sistemas auxiliares do motor, Slides de Engenharia Mecânica

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Bacharelado em Engenharia Mecânica

Disciplina: Engenharia automobilística

Aula 3 – Sistemas auxiliares do motor

Marcelo Lourenço Antunes

3. 1. Sistemas auxiliares Os sistemas auxiliares dos motores proporcionam as condições necessárias para que o processo de transformação da energia interna dos combustíveis em trabalho mecânico se realize de forma eficiente e continua. Os sistemas complementares dos motores de combustão interna são:

• Sistema de alimentação de ar;
• Sistema de alimentação de combustível;
• Sistema de arrefecimento;
• Sistema de lubrificação;
• Sistema elétrico.

3. 2. Sistema de alimentação de ar O elemento do filtro do ar tem como função principal reter os contaminantes, como poeira, fuligem, areia e demais impurezas presentes no ar, assegurando que somente o ar limpo chegue aos sistemas do motor na quantidade ideal para mistura ar combustível, evitando desgaste nas partes móveis do motor, prolongando a sua vida útil.

3. 2. Sistema de alimentação de ar Para um eficiente sistema de limpeza do ar, os filtros acoplados aos motores podem atuar com os seguintes subsistemas:

• Filtro em banho de óleo: as impurezas maiores (folhas, partículas maiores de terra, entre outras) 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, fazendo com que as partículas menores de poeira fiquem retidas nele. O ar acompanhado de gotículas de óleo segue até os elementos filtrantes, os quais retém 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.

3. 2. Sistema de alimentação de ar Para um eficiente sistema de limpeza do ar, os filtros acoplados aos motores podem atuar com os seguintes subsistemas:

• Filtro seco: as impurezas são separadas pelos elementos filtrantes, primário e secundário. O primário é confeccionado de papel e o secundário de feltro. Cerca de 99 , 9 % das partículas sólidas em suspensão são retidas no sistema, e o ar, então, é conduzido ao motor. A diferença do sistema a óleo é que ele consegue alta eficiência mesmo em rotações baixas. Os elementos filtrantes de reposição devem ser substituídos regularmente, como parte das rotinas de manutenção.

3. 2. Sistema de alimentação de ar Para um eficiente sistema de limpeza do ar, os filtros acoplados aos motores podem atuar com os seguintes subsistemas:

• Filtro seco para motores Diesel: as impurezas são separadas por movimento inercial em um pré purificador tipo ciclone, no qual o ar admitido adquire um movimento circular. A força centrífuga faz com que as impurezas maiores sejam depositadas em um 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 99 , 9 % das partículas sólidas em suspensão são retidas no sistema, e o ar, então, é conduzido ao motor.

3. 2. Sistema de alimentação de ar Os filtros de ar secos geralmente são constituídos dos seguintes elementos de limpeza:

• Elemento primário Fabricado em papel micro poroso tratado quimicamente, assegurando alta eficiência de filtragem, resistência mecânica e grande capacidade de acúmulo dos contaminantes.
• Elemento secundário ou de segurança Assegura a filtração em eventual dano ao elemento primário, protege o coletor de ar do motor no momento da manutenção.
• Tela expandida O elemento filtrante é protegido por estrutura de tela de aço expandida, o que proporciona maior área de utilização do papel filtrante.

3. 2. Sistema de alimentação de ar

3. 2. Sistema de alimentação de ar

3. 2. Sistema de alimentação de ar

• No sistema de aspiração turbinado ou turbo alimentado, o ar é introduzido nos cilindros por intermédio de um compressor centrifugo movido por uma turbina. Após a combustão, em forma de gás, ele aciona a turbina também a gás e é direcionado ao coletor de escapamento e, posteriormente, ao meio ambiente. A superalimentação consiste em substituir a admissão automática por efeito da pressão atmosférica, por uma admissão forçada, de modo a assegurar o enchimento dos cilindros sob pressão mais elevada. Dessa forma, a superalimentação apresenta as seguintes vantagens: a) Devido ao aumento da quantidade de ar introduzido nos cilindros, é possível injetar mais combustível, o qual pode levar a um incremento da potência e do torque de até 30 %; b) Favorece a homogeneidade da mistura, devido a forte agitação provocada pela maior pressão e velocidade do ar admitido na câmara de combustão, melhorando, assim, o rendimento da combustão.

3. 2. Sistema de alimentação de ar

• No sistema turbo alimentado com pós arrefecimento (Ciclo Diesel), o ar comprimido sai da carcaça do compressor muito quente, em razão dos efeitos da compressão e do atrito. O calor provoca a expansão dos fluidos, diminuindo sua densidade, tornando-se necessário um sistema que resfrie o ar antes de ser recebido pelas câmaras de combustão do motor. O aftercooler arrefece o ar na saída do turbo compressor, antes do mesmo entrar nos cilindros. Assim, o ar admitido se torna mais denso.
• O rendimento de abastecimento dos cilindros será tão maior quanto mais frio estiver o ar de admissão. O resfriamento do ar na saída do turbo compressor, influi também sobre as emissões nocivas do motor ao meio ambiente.

3. 2. Sistema de alimentação de ar

3. 2. Sistema de alimentação de ar Turbo compressor equipado com válvula de alívio wastegate

• Com o desenvolvimento de turbinas para gerar maior pressão em baixas rotações, surgiu a necessidade de uma válvula de alívio em rotações elevadas. Ela apresenta a função de ajudar o controle da rotação da turbina (enchimento de ar), aliviando o excesso de pressão de escape pela carcaça da turbina. A válvula wastegate alivia a pressão da turbina, apresentando também as seguintes vantagens: a) Maior torque a baixas rotações; b) Menor temperatura de trabalho; c) Menor índice de emissão de poluentes.

3. 2. Sistema de alimentação de ar