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sexta-feira, 31 de agosto de 2012

Motor 2 Tempos



Os motores 2 Tempos (2T) são motores muito interessantes, sua simplicidade e alta potência agradam muitos fãs de automobilismo. Estes motores contam muitas histórias de vitorias tanto em corridas de motos quanto de carros, com sua simplicidade a manutenção durante os campeonatos eram facilitada e ao mesmo tempo demostravam confiabilidade por sua durabilidade.

Esses motores não só faziam sucessos nas pistas, mas nas ruas muitos automóveis e motos eram equipados com eles, como por exemplo o DKW e as motos Yamarra DT 200, DT 180, etc.

Hoje em dia estes motores sofrem muito com falta de investimentos e também com preconceito dos fabricantes de motores. A razão de tudo isso é o alto consumo de combustível e óleo lubrificante, e a alta produção de poluentes por conta da queima do óleo lubrificante junto com o combustível.

Hoje em dia com a alta tecnologia empregada em motores 4 Tempos, os motores 2T tem sua aplicação muito restrita, sendo inviável sua aplicação nas faixas de potência superiores a 50 CV para motores com ignição por centelha. Esta convenção existe não só por conta da alta emissão de poluente mas sim principalmente pelo consumo. Como pode ser visto na figura acima, a configuração dos motores 2T são diferentes dos 4T, as válvulas de admissão e escape são janelas alojadas nas laterais dos cilindros, sendo que a janela de escape tem um diâmetro um pouco maior do que a de admissão, a razão disto é que os gases queimados necessitam sair antes que os gases novos entrem no cilindro e a pressão interna do cilindro necessita ser aliviada para que os gases novos entrem nos cilindros, portanto a nova mistura ar-combustível também ajuda a fazer a lavagem dos gases queimados, e por conta disto parte do combustível sai pela janela de escape durante a lavagem, diminuindo o rendimento térmico e aumentando o consumo especifico. 

Nos motores de ignição espontânea (Diesel), a situação é diferente, por sua relação peso/potência ser inferior aos motores Diesel equivalentes 4T, isso significa que são motores de mesma potência mas os 2T são menores e mais leves que os 4T, sua faixa de aplicação restringe-se a motores grandes (exemplo motor de navio), vide foto abaixo, tudo por conta de serem mais compactos. Mas o consumo de combustível ainda é mais elevado que seu equivalente 4T, isso não é por conta de que parte do combustível sai pelo escape, mas por que os 2T Diesel necessitam de um compressor na admissão para prover o ar de entrada, e esse compressores são acionados pelo próprio motor o que rouba potência do mesmo, elevando assim seu consumo especifico. Na figura abaixo retirada do site http://www.joseclaudio.eng.br/grupos_geradores_1.html isso pode ser observado com mais detalhes.



Motor 2T Diesel Wärtsilä-Sulzer RTA96-C
 
 

Caracteristicas do motor 2T

Nos motores 2T os tempos de motor são os mesmos que ocorre nos 4T: Admissão, Compressão, Explosão e Escape, mas o que diferencia 2 e 4 Tempos é a maneira de como eles trabalham. Enquanto o 4T trabalha 1 tempo de cada vez, necessitando 2 voltas do virabrequim para completar um ciclo. O 2T trabalha com (Admissão e Escape) sendo um tempo, (Compressão e Explosão) sendo outro tempo, totalizando 2 tempos, isso tudo em uma volta do virabrequim.
 
Portanto em resumo ocorre produção de trabalho (Explosão) em todas as rotações, produzindo assim mais potência que seu equivalente a 4T, sem perda de bombagem que ocorre no tempo de admissão do motor 4T e perda de compressão, que ocorre no tempo de compressão, Mas com um consumo de combustível que não chega a ser o dobro dos motores 4T, mas pode chegar perto disto.
 

 Tentativas de inovações

Durante as décadas de 70, 80 e 90 muitos engenheiros e inventores tentaram modificar o motor 2T para adequa-lo às novas leis de emissões que começaram a vigorar nos Estados Unidos e Europa a partir da década de 70. Algumas invenções conseguiram sobreviver por alguns anos, com por exemplo a adição de uma válvula na entrada de ar do motor, controlando melhor o fluxo de ar na camara de combustão e no cárter.
 
