injetores é obstruído com facilidade, modificando a direção dos jatos de combustível e com a tendência a produção de fumaça. 4.3 – Funcionamento Mediante o uso da pré-câmara é produzida a pressão de injeção dentro do cilindro, por meio da combustão quase instantânea de uma parte do combustível injetado e misturado com o ar dentro desta cavidade. Este processo de pré-combustão é realizado enquanto o combustível atravessa a pré-câmara. 4.0 - MOTORES COM CÂMARA DE PRÉ- COMBUSTÃO ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 9 O ar comprimido nos dois espaços que formam a câmara de combustão, os quais se comunicam entre si. O começo da injeção ocorre com São motores onde a câmara de combustão é dividida em duas partes numa das quais e injetado o combustível para produzir urna combustão parcial.
  19. 19. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I um avanço que está sincronizado com o momento em que a pressão do ar, dentro do recinto da pré-câmara, é a máxima; o combustível se inflara, porém não totalmente, por falta de tempo e insuficiência de ar, já que o restante se encontra no outro compartimento da câmara. 5.2 – Localização A câmara de turbulência pode estar alojada num lado do bloco de cilindro (figura 8) ou no cabeçote, apresentando duas alternativas: uma, consiste na cavidade fundida com o cabeçote; outra ê uma tampa superposta em um lado do cabeçote (figura 9). Em alguns casos especiais, a câmara de turbulência pode estar alojada na cabeça do embolo. Esta pré-combustão provoca a expulsão da mistura combustível ate o outro espaço, que fica localizado em cima do embolo, comportando-se como uma injeção. Em seguida produz-se a combustão normal, graças o encontro do ar da segunda câmara e sem causar uma elevação brusca da pressão, devido à dupla fase e a baixa pressão de combustão. 4.4 – Vantagens Este tipo de combustão em duas fases e mais silencioso. Não necessita de uma pressão de combustão tão elevada como nos motores de injeção direta. 4.5 – Desvantagens Requer preaquecimento do ar de admissão para a partida do motor quando esta fria. O consumo de combustível é elevado. Figura 8 – Câmara de turbulência. 5.0 – MOTORES COM CÂMARA DE TURBULÊNCIA A câmara de turbulência tem aspectos similares com as câmaras de pré-combustão e também com a injeção direta. A maior diferença com a relação a câmara de pré-combustão, está na forma e no volume. 5.1 – Características A câmara de turbulência representa, mais ou menos, 60% do volume da câmara de combustão. Pode ser de forma esférica e, algumas vezes, cilíndrica. Figura 9 – Câmara de turbulência. A comunicação com a câmara de combustão ê feita por meio de um de forma aerodinâmica de grande seção. O injetor está colocado de tal que o combustível é dirigido para as paredes do cilindro e, em motores, o jato tem dupla orientação. 5.3 – Funcionamento Devido à grande capacidade desta câmara, a combustão é realizada quase totalmente nela e o seu princípio de funcionamento é simples.A relação de compressão destes motores oscila entre 18 e 22:1. Durante a fase da compressão, o ar penetra na câmara de turbulência e, devido â sua forma, cilíndrica ou esférica, produz correntes turbulentas de ar que alcançam grandes velocidades; o combustível é injetado na massa de ar quente, dentro da câmara de turbulência, dando inicio à maior parte da combustão. O consumo de combustível normalmente e menor que o dos motores com câmara de pré- combustão e maior que o dos de injeção direta. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 10 A reação turbulenta dos gases é dirigida, por meio de um orifício aerodinâmico, até a câmara de combustão, onde a combustão termina. Devido ao desenho especial e ao processo de injeção utilizado, alguns motores com câmara de turbulência são classificados na categoria de injeção direta e, em alguns casos, levam o nome de “câmara de injeção direta combinada.”.
  20. 20. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I As pressões de compressão e de injeção são variáveis, segundo a aplicação do motor, porém, geralmente são bastante parecidas com as dos motores com câmara de pré-combustão. 5.4 – Vantagens Este tipo de motor tem um funcionamento suave, porque não alcança; uma pressão de combustão elevada como nos motores de injeção direta. Em alguns motores são encontradas relações de compressão de 14 a 16:1 . Os motores com este tipo de câmara alcançam velocidades de 5.000 rpm ou mais. Em boas condições mecânicas, o motor tende a diminuir a formação de fumaça no escape. 6.2 - Localização As câmaras de acumulação de ar são encontradas no cabeçote do motor. 5.5 – Desvantagens É necessário o pré-aquecimento do ar de admissão, para a partida do motor quando está frio. 6.3 - Funcionamento O consumo de combustível é maior que o dos motores de injeção direta. O funcionamento da câmara de acumulação de ar é simples e sensivelmente igual para as câmaras duplas ou simples.6.0 – MOTORES COM CÂMARA DE COMBUSTÃO DE AR Ao desenvolver-se a compressão, uma parte do ar quente penetra na câmara de acumulação. Quase ao final do curso e no momento em que a pressão da câmara de acumulação e algo inferior a da câmara de combustão, o combustível é injetado e pulverizado, penetrando uma parte na câmara de acumulação; a ignição ocorre primeiro na câmara de combustão e quase simultaneamente na célula de energia. São conhecidos também com o nome de motores com célula de energia. São considerados como os mais típicos dentre os modelos diferentes que usam câmaras auxiliares. 6.1 - Características A câmara de acumulação pode ser simples ou dupla e, em alguns casos, está dividida em duas partes que se comunicam entre si por um estrangulamento. Esta dupla combustão, quase simultânea, provoca uma expulsão violenta da mistura inflamada e gera uma grande turbulência, que se prolonga durante uma parte da fase de expansão. A combustão da mistura armazenada na célula de energia ou câmara de acumulação de ar favorece e aumenta a turbulência na câmara de combustão, conseguindo-se dessa forma que o combustível se misture com o ar para uma combustão eficiente. O injetor está separado da câmara de acumulação e normalmente é orientado de tal modo que o jato se dirija para a entrada da câmara (figura 10) ou forme um ângulo com o seu alinhamento (figura 11). 6.4 - Vantagens e Desvantagens A maioria destes motores não necessita de pré-aquecedores para a partida a frio. Alguns motores apresentam um consumo de combustível igual ao dos motores de injeção direta. Além destas vantagens, estes motores têm algumas vantagens e desvantagens bastante similares as dos motores com pré-câmaras de combustão. Figura 10 – Câmaras de acumulação de ar. 7.0 - BLOCO DO MOTOR É o corpo do motor em cujo interior são montados os elementos do conjunto móvel, sistema de lubrificação e parte do sistema de distribuição. Serve de apoio também para as peças de outros sistemas de motor. 7.1 - Constituição ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 11 O bloco geralmente e constituído pelas partes mostradas na figura 12.Figura 11 – Câmara de acumulação de ar.
