Sistemas de injeção Diesel

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2017-2018MINISTÉRIO DA DEFESA NACIONALEXÉRCITO PORTUGUÊSINSTITUTO DOS PUPILOS DO EXÉRCITOSistema de Alimentação Diesel45º Curso de Formação de SargentosServiço de Material MecânicaFurriel, 10074010, Bruno Raposo Furriel, 19023615, Carlos Lopes ÍndiceIntrodução5Objetivos61.O Motor Diesel71.1.Resenha Histórica71.2.Evolução e Desenvolvimento71.3.Características81.4.Principais Partes do Motor82.Tipos de Sistemas de Alimentação Diesel92.1.Sistema de injeção em linha92.2.Sistema de injeção de bomba rotativa92.3.Sistema de injeção Commom Rail (eletrónico)93.Constituição103.1.Circuito de ar103.2.Circuito de combustível103.2.1.Circuito de baixa pressão113.2.2.Circuito de alta pressão114.Funcionamento124.1.O Motor124.1.1.Funcionamento do motor a 4 tempos124.1.2.Funcionamento do motor a 2 tempos134.2.Tipos de Injeção de Combustível137.2.1.Injeção direta137.2.2.Injeção indireta13Conclusões15Referências16Anexos17“The automobile engine will come, and then I will consider my life's work complete.”(Rudolf Diesel)GlossárioPMS – Ponto Morto SuperiorPMI – Ponto Morto InferiorIntroduçãoApesar da ideia de construir um motor aproveitando a força expandida dos gases provenientes da combustão de pólvora num cilindro fechado ser proposta inicialmente por Jean de Hautefeuille em 1678, padre e engenheiro francês, somente anos depois este tipo de motor seria desenvolvido. Tendo sido este o primeiro a propor o uso de um pistão num motor térmico, é pouco provável, segundo os registos históricos, que este tenha realmente construído semelhante engenho. Somente mais tarde, em 23 de fevereiro de 1893, que o engenheiro alemão, nascido em França descendente de bávaros imigrantes, Rudolf Christian Karl Diesel, teve a sua visão patenteada (Figura 1 - Patente do motor de Rudolf Diesel). Visão essa onde o combustível seria injetado no fim do tempo de compressão do motor, originando a ignição através das altas temperaturas resultantes da compressão. Finalmente em 1897 Rudolf Diesel termina a construção do primeiro protótipo, tendo sido assim criado o motor de ignição por compressão.Após este feito, muito avanço tecnológico sofreu aquele que conhecemos hoje em dia como motor de ignição por compressão, ou simplesmente motor Diesel, em honra do seu inventor.ObjetivosNeste trabalho propomo-nos em aprofundar o funcionamento do motor diesel, nomeadamente a sua constituição e evolução histórica do mesmo ao longo dos tempos, desde a sua criação até aos dias de hoje, os tipos de motor presentes atualmente, o funcionamento dos seus ciclos termodinâmicos, e funcionamento mecânico. Iremos abordar também os sistemas de alimentação do motor, o circuito de ar e o circuito de combustível, bem como os sistemas de lubrificação e arrefecimento, indispensáveis para o bom funcionamento do motor.De modo a aprofundar e facilitar a compreensão do funcionamento do motor, serão apresentadas algumas comparações a nível de funcionamento com o motor Otto.Com este trabalho de pesquisa, pretende-se esclarecer algumas duvidas que possam existir acerca do motor Diesel, e despertar o interesse neste que é o motor na industrial automóvel com uma taxa maior de trabalho realizado, assim como de torque.O Motor DieselO motor é uma máquina destinada a converter qualquer forma de energia (térmica, elétrica, hidráulica, etc.) em energia mecânica. No caso dos motores de combustão interna, existe a transformação de energia térmica, através da queima de combustível, em energia mecânica. Resenha HistóricaO motor diesel, considerado hoje em dia um objeto vulgar, embora deslumbrante pela sua complexidade, foi desenvolvido por incontáveis grandes nomes da ciência. Impulsionado na segunda metade do século XIX, durante a Revolução Industrial, este motor imaginado por Rodolphe Diesel, contruído por Otto e com base no ciclo de quatro tempos inventado por Alphonse Eugène Beau viria a ser, em termos de rendimento energético, um dos melhores de sempre. O ar era diretamente