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CIMATEC

Motor Diesel

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SALVADOR 2 00 6 Copyright  2003 por SENAI CIMATEC. Todos os direitos reservados. Área Tecnológica Automotiva Elaboração: Enoch Dias Santos Junior; Técnico. Revisão Técnica: Renato Jorge Santos Araújo, Técnico. Revisão Pedagógica: Maria Inês de Jesus Ferreira Normalização: Maria do Carmo Oliveira Ribeiro

Catalogação na fonte (Núcleo de Informação Tecnológica – NIT) ________________________________________________________ SENAI CIMATEC – Centro Integrado de Manufatura e Tecnologia. Sistema Elétrico de Carga e Partida. Salvador, 2005. 95p il. (Rev.00)

I. Sistema Elétrico de Carga e Partida

I. Título

CDD ________________________________________________________ SENAI CIMATEC Av. Orlando Gomes, 1845 - Piatã Salvador – Bahia – Brasil CEP 41650-010 Tel.: (71) 462-9500 3

Fax. (71) 462-9599 http://www.cimatec.fieb.org.br

MENSAGEM DO SENAI CIMATEC

O SENAI CIMATEC visa desenvolver um programa avançado de suporte tecnológico para suprir as necessidades de formação de recursos humanos qualificados, prestação de serviços especializados e promoção de pesquisa aplicada nas tecnologias computacionais integradas da manufatura. Com uma moderna estrutura laboratorial e um corpo técnico especializado, o CIMATEC desenvolve programas de intercâmbio tecnológico com instituições de ensino e pesquisa, locais e internacionais. Tudo isso sem desviar a atenção das necessidades da comunidade, atendendo suas expectativas de formação profissional, suporte tecnológico e desenvolvimento, contribuindo para uma constante atualização da indústria baiana de manufatura e para a alavancagem do potencial das empresas existentes ou emergentes no estado.

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APRESENTAÇÃO

A eletricidade que há menos de um século era uma força misteriosa e assustadora se converteu com o avanço científico, em mais um importante instrumento de desenvolvimento tecnológico. Tornou-se indubitavelmente um fator importantíssimo na vida social e econômica do mundo. O uso que dela faz o homem, distingue(guir) o século atual de todas as épocas anteriores de sua existência na Terra. O avanço da ciência, como da tecnologia está intimamente ligado ao uso da eletricidade nos mais variados ramos dos seus campos. A indústria automobilística, por exemplo, usa nos seus veículos um grande número de componentes elétricos ou acessórios, os quais sofrem continuamente modificações e aperfeiçoamentos. É, portanto de suma importância para o técnico mecânico e eletricista estar a par destas recentes transformações; estar sempre se atualizando e que conheça esses componentes, circuitos e seus princípios de funcionamento. Com a eletrônica embarcada existentes nos veículos atuais, em componentes desde motor até acessórios mais supérfluos, o mecânico deixa de ser uma pessoa que deva ter conhecimentos apenas do ramo mecânico, passando a ter a necessidade de conhecimentos em eletro-eletrônica, com o intuito de poder compreender o funcionamento de sistemas modernos, bem como poder executar reparos.

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SUMÁRIO 1 – INTRODUÇÃO AO MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA................................................7 9.2-BOMBA D’ AGUA.............................................................................................................66 A tendência natural de circulação da água, chamada de efeito termo-sifão, ocorre naturalmente. Quando ela é aquecida, fica mais leve e por si só procura o ponto mais alto do motor subindo do bloco para o cabeçote e em seguida, para o radiador por intermédio da mangueira...................................................................................................................................66

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1 – INTRODUÇÃO AO MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA. O motor de combustão interna é um conjunto de componentes que se combinam entre si, com a finalidade de transformar a energia calorífica da combustão da mistura de ar e combustível, em energia mecânica capaz de efetuar trabalho. O combustível misturado com o ar inflama dentro da câmara de combustão que fica no cabeçote, movimentando os êmbolos dentro dos cilindros no bloco do motor. O movimento gerado nos êmbolos é o que proporcionará a força para acionar as rodas e movimentar o veículo. A combustão é o processo químico da ignição de uma mistura de ar e combustível. Para aplicações automotivas, existem dois tipos básicos de motor de combustão interna: um opera pelo ciclo Otto e outro pelo ciclo Diesel. Umas das diferenças entre os dois ciclos é que no Otto o combustível é misturado com o ar antes de ser admitido pelo cilindro, já no ciclo Diesel a mistura é feita dentro do cilindro. O trabalho gerado pelo motor é utilizado não só para mover o carro, como também para acionar diversos acessórios, como ar condicionado, sistema elétrico, direção hidráulica, além de sistemas vitais ao próprio funcionamento do motor, como o sistema de arrefecimento, lubrificação e alimentação. 2- HISTORICO DO MOTOR DIESEL. São maquinas térmicas alternativas, de combustão interna, destinada ao suprimento de energia ou força motriz de acionamento. Esse nome se deve a seu inventor Rudolf Diesel, engenheiro francês nascido em Paris, que desenvolveu o primeiro motor na Alemanha, no período de 1893 a 1898. Oficialmente o primeiro teste de um motor diesel foi realizado em 17 de fevereiro de 1897, em Maschinenfrabick Augsburg. 3 – DEFINIÇÃO DO MOTOR QUANTO A SUA APLICAÇÃO: • Estacionários(fig. 1) Destinados a maquinas estacionarias, tais como geradores, maquinas de solda, bombas.

Fig.1 – motor estacionário GUASCOR.

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• Veiculares. Destinados ao acionamento de veiculo e transporte urbano em geral, no Brasil. Em alguns paises podem ser utilizados em veículos de passeio. • Industriais. Destinados a maquinas de construção civil, tais como, escavadeira, motoniveladora, pá-carregadeira, commpressores de ar, equipamentos fora-de-estradas e equipamentos que necessitem de acionamento constante. • Marítimos. Destinados a propulsão de barcos e maquinas naval. Conforme ao tipo de serviço e regime de trabalho, existe uma vasta gama de modelos com caracteristicas apropiadas, conforme uso. 4 – DEFINIÇÃO DAS PARTES DO MOTOR: O motor, propriamente dito é composto de um mecanismo capaz de transformar os movimentos alternativos dos pistões movimento rotativo da árvore de manivelas. Este mecanismo se subdivide nos seguintes componentes principais: 4.1 – PARTES FIXAS:

4.1.1 – CABEÇOTE. Funcionam, essencialmente, como "tampões" para os cilindros e acomodam os mecanismos das válvulas de admissão e escape, bicos injetores e canais de circulação do líquido de arrefecimento. Dependendo do tipo de construção do motor, os cabeçotes podem ser individuais (fig.3), quando existe um para cada cilindro, ou múltiplos ( fig. 2 ), quando um mesmo cabeçote cobre mais de um cilindro. fig.2 – Cabeçote múltiplos.

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fig.3 – Cabeçote individual. São montados no cabeçote, os guias e assento das válvulas. Normalmente são montados nos guias, os retentores que evitam a passagem de óleo lubrificante para a câmara de combustão. Os assento de válvulas, são montados congelados e posteriormente usinados obedecendo o angulo de assentamento da válvula. PRATO MOLA

RETENTOR HASTE DE VALVULA

CABEÇOTERET ENTOR GUIA DE VALVULA ADMISSÃO DE AR

ASSENTAMENTO DE VALVULA

Fig.3 – Vista explodida de um cabeçote individual

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Os cabeçotes possuem galerias internas (fig.4) para a passagem do liquido arrefecedor (água). Estas galerias foram feitas na fundição e após a usinagem ficam as aberturas, onde são colocados os selos para a vedação da água.

Galeria

Fig.4 – Galerias internas do cabeçote. O fechamento das válvulas é feito pelas molas (fig.5), em um tempo muito rápido, para evitar o atropelamento entre o pistão e as válvulas. Em motores que trabalham em regime de rotação mais constante, estas molas possuem tensões mais baixas, e ha casos em que as molas são mais longas ou duplas, dependendo da rotação do motor.

fig. 5 – Molas que permitem fechar as válvulas.

Entre o cabeçote e o bloco é montada uma junta ( fig. 6 ), que tem a finalidade de vedar a pressão da combustão, evitar vazamento de água e óleo. A junta deve suportar a alta temperatura da combustão, não deformar com o aperto dos cabeçotes, resistir a oxidação da passagem de água.

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Fig. 6 – Junta do cabeçote.

4.1.2 - Bloco de cilindros. Onde se alojam os conjuntos de cilindros, compostos pelos pistões com anéis de segmento, camisas, bielas, árvores de manivelas e de comando de válvulas, com seus mancais e buchas. Na grande maioria dos motores, construído em ferro fundido e usinado para receber a montagem dos componentes. Grandes motores navais tem bloco construído em chapas de aço soldadas e alguns motores de pequeno porte tem bloco de liga de alumínio. Dependendo da construção podem ser denomonados bloco em V ( fig. 7 ) ou em Linha ( fig. 8 ).

Fig. 8 – bloco de cilindros em linha.

Fig. 7 – bloco de cilindros em “V”.

4.1.3 - Cárter.

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É o reservatório ( fig. 9) do óleo lubrificante utilizado pelo sistema de lubrificação. É construído em ferro fundido, liga de alumínio ou chapa de aço estampada. Em alguns motores o cárter é do tipo estrutural, formando com o bloco uma estrutura rígida que funciona como chassis da máquina, como se vê em alguns tratores agrícolas.

Fig.9 – Carter, armazena óleo lubrificante. 4.2 – Partes moveis. 4.2.1 – Êmbolo. É o componente responsável para transmitir e ampliar a energia (pressão) resultante da expansão dos gases queimados ao eixo do motor (árvore de manivelas). O embolo (fig. 10) é geralmente construído de liga de alumínio, bastante resistente ao calor e ao choque, com alguns reforços de aço.

Fig.10- Vista explodida do embolo.

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O embolo é usinado de forma muito especial: é ovalizado, cônico e tem o diâmetro maior na sua saia. As canaletas, para o alojamento dos anéis, são usinadas na parte do êmbolo que tem mais material e de menor diâmetro. Geralmente com três canaletas duas para anéis de compressão e uma para anel raspador - de óleo o pistão tem uma ligação com a biela através de um pino. 4.2.2- Anéis. A função dos anéis de compressão é a de vedar em dois sentidos, tanto a pressão da com pressão como a passagem de óleo lubrificante para a câmara de combustão, com a ajuda do próprio lubrificante. O primeiro anel de compressão é feito de uma liga de Ferro Fundido revestido com Cromo recendo maior resistência ao desgaste e ao calor. O segundo anel de compressão é feito também de uma liga de Ferro Fundido revestido com Cromo somente na face de contato com a parede do cilindro. O anel de óleo também é de liga de Ferro Fundido com algumas aberturas feitas para acumular o óleo. A função do anel de óleo é a de controlar a Iubrificação das paredes do cilindro, do êmbolo e dos anéis.

Fig.11- Anéis.

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4.2.3-Cilindros. Comumente chamadas de camisas (fig.12), podem ser classificadas de duas formas:

Fig. 12 – Camisa de cilindro.

•

Secas.

Quando não há o contado direto do liquido de arrefecimento com a sua superfície externa. Geralmente usinadas no próprio bloco de cilindros. •

Úmidas.

Possuem contado direto do liquido de arrefecimento com a sua superfície externa. São removíveis possibilitando sua substituição individual. Ao substituir uma junta de cabeçote ou ao remover uma camisa de cilindro deve ser medida a saliência da camisa sobre o bloco.

