Motor a Diesel

Motor a Diesel – O que é

O motor Diesel é uma Máquina que transforma energia térmica em energia mecânica.

A energia térmica é conseguida pela queima do óleo diesel, o que se da dentro de cada cilindro deste motor.

O motor de combustão interna a diesel difere da gasolina alimentado ciclo Otto, utilizando uma compressão mais elevada do combustível para inflamar o combustível em vez de usar uma vela de ignição (“ignição por compressão” em vez de “ignição”).

No motor diesel, o ar é comprimido adiabaticamente com uma taxa de compressão, tipicamente, entre 15 e 20. Esta compressão aumenta a temperatura para a temperatura de ignição da mistura de combustível a qual é formada através da injeção de combustível, uma vez que o ar é comprimido.

Como um motor a gasolina, um motor diesel é um tipo de motor de combustão interna.

A combustão é outra palavra de queima, e os meios internos dentro, de modo que um motor de combustão interna é simplesmente uma onde o combustível é queimado no interior da parte principal do motor (os cilindros), onde a energia é produzida.

E Como Isso Acontece?

No motor diesel uma mistura de combustível – ar é inflamada e ao se expandir movimenta o pistão. Isso acontece em 4 tempos (ou fases) ocupando 2 rotações do girabrequim para cada tempo – motor.

Rudolf Diesel (1858-1913)

Rudolf Diesel

O motor diesel foi patenteado pela primeira vez em 1892 por Rudolf Diesel.

Rudolf Diesel  é o nome do inventor do motor ciclo diesel. A partir de 1895, este motor mais econômico encontrou grande aceitação em matéria de motores marítimos e estacionários.

Mas Rodolf diesel não conseguia resolver um inconveniente: o motor não atingia rotações elevadas.

Sua câmara de combustão exigia que o combustível fosse injetado, na quantidade e momentos certos, através de ar comprimido; um processo complicado, lento e viável apenas para motores grandes e de baixa rotação.

Robert Bosch (1861-1942)

Robert Bosch

É neste ponto que Robert Bosch dá a sua contribuição decisiva, viabilizando de uma vez por todas a limitação de combustível dos motores diesel de alta rotação. Em meados de 1923, após os primeiros testes, surgia um sistema de injeção pulverizado a pressão. Era mais compacto, mais leve e capaz de desenvolver maior potência.

Em 1927, a primeira bomba injetora deixa a fábrica, fruto da experiência industrial que Robert Bosch acumulou no desenvolvimento do sistema de ignição do motor ciclo Otto.

O que um inventou o outro Viabilizou

A mesma racionalização operacional e cuidados técnicos viabilizam a produção da bomba injetora diesel, em série e a custos econômicos.

Esta conquista foi uma injeção de ânimo para que os fabricantes continuassem a desenvolver este tipo de motor.

Hoje a Bosch é líder mundial na fabricação do sistema de injeção diesel. Isto é resultado de uma cooperação integrada com seus clientes ao longo de 60 anos, produzindo idéias avançadas para posterior desenvolvimento de modernos sistemas.

Está aí a razão da alta confiança que o Sistema de Injeção diesel Bosch desfruta em todo o mercado internacional.

As partes fundamentais do Equipamento Diesel

O equipamento de injeção Bosch consta de: bomba injetora PE, regulador de rotação, bomba alimentadora, avanço de injeção, filtro de combustível e porta injetores e bicos injetores.

Bomba Injetora

E a unidade responsável em dosar o óleo diesel na quantidade exata e enviá-o ao correspondente cilindro do motor no momento exato para seu bom funcionamento e desempenho.

Peças essenciais da bomba injetora: 

Eixo de comando: Acionado pelo próprio motor.
Tucho de roletes: Acionado pelo ressalto do eixo de comando.
Elemento bomba: Pistão e cilindro – dosifica e bombeia o combustível para o motor.
Válvula de pressão: Permite a passagem do combustível para o motor mas impede seu retorno, mantendo os tubos de pressão sempre cheios.

Motor a Diesel – Bomba Injetora

Ao descer, o pistão aspira combustível para dentro do cilindro do elemento. Enquanto o pistão vai subindo, o combustível vai sendo debitado aos porta-injetores através da válvula de pressão até o momento em que a hélice do pistão descobre o orifício de comando.Alteração do Débito – Devido ao traçado especial da hélice e ao movimento de giro do pistão que lhe é dado pela haste de regulagem, altera-se o curso útil do pistão e, com isso, a quantidade de combustível debitada do motor.

Movimento de giro do pistão dado pela haste de regulagem depende principalmente do funcionamento do regulador de rotação.

