Motores de Combustão Interna

Motores de Combustão Interna

(Parte 3 de 4)

4.2.2. Sistema de injeção eletrônica

Nos motores mais modernos, aparecem os sistemas de injeção eletrônica, o sistema single point (Figura 17a) tem apenas um bico injetor, o qual joga o combustível no duto de admissão e este o divide para todos os cilindros do motor. O sistema multpoint (Figura 17b), mais eficiente, tem um bico para cada cilindro do motor. Neste os bicos injetam o combustível no coletor de admissão simultaneamente para todos os cilindros. O volume de combustível é eletronicamente dosado pela média entre os cilindros. Existe ainda o sistema multipoint seqüencial, onde os bicos injetam o combustível seqüencialmente, permitindo um maior controle no consumo de combustível.

4.2.3. Sistema de alimentação de ar

A função desse sistema é fazer com que seja admitido no cilindro quantidades de ar e que o mesmo esteja livre de impurezas. Portanto, é necessário um sistema de limpeza do ar, podendo ser encontrado dois tipos:

Sistema de limpeza a banho de óleo: as impurezas maiores (folhas, partículas maiores de terra, etc.) são retiradas no pré-purificador, sendo conduzidas posteriormente ao copo de sedimentação. O ar segue por um tubo até a cuba de óleo, entrando em contato com o mesmo, o que faz com que as partículas menores de poeira fiquem retidas nele. O ar, acompanhado de gotículas de óleo, segue até os elementos filtrantes, os quais retêm esse óleo juntamente com partículas ainda contidas nele. Ao sair do filtro, o ar está livre de impurezas e então, é conduzido aos cilindros pelos tubos de admissão.

Sistema de limpeza de ar seco: as impurezas são separadas por movimento inercial em um prépurificador tipo ciclone, no qual o ar é admitido adquire um movimento circular. A força centrífuga faz com que as impurezas maiores sejam depositadas num reservatório. Em seguida, o ar passa pelos elementos filtrantes, primário e secundário. O primário é confeccionado de papel e o secundário de feltro. Cerca de 9,9% das partículas sólidas em suspensão são retidas no sistema, sendo o ar, então, conduzido ao motor. A diferença do sistema a óleo é que ele consegue alta eficiência mesmo em rotações baixas.

Sobrealimentação é o ato de sobrealimentar o motor, ou seja, substituir a admissão normal por uma mais eficiente para se obter um melhor enchimento de ar no cilindro. É um recurso que aumenta a potência de um motor, sem incrementar a cilindrada e sem utilizar regimes de rotação muito alta. O compressor de sobrealimentação envia ar com pressão superior á atmosférica aos cilindros, introduzindo uma quantidade maior de ar.

Nos motores sobrealimentados de ciclo Otto, adotam-se taxas de compressão mais limitadas para evitar o risco de detonação. Nos modelos á diesel esse risco não existe. Em compensação, se a pressão de sobrealimentação é elevada, a taxa de compressão é reduzida para diminuir a solicitação aos componentes mecânicos. Como a sobrealimentação também determina um aumento de calor ao qual são submetidos certos componentes como pistões, válvulas, etc, essas peças muitas vezes são fabricadas com materiais mais sofisticados do que os empregados nas versões naturalmente aspiradas.

Como aumenta-se o volume de ar no interior do cilindro, pode-se injetar mais combustível, podendo ter um incremento de potência e torque em até 30%, sem diminuir a vida útil do motor.

Um motor de aspiração natural necessita de pressão atmosférica para encher os cilindros de ar, que será queimado com o combustível, para produzir força mecânica. O tempo de entrada de ar (quando a válvula está aberta) é relativamente curto, e esta quantidade de ar limita a injeção de combustível e, como conseqüência, a potência do motor.

Para se obter um maior desempenho no motor, pode-se utilizar as seguintes opções: motor aspirado, compressor e turbocompressor

O método aspirado baseia-se em obter maior potência do motor através da substituição da árvore de comando de válvulas, este faz com que as válvulas permaneçam abertas por mais tempo, proporcionando assim um melhor enchimento dos cilindros. A substituição da árvore de comando de válvulas sempre deve ser acompanhada da recalibração do carburador ou a substituição do mesmo e retrabalho do cabeçote, além de velas, bobina e filtro de ar. A principal vantagem desse método é o baixo custo. As desvantagens ficam por conta da perda de torque em baixas rotações e a instabilidade da marcha lenta.