4.2.3- Biela. A biela (fig. 13) é a peça que interliga o êmbolo (pistão) à árvore de manivelas sendo responsável pela transmissão da força do movimento alternativo para o rotativo (princípio da manivela). O material empregado para fabricação das bieIas é uma liga de aço muito resistente ao impacto e aos esforços torcionais, obtida em processo de forjado. As bielas são rigorosamente pesadas uma a uma após a usinagem. São selecionadas para que sejam montadas no 14esmo motor com a mesma

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classificação de peso o que permite o funcionamento balanceado e silencioso. Os motores têm as bielas com a classificação de pesos identificados por códigos. Cada código representa determinada faixa de peso. A diferença máxima de peso entre as bieIas não deve ultrapassar o especificado para não desbalancear o motor. 1-BIELA 2-TRAVA 4-BUCHA 5-CASQUILHOS

fig. 13 – Biela. 4.2.4- Bronzinas (Casquilhos). As bronzinas (fig.14) tem esse nome originário da liga metálica de bronze utilizada antigamente na sua fabricação. As bronzinas têm a função de proteger a árvore de manivelas e as bielas do desgaste provocado pela fricção entre os componentes móveis. Elas são construídas por camadas de ligas metálicas mais moles para que, em conjunto com o óleo lubrificante, suavizem esta fricção (componentes de sacrifício). Assim, pode-se substituí-Ias facilmente mantendo a vida prolongada da árvore de manivelas, das bielas e do bloco. Fig. 4A– As

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brozinas nos colos principais

Fig.14B – Bronzinas.

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As bronzinas são fixadas no seu alojamento, sobre uma pré-tensão (fig.15-pressão radial). O diâmetro externo da bronzina é maior do que o alojamento para permitir a pressão radial e evitar que não gire em seu alojamento.

Fig.15 -pressão radial 4.2.5- Árvore de Manivelas. A árvore de manivelas, popularmente conhecida como virabrequim ou girabrequim, é o eixo do motor responsável pela transformação do movimento retilíneo do êmbolo em movimento rotativo (fig. 16 -princípio da manivela).

Fig. 16 -princípio da manivela. Ela é bastante pesada, para poder suportar os esforços e também para armazenar uma parte da energia gerada no tempo da combustão "força da inércia", em conjunto com o volante, que veremos mais adiante. A árvore de manivelas é formada pelos munhões, (colos fixos), e os moentes (colos móveis), onde trabalham as bielas. Um 16

dos munhões serve de apoio ao deslocamento axial (longitudinal) da árvore de maniveIas. 6715 715 315 15

825 5

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Fig.17 – Arvore de manivelas. Conforme indicado na figura acima, as partes do eixo de manivelas são: 1) engrenagem ou pinhão - instalada na extremidade do eixo, destina-se a transmitir movimento ao eixo de cames, normalmente por meio de um trem de engrenagens; 2) contrapesos - prolongamentos dos braços de manivela que servem para dar suavidade; 3) braços de manivela ou cambotas - partes do eixo que ligam os pinos fixos e móveis; 4) munhões - partes do eixo que trabalham nos mancais fixos; 5) canais de lubrificação - canais abertos no eixo para permitir o fluxo do óleo lubrificante dos mancais fixos para os móveis; 6) curvas de reforço - partes curvas nas junções dos munhões e moentes com as cambotas; 7) moentes - partes do eixo onde articulas os mancais das cabeças das bielas; 8) flange - extreminade em forma de disco onde é fixado o volante. 4.2.6- Amortecedor de Vibrações (Damper) O damper (fig.18) é um componente semelhante ao volante localizado também na árvore-de-maniveIas porém no lado oposto. Por possuir em seu interior materiais amortecedores tem a função de amortecer os impactos torcionais provenientes da

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árvore de manivelas. Alguns motores de rotação constante, não se utiliza o Damper. Nos motores de 6 cilindros a influência do damper é maior, devido ao comprimento da árvore de manivelas que possui maior torção do que os de 4 cilindros.

1- AMORTECEDOR DE VIBRAÇÕES. 2-POLIA 3- CUBO DA POLIA

fig.18 – Damper. 4.2.7-Compensador de Massas. O compensador de massas ( fig.19) tem a finalidade de contra-balancear as vibrações inerciais do motor, permitindo um funcionamento mais suave. Para que o compensador de massas cumpra sua função é importante observar certos cuidados em sua montagem no bloco como paralelismo e folgas entre dentes, axial e radial. Sem estes cuidados o motor poderá passar a produzir um ruído característico (chiado ou assobio). O compensador de massas tem a função única de oferecefce conforto durante o funcionamento do motor. Sua remoção do motor não provoca a quebra do virabrequim, porém pode provocar trincas e quebras de outros componentes do motor ou do veículo por excesso de vibração.

Fig.19 - Compensador de massa.

Fig.20 – Vista explodida.

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4.2.8 - Seção dianteira É a parte dianteira do bloco, onde se alojam as engrenagens de distribuição( fig.21) de movimentos para os acessórios externos, tais como bomba d'água, ventilador, alternador de carga das baterias e para sincronismo da bomba de combustível e da árvore de comando de válvulas.

fig.21 – Conjunto de distribuição do motor.

4.2.8b- Seção traseira. Onde encontra-se o volante (fig. 22), componente do motor caracterizado por ser muito pesado. É projetado para executar três funções importantes: 1) Armazenar a energia proveniente da combustão suprindo os intervalos nos quais não se produz energia através da sua inércia. 2) Conduzir força à transmissão com auxílio da embreagem acoplada na sua face. 3) Permitir a partida inicial do motor através da cremalheira. A energia proveniente da combustão é recebida pelo volante e é utilizada para manter o eixo do motor girando nos intervalos nos quais não há explosão nos cilindros. Este trabalho é necessário para executar os demais tempos do motor. o tamanho do volante é proporcional a defasagem de queima.Quanto menor o número dos cilindros, maior será o peso do volante. O peso do volante é calculado conforme 19

a aplicação em função da quantidade de inércia. Durante a manutenção examine visualmente o volante procurando por possíveis deformações, trincas e sinais de desgastes dos dentes da cremalheira respectiva carcaça, para montagem do equipamento acionador.

1- VOLANTE 2-CREMALHEIRA 3-RETENTOR 4- ANEL DISTANCIADOR

Fig.22 – Volante do motor e cremalheira. •

Volante de Dupla Inércia: Este tipo de volante possui um conceito moderno de construção. Além das funções usuais de um volante, a dupla-inércia tem como finalidade reduzir as vibrações e ruídos do sistema motor-transmissão para o veículo através de um sistema de molas de amortecimento integradas.

Este conceito, o votante 'de dupla-inercia oferece as seguintes vantagens:

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1)Arrancada mais suave do veículo; 2)Eliminação do sistema de amortecimento do disco de embreagem, reduzindo sua inércia proporcionando mais conforto na troca de marchas; 3)Menor desgaste dos anéis sicronizadores do câmbio; 4)Mais conforto na dirigibilidade. 5)volante de dupla-inércia não possui reparação interna, por isso não deve ser aberto. Apresentando alguma irregularidade deve ser substituído por completo.

FIG. 23 – Volante de dupla inércia. 5- TEMPOS MECANICOS. São os ciclos do motor, ou seja, o conjunto de fases sucessivas necessárias para transformar a energia térmica pela queima do combustível em energia mecânica. 5.1- MOTOR A 4 TEMPOS. Um ciclo de trabalho estende-se por duas rotações da árvore de manivelas, ou seja, quatro cursos do pistão. O pistão encontra-se no ponto morto superior (PMS) e vai iniciar seu curso ascendente. Abre-se então a válvula de admissão e, à medida que o pistão desce, obriga o ar a entrar, para encher o espaço que ele desocupa. Até o fim do seu curso, no ponto morto inferior (PMI), o pistão aspira o ar puro, através da válvula de admissão. .

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Chegando ao PMI, o pistão inicia o curso de retorno. Agora, ele começa a subir. Fecha-se então a válvula de admissão. Também a válvula de escapamento fica fechada. O ar que encheu todo o volume deslocado pelo pistão é agora comprimido, até ficar reduzido a um volume cerca de 15 vezes menor. Por causa dessa compressão violenta, a temperatura do ar sobe e atinge temperatura até 700ºC. . No Terceiro tempo, com o pistão em movimento novamente do PMS para o PMI, temos a ignição, com a expansão dos gases e transferência de energia ao pistão (tempo motor).

No quarto tempo, o pistão em movimento do PMI para PMS, empurra os gases de escape para a atmosfera.

Durante os quatro tempos - ou duas rotações - transmitiu-se trabalho ao pistão só uma vez. Para fazer com que as válvulas de admissão e escapamento funcionem corretamente, abrindo e fechando as passagens nos momentos exatos, a árvore de comando de válvulas (ou eixo de cames) gira a meia rotação do motor, completando uma volta a cada ciclo de quatro tempos. 5.2 - MOTOR DE 2 TEMPOS. O ciclo motor abrange apenas uma rotação da árvore de manivelas, ou seja, dois cursos do pistão. A exaustão e a admissão não se verificam e são substituídas por: 1 - pela expansão dos gases residuais, através da abertura da válvula de escape, ao fim do curso do pistão; 2 - Substituição da exaustão pelo percurso com ar pouco comprimido. Os gases são expulsos pela ação da pressão própria.; 3 - Depois do fechamento da válvula, o ar que ainda permanece no cilindro, servirá à combustão (a exaustão também pode ser feita por válvulas adicionais);

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4 - O curso motor é reduzido. O gás de exaustão que permanece na câmara, é introduzido no momento oportuno; nos motores de carburação (só usados em máquinas pequenas), o gás de exaustão já apresenta a mistura em forma de neblina.

Fig.24 – Funcionamento do motor de 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. 6- OS SISTEMAS QUE CONSTITUEM O MOTOR DIESEL: Todos os cuidados de manutenção preventiva se concentram sobre os sistemas do motor. O mecanismo principal só recebe manutenção direta por ocasião das revisões gerais de recondicionamento ou reforma, quando é totalmente desmontado, ou se, eventualmente, necessitar de intervenção para manutenção corretiva, em decorrência de defeito ou acidente. Os componentes internos estão sujeitos a desgastes inevitáveis, porém sua durabilidade e performance dependem unicamente dos cuidados que forem dispensados aos sistemas.

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fig.25 – Vista explodida do motor e seus agregados. 6.1- SISTEMA DE ADMISSÃO DE AR. O sistema de ar é planejado para suprir o motor de ar limpo (oxigênio) e em quantidade que garanta o melhor rendimento do combustível durante seu funcionamento. O circuito envolve a admissão do ar, filtragem, participação na combustão e exaustão para o meio exterior. O ar aspirado pelo motor deverá passar obrigatoriamente por um filtro de ar de boa qualidade, pois ele é responsável pela retenção das impurezas contidas no ar ambiente. Existem três tipos de sistema são os mais usuais em motores diesel, o sistema de aspiração natural, o sistema turbo-alimentado e o turbo-alimentado com pósarrefecimento. 6.1.1- Sistema de aspiração natural. Neste sistema, O ar é admitido para dentro do cilindro pela diferença de pressão atmosférica, provocada pela sucção decorrente do movimento descendente dos pistões, passa pela filtragem, caminha através do coletor de admissão e alcança a câmara de combustão. Após a combustão, os gases resultantes da queima são empurrados pelos pistões através do coletor de escape para o meio exterior.

