CONSUMO DE AR NOS MOTORES A QUATRO TEMPOS 1 Introdução 2 motores 04 e 02 tempos e suas peculiaridades
Existem dois tipos de motores, os de combustão comb ustão interna e os de combustão externa. Os motores de combustão externa são muito pesados e por p or isso não servem para serem usados na aviação. Já o motor de combustão interna é leve e desenvolve alta potência, perfeito para a aviação.
Existem classificações dadas aos diferentes aeromodelos. Algumas delas: Giant (gigante), Escala (réplicas das aeronaves originais), Trainer (ou treinador) - modelos mais indicados para iniciantes, biplano (com 2 asas), Pylon - modelos de alta velocidade, Jets (jatos), etc. Seus motores são: a combustão: em sua grande maioria motores do tipo glow, com um cilindro, de dois ou quatro tempos e movidos a uma mistura de metanol, lubrificante e nitrometano. Para os modelos de maiores dimensões, existem também motores dois tempos movidos a gasolina.
Os RT-flex96C da Wärtsilä-Sulzer são motores de combustão interna dedicados a equipar navios de grande porte. Esta família de motores utiliza óleo pesado como combustível.
São motores modulares, inicialmente produzidos nas versões de seis, oito, dez, doze e catorze cilindros. São produzidos com qualquer número de cilindros, entre seis e catorze, sendo os únicos motores de sete, onze, treze e catorze cilindros em linha que se tem notícia. A versão de nove cilindros em linha também é produzida, sendo esta uma configuração adotada também por outros fabricantes. Na versão de 14 pistões, é o maior e mais eficiente motor de combustão interna do mundo. É fabricado atualmente com potência de 80.080 kW (108.800 cavalos vapor) a 102 RPM, o que é da ordem da soma da potência de 1000 automóveis de passeio. Esta configuração pesa 2300 toneladas e mede 27,1 metros de comprimento por 13,4 metros de altura. A primeira unidade equipa o Emma Mærsk desde setembro de 2006. Dados técnicos[editar] Princípio de funcionamento Motor de ignição por compressão (baseado em ciclo Diesel), turboalimentado, de dois tempos. Configuração Em linha, de 6 a 14 pistões. Diâmetro de pistão 965 mm. Curso de pistão 2500 mm.
Cilindrada 10.920 a 25.480 litros (1820 litros por pistão) Velocidade média dos pistões 8,5 m/s (30,6 km/h). Velocidade nominal de rotação 102 rpm. Eficiência máxima 51,7% (ocorre a 85% da plena carga) Pressão média efetiva 1,96 MPa a plena carga, 1,37 MPa em máxima eficiência. Consumo específico 171 g/(kWh) (126 g/(hp·h)) a plena carga : 163 g/(kWh) (120 g/(hp·h)) em máxima eficiência Potência máxima 6030 kW por pistão, 36,180 a 84,420 kW no total. Densidade de potência 29.6 a 34.8 kW por tonelada. Massa de combustível consumida por ciclo num pistão ~160 g a plena carga.
Motores dois tempos desempenho Comparando motores de mesmo porte (capacidade volumétrica e velocidade de rotação), motores de dois tempos têm maior potência em relação a motores de quatro tempos. Nas máquinas de dois tempos, como descrito acima, ocorre um tempo de combustão por cilindro a cada volta da árvore de manivelas, enquanto nas máquinas de quatro tempos, ocorre um tempo de combustão a cada duas voltas. Por outro lado, motores de dois tempos de pequeno porte operam com menor eficiência térmica em decorrência da baixa qualidade de queima devida a deficiente mistura entre ar e combustível e conexão direta entre janelas de admissão e exaustão. Com isto, não é correto concluir que os mesmos têm o dobro da potência comparados aos de quatro tempos. Estas limitações provocam emissão de combustíveis não queimados através dos gases de exaustão como monóxido de carbono, fuligem e hidrocarbonetos, elevando o consumo (em cerca de 30%) e emissões atmosféricas. A concepcão mais simples e a maior densidade de potência tornam os motores de dois tempos uma máquina leve dentre os motores a pistão o que leva-os a equipar aviões e máquinas portáteis de baixo custo. Num motor a dois tempos, um ciclo termodinâmico se completa a cada volta do eixo, compreendendo as etapas de admissão, compressão, transferência de calor e exaustão. Esta característica permite que o próprio pistão atue também como válvula, abrindo e fechando as
janelas (aberturas) na parede da câmara de combustão. Esta opção simplifica a máquina, também dispensando comando de válvula e é muito utilizada em motores de pequeno porte. Mas, para motores de grande porte, isto não é uma alternativa adequada por reduzir o curso para compressão e permitir a comunicação direta entre a admissão de combustível e os dutos de exaustão. Os maiores motores de propulsão naval, a Diesel, operam em dois tempos, mas, com o emprego de apenas uma janela e uma válvula no cabeçote.