O compressor é um dispositivo que fornece ar, ou mistura carburada ao motor a uma pressão superior á atmosférica. Os compressores volumétricos que a cada giro da árvore deslocam sempre a mesma quantidade de ar, são acionados pelo motor, roubando-lhe uma certa potência. Os compressores volumétricos são acionados pelo motor por meio de correias dentadas, cintas, engrenagens ou correias trapezoidais. O roubo de potência pode ser relevante se a pressão de sobrealimentação for alta e determina uma elevação considerável do consumo específico. Em comparação com o turbocompressor, o compressor volumétrico assegura uma notável pressão de sobrealimentação também em baixos regimes de rotação e permite que o motor responda prontamente em quaisquer condições de utilização.

O turbocompressor, instalado sobre o coletor de escape do motor, consiste de um conjunto de compressor centrífugo e uma turbina centrípeta acionada por gases de escape resultante da queima de combustível no motor. Ele alimenta o motor de graça, pois utiliza a energia contida nesse gases, não roubando potência do motor. Para existir uma inércia limitada, assegurando uma resposta imediata, os turbocompressores possuem rotores de dimensões reduzidas. Um eixo que atravessa o cárter central, apoiado por dois rolamentos lubrificados e arrefecidos por óleo sobre pressão proveniente do sistema de lubrificação do motor, liga o rotor da turbina diretamente ao rotor do compressor. As dimensões reduzidas, o peso limitado e a grande liberdade de posicionamento tornam os turbocompressores muito adequados ao uso no campo automobilístico, uma vez que a ligação do motor é feita apenas por tubulações.

O funcionamento baseia-se na saída dos gases queimados no quarto tempo do motor, que acionam uma turbina, enquanto que o excesso desses são expulsos pela válvula de alívio. A turbina, ao girar, movimenta o compressor que suga o ar ambiente e o comprime no motor, fazendo passar pelo radiador para resfriá-lo. Daqui vai ao carburador e depois ao cilindro (ciclo Otto) ou diretamente ao cilindro (ciclo Diesel).

É um sistema de troca de calor, geralmente do tipo ar-ar, existindo também o intercooler do tipo ar-água. É usado para abaixar a temperatura do ar enviado aos cilindros nos motores turboalimentados, quando se adotam pressões elevadas de alimentação. Trata-se, então, de uma espécie de radiador do turbo. Tem aparência semelhante á de um radiador comum, mas normalmente é fabricado em um material de liga leve. No compressor, o ar pode atingir temperaturas elevadas de 160 a 200o C, e cabe ao intercooler abaixá-las. Dessa forma, o ar comprimido que entra no cilindro é mais denso, o que auxilia o rendimento do sistema e diminui a solicitação térmica exigida a componentes como válvula de exaustão, pistões e paredes das câmaras. O intercooler resfria ainda mais o ar que entra no cilindro, cabendo um volume maior, aumentando assim a potência e o torque.

4.2.3.6.Cuidados com o motor turbo

Durante a operação, o turbocompressor gira em alta rotação (cerca de 80.0 rpm). Portanto, ao ligar o motor, deve-se mantê-lo girando sem carga por aproximadamente um minuto. Isso é necessário para estabilizar o fluxo de óleo de lubrificação antes de aumentar a rotação. Da mesma forma, antes de desligar o motor, mantenha-o girando sem carga por cerca de um minuto, a fim de permitir o esfriamento uniforme da turbina e do coletor.

4.3. SISTEMA DE ARREFECIMENTO

O motor de combustão interna necessita de uma temperatura ótima para converter a energia do combustível em trabalho de forma eficiente. Para tanto, é necessário a existência de um sistema que mantenha a temperatura interna do motor dentro de certos limites. Esse sistema é o de arrefecimento.