Válvula de Pressão – Fecha o tubo evitando que ele se esvazie.

Com a Haste de regulagem atuada pelo regulador, o pistão da bomba é girado via a manga de regulagem. Altera-se assim a posição da hélice do pistão.

Dependendo do tamanho e do tipo da bomba injetora, a regulagem do débito será feita através de um destes dois princípios diferentes:

Coroa e cremalheira
Alavanca na manga de regulagem.

Na execução com alavanca, a haste de regulagem tem uma fenda de guia para cada elemento da bomba, na qual se encaixa uma cabeça esférica ou um pino de alavanca da manga de regulagem.O regulador centrífugo de rotações utiliza a força centrífuga desenvolvida em conjuntos de massas rotativas que se opõe à força de mola ou de molas pré-calibradas. A busca do equilíbrio entre duas forças se constitui na regulagem propriamente dita.

Com a força centrífuga – conseguida através da rotação do eixo de comando (acionamento da bomba) – que age sobre um conjunto de pesos centrífugos e alavancas, se consegue o movimento necessário de uma haste de regulagem. Esta haste atua sobre os elementos da bomba, os quais determinam maior ou menor quantidade combustível para o motor. O regulador atua também de acordo com o posicionamento do pedal acelerador.

Neste regulador, as molas de regulagem acham-se no interior dos contrapesos e atuam diretamente sobre elas. O regulador RQ regula a rotação de marcha lenta e a rotação máxima. No âmbito intermediário de rotação não há regulagem automática; a rotação do motor será, então definida pela posição do pedal do acelerador. Pode-se encontrar o regulador RQ também para a regulagem apenas da rotação máxima. Os reguladores RQ são aplicados em veículos locomotivas e motores estacionários.

Como no regulador RQ também neste regulador as molas de regulagem acham-se no interior dos contrapesos e atuam diretamente sobre eles. O regulador RQV regula todas as rotações desde a de marcha lenta até a máxima. São aplicados em veículos e motores estacionários.

Regulador RSV

Neste tipo de regulador, a mola de regulagem se acha instalada fora dos contrapesos. A força centrífuga atua primeiro sobre um sistema de alavancas para depois atuar sobre a mola de regulagem. O regulador RSV regula todas as rotações desde a de marcha lenta até a máxima.

São aplicados em tratores, motores estacionários (grupo geradores) e em veículos.

Para a lubrificação das peças móveis da bomba tais como eixo, de comando, tucho de roletes etc, e também do regulador de rotações é colocada uma certa quantidade de óleo lubrificante no carter da bomba injetora. Durante o funcionamento, ocorre uma circulação do óleo pois que a bomba injetora, esta ligada ao sistema de óleo lubrificante do motor.

A bomba alimentadora é um bomba que aspira o combustível do tanque e o envia sob pressão através do filtro de combustível para dentro da câmara de aspiração de bomba injetora. A bomba alimentadora é acionada pelo eixo da bomba injetora. Como parte da bomba alimentadora, temos a bomba manual que servirá para bombear o óleo para o sistema sempre que após desmontagem da bomba injetora houver necessidade de preencher o sistema com óleo diesel e proceder sangria do mesmo.

O óleo diesel enviado pela bomba vai ter ao porta-injetor via tubo de pressão. O conjunto porta-injetor fixa o bico injetor no cabeçote do motor.

1 – Alimentação
2 – Corpo do Porta-injetor
3 – Porca e fixação do bico
4 – Disco Intermediário
5 – Bico injetor
6 – Porca de conexão
7 – Filtro tipo bastão
8 – Conexão de retorno
9 – Arruelas (discos) de ajuste da pressão
10 – Alimentação
11 – Mola de pressão
12 – Pino de pressão
13 – Pinos de Alimentação do bico injetor

Basicamente o porta-injetor é constituído do corpo do porta-injetor, anel intermediário e porca de fixação do bico além do pino de pressão, mola de pressão, arruelas de ajuste de pressão e do próprio bico injetor.

Bico de pino

Para Motores de Injeção Indireta (DN) e Bicos de Furos I – Para Motores de Injeção Direta (DL)

1 – Corpo do bico
2 – Agulha do bico
3 – Cone de pressão
4 – Câmara de pressão
5 – Pino de estrangulamento

1 – Corpo do bico
2 – Cone de pressão
3 – Câmara de pressão
4 – Agulha do bico
5 – Furo cego
6 – Furos de injeção

Motor diesel de Injeção Direta

Neste tipo de motor o combustível é injetado diretamente na câmara de combustão. A pulverização perfeita necessária à ignição docombustível é conseguida, neste caso, com o uso de bicos injetores de furos.

Se por motivos de construção, faltar espaço para a montagem do injetor normal (por exemplo, entre as válvulas) ou se for necessário diminuir o aquecimentos mediante redução da superfície do injetor exposta ao calor, convém utilizar bicos compridos ou DLL.

Tubos de Pressão

Os tubos de pressão devem ser de boa procedência. Sem costura, isentos de farpas, lisos, perfeitamente limpos e, de acordo com indicação do fabricante do veículo. Se os tubos não corresponderem ao especificado fatalmente haverá formação de lascas que conduzidas pelo óleo diesel chegam aos porta-injetores e bicos, danificando o assento da agulha. Muitas vezes essas lascas são responsáveis por engripamento do bico ou quebra da agulha, quase sempre inutilizando-os.

Sentido do fluxo e abertura na tampa (internamente) no filtro duplo (à esquerda) e no filtro paralelo (à direita). No caso de inversão do sentido do fluxo, os orifícios na tampa são dispostos simetricamente.

Filtro de Box Duplo

1 – Saída
2 – Parafuso de sangria
3 – Tampa
4 – Bujão no furo de enchimento
5 – Anel de vedação
6 – Entrada
7 – Tampa
8 – Tubo interno
9 – Carcaça metálica
10 – Elemento filtrante bobinado

Filtro de Box Duplo com Elementos Substituíveis

1 – Saída
2 – Parafusos de sangria
3 – Porca de Fixação
4 – Tampa
5 – Bujão no furo de enchimento
6 – Entrada
7 – Elemento tipo tubo feltro (grosso)
8 – Carcaça
9 – Elemento filtrante bobinado (fino)

Motor a Diesel – Invenção

O motor diesel é de invenção relativamente recente; tendo começado a difundir-se na indústria há cerca de trinta anos. Sua grandiosa aceitação reside especialmente em apresentar o mais alto rendimento térmico obtido em máquinas térmicas e na possibilidade de usar vários combustíveis líquidos de baixo preço.

Originariamente era pesado e lento; porém sua evolução construtiva foi rápida, e hoje em dia se adapta vantajosamente aos mais variados misteres tanto na indústria, como na marinha, na aviação e no automobilismo.

Funciona de 2 ou 4 tempos, como o motor de explosão. Diferencia-se especialmente deste pelo fato de, na 1ª fase aspirar ar puro em vez de mistura detonante; na fase seguinte compressão- a forte compressão dessa massa de ar a 30 ou 35 atmosferas , eleva sua temperatura a 400º ou 600º, suficientes para queimar o combustível que sob grande pressão e finamente pulverizado, é injetado em seu seio; a combustão opera-se, assim, de forma gradual, e dura pelo período de injeção do óleo combustível.

Relativamente ao motor de explosão, é privado de carburador e aparelho de ignição; entretanto, necessita de uma bomba de óleo e pulverizadores de construção muito acurada. Dentre os diversos combustíveis empregados nesses motores, salientam-se o óleo mineral (gás oil e diesel oil), o óleo residual do petróleo (fuel oil), óleo de alcatrão e os óleos vegetais (babaçu, amendoim, algodão, etc.).           

HISTÓRIA

A designação motor a diesel é homenagem a Rudolf Diesel, engenheiro alemão. 

Diesel construiu seu primeiro motor em 1893. O motor  explodiu e quase o matou, mas ele provou que o combustível poderia ser inflamado sem uma centelha. Diesel colocou em funcionamento o primeiro motor bem – sucedido em 1897.

Mais tarde, sir Dugald Clerk, cidadão britânico, desenvolveu o diesel de dois tempos.

Motor a Diesel – Funcionamento

Quando, em 1885, o engenheiro alemão Daimler construiu o primeiro motor de combustão interna capaz de mover um veículo com razoáveis condições de segurança e economia, começou uma corrida em busca de aperfeiçoamentos, que dura até hoje.

Em 1894, outro engenheiro alemão, Rudolf Diesel, houve por bem simplificar o princípio de funcionamento do motor a explosão. Nasceu assim o motor diesel, que iliminou a necessidade de um circuito elétrico relativamente complicado para iniciar a combustão da gasolina. Nesse tipo de engenho, o combustível – o óleo diesel – queima por ação do calor que se liberta quando o ar é altamente comprimido.

O novo motor, dotado de uma eficiência térmica muito mais elevada que a dos motores a gasolina, logo encontrou emprego em instalações industriais e na produção de veículos pesados, como locomotivas, grandes caminhões e navios.