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6.1.2 - Sistema turbo-alimentado. o turbocompressor, conhecido popularmente como turbo, é basicamente bomba de ar. O turbocompressor tem a função de comprimir fazendo caber massa de ar dentro do mesmo volume das câmaras de combustão e consequentemente, favorece a combustão demais combustível, gerando potência e torque no motor.

uma mais isto, mais

fig.26 – Funcionamento do turbocompressor. Os gases quentes de escape que deixam o motor após a combustão fazem girar o rotor da turbina. Este rotor é ligado a um outro rotor por um eixo. A rotação do rotor da turbina provoca a rotação, na mesma velocidade, do rotor do compressor. A rotação do rotor do compressor puxa o ar da atmosfera, o comprime e o bombeia para dentro do motor. Característica do turbo-alimentador. • • • • •

Dá a possibilidade a um motor pequeno de ter a mesma potência que um motor muito maior. Torna motores maiores ainda mais potentes Auxilia na redução da emissão de gases poluentes, pois o turbo injeta mais ar ao motor fazendo com que a combustão seja mais completa e mais limpa. Diminui o consumo de combustível. A perda de calor pelo atrito aumenta drasticamente com o aumento do tamanho do motor. Menores, os motores turboalimentados aproveitam melhor a energia desperdiçando menos energia por calor e atrito. Previne a perda de potência e a emissão de fumaça preta em grandes altitudes

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6.1.3 - Aftercooler( Intercooler) – Pós-resfriado. O ar comprimido sai da carcaça do compressor muito quente, por causa dos efeitos do compressor-turbina e do atrito. O calor provoca a expansão dos fluídos diminuindo a sua densidade. Então, torna-se necessário fazer com que o ar se resfrie de alguma maneira antes de ser recebido pelas câmaras de combustão do motor. Isto é o que faz o aftercooler ou intercooler (fig.27). Ele reduz a temperatura do ar admitido fazendo com que ele fique ainda mais denso quando entra na câmara. O cooler também ajuda a manter a temperatura baixa dentro da câmara de combustão. O cooler localiza-se no circuito de ar entre o turbo e cilindro do motor. Um compressor convencional pode girar a uma rotação de 100.000 rpm ou mais. Por isso, alguns cuidados de lubrificação e operação são necessários. Muitas das falhas nos turbos são causadas pela deficiência de lubrificação (atraso na lubrificação, restrição ou falta do fluxo de óleo, entrada de impurezas no óleo, etc.) ou pela entrada de objetos ou impurezas pelo rotor da turbina ou do compressor. Antes de desligar o motor, aguarde 30sem marcha-Ienta para que o turbo reduza sua rotação. AR PRESSURIZADO

AR PRESSURIZADO PÓSRESFRIADO

COOLER

ENTRADA DE AR

SAÍDA DOS GASES DE EXAUSTÃO

GASES DE EXAUSTÃO

fig.27 – Sistema do aftercooler.

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6.2 – SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE COMBUSTIVEL. O sistema de injeção é o responsável pela alimentação de combustível do motor. Através de seus componentes, o combustível é pulverizado nos cilindros de maneira precisa e controlada. Basicamente, é composto pelas tubulações de bomba alimentadora, bomba injetora, bicos injetores e filtros de combustível. Fig.28- Sistema de alimentação de combustível convencional.

O perfeito funcionamento do sistema de injeção é ponto fundamental para o bom funcionamento do motor. Qualquer problema neste sistema acarretara uma diminuição do rendimento do motor. 6.2.1 - Bomba injetora. A injeção do combustível Diesel é controlada por uma bomba de pistões responsável pela pressão e dosagem para cada cilindro, nos tempos corretos. Na maioria dos motores diesel, utiliza-se uma bomba em linha dotada de um pistão para cada cilindro e acionada por uma árvore de cames que impulsiona o combustível quando o êmbolo motor (pistão) atinge o ponto de início de injeção, no final do tempo de compressão. Alguns motores utilizam bombas individuais para cada cilindro e há outros que utilizam uma bomba de pressão e vazão variáveis, fazendo a injeção diretamente pelo bico injetor acionado pela árvore de comando de válvulas. Há ainda aqueles que utilizam bombas rotativas, que distribuem o combustível para os cilindros num processo semelhante ao do distribuidor de corrente para as velas utilizado nos motores de automóveis.

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A dosagem do combustível é feita pela posição da cremalheira, conectada ao acelerador por meio do governador de rotações.

Dosagem do combustível. Com o mesmo deslocamento vertical, o pistão injeta mais ou menos combustível em função da sua posição. O que muda é o tempo final de débito.

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As bombas injetoras, rotativas ou em linha, para que funcionem, são instaladas no motor sincronizadas com os movimentos da árvore de manivelas. Ao processo de instalação da bomba injetora no motor dá-se o nome de calagem da bomba. Cada fabricante de motor adota, segundo o projeto de cada modelo que produz, um processo para a calagem da bomba injetora. Na maioria dos casos, a coincidência de marcas existentes na engrenagem de acionamento da bomba com as marcas existentes na engrenagem acionadora é suficiente para que a bomba funcione corretamente. Em qualquer caso, porém, é absolutamente necessário consultar a documentação técnica fornecida pelo fabricante, sempre que se for instalar uma bomba injetora, pois os procedimentos são diferentes para cada caso. Qualquer falha neste processo implicara na injeção fora do tempo correto o que pode provocar: 1) Falha de funcionamento. 2) Fumaça. 3) Produção de carbono pela queima do combustível. 4) Desgaste prematuro dos cilindros.

Como exemplo, observamos que para os motores da serie 10 da MWM existem dois procedimentos para instalar a bomba injetora e encontrar o sincronismo do ponto de 29

bomba: quando a bomba é retirada para ajustes com o motor fechado e quando o propulsor está desmontado. •

Motor fechado

1) Retirar o pino de acionamento da bomba alimentadora. Encaixe a bomba em seu alojamento, com atenção para a posição da chaveta.

2) Encoste a bomba totalmente em direção ao bloco do motor, aperte levemente um dos parafusos, solte e retire o parafuso central na parte traseira da bomba injetora.

3) Instale a ferramenta especial 9 407 0690 046.6, instale um relógio comparador nesta ferramenta.

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) Antes de efetuar o sincronismo, posicione o motor no PMS, com o cilindro do lado da polia no tempo de compressão. Verifique a descrição da plaqueta de identificação para saber qual é o ponto de bomba.

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5) Solte a porca e mova a bomba, desencostando-a do motor até obter o valor correspondente indicado na plaqueta do motor. Esse é o ponto de bomba.

•

Motor aberto 1) Faça o mesmo procedimento do primeiro caso e encoste a bomba no bloco do motor. Monte a bomba d'água, a de óleo e as engrenagens. Agora, coloque o primeiro e ultimo cilindros em PMS e deixe as marcas do eixo comando e do eixo virabrequim voltadas para o eixo da engrenagem.

2) Com a bomba injetora totalmente encostada ao bloco, mova a engrenagem da bomba injetora com a mão até ficar pesada e observe o número que está apontando para o eixo intermediário, o número que estiver apontando para o centro da engrenagem intermediaria é o que será montado. Instale o relógio comparador e encontre o ponto de bomba utilizando o mesmo processo descrito acima.

6.2.1 a - Regulador de rotação. O regulador de rotação controla a rotação do motor, evitando que ele tenha sobrerotação. Ele aproveita a força centrífuga criada pelos pesos em movimento para acionar a cremalheira cortando o combustível do motor mesmo que o acelerador seja mantido na posição máxima. O regulador permite manter uma rotação constante no motor, independentemente da carga aplicada.

6.2.1 b - Bicos injetores. Normalmente instalados nos cabeçotes, tem a finalidade de prover o suprimento de combustível pulverizado em forma de névoa. A agulha do injetor se levanta no

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começo da injeção devido ao impacto da pressão na linha de combustível, suprida pela bomba injetora. Durante os intervalos de tempo entre as injeções, se mantém fechado automaticamente pela ação de uma mola. Uma pequena quantidade de combustível, utilizada para lubrificar e remover calor das partes móveis dos injetores é retornada ao sistema de alimentação de combustível. Os bicos injetores, assim como as bombas, são fabricados para aplicações específicas e não são intercambiáveis entre modelos diferentes de motores. Em muitos casos, um mesmo modelo de motor, em decorrência de alguma evolução introduzida na sua produção, utiliza um tipo de bico injetor até um determinado número de série e outro a partir de então, sem que sejam intercambiáveis entre si. É necessário ter atenção especial quando for o caso de substituir bicos ou bombas injetoras, para que sejam utilizados os componentes corretos. 6.2.2 - Controle eletrônico do motor. 6.2.2 a - Meio Ambiente. A legislação de emissão de poluentes vem de forma progressiva se tornando mais rígida medida que as necessidades ambientais se evidenciam. Assim, os desafios técnicos estão sendo vencidos com a evolução dos recursos tecnológicos empregados nos motores. Os motores diesel com gerenciamento eletrônico representam um grande passo na manutenção da qualidade do ar e redução de ruidos, por consequencia oferecendo uma melhoria na qualidade de vida da população. A legislação brasileira, através do CONAMA (Conselho Nacional de Meio Ambiente), vem continuamente adequando-se as novas necessidades ambientais, buscando adequar os novos veiculos aos patamares de emissões atraves de um cronograma pre-estabelecido. Acompanhando tendencias internacionais, o cronograma determina uma redução de 66% no volume de substancias nocivas lançadas pelo escapamento. Atendendo a este cronograma, a partir de janeiro de 2005, 40% da produção nacional de veÌculos diesel dever· ser equipada com motores de gerenciamento eletrÙnico, devendo atingir o patamar de 100% em 2006, como segue no grafico a seguir:

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6.2.2 b - CombustÌveis. Oleo Diesel composição. O CombustÌvel conhecido como oleo diesel é um composto derivado da destilação do petroleo, constituido basicamente de Hidrocarbonetos e Enxofre. Em sua formula é utilizada uma combinação de diversos produtos tais como: Nafta pesada, querosene, diesel leve, gasoleos e o diesel pesado, alem de componentes provenientes da destilação do petroleo.

Numero de Cetano. O Numero de Cetano (NC) de um oleo combustÌvel corresponde proporção volumetrica de Cetano (C16 H35 ) e Alfa-Metil-Naftaleno (C11 H20 ) contidos neste oleo combustÌvel. Quanto maior for o NC, menor ser· o retardo da ignição e por conseguinte, melhor ser· sua capacidade de incendiar-se. Podemos então classificar o combustÌvel diesel quanto ao Numero de Cetano: Leve: o Numero de Cetano variando entre 50 a 60; Pesado: o Numero de Cetano variando entre 30 a 45. A determinação do numero de Cetano (NC) é similar ao processo de Octanas (NO). Classificação: Em função da utilização, os oleos diesel são classificados segundo sua utilização: Oleo Diesel Automotivo Comercial. 33

Tipo B (maximo 0,35% de enxofre). Tipo D (maximo 0,2% de enxofre). •

Oleo diesel Tipo D.

È utilizado nas regiões com as maiores frotas em circulação e condições climaticas adversas disperssão dos gases resultantes da combustão do oleo diesel, necessitando de maior controle das emissões. Para as demais regimes do paÌs é utilizado o oleo diesel tipo B. • Oleo Diesel MarÌtimo: Especial para motores de embarcações maritimas, com ponto de fulgor minimo de 60°C.