Quando o motor fica parado por muito tempo, sua temperatura interna fica abaixo do valor ótimo ao seu funcionamento, sendo necessário elevá-la. É o sistema de arrefecimento responsável por tal função. Por outro lado, somente 25 a 35% da energia dos combustíveis é convertida em trabalho, os 65 a 75% restante são perdidos na forma de calor, o qual é transferido ao meio externo pelo sistema de arrefecimento.

Dessa forma, deve-se dizer que a função do sistema de arrefecimento é manter a temperatura interna do motor a um nível ótimo para seu funcionamento, sendo errado dizer que sua função é de refrigeração.

Para transferir o calor para o meio externo, utiliza-se um meio arrefecedor, o qual fica em contato com as partes do motor, absorvendo o calor. Os meios arrefecedores mais utilizados são o ar e a água. Assim, os tipos de sistemas de arrefecimento são:

Sistema de arrefecimento a ar: usado em aviões, motocicletas, motores de veículos e alguns tratores. Esses motores apresentam aletas que tem por função aumentar a superfície de contato com o ar e, assim, melhorar o escoamento do calor.

Sistema de arrefecimento a água: usado em motores estacionários agrícolas e industriais. O controle da temperatura é feito através de uma válvula termostática e só ocorre superaquecimento se faltar água. Sistema de arrefecimento a ar e água: para motores de pequena, média e alta potência de tratores e veículos. A água absorve o calor dos cilindros e transfere-o ao ar por meio de um radiador.

25 4.4. SISTEMA ELÉTRICO OU DE PARTIDA

Esse sistema é o responsável pelo início do funcionamento dos motores de combustão interna, promovendo as primeiras explosões. Nos motores de uso agrícola, existem diversos tipos de partida:

Partida manual: através de corda ou manivela. Esse sistema de corda é encontrado em motores estacionários e motosserras onde uma corda é enrolada no volante. A partida é dada puxando-se a corda, a qual movimenta o volante e este transmite o movimento à árvore de manivelas, à biela e finalmente aos êmbolos, iniciando, então, as primeiras explosões. As manivelas são encontradas em motores diesel monocilíndricos, onde a manivela age na árvore de manivelas até conseguir a rotação suficiente para o funcionamento do motor.

Partida com motores a gasolina: esse sistema é composto por um motor de partida a gasolina cuja partida é dada por um cordão enrolado ao volante. O movimento é transmitido ao motor a diesel através de um conjunto pinhão embreagem.

Partida com gasolina: alguns motores diesel apresentam uma válvula de arranque, é uma câmara auxiliar com uma vela de ignição. A válvula de arranque serve para abaixar a razão de compressão até um valor igual a um motor a gasolina. O motor começa a funcionar com gasolina e depois de algum tempo passa a diesel.

Partida com motor elétrico: atualmente, os motores de tratores apresentam como sistema de partida, motores elétricos de corrente contínua. Essa corrente contínua é proveniente da bateria. O movimento do motor elétrico é transferido ao motor do trator através de um pinhão que se acopla a uma coroa dentada fixa ao volante do motor. Ao ligar a chave de contato no painel do trator uma corrente elétrica passa para o motor de arranque, o pinhão se acopla à coroa e, só depois do engrenamento, que o motor de arranque é acionado. Ao iniciar o movimento do motor do trator, ocorre o desacoplamento da coroa e pinhão para que não haja danos ao motor de arranque.

26 4.5. SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO

Lubrificação é a interposição de substâncias oleosas entre superfícies em contado de órgãos em movimento relativo.

Em um motor diversas peças deslizam umas sobre as outras gerando atrito e provocando o aquecimento e desgaste. Esse efeito é contornado através de uma lubrificação correta, e é o sistema de lubrificação o responsável pela manutenção de uma película de lubrificante entre essas peças em movimento.

Assim, o sistema de lubrificação dos motores apresenta 4 funções básicas: - permitir que o óleo lubrificante forme uma película na interface de contato entre as superfícies móveis, reduzindo o atrito e, por conseqüência, limitando a perda de energia mecânica e o desgaste dos materiais, facilitando o movimento das partes deslizantes.