comprimido no cilindro e o combustível injetado por um jato de ar comprimido a uma pressão superior à de compressão. Embora estes motores fossem deslumbrantes, considerados um enorme avanço tecnológico para a época que foram pensados/criados, eram mecanismos muito rudimentares. Evolução e DesenvolvimentoDevido a uma constante evolução dos motores Diesel, foram conseguidas performances e fiabilidades cada vez melhor ao longo dos anos. Evidentemente que, questões políticas e económicas influenciaram decisivamente o progresso dos motores diesel, sem esquecer que este avanço provocou significativos impactos na sociedade.Esta evolução está distante de ter terminado, devido ao aparecimento de novos sistemas de alimentação e/ou desenvolvimento de sistemas já existentes, tal com por exemplo o circuito de injeção de combustível. Robert Bosch na década de 20 resolveu este problema e ocorreram grandes avanços neste sistema, havendo injeção de combustível sem necessidade de ar comprimido o que originou motores mais pequenos e por consequente mais leves. Outro grande problema que tentou ser resolvido foi a instabilidade criada pelo sistema de combustível, começando a ser produzidos motores estacionários. No campo de emissão de poluentes, graças ao controlo eletrónico, emitem cem vezes menos poluentes do que há três décadas.Um elevado grau de precisão no funcionamento destes sistemas e seus componentes, é importante para se obter um correto funcionamento do motor sem descurar a necessidade de controle das emissões e otimização do consumo de combustível.CaracterísticasA diferença entre o motor Otto e o motor Diesel não é muita, mudando apenas ligeiros pormenores. A diferença mais relevante entre estes motores encontra-se no seu ciclo teórico e na ignição.Na maior parte dos motores Otto são preenchidos com a mistura gasosa (ar e combustível. Nos motores Diesel verifica-se, única e exclusivamente, admissão de ar puro. Neste caso, poderemos ver uma maior taxa de compressão, visto que a admissão será apenas de ar puro, não ocorrendo a possibilidade de combustão com o aumento excessivo da temperatura. Podemos verificar que nos motores Diesel as temperaturas podem chegar aos 800°C e nos motores a gasolina não ultrapassam os 450°C.Os cursos dos pistões dentro do cilindro nos motores a gasolina são muito menores, devido à explosão intensa, aproveitando melhor a intensidade do impacto. Nos motores a diesel a força da queima não é tão intensa, pelo que o curso do pistão é maior e tem maior duração. Com isto, não podemos afirmar que um motor é superior ao outro, apenas podemos constatar que existem motores que estão melhor preparados para diferentes tipos de situação. Principais Partes do MotorPara se abordar as principais partes do motor, é de salientar que este se divide em três grandes partes (Figura 2 - Esquema de motor):Cabeça ou culassa, localizado na parte superior do motor, e local onde se encontram as válvulas;Bloco do motor, ou também conhecido por bloco de cilindros, por ser nesta que se encontram os cilindros, sendo, portanto, o elemento principal do motor;Carter, é a parte inferior do motor, que tem a função de armazenar o óleo de lubrificação e arrefecimento do mesmo.No bloco do motor, existem várias peças fundamentais ao funcionamento do motor, tais como os cilindros, local onde se deslocam os êmbolos/pistões, e onde o processo de transformação da energia proveniente do combustível fornecido ao motor para energia mecânica tem início.Todo este processo não ocorre sem o bom funcionamento da biela, órgão que faz a união do êmbolo à cambota, transformando deste modo o movimento alternativo do êmbolo em movimento rotativo da cambota, e da própria cambota, que recebe este mesmo movimento dando origem a um binário.Apesar de um inúmero outros componentes do motor, não menos importantes, salientam-se ainda a árvore de cames, e as suas válvulas, que através da primeira são comandadas de modo a permitir que os gases entrem e saiam do

 

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