Utilizadas há muito tempo pelos fabricantes de carros e motos, estas siglas não são do conhecimento de todos. Mas o que significa as siglas OHV, OHC, SOHC e DOHC dos motores e qual a diferença entre eles? As siglas estão relacionadas à engenharia utilizada nas válvulas de admissão e exaustão de um motor 4 tempos. As válvulas são responsáveis por grande parte do comportamento do motor como torque, potência e consumo de combustível.
CHT significa High Turbulance Chamber (câmara de alta turbulência) e OHV significa Overhead Valve (válvulas no cabeçote). São motores mais antigos, porém duraveis e silenciosos. As válvulas no cabeçote são acionadas por balancins, que são acionados por varetas de comando. Geralmente estes motores possuem apenas uma válvula de admissão e uma válvula de exaustão por cilindro. OHC ou SOHC são iguais: (Single) Overhead Camshaft, ou árvore de comando (única) sobre o cabeçote. Significa que o motor possui uma árvore de comando no cabeçote, que é acionada por uma corrente de comando. Esta configuração permite um desempenho superior ao comando por varetas, já que no comando por árvore, o ânglo de abertura e de fecho podem ser diferentes. DOHC significa Double Overhead Camshaft, ou dupla árvore de comando sobre o cabeçote. É igual ao OHC, mas com duas árvores de comando no cabeçote (uma para as válvulas admissão e outra para as de escape. É o tipo mais moderno que existe, e geralmente, os motores possuem mais do que duas válvulas por cilindro. Dependendo do propósito, um tipo pode ser melhor do que outro. Motores DOHC tendem a ter maior rotação, pois permitem uma abertura prematura das válvulas de admissão e um fecho adiado das válvulas de exaustão. Ou seja, maior capacidade de admitir combustível e maior vazão dos gases. São motores com maior desempenho, porém, com maior consumo. Os motores
OHV tendem a ser mais econômicos pela limitação do tempo de abertura das válvulas, porém, o desempenho é reduzido. Já os motores OHC são uma opção intermediária, que permitem um controle dos tempos de abertura e fecho das válvulas, mas com uma engenharia mais simples. 3 Coletores de admissão O coletor de admissão tem duas funções: contribuir para a vaporização da mistura gasosa do carburador e distribuí-la pelos cilindros em quantidades tão uniformes quanto possível. A distribuição uniforme nem sempre é possível, já que a mistura por vezes não é toda vaporizada no carburador, chegando ao coletor de admissão alguma gasolina ainda em estado líquido. Num motor que apresente um carburador para cada cilindro, as conseqüências desse fato não são relevantes, já que cada um recebe a totalidade do combustível que lhe é destinado. No entanto, quando o carburador tem de alimentar mais do que um cilindro, é necessário um sistema adicional de vaporização para melhorar a distribuição da mistura. Em geral uma zona aquecida pelo escapamento é situada na parte central do coletor de admissão, constituindo um vaporizador auxiliar de combustível. O excessivo aquecimento desta zona poderá dar origem a uma perda de potência devido à redução da densidade do ar e, para evitar isto, existem, em algumas dessas zonas, válvulas reguladas por termostato que se fecham quando
as temperaturas dos escapamentos são demasiado elevadas. Se a disposição do motor não permitir a inclusão de uma zona aquecida pelo escapamento, o coletor de admissão pode ser aquecido por água do sistema de resfriamento ou até mesmo por termostatos elétricos fixados ao coletor de admissão. O aquecimento por água assegura uma temperatura mais constante numa zona maior; porém, após um arranque com motor frio, não se torna tão rapidamente eficaz como o aquecimento proporcionado pelo escapamento. O formato do coletor pode ajudar a evitar a formação de gotas de combustível sem diminuir o fluxo de ar, o que resulta uma grande variedade de formas e dimensões dos coletores de admissão. Quando são utilizados dois carburadores independentes num motor de 4 cilindros, são normalmente ligados a coletores curtos bifurcados, alimentando, cada um deles, 2 cilindros. A mesma disposição aparece nos motores de 6 cilindros com 3 carburadores. No caso de carburadores de duplo corpo, cada um, num motor de 4 cilindros alimenta um só cilindro. Em automóveis de elevada potência, é freqüente a utilização de ligações flexíveis do carburador para evitar que a vibração do motor dê origem à formação de espuma na cuba de nível constante. Em todas as instalações de carburadores múltiplos é necessário ligar os coletores independentes com um tubo equilibrador para evitar desigualdades na alimentação .
