maquinas termicas - motores, Notas de estudo de Engenharia Mecânica

Baixe maquinas termicas - motores e outras Notas de estudo em PDF para Engenharia Mecânica, somente na Docsity! Máquinas Térmicas Apostila de Motores de Combustão Interna APOSTILA DE MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA INTRODUÇÃO Os motores de combustão podem ser classificados como de: • COMBUSTÃO EXTERNA: no qual o fluido de trabalho está completamente separado da mistura ar/combustível, sendo o calor dos produtos da combustão transferido através das paredes de um reservatório ou caldeira, ou de • COMBUSTÃO INTERNA, no qual o fluido de trabalho consiste nos produtos da combustão da mistura de ar/combustível. Uma vantagem fundamental do motor alternativo de combustão interna, sobre as instalações de potência de outros tipos, consiste na ausência de trocadores de calor no circuito do fluido de trabalho, tal como a caldeira e condensador de uma instalação a vapor. A ausência dessas peças não apenas conduz à simplificação mecânica mas, também, elimina a perda inerente ao processo de transmissão de calor através de um trocador de área finita. O motor alternativo de combustão interna possui outra vantagem fundamental importante sobre a instalação a vapor ou turbina a gás, a saber: todas as peças podem trabalhar a temperaturas bem abaixo da máxima temperatura cíclica. Este detalhe possibilita o uso de temperaturas cíclicas bastante altas e torna possível alta eficiência. VANTAGENS E DESVANTAGENS DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA Vantagens Desvantagens • arranque rápido • trabalho em rotações relativamente baixas • pequeno tamanho • fácil manutenção • limitação de potência • não utilização de combustíveis sólidos • peso elevado para potência • elevado número de peças • baixa eficiência VANTAGENS PARA O MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA ALTERNATIVO SOBRE INSTALAÇÕES DE TURBINAS DE VAPOR: 1. Maior eficiência máxima; 2. Menor razão de peso e volume da instalação para a potência máxima (exceto, possivelmente, no caso de unidades maiores do que 7353 kW ou 10.000 CV); 3. Maior simplicidade mecânica; 4. O sistema de refrigeração de um motor de combustão interna transfere uma quantidade de calor muito menor do que o condensador de uma instalação a vapor de igual potência e, normalmente,é operada com temperaturas mais elevadas na superfície. O menor tamanho do trocador de calor é uma vantagem nos veículos de transporte e em outras aplicações, nas quais o resfriamento deve ser feito por meio de ar atmosférico. 2 COMPARAÇÃO ENTRE MOTOR OTTO E MOTOR DIESEL MOTOR OTTO MOTOR DIESEL ADMISSÃO DE COMBUSTÍVEL CARBURAÇÃO INJEÇÃO INJEÇÃO ALTERAÇÃO DA ROTAÇÃO MISTURA A/C COMBUSTÍVEL IGNIÇÃO FONTE EXTERNA AUTO IGNIÇÃO TAXA DE COMPRESSÃO 6 a 9 gasolina 9 a 14 álcool 14 a 22 DESPERDÍCIO DE COMBUSTÍVEL HÁ DESPERDÍCIO (lavagem de anéis) NÃO HÁ TIPO DE COMBUSTÍVEL LEVES PESADOS MOTORES ROTATIVO DE DESLOCAMENTO - MOTOR WANKEL São motores nos quais um membro rotativo é disposto de forma a variar o volume de trabalho de maneira análoga ao de um compressor do tipo palheta, ou por meio de alguma espécie de movimento excêntrico de um rotor em um espaço cilíndrico (usualmente não circular). O problema mais difícil em tais motores é a selagem da câmara de combustão contra vazamento sem excessivo atrito e desgaste. Esse problema é bem mais difícil do que o de anéis de segmento convencionais, devido às seguintes razões: 1. “contato de linha” em lugar de contato de superfície; 2. as superfícies a selar são descontínuas, com arestas vivas; 3. a velocidade do selo é elevada durante parte do ciclo de alta pressão, em contraste com anéis de segmento, cuja velocidade é próxima de zero na máxima pressão do cilindro. O motor WANKEL é um motor deste tipo. Ele ainda se encontra sob intenso desenvolvimento. Embora se diga que o problema de selagem esteja resolvido, não parece razoável aceitar que a solução seja tão satisfatória quanto a do moderno anel de segmento. Em geral, o objetivo dos projetos de motores rotativos de deslocamento foi de evitar vibração, redução de tamanho, peso e redução de custo em comparação com os tipos convencionais. A única vantagem básica desse tipo de motor está no fato de ser alta a relação volume de deslocamento para volume total do motor, obtendo-se assim, maiores potências. 5 TURBINAS A GÁS O conceito de turbina a gás é antigo, mas ele não se concretizou como fonte prática de potência até após a II. Guerra Mundial. Seu desenvolvimento comercial foi estimulado pela introdução bem sucedida dos motores turbojatos em aviões ingleses e alemães, próximo ao final da guerra. Na maior parte das realizações atuais, o conjunto é formado por várias câmaras de combustão (de 2 a 6), possuindo cada uma delas de seu injetor. Esta disposição assegura uma melhor utilização do combustível e permite maior flexibilidade de funcionamento. 6 CICLOS DE POTÊNCIA Ciclo de Carnot Para entender melhor, colocaremos aqui, de forma resumida o ciclo desenvolvido por um motor térmico, teórico, chamado Ciclo de Carnot. Sadi Carnot (1796-1832) publicou em 1823 uma brochura intitulada “Reflexões sobre a potência motriz do fogo”. Enunciava aí um ciclo ideal que, partindo da transformação de gases perfeitos, deveria ter um rendimento de aproximadamente 72%, o qual, aliás, nunca atingido por um motor térmico real. Conhecido com o nome de “Ciclo de Carnot”, este ciclo teórico se compõe das seguintes fases: 12 = compressão isotérmica 23 = compressão adiabática 34 = expansão isotérmica 41 = expansão adiabática (Figura 30) O ciclo de Carnot não pode ser objeto de nenhuma realização na prática. Pode ser descrito teoricamente da seguinte maneira: Primeira fase: compressão isotérmica uma massa gasosa é introduzida no cilindro e depois comprimida pelo pistão “temperatura constante”, sendo o cilindro esfriado durante esta fase. Segunda fase: compressão adiabática Sendo interrompido o resfriamento do cilindro, continua-se a compressão rapidamente de modo que nenhuma troca de calor tenha lugar entre o gás e o cilindro. Terceira fase: expansão isotérmica Ao passo que, durante a compressão isotérmica o cilindro deve ser resfriado, durante a expansão isotérmica, este mesmo cilindro exige aquecimento para tornar a temperatura constante. Quarta fase: expansão adiabática Continuando o repouso, faz-se cessar o reaquecimento do cilindro para que essa fase se efetue sem troca de calor com o cilindro e que a massa gasosa retome o volume e a pressão que possuía no início da primeira fase Figura 30 - Diagrama do Ciclo de Carnot O rendimento de um ciclo de Carnot depende somente das temperaturas nas quais o calor é fornecido ou rejeitado, dado pela relação: 7 Ciclo de Diesel (Volume Constante) Quando Diesel se interessou pelo motor térmico, procurou realizar industrialmente um motor concebido segundo o ciclo de Sadi Carnot. Sabe-se que a realização deste primeiro motor manifestou-se impossível. Diesel abandonou este ciclo, devido aos perigos que o mesmo apresentava pela compressão elevada demais (250kg); substituiu-o por um ciclo mais simples, conhecido como o nome de “ciclo Diesel”, cujo detalhe dá-se em seguida. Figura 32 - Diagramas do ciclo de Rudolf Diesel. A) diagrama teórico B) diagrama real. O enchimento e o esvaziamento do cilindro efetua-se com a pressão atmosférica, pois que: AB = compressão adiabática do ar puro aspirado antes; BC = combustão em pressão constante; CD = expansão adiabática; DA = baixa brutal da pressão. Primeira fase: compressão adiabática O ar puro aspirado anteriormente é comprimido e atinge uma temperatura suficiente para provocar a inflamação do combustível injetado. Segunda fase: compressão isobárica No começo da distensão, a combustão efetua-se em pressão constante, quando o volume aumenta e a expansão dos gases compensa a queda de pressão devida ao aumento de volume. Terceira fase: expansão adiabática A expansão efetua-se sem troca de calor com as paredes do cilindro. Quarta fase: baixa de pressão A abertura brutal do escapamento produz uma queda rápida da pressão enquanto o pistão báscula em ponto morto (volume constante). O ciclo Diesel aplica-se aos motores lentos estudados para a propulsão dos barcos. Dificilmente realizável em um motor de regime elevado, carros leves e veículos industriais, os engenheiros que continuaram o trabalho de Diesel o substituíram por um motor de ciclo misto cujo funcionamento relaciona-se ao mesmo tempo com o ciclo Diesel e com o de Beau de Rochas (Otto). O rendimento do ciclo Diesel é dado pela relação: 10 ( ) ( ) ( ) ( )ηt L H v D A p C B A D A B C B Q Q C T T C T T T T T kT T T = − = − − − = − − − 1 1 1 1 1 É importante notar que, no ciclo Diesel, a razão de compressão isoentrópica é maior do que a razão de expansão isoentrópica. Ciclo Quatro Tempos, Ciclo Diesel O engenheiro Rudolf Diesel (1858-1913), em fevereiro de 1892 publicou em Berlim um fascículo intitulado “Teoria e construção de um motor térmico racional” onde expunha suas idéias para a realização prática do ciclo de Carnot. Ainda na Alemanha, começa a construção do seu primeiro motor em Ausburgo. Em 1897, utilizando um já melhorado (monocilíndrico, diâmetro de 250mm, curso de 400mm e consumo de 247g de combustível por cavalo e por hora), desenvolve 20HP a 172rpm e rendimento térmico de 26,2% (os motores a gasolina rendiam 20% e os a vapor 10%). O motor desenvolvido, trabalhando a quatro tempos, possui basicamente duas grandes diferenças de um motor a gasolina: 1. O motor aspira e comprime apenas ar. 2. Um sistema de injeção dosa, distribui e pulveriza o combustível em direção dos cilindros. O combustível inflama-se ao entrar em contato com o ar, fortemente aquecido pela compressão. Utiliza taxa de compressão de, aproximadamente 19:1. Ciclo Dois Tempos, Ciclo Diesel O motor Diesel a dois tempos não trabalha com uma pré-compressão no carter. Ele tem carregamento forçado por meio de um compressor volumétrico (rotativo) ou de uma ventoinha. Possui também um sistema de lubrificação semelhante aos motores de quatro tempos, isto é, leva óleo no carter e possui bomba de óleo, filtro, etc. Vê-se, na Figura 88, um exemplo de motor Diesel dois tempos. Estando os orifícios de escapamento e de admissão fechados pelo pistão, que está aproximando-se do ponto morto superior, o combustível é injetado no cilindro e a combustão começa. As pressões elevadas, geradas pela combustão no tempo motor repelem em sentido oposto o pistão, que age na biela fazendo o virabrequim girar. 