Vulnerabilidade A utilização do diesel no mundo moderno vem sendo reconhecida como uma alternativa economica imediata e viavel, apesar disto, este combustivel apresenta uma vulnerabilidade que deve ser levada em consideração pelos seus usuarios: a capacidade higroscopica, que consiste na propriedade do elemento absorver agua. Esta caracteristica aliada ao teor de enxofre presente na composição do oleo diesel permite a formação de acido sulfurico (SO2H4 ) composto corrosivo e prejudicial ao funcionamento de qualquer sistema mecanico. Oleo Diesel Aditivado. Os motores modernos possuem caracteristicas que levaram os produtores de combustiveis a desenvolver composições que auxiliem na melhoria da performance dos motores. Este combustivel possui os seguintes aditivos e suas respectivas funções. Desemulsificante: neutraliza a caracteristica higroscopica; Detergente: Mantem o sistemas de combustivel limpo; Dispersante: Impede a acumulo de residuos; Antiespumante: evita a formação de espuma melhorando a eficiencia na bombeabilidade; Inibidor de corrosão: controla o teor de enxofre.

Biodiesel. A busca por combustiveis alternativos ao petroleo vem se tornando nas ultimas decadas uma tarefa de dedicação constante de todas as areas. A utilização de combustÌvel renovavel de origem na biomassa é a solução mais atraente, pois ao

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mesmo tempo em que os gases queimados são arremessados na atmosfera, as planta consomem parte destes gases através da fotossÌntese. O biodiesel atende perfeitamente esta necessidade do ponto de vista ecologico, tanto que desde 1998 paises europeus como Alemanha, França e Belgica importam oleos vegetais e os oferecem como fonte alternativa de combustÌvel. Nestes paises os veiculos de transporte de carga contam com a possibilidade de utilizar 100% de biodiesel em suas operações. •

Composição.

O biodiesel é o resultado da combinação de oleo vegetal e um intermediario ativo. O intermediario é produzido a partir da reação quimica entre um catalizador e o alcool, e a esta reação da se o nome de transesterificação. Aspectos economicos O oleo vegetal e o alcool, responsaveis pela formação do biodiesel, alem de ecologicamente corretos são do ponto de vista economicos importantes para o Brasil, pois apresentam vantagens como: •

Utiliza motores de tecnologia diesel que o pais ja domina;

•

Rompe com o ciclo de dependencia economica do petroleo;

Ativa economicamente as regiões do paÌs, transformando terras de solo pobre, de baixo potencial de plantio de outras culturas, em potenciais produtoras de oleaginosas como a mamona. 6.2.2 b - Common-rail. Sistema de injeção diesel de alta pressão inventado pela FIAT nos anos 90 e adaptado nos anos a veículos automóveis ligeiros pela Fiat-Engeneering e posteriormente cedido para desenvolvimento à Bosch. Em 1995 a FIAT apresentou ao mundo o sistema Common-Rail para uso em Caminhões de trabalho.A Fiat foi a primeira marca a comercializar um automóvel com esta tecnologia. Estreou-se em 1997 no Alfa Romeo 156. Consiste numa bomba deRAIL alta pressão que fornece a pressão através de uma rampa comum a todos os injetores, o que permite fornecer uma pressão (de 1350 bar a 1600 bar) constante de injeção, independentemente da rotação do motor, sendo o comando dos injetores e feito por válvulas magnéticas presentes na cabeça dos mesmos. A sua vantagem é um menor ruido de funcionamento, arranque a frio quase instantâneo, e uma clara melhoria de prestações e diminuição da poluição e de consumo. Atualmente é o sistema usado em quase todos os motores diesel.

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BOMBA ALTA PRESSÃO

DE INJETOR

TANQUE

MODULO ( PCM )

Fig.31 –Sistema common rail.

•

Modulo Eletronico do Motor (PCM)

O modulo eletronico do motor ou unidade de controle do motor testa todos processos necessarios ao controle de todo o sistema do motor. Em função das necessidades do usuario e dos dados recebidos do motor e do veiculo (como rotação do motor, velocidade do veiculo, temperatura do liquido de arrefecimento, massa de ar, etc), esta unidade calcula as informaçoes de saída necessarias (como quantidade de combustivel injetado, pressão do combustÌvel, etc.). Alem disto, são verificadas funçoes do proprio veiculo, como o sistema de imobilização. A unidade de controle do motor comunica-se com outras unidades de controle e comando atraves do barramento CAN de comunicação .

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Fig.32 – Modulo eletrônico. CUIDADO COM ALTA TENSÃO: Quando forem executados serviços na PCM, devem ser observados todos os cuidados no trabalho em presença de alta tensão.Enquanto o motor estiver em operação, não deverão ser desligados os conectores da unidade de controle (PCM), sob risco de causar serios danos ao motor.

6.2.2 b1 -Sensores do Sistema. • Sensor de Pressão Barométrica O Sensor de Pressão Barométrica é montado no interior da PCM. Ele é utilizado principalmente para compensar os efeitos da altitude no funcionamento do motor, pois sua função é medir a pressão barométrica a cada instante, corrigindo a injeçaõ de combustível. O Painel de Instrumentos utiliza a informação deste sensor para indicar ao motorista a altitude através da função altímetro.

•

Fig.33 – Sensor de pressão baraometrica. Sensor de Temperatura e Pressão do Ar Admitido (T-MAP Temperature and Measure Air Pressure)

Como sensor de temperatura em conjunto com sensor de pressão, ele mede a pressão e a temperatura do ar admitido pelo motor, comparado com a pressão

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atmosférica. A pressão e a temperatura do ar na admissão sao convertidas em sinais que são avaliados pelo modulo eletrônico do motor (PCM).

Fig.34 - Sensor de pressão conjugado com temperatura do ar. Funcionamento: No momento em que o ar entra pela conexão (1), ele passa pelo sensor de temperatura (7) na direção do sensor de pressão (4), que transforma a pressão do ar em sinal de tensão e o envia para o PCM. Um termistor NTC é utilizado como sensor de temperatura. A diminuição de tensão é medida pelo PCM com base na resistência do NTC. O PCM compara a tensão medida com as características programadas. Isto produz a informação necessária para o controle do sistema. 1. 2. 3. 4. 5.

6. 7.

Conexão O`ring Base Sensor de pressão Placa EMC Carcaça do conector Sensor de temperatura

Fig. 35 – funcionamento do sensor. •

Sensor da arvore do Comando de Valvulas ou Sensor de Fase.

O Sensor da arvore do Comando de Valvulas estao montado diretamente no cabeçote é responsovel pela leitura de sua posição atraves de um anel dentado, montado na extremidade da arvore.A rotação deste anel dentado, altera a tensão do sensor. Esta variação de tensão é comparada pelo modulo eletrônico do motor (PCM) com as características armazenadas em sua memória. Desta forma o modulo encontra a posição da arvore de comando de válvulas. •

Sensor da arvore de Manivelas ou Sensor de Rotação .

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O Sensor da arvore de manivelas esta· montado na carcaça do volante do motor que é responsável pela leitura de sua posição através de um anel dentado, usinado na face interna do volante do motor. Sensor de Temperatura de Combustível e do liquido de Arrefecimento O sistema é equipado com 2 sensores de temperatura, um para temperatura do combustível e outro para o liquido de arrefecimento. Nos dois sistemas utiliza-se do sensor de temperatura do tipo termistor NTC, ou seja, a diminuição de tensão é medida pelo PCM com base na resistência do NTC. O PCM compara a tensão medida com as características programadas. Isto produz a informação necessária para o controle da temperatura do sistema. •

Sensor de pressão do rail.

O sensor de pressão tem a função de medir a pressão do acumulador com precisão, em curto tempo, e fornecer sinal de tensão elétrica à unidade de comando. Tubos de Alta Pressão e Rail A conexão entre o a bomba de combustível, Rail e os injetores é feita por tubos de alta pressão. O Rail opera como um acumulador de alta pressão para o combustível que ser· transferido através da bomba de combustível para alimentar os injetores com a quantidade e pressão necessária de combustível para qualquer condição de operação. Em função da quantidade de combustível armazenado no Rail a oscilação de pressão gerada pela injeção é amortecida. A redução destas ondas de choque contribui significativamente para a redução de ruído, quando comparadas a um sistema de injeção diesel convencional.

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Fig.36 – Tubos de alta pressão.

Sensor de Posição do Pedal de Aceleração Sistema no qual o movimento do pedal do acelerador é transformado em sinal elétrico através de dois potenciômetros. Estes sinais são transmitidos para o PCM que então os analisa em conjunto com outros dados, como rotação do motor, para comandar o debito de combustível. •

Interruptor de Posição do Pedal de Freio

O interruptor do pedal de freio informa ao PCM quando o veiculo esta sendo desacelerado e este sinal afeta o funcionamento da Válvula Reguladora de Vazão quando os freios são aplicados. Durante a frenagem, o PCM recebe o sinal deste interruptor através do qual a quantidade de combustível é reduzida durante a redução, prevenindo o aumento de rotação que poderia reduzir a eficiência da frenagem. Montado no pedal de freio, ele possui dois conectores, um para a luz de freio e o outro para o chicote do PCM. •

Interruptor de Posição do Pedal de Embreagem

Localizado no suporte do pedal de embreagem, este sensor informa ao PCM se a embreagem esta acoplada ao volante do motor. Quando o pedal esta pressionado, e a embreagem desengatada, o interruptor transmite um sinal para PCM que ira compreender que haverá mudança de marcha, assim ele ira atuar assegurando que a rotação e força do motor não serão afetadas prejudicialmente.

•

Sensor de Velocidade VSS

Localizado na transmissão do veiculo, emiti um sinal proporcional a velocidade instantânea do veiculo. O sinal do VSS é utilizado para: Determinar se há alguma marcha engatada; Melhorar as característica de dirigibilidade; Controlar o ventilador do motor. Por questões de segurança, o pedal eletrônico é dotado de dois potenciômetros, desta forma o modulo recebe os dois sinais e os compara. Caso haja alguma diferença entre os valores fornecidos pelo pedal, o modulo adota uma estratégia de segurança para permitir o uso do veiculo, garantindo a dirigibilidade e a segurança do motorista e passageiros:

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·Caso um dos potenciômetros falhe, o motor ir· funcionar com potencia reduzida, desenvolvendo ate 2.750 rpm; ·Caso os dois dos potenciômetros falhem, o motor ira funcionar a uma rotação constante de 1.200 rpm. O sistema proporciona maior suavidade quando se acelera ou se desacelera abruptamente, eliminando trancos no funcionamento do motor. 6.2.2 b2 - Atuadores do sistema. •

Bomba de transferência Interna (ITP Interna Transfer Pump)

A bomba de transferência interna é do tipo rotativo de palhetas e tem a função de conduzir o combustível do tanque, junto coma bomba elétrica, através do filtro de combustível, ate a bomba de alta pressão. Adicionalmente, a bomba de transferência interna tem a função de enviar combustível para lubrificar a bomba de alta pressão. Processamento do Combustível na Bomba de Combustível (DCP)

•

1- Bomba de Transferência Interna

• • •

2- Válvula Reguladora Vazão

•

5- Válvula de Alimentação de Combustível

• • • •

6- Válvula de lubrificação

3- Bomba de Alta pressão 4- Válvula Reguladora de Pressão

a) Alimentação de combustível b)Conexão de alta pressão c)Retorno de combustível

O combustível é aspirado do tanque, através do filtro de combustível por meio de uma bomba elétrica localizada no tanque de combustível e pela bomba de transferência interna (ITP) (1). Em seguida o combustível é conduzido para a válvula de lubrificação (6) e para a válvula reguladora de vazão (VCV) (2). A válvula de alimentação (5), disposta paralelamente bomba de transferência interna, abre quando a válvula reguladora de vazão fecha e conduz o combustível novamente para a extremidade de sucção da bomba de transferência interna de combustível. Através da válvula de lubrificação (6),o combustível chega parte interna da bomba e de l·, para o duto de retorno (c). A quantidade de combustível conduzida para os elementos de alta pressão (3) e para a bomba de alta pressão (HPP), È determinada pela válvula reguladora de vazão 41

(VCV), acionada através modulo eletrônico do motor (PCM). As saídas de alta pressão dos três elementos da bomba são reunidas e conduzidas para a saída de alta pressão (b) da (DCP). A válvula reguladora de pressão (4), esta situada entre os canais de alta pressão e de retorno. Esta válvula regula a quantidade de combustível que é transferida para a saída de alta pressão, e portanto a pressão do combustível no Rail.