- Promover uma circulação ininterrupta do óleo nos pontos que exigem lubrificação a fim de contribuir para manter dentro de certos limites a temperatura das partes móveis, sob as quais a ação do sistema de arrefecimento não é efetivo, tais como nos pistões, recebendo o calor e dissipando-o no cárter.

- Fazer com que o óleo lubrificante promova a limpeza dos pontos de lubrificação, removendo resíduos da combustão, partículas metálicas etc.

- Permitir que o óleo forme uma fina película de vedação entre a parede do cilindro e os anéis do êmbolo.

Os sistemas de lubrificação são classificados de acordo com a forma de distribuição do óleo pelas diferentes partes do motor, podendo ser encontrados os seguintes tipos: sistema de mistura com combustível, sistema de borrifo, sistema de circulação e borrifo e sistema de circulação sob pressão.

O sistema de mistura com combustível é encontrado em motores 2 tempos, e o lubrificante é adicionado ao combustível.

O sistema de borrifo é encontrado nos motores estacionários. Nesse sistema, um prolongamento localizado no pé da biela (pescador) toca no óleo contido no cárter fazendo com que o lubrificante seja jogado até as demais partes do motor.

No sistema de lubrificação e borrifo, o óleo do cárter é enviado até as calhas através de uma bomba, onde é borrifado pelo pescador.

O sistema de lubrificação sob pressão é encontrado nos motores dos tratores e apresenta a seguinte constituição: cárter: armazena o óleo lubrificante e abriga a bomba de óleo; bomba de óleo: distribui óleo armazenado no cárter para as partes internas do motor; válvula reguladora de pressão: mantém constante a pressão, permitindo uma vazão uniforme de escoamento do óleo nos pontos de lubrificação. Localiza-se próximo à saída da bomba; filtros: retiram as impurezas do lubrificante, tais como partículas metálicas, resíduos da combustão etc; manômetros: indica a resistência que o óleo encontra ao ser forçado pelo sistema, ou seja, indica a pressão do óleo.

Esse sistema apresenta o seguinte funcionamento: a bomba capta o óleo do cárter e envia-o a árvore de manivelas e a rede de distribuição. O eixo de manivelas possui orifícios que levam o óleo aos mancais das bielas e aos eixos fixos. A biela possui um pequeno orifício coincidindo com o furo de escavação da árvore de manivelas, fazendo com que o óleo seja esguichado para as paredes do cilindro.

Como a bomba recebe acionamento do eixo de distribuição, quando aumenta a rotação do motor, a pressão também aumenta. Há um limite operacional e, por isso, existe a válvula de alívio para controlar a pressão, a qual é indicada por um manômetro.

5. MANUTENÇAO DOS MOTORES DOS TRATORES AGRÍCOLAS

Manutenção consiste em toda atividade realizada para se reparar ou conservar um equipamento. Portanto existem 2 tipos de manutenção. Quando o objetivo é reparar alguma falha devido ao desgaste natural ou quebra acidental de algum componente, diz-se então, que é uma manutenção corretiva. Quando o objetivo é conservar o equipamento para se evitar alguma falha, através de inspeção e ajuste, diz-se que é uma manutenção periódica.

Na maioria dos casos, a manutenção corretiva é mais onerosa por exigir troca de peças e, em algumas vezes, requerer serviços especializados não podendo ser executada pelo próprio operador. A necessidade da manutenção corretiva pode ser por falta de manutenção periódica ou quando esta não é executada de forma correta.

Portanto, a manutenção periódica, quando executada corretamente e com a freqüência necessária proporciona as condições para o perfeito funcionamento do motor ou equipamento. A freqüência com que é realizada, ou seja, o intervalo de tempo entre um mesmo trabalho de manutenção é que determina as diversas manutenções periódicas a serem realizadas. Esse intervalo de tempo e dado por hora de trabalho, e no caso de tratores, deve ser controlado pelo horímetro do painel de instrumentos. Assim tem-se a manutenção de 10 horas, 50 horas, 200 horas etc.

Nos motores agrícolas, as manutenções são realizadas nos sistemas complementares.

(Parte 3 de 4)

Comentários