  21. 21. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I O bloco arrefecido é água apresenta duas alternativas; uma quando é construído do para a colocação de camisas úmidas; outra quando e construído para a colocação de camisas secas. Nos motores arrefecidos a ar, geralmente os cilindros não são parte integrante do bloco e são sobrepostos e afixados por prisioneiros ou parafuso. 1 - Bloco; 2 - Cilindros ou camisas; 3 - Mancais principais; 4 - Alojamento da árvore de comando; 5 - Galerias de arrefecimento; 6 -Condutos de lubrificação. Figura 12 – Partes do Bloco de Motor. Figura 13 – Cilindro do motor refrigerado a ar. 7.2 - Construção 7.4 - Características O bloco dos motores Diesel normalmente é fabricado de ferro fundido ou ligas de alumínio. A superfície superior e inferior são usinadas para obter uma vedação hermética, como também as partes onde se apóiam as árvores de manivelas e comando que necessita de um perfeito alinhamento para seu funcionamento. As características mais importantes do bloco são resumidas em grande rigidez e estabilidade dimensional. A primeira é conseguida por meio de ligas e processos especiais de fundição. A segunda, através da utilização de reforços internos e externos e nervuras dispostas de modo e numero adequado, segundo o tipo, função e potência do motor. Nas extremidades do bloco são alojadas as engrenagens do sistema de distribuição, assim como o volante do motor. 7.5 - Vantagens e Desvantagens No interior do bloco encontram-se os condutos de arrefecimento e lubrificação, que se comunicam como exterior, para sua limpeza, através de tampões e bujões. O bloco com cilindros mandrilados apresenta a desvantagem de não permitir a troca dos cilindros. Quando estes apresentam desgaste, e necessário descontar totalmente o motor, para a recuperação do bloco com cilindros sobre medida. Tem a vantagem de evitar os riscos de descontinuidade, sob o ponto de vista térmico, entre o cilindro e o bloco. 7.3 - Tipos Os tipos de blocos podem ser classificados sob os seguintes aspectos: Os blocos com camisas são aplicados porque permitem a utilização de materiais diferentes na fabricação das camisas, as quais têm características vantajosas sobre o bloco. Estes blocos podem ser recuperados trocando as camisas para devolver a medida original aos cilindros. De acordo com o ciclo de trabalho: a) Motores de quatro tempos; b) Motores de dois tempos. De acordo com a disposição dos cilindros: Os blocos com camisas secas têm a vantagem de manter a rigidez e não apresentam problemas de estanqueidade. a) Motores em 1inha; b) Motores em "V"; c) Motores de cilindros opostos; d) Motores de cilindros radiais. De acordo com o arrefecimento: a) Motor arrefecido a água; ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 12 Os blocos com camisas úmidas têm a vantagem de apresentar ótimas condições de refrigeração porque as camisas estão em contato direto com a água. Em conseqüência disto, ao apresentar menor dilatação; as camisas não transmitem cargas excessivas. Outra vantagem reside na instalação relativamente fácil.b) Motor arrefecido á ar.
  22. 22. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I Os blocos com camisa úmida têm como desvantagens: a pouca rigidez do bloco e é necessário dar uma cuidadosa usinagem aos alojamentos da camisa, para alcançar uma estanqueidade perfeita. 7.6 - Condições de Uso Cada vez que se desmonta um motor, o bloco deverá reunir certas condições para ser usado novamente. Os mancais principais devem estar alinhados. Não devem apresentar-se com fugas de água e Óleo, por falta de estanqueidade. As superfícies inferiores e superiores devem estar livres de riscos, queimaduras e perfeitamente planas. As camisas devem estar dentro das tolerâncias indicadas pelo fabricante, como também livres de riscos e queimaduras. ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 3: Componentes do Motor – Parte I - 13
  23. 23. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 14 CAPÍTULO 4: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE II RESUMO Este capítulo é a segunda das quatro partes da apresentação dos componentes do motor Diesel, bem como de suas características. 1.0 - INTRODUÇÃO Considerando-se o fato de que o motor Diesel possui muitos componentes, a descrição de cada um deles torna o tema muito extenso. Sendo assim, para facilitar o entendimento dividiu-se o assunto em quatro partes, sendo este texto a segunda delas e faz uma abordagem dos seguintes componentes: camisas de motores, êmbolo, pino do êmbolo, anéis de segmento, casquilhos do motor, biela e árvore de manivelas (virabrequim), mostrando suas características, classificações e sua importância para o bom funcionamento do motor. 2.0 – CAMISAS DE MOTORES As camisas de motores são peças em forma de tubo de pouca espessura, sendo que, no seu interior cilíndrico e liso, desliza o êmbolo. 2.1 – Tipos Existem dois tipos de camisas usadas em motores de dois e quatro tempos, ou seja, úmida e seca. Figura 1 - Camisa de motor. 2.2 – Construção As camisas podem ser construídas com materiais diferentes dos materiais com que são construídos os blocos, utilizando-se na sua fabricação ferro fundido, aço, tubo trefilado e cromado, e ligas especiais. Em alguns casos, para facilitar a montagem do êmbolo com os anéis, a parte alta das camisas é torneada cônica em uma pequena distância. Assim, durante a montagem, os anéis vão se fechando por causa da conicidade e não se usam ferramentas especiais para a montagem. 2.3 – Características A principal característica da camisa úmida é que entre o bloco de cilindros e a superfície externa da camisa, existe um espaço por onde circula água que refrigera a camisa. Para conseguir a estanqueidade são instalados anéis de borracha ou cordões selantes, de modo que fiquem apertados entre a camisa e o bloco, evitando, desta maneira, as fugas de água. A parte superior não precisa de juntas ou anéis, porque o assento é efetuado entre duas superfícies usinadas e firmemente apertado por causa da ação exercida pelo cabeçote sobre a saliência da camisa; não obstante, quando são utilizados lâminas ou suplementos de ajuste, estes trabalham como selos. A camisa seca caracteriza-se por não entrar em contato direto com a água de arrefecimento e tem menor espessura que a úmida. Algumas não têm saliências. As camisas dos motores de dois tempos, tanto úmidas como secas, têm orifícios ao seu redor que servem para a lavagem e o escape; é este o caso de algumas camisas que somente têm orifícios de admissão, pois dispõem de válvulas de escape no cabeçote. 2.4 – Montagem Normalmente, as camisas úmidas e algumas camisas secas do tipo flutuante são montadas ou desmontadas com certa facilidade, utilizando-se ferramentas especiais de extração e montagem. Para a desmontagem e montagem das camisas secas que
  24. 24. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 15 entram à pressão, são necessários o uso de prensas hidráulicas ou ferramentas especiais. O processo de instalação destas camisas ê muito delicado e devem ser tomadas determinadas precauções para evitar a sua deformação. Alguns fabricantes usam uma interferência relativamente grande, na montagem. Deixam aproximadamente 0,5 mm menor o diâmetro interno da camisa, com a finalidade de retificá-las após a montagem e depois, de verificar se a altura entre a saliência da camisa e a superfície do bloco está correta. 2.5 – Vantagens da Camisa Úmida Devido ao seu contato direto com a água de arrefecimento, a camisa úmida apresenta a vantagem de possuir uma boa dissipação do calor. Pode ser substituída, devolvendo a medida original ao cilindro, sem alterar as características gerais do motor. Num mesmo bloco, podem-se instalar diversos jogos de camisas com maior ou menor diâmetro interno e assim obter cilindradas diferentes. 2.6 – Desvantagens da Camisa Úmida A saliência da parte superior requer uma usinagem bastante delicada. Em alguns motores (pouco utilizados) existe um apoio na parte inferior da camisa para facilitar a instalação dos anéis; este apoio pode causar deformação da camisa motivada pela dilatação. Para evitar os riscos de corrosão, as paredes externas da camisa devem ser submetidas a tratamentos especiais. 2.7 – Vantagens da Camisa Seca A camisa seca, além de ter algumas das vantagens da camisa úmida, apresenta outras próprias. Permite maiores diâmetros de cilindros e válvulas de maior diâmetro na cabeça. Não apresenta problemas de estanqueidade, não necessitando de anéis ou selos. Pode ser adaptado a blocos com cilindros integrados, para retornar ao diâmetro original dos cilindros. Não apresenta o perigo de corrosão externa. 2.8 – Desvantagens da Camisa Seca Na montagem da camisa seca a pressão requer um procedimento mais cuidadoso e, em alguns casos, uma retificação posterior. A usinagem exterior deve ser feita com pequena tolerância, para conseguir um contato perfeito com o bloco e evitar pontos de concentração térmica e a ascensão por capilaridade do óleo do cárter entre o bloco e a camisa. 2.9 – Uso e Condições de Uso Ao instalar uma camisa, o mecânico deve levar em conta os seguintes aspectos: - O diâmetro interno deve estar dentro das tolerâncias indicadas pelo fabricante. - A diferença da altura entre a camisa e a superfície do bloco deve guardar a tolerância indicada pelo fabricante, a fim de que colocado o cabeçote sobre o cilindro, a camisa fique afixada firmemente, evitando o seu deslocamento, principalmente no caso de camisas flutuantes. - A superfície interior da camisa não deve apresentar riscos ou queimaduras. - Durante o processo de montagem, deve-se cuidar para que estejam alinhadas e que os anéis de borracha das camisas úmidas não sejam danificados. 3.0 - ÊMBOLO O êmbolo é uma peça móvel do motor, sobre a qual e exercida a pressão dos gases de combustão que o impulsionam durante o tempo de expansão, para produzir o tempo útil do ciclo de trabalho. 3.1 – Constituição O embolo da figura 2 é constituído pelas seguintes partes : a) Cabeça; b) Zona de anéis; c) Alojamento do pino; d) Saia. Figura 2 - Cilindro e êmbolo (pistão) acoplados. 3.1.1 – Cabeça É a parte do êmbolo que recebe o impulso dos gases. 3.1.2 – Zona dos anéis É a seção do êmbolo onde estão usinadas as canaletas nas quais são montados os anéis.
  25. 25. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 16 3.1.3 – Alojamento do pino É uma perfuração que atravessa o êmbolo, na qual se apóia o pino de conexão com a biela. 3.1.4 – Saia É a parte do êmbolo que forma a superfície de deslizamento e serve como guia do êmbolo dentro do cilindro. 3.2 – Construção O êmbolo pode ser feito de liga de alumínio ou de ferro fundido. Geralmente, os êmbolos de alumínio são usados nos motores rápidos; os de ferro fundido são utilizados em motores grandes de baixa rotação. Durante o funcionamento do motor, o êmbolo é submetido a tensões mecânicas e a elevadas temperaturas que tendem a modificar sua forma, tanto no sentido longitudinal como transversal. Para atenuar estas deformações, é necessário que, durante sua fabricação, dele se retire o material de tal maneira que os efeitos do calor e da pressão não o danifiquem e que, durante o funcionamento as temperaturas normais de trabalho, mantenha uma forma cilíndrica. Quando o êmbolo está frio, apresenta uma forma complexa. Atualmente, é comum a aplicação de uma proteção superficial na saia, para facilitar o deslizamento e evitar que o êmbolo engripe por falta de óleo em baixa temperatura ou por sobrecarga momentânea. Os êmbolos usados em motores com cilindradas razoavelmente grandes e com regime de baixa velocidade, utilizam uma porta-anéis de ferro fundido, que corresponde à primeira ranhura de fixação dos anéis de compressão. A finalidade desta porta-anéis é diminuir o desgaste da ranhura, que e produzido pelo movimento alternativo e pela mudança de posição do êmbolo, ao passar pelos pontos mortos. Em casos especiais, usa-se um sistema de refrigeração instalada na parte alta da cabeça do êmbolo, para que a temperatura não ultrapasse os valores determinados. 