Fig.37 – Circuito do fluxo de combustível. •

Bomba de alta pressão

A bomba de alta pressão tem a função de disponibilizar combustível suficientemente pressurizado, em todas as condições de funciona mento e em toda a vida útil do motor.

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VALVULA DE DESCONECÇÃO DO ELEMENTO

RESSALTO

VALVULA DE SAÍDA

PISTÃO

PRESSÃO PARA O RAIL

VALVULA DE SEGURANÇA RETORNO DE COMBUSTIVEL

VALVULA REGULADORA DE PRESSÃO

ENTRADA DE COMBUSTIVEL

fig.38- Bomba de alta pressão. É ela que recebe o combustível filtrado e gera a pressão necessária para a injeção, é ela que tem a função de manter combustível suficiente, e a alta pressão, para todas as situações de funcionamento do motor. É uma bomba de pistões radiais acionada pelo conjunto de engrenagens da distribuição, sua lubrificação e refrigeração é efetuada pelo próprio combustível. Possui um eixo excêntrico e três câmaras de bombeamento, montadas em um ângulo de 120º. Cada câmara contém um pistão, uma válvula de admissão e uma válvula de escape de combustível. PISTÃO

EIXO EXCENTRICO

CAMARAS

Fig.39- Elementos de alta pressão.

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Fig.40- Funcionamento dos elementos de alta pressão. • Admissão de combustível: Quando ocorre o retorno do pistão (1) È gerado vácuo no cilindro da bomba, que provoca a abertura da válvula de admissão (2), provocando a sucção do combustível que chega da válvula reguladora de vazão (a). Simultaneamente acontece o fechamento da válvula de saída (3), provocado pela diferença entre a pressão do próprio combustível e do cilindro da bomba. • Transferência de combustível: O excêntrico (4) pressiona o pistão (1) para cima, a válvula de admissão (2) é fechada pela ação da mola e pela pressão no cilindro da bomba. A válvula de saída (3) abre quando a pressão no cilindro da bomba for superior pressão do combustível no duto de alta pressão (b). • Válvula Reguladora de Vazão (VCV - Volumetric Control Valve). A válvula reguladora de vazão (VCV) regula a transferência de combustível da bomba de transferência interna, que é integrada bomba de combustível, para os elementos da bomba de alta pressão. Desta forma, a quantidade de combustível fornecida para a bomba de alta pressão (HPP), pode ser ajustada para as necessidades do motor. VCV

DC C

Fig.41-Bomba de alta pressão.

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A potencia necessária bomba de alta pressão passa a ser menor, o que contribui para o melhor rendimento do motor. A válvula reguladora de vazão (VCV) È diretamente fixada sobre a bomba de combustível (DCP). 1- Anel de compressão 2-Bucha 3-Pistão 4-Senoide 5-Ancora

Fig.42- Vista em corte da válvula.

IMPORTANTE: Sempre que forem executados reparos, a válvula reguladora de vazão (VCV) não pode ser separada da bomba de combustível (DCP). • Funcionamento da Valvula Reguladora de Vazão (VCV) Valvula Reguladora de Vazão (VCV) não ativada: O pistão não ativado eletricamente interrompe o circuito entre os dois pontos de conexão, acionado pela mola. O fornecimento de combustÌvel para a bomba de alta pressão (HPP) È interrompido.

a – Entrada de combustível da bomba de transferência interna (ITP)

Fig.43- Vista em corte da válvula. Valvula Reguladora de Vazão (VCV) ativada: A força exercida pela haste é proporcional corrente eletrica, e age contra a força da mola. Por esta razao, a abertura entre as duas conexoes é proporcional a corrente eletrica fornecida (valvula de controle direcional e abertura proporcional PWM). a – Entrada de combustível da bomba de transferência interna (ITP) b – Quantidade de combustível transferida para a bomba da alta pressão (HPP

Fig.44- Vista em corte da válvula.

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Valvula Reguladora de Pressão (PCV - Pressure Control Valve) A valvula reguladora de pressao (PCV) controla a pressao de combustÌvel na saÌda de alta pressao da bomba de combustÌvel (DCP), e portanto, tambem no interior da propria bomba. Alem disto, a valvula reguladora de pressao amortece as flutuaçoes de pressao que ocorrem durante o fornecimento de combustÌvel por meio da bomba PCV de combustivel e do processo de injeçao.

DC P

Fig.45-Bomba de alta pressão.

A valvula reguladora de pressao (PCV) e controlada de tal forma pela unidade de controle do motor (PCM), que seja qual for a condição de operação do motor, a pressao do Rail sempre ser· otimizada. A valvula reguladora de pressão (PCV) È montada diretamente sobre a bomba de combustÌvel (DCP). OBSERVASÃO: Se houver necessidade de reparos, a valvula reguladora de pressao (PCV) n„o poder ser separada da bomba de combustÌvel (DCP). 1.Assentamento da válvula 2.Esfera da válvula 3.Pino 4.Solenóide 5.Âncora 6.Mola

Fig.46-Vista em corte da válvula.

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•

Funcionamento da Valvula Reguladora de Pressão (PCV)

Valvula Reguladora de Pressão não ativada: A esfera da válvula somente ser· operada através da força exercida pela mola. Por esta razão será uma baixa pressão do combustível.

a) Pressão de combustível a conexão DCP de alta pressão ( igual pressão de combustível no Rail ) b) Para a linha de retorno de combustível

Fig.47-Vista em corte da válvula.

Valvula Reguladora de Pressão ativada: A corrente que circula através do solenóide aciona a haste, que por sua vez transfere movimento esfera da válvula, através do pino. A força de atraso da ancora e portanto, a pressão sobre a esfera da válvula, È proporcional corrente (valvula de limitadora proporcional de pressão PWM).

a) A pressão de combustível na conexão DCP de alta pressão (igual pressão de combustível no Rail) b) Para a linha de retorno de combustível.

Fig.48-Vista em corte da válvula.

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•

Acumulador de alta pressão (Rail).

O acumulador de alta pressão tem a função de um reservatório de combustível pressurizado. Isto se faz necessário para assegurar que, no momento da abertura do injetor, a pressão de injeção esteja dentro do valor desejado.

ACUMULADOR DO RAIL.

•

Injetor.

O bico injetor controla eletronicamente o inicio e o volume de injeção de combustível.

Fig.49 – Eletroinjetor.

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7.- SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO. Os motores térmicos, e em particular os Diesel apresentam, pela sua própria natureza, problemas de lubrificação difíceis de serem equacionados, levando-se em conta os seguintes fatores: a) motor desenvolve elevadas temperaturas durante a combustão. b) as pressões exercidas pelo ar comprimido no final da compressão são muito elevadas. c) não há como evitar-se a formação de fuligem e outras matérias carbonáceas oriundas da combustão. d) o motor consome combustíveis com teores de enxofre relativamente superiores aos utilizados nos motores de explosão. Por causa desses problemas, os engenheiros especializados em lubrificação sempre se preocuparam com a obtenção de lubrificantes com propriedades adequadas a cada tipo de aplicação. Um motor marítimo de grande porte, por exemplo, utiliza vários tipos de óleos lubrificantes, podendo ser um armazenado no poceto para o sistema de lubrificação principal, um para o eixo de cames, outro para as camisas dos cilindros, um para o turbocompressor, outro para o regulador de velocidade, etc. É claro que isso acontece porque procura-se obter os melhores resultados possíveis utilizando-se lubrificantes com propriedades específicas para cada tipo de trabalho.

Fig.50-Diagrama esquemático do sistema de lubrificação.

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7.1- FINALIDADE DO SITEMA DE LUBRIFICAÇÃO. A principal finalidade do sistema de lubrificação do motor é reduzir o atrito entre as peças que trabalham com movimento relativo. Isto é conseguido mediante o estabelecimento de um fluxo contínuo de lubrificante entre essas peças. Ocorre, entretanto, que além de desempenhar sua função principal, o lubrificante acaba realizando funções secundárias de particular importância para o motor. Entre as funções secundárias desempenhadas pelo lubrificante do motor Diesel destacamos: a) O resfriamento ocorre porque, enquanto lubrifica, o óleo absorve parte do calor gerado pelo atrito entre as peças do motor e o transfere para o exterior em um trocador de calor denominado resfriador de óleo lubrificante. Por outro lado, em alguns motores de grande porte uma ramificação do sistema de lubrificação é utilizada para circular o óleo nos espaços ocos existentes nas coroas dos êmbolos, com o propósito de remover dos mesmos o excesso de calor oriundo da combustão. Isto é feito com o auxílio de tubos telescópicos, que serão estudados num outro momento por entendermos que o assunto tem mais afinidade com o sistema de resfriamento do motor. b) No que diz respeito à vedação, a película de óleo lubrificante entre os anéis de segmento e as paredes dos cilindros intensificam a vedação do ar e dos gases, principalmente nas fases de compressão, combustão e expansão, nas quais a pressão no interior do cilindro é bastante elevada. c) Com relação à limpeza, o lubrificante circulando no sistema deve ser capaz de desagregar e arrastar consigo as impurezas que se formam no mesmo, principalmente as oriundas dos resíduos da combustão. Essa limpeza deve-se a uma propriedade do óleo denominada detergência, que é da maior importância, pois as impurezas podem obstruir parcial ou totalmente, tubos, galerias e orifícios de passagem do lubrificante. d) A função de amortecer choques deve-se ao fato de que a película de óleo em determinados mancais, como por exemplo o da conectora, sofre cargas muito elevadas, principalmente no instante da combustão. O lubrificante deverá, por suas propriedades de resistência de película, suportar esses aumentos de carga e de pressão, de maneira a impedir o contato metálico entre as telhas dos mancais e o eixo. e) A película de óleo lubrificante deve ainda proteger contra os ataques químicos todas as superfícies com as quais entra em contato.

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7.2 – COMPOSIÇAÕ BASICA DO SITEMA DE LUBRIFICAÇÃO. O sistema de lubrificação do motor Diesel é constituído basicamente pelos seguintes elementos:

1-SENSOR DE PRESSÃO DO OLEO.

7- FILTRO DE OLEO LUBRIFICANTE COM VALVULA DE BY PASS.

2-TUCHO 8- VALVULA BY PASS ( TROCADOR DE CALOR 3-HASTE, ALIMENTADOR DE OLEO PARA) LOCALIZADO NO BLOCO DO RESFRIADOR LUBRIFICAÇÃO DO BALANCIM. 9-VALVULA DE ALIVIO DE PRESSÃO 4-BALANCIN LOCALIZADO NO BLOCO DO RESFRIADOR 5-LINHA DE RETORNO POR CARTER. 10-BOMBA DE OLEO LUBRIFICANTE. 6- JET COOLER PARA RESFRIAMENTO DO PISTÃO

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7.2.1- Reservatório de oleo. O reservatório de óleo lubrificante pode ser o cárter , ou um tanque abaixo do mesmo e com ele comunicado, denominado poceto. Naturalmente, quando há poceto na instalação o cárter é do tipo seco. É o caso típico dos motores Diesel de grande porte. Não havendo poceto, o cárter é do tipo alagado ou úmido, como é o caso dos motores de pequeno porte.

fig.51-Esquema de funcionamento da lubrificação a Carter seco. 1-CARTER 2-PESCADOR 3-BOMBA DE OLEO. 4-ENGRENAGEM 5-CARCAÇA DA BOMBA DE OLEO 6-ROTORES EXCENTRICOS

fig.51-Esquema de funcionamento da lubrificação a Carter.