Mas conforme os anos foram passando, as leis foram apertando, e mais modificações teriam que serem feitas para que o velho 2T continuasse a ser produzido, perdendo assim sua maior virtude, ser simples e barato.
 
Mas na década de 80 e 90 novas idéias começaram a surgir, e modificações simples para separar o óleo lubrificante da misturas começaram a aparecer; um exemplo era embulos externos á camara de combustão que subiam e desciam pela diferença de pressão que ocorriam dentro do motor; mas o que realmente interessou foi instalar um sistema de injeção direta de combustível e um compressor na admissão para prover o ar, como nos motores 2T Diesel. Mas este sistema era muito caro para a época e ficou somente na ideia. Uma empresa australiana (Orbital) comprou a ideia e esta produzindo este motor com estas modificações, mas com aplicação somente náutica, onde as leis de emissões ainda não é tão rígida.
 
Por fim, hoje em 2012 para um motor 2T chegar a ser produzido dentro das leis as modificações seriam:
 
  1. Separar o óleo lubrificante da mistura ar-combustível, não deixando a mistura passar pelo cárter, instalando um supercharger na admissão para prover o ar, pois o 2T não tem a sucção de ar como o 4T.
  2. Implantar sistema de lubrificação com cárter úmido com os sistemas por salpico ou pressão. Os motores 2T usam o sistema de cárter seco. Com isso adiciona-se; bomba de óleo, filtros, um bloco de motor mais elaborado com galerias de óleo, pescador e mangueiras.
  3. Válvula de escape no cabeçote, isso é necessário para melhorar a turbulência o swirl dentro da câmara de combustão, provendo melhor queima de todo combustível. Com isso adiciona-se; eixo comando no cabeçote, molas, válvulas, incertos de válvulas, polias e correias.
  4. Sistema de refrigeração a água, com este sistema a temperatura de combustão e do motor em geral é mais controlada, melhorando e muito o consumo, a combustão e o rendimento térmico do motor. Os motores 2T usam em geral sistema de refrigeração a ar. Com isso adiciona-se; bomba d'água, válvula termostática, radiador, mangueiras, reservatorio expansor, bloco do motor com galerias de água.
  5. Injeção direta de combustível, com este sistema o controle da combustão é muito superior aos carburadores e sistemas de injeção indireta, além de uma redução no consumo de combustível muito consideravel. Com isso adiciona-se; todos os sensores, atuadores e módulo do sistema eletrônico.
  6. Calibração do módulo do motor.
Como pode-se observar a maior virtude o motor que é a simplicidade desapareceu, e mesmo com toda esta modificação, o motor 2T iria consumir mais combustível que seu equivalente 4T.
 
     




quarta-feira, 29 de agosto de 2012

Princípios básicos de funcionamentos

Princípios básicos de funcionamentos


Olá a todos, como primeira postagem oficial, acho interessante expor um pouco os princípios básicos de funcionamento dos motores de combustão. Sei que não é difícil encontrar na internet este tipo de assunto para quem tem interesse em entender o que acontece debaixo do capo de seu carro. mas como todo inicio preciso começar pelo básico, mas é claro um pouco mais detalhado do que normalmente se encontra por aí.

Introdução às máquinas térmicas

As máquinas térmicas são dispositivos que permitem transformar energia térmica em trabalho. Essa energia pode ser conseguida de diversas formas: combustão, energia elétrica, atômica, etc.
Vou me dedicar apenas na energia liberada pela combustão, transformada em trabalho mecânico.
Esta combustão é realizada através da reação química entre o ar atmosférico e um "fluido ativo" (combustível) que após uma ignição, libera o impulso e a pressão necessária para empurrar um embulo dentro de um cilindro com velocidade e força consideráveis.
Quanto ao comportamento do fluido ativo, as máquinas térmicas são classificadas em:
  • Motores de combustão externa, quando a combustão acontece externamente ao combustível; máquinas a vapor.
  • Motores de combustão interna, quando o combustível participa diretamente da combustão; motores 2 e 4 tempos, diesel, etc.
Nos dedicaremos apenas aos motores de combustão interna.