3.3 – Características O êmbolo pode ser caracterizado de acordo com: a) o perfil da cabeça; b) a colocação das canaletas; c) a posição do pino. A cabeça do êmbolo é construída de forma especial, de acordo com o tipo do motor. Assim, tem influência, principalmente, a disposição das válvulas no cabeçote e a forma de se efetuar a combustão. Por exemplo, no primeiro caso, quando as válvulas são salientes na superfície do cabeçote, o êmbolo deve ter rebaixos pára que as cabeças das válvulas não interfiram com ele. No segundo caso, influi o tipo de injeção do combustível que é utilizado. Em alguns motores, o êmbolo tem formas especiais que ajudam a turbulência do ar, algumas das quais são indicadas na figura. Nos motores de injeção direta é necessário que o êmbolo tenha espaço suficiente na cabeça, para que os jatos de combustível sejam distribuídos uniformemente sobre ela, predominando, neste caso, o perfil curvo. As canaletas são usinadas para alojar os anéis de compressão e óleo, e sua localização apresenta duas alternativas: na primeira, todas as canaletas estão acima do pino do êmbolo (figura 3); na segunda, uma parte está acima do pino e outra abaixo (figura 4). Figura 3 – Canaletas acima do pino do êmbolo. Figura 4 – Canaletas acima e abaixo do pino do êmbolo. As canaletas que correspondem aos anéis de óleo contêm perfurações que permitem o retorno do óleo recolhido pelos anéis ao Carter. O alojamento do pino do embolo tem três alinhamentos. Um relacionado com a altura do embolo; outro relacionado com o eixo de simetria do êmbolo, e o terceiro relacionado com a biela. O primeiro alinhamento tem a finalidade de eliminar o efeito de basculante, quando o êmbolo alcança o PMS. O segundo alinhamento se refere à relação entre os eixos de simetria do êmbolo e da biela e a linha da árvore de manivelas. Os motores atuais estão sendo projetados sem coincidência entre ns eixos de simetria, para facilitar a rotação do motor e eliminar alguns ruídos durante o seu funcionamento. O terceiro alinhamento se relaciona com o alojamento de tal forma que o pino do êmbolo, uma vez aí montado, mantém-se paralelo ao orifício do pé da biela.
  26. 26. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 17 3.4 – Vantagens e Desvantagens Os êmbolos de liga de alumínio apresentam como condições vantajosas o seu baixo peso, grande dissipação de calor e relativamente grande resistência; porém tem um grande coeficiente de dilatação como fator negativo. Para diminuir este fator, são usadas ligas de outros materiais. Os êmbolos de ferro fundido têm grande peso e baixo coeficiente de dilatação, que são fatores vantajosos num motor lento, porem devem ter um sistema de refrigeração eficiente para diminuir o calor. 3.5 – Condições de Uso Cada vez que se instala um êmbolo, é importante tomar as medidas de acordo com as especificações do fabricante e verificar as tolerâncias em relação com o cilindro. Também se deve verificar o peso dos êmbolos. 3.6 – Precaução Quando se instala o pino do êmbolo, deve-se fazê-lo de forma que não se deforme o alojamento nem se altere a forma do êmbolo. 3.7 – Pino do Êmbolo O pino de êmbolo é uma peça de aço que serve para manter uma união articulada entre o êmbolo e a biela , conforme está mostrando a figura abaixo: Figura 5 - União entre o êmbolo e a biela através do pino de êmbolo. 3.7.1 -- Construção O pino é feito de aço e tratado termicamente de tal forma que somente a superfície é endurecida, permanecendo o seu interior com outras características, para se obter uma determinada flexibilidade. Pode ser inteiriço ou oco. 3.7.2 – Tipos de fixação Existem três alternativas de conexão entre o êmbolo e o pé da biela, a saber: a) Flutuante: livre tanto na biela como no êmbolo; b) oscilante: fixo na biela e livre no êmbolo; c) fixo: fixo no êmbolo e livre na biela. O primeiro caso é o mais freqüente nos motores Diesel. Neste tipo de fixação, são usados anéis de trava, para evitar que o pino fique atritando contra as paredes da camisa ou cilindro. 3.7.3 – Condições de montagem A facilidade ou dificuldade com que o pino possa entrar no seu alojamento dependerá do tipo de ajuste. Levando em conta o tipo de fixação, será necessário aquecer o êmbolo ou congelar o pino para efetuar a montagem. Na maioria dos motores Diesel, à temperatura ambiente, os pinos são introduzidos com facilidade. Levando em consideração a carga transmitida entre o êmbolo e a biela, os valores de atrito entre o pino e a bucha poderiam ser muito altos. Para reduzir ao mínimo possível o atrito, é necessário fornecer uma boa lubrificação, a qual pode ser realizada de três formas: a) mediante uma galeria que atravessa a biela desde a cabeça até o pé; b) mediante orifícios abertos na cabeça da biela e orientados de tal maneira que o óleo chegue ate o pino e sua bucha; c) Produzindo uma nuvem de óleo, proveniente da evaporação do mesmo. No primeiro e segundo casos, é aproveitada a pressão do sistema de lubrificação. 3.7.4 – Observações De acordo com o sistema de ajuste deve-se preparar convenientemente o pino ou o êmbolo. Além disto, quando os êmbolos se aquecem, não se deve ultrapassar a temperatura especificada pelos fabricantes. 3.8 - Anéis de Segmentos Anéis de segmentos são elementos que fazem parte do conjunto móvel do motor e são instalados nas canaletas do êmbolo.
  27. 27. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 18 3.8.1 -- Construção São fabricados em ferro fundido de alta qualidade. Sua forma é cilíndrica, porém, com uma ligeira deformação, corresponde a uma curva para ter uma tensão natural, a qual pode ser reforçada como molas que vão colocadas debaixo dos anéis. Normalmente o primeiro anel de compressão leva uma proteção de cromo duro na face de contato. 3.8.2 - Tipos De acordo com sua finalidade, os anéis são de compressão e de lubrificação. Os anéis de compressão têm a função de manter a estanqueidade entre a câmara de combustão e c cárter. Alem disso, dissipam grande parte do calor produzido na cabeça do embolo, transferindo-o as paredes refrigeradas dos cilindros. Para desempenhar estas funções, os anéis de pressão têm comumente a seção quadrada ou trapezoidal. Em alguns casos têm formatos especiais (figura 6). Figura 6 – Formatos especiais dos anéis. O primeiro anel de compressão está submetido a grandes pressões e altas temperaturas; portanto, este exposto a maior desgaste, sendo necessário protegê-lo com uma película de cromo para aumentar sua resistência. Algumas vezes este anel tem um perfil especial. Os anéis de lubrificação têm a função de controlar a formação de uma película lubrificante na saia do embolo, para facilitar o deslizamento do êmbolo dentro do cilindro. Os anéis de lubrificação têm diversos perfis, como mostra a figura 7. Também permitem o retorno do óleo para o cárter, a través dos orifícios do fundo da canaleta. Atualmente, em lugar de um anel de uma só peça (inteiriço), é utilizado um conjunto de lâminas de aço cromadas e com uma mola separadora expansora entre as lâminas (figura 8). Figura 7 – Perfis dos anéis de lubrificação. Figura 8 – Conjunto de lâminas de aço com mola separadora expansora. 3.8.3 – Características Os anéis de compressão caracterizam-se principalmente pelos seguintes aspectos: Diâmetro exterior fabricado para adaptar-se perfeitamente ao diâmetro do cilindro; Espessura radial que permite a distribuição uniforme da pressão contra as paredes do cilindro; Folga entre pontas, que compensa o aumento de comprimento produzido pela dilatação sem perder sua flexibilidade;
  28. 28. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 19 Forma da secção, predominando os perfis quadrados e trapezoidais e que durante seu assentamento reduzem ao mínimo as fugas de compressão. Os anéis de lubrificação caracterizam-se fundamentalmente pelo desenho de maneira que o óleo possa fluir através deles. 3.8.4 -- Condições de uso Para a montagem dos anéis, devem ser observados os seguintes aspectos: a) Folga lateral nas caneletas; b) Folga entre pontas; c) Distribuição das aberturas ao redor do embolo (observando o principio do labirinto). 3.8.5 -- Observação Deve-se tomar cuidado para não quebrar ou deformar os anéis durante a montagem no embolo e dentro do cilindro, usando ferramentas especiais para sua instalação. 4.0 – CASQUILHOS DO MOTOR Casquilhos de motor são peças que vão intercaladas entre os eixos e os apoios dos mancais móveis e fixos para ajudar a reduzir o atrito, permitindo melhorar a eficiência dos motores e prolongar sua vida útil. 4.1 - Localização Estes casquilhos se intercalam entre os seguintes elementos: a) árvore de manivelas e alojamento dos mancais (casquilhos de mancal, figura 9). b) árvore de manivelas e biela (casquilhos de biela, figura 10). c) árvore de comando de válvulas e alojamento do mesmo (casquilhos de eixo de comando). Figura 9 – Casquilhos de mancal. Figura 10 – Casquilhos de biela. 4.2 – Liga Antifricção A superfície dos casquilhos exposta aos efeitos do movimento está recoberta por uma liga de metal mole chamada metal antifricção (figura 11). Figura 11 – Metal antifricção. O metal antifricção possui boas características de deslizamento e seu ponto de fusão é muito mais baixo que o dos metais das peças que o mesmo protege. Tem ainda um alto índice de resistência à fadiga, o que lhe permite longa vida. A liga que compõe o metal antifricção varia de acordo com o tipo e as características do motor a que se destina. As mais empregadas são feitas à base de alumínio, cobre e chumbo. 4.3 – Tolerâncias de Fabricação O casquilho é uma peça de grande precisão, e as tolerâncias de fabricação devem ser mantidas dentro de milésimos de milímetros. 4.4 - Pressão Radial Geralmente o casquilho permanece fixo, com toda sua superfície de apoio em contato com o alojamento, para permitir a dissipação do calor. Cada semicasquilho é um pouco maior que uma meia circunferência, de modo que, ao colocá-los em seu apoio, estes sobressaiam ligeiramente. Isso é necessário para permitir uma pressão radial entre o casquilho e o alojamento, quando for montado o conjunto.
  29. 29. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 20 4.5 – Ressalto de Localização O ressalto de localização permite posicionar o casquilho somente na sua posição correta. Normalmente, o ressalto se projeta para fora da linha de separação dos semicasquilhos, e encaixa perfeitamente em seu alojamento. Em alguns casos, o casquilho é localizado por meio de um pino-guia. Há também casquilhos flutuantes (não estão fixos no alojamento). Neste caso, a liga antifricção é depositada em ambas as superfícies do casquilho. Os casquilhos do tipo inteiriço, como os usados nos eixos de comando de válvulas, são fixados sob pressão em seus alojamentos. 4.6 – Ranhuras de Lubrificação As ranhuras de lubrificação servem para distribuir o óleo lubrificante, em forma de película, sobre toda a superfície de contato do casquilho com o eixo. 4.7 – Casquilho Principal Em todos os motores existe um casquilho de mancal, chamado casquilho principal, que serve também para regular a folga longitudinal da árvore de manivelas. Para tal efeito, seus flanges estão revestidos de material antifricção. 4.8 – Causas de Avarias Sob condições normais de funcionamento, os casquilhos têm uma vida útil bastante longa. Entretanto, por defeitos de montagem ou por operação inadequada do motor poderão sofrer um desgaste prematuro. As causas mais comuns de desgaste prematuro são: a) partículas estranhas no lubrificante; b) -montagem defeituosa dos casquilhos; c) desalinhamento com relação ao eixo; d) lubrificação insuficiente ou inadequada; e) sobrecarga; f) corrosão. 5.0 – BIELA A biela é o elemento do motor que se encarrega de converter o movimento alternativo retilíneo do êmbolo em movimento circular contínuo da árvore de manivelas. 5.1 - Constituição A biela (figura 12) é constituída por: Figura 12 – Biela. a) Cabeça: É a parte da biela que se fixa ao munhão da árvore de manivelas. Compõe- se de duas partes: a cabeça propriamente dita e a capa; b) Corpo: Constitui a parte média da biela. c) Pé: É a parte da biela que se liga ao êmbolo por intermédio do pino do êmbolo. 5.2 - Tipos As bielas podem ser classificadas de acordo com as seguintes características: a) pela forma do corpo que pode ter a seção em “duplo T” (figura 13) ou tubular (figura 14). Figura 13 – Seção em “duplo T”. Figura 14 – Seção Tubular.
  30. 30. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 21 b) pela forma como é feita a união ao êmbolo, a qual pode ser direta (figuras 12 e 13) ou em duas partes separadas (figura 15). Esta aplicação e generalizada nos grandes motores. Neste caso, instalam- se calços que permitem regular a altura do embolo com relação ao espaço morto; Figura 15 – União ao êmbolo em duas partes separadas c) pelo tipo de união da capa da biela, que pode ser reta, obliqua ou articulada (figuras 16 a-b-c). Figura 16 a - União reta Figura 16 b – União oblíqua Figura 16 c – União Articulada 5.3 - Características O comprimento do corpo, somado aos raios da cabeça e do alojamento do pé, determina a distância denominada entre centros, que constitui uma característica do motor. Um motor com curso muito longo terá as bielas com o entre centros grande; ao contrário, os motores quadrados ou superquadrados terão bielas com entre centros menores. Outra característica e a de que os eixos de alinhamento da cabeça e do pé são paralelos. 5.4 - Construção As bielas são fabricadas em aço especial e podem receber tratamentos especiais. A determinação do entre centros é realizada com grande precisão. Os alojamentos das bronzinas da cabeça e das buchas, no pé, são usinados com cuidado para a obtenção do ajuste de interferência preciso no pé e uma margem de pressão adequada na cabeça. Igualmente, a usinagem da bucha do pé da biela faz-se com precisão, para conseguir uma montagem suave do pino do êmbolo. As tolerâncias de peso entre as bielas do mesmo motor variam segundo os fabricantes. Durante o forjamento, deixam-se no pé e na cabeça alguns ressaltos que podem ser rebaixados cuidadosamente, para igualar o peso sem prejudicar o equilíbrio. Para facilitar a lubrificação do pino e de sua bucha, são usadas duas formas: a primeira consiste em perfurar a biela desde a cabeça até o pé; na segunda é feita uma perfuração de um lado da cabeça, de maneira que fique orientada para o ponto que deve lubrificar. Quando a cabeça da biela é construída com a união oblíqua, dá origem a um efeito de cisalhamento que prejudica a durabilidade das bronzinas da biela. Para eliminar este inconveniente, e feita uma sólida união da capa com a cabeça, por meio de guias, estrias ou encaixes, como indicado na figura 16c. A união é feita por meio de parafusos ou prisioneiros de aço especial, que são travados por meio de diferentes tipos. 5.5 - Vantagem A união oblíqua da cabeça da biela é usada como solução para reduzir o tamanho da cabeça e permitir a sua passagem pelo interior da camisa, conseguindo-se dessa maneira a retirada pela parte superior do motor. 5.6 – Condições de Uso Cada vez que o mecânico desmonta o motor, deve verificar as condições em que se encontra a biela e tem de comprovar o paralelismo e o desgaste das bronzinas. Se a bronzina deslizou no alojamento,
  31. 31. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 22 riscando ou deformando-o, será necessário substituir a biela ou retificá-la numa oficina especializada. Quando são instaladas ou retificadas, bielas novas, é necessário verificar o seu peso, que não deverá exceder as tolerâncias indicadas pelo fabricante. Quando é ajustada a bucha do pé da biela, deve-se ter o máximo cuidado para que fique dentro das tolerâncias recomendadas pelo fabricante. 5.7 - Precaução Não se devem retificar as bielas, se não houver disponibilidade de equipamento especiais e experiência no trabalho. 6.0 – ÁRVORE DE MANIVELAS (VIRABREQUIM) Árvore de manivelas ou virabrequim é a peça móvel do motor que recebendo o impulso do conjunto êmbolo-biela, descreve um movimento circular contínuo, acumulando energia para ser utilizada como força motriz no acionamento de veículos, grupos geradores, etc. 6.1 - Constituição A árvore de manivelas é constituída pelas seguintes partes principais: 1 - Munhão; 2 - Moente; 3 - Braço; 4 - Face do braço; 5 - Contrapesos; 6 - Flange. Figura 17 – Constituição da árvore de manivelas Munhões: São seções torneadas e polidas que são apoiadas nos mancais principais do bloco. Moentes: Também são seções torneadas e polidas, onde são instaladas as bielas. Braços: São as seções que ligam os munhões aos moentes. Faces do braço: São os lados do braço que unem os munhões aos moentes. Contrapesos: São massas de material, que podem ser removíveis ou fixas e têm por objetivo alcançar o equilíbrio da árvore de manivelas. Flange: É uma seção de forma circular, numa das extremidades da árvore de manivelas, que serve para fixar o volante, e como superfície de deslizamento para o vedador de óleo. 6.2 - Tipos As árvores de manivelas podem ser classificadas tomando-se por base os seguintes aspectos: a) o número de cilindros; b) o tipo de construção. O número de cilindros, a partir de um, e estabelecendo-se quantidades maiores, conforme os desenhos e especificações e de acordo com os fabricantes. O tipo de construção, que pode ser inteiriça (conforme figura), aplicada em motores pequenos e médios, ou em seções, destinada a motores grandes. Cada seção está desenhada para um determinado número de cilindros e termina com um flange de acoplamento, cuja união com o outro flange é feita por meio de parafusos. Unindo-se as seções, forma-se a árvore de manivelas. 6.3 - Construção São construídas de aço forjado de grande resistência. Na sua composição entram o níquel, o cromo, o molibdênio, o magnésio e o silício. Os munhões e moentes são tratados termicamente para adquirirem maior dureza. Quando seu tamanho permite, a árvore de manivelas é perfurada internamente, para facilitar a lubrificação dos munhões e moentes. 6.4 - Características A árvore de manivelas deve reunir uma série de condições para que possa trabalhar satisfatoriamente. Aqui citaremos algumas das mais importantes. A quantidade de cilindros do motor, com sua ordem de trabalho, é uma característica essencial, de maneira que os esforços exercidos fiquem repartidos de maneira
  32. 32. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 4: Componentes do Motor – Parte II- 23 uniforme, não atuando todos ao mesmo tempo, e sejam bem equilibrados, para que, com a velocidade, não se produzam vibrações que prejudiquem o motor. Para eliminar este inconveniente, os moentes da biela são distribuídos, tendo entre si um ângulo determinado, de maneira que a soma destes ângulos equivalha a 360o num motor de dois tempos e 720o num de quatro tempos. Desta forma, somente há um moente recebendo a carga do êmbolo no tempo de expansão, enquanto os restantes estão em fase de admissão, de compressão ou de escape. A ordem de trabalho não tem relação com a posição dos cilindros, pois a sua finalidade é distribuir os esforços. Quanto maior o número de cilindros, mais uniforme será o funcionamento do motor. A árvore de manivelas deve ser equilibrada. Esta condição é alcançada mediante o cuidado em sua construção, que deve ser a mais correta possível, nela empregando-se materiais adequados, para que o peso de todas as peças que a formam seja distribuído uniformemente. Para alcançar o equilíbrio são usados os contrapesos. 6.5 – Condições de Uso Cada vez que o mecânico retira a árvore de manivelas, deve verificar o seguinte: a) se os munhões e os moentes estão isentos de riscos e dentro dos limites de desgaste indicados pelo fabricante; b) se não há empeno ou outras deformações; c) se as passagens de lubrificação estão livres. 6.6 – Observações Quando a árvore de manivelas não está instalada, deve ser conservada na posição vertical. Se for necessária mantê-la na posição horizontal, deve ser posta sobre apoios que correspondam aos munhões. Durante a instalação, devem-se observar as regras de montagem, assim como a torção de aperto recomendada pelo fabricante.