O colector de admissão leva ar, ou mistura de ar/combustível, à entrada dos cilindros dos motores. Quando as válvulas de admissão se abrem por ação da árvore de cames, o pistão, que está num movimento descendente, tem um efeito de sucção no colector de admissão provocando a entrada de gás no interior dos cilindros. Este efeito de vácuo pode ser utilizado para controlar vários outros sistemas do motor automóvel tais como o avanço da ignição, bombas de travões, e a ventilação do cárter em que os gases deste são queimados juntamente com o combustível. O colector de admissão é normalmente feito de alumínio mas há casos em que é feito de um plástico especial. O ar provém diretamente do filtro de ar ou do carburador consoante o tipo de motor utilizado. Em motores de injecção multiponto os injectores de combustível estão situados no próprio coletor. Injeção eletrônica e / ou mecânica
Num sistema de carburador, o ar aspira a gasolina, sendo a mistura resultante distribuída pelos cilindros. Num sistema de injeção, a gasolina é introduzida sob pressão – por meio de pequenos injetores, um para cada cilindro -, impulsionada por uma bomba mecânica ou elétrica. Os injetores encontram-se nos dutos de admissão, muito próximo das válvulas de admissão. Embora a quantidade de combustível injetada e o tempo de injeção variem com o tipo de sistema utilizado, a dosagem do combustível deve ser de grande precisão.
No sistema de injeção verifica-se uma perfeita atomização do combustível, que permite a sua distribuição ideal se o volume de ar que penetra em cada em cada cilindro for o mesmo. Neste sistema, o fluxo de ar encontra menos obstáculos do que no sistema de carburador, já que no primeiro não existe difusor. O coletor de admissão, no sistema de injeção, apenas conduz o ar e não intervém na mistura da gasolina podendo, portanto, ter um formato que lhe permita dificultar o mínimo possível o fluxo de ar, sem necessidade de criar um foco de calor. Inserção de ar nos cilindros Válvulas de admissão e escape; as válvulas são componentes feitos de uma liga de aço carbono. De forma circular em sua base co m uma haste perpendicular no centro, a válvula, realiza a tarefa de permitir ou não a passagem da m istura na admissão para o interior do cilindro do motor ou gases queimados provenientes da combustão para fora no escape. As válvulas estão posicionadas no cabeçote de tal forma que quando fechadas bloqueiam qualquer passagem, pois se assentam na sede de válvulas usinadas na câmera de combustão interrompendo o fluxo nos dutos de admissão ou escape do cabeçote. Para abrir a válvula é necessária a ação do “câmes” do comando de válvulas e quando não há mais a ação do mesmo a válvula retorna porque está presa na mola de válvula at ravés de chavetas em sua haste. O curso de abertura da válvula corresponde a alguns milímetros já a freqüência deste ciclo é muito alta e proporcional a rotação do motor. A válvula abre e fecha incansavelmente e sofre com o calor direto da explosão dentro da câmera enquanto o motor funciona sendo apenas refrigerada pelo sistema de arrefecimento e lubrificada em seu guia, onde corre, pelo sistema de lubrificação do motor.
Coletores de saída Sobrealimentação Sobrealimentação mecânica Turbocompressor Ajuste do turbocompressor ao motor (matching )
Motor turboalimentado