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7.2.2- Tubo pescador. O ralo é um protetor de chapa multi-perfurada instalado na extremidade do tubo de sucção da bomba, com o propósito de impedir que corpos estranhos como trapo, estopa e outros, por vezes esquecidos nos reservatórios após uma limpeza, penetrem no corpo da mesma, comprometendo o seu funcionamento. 7.2.3- Bomba de lubrificação. O tipo de bomba empregado no esquema básico do sistema de lubrificação forçada é do tipo gerotor, mas, o mais comum é o de engrenagens. Nesse tipo, o líquido é conduzido entre os dentes das engrenagens e a carcaça da bomba. No caso da figura, a engrenagem de cima gira no sentido anti-horário e a de baixo gira no sentido horário. Uma dessas engrenagens recebe o movimento do seu acionador (engrenagem acionada), fazendo girar a outra em sentido contrário (engrenagem conduzida). 1-ROTOR INTERNO 2-CAMARA DE DISTRIBUIÇÃO PARA O BLOCO DO MOTOR. 3-CAMARA DE SUCÇÃO 4- ENCAIXE ASSIMETRICO DO PROPULSOR.

Fig.52b-Esquema da bomba tipo gerotor.

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ENTRADA DE FLUIDO

FLUIDO PARA O SISTEMA

Fig.52b-Esquema de funcionamento da bomba de engrenagem. A bomba dispõe de uma válvula reguladora de pressão que permite manter constante a pressão do óleo no sistema. Em caso de elevação excessiva da pressão, a válvula abre, comunicando a descarga com a admissão da bomba ou com o cárter e mantendo a pressão desejada no sistema. A figuras A e B mostram claramente como isso ocorre.

Fig.53-Valvula de reguladora de pressão. 7.2.4-Filtro de óleo. O filtro de óleo lubrificante tem por finalidade reter as impurezas sólidas menores que conseguem passar pelo ralo, garantindo o fornecimento de uma película de óleo isenta de impurezas entre as peças a lubrificar. O filtro de O.L. é do tipo descartável nos motores de pequeno porte, devendo ser substituído após determinado tempo de

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funcionamento previsto no manual do fabricante, ou sempre que se suspeitar que o mesmo encontra-se incapacitado de realizar satisfatoriamente a sua função.

Fig.54 -Filtro de óleo em corte.

Fig.54 a - Filtro

É muito comum encontrarmos nos filtros dos motores de pequeno porte uma válvula de alívio que permite ao lubrificante passar por fora do elemento filtrante, sempre que a pressão excede a um determinado valor. Isso acontece quando o fluido está muito viscoso (por causa do frio), ou quando o elemento do filtro encontra-se muito sujo. Assim, a válvula de alívio atua como uma proteção para o motor, pois evita uma queda de pressão no sistema provocada pela redução do fluxo de óleo. Com pouco lubrificante, o atrito entre as peças aumenta, a temperatura sobe, o lubrificante superaquece, a viscosidade cai excessivamente e o material das peças funde, principalmente o dos metais macios utilizados no revestimento das telhas dos mancais fixos e móveis. As figuras ilustram o que acabamos de expor.

fig.55-Funcionamento do filtro de óleo lubrificante.

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7.2.5-Trocador de calor. O trocador de calor (ou radiador de óleo) tem a finalidade de transferir calor do óleo lubrificante, cuja temperatura não pode ser superior a 130°C, para o meio refrigerante utilizado no motor. Nos motores refrigerados a ar o trocador de calor é instalado na corrente de ar. A transferência de calor para o refrigerante é de aproximadamente 50 Kcal / CVh para os motores refrigerados a água e de 100 Kcal / CVh nos motores com refrigeração a ar.

Fig.56a – Trocador de calor.

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Fig.56b – Trocador de calor. 7.2.6 – Oleo lubrificante. O óleo lubrificante está para o motor assim como o sangue está para o homem. Graças ao desenvolvimento da tecnologia de produção de lubrificantes, é possível, atualmente, triplicar a vida útil dos motores pela simples utilização do lubrificante adequado para o tipo de serviço. Os óleos lubrificantes disponíveis no mercado são classificados primeiro, pela classe de viscosidade SAE (Society Of Automotive Engineers) e a seguir, pela classe de potência API (American Petroleum Institute). A característica mais importante do óleo lubrificante é a sua viscosidade, que é a resistência interna oferecida pelas moléculas de uma camada, quando esta é deslocada em relação a outra; é o resultado de um atrito interno do próprio lubrificante. Existem vários aparelhos para medir a viscosidade. Para os óleos lubrificantes utilizados em motores, é adotado o Viscosímetro Saybolt Universal. O sistema Saybolt Universal consiste em medir o tempo, em segundos, do escoamento de 60 ml de óleo, à determinada temperatura. A indicação da viscosidade é em SSU (Segundos Saybolt Universal). As temperaturas padronizadas para o teste são 70°, 100°, 130° ou 210°F, que correspondem, respectivamente, a 21,1°C, 37,8°C, 54,4°C e 89,9°C. Em essência, consiste de um tubo de 12,25 mm de comprimento e diâmetro de 1,77 mm, por onde deve escoar os 60 ml de óleo.

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7.2.6 a – Classificações. A SAE estabeleceu a sua classificação para óleos de cárter de motor segundo a tabela:

A letra w (Winter = inverno) indica que a viscosidade deve ser medida a zero grau Farenheit. Observa-se que o número SAE não é um índice de viscosidade do óleo, mas sim uma faixa de viscosidade a uma dada temperatura; exemplificando, um óleo SAE 30 poderá ter uma viscosidade a 210 °F entre 58 e 70 SSU. N° SAE 5w 10 w 20 w 20 30 40 50

VISCOSIDADE SSU a 0° F SSU a 210 ° F Mínimo Máximo Mínimo Máximo 4.000 6.000 < 12.000 12.000 48.000 45 < 58 58 < 70 70 < 85 85 < 110 Fig.58-Tabela de viscosidade.

O API classificou os óleos lubrificantes, designando-os segundo o tipo de serviço. As classificações API, encontradas nas embalagens dos óleos lubrificantes, são:

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- ML (Motor Light). Óleos próprios para uso em motores a gasolina que funcionem em serviço leve; tais motores não deverão ter características construtivas que os tornem propensos à formação de depósitos ou sujeitos à corrosão dos mancais. - MM (Motor Medium) Óleos próprios para motores a gasolina, cujo trabalho seja entre leve e severo; tais motores poderão ser sensíveis à formação de depósitos e corrosão de mancais, especialmente quando a temperatura do óleo se eleva, casos em que se torna indicado o uso de óleos motor medium. - MS (Motor Severe) Óleos indicados para uso em motores a gasolina sob alta rotação e serviço pesado, com tendência à corrosão dos mancais e à formação de verniz e depósitos de carbono, em virtude não só de seus detalhes de construção como ao tipo de combustível. - DG (Diesel General) Óleos indicados para uso em motores Diesel submetidos a condições leves de serviço, nos quais o combustível empregado e as características do motor tendem a não permitir o desgaste e a formação de resíduos. - DM (Diesel Medium) São óleos próprios para motores Diesel funcionando sob condições severas, usando, além disso, combustível tendente a formar resíduos nas paredes dos cilindros sendo, porém, as características do motor tais, que o mesmo é menos sensível à ação do combustível do que aos resíduos e ao ataque do lubrificante.

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- DS (Diesel Severe) Óleos próprios para motores Diesel especialmente sujeitos a serviço pesado, onde tanto as condições do combustível quanto as características do motor se somam na tendência de provocar desgaste e formar resíduos. Com a finalidade de facilitar a escolha dos óleos pelo consumidor leigo, o API, com a colaboração da ASTM e SAE, desenvolveu o sistema de classificação de serviço indicado pela sigla "S" para os óleos tipo "Posto de Serviço" (Service Station) e C para os óleos tipo "comercial" ou para serviços de terraplanagem. Abaixo a classificação de serviço: AS=Serviço de motor a gasolina e Diesel; SB=Serviço com exigências mínimas dos motores a gasolina; SC=Serviço de motor a gasolina sob garantia; SD=Serviço de motores a gasolina sob garantia de manutenção; SE=Serviço de motores a gasolina em automóveis e alguns caminhões; CA=Serviço leve de motor Diesel; CB=Serviço moderado de motor Diesel; CC=Serviço moderado de motor Diesel e a gasolina e CD= Serviço severo de motor Diesel. Também as forças armadas americanas estabeleceram especificações para os óleos lubrificantes, que são encontradas nas embalagens comerciais como MIL-L-2104-B e MIL-L-2104C, para motores Diesel. As diferenças entre os diversos tipos de lubrificantes reside nas substâncias adicionadas ao óleo para dotá-lo de qualidades outras. São os Aditivos, que não alteram as características do óleo, mas atuam no sentido de reforçá-las. Os aditivos comumente usados são: FINALIDADE

TIPO DE COMPOSTO USADO Compostos orgânicos contendo enxofre, fósforo ou nitrogênio, tais como aminas, sulfetos, hidroxisulfetos, Atioxidantes ou inibidores de oxidação fenóis. Metais, como estanho, zinco ou bário, freqüentemente incorporados Compostos orgânicos contendo enxofre ativo, fósforo ou Anticorrosivos, nitrogênio, tais como sulfetos, sais metálicos do ácido preventivos da corrosão ou "venenos" trifosfórico e ceras sulfuradas. catalíticos Compostos organo-metálicos, tais como fosfatos, alcoolatos, fenolatos. Sabões de elevado peso Detergentes molecular, contendo metais como magnésio, bário e estanho.