  33. 33. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I CAPÍTULO 5: COMPONENTES DO MOTOR – PARTE III RESUMO Este capítulo é a terceira das quatro partes da apresentação dos componentes do motor Diesel, bem como de suas características. 1.0 - INTRODUÇÃO Considerando-se o fato de que o motor Diesel possui muitos componentes, a descrição de cada um deles torna o tema muito extenso. Sendo assim, para facilitar o entendimento dividiu-se o assunto em quatro partes, sendo este texto a terceira delas e faz uma abordagem dos seguintes componentes: volante, amortecedor de vibrações , balanceadores , sistemas de distribuição e a árvore de comando de válvulas , assim como suas características e sua importância para o funcionamento do motor. Figura 1 – Volante. 2.1.2 - Coroa dentada (cremalheira) É um anel com dentes na parte externa, utilizados para pôr o motor em movimento. 2.0 - VOLANTE 2.1.3 - Superfície de encosto O volante é uma roda ou disco de bastante peso, afixada numa das extremidades da arvore de manivelas. É a parte que se apóia na árvore de manivelas e pode ser unida por meio de parafusos ou mediante uma extremidade cônica (motores antigos). Em alguns casos, quando a união é feita por parafusos, os furos estão distribuídos de tal maneira que o volante tem uma só posição de montagem. 2.1 – Constituição O volante é uma roda ou disco de bastante peso, afixada numa das extremidades da arvore de manivelas. 2.1.4 - Alojamento de apoio da árvore primária É constituído pelas seguintes partes, as quais são apresentadas na figura 1: É uma secção circular usinada, para alojar a bucha ou rolamento que serve como sustentação e guia da árvore primária da caixa de câmbio. Em alguns motores, o volante leva as marcas de referência que servem de guia para sincronizar o motor. a) superfície de fricção; b) coroa dentada (cremalheira); c) superfície de encosto para árvore de manivelas; 2.2 - Construçãod) alojamento do apoio da árvore primária. 2.1.1 - Superfície de fricção ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Componentes do Motor – Parte III- 24 São fabricados de aço forjado, laminado ou fundido. O seu peso é calculado de acordo com o número de cilindros e a aplicação que o motor vai ter. Geralmente, o volante vem balanceado dinâmica e estaticamente com o conjunto móvel do motor. É uma superfície completamente lisa, onde geralmente fica alojado o conjunto da embreagem.
  34. 34. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I 2.3 – Função 3.2 - Construção O amortecedor mecânico é composto de dois discos de metal, separados por certo número de molas que provocam o arrastamento do conjunto por atrito. A função do volante é acumular força para vencer os tempos negativos do motor, ou seja, para aplicá-la quando falta o impulso motor criado pelo tempo de força. O volante é equilibrado para conseguir um funcionamento regular, sem variações que alterem a uniformidade da rotação. O amortecedor elástico consta de uma bucha de borracha vulcanizada ou neopreme entre duas peças de metal. A interna forma o cubo e a externa a polia. Este sistema é um dos mais simples e nele a força torcional é absorvida pela bucha de borracha. Quanto maior é o numero de cilindros, menor será o peso do volante. Em alguns motores com grande número de cilindros o volante pode ser dispensado, porque o motor possui uma regularidade de marcha favorecida pela superposição de impulsos motores. Nos motores de baixa rotação, são usados volantes pesados, e nos de alta rotação é necessário que o volante seja mais leve. A redução do peso favorece também a rapidez na aceleração e na desaceleração do motor. O amortecedor hidromecânico é constituído de uma polia com um anel de aço fechado hermeticamente, dentro do qual vai um pesado aro, e o espaço entre o anel e o aro é preenchido por um líquido espesso e viscoso chamado "silicon fluido", o que permite trabalhar sob as mais diversas temperaturas. 2.4 - Condições de Uso Para que o volante trabalhe satisfatoriamente, deve reunir certas condições de uso: a) A superfície de fricção deve estar completamente lisa; b) A coroa dentada e o apoio da árvore devem estar em boas condições. O alinhamento deve ser comprovado , porque um volante desalinhado por efeito de montagem , produz vibrações e desgastes prematuros dos mancais e peças móveis. Figura 2 – Amortecedor mecânico. 3.0 – AMORTECEDOR DE VIBRAÇÕES O amortecedor de vibrações é uma peça que se encontra acoplada na parte dianteira da árvore de manivelas, formando um sistema com a polia. Tem por finalidade reduzir a influência das vibrações torcionais que se apresentam em conseqüência das combustões sucessivas. Quanto mais comprida for a árvore de manivelas, maior será o ponto crítico das vibrações. Figura 3 – Amortecedor elástico. Havendo necessidades de motores de grande potência, foram construídos motores radiais e em "V", com o objetivo de torná-los mais compactos e uma árvore de manivelas mais curta e com isto, os amortecedores de vibrações são mais utilizados em motores em linha. 3.1 – Tipos de Amortecedor de Vibração Pela sua construção podemos classificá-los em 3 tipos: a) Mecânicos b) Elástico; ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Componentes do Motor – Parte III- 25 Figura 4 – Amortecedor hidromecânico.c) Hidromecânicos.
  35. 35. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I O balanceador neutraliza a força de trepidação vertical do motor e não deve ser confundido com o amortecedor compensador de vibrações torcionais ou de torção da árvore de manivelas. Para neutralizar ou equilibrar esta força de trepidação vertical, uma força igual deve ser aplicada na direção oposta. Isto se consegue utilizando-se balanceadores acionados por engrenagens. 3.3 – Funcionamento 3.3.1 - Amortecedor mecânico Quando a rotação está uniforme e regular, não há deslizamento entre as peças que estão sob os efeitos das molas. Mas quando surgem as vibrações torcionais na extremidade da arvore de manivelas os discos tendem deslizar no sentido contrário da rotação, mas o peso reduzido e o atrito reduzem o movimento e isto, contrariando as vibrações, anula o seu efeito. Nos motores de quatro cilindros, geralmente são utilizados barras ou eixos balanceadores (conforme figura). Quando dois êmbolos quaisquer estão no PMS, as massas dos contrapesos dos eixos estão embaixo. 3.3.2 - Amortecedor hidromecânico Nos motores em "V" de 60°, balanceadores excêntricos como estes são utilizados. São denominados balanceadores excêntricos, uma vez que seu centro de gravidade não está sobre a linha central do eixo. A carcaça está montada diretamente na árvore de manivelas e acompanha todos os movimentos desta; um anel de aço que está solto no interior da carcaça gira na mesma velocidade, em conseqüência da inércia. Ao aparecerem as vibrações torcionais na árvore de manivelas é criada uma diferença de velocidade entre o anel e a carcaça, e a resistência oferecida pelo líquido serve para igualar as velocidades. Como a carcaça está unida à árvore de manivelas, este igualamento amortece as vibrações, evitando a quebra ou torção de toda a árvore de manivelas e o desequilíbrio do funcionamento de motor. A ação amortecedora se produz porque a inércia do aro, para seguir as vibrações da polia com o anel, freia estas, graças à viscosidade elástica do líquido. À medida que a velocidade aumenta, por força centrífuga, o liquido se concentra nos bordos e torna mais firme e seguro o enlace elástico freando com mais energia as vibrações, protegendo a árvore de manivelas contra rupturas. Figura 5 - Balanceador Os amortecedores de vibrações do tipo hidromecânicos requerem devido cuidado quanto à conservação, uma vez que, uma pequena batida no anel empurra o aro e o conjunto deixa de desempenhar a sua função. 4.2 - Funcionamento Contrapesos ou eixos desbalanceados girando em direções opostas e com o dobro da rotação do motor introduzem força igual e oposta à força de trepidação vertical. Eles exercem força para baixo toda vez que dois êmbolos estão no PMS. 3.4 – MANUTENÇÃO Os amortecedores de vibrações mecânicos requerem uma conservação periódica no sistema de molas e borrachas, pois estes são afetados facilmente por impurezas, água, óleo e calor, que os deterioram ou empenam. As marcas de sincronização nas engrenagens, asseguram uma sincronização correta, de modo que as porções dos contrapesos das engrenagens ou eixos fiquem embaixo quando dois êmbolos quaisquer estiverem no PMS. 4.0 – BALANCEADORES 5.0 – SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO 4.1 – Considerações Gerais ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Componentes do Motor – Parte III- 26 Os sistemas de distribuição do motor diesel consistem em um conjunto de peças que controla a entrada do ar e a saída dos gases, e sincroniza a distribuição do combustível de acordo com uma seqüência deter minada , visando realizar o ciclo de trabalho do motor. Os balanceadores são os elementos componentes do rotor que têm função de neutralizar a força de trepidação vertical que tende a sacudir o motor para cima e para baixo, permitindo desta maneira um funcionamento mais suave do motor.
  36. 36. TM 101 – TECNOLOGIA DO MOTOR DIESEL I a) a árvore de comando, tuchos e varetas estão no bloco, e balancins e válvulas estão no cabeçote; 5.1 – Constituição O sistema de distribuição é constituído pelos seguintes elementos básicos : b) todos os elementos estão no cabeçote. 1) Arvore de comando de válvulas 5.3 – Funcionamento2) Tuchos 3) Varetas O movimento da árvore de manivelas é transmitido à árvore de comando pelas engrenagens ou corrente. O ressalto atua sobre seu correspondente tucho, para acionar a vareta e o balancim da válvula, permitindo-o vencer a tensão de sua mola. Quando o tucho tiver passado à parte mais alta do ressalto, a mola da válvula o obriga a retornar a posição de fechamento contra a sua sede. 4) Balancim 5) Válvulas 6) Engrenagem da bomba injetora 7) Engrenagem intermediária. Este movimento é transmitido sucessivamente a cada válvula dos respectivos cilindros, de acordo com a ordem de trabalho do motor. 5.4 - Ciclo de Trabalho Teoricamente, as válvulas do motor se abrem quando o êmbolo parte do PMS e se fecham quando chega ao PMI. A seqüência de movimentos realizados pelo êmbolo até o começo da operação inicial, chama- se ciclo teórico de funcionamento . Figura 6 – Sistema de Distribuição De acordo com a disposição das engrenagens para o acionamento da árvore de comando e da bomba injetora, a distribuição é de comando direto quando todas as engrenagens estão engrenadas entre si, e de comando indireto quando as engrenagens são enlaçadas por uma corrente . Figura 8 – Ciclo de trabalho Na realidade, quando o motor funciona, há variações nas aberturas e fechamentos das válvulas, ás quais denominamos ciclo prático. O principal objetivo destas variações é melhorar o rendimento, pois elas permitem a admissão de maior quantidade de ar e também uma expulsão mais efetiva dos gases de descarga. 5.5 - Variação das Válvulas de EscapeFigura 7 – Distribuição de comando indireto 5.2 – Construção Nos motores Diesel, a construção do sistema de distribuição pode ser feito de duas formas: ________________________________________________________________________________________________ Capítulo 5: Componentes do Motor – Parte III- 27 Ao se produzir à expansão no interior do cilindro origina-se o curso de trabalho do êmbolo, do PMS ao PMI. Antes que o êmbolo alcance o PMI, a válvula de escape se abre, permitindo a saída da parte

×