E estes motores classificam-se em:
  • Motores alternativos: que envolve o vai-vem de um pistão em um cilindro (movimento alternado).
  • Motores rotativos: quando o trabalho é obtido através de um movimento rotativo; Turbina a gás.
  • Motores de impulso: quando o trabalho é obtido através da força de propulsão gerada por gases expelidos a alta velocidade; motores a jato e foguetes.
Nos dedicaremos aos motores alternativos.

Bom resumidamente, quando você abre o capo do carro, o que você esta olhando é:
MÁQUINA TÉRMICA DE COMBUSTÃO INTERNA DE MOVIMENTO ALTERNADO.
E os componentes básicos dentro desta máquina pode ser visto na ilustração abaixo.
 
 

Classificação dos motores alternativos

Um termo importante para seguir o entendimento do sistema é a "ignição".
A ignição é o inicio da combustão, e ela pode ser iniciada de diferentes formas dependendo do combustível utilizado no motor.
  • Motores de ignição por faisca ou Otto; nestes motores a ignição se dá através de uma faisca que salta entre os eletrodos de uma vela, que esta em contato com a mistura ar-combustível dentro do cilindro do motor, gerando a explosão e a pressão para empurra o pistão para baixo, gerando trabalho.
  • Motores de ignição espontânea ou Diesel; nestes a ignição se dá através da compressão do ar nos cilindros, que consequentemente aumenta a temperatura do ar, e quando é injetado o combustível ele explode pela alta temperatura. Gerando o mesmo movimento do pistão dos motores Otto. 

Tempos dos motores alternativos

Após a ignição, os motores alternativos seguem uma rotina, que são denominadas de "tempos do motor", São eles:
  • Admissão: Primeiramente o motor aspira a mistura ar-combustível (no caso dos motores Otto) ou somente o ar (no caso dos motores Diesel) para dentro dos cilindros, através da válvula de admissão que permanece aberta durante o movimento descendente do pistão, fazendo assim o fenômeno da sucção do ar.
  • Compressão: A mistura (motores Otto) ou o ar (motores Diesel) é comprimido dentro do cilindro através do movimento ascendente do pistão, até o mesmo atingir o PMS (Ponto morto Superior) para conseguir a temperatura e pressão necessária para a ignição espontânea nos motores Diesel ou a homogenização e turbulência nos motores Otto.
  • ExplosãoAlguns instantes antes de o pistão atingir o PMS dá-se a faisca na vela (motores Otto) ou a injeção do óleo diesel (motores Diesel) para iniciar a combustão, que aumenta quase que imediatamente a pressão e temperatura para impulsionar o pistão para o PMI (Ponto Morto Inferior), gerando somente neste tempo o trabalho do motor, transformando assim o movimento retilíneo do pistão em movimento rotacional do virabrequim (eixo do motor).
  • Escape: Após a queima da mistura forma-se os gases de escape que precisam ser retirados de dentro dos cilindros, então se abrem as válvulas de escape e no movimento ascendente do pistão, do PMI para PMS, expulsão os gases para o escapamento.
Como pode ser observado, esta descrição acontece em motores Otto e Diesel de 4 Tempos, e tudo isso acontece em dois giros do virabrequim (eixo do motor) ou dois vai-vem do pistão, ou mais tecnicamente, 2 rpm (rotação por minuto).
Mas para ter uma idéia de como isso acontece rápido, um motor trabalhando num regime normal esta por volta de 3000 a 4000 rpm, podendo chegar a 7000 rpm na aceleração máxima.
 
 Bom, esta foi uma breve explicação de como os motores mais comuns funcionam, através disto, é possível acoplar uma transmissão (cambio) no motor para gerar movimento às rodas de um carro, ou acoplar um gerador para gerar energia elétrica, ou acoplar uma bomba centrífuga para prover movimento em um fluido dentro de tubulações, e varias outras possibilidades para movimentar tudo que se imagine.  


terça-feira, 28 de agosto de 2012

Apresentação

Apresentação

Olá fissurados por motores de combustão interna, meu nome é Rodrigo Rebelatto, sou engenheiro mecânico automobilístico apaixonado por motores.

Estou abrindo este blog para discutirmos sobre motores de todos os tipos, modelos e tamanhos.

Minha intenção é divulgar notícias, comentários, funcionamento, novas tecnologias e inovações que cercam o mundo destas máquinas térmicas que movem o mundo hoje em dia.