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Compostos organo-metálicos, tais como naftenatos e sulfonatos. Sais orgânicos contendo metais com cálcio, cobalto e estrôncio. Compostos de fósforo, como fosfato tricresílico, óleo de Agentes de pressão banha sulfurado, compostos halogenados. Sabões de extrema chumbo, tais como naftenato de chumbo. Aminas, óleos gordurosos e certos ácidos graxos. Preventivos contra a Derivados halogenados de certos ácidos graxos. ferrugem Sulfonatos. Produtos de condensação de alto peso molecular, tais Redutores do ponto de como fenóis condensados com cera clorada. Polímeros fluidez de metacrilato. Olefinas ou iso-olefinas polimerizadas. Polímeros Reforçadores do índicebutílicos, ésteres de celulose, borracha hidrogenada. de viscosidade Dispersantes

Inibidores de espuma Silicones Fig.59-Tabela de aditivos. Como a viscosidade é a característica mais importante do óleo lubrificante, é natural que os centros de pesquisas do ramo dedicassem especial atenção a essa propriedade. Sabe-se que todos os óleos apresentam uma sensibilidade à temperatura, no que concerne à viscosidade; alguns serão mais sensíveis que outros, observando-se que os óleos naftênicos sofrem mais a sua ação que os parafínicos. Com o desenvolvimento técnico exigindo qualidades mais aprimoradas dos óleos, muitas vezes chamados a trabalhar em condições de temperatura bastante variáveis, tornou-se necessário conhecer bem as características viscosidade versus temperatura em uma faixa bastante ampla. A variação da viscosidade com a temperatura não é linear. Ou seja, não é possível estabelecer, a priori, quanto irá variar a viscosidade quando for conhecida a variação de temperatura. Os estudos desenvolvidos nessa área até os dias atuais, levaram os fabricantes de lubrificantes a produzirem óleos capazes de resistirem às variações de temperatura, de forma a se comportarem como se pertencessem a uma classe de viscosidade a zero grau Farenheit e a outra classe a 210 graus Farenheit. Tais óleos são conhecidos como "multigrade" ou multiviscosos. Os fabricantes de motores Diesel, também, como resultado das pesquisas que realizam, chegaram a desenvolver composições de óleos que hoje são encontradas a venda no mercado. A Caterpillar desenvolveu o óleo que hoje é comercializado com a classificação denominada "Série - 3", que é indicado para uso em motores Diesel turbo-alimentados e supera todas as classificações API. A Cummins 61

desenvolveu um óleo fortemente aditivado com componentes sintéticos, que denominou de "Premium Blue", cuja licença de fabricação, nos Estados Unidos, já foi concedida à Valvoline. Sua principal característica é a alta durabilidade. Atualmente, a melhor indicação para lubrificação dos motores Diesel que operam em temperaturas superiores a 14°F (-10°C), recai sobre os óleos multiviscosos (15w40 ou 20w40), que mantém durante o funcionamento do motor a viscosidade praticamente constante e são aditivados para preservar suas características durante um maior numero de horas de serviço. 8-SISTEMA DE DISTRIBUIÇÃO. A finalidade do mecanismo de distribuição é fazer com que cada fase do ciclo de funcionamento do motor ocorra rigorosamente no seu devido tempo. Por exemplo, se o motor estiver realizando a fase de compressão, é claro que tanto a válvula de admissão quanto a de descarga devem estar fechadas. Da mesma maneira, no instante da injeção do combustível no cilindro, as referidas válvulas não podem estar abertas pois, se assim acontecesse, o combustível não poderia inflamar. Esses exemplos, apesar de grosseiros, servem para você entender, de imediato, que as peças que fazem parte do mecanismo de distribuição do motor devem trabalhar de forma sincronizada, e que qualquer desvio nessa sincronização pode fazer com que o motor trabalhe mal, ou nem sequer consiga funcionar. Quando isso acontece dizemos que o motor está “fora de ponto”. A princípio, você poderia pensar que, no caso dos motores Diesel, o conceito de distribuição envolve apenas a abertura e o fechamento das válvulas de aspiração e descarga e a injeção do combustível. Na realidade, o conceito de distribuição tornase muito mais amplo quando se trata, por exemplo, de um motor marítimo de grande porte que, além de ser reversível (gira nos dois sentidos), tem arranque a ar comprimido. Essas particularidades, entretanto, serão estudadas mais adiante. Por agora vamos fazer um estudo básico da distribuição, atentando para o arranjo simplificado da figura abaixo. A uma simples olhada, você percebe que se trata do mecanismo de um motor de 4 tempos, uma vez que existe uma válvula de admissão e uma válvula de descarga na cabeça do cilindro. Além do mais, a engrenagem do eixo de manivelas tem a metade do número de dentes da engrenagem do eixo de cames. Repare que as cames do mesmo eixo transmitem movimento aos tuchos, que por sua vez transmitem movimento às hastes ou varetas. Estas hastes acionam os balancins, para abrir as válvulas de aspiração e de descarga, cada uma no seu devido tempo. Repare que os balancins articulam no eixo, o qual é fixado num suporte que não aparece na figura, mas poderá ser visto mais adiante. Vejamos agora algumas particularidades dos componentes na figura abaixo:

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BALANCIM EIXO DE CAMES

ENGRENAGEM DA ARVORE DE COMANDO DE VALVULAS

VALVULAS DE DESCARGA

ENGRENAGEM DA ARVORE DE MANIVELAS

VALVULAS DE ADMISSÃO ENGRENAGEM DA INTERMEDIARIA

Fig.61-Elementos do conjunto de distribuição. Engrenagem ou pinhão do eixo de manivelas – é fixada na extremidade do eixo de manivelas (3) , com a finalidade de transmitir o movimento de rotação do mesmo ao eixo de cames (5), por meio da sua engrenagem (4). Engrenagem ou pinhão do eixo de cames – é fixada na extremidade do eixo de cames, com a finalidade de receber o movimento rotativo do eixo de manivelas, por meio da engrenagem, e transmiti-lo ao eixo de cames propriamente dito. Nos motores de 4 tempos, possui o dobro do número de dentes da engrenagem do eixo de manivelas. Já no caso dos motores de 2 tempos, possui o mesmo número de dentes da engrenagem do referido eixo. Eixo de cames - é uma peça dotada de cames ( excêntricos ), com a finalidade de acionar as válvulas de aspiração e de descarga do motor por meio do tucho, da vareta e do balancim. Mais tarde, veremos que esse eixo pode possuir outra came, normalmente posicionada entre as duas da figura, com o propósito de acionar a bomba injetora individual de cada cilindro, como ocorre nos motores de médio e de grande porte. Tuchos - são peças que trabalham em contato com as cames, transmitindo o movimento das mesmas às varetas. Nos motores de médio e de grande porte, costumam possuir rodetes para reduzir o atrito com a came.

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Varetas - é a peça que trabalha com uma de suas extremidades em contato com o tucho e a outra em contato com uma das extremidades do balancim. A vareta transmite ao balancim o movimento alternado produzido pela came, devido ao seu formato excêntrico. Balacim - é uma peça que, articulando no eixo, fixo ao seu suporte, recebe o movimento da vareta e o transfere à válvula de admissão ou de descarga. O balancim possui em uma de suas extremidades um parafuso com porca para permitir o ajuste da folga entre a sua outra extremidade e o topo da haste da válvula, quando a mesma encontra-se totalmente fechada. Essa folga visa prevenir a válvula contra os efeitos da dilatação térmica causada pelo calor dos gases da combustão. Se não houvesse essa folga, a dilatação linear da sua haste não deixaria que ela fechasse completamente, chegando “inclusive” a impedir o funcionamento do motor por falta de compressão suficiente. Valvula de admissão - é a peça que serve de porta de entrada do ar (no cilindro do motor Diesel), ou da mistura ar+combustível (no cilindro do motor Otto). Para permitir um bom enchimento do cilindro, normalmente ela se apresenta com o diâmetro externo do seu disco maior do que o da válvula de descarga. A sua haste trabalha dentro de uma guia, geralmente substituível. Válvula de descarga - é a peça que serve de porta de saída dos gases da combustão do interior do cilindro do motor. A exemplo da válvula de admissão, é construída em aço especial e sua haste trabalha em uma guia, normalmente substituível. Apresenta normalmente um disco com diâmetro externo menor do que o da válvula de admissão. Isso é possível porque a velocidade de escoamento dos gases da combustão através dela é relativamente grande, devido à razoável pressão ainda existente nos mesmos por ocasião da sua abertura. Estando mais sujeita ao calor dos gases da combustão do que a válvula de admissão, a folga entre o topo de sua haste e a extremidade do balancim, é normalmente maior do que a da válvula de admissão. Entenda agora que, quando qualquer uma das válvulas está fechada, o seu respectivo tucho está trabalhando na parte do círculo base que gerou a came. Quando ela está em processo de abertura ou fechamento, é sinal de que a parte excêntrica da came é que está atuando nos tuchos. Algo importante a considerar no funcionamento de ambas as válvulas, é que cada uma delas, no seu devido tempo, é aberta pela ação do balancim a partir do movimento da came; já o fechamento é feito pela ação de sua(s) mola(s), enquanto vai cessando a ação do balancim sobre o topo da sua haste.

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9-SISTEMA DE ARREFECIMENTO. Um motor moderno, em geral, aproveita somente algo em torno de 30% da energia do combustível para o movimento. Os outros 70% são eliminados através de calor. Isto varia de um modelo de motor para outro, ou mesmo de um mesmo motor com versões turbo-alimentadas e pós-arrefecidas. A parte da energia do combustível transformada em calor no interior do motor deve ser dissipada para manter o motor a uma temperatura de trabalho ideal, onde maior eficiência e durabilidade são obtidas. O sistema de arrefecimento é o responsável pela troca de calor do motor com o meio ambiente, regulando sua temperatura de trabalho. O calor é transmitido ao fluido de arrefecimento que circula no bloco e cabeçotes do motor e posteriormente dissipado para o ambiente ao passar pelo radiador. Um bom funcionamento do sistema de arrefecimento é de suma importância, pois performance, vida dos componentes internos e consumo de combustível são afetados quando o motor opera fora da faixa de temperatura recomendada.

Fig.62- Sistema de arrefecimento.

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9.1-AGUA DE REFRIGERAÇAÕ. A água do sistema de refrigeração do motor deve ser limpa e livre de agentes químicos corrosivos tais como cloretos, sulfatos e ácidos. A água deve ser mantida levemente alcalina, com o valor do PH em torno de 8,0 a 9,5. Qualquer água potável que se considera boa para beber pode ser tratada para ser usada no motor. O tratamento da água consiste na adição de agentes químicos inibidores de corrosão, em quantidade conveniente, geralmente por meio de um filtro instalado no sistema, conforme recomendado pelo fabricante. A qualidade da água não interfere no desempenho do motor, porém a utilização de água inadequada, a longo prazo, pode resultar em danos irreparáveis. A formação de depósitos sólidos de sais minerais, produzidos por água com elevado grau de dureza, que obstruem as passagens, provocando restrições e dificultando a troca de calor, são bastante freqüentes. Água muito ácida pode causar corrosão eletrolítica entre materiais diferentes. O tratamento prévio da água deve ser considerado quando, por exemplo, for encontrado um teor de carbonato de cálcio acima de 100 ppm ou acidez, com PH abaixo de 7,0. O sistema de arrefecimento, periodicamente, deve ser lavado com produtos químicos recomendados pelo fabricante do motor. Geralmente é recomendado um "flushing" com solução a base de ácido oxálico ou produto similar, a cada determinado numero de horas de operação. 9.2-BOMBA D’ AGUA. A tendência natural de circulação da água, chamada de efeito termo-sifão, ocorre naturalmente. Quando ela é aquecida, fica mais leve e por si só procura o ponto mais alto do motor subindo do bloco para o cabeçote e em seguida, para o radiador por intermédio da mangueira.

Fig.63-Bomba d’agua. A bomba d'água é responsável pelo auxílio nesta circulação de água em todo sistema de arrefecimento do motor. O acionamento da bomba d'água é feito pela árvore de manivelas por intermédio da correia ou por engrenagem.

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BOMBA D’ ÁGUA

Fig.64-Bomba d’agua vista em corte. 9.3-TANQUE DE EXPANSÃO. É um reservatório incorporado ao sistema de arrefecimento, com a finalidade de receber o volume de água proveniente da expansão pelo aquecimento e de reintegrar esta água ao sistema, quando da contração do volume pelo

1- RADIADOR 2-DRENO 3-TUBULAÇÃO 4-RESERVATORIO DE EXPANSÃO. 5-ALETAS DE REFRIGERAÇÃO

Fig.64-Radiador e reservatorio de expansão.

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9.4-RADIADOR. É um reservatório de água, composto de aletas, conhecidas por colméias, que formam uma grande superfície de dissipação do calor. O radiador é feito de metais para a dissipação rápida de calor.

Fig.65-Radiador.

9.5-TERMOSTATO. A função da válvula termostática é a de controlar a temperatura do motor. Elas possuem um bulbo com cera que se expande ou contrai em função da temperatura do fluido que a envolve.

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Fig.66-Termostato. Este bulbo com cera controla mecanicamente a válvula que abre e fecha a passagem do fluido de arrefecimento do motor à entrada da bomba d'água, ou ao radiador. Quando o fluido de arrefecimento atinge a temperatura de trabalho, a válvula abre e o fluxo passa para o radiador. A válvula termostática exerce duas tarefas muito importantes: BLOQUEIO DO LIQUIDO DE ARREFECIMENTO PARA O RADIADOR

RADIADOR

Fig.-termostato

PASSAGEM DO LIQUIDO DE ARREFECIMENTO PARA O RADIADOR

RADIADOR

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1- Quando fechada acelera o processo de aquecimento do motor até a temperatura ideal de funcionamento, impedindo a circulação de água pelo radiador. Neste caso a água circuIa somente entre a bomba, bloco, cabeçote e novamente a bomba.

Fig.67-Valvula fechada.

2- Mantém a temperatura do motor em nível ide al para o bom funcionamento, isto é, a temperatura é mantida entre 800 a 120°C, atrav és da regulagem da abertura e fechamento da passagem para o radiador.

Fig.68 – Válvula aberta.

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9.6-VENTILADOR. Situado junto ao radiador, este componente em forma de espiral, força a passagem do ar pelas aletas, acelerando o processo de troca do calor. O acionamento do ventilador pode ser por embreagem viscosa, motor elétrico, polia eletromagnética, simplesmente por polia e correia.

Fig.69 a - Ventilador Para maioria dos equipamentos acionamento hidráulico.

fora-de-estrada

utiliza-se

ventiladores

de

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Fig.69 b – Ventilador de acionamento hidráulico. 9.7-TAMPA PRESSURIZADORA. Pode estar localizada no próprio radiador ou no tanque de expansão. É provida de duas válvuIas: 1 - Com a função de formar pressão no sistema de arrefecimento acima da pressão at mosférica, provocando assim a elevação da temperatura da ebulição d'água. Isto faz com que a água ferva a temperaturas superiores a 100OC independente da altitude geográfica da região. 2 - Com a função de respiro para equilibrar a pressão interna na queda da temperatura do motor. Durante a noite, em repouso, o motor vai se esfriando e a água do sistema se contrai, diminuindo de volume. Neste momento a válvula permite a entrada de ar. Caso isto não aconteça, ocorrerá a restrição dos dutos do radiador, pela formação de vácuo no sistema, além de rompimento de juntas e mangueiras.

Fig.70 -Tampa pressurizadora. 10.-CONCEITOS BASICOS DE UM MOTOR. 10.1-TORQUE. O torque de um motor de combustão interna, que varia conforme sua curva de torque, é o resultado do produto da força atuante sobre o pistão pelo raio projetado do virabrequim. O torque geralmente é expresso em m.kgf e é indicado juntamente com a rotação em que foi medido. O torque máximo de um motor, que ocorre a determinada rotação, é inferior ao torque que ocorre em sua rotação máxima. Para um automóvel, a rotação de torque máximo é importante de ser conhecida para identificação dos momentos ideais de mudança de marcha, aproveitando o torque máximo do motor, com melhor rendimento e economia de combustível. Para verificar o torque em cada situação de rotação, é necessário consultar a curva de torque do motor. 10.2-POTENCIA. Um motor converte a energia química do combustível em trabalho. A potência é o trabalho desenvolvido pelo motor, em uma determinada unidade de tempo. A 72

potência de um motor é usualmente expressa em Watts ou em CV (cavalo Vapor), onde 1 CV ≈ 736 Watts. De posse do torque e em que rotação ocorre, é possível determinar a potência desprendida pelo motor naquele instante, bastando multiplicar o torque pelo RPM. A potência de um motor em algumas literaturas estrangeiras é expresso em PS - vem do alemão Pferdestärke, e significa Cavalo Vapor, tendo a mesma grandeza do CV. A potência máxima de um motor ocorre a determinada rotação pouco inferior a rotação máxima admitida pelo mesmo. Esses valores são fornecidos pelo fabricante ou aferidos em dinamômetro. Para determinar a potência em outros regimes de giro, basta consultar a curva de potência do motor, ou submetê-lo ao dinamômetro.

Fig.71-Grafico de funcionamento de um motor de combustão interna. 10.3- CURVAS DE PONTENCIA E TORQUE. O gráfico (Fig. 71) identifica os diversos regimes de funcionamento de um motor, identificando o torque e potência máximos. As curvas de potência e torque são geradas com o uso de dinamômetros, que submetem o motor aos diversos regimes. No dinamômetro o motor é submetido a cargas e rotações controladas, podendo simular diversas condições de funcionamento. No aparelho são monitorados diversos parâmetros de funcionamento, como temperatura do motor, pressão de óleo lubrificante, consumo de combustível, dentre outros – veja Fig. 72.

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Fig.72-Dinamometro.

10.3-CILINDRADA. Representa o somatório dos volumes internos dos cilindros do motor, conforme se vê na Fig. 2.3. Assim, um motor que possui 4 cilindros, onde cada um tem o volume de 250 cm3, possui a cilindrada de 1.000 cm3, ou 1.0 litro. A cilindrada representa a quantidade de mistura ar combustível que o motor consegue conter em seus cilindros. A cilindrada é expressa em centímetros cúbicos ou, comercialmente, em litros. Geralmente a cilindrada de um motor é aproximada para o número inteiro superior mais próximo para simplificação.

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Fig.73 - Cilindrada. Potência específica É um valor de referência para comparação entre a eficiência de motores. É encontrado dividindo-se a potência máxima do motor (em CV) pela cilindrada em litros. Taxa de compressão Especifica quantas vezes a mistura é comprimida durante a fase de compressão. A taxa de compressão é calculada em função da relação entre o volume total (câmara de combustão + volume deslocado pelo pistão) e volume da câmara. O rendimento de um motor é proporcional à sua taxa de compressão, porém esta é limitada à capacidade do combustível resistir à compressão, medida pela octanagem. As taxas variam conforme o combustível utilizado. • Motores à gasolina - entre 9:1 e 11:1; • Motores à álcool e gás natural veicular (GNV) - cerca de 12:1; • Motores a Diesel em torno de 20:1. Os motores equipados com compressor ou turbo possuem a taxa de compressão menor devido ao maior enchimento dos cilindros provocada por esses dispositivos. Nesse caso a taxa é reduzida para evitar problemas de detonação causados por excesso de compressão da mistura. Para determinar a taxa de compressão de um motor, faz-se a seguinte divisão:

10.4 – EFICIENCIA VOLUMETRICA. Quanto maior a quantidade de ar admitido, maior é a potência que pode ser fornecida por um mesmo motor na mesma rotação. A relação entre o ar admitido e o

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volume deslocado pelos pistões é indicado como a eficiência volumétrica de um motor (ην %).

Onde, Q – Quantidade de ar admitido em litros por minuto; N – Rotação do motor em rpm; Vh – Volume deslocado em cm3; Z – número de cilindros. O fator 0,5 deve-se ao fato de que, em um motor 4 tempos, o ar é admitido apenas uma vez em cada rotação do virabrequim. 10.5 – RENDIMENTO DE UM MOTOR. É a relação entre a potência mecânica fornecida pelo motor no eixo virabrequim e a que lhe é disponibilizada pelo combustível durante o seu funcionamento. O motor de combustão interna aproveita apenas uma pequena parcela da energia resultante da queima do combustível. Uma unidade a gasolina, por exemplo, tem a seguinte distribuição 1: • 35% - calor retirado através dos gases de escapamento; • 32% - Calor dissipado pelo sistema de arrefecimento; • 8% - Atritos internos decorrentes do funcionamento do motor; • 25% - Energia mecânica efetivamente disponível no volante do motor. O motor Diesel possui um rendimento superior, podendo passar dos 35%. Isso se deve à maior taxa de compressão do mesmo.

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10.6 – RELAÇÃO AR COMBUSTIVEL(RAC). A mistura admitida por um motor de combustão interna só queimará em uma determinada faixa de relação. Essa relação, denominada relação ar combustível, define a relação de peso entre o ar e o combustível admitido.

Onde, Q – quantidade de ar admitida em litros por minuto; - peso específico do ar; b – quantidade de combustível consumido em cm3; t - tempo de consumo de combustível em segundos; r – peso específico do combustível. Q – quantidade de ar admitida em litros por minuto; - peso específico do ar; b – quantidade de combustível consumido em cm3; t - tempo de consumo de combustível em segundos; r – peso específico do combustível. A relação ar combustível possível de ser queimada em um motor na prática varia de 8:1 a 21:1 (rica e pobre, respectivamente). Peso específico do ar – é uma unidade que expressa o peso do ar por unidade de volume em Kg/m3. O valor varia em função da pressão e temperatura do ar:

Onde, Po – Pressão atmosférica em mmHg; Td – Temperatura da atmosfera em bulbo seco (°C). 2.9.1 - Relação ar combustível teórica Quando o combustível queima na presença de ar, a quantidade deste pode ser calculada. A relação de peso ar combustível calculada é denominada relação teórica. Supondo que a gasolina é composta unicamente por hexano (C6H14), a quantidade de ar necessária para queimar 1 Kg de combustível é calculada. • O ar é composto por aproximadamente 79% de Nitrogênio (N2) e 21% de oxigênio (O2); • A relação de massa do N2 e O2 no ar é 77% : 23%. Uma vez que,

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• •

Massa molecular do N2 é 14 x 2 = 28 Massa molecular do O2 é 16 x 2 = 32 28 A massa de N2 será 0,79 x = 0,369 28 + 32 32 A massa de O2, por sua vez será 0,21 x = 0,112 28 + 32 Conseqüentemente, 0,369 = 0,767 A relação de massa do N2 no ar é 0,369 + 0,112 0,112 = 0,233 A relação de massa do O2 no ar é 0,369 + 0,112 Quando ocorre a queima completa do combustível, a reação é a seguinte: C6H14

+ 9,5O2 = 6 CO2 + 7 H2O 6x12 + 14x1 = 86 9,5x2x16 = 304

A quantidade de ar necessária para queimar completamente 1 Kg de combustível é X Kg: 86:304 = 1:X X = 3,53Kgs A relação de masa de Nitrogênio e Oxigênio é 7:23, e a quantidade de nitrogênio necessária é Y Kg. 77:23 = Y:3,53

Y = 11,8 Kgs

Finalmente, a quantidade de ar necessária será igual a : X + Y Kgs = 3,53 + 11,8 = 15,33 (relação teórica) Essa relação também é conhecida como razão estequiométrica, considerando uma queima completa com gasolina pura. No Brasil, o uso de uma mistura de cerca de 22% à gasolina, faz com que a razão estequiométrica fique em 13,8:1.

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS:

INTERNET: http://www.jornalmotor.com.br/manutencao/materias/turbo.html http:// www.omecanico.com.br http:// www.oficinabrasil.com.br http:// www.joseclaudio.eng.br http:// www.webmecauto.com.br LIVROS: Livro do mecânico e eletricista do automóvel – Editora HEMMUS. APOSTILAS : MWM – Motores diesel básico. Motor de combustão interna – SENAI/CIMATEC MANUAL DO FABRICANTE : MWM – Motor Sprint.

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MWM – Motor ACTEON. MWM – Motor 229.

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