Explorando o conceito de motores diesel

motor dieselNesse artigo você descobrirá um pouco mais sobre motores a diesel, e quais são os principais conceitos termo-dinâmicos aplicados em motores diesel empregados no transporte e entrega de combustíveis. Clique para prosseguir a leitura.

Qualquer um que tenha visto um grande motor marítimo de expansão tripla em operação ficou impressionado com a beleza mecânica da máquina. Leve e potente, mas fácil de rodar, com estrutura complicada, mas mecanicamente simples, parece que esse tipo de motor havia finalmente alcançado a perfeição. E ainda hoje está pronto para ser substituído por um novo tipo de motor e poder de motivo; um poder motivador que até alguns anos atrás foi amplamente ridicularizado por sua insegurança. O motor a gás está conquistando a terra, conquistou o ar e agora está começando a reivindicar o mar por conta própria. Todos os motores de combustão interna são divisíveis em duas classes gerais: aqueles em que a combustão ocorre em volume constante, e aqueles em que a combustão ocorre a pressão constante; o primeiro sendo conhecido como o tipo Otto e o segundo como o tipo Brayton ou Diesel. Para tornar a diferença entre esses dois tipos mais clara, será bom seguir o ciclo de operações em cada caso. No motor Otto de quatro ciclos, o pistão no primeiro golpe puxa para baixo a mistura de combustível. O curso para cima então ocorre, comprimindo a carga até uma pressão limitada pela temperatura de ignição da carga usada. Isso geralmente é de 60 a 120 libras por polegada equar; no topo deste curso, a carga é inflamada e o pistão é empurrado para baixo pela pressão gerada pela explosão da carga. O quarto golpe segue então; o pistão subindo e os produtos de exaustão saindo pela válvula de exaustão aberta. No ciclo Diesel, o primeiro curso do pistão atrai ar puro para o cilindro; o pistão então sobe, comprimindo o ar a uma pressão de 500 ou 600 libras em relação à polegada quadrada e, assim, aumentando sua temperatura para cerca de 500 graus. C. Esta alta pressão é obtida por ter uma folga muito pequena. Na parte superior do curso de compressão, uma válvula de óleo na cabeça do cilindro é aberta e o óleo é forçado para dentro do cilindro na forma de um jato fino. Isso é imediatamente inflamado pelo ar altamente aquecido, e continua a queimar até que o óleo seja cortado em cerca de um quarto a um terço do curso para baixo do pistão. A expansão segue para o resto do curso, e o quarto curso então ocorre como no ciclo Otto. Nos motores de dois tempos de qualquer classe, o pistão descobre as portas no final de seu curso descendente, os produtos de exaustão passam através de um conjunto de portas enquanto a nova carga é soprada no cilindro sob ligeira pressão através das outras portas. A carga do curso consiste em mistura de combustível no motor Otto e ar no motor Diesel. A compressão e o curso de trabalho seguem então como no caso do motor de quatro ciclos. Três pontos de superioridade do motor Diesel sobre o motor Otto serão notados de imediato. O primeiro deles é o fato de que não há ignição presente no motor Diesel, e que, portanto, nenhum problema de ignição pode ocorrer. Também não haverá problemas de pré-ignição, pois não há combustível no cilindro durante o movimento ascendente do pistão. O segundo ponto é que não há problemas de carburação ou mistura. Num motor do tipo Otto, existe sempre uma quantidade variável de produtos de escape presentes na mistura a várias velocidades, o que exige uma regulação rigorosa do fornecimento de combustível. No motor diesel, a velocidade e a potência do motor são totalmente controladas, regulando o ponto no curso de trabalho em que o combustível é cortado. O último ponto em favor do motor Diesel é o fato de que a mudança na pressão não é violenta como é o caso do motor Otto, mas aumenta gradualmente durante o curso de compressão, atingindo o máximo no final do curso, e então permanecendo aproximadamente constante até que o corte de combustível ocorra. Os cilindros do motor Diesel são de pequeno diâmetro com um curso longo. . Os pistões devem estar bem ajustados para manter a alta compressão. Às vezes, até dez anéis de pistão são usados ​​para essa finalidade. Os combustíveis que podem ser usados ​​no motor Diesel variam desde os hidrocarbonetos mais leves até os óleos crus mais pesados. Como o combustível deve ser totalmente atomizado na entrada do cilindro, encontramos muitos tipos diferentes de válvulas para os diferentes graus de óleo. As válvulas são divisíveis, entretanto, em duas classes gerais: aquelas que fazem uso. de uma bomba de combustível para forçar o combustível para dentro do cilindro, e aqueles que usam ar comprimido para soprá-lo. Válvulas do primeiro tipo compreendem pequena passagem através da cabeça do cilindro com uma válvula de agulha para ajustar o bocal ou spray e que se abre o cilindro. O combustel bombeado para esta vvula de pulverizao por uma pequena bomba de bolo de actuao simples, a uma press de 750 libras por polegada quadrada, sendo geralmente ajustada a durao do bolo da bomba de modo a permitir a admiss do combustel atao trabalho do motor. A válvula de admissão de combustível de ar comprimido é mais amplamente usada do que o tipo acabado de descrever.
O orifício no centro desse plugue recebe a carga de óleo sob alguns quilos de pressão, durante o curso de compressão do motor, e então o ar de alta pressão a 750 libras é admitido no bujão em câmara, e o óleo soprado no cilindro de o motor na forma de uma multa Fig. I Inversão de marcha dependente da mudança de posição dos cames em relação ao virabrequim. spray. Uma válvula deste tipo de curso exige o uso de um compressor de ar separado, mas isso geralmente é necessário de qualquer maneira para fornecer ar comprimido para dar partida no motor. Para dar partida no motor por meio de ar comprimido, há uma válvula auxiliar de entrada de ar de partida, que é operada por um came na árvore de comando para admitir o ar de alta pressão em uma parte do curso de trabalho do motor. motor de ar comum. Assim que o motor capta a velocidade, as válvulas de ar são jogadas fora de operação levantando os balancins dos cames ou outro método equivalente, e o motor pega seu ciclo normal. Além de estar equipado com um dispositivo de partida automática, o motor Diesel motor também deve ser reversível, quando usado para fins marítimos. No caso de baixo Fig. 2.— Invertendo por meio de dois conjuntos de cames, um para cada sentido de rotação. potência e motores pequenos, é possível usar uma embreagem reversa ou uma hélice reversível, mas tal prática é impossível em motores de mil cavalos de potência ou mais. Existem dois métodos empregados na prática para a reversão de motores marítimos. O primeiro é mudar a posição angular dos cames em relação ao virabrequim e um ao outro. A Fig. 1 mostra um pequeno motor marítimo Diesel que emprega este método de reversão. Este motor possui características muito incomuns em relação à partida. Ele é do tipo de dois ciclos, com portas de escape controladas pelo pistão, e possui um cilindro de compressão de ar para cada cilindro do motor. Para começar, o ar comprimido dos tanques de ar é admitido nos cilindros da bomba, que agem para acionar o motor até que ele pegue seu ciclo. Este motor emprega dois eixos de came separados, um operando as válvulas de óleo e o outro acionando as bombas. “O ajuste do eixo é feito por meio de engrenagens deslizantes em espiral que acionam os eixos dos cames. Essas engrenagens deslizantes em espiral são controladas pela alavanca mais longa na extremidade esquerda do motor. A alavanca curta controla o ar de partida. O outro método é usar dois conjuntos de cames, sendo