O rendimento, o tempo de vida útil, a segurança de funcionamento e o baixo custo de manutenção são algumas das características que fazem do motor diesel o preferido nesse tipo de aplicação.

Ciclo de um motor diesel

A

A. No primeiro estágio do ciclo de combustão, chamado indução, o ar é aspirado para o interior do cilindro, penetrando nele através da válvula de entrada.

B

B. Durante o segundo estágio, a compressão, o pistão sobe e comprime o ar dentro do cilindro, em proporção muito mais elevada do que num motor a gasolina comum.

C

C. Na ignição, o combustível é injetado no ar comprimido a alta temperatura, entrando em combustão espontânea e forçando o movimento do pistão para baixo.

D

D. No último estágio, denominado exaustão, os gases que se formaram na fase anterior são expelidos do interior do cilindro pelo movimento ascendente do pistão.

No motor diesel a descida do pistão não aspira mistura combustível; somente ar puro entra no cilindro. E, quando o pistão se desloca para cima, apenas esse ar sofre compressão. A compressão interna no cilindro atinge um grau muito mais elevado que nos motores a gasolina – suas taxas de compressão vão de 14:1 a 25:1.

Em conseqüência, a temperatura do ar comprimido eleva-se consideravelmente, chegando a ultrapassar os 700º. À medida que o pistão se aproxima do limite máximo de seu curso, um fino jato de combustível é impulsionado para o interior do cilindro. Devido à alta compressão, o ar fica tão quente que, ao receber o combustível, faz este entrar em combustão espontânea, dispensando a presença da vela de ignição (ou ignição eletrônica).

Como no motor diesel o volume de ar aspirado para o interior do cilindro é sempre o mesmo, a velocidade da máquina é controlada apenas pela quantidade de combustível fornecida pelo injetor.

O motor diesel permite adaptações para funcionar com praticamente qualquer tipo de combustível, desde os óleos vegetais, até o gás natural e a gasolina de alta octanagem; porém, o mais comum e adequado é o óleo diesel destilado do óleo mineral cru. O óleodiesel é mais volátil que a gasolina e seu ponto de combustão situa-se aproximadamente a 75ºC.

Motor a Diesel – Combustível

Em 23 de fevereiro de 1893, o engenheiro alemão Rudolf diesel recebe a patente para o seu motor de autoignição. O motor Diesel se destaca ainda hoje pela economia de combustível.

A história do motor a óleo diesel, que hoje impulsiona máquinas de todos os tipos, locomotivas, navios, caminhões e carros, começou no século 19. Seu inventor foi o alemão Rudolf Diesel, filho de pais alemães, nascido em Paris a 18 de março de 1858 e falecido em 30 de setembro de 1913, quando o seu navio cruzava o Canal da Mancha.

Suas pesquisas sobre motores de combustão interna o levaram a escrever, em 1893, o livro Teoria e construção de um motortérmico racional. Sua idéia era comprimir rapidamente o ar no motor e injetar combustível, de modo a provocar uma autoignição.

Diesel tinha a teoria, mas lhe faltava um motor para testar seus experimentos. Na busca por um patrocinador, a chance lhe foi dada pela firma MAN, de Augsburg, no sul da Alemanha. No começo de 1897, foi construído o primeiro motor Diesel do mundo. Sua peculiaridade, na época, foi o alto grau de rendimento. Ele conseguia aproveitar um quarto da energia (combustível) para colocar omotor em movimento. Hoje, pode parecer pouco; mas, na época, foi um recorde.

Problemas nos EUA

O motor Diesel passou a ser largamente usado na indústria de construção naval, automobilística e aeronáutica (dirigíveis). Em 1900, Rudolf diesel foi para os Estados Unidos, onde já gozava de grande prestígio. Mas seu sucesso durou pouco. Conflitos sobre registros de patentes, especulações financeiras malsucedidas e problemas psicológicos o levaram à beira da falência.

Diesel retornou à Europa para prosseguir suas pesquisas. Morreu numa viagem à Inglaterra, onde pretendia expor às autoridades navais daquele país novas possibilidades para o uso de seu motor. A cabine do navio em que viajava chegou vazia na Inglaterra. Alguns dias depois, seu corpo foi encontrado boiando no Mar do Norte.

Os marinheiros que o acharam guardaram seus documentos e o devolveram ao mar. Somente em terra é que viram tratar-se do famoso inventor alemão Rudolf Diesel.

Fonte: br.geocities.com/www.dw-world.de/www.adorofisica.com.br