11 No fim do tempo motor, a posição do pistão permite a abertura do orifício de escapamento. A saída foi estudada de modo a garantir a evacuação rápida dos gases queimados no coletor de escapamento. Imediatamente depois, o orifício de admissão é descoberto e o ar contido na câmara de ar alimentada pelo compressor em baixa pressão entra precipitadamente no cilindro, expelindo os gases queimados residuais pelos orifícios de escapamento. Figura 33 - Esquema de funcionamento do Motor Diesel 2 tempos. Vantagens: O motor de dois tempos, com o mesmo dimensionamento e rpm, dá 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. Desvantagens: Além das bombas especiais de exaustão e de carga, com menor poder calorífico e consumo de combustível relativamente elevado; carga calorífica consideravelmente mais elevada que num motor de quatro tempos, de igual dimensionamento. SO = fendas de exaustão abertas; SS = fendas fechadas. De AO a SO expandem-se os gases de combustão; de AS até SS carga posterior (à vezes a alta pressão). Pode-se tomar como valores médios para os pontos de distribuição: AO ~ 70° antes do PMI; AS � 30° depois do PMI; SO = 40° antes do PMI; SS ~ 40° depois do PMI. EB = início da injeção; EE = fim da injeção. Figura 34 - Gráfico de pressões em um motor Diesel de dois tempos com válvula de admissão no cabeçote e fendas de exaustão por fluxo contínuo. Ciclo Misto O ciclo misto aplica-se aos motores Diesel modernos. A Figura 90, que segue, mostra os diagramas teórico e real. 12 Cabeçote É uma espécie de tampa do motor contra a qual o pistão comprime a mistura, no caso do ciclo Otto, ou o ar, no caso do Diesel. Geralmente possui furos com roscas onde são instaladas as velas de ignição ou os bicos injetores e onde estão instaladas as válvulas de admissão e escape com os respectivos dutos. Figura 37. Carter Parte inferior do bloco, cobrindo os componentes inferiores do motor, e onde está depositado o óleo lubrificante. Figura 36 - Bloco do Motor Pistão É a parte móvel da câmara de combustão, recebe a força de expansão dos gases queimados, transmitido-a à biela, por intermédio de um pino de aço (pino do pistão). É em geral fabricado em liga de alumínio. Figura 93. Figura 37 - Cabeçote 14 Biela Braço de ligação entre o pistão e o eixo de manivelas; recebe o impulso do pistão, transmitindo-o ao eixo de manivelas (virabrequim). É importante salientar que o conjunto biela-virabrequim transforma o movimento retilíneo do pistão em movimento rotativo do virabrequim. Figura 38. Virabrequim (Eixo de manivelas, Árvore de manivelas) Eixo motor propriamente dito, o qual, na maioria das vezes, é instalado na parte inferior do bloco, recebendo ainda as bielas que lhe imprimem movimento. Figura 94. Eixo Comando de Válvulas (Árvore Comando da Distribuição) A função deste eixo é abrir as válvulas de admissão e escape, respectivamente, nos tempos de admissão e escapamento. É acionado pelo eixo de manivelas, através de engrenagem, corrente ou ainda, correia dentada. É dotado de ressaltos que elevam o conjunto: tucho, haste, balancim abrindo as válvulas no momento oportuno. Figura 38. Figura 38 – Biela, Pistão e Bronzinas Válvulas Existem dois tipos: de admissão e de escape. A primeira abre-se para permitir a entrada da mistura combustível/ar (ou ar puro, conforme o caso) no interior do cilindro. A outra, de escape, abre-se para dar saída aos gases queimados. Figura 94. 15 Conjunto de Acionamento das Válvulas Compreende o tucho e uma haste, que o interliga ao balancim, apoiando-se diretamente sobre a válvula. No momento em que o eixo comando de válvulas gira, o ressalto deste aciona o tucho, que por sua vez move a haste, fazendo com que o balancim transmita o movimento à válvula, abrindo-a. Há um conjunto destes (tucho, haste, balancim) para cada ressalto, i. e., um para cada válvula, tanto de admissão quanto de escape. Figura 39. Figura 39 - Eixos, tuchos e válvulas 16 Dependendo do grau de modernidade do motor, a câmara pode estar inserida no cabeçote ou na cabeça dos pistões – esse último mais comumente achados. Basicamente, o volume da câmara de combustão define a Taxa de Compressão do motor. Quanto menor for seu volume, maior será essa relação e, conseqüentemente, melhor o rendimento do motor. Todos os componentes que atuam em sua formação ou ao seu redor influenciam diretamente em sua eficiência: a posição das válvulas e o desenho dos dutos de admissão, por exemplo. Figura 2 – Câmara de Combustão Octanagem A octanagem mede a capacidade da gasolina de resistir à detonação, ou a sua capacidade de resistir às exigências do motor sem entrar em auto-ignição antes do momento programado. A detonação, também conhecida como “batida de pino”, leva à perda de potência e pode causar sérios danos ao motor, dependendo de sua intensidade e persistência. Um combustível de octanagem n é aquele que se comporta como se fosse uma mistura contendo n% de isooctano e (100-n)% de n.heptano. Por convenção, o isooctano puro tem octanagem 100 e o n.heptano puro tem octanagem zero. Hoje, alguns combustíveis aditivados possuem octanagem superior a escala posta, é uma nova tecnologia. Para a Gasolina No Brasil (com exceção do Rio Grande do Sul) é utilizada uma gasolina única no mundo, pois trata- se de uma mistura de 76% de gasolina e 24% de álcool etílico (etanol). O teor de álcool na gasolina é objeto de Lei Federal, cuja especificação final é de responsabilidade da Agência Nacional de Petróleo – ANP. No Estado do Rio Grande do Sul, ao invés de álcool, utiliza-se o MTBE (metil-tercio-butil-etileno) como oxigenador, i.e., aditivo que contém oxigênio para aumentar a eficiência da combustão do hidrocarboneto Gasolina (C8H18)n. Atualmente, a gasolina que compões esta mistura é produzida, em quase sua totalidade, pelas dez refinarias da Petrobras. O restante, por duas outras refinarias privadas: a de Manguinhos, no Rio de Janeiro, e 19 a de Ipiranga, no Rio Grande do Sul. Já o álcool é produzido a partir da cana-de-açúcar em diversas destilarias espalhadas pelo país. A composição final da chamada gasolina brasileira, ou seja, a mistura de gasolina e álcool é realizada pelas Companhias Distribuidoras (Esso, Shell, Texaco, etc...), responsáveis também pela comercialização final do produto junto aos postos de serviço. Desde janeiro de 1992, a gasolina brasileira é isenta de chumbo. O chumbo era utilizado mundialmente para aumentar a octanagem da gasolina, mas, por questões ambientais, vem sendo gradualmente eliminado. Atualmente, estão à disposição dos consumidores brasileiros 03 tipos de gasolina: comum, comum aditivada e premium. Esta classificação é dada segundo a octanagem da gasolina. A octanagem da gasolina pode ser avaliada por dois métodos distintos: método Motor (MON – Motor Octane Number) avalia a resistência da gasolina à detonação quando o motor está operando em condições mais severas – alta rotação e plena carga, como acontece em subidas com marcha reduzida e velocidade alta. O método Pesquisa (RON – Reserch Octane Number) avalia a resistência da gasolina à detonação quando o motor está operando em condições mais suaves – baixa rotação, como acontece em subidas com marcha alta. A octanagem das gasolinas brasileiras é equivalente à das gasolinas encontradas nos Estados Unidos e na Europa. É dada pela média entre os dois métodos, conhecida como Índice Antidetonante (MON +RON)/2. As Gasolinas Comum e Comum-Aditivada têm octanagem de 86, indicadas para a maioria da frota de veículos circulante no Brasil. A Gasolina Premium possui maior octanagem, 91. Pode ser utilizada em qualquer veículo, mas não trará nenhum benefício se o motor não exigir este tipo de combustível (alta taxa de compressão, com monitoramento eletrônico, injeção multiponto e projetados para gasolinas de alta octanagem). As Gasolinas Comum e Comum-Aditivada possuem a mesma octanagem, diferindo-se entre si apenas pela presença de um aditivo, do tipo “detergente dispersante” que tem a função de manter limpo todo o sistema por onde passa a gasolina. Para o Etanol No Brasil, o etanol (C2H5OH) é utilizado de duas maneiras: ð Como mistura na gasolina, na forma de 24% de etanol anidro, a 99,6º Gay-Lussac (GL) e 0,4% de água, formando uma mistura “gasohol” com o objetivo de aumentar a octanagem da gasolina; ð Como etanol puro, na forma de etanol hidratado a 95,5º GL. Nos outros países, as misturas de “gasohol” contêm tipicamente apenas 10% (ou menos) de etanol. O etanol é um excelente combustível automotivo: apresenta um Índice de Octanagem superior ao da gasolina e tem uma Pressão de Vapor inferior, resultando em menores emissões evaporativas. A combustão no ar é inferior a da gasolina, o que reduz o número e a severidade de fogo nos veículos. O etanol anidro tem poder calorífico inferior e superior de 21,2 e 23,4 MJ/l (megaJoule por litro), respectivamente, contra 30,1 e 34,0 MJ/l da gasolina. As principais propriedades da gasolina e do álcool estão indicadas abaixo: GASOLINA ETANOL Calor específico (kJ/kg) 34.900 26.700 N.º de Octano (RON/MON) 91/80 109/98 Calor latente de vaporização (kJ/kg) 376 ~ 502 903 Temperatura de ignição (ºC) 220 420 Razão Estequiométrica Ar/Combustível 14,5 9 Fonte: Goldemberg & Macedo 20 Taxa de Compressão (Relação) Relação matemática que indica quantas vezes a mistura ar/combustível ou simplesmente o ar aspirado (no caso dos diesel) para dentro dos cilindros pelo pistão é comprimido dentro da câmara de combustão antes que se inicie o processo de queima. Assim, um motor a gasolina que tenha especificada uma taxa de compressão de 8:1, por exemplo, indica que o volume aspirado para dentro do cilindro foi comprimido oito vezes antes que a centelha da vela iniciasse a combustão, Figura 3. Figura 3 – Definição de Taxa de Compressão Do ponto de vista termodinâmico, a taxa de compressão é diretamente responsável pelo rendimento térmico do motor. Assim, quanto maior a taxa de compressão, melhor será o aproveitamento energético que o motor estará fazendo do combustível consumido. Por esse motivo é que os motores diesel consomem menos que um similar a gasolina: funcionando com taxas de compressão altíssimas (17:1 nos turbodiesel e até 22:1 nos diesel aspirados), geram a mesma potência consumindo menos combustível. Há limitações físicas e técnicas para a simples ampliação da taxa. No primeiro caso, ocorre a dificuldade de obtenção de câmaras de combustão minúsculas. Já o seguinte apresenta restrições quanto às propriedades do combustível, i.e., técnicas, o quanto cada um “tolera” de compressão antes de se auto- inflamar (octanagem). A taxa de compressão corresponde à relação entre Combustão de Câmara da Volume Combustão de Câmara da Volume Motor do Cilindrada + =TC chamando de V a cilindrada do motor e v o volume da câmara de combustão (volume morto), têm-se: v vTC V += Tomando como exemplo o motor de um Corsa Sedan GL (GM), Figura 4. Do catálogo, obtêm-se as seguintes informações: Motor Transversal M.P.F.I. Gasolina Cilindrada 1.6 1600 cm³ Número de Cilindros 04 Diâmetro do Cilindro 79,0 mm Curso do Pistão 81,5 mm Taxa de Compressão 9,4:1 21 Aspecto • Cabeça do pistão parcialmente destruída. Figura 6 – Danificação por Detonação Avanço Nome empregado mais comumente para designar o quanto a faísca da vela deverá ser avançada, com relação ao P.M.S. do pistão para iniciar o processo de combustão. Faz-se o avanço para se obter a máxima pressão sobre o pistão quando o mesmo atinge o P.M.S., melhorando a performance do motor. Num automóvel, o avanço pode ser de 03 tipos: a vácuo, centrífugo ou eletrônico. Os dois primeiros, absolutamente mecânicos, atuam diretamente sobre o distribuidor (Figura 7), sendo passíveis de erro operacional. Figura 7 – O Sistema de Ignição Convencional e o Distribuidor O terceiro tipo de avanço, o eletrônico, existe na memória do sistema de comando da ignição ou, o que é bem mais moderno e comum atualmente, na central eletrônica que comanda a injeção e ignição, simultaneamente. 24 Outras Definições e Nomenclatura A nomenclatura utilizada pelos fabricantes de motores, normalmente encontrada na documentação técnica relacionada, obedece a notação adotada pela norma DIN 1940. Existem normas americanas, derivadas das normas DIN, que adotam notações ligeiramente diferenciadas, porém com os mesmos significados. Notação Nomenclatura Definição D Diâmetro do Cilindro Diâmetro interno do Cilindro. s Curso do Pistão Distância percorrida pelo pistão entre os extremos do cilindro, definidos como Ponto Morto Superior (PMS) e Ponto Morto Inferior (PMI). s /D Curso/Diâmetro Relação entre o curso e o diâmetro do pistão. (Os motores cuja relação curso/diâmetro = 1 são denominados motores quadrados.) n Rotação Número de revoluções por minuto da árvore de manivelas. cm Velocidade Velocidade média do Pistão = 2 s n / 60 = s n / 30 A Área do Pistão Superfície eficaz do Pistão = π D2 / 4 Pe Potência Útil É a potência útil gerada pelo motor, para sua operação e para seus equipamentos auxiliares (assim como bombas de combustível e de água, ventilador, compressor, etc.) z Número de Cilindros Quantidade de cilindros de dispõe o motor. Vh Volume do Cilindro Volume do cilindro = A s Vc Volume da Câmara Volume da câmara de compressão. V Volume de Combustão Volume total de um cilindro = Vh + Vc VH Cilindrada Total Volume total de todos os cilindros do motor = z Vh ε Relação de Compressão Também denominada de razão ou taxa de compressão, é a relação entre o volume total do cilindro, ao iniciar-se a compressão, e o volume no fim da compressão, constitui uma relação significativa para os diversos ciclos dos motores de combustão interna. Pode ser expressa por (Vh + Vc )/Vc (é > 1). Pi Potência Indicada É a potência dentro dos cilindros. Abreviadamente denominada de IHP (Indicated Horsepower), consiste na soma das potências efetiva e de atrito nas mesmas condições de ensaio. Pl Potência Dissipada Potência dissipada sob carga, inclusive engrenagens internas. Psp Dissipação Dissipação de potência pela carga. Pr Consumo de Potência Consumo de potência por atrito, bem como do equipamento auxiliar para funcionamento do motor, à parte a carga. Pr = Pi - Pe - Pl - Psp Pv Potência Teórica Potência teórica, calculada por comparação, de máquina ideal. Hipóteses para este cálculo: ausência de gases residuais, queima completa, paredes isolantes, sem perdas hidrodinâmicas, gases reais. 25 pe Pressão Média Efetiva É a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual à potência no eixo. pi Pressão Média Nominal É a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual à potência nominal. pr Pressão Média de Atrito É a pressão hipotética constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para desenvolver uma potência igual à potência de atrito. B Consumo Consumo horário de combustível. b Consumo Específico Consumo específico de combustível = B / P; com o índice e refere-se à potência efetiva e com o índice i refere-se à potência nominal. ηm Rendimento Mecânico É a razão entre a potência medida no eixo e a potência total desenvolvida pelo motor, ou seja: ηm = Pe / Pi = Pe / (Pe + Pr) ou então ηm = Pe / (Pe + Pr + Pl + Psp). ηe Rendimento Útil Ou rendimento econômico é o produto do rendimento nominal pelo rendimento mecânico = ηi .ηm η i Rendimento Indicado É o rendimento nominal. Relação entre a potência indicada e a potência total desenvolvida pelo motor. ηv Rendimento Teórico É o rendimento calculado do motor ideal. ηg Eficiência É a relação entre os rendimentos nominal e teórico; ηg = ηi /ηv. λl Rendimento Volumétrico É a relação entre as massas de ar efetivamente aspirada e a teórica. PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO DOS MOTORES ALTERNATIVOS O Ciclo mecânico é o mesmo em qualquer motor alternativo. 1. Introduz-se o combustível no cilindro; 2. Comprime-se o combustível, consumindo trabalho (deve ser fornecido); 3. Queima-se o mesmo; 4. Ocorre a expansão dos gases resultantes da combustão, gerando trabalho; 5. Expulsão dos gases. Nos motores a pistão, este ciclo pode completar-se de duas maneiras: • ciclo de trabalho a quatro tempos; • ciclo de trabalho a dois tempos. 26 É importante salientar que somente no curso de combustão se produz energia mecânica, os outros três tempos são passivos, ou seja, absorvem energia. Figura 9 - Temperatura e Pressão no final da Compressão Motor Dois Tempos Os motores deste tipo combinam em dois cursos do êmbolo as funções dos motores de quatro tempos, sendo assim, há um curso motor para cada volta do virabrequim. Normalmente estes motores não têm válvulas, eliminando-se o uso de tuchos, hastes, etc. O carter, que possui dimensões reduzidas, recebe a mistura ar-combustível e o óleo de lubrificação. Deve ser cuidadosamente fechado pois nele se dá a pré- compressão da mistura. 1º Tempo - Curso de Admissão e Compressão O êmbolo dirige-se ao PMS, comprimindo a mistura ar-combustível. As janelas de escape e carga são fechadas, abrindo-se a janela de admissão. Com o movimento do êmbolo, gera-se uma pressão baixa dentro do carter e assim, por diferença de pressão admite-se uma nova mistura ar-combustível-óleo lubrificante, que será utilizado no próximo ciclo. O virabrequim dá meia volta, 180 graus, fechando o ciclo. Pouco antes de atingir o PMS, dá-se a centelha, provocando a combustão da mistura, gerando uma força sobre o êmbolo. Inicia-se então o próximo ciclo. 2º Tempo - Combustão e Escape É o curso de trabalho. No PMS, dado início à combustão por meio de uma centelha (spark), o êmbolo é forçado até o PMI. Durante o curso, o êmbolo passa na janela de descarga dando vazão aos gases da combustão. Ao mesmo tempo o êmbolo abre a janela de carga permitindo que uma nova mistura ar- 29 combustível entre no cilindro preparando-o para o novo ciclo e forçando os gases provenientes da combustão para fora (lavagem). O virabrequim, neste primeiro tempo, dá meia volta, 180 graus. Figura 10 - Ciclo de um Motor 2 Tempos MOTOR WANKEL Esse motor, de um modo geral, apresenta as seguintes vantagens relativamente aos congêneres alternativos: 1. Eliminação dos mecanismos biela-manivela com redução dos problemas de compensação de forças e momentos, bem como vibratórios; 2. Menor número de peças móveis, o que poderá ocasionar construção e manutenção mais simples e de menor custo; 3. Maior concentração de potência, logo menor volume e peso. Por outro lado, o motor apresenta problemas, em parte já sanados e em parte ainda para serem resolvidos. Entre esses problemas, destacamos: 1. Alta rotação: o primeiro protótipo experimental girava a 17.000 rpm. Atualmente essa rotação encontra- se na faixa das 4.000 rpm. 2. Problemas de vedação entre pistão e cilindro; 3. Problemas de lubrificação, sendo que estes dois últimos já foram sanados. O motor Wankel, consta apenas de cilindro, de duas partes rotativas, árvore com respectivo excêntrico, volantes, massas de compensação e o pistão rotativo, que gira engrenado a um pinhão fixo. Desde os primeiros dias da invenção do motor a gasolina, milhares já foram construídos baseados em princípios e ciclos diferentes dos que caracterizaram os motores clássicos de dois ou quatro tempos. Entre 30 DESGASTE DOS CILINDROS. O funcionamento do motor leva a um desgaste progressivo dos cilindros. Este desgaste é irregular e dá ao cilindro uma ovalização e uma conicidade. O maior desgaste verifica-se no PMS. Neste local, a lubrificação é normalmente insuficiente, enquanto a pressão e a temperatura estão no seu máximo. No PMI, estas condições são exatamente opostas e o desgaste é quase nulo. A ovalização dos cilindros pode ter como causa a obliqüidade da biela que, em torno do meio do curso, apoia o pistão contra o cilindro. Neste caso, a ovalização é perpendicular ao eixo do virabrequim. O desgaste é, em grande parte, devido aos arranques com o motor frio. A condensação da gasolina e a insuficiência de óleo fazem com que durante os primeiros minutos de funcionamento os pistões funcionem que completamente a seco. O grande desgaste dos cilindros leva a um consumo exagerado de óleo e de combustível, a um depósito de sujeira nas velas, a uma marcha ruidosa e a diminuição da potência. CILINDROS DESCENTRADOS. Num grande número de motores não se faz coincidir o eixo dos cilindros com o eixo do virabrequim. Este último está deslocado alguns milímetros no sentido oposto ao sentido de rotação. Este deslocamento tem por finalidade diminuir a inclinação da biela no tempo motor (descida do pistão). Daí resulta um menor esforço lateral do pistão sobre as paredes do cilindro e uma ovalização menos sensível. Durante a subida do pistão, a inclinação da biela é grande, mas como a pressão do gás é fraca, os esforços laterais ficam normais. O deslocamento regulariza o desgaste de ambos os lados do cilindro. CÁRTER. O cárter de um motor é em ferro fundido ou em alumínio fundido. Forma a parte principal do bloco do motor e contém o virabrequim, o eixo de cames (motor de válvulas laterais) e a bomba de óleo. As extremidades do cárter têm freqüentemente garras destinadas a fixação do motor. As paredes extremas e as divisórias internas suportam os mancais do virabrequim. A parte inferior do cárter forma depósito de óleo. É de chapa embutida ou de liga de alumínio. A sua fixação ao cárter superior faz-se por intermédio de cavilhas de aço doce. CABEÇOTE. O cabeçote tem a função de tampar os cilindros formando a câmara de combustão. Os motores refrigerados a água usam cabeçotes de ferro fundido ou ligas de alumínio. Este último quando a necessidade de peso leve ou melhor condução de calor uma vez que impedem a formação de pontos quentes nas paredes internas do cabeçote. O cabeçote é um dos elementos mais críticos no projeto de um motor porque ele combina problemas estruturais, fluxo de calor e escoamento de fluido em uma forma complexa. 31 MANCAIS. São utilizados para reduzir o atrito e servir de apoio as partes giratórias do motor (moentes, munhões,...). Os mancais dividem-se em dois tipos principais: os fixos - alojados nos munhões e no bloco do motor, e os móveis, montados nos moentes e bielas. Podem ser de deslizamento ou de rolamento (com roletes, esferas, agulhas). O mancal, quando constituído por duas partes iguais, para facilitar a montagem, é designado por mancal de duas meias-buchas. O mancal é composto por duas partes, uma externa chamada capa e outra interna composta por metal anti-fricção. O metal anti-fricção pode ser uma liga de estanho, de cobre e de antimônio. Esta liga permite um deslizamento muito suave; favorece um funcionamento silencioso do motor. Os mancais de metal rosa - liga de alumínio, de cobre e de zinco - são montados em motores especialmente potentes. Os mancais de bronze - liga de estanho e de cobre - são particularmente montados nos motores Diesel. A boa resistência mecânica deste material convém extremamente a este gênero de motores cujo conjunto de biela é submetido a fortes cargas. PISTÕES. Os pistões são de fundição maleável, de liga de alumínio ou de aço. Estes dois últimos metais permitem fazer pistões mais leves. Os efeitos de inércia no final do curso são menores; há, portanto, menos vibrações e uma menor frenagem em altos regimes. Os pistões de liga de alumínio são igualmente melhores condutores de calor. Esta qualidade é primordial quando se trata de motores cujo regime ultrapassa as 3500 rpm. O pistão de um motor de combustão interna funciona em condições particularmente desfavoráveis. Para um regime de 3600 rpm, ele pára 120 vezes por segundo. Entre cada parada ele atinge uma velocidade de 70 km por hora. No momento da explosão, ele recebe um impulso de mais ou menos 20000 N (2000 kg), e isto, 30 vezes por segundo. A sua temperatura sobe a 620 °K (350 °C), no centro da cabeça, e cerca de 420 a 450 °K (150 - 200 °C) na extremidade final da saia. 34 Em marcha, a dilatação dos pistões é grande. As folgas médias têm um diâmetro maior para os pistões de liga de alumínio devido à maior dilatação desta liga em relação à fundição ou ao aço. Contudo, estes últimos, não sendo tão bons condutores de calor, a sua temperatura eleva-se mais no que nos pistões de liga de alumínio. À temperatura ambiente, o pistão deve ser ajustado no seu cilindro com uma certa folga, para que, mesmo depois de ter atingido a sua temperatura de marcha, ainda deslize livremente. As folgas de dilatação dadas na fabricação do pistão dependem: do diâmetro do cilindro; do ou dos metais que compõem o pistão; da forma do pistão; do regime de rotação do motor; do sistema de refrigeração e de sua eficácia; das condições de emprego do motor; do tipo de combustível. ANÉIS DE SEGMENTO. Os anéis de segmento constituem um problema difícil de projeto desde o advento do motor de combustão interna e, somente no período posterior à II. Guerra Mundial, os anéis alcançaram vida e confiabilidade comensurável com as das outras partes do motor. Material dos anéis de segmento. A maioria dos anéis de segmento é feita de ferro fundido-cinza dada sua excelente resistência ao desgaste em todos os diâmetros de cilindro. Quando o vazamento pelo anel for um problema, utiliza-se o ferro modular ou mesmo o aço, usualmente com superfícies de mancal revestidas. Para maior resistência ao desgaste do anel e parede do cilindro, os anéis são de face cromada ou “molibdênio metalizado”, uma estrutura porosa de óxido de molibdênio. Os anéis de controle de óleo podem ser de ferro ou de aço. Projeto de anéis de segmento. O projeto dos anéis de segmento têm sido desenvolvido quase totalmente numa base empírica. Os anéis de segmento têm duas funções: evitar o vazamento do gás e para manter o fluxo de óleo na câmara de combustão no mínimo necessário para a adequada lubrificação do anel e 35 No pistão. Nos motores modernos, a vazão de óleo através dos anéis é extremamente pequena e aproxima-se de zero para motores de pequeno e médio porte. Todos os anéis tomam parte no controle do fluxo de óleo, mas existe pelo menos um anel cuja função principal é essa. São os chamados anéis de controle de óleo, enquanto que os outros são anéis de compressão. Os requisitos a seguir são considerados desejáveis: 1. A largura da face dos anéis deve ser pequena. 2. Utilização do menor número possível de anéis, para diminuir o atrito. 36 Geralmente o eixo de cames gira em mancais regulados, por vezes em mancais de bronze ou de fundição. A forma e a posição dos cames determinam diretamente as características de potência e de regime do motor. Projeto do came. Devido a limitações de tensão, as válvulas não podem ser abertas e fechadas repentinamente, mas devem seguir uma configuração de caráter geral, mostrado no gráfico a seguir. O movimento atual da válvula será o projetado, como mostra a figura, modificado pelas características elásticas do mecanismo da válvula. A fim de que a válvula sempre vede bem, e para permitir ajustagens, desgaste, expansão e contração devido a mudanças de temperatura, é necessária sempre alguma folga. Essa folga deve ser a mínima necessária para assegurar que a válvula vem em todos as condições normais, incluindo uma folga razoável para erros de ajustagem. Incluindo nestas condições a dilatação dos materiais e manutenção da lubrificação. É fundamental considerar as conseqüências de uma defeituosa folga nas válvulas: as folgas pequenas provocarão na admissão má compressão e explosões nos condutos de admissão. Se na descarga as conseqüências serão danosas para a integridade do sistema uma vez que além de má compressão, poderá provocar a queima da válvula (deformação da válvula). As folgas excessivas na admissão terão como resultado a deficiente admissão, enquanto na descarga o escape incompleto dos gases queimados. Nas duas situações o resultado será o baixo rendimento do motor. No instante que o came encontra o tucho no inicio do ciclo de abertura, a folga é “compensada” por uma rampa de velocidade constante (velocidade aqui significa elevação por unidade de tempo em determinada rotação da manivela). 39 A curva de elevação de válvula vérsus ângulo de manivela deve ser traduzida no contorno do came desejado, que depende do projeto do mecanismo da válvula, incluindo naturalmente a forma do seguidor (tucho) do came. Tucho. Tem a função de transmitir o movimento do came à vareta ou haste impulsora. São fabricados em aço nitrado forjado ou de fundição temperada. Devem ser rígidos na compressão e também como uma coluna. Tubos de aço parecem ser os mais adequados. Quando o carregamento do came é alto, como nos motores que operam em longos períodos com elevadas velocidades do pistão, são necessários tuchos de rolete feitos de aço com endurecimento superficial, operando com cames do mesmo material. Os tuchos com roletes também são aconselháveis quando se deseja longa vida para o motor. Tucho hidráulico. O uso de tuchos hidráulicos é bastante geral para motores de automóveis, onde o baixo nível de ruído é considerado essencial. Como o sistema hidráulico amortece a folga, as rampas para uso deste tipo de tucho podem ter maiores velocidades do que aquelas de sistemas mecânicos. Outra vantagem prática dos tuchos hidráulicos é a de ajustagem automática para o desgaste do mecanismo de válvula, eliminando desta forma a necessidade de ajustagem periódica da folga. Balancins. Os balancins tem a função de inverter o sentido do movimento gerado pelo came. Podem ser de fundição, aço estampado ou alumínio. Mola da válvula. Tem como função fechar a válvula mantendo-a pressionada contra a sua sede. Cargas da mola. A mínima carga, isto é, com a válvula fechada, deveria ser alta o bastante para manter a válvula firmemente em sua sede durante o período em que permanece fechada. Nos motores carburados, a válvula de descarga deve ficar fechada no maior vácuo do coletor e, nos motores supercarregados, a válvula de admissão não deve ser aberta pela mais elevada pressão do coletor. Flutuação de válvulas. Está sempre presente uma vibração interespira, chamada de onda, de maior ou menor intensidade. Com a vibração interespira, a máxima tensão será maior do que a tensão calculada na razão da deflexão atual para a admitida das espiras. É obviamente desejável reduzir a amplitude da vibração interespira a um mínimo. Diz-se que há flutuação de válvulas, quando a mola que é um sistema oscilante, recebe uma excitação com freqüência igual a uma das suas freqüências naturais. Tais vibrações podem ser reduzidas por meio de amortecedores de atrito, por ângulos de hélice não uniformes, duas molas com diâmetros distintos e sentido das hélices opostos. Válvulas. A válvula de haste é hoje universalmente usada nos motores de quatro tempos. São elas que regulam a entrada e saída de gases no cilindro. As válvulas de admissão são de aço, de aço ao níquel ou cromo-níquel. A passagem dos gases novos mantém a sua temperatura a cerca de 523 a 573°K (250 a 300°C). As válvulas de descarga são de uma liga de aço, de forte teor de níquel, de cromo e de tungstênio. O cromo torna o aço inoxidável; o tungstênio mantém uma forte resistência mecânica à temperatura elevada; o níquel melhora a resistência. As válvulas de descarga suportam um pouco a passagem de gases a temperaturas elevadas (973 a 1023°K - 700 a 750°C). À plena potência elas funcionam geralmente ao vermelho- escuro. 40 A válvula é resfriada por contato com o assento e com a guia. Nos motores muito potentes, as válvulas de escape são interiormente guarnecidas com sais de sódio ou potássio destinados a melhorar a refrigeração por condutibilidade. A cabeça da válvula comporta uma superfície de apoio retificada cujo o ângulo pode ser de 45° ou 60°. Um ângulo de 45° permite uma melhor centragem da válvula sobre o seu assento cada vez que se dá o encaixe, mas, para uma dada subida, a seção de passagem dos gases é melhor do que o assento de 60°. Estas particularidades fazem com que se dê preferência ao ângulo de 45° para as válvulas de escape, mais facilmente deformáveis a alta temperatura, e o ângulo de 60° às válvulas de admissão, que devem sobretudo favorecer a entrada dos gases novos no cilindro. 41 da válvula de borboleta, quando esta se encontra na posição de fechada. A extremidade inferior aberta localiza-se próximo do fundo do depósito de marcha lenta. O tubo de ar de marcha lenta comunica-se com a passagem, cujo formato é apresentado na figura, e é controlado por uma restrição ajustável chamada de parafuso de ajustagem da marcha lenta. Para marcha lenta na mais baixa rotação possível desejável, a válvula é ajustada de encontro a um esbarro ajustável tal que ela permanece aberta apenas o suficiente para permitir o fluxo de ar necessário. Nesse ponto, a aresta da válvula parcialmente encobre o bocal (injetor) de marcha lenta. Através da colocação adequada da saída do injetor em relação à válvula e por meio de ajustagem apropriada do parafuso regulador da marcha lenta, haverá suficiente sucção no tubo de marcha lenta para elevar o combustível a uma taxa tal que forneça a razão A/C exigida pela marcha lenta. A abertura ulterior da válvula gradualmente expõe o injetor de marcha lenta à completa depressão no coletor de admissão, que pode chegar a 0.7 bar abaixo da pressão atmosférica em um motor em marcha lenta normal. Nesse ponto, a diferença de pressão entre as extremidades superior e inferior da passagem de marcha lenta é tão grande que ela drena o depósito de marcha lenta até o nível mostrado na figura anterior. A partir desse ponto, à medida que a válvula é aberta, haverá sempre suficiente sucção para manter o nível de combustível no depósito de marcha lenta no fundo do tubo de marcha lenta. A quantidade de combustível que escoa será constante e dependente da área e do coeficiente do orifício de combustível de marcha lenta e da altura de carga. SISTEMA DE MARCHA ACELERADA. Ao abrir-se a borboleta do acelerador, aumenta-se o fluxo de ar através do pulverizador de compensação de ar. Em conseqüência do aumento da depressão no difusor, o combustível, depois de passar pelo pulverizador principal, faz subir o nível no poço de emulsão; ao mesmo tempo, o ar admitido no calibrador principal emulsiona o combustível, que será posteriormente pulverizado no difusor. Simultaneamente, diminui a depressão no furo de descarga do calibre de lenta e cessa o fluxo de combustível nesse ponto. Para evitar qualquer empobrecimento indevido da mistura durante esta fase de transição, é usual existirem um ou mais orifícios de progressão que são alimentados pelo canal do circuito de marcha lenta. Para fornecer o combustível adicional necessário na aceleração e nas aberturas súbitas da borboleta do acelerador existe uma bomba de aceleração mecânica. Esta consiste num poço (ou câmara) cheio de combustível e em um êmbolo acionado por uma mola ou um diafragma ligados à 44 borboleta. Quando esta se abre, o combustível é descarregado no difusor por ação de um injetor integrado no circuito da bomba. Partida do motor frio. É necessário uma razão A/C rica, com uma proporção que varia de 1:1 e 3:1. Para conseguir esta proporção, fecha-se a borboleta do afogador. Estando frios, o carburador e o coletor de admissão dão de certo modo origem à condensação do combustível nas paredes do coletor, dificultando seriamente a sua vaporização. Este fator e a maior densidade do ar frio, somados a lentidão das primeiras rotações, empobrecem a mistura. Observação: Tubo de emulsão. O emulsionador é formado por dois tubos, um no interior do outro. O combustível penetra nestes tubos antes de passar para a corrente de ar principal, no difusor. A medida que aumenta o número de rotações do motor, o ar admitido por um pulverizador de compensação, ou calibrador de ar, penetra no tubo interior, que apresenta orifícios a diferentes níveis, ficando a mistura mais pobre. SISTEMA DE INJEÇÃO ELETRÔNICA DE COMBUSTÍVEL Os sistemas eletrônicos de injeção de combustível apresentam duas vantagens principais sobre os sistemas mecânicos: dispõem de grande número de dispositivos de alta sensibilidade para fornecer sempre aos cilindros a quantidade precisa de combustível e não requerem um distribuidor mecânico de alta precisão. Estas vantagens são evidentes nos sistemas eletrônicos mais utilizados, que operam em pressões de combustível mais baixas que os sistemas mecânicos (1.75 a 2.1 bar). O sistema é equipado com uma bomba de combustível elétrica que aspira combustível do reservatório num nível superior ao que é necessário para a injeção. O combustível em excesso retorna para o reservatório através de um regulador de pressão que evita a possibilidade de formação de bolhas de ar e de vapor de combustível. O injetor mantém-se fechado sob a ação de molas e são acionados por solenóides. O volume de combustível injetado depende do tempo durante o qual o solenóide mantém o injetor aberto. Este tempo, por sua vez, depende de um sinal que o solenóide recebe do sistema de processamento eletrônico. 45 Este sistema de processamento eletrônico está ligado a uma série de dispositivos sensíveis que atuam segundo diversas condições preestabelecidas do motor, tais como pressão do ar no coletor, as temperaturas do ar admitido e do sistema de refrigeração, umidade do ar, o nível de aceleração. Existem, ainda, sensores que atuam sobre as condições da combustão por exemplo, sensores de detonação. Estes dispositivos permitem ao sistema de processamento determinar instantaneamente o momento de abertura dos injetores, a razão da mistura, o avanço ou atraso da ignição, etc. A grande vantagem do sistema eletrônico de injeção de combustível está na rapidez de resposta às condições de trabalho do motor. Isto proporciona alto nível de confiabilidade, controle apurado sobre os gases de descarga (redução dos níveis de poluição) uma vez que permite uma melhor queima da mistura, além é claro, de melhor rendimento não apenas em termos de potência, mas também em termos de consumo. Atualmente são utilizados dois tipos básicos de sistemas de injeção de combustível: os sistemas que utilizam apenas um injetor (single-point), e os sistemas que operam com um injetor para cada cilindro (multi-point). Nos dois casos os sistemas de monitoramento do motor são semelhantes. Obviamente obtém-se melhores resultados nos sistemas "multi-ponto" (multi-point), devido a melhor distribuição da mistura A/C, praticamente não existe perda de carga devido ao atrito dos coletores, tendo em vista a que o combustível é injetado na janela de admissão, assim como os problemas decorrentes da condensação do combustível nos coletores. Por outro lado, os sistemas baseados em um único injetor proporcionam um ótimo rendimento se comparado com os sistemas convencionais de alimentação (carburadores) pelos motivos já abordados e se comparados com os sistemas multi-ponto oferecem um custo inferior. PRINCIPAIS COMPONENTES DO SISTEMA DE INJEÇÃO Bico injetor. Controla o volume de combustível. Atua através de comandos enviados pela "unidade comando eletrônico". Regulador de pressão. Atua como limitador de pressão de combustível de 1 a 2 bar, permitindo o retorno de combustível em excesso para o reservatório. Bomba de combustível. Possui acionamento elétrico. Sua operação independe da rotação do motor, mantendo assim o sistema sem flutuações de pressão. Bobinas de ignição. Em geral, para cada dois cilindros é instalada uma bobina controlada pelo sistema de eletrônico de ignição e pela "unidade comando eletrônico". Nestes casos dispensa o distribuidor. Atuador de marcha lenta. Tem a função de controlar a vazão de ar em regime de marcha lenta, permitindo assim controle da rotação em qualquer instante de funcionamento do motor. Unidade de Comando Eletrônico. É o centro de operação de todos os componentes do sistema de alimentação de combustível. Tem a função de monitorar e analisar os dados enviados pelos sensores, sinalizando ao injetor e em alguns casos ao sistema de ignição as condições de trabalho solicitadas pelo motor. 46 5 queimados dentro do gás não queimado e vice-versa. Isto aumenta a área frontal da chama e a velocidade da combustão. A figura 03 apresenta uma comparação entre a frente da chama laminar e turbulenta. Figura 03 - Comparação entre frentes laminares e turbulentas para combustão com reagentes pré-misturados. Para a combustão por difusão controlada, a turbulência também aumenta a velocidade da queima. O combustível é injetado como um fino “spray” atomizado, junto ao ar que está quente o suficiente para vaporizá-lo e produzir a queima das gotículas de combustível, figura 04. Figura 04 - Comparação entre uma frente laminar com ar parado e uma frente turbulenta com movimentação de ar para combustão de difusão controlada. Sensíveis economias podem ser conseguidas apenas com pequenos ajustes necessários para que os equipamentos operem adequadamente do ponto de vista do controle da combustão. Entre tantos parâmetros a serem controlados, podem ser citados, a título de exemplo, as condições de nebulização do combustível e a relação ar/combustível. Esses parâmetros, no entanto, muitas vezes não são “visíveis”, nem intuitivos. Mesmo um operador experimentado dificilmente conseguirá, pela observação da chama, distinguir condições de operação em que os excessos de ar sejam 30 e 60% respectivamente. Durante a combustão coexistem fenômenos químicos, térmicos e aerodinâmicos, para a interpretação dos quais são propostos vários modelos, sem que haja uma completa e rigorosa definição dos processos intermediários envolvidos. Não obstante, o levantamento e a 49 6 interpretação de determinados parâmetros que estejam a ela relacionados, direta ou indiretamente, permitem o estabelecimento de melhores condições de operação dos equipamentos onde se esteja processando a combustão. Reações de combustão e Estequiometria De maneira geral, define-se combustão como uma reação química entre duas substâncias ditas combustível e comburente, ocorrendo a alta velocidade e alta temperatura, onde se dá uma intensa liberação de calor com a emissão simultânea de luz, na maioria das vezes, dependendo, entre outros fatores, do tipo de combustível. Normalmente, o comburente utilizado é o oxigênio do ar atmosférico, por outro lado, os combustíveis se inserem numa faixa de tipos e qualidades, muito embora possa ser dito que a maioria daqueles utilizados industrialmente têm em sua composição, entre outros elementos, o carbono, o hidrogênio e o enxofre. Na prática, costuma-se fazer uma distinção entre duas formas básicas de reação de combustão. Diz-se que a combustão é completa quando o combustível queima em sua totalidade, ou seja, os reagentes são levados ao seu grau de oxidação máxima. As principais reações existentes, nesse caso, são os seguintes: C + O2 → CO2 + Q1 H2 + 1/2O2 →H2O + Q2 S + O2 → SO2 + Q3 Nas reações anteriores, Q1, Q2, Q3 representam as “quantidades de calor” liberadas em cada uma das rações. Além das reações acima, duas merecem ser destacadas. A primeira delas é a que leva à formação de CO: C + 1/2 O2 → CO + Q4 É importante observar que, desde que sejam adotadas as mesmas condições de temperatura e pressão na qual ocorram as reações, então a “quantidade de calor” Q4 é menor que a quantidade Q1, e portanto a combustão incompleta é um processo menos eficiente que a combustão completa, quando o que se procura é a liberação de calor. Outra reação é a que leva à formação de SO3: SO2 + 1⁄2 O2→ SO3 + Q5 50 7 A quantidade de SO3 formado, na maioria das vezes, é pequena. O grande problema é que essa substância, reagindo com o vapor d’água, forma ácido sulfúrico gasoso, o qual pode condensar dependendo das condições de temperatura dos gases. Nesse caso, existem todos os inconvenientes da corrosão provocada pela deposição da substância ácida em paredes. A condensação do ácido sulfúrico é um fenômeno que deve ser cuidadosamente analisado, quando se pensa em instalar um recuperador de calor na chaminé de um equipamento. Para cálculos práticos, pode-se admitir que no máximo 3% de SO2 se transforma em SO3. Assim, admitindo um excesso de ar de 30%, a temperatura de condensação do ácido sulfúrico, para os gases de combustão de óleo BPF (4% de enxofre), será da ordem de 120ºC (ver figura b.1), no caso do óleo BTE(0,9% de enxofre) de 90ºC. Esses valores são válidos para pressão total da ordem de 1,013.105 Pa (760mmHg). Dessa forma, quando se quer evitar a corrosão da chaminé, é conveniente manter a temperatura dos gases 40 ou 50ºC acima do ponto de orvalho. Para se utilizar o monograma da figura 1, calcula-se: ( )%SO3 base seca numero de moles de SO nos gases numero total de moles de gases secos 3= P do vapor d'água = numero de moles da agua numero total de moles P dos gasesparcial total • III. Poder calorífico A cada uma das reações elementares de combustão completa está associada uma quantidade de calor liberada característica, denominada calor de reação. Em geral, para os combustíveis industriais, costuma-se determinar, experimentalmente, a quantidade de calor liberada (poder calorífico) por uma amostra, mediante a realização de ensaio em laboratório, sob condições padronizadas. É importante definir-se claramente o poder calorífico, para que se possa estabelecer uma terminologia comum entre a entidade que ensaia o combustível e aquela que vai se utilizar do resultado. Mais explicitamente, entende-se por poder calorífico de um combustível o calor liberado durante a combustão completa de um quilograma do mesmo (no caso de combustíveis sólidos e líquidos), ou de um normal metro cúbico (no caso de combustíveis gasosos). Os combustíveis normalmente utilizados contêm hidrogênio e muitas vezes umidade. Durante a combustão, a água produzida pela oxidação do hidrogênio, acrescida da umidade do combustível, passa a fazer parte dos produtos de combustão. Se durante o ensaio as condições são tais que esta água se condensa, o calor liberado durante a combustão, e assim medido, denomina-se poder calorífico superior (PCS). Caso não se considere a possibilidade de condensação, ter-se-á o poder calorífico inferior (PCI). 51 10 IV. Estequiometria da combustão Quando o oxigênio consumido é o necessário e suficiente para queimar completamente os elementos combustíveis, diz-se que a reação é estequiométrica. Quando a quantidade de oxigênio é maior, fala-se em excesso de oxigênio; em caso contrário, fala-se em falta de oxigênio, situação na qual não se realiza a combustão completa, podendo formar-se CO e até partículas de carbono, estas últimas constituindo o que se denomina fuligem. Como usualmente o oxigênio é retirado do ar atmosférico, fala-se em excesso de ar ou falta de ar, sendo este constituído basicamente de oxigênio (O2) e nitrogênio (N2), na proporção indicada na Tabela B.3. Tabela B.3 Composição aproximada do ar atmosférico seco(a) Volume (%) Massa(%) Nitrogênio 79 77 Oxigênio 21 23 Densidade 1,293kg/Nm3(b) (a) O ar atmosférico carrega consigo uma dada quantidade de unidade, que depende das condições atmosféricas, e é determinável através de consulta à carta psicrométrica; na falta de melhores dados, pode-se adotar a umidade ω=0,010 kg de vapor d’água/kg ar seco que representa um valor médio para a cidade de São Paulo. (b) O normal metro cúbico (Nm3) identifica uma massa de gás com volume medido de 1 m3, estando este nas condições normais de temperatura e pressão, ou seja, temperatura absoluta de 273,16 K (0ºC) e pressão absoluta de 1,013x105 Pa (760mmHg). Para se determinar o volume da massa de gás em outras condições, deve-se aplicar: V=370,84T/p: onde T = temperatura absoluta do ar em Kelvin (K) e, P = pressão absoluta do ar em Pascal(Pa). Assim, para cada 4,76 unidades de volume de ar consumidos na combustão, apenas uma (21% de oxigênio) realmente participa das reações sendo as restantes 3,76 constituídas de nitrogênio. Esse gás, por sua vez, sendo inerte, apenas contribui para abaixar a temperatura de chama na combustão. A partir das reações básicas de combustão, é possível determinar a quantidade de ar consumido, bem como a quantidade de gases gerados, em massa e em volume. Na tabela B.4 são consideradas as equações básicas para uma queima completa e estequiométrica do carbono, do hidrogênio e do enxofre. 54 11 TABELA B.4 Equações básicas de combustão C + O2 → CO2 12kg 33kg 44kg 12kg 22,4Nm3 22,4Nm3 Ar de combustão seco: 22,4/12 . 4,76 = 8,88Nm3/kg de C ou 8,88.1,293 = 11,48kg/kg de C H2 + 1/2O2 → H2O 2kg 16kg 18kg 2kg 11,2Nm3 22,4Nm3 Ar de combustão seco: 11,2/2 . 4,76 = 26,7 Nm3/kg de H2 ou 26,7 . 1,293 = 34,52 kg/kg de H2 S + O2 → SO2 32 kg 32kg 64 kg 32 kg 22,4Nm3 22,4 Nm3 Ar de combustão seco: 22,4/32 . 4,76 = 3,33 Nm3/kg de S ou 3,33 . 1,293 = 4,31 kg/kg de S Conhecendo-se então, os coeficientes assinalados na tabela B.4 e a composição elementar do combustível, é possível obter a quantidade de ar necessária para sua estequiométrica. Na tabela B.5 são apresentados alguns valores de referência de massas de ar estequiométrica para alguns combustíveis. 55 TABELA B.5 Ar e gases de combustão para queima estequiométrica AR DE COMBUSTÃO(a) GASES DE COMBUSTÃO(b) kg/kg de combustível Nm3/kg de combustível kg/kg de comb. Nm3/kg de comb. Óleo A(BPF) Óleo C(OC-4) Óleo D(BTE) Óleo E Óleo Diesel Querosene Gás de nafta Gás pobre de carvão vegetal (vide tabela B.2) Propano GLP Lenha seca (vide tabela B.1) Carvão Mineral com 32,5% de cinzas (vide tabela B.1) 13,8 14,3 14,3 13,7 14,6 14,9 7,6 1,2 15,8 15,7 6,1 7,0 10,8 11,1 11,1 10,7 11,4 11,6 6,0 0,95 12,3 12,2 4,8 5,4 14,8 15,3 15,3 14,7 15,6 15,9 8,6 2,2 16,8 16,7 7,1 7,6 11,4 11,8 11,8 11,3 12,1 12,4 7,0 1,6 13,3 13,2 5,4 5,7 (a) Ar atmosférico úmido com umidade ω=0,010kg de vapor d’água/kg de ar seco. (b) Gases de combustão úmidos. Na maioria das vezes, no entanto, a combustão se processa com excesso de ar. Define- se então, o coeficiente de excesso de ar (c) como sendo: c massa de ar utilizado - massa de ar estequiometrico massa de ar estequiometrico = 56 BELA B.6 Parâmetros de combustão (continuação) PARÂMETRO SÍMBOLO FÓRMULA(a) Volume correspondente à massa acima Vgs V c s , . c h s o n .gs = + + + + −     +      12 32 3 76 12 4 32 32 28 22,4 Massa total de gases de combustão úmidos, provenientes da combustão estequiométrica mgu mgu=mgs+9h+a+mar seco.ω Volume correspondente à massa acima Vgu Vgu=Vgs+11,2h+1,244(a+mar seco.ω) Massa de gases de combustão secos, provenientes da combustão completa com excesso de ar mgs ' mgs’=mgs+mar seco.e Volume correspondente à massa acima Vgs ' Vgs’=Vgs+Var.e Massa de gases de combustão úmidos, provenientes da combustão completa com excesso de ar mgu ' mgu’=mgu+mar.e Volume correspondente à massa acima Vgu ' Vgu’=Vgu+Var.e Determinação do PCI a partir do PCS PCI PCI=PCS-(9H+a).2,454 (d) (a)Para as massas, as unidades são kg/kg de combustível. Para os volumes, são Nm3/kg de combustível. (b) Independe do excesso de ar. (c) Com excesso de ar. (d)PCS e PCI em kJ/kg de combustível a 20ºC e 1 atm. V. Excesso de ar O excesso de ar muito alto, abaixando a temperatura de chama, diminui sensivelmente a troca de calor por radiação, diminuindo a eficiência dos equipamentos. Essa é a razão pela qual o excesso de ar sempre que possível, deve ser mantido em níveis mínimos, compatíveis com a exigência de combustão completa. Uma exceção deve ser feita àqueles equipamentos onde, ou por razões de processo, ou por razões de material, deve ser admitida uma quantidade razoável de excesso de ar, de forma a se diminuir a temperatura de chama, ou dos produtos na câmara de combustão. Nos casos onde se deseja minimizar o excesso de ar, a análise dos produtos de combustão reveste-se de singular importância, já que, como foi visto anteriormente, pode fornecer a qualidade da combustão. Dos aparelhos utilizados para tal fim, o mais conhecido é o analisador Orsat, que permite determinar a composição volumétrica dos gases secos, fornecendo os teores de CO2, CO, O2, SO2 e N2. 59 No entanto, quando a temperatura dos gases de chaminé é relativamente baixa (abaixo de cerca de 500°C), verifica-se, experimentalmente, que os teores de CO são mínimos, desde que não haja a formação de fuligem. Essa última condição (aparecimento de fuligem) é de fácil constatação visual é, normalmente, prontamente corrigida pelo operador. Nesses casos, portanto não se costuma verificar o teor de CO, sendo determinado apenas o teor de CO2 ou de O2. A determinação do teor de CO2, presente nos gases de chaminé, é mais simples e, portanto, mais usual. A verificação exata do grau de emissão de fuligem pode também ser feita mediante a utilização de instrumentação simples. Existem escalas de índice de fuligem (por exemplo Bacharach e Ringelman) que permitem a comparação com a amostra coletada. Admitida a combustão completa, a porcentagem de CO2 dos gases secos pode ser relacionada com o excesso de ar, mediante a utilização das fórmulas abaixo: e c CO h n o c h s o = + − − + + −    − 100 12 4 28 32 4 76 12 4 32 32 12 .(% ) , ou medindo-se a porcentagem de O2, e desprezando o SO2 e CO: e O CO O = − − 3 76 1 4 76 2 2 2 , .% % , .% onde: e= coeficiente de excesso de ar %CO2= porcentagem volumétrica de CO2 nos gases de combustão secos %O2= porcentagem volumétrica de O2 nos gases de combustão secos c, h, n, s e o = frações em massa dos vários constituintes do combustível, conforme definido anteriormente. Uma outra fórmula mais simples, porém aproximada, é a seguinte: ( ) ( )e CO max CO = − % % 2 2 1 onde: (%CO2)máx= máxima porcentagem volumétrica de CO2 possível nos gases secos, para o combustível utilizado (combustão estequiométrica). O parâmetro (%CO2)máx encontra-se apresentado na tabela B.7 para vários combustíveis. 60 TABELA B.7 Porcentagem volumétrica básica de CO2 nos produtos de combustão secos de alguns combustíveis COMBUSTÍVEL (%CO2)máx Óleo A (BFP) 15,8 Óleo C (OC-4) 15,5 Óleo D (BTE) 15,9 Óleo E 16,1 Óleo Diesel 15,4 Gás de nafta 14,5 Propano 13,8 GLP 13,9 Gás pobre de carvão vegetal (vide tabela B.2) 22,4 Lenha seca (vide tabela B.1) 20,1 Carvão mineral com 32,5% de cinzas (vide tabela B.1) 18,8 Uma outra forma prática ainda, para o relacionamento do excesso de ar com o teor de CO2 (ou O2), é a utilização do monograma da figura B.2. Ainda merecem ser citados os diagramas de Ostwald, que relacionam os teores de CO2, CO, O2 e excesso de ar para um dado combustível. A figura B.3 mostra um desses diagramas, válido para óleos combustíveis pesados. Finalmente, com base no excesso de ar calculado nas diferentes formas e na massa de ar para combustão estequiométrica, indicada na tabela, pode-se também calcular a massa de gases de chaminé pela expressão: Mg=M0[1+β (1+e)] onde: e= excesso de ar β= massa de ar para queima estequiométrica de 1kg de combustível. 61 7 A equação 4 apresenta a fórmula reduzida e a relação estequiométrica para o gás natural veicular e para o óleo diesel. Este dado é importante, pois a relação estequiométrica ou título da combustão, é o dado que define a relação ar/combustível. Sabe-se assim se a mistura é rica ou pobre comparando com o valor estequiométrico, se maior, a mistura é pobre; e quando menor, a mistura é rica. A tabela 2.4 apresenta as formulas reduzidas e a relação estequiométrica para GNV e Diesel. Tabela 2.4: Fórmula reduzida e a relação estequiométrica para diesel e GNV, Fonte: Petrobrás A mistura ar/combustível, quando está com excesso de combustível, é chamada de mistura rica e caracteriza-se por apresentar, além de CO2 e do H2O, outros produtos, tais como CO e H2. Por outro lado, quando há excesso de ar, é chamada mistura pobre. A variável λ representa a relação ar/combustível utilizada (instantânea (i)), com a relação ar/combustível (estequiométrica (s)). Os valores de λ variam conforme descrito na tabela da tabela 2.5. Utiliza- se também o φ, que representa o inverso de λ e estão apresentados na equação 5. ( )( )SF IF FA FA == −1φλ (5) Tabela 2.5: condições de λ e de φ para misturas pobres, ricas e estequiométricas. A figura 2.5 mostra como variam a pressão e a temperatura em relação à mistura ar/combustível. Essas curvas foram obtidas considerando um processo de combustão adiabático (que ocorre quando existe uma mudança de pressão que resulta em uma mudança de volume, enquanto a entropia permanece constante) com temperatura de entrada da mistura isooctano/ar de 700K e pressão de 10atm. As temperaturas a volume constante, conforme mostra a figura, são maiores porque a pressão final é maior, e a desassociação é menor. 64 8 Figura (2.5) Variação da pressão e temperatura com a relação combustível/ar Fonte: [Heywood, 1988] 2.7 - COMPOSIÇÃO DO AR ATMOSFÉRICO Nos motores em geral, o oxigênio disponível no ar é utilizado como oxidante do combustível. A mistura do ar seco é composta, em volume, por 20,95% de oxigênio, 78,09% de nitrogênio, 0,93% de argônio e o restante por outros gases, como dióxido de carbono, néon, hélio, metano, etc. A Tabela 2.1 mostra a tabela das proporções relativas dos constituintes do ar seco. Tabela2.1: proporções relativas dos constituintes do ar seco Fonte:[Heywood,1988] Na combustão, o componente reagente do ar é o oxigênio. O restante dos gases existentes no ar são considerados inertes, chamados também de nitrogênio aparente. 65 SISTEMA DE ARREFECIMENTO O Sistema de Arrefecimento tem por objetivo impedir que os elementos mecânicos do motor atinjam uma temperatura muito elevada ao contato com os gases da combustão. Assim sendo, a manutenção da temperatura ideal de trabalho evitando o desgaste, detonação da mistura, as folgas adequadas e a viscosidade do lubrificante é responsabilidade do sistema de refrigeração. A perda de calor do sistema durante os cursos de compressão e expansão contribui para reduções em potência e eficiência, até cerca de 10% da potência e da eficiência do ciclo equivalente de A/C. Além do calor transmitido do fluido de trabalho durante os cursos de compressão e expansão, uma parcela ponderável é transmitida para a estrutura do cilindro e, conseqüentemente, para o meio refrigerante, durante o processo de descarga. O atrito do pistão também constitui uma fonte de mensurável fluxo de calor. Assim, o fluxo total de calor no sistema de refrigeração é muito maior do que o fluxo de calor dos gases durante o ciclo de trabalho. O processo de refrigeração envolve o fluxo de calor dos gases, sempre que a temperatura destes excede a da parede do cilindro. O atrito é outra causa de fluxo de calor para as diversas partes do motor. O atrito mecânico ou o fluido eleva a temperatura do lubrificante e das partes envolvidas, resultando em fluxo de calor para as partes vizinhas ao resfriador e de lá para o refrigerante. As perdas de calor, direta e por atrito, reduzem a potência disponível e a eficiência em comparação com o ciclo A/C correspondente (teórico). O estudo das perdas de calor no motor é importante não apenas do ponto de vista da eficiência, mas também para o projeto do sistema de refrigeração e, talvez, por uma razão ainda mais forte como o entendimento do efeito do fluxo de calor, sobre as temperaturas de operação dos componentes do motor. PROCESSOS DE TRANSMISSÃO DE CALOR Condução. É o processo de transferência de calor por meio de movimento molecular através dos sólidos e dos fluidos em repouso. Este é o mecanismo pelo qual o calor flui através da estrutura do motor. Radiação. É o processo de transmissão de calor através do espaço. Ele tem lugar não apenas no vácuo mas, também, através de sólidos e fluidos transparentes aos comprimentos de onda na faixa espectral, visível e infravermelha. Uma pequena parte do calor transmitido para as paredes dos cilindros, pelos gases quentes, flui por este processo. Convecção. É o processo de transmissão de calor através dos fluidos em movimento, e entre um fluido e uma superfície sólida com movimento relativo. Este tipo de transmissão de calor envolve a condução, assim como o movimento do fluido. Convecção natural. É o termo usado quando o movimento do fluido se dá devido às diferenças de densidade em um campo gravitacional. (Termo-sifão) Convecção forçada. É o termo usado para indicar o processo de transmissão de calor entre o fluido e uma superfície sólida com movimento relativo, quando este é provocado por forças que não 66 Sistema de circulação forçada - por bomba A circulação por bomba é mais rápida, o que resulta uma menor diferença de temperatura nas extremidades do radiador e menos riscos de congelamento no inverno. Contudo, quando se aciona o motor, a água fria entra imediatamente em circulação, e o aquecimento do motor é mais lento. A utilização neste caso de um termostato freia e mesmo interrompe a circulação de água se a sua temperatura não for superior a 353 ºK (80 ºC). O termostato é, freqüentemente, completado por uma passagem auxiliar que, no caso de este estar fechado, permite que a água que sai do motor volte ao bloco de cilindros sem ter que passar pelo radiador. Assim, o aquecimento do motor é acelerado. Em um motor de combustão interna, a refrigeração a água mantém uma temperatura de funcionamento mais regular que a refrigeração a ar. A temperatura das paredes do cilindro não ultrapassa 393 ºK (120 ºC). 69 Anticongelantes Para evitar que, no inverno a água congele, junta-se lhe álcool ou glicerina pura. O álcool dilui-se facilmente; a mistura permanece homogênea, mas, como o álcool se evapora mais facilmente que a água, deve-se verificar a sua proporção periodicamente. A resistência ao frio depende da quantidade de álcool ou de glicerina que se adicionou à água. O emprego de anticongelantes é uma medida de segurança. Contudo permitir-se-ão melhores arranques se o ambiente estiver em local aquecido ou se houver um sistema de aquecimento na circulação. O acionamento de um motor cuja temperatura é inferior a 273 ºK (0 ºC) apresenta certas dificuldades e alguns perigos. Se não houver lubrificação, o metal mais frágil poderá sofrer, sob o efeito de choques, um começo de ruptura (molas de válvulas, etc.). 70 SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO ATRITOS Quando duas superfícies de contato se deslocam uma em relação à outra, há atrito. Consideram-se três espécies de atrito: Atrito seco, em que as superfícies estão em contato sem a interposição de lubrificante; Atrito úmido, em que uma pequena película de lubrificante favorece a fricção sem impedir que as superfícies entrem em contato pela crista das suas rugosidades; Atrito líquido, em que a película de lubrificante é contínua e homogênea, impedindo assim que as duas superfícies entrem em contato. Ligando os dois pólos de uma pilha às duas peças em movimento, por intermédio de um galvanômetro, verifica-se uma passagem de corrente nos dois primeiros casos e uma interrupção de corrente no caso do atrito líquido. Todas as peças em movimento de um motor de combustão interna devem ser lubrificadas de modo a permitirem um atrito líquido (desgaste mínimo). Contudo, na prática, não é exatamente este o resultado que se alcança. Sob a pressão das peças, o óleo é expulso, a película desgasta-se e as superfícies entram em contato acontecendo, assim, o atrito úmido. A passagem do atrito líquido ao atrito úmido é tanto mais fácil quanto maiores as pressões e as temperaturas e quanto pior a qualidade do óleo. LUBRIFICANTES Os óleos destinados à lubrificação dos motores de combustão interna devem possuir um certo número de qualidades perfeitamente determinadas. Sob o ponto de vista prático, eles são caracterizados principalmente pela sua viscosidade, o seu ponto de combustão e o seu ponto de congelamento. A viscosidade caracteriza as particularidades de escoamento do óleo. Pode-se medir-se por diferentes métodos, fazendo parte de cada um deles um sistema de unidades. O método Engler é o mais comumente utilizado. O escoamento de uma certa quantidade de óleo por um orifício de pequeno diâmetro é comparado ao escoamento de uma mesma quantidade de água. A relação dos tempos de escoamento dá, em graus Engler, a viscosidade do óleo. Por exemplo, um escoamento seis vezes mais lento que o da água é designado por 6° Engler. A viscosidade pode-se, assim, exprimir por centistock (1/100 de stock). É a viscosidade física absoluta do lubrificante, isto é, a resistência real do deslocamento das suas moléculas, umas em relação às outras. Determina-se a viscosidade medindo a força necessária para fazer deslocar de 1 cm, no seio do lubrificante, uma superfície de 1 cm2, à velocidade de 1 cm/seg. Para fazer essa medida, usa-se também a massa específica do lubrificante utilizado. Este método de medição da viscosidade pode ser utilizado para todos os lubrificantes, desde os óleos mais líquidos às graxas mais consistentes. A viscosidade de um óleo modifica-se com a temperatura. Quanto mais quente está o óleo, mais a viscosidade diminui. A principal qualidade de um óleo deve ser a de que a sua viscosidade seja ainda suficiente para assegurar um atrito líquido a temperaturas de funcionamento das peças do motor 71 mantém-se, assim, mais acentuada quando do funcionamento a plena potência, altos regimes e altas temperaturas; Resistência à oxidação: ao contato do ar do cárter e dos gases ácidos de combustão, o óleo tende a se transformar por oxidação. Como resultado, assiste-se a uma redução do seu poder lubrificante. Os aditivos destinados a resistir aos fenômenos de oxidação fazem com que o óleo conserve durante mais tempo as suas qualidade lubrificantes. Estes aditivos neutralizam os ácidos que pouco tendem a acumular-se no cárter do motor, e cuja presença origina desgastes nas superfícies de atrito. PARTICULARIDADES DOS ÓLEOS ADITIVOS Como a composição dos óleos aditivos varia conforme o fabricante, é fundamental não misturar óleos H.D. de proveniências diferentes, afim de evitar o comprometimento de sua estabilidade. Por outro lado, o poder detergente confere ao óleo uma propriedade de penetração muito grande. Esta propriedade faz com que seja mais difícil efetuar a vedação do motor e provoca mais facilmente subidas de óleo nas câmaras de combustão; o que pode resultar num pequeno aumento de consumo de lubrificante. Em um motor usado, a introdução de óleo aditivo origina a dissolução dos depósitos. Os elementos móveis e, em particular, os anéis de compressão trabalham mais livremente. Deste fato resulta uma melhoria da compressão e da potência, mas, freqüentemente, a marcha do motor é um pouco mais ruidosa. A introdução de um óleo aditivo altamente detergente em um motor que anteriormente já funcionou com óleo comum apresenta certos riscos. O óleo aditivo provoca o desprendimento dos depósitos de carvão internos. Estes depósitos, de volume apreciável, não se dissolvem totalmente no óleo; acumulando-se no fundo do cárter, nos filtros e nos condutos de lubrificação, onde sua presença pode criar graves incidentes. ÓLEOS MULTI-VISCOSOS (multigrade) Chama-se óleos multi-viscosos uma categoria de lubrificantes atuais que apresentam uma pequena variação de viscosidade em relação às variações da sua temperatura. A frio, por exemplo, um óleo multi-viscoso possui a mesma viscosidade de óleos comuns S.A.E. 10, enquanto que a quente, sua viscosidade é idêntica a dos óleos grupo S.A.E. 30. Obtém-se esta característica por meio de uma mistura apropriada de vários óleos de base. Os óleos multi-viscosos asseguram uma lubrificação correta em todas as condições de funcionamento do motor e independe das condições climáticas. São munidos de aditivos habituais dos óleos H.D. e requerem as mesmas precauções quanto a sua utilização. As vantagens principais que apresentam são as de assegurar excelentes condições para partida a frio, uma lubrificação imediata quando do acionamento, conservando um poder lubrificante a alta temperatura. 74 CLASSIFICAÇÃO GERAL DOS ÓLEOS Durante muito tempo estes óleos foram classificados apenas sob o aspecto da sua viscosidade, medida à temperatura de 323°K (50°C). A tabela a seguir especifica as designações, os grupos S.A.E e as viscosidades correspondentes. DESIGNAÇÕES GRUPO VISCOSIDADE MÉDIA A 323° K graus Engler graus centistock muito fluido S.A.E. 5 2 a 2.3° 12 a 15° S.A.E. 10 2.3 a 3.3° 15 a 24° fluido S.A.E. 20 3.3 a 6.6° 24 a 50° S.A.E. 30 6.6 a 9.7° 50 a 74° viscoso S.A.E. 40 9.7 a 14.0° 74 a 107° S.A.E. 50 14.0 a 21.0° 107 a 160° Atualmente, tende-se a fazer a classificação dos óleos conforme o gênero de trabalho exigido ao motor, isto é, conforme a espécie de serviço a que este é submetido. Utilizam-se as seguintes designações para os usos correspondentes: Motores Otto SA para serviços leves SB para serviços médios SC para serviços pesados e intermitentes SD para serviços muito pesados e contínuos SE para serviços extremamente pesados a velocidades elevadas contínuas SF para serviços extremamente pesados, velocidades elevadas contínuas, temperaturas elevadas SH para serviços extremamente pesados, velocidades elevadas contínuas, temperaturas extremamente elevadas Motores Diesel CA para serviços leves CB para serviços médios CC para serviços pesados CD para serviços muito pesados Obs.: A classificação de serviço é independente da viscosidade. Esta, é indicada pelas especificações habituais SAE 10, SAE 20, etc., ou, para óleos multiviscosos, SAE 10-30, SAE 20-40, etc. ÓLEO PARA MOTORES A DOIS TEMPOS Nos motores a 2 tempos, lubrificados por mistura de óleo ao combustível, é recomendado utilizar um óleo de baixa temperatura de combustão, de modo a facilitar a combustão das partículas espessas que entram na câmara de combustão. Por outro lado, todos os aditivos habituais de um óleo indicado para motores de 4 tempos contém compostos organometálicos. Estes aditivos provocam o curto-circuito da vela por acumulação de metal entre os eletrodos. Os óleos especiais para motores a 2 tempos possuem aditivos que não apresentam este inconveniente. A proporção do óleo a juntar ao combustível indicada pelo fabricante do motor. É preciso respeitar a dosagem prescrita, em especial para os motores de pequena cilindrada, nos quais o consumo de combustível implica um pequeno fornecimento de lubrificante. 75 ELEMENTOS DE LUBRIFICAÇÃO São os seguintes os elementos lubrificantes: O reservatório de óleo, cárter inferior do motor que contém a reserva de óleo. A bomba de óleo, formada por duas engrenagens, uma canal de aspiração e um canal de recalque ao coletor principal. TIPOS DE BOMBAS O coletor principal, de onde saem os canais de lubrificação para cada peça a lubrificar: virabrequim, bielas, eixo de cames, etc. Do coletor saem também as ligações para o manômetro de pressão e para o filtro de óleo. A válvula de escape é colocada sobre o coletor ou sobre a bomba. A sua função é a de limitar a pressão máxima nos tubos de lubrificação. Quando a pressão fornecida pela bomba for muito elevada (altos regimes ou óleo frio), a válvula permite a passagem de óleo por um orifício de escape; uma parte do óleo escapa e entra diretamente no cárter. 76 POTÊNCIA E RENDIMENTO A energia mecânica desenvolvida por um motor é medida com precisão num banco de testes. É igualmente possível calcular esta energia com uma certa aproximação tendo em conta as particularidades do motor considerado. Em ambos os casos, determina-se a quantidade de trabalho mecânico efetuada em um dado tempo. Do resultado obtido, deduz-se a potência. De início, recordemos que o trabalho mecânico é sempre composto dos dois fatores seguintes: 1) uma força que se mede em newtons (N) e que atua por impulso ou por tração; 2) um deslocamento do ponto de ação desta força. Este deslocamento é medido em metros na direção em que a força provoca o movimento. O produto dos valores destas duas grandezas fornece a quantidade de trabalho efetuado em joules. O joule (J) é a unidade do trabalho mecânico: N x m = J (antigamente kg x m = kgm). 10 J representa o trabalho efetuado por uma força de 10 N, produzindo um deslocamento de 1 m na direção em que a força atua. Isso pode ser o trabalho efetuado por uma força de 20 N, produzindo um deslocamento de 2 m. Calculemos, a título de exemplo, o trabalho fornecido pelo pistão de um motor que recebe durante o seu curso motriz um impulso médio de 1800 N. Admitindo um curso do pistão de 80 mm (0,08m), o trabalho efetuado a cada explosão será de: 1800 N X 0,08 m = 144 J Este impulso de 1800 N, atuando sobre uma distância de 0,08 m, produz um trabalho equivalente a um impulso de 144 N, atuando sobre uma distância de 1 m. Num motor, o impulso que atua sobre o pistão é determinado pela pressão dos gases durante a explosão e, depois da explosão, durante a expansão. Durante a explosão, a pressão eleva- se até 40 bar, depois baixa rapidamente no início e mais lentamente em seguida, até o fim do curso do pistão. No momento da apertura de escape, a pressão no cilindro não passa de alguns bar. O impulso recebido pelo pistão é, portanto, variável, e o trabalho fornecido varia a cada posição do pistão. O cálculo de trabalho que um pistão dá a cada milímetro do seu curso é demasiado longo para efetuar-se na prática. Medem-se todas as variações de pressão por meio do indicador de Watt, e o diagrama fornecido por este aparelho permite estabelecer uma pressão média. É a pressão média indicada que permite calcular o trabalho real fornecido pelo pistão durante o seu curso motriz. Mas uma parte do trabalho fornecido pelo pistão é absorvida pelos atritos internos do motor, pelos tempos mortos, pelos efeitos de inércia etc. O trabalho efetivo disponível à saída do virabrequim é, portanto, mais fraco que o trabalho real fornecido pelo pistão. Para calcular o trabalho efetivo disponível no virabrequim, adota-se uma pressão média mais fraca que a pressão média indicada. É a pressão média efetiva, que varia conforme os motores, o número de rotações e a relação volumétrica. A pressão média efetiva Pm permite, então, calcular o trabalho efetivo fornecido pelo motor. Este trabalho é tanto maior quanto maior é a superfície S do pistão, quanto mais longo é o curso s e quanto mais elevado é o número de cilindros. 79 Exemplo: Que trabalho fornece, a cada curso motriz, um pistão de 56,5 mm (5,65 cm) de diâmetro, efetuando um curso de 70 mm (0,07 m) sob uma pressão média de 8 bar (kg/cm*)? Superfície do pistão: = ∏.d*/4 Impulso = ¶.d².pm/4 Trabalho = ¶.d².pm.s/4 = 3,14.5,65.5,65.80.0,07/4 = 140 J em antigas unidades de trabalho: 14 kgm. POTÊNCIA DOS MOTORES POTÊNCIA EFETIVA. A potência de um motor é determinada pela quantidade de trabalho que aquele pode fornecer em um segundo, isto é, pelo número de joules (J). A unidade de potência atual é o quilowatt (kW) ou o watt para os motores pequenos. Para calcular a potência de um motor, basta calcular a quantidade de trabalho que este é capaz de fornecer em 1 segundo. Esta quantidade de trabalho obtida em joules por segundo será transformada em W ou em kW, conforme a equivalência destas unidades. 1 J/s = 1 W; 1000 J/s = 1 kW; 1000 J/s = 1,36 C.V. nas antigas unidades ou 1 C.V. = 736 J/s. Exemplo de cálculo da potência efetiva de um motor monocilíndrico 80 x 90 girando a 4200 rpm com uma pressão média de 9,5 bar (impulso 95 N por cm²): trabalho de uma explosão = 3,14.8².9,5.0,09/4 = 430 J; trabalho por segundo = 430 X 4200/60 x 2 = 15050 J/s. (2) denominadores para motor a 4 tempos, 1 explosão a cada 2 rotações Potência = 15050/1000 = 15,03 kW. Praticamente, a potência efetiva de um motor em novas unidades (kW) tem como valor os três quartos da potência em C.V.. Um motor de 80 C.V. tem uma potência de 60 kW. Podemos resumir todas as operações do cálculo da potência efetiva do motor em uma só fórmula: Pe = ¶.d².pm.s.n.I.10/4.60.2.1000 onde d designa o diâmetro do cilindro em cm, Pm a pressão média em bar, s o curso do pistão em m, n o regime do motor em rotações por minuto, I o número de cilindros e ∏ = 3,14. O numerador 10 transforma a pressão média dada em bar, de modo a efetuar um impulso médio em newtons por cm²; o denominador 1000 permite obter o resultado em kW. 80 Testes do freio A potência efetiva desenvolvida por um motor mede-se por meio de um freio. O freio compreende sempre duas partes essenciais: uma parte móvel ligada ao motor e acionada por este último; uma parte fixa provida de um dispositivo de frenagem que atua diretamente sobre a parte móvel. Um sistema de regulagem permite modificar a eficácia da frenagem. A parte fixa é montada sobre um eixo de oscilação (braço de alavanca de um metro). Ë estabilizada por uma carga variável por meio de contrapeso e de uma mola tarada. Durante a frenagem, a parte fixa tende a ser acionada pela parte móvel. Aquela levanta o contrapeso e atua sobre a mola até à obtenção de uma posição de equilíbrio. Conhecendo, então, o valor dos contrapesos em kg, conhece-se igualmente o esforço desenvolvido pelo motor à periferia do dispositivo de frenagem. Este esforço tangencial denomina-se torque motor. Tipos de freios para teste de motores O freio de Prony é formado por um simples tambor metálico frenado por sapatas de madeira. A sua regulagem é delicada; varia constantemente, e o aquecimento das sapatas necessita de uma irrigação contínua e desagradável para os operadores. Este freio é utilizado apenas para testes de fraca potência. O freio Froude é um freio hidráulico. Ë composto por uma turbina que gira num cárter vedado, munido de chicanas internas, e ligado aos contrapesos. Sob o efeito da turbina, a água atua sobre o cárter e tende a acioná-lo. Varia-se a eficácia da frenagem modificando as possibilidades de reação da água sobre as chicanas do cárter. 81 RENDIMENTOS DOS MOTORES Rendimento global ou total Chama-se rendimento de um motor a relação entre potência mecânica desenvolvida à saída do virabrequim e a que lhe é fornecida sob a forma de carburante. Um grama de gasolina tem um poder calorífico de 11000 calorias (pequenas calorias). Ora, uma caloria transformada totalmente em trabalho mecânico fornece 4,185 J, ou seja, uma força de 1 Newton (N), provocando um deslocamento de 1 m. Um motor que consome 340 g de gasolina por kWh recebe por segundo uma energia de 340 x 11000 x 4,185/3600 = 4348 J/s 1 kWh = 3600000 J 1KW =1000 J/s. Este motor recebe, sob forma de carburante uma energia calorífica capaz de fornecer 4348 J/s; e rende 1000 J/s. O seu rendimento térmico é de 1000 x 100/4348 = 23% Observações: O cálculo do rendimento de um motor pode ser feito com base no seu consumo por hora ou por segundo. Como os catálogos dos motores indicavam sempre, antigamente, o consumo em g por H.P./hora, era lógico calcular o rendimento a partir deste valor e em relação ao H.P./hora. Com as novas unidades MKSA convém calcular o rendimento na base do consumo por segundo. A unidade de trabalho (J) é dez vezes menor que o (kgm) e a unidade de calor (cal) é mil 84 vezes menor que a (kcal), pelo que, calculando por hora, ter-se-ão valores extremamente elevados e pouco comuns na prática. Aliás, sendo a nova unidade de potência dos motores, o kW, correspondente a 100 J/s, é mais simples calcular o rendimento sobre esta base de tempo. O rendimento de um motor de ciclo Otto funcionando a gasolina é em média de 21 a 25%. O de um motor de ciclo Diesel pode atingir mais de 35%. A energia total desenvolvida pela combustão da gasolina no motor de ciclo Otto distribui-se do seguinte modo: 32% sob forma de calor gasto pelo sistema de arrefecimento dos cilindros; 35% sob forma de calor retirado pelos gases de escape; 8% sob forma de energia mecânica absorvida pelos atritos internos do motor; 25% sob forma de energia mecânica disponível na extremidade do virabrequim. Rendimentos volumétricos (potência por litro) Para comparar os motores entre si, relaciona-se muitas vezes a sua potência efetiva à unidade de cilindrada expressa em litros, ou seja: potência/cilindrada = potência por litro Nos primeiros motores atingiam 5 C.V.(3,6 kW) por litro. Este valor era baseado na potência nominal utilizada ainda hoje em vários países. Os motores modernos desenvolvem entre 30 kW(40 C.V.) e 37 kW(50 C.V.) por litro, e mais de 80 kW(100 C.V.) para os motores de alto rendimento. Estes aperfeiçoamentos resultam principalmente no aumento dos regimes de rotação, da diminuição de peso das peças móveis e da qualidade do carburante. Para comparação mais exata das vantagens da execução mecânica dos motores, é preciso determinar a potência por litro milhares de rpm, ou seja: potência/cilindrada x regime = Potência por litro por 1000 rpm. Os valores atuais situam-se entre 5 e 9 kW por litro/1000 rpm, ou seja, entre 7 e 12 C.V.. 85 Potencia do Motor Para maior facilidade de compreensão dos fatores que influenciam a potência de um motor, a potência efetiva, isto é, a potência gerada no eixo do motor pode ser calculada pela seguinte fórmula: Ne PMI m V n h = × × × × η 225 PME m v PCI Ar R = × × × × + × 0 0427 1 , η γ η como PME = PMI × ηm então: Ne i te m m v PCI Ar R V n = × × × × × × + × ⎛ ⎝⎜ ⎞ ⎠⎟ × × 0 0427 1 900 , η η η γ η n = rpm PMI = pressão média indicada - Kg/cm2 PME = pressão média efetiva - Kg/cm2 Ne = potência efetiva - CV V = volume do motor - litro h = no de tempos do motor γm = peso específico da mistura mais resíduos - Kg/cm2 PCI = poder calorífico inferior do combustível - Kcal/Kg Ar = peso do ar necessário p/ produzir a combustão de 1Kg de combustível R = fator de correção da mistura porque o motor durante o funcionamento não é alimentado somente por uma mistura estequiométrica, mas sim por misturas pobres e ricas. ηi = rendimento indicado ηv = rendimento volumétrico ηte = rendimento térmico ηm = rendimento mecânico tt = tonalidade térmica do combustível ou da mistura = poder calorífico da mistura 86 Consegue-se com isso, melhorar a potência efetiva do motor e em especial a sua aceleração. A carga ideal varia para cada motor. Nos motores cuja regulagem das válvulas é feita por meio de pastilhas, essas podem ser eliminadas se os tuchos forem substituídos por outros construídos de tal maneira que a espessura se ajuste perfeitamente entre a haste das válvulas e dos cames. Rendimento Térmico O rendimento térmico é a relação entre o calor que efetivamente se transforma em trabalho útil e o calor equivalente ao trabalho que poderia ser obtido pela queima do combustível. O aumento do rendimento térmico do motor, pode ser conseguido das seguintes maneiras: 1) Aumentando a taxa de compressão. O modo mais fácil de se aumentar o rendimento térmico do motor é aumentando-se a sua taxa de compressão. Aumentando a taxa (ou razão), aumenta-se a energia extraída de cada gota de combustível, ou seja, esta modificação proporciona um aumento na eficiência térmica. Este aumento pode ser feito, dependendo da conveniência, através do abaixamento do cabeçote ou troca dos pistões. De uma maneira geral, para cada ponto adicionado na taxa de compressão resultará num aumento de 4% na potência do motor. É claro que isto é limitado pela qualidade da gasolina e pela geometria de construção do motor que pode tornar o motor propenso a detonação. 2) Otimizando a combustão. Quando algumas características do motor são alteradas, com a finalidade de se aumentar a potência, torna-se necessário a otimização da combustão da mistura, o que é possível de ser realizado modificando-se a bobina, vela, módulo de ignição e curva de avanço. Esta melhora na combustão da mistura torna-se necessária porque, ao se aumentar a taxa de compressão do motor, a capacidade da faísca saltar entre os eletrodos da vela é reduzida. É importante lembrar que não se está considerando alterações no combustível, uma vez que não se trata de uma alteração no motor. Como pode-se observar na fórmula anterior, aumentando o peso específico da mistura (o que pode ser conseguido enriquecendo-se a mistura) aumentar-se-a a potência do motor. 89 Entretanto, se a mistura for extremamente rica, a combustão já não será perfeita, diminuindo por conseqüência o rendimento térmico do motor, reduzindo a potência. 3) Diminuindo a diferença de temperatura entre a saída e entrada d’água de refrigeração do motor. O ideal seria transformar toda a energia química do combustível em energia térmica, mas existem perdas pelas próprias características dos materiais envolvidos, que necessitam trocar o calor gerado pela combustão e atritos internos. A variação da temperatura da entrada e saída d’água de refrigeração de um motor, deve ser a menor possível, pois essa troca de calor, embora necessária, provoca perdas de energia. Portanto, essa variação de temperatura deve ser trabalhada com muito cuidado, caso contrário, o motor poderá apresentar superaquecimento ou ter uma boa parte dessa energia perdida pelo trocador de calor. Rendimento Volumétrico O rendimento volumétrico é a relação entre o peso de ar efetivamente introduzido no cilindro e o peso teórico máximo, nas condições atmosféricas (150 C e 760 atm). A grande maioria das modificações para aumentar a performance esta centrada no aumento de ar e combustível para dentro do motor. O rendimento volumétrico em relação aos outros rendimentos é o que oferece um maior campo de atuação. Existem vários modos de se fazer com que o volume de ar seja maior: • Aumento do diâmetro do coletor de admissão, assim como, polindo o seu interior • Uso de coletor de escape dimensionado • Trabalho e polimento dos dutos do cabeçote • Corte da guia de válvula • Aumento do diâmetro das válvulas • Aumento das aberturas das válvulas (comando de válvulas) • Aumento do número de válvulas • Polimento das válvulas, assim como redução no diâmetro da haste das válvulas • Aumento da rotação do motor • Mudança no carburador ou sistema de injeção eletrônica 90 • Uso de filtro de ar esportivo • Uso de turbocompressor • Uso de compressores volumétricos • Uso de injeção de óxido nitroso 91 90 Crash Test Information ð www.nhtsa.dot.gov ð http://gwuva.gwu.edu/ncac ð www.insure.com/auto/index.html ð www.fia.com/tourisme/safety/safint.thm ð www.osa.go.jp/2e.html ð www.webmotors.com.br ð www.newmotorage.com Treinamentos, Fitas de Vídeo, Curiosidades ð www.setenet.com.br Fitas de vídeo, apostilas ð www.saebr.org.br Livros, revistas, cursos e mini-cursos ð www.sae.org Livros, revistas, artigos técnicos ð www.centrotecnico.com.br Treinamento ð www.oficinabrasil.com.br Revista especializada ð www.duvidacruel.com.br Informações interessantes Peças e Acessórios ð www.dana.com.br Autopeças ð www.ngk.com.br Velas e cabos de ignição, sensores de detonação e oxigênio ð www.delphiauto.com Autopeças, sistemas e sub-sistemas automotivos ð www.eaton.com.br Cabeçotes, embreagens, transmissões ð www.fras-le.com.br Pastilhas e lonas de freio ð www.fmaster.com.br Freios ð www.ksp.com.br Autopeças, pistões, cilindros de alumínio ð www.lukbrasil.com.br Embreagens, sistemas hidráulicos/eletrônicos de acionamento ð www.bosh.de Autopeças elétricas, injeção eletrônica, eletrônica embarcada ð www.sabo.com.br Autopeças, retentores, juntas e mangueiras ð www.sachs.de Embreagens e sistemas de suspensão ð www.siemens.com.br Sist. de injeção, controles de emissões, conversores catalíticos ð www.sifco.com.br Eixos dianteiros, virabrequins, coroa, pinhões, semi-eixos ð www.kncl.krupp.com.br Componentes de motor, suspensão, direção e transmissão ð www.trw.com Componentes de direção, suspensão, cintos de segurança, airbags ð www.visteon.com.br Sistemas e sub-sistemas automotivos ð www.zf.group.com.br Sistemas de transmissões e direções ð www.elliott-turbocharger.com Sistemas de sobre-alimentação 99 Motores Especiais Wankel > www.monito.com/wankel > www.wankel-rotary.com > QuasiTurbine > www.quasiturbine. com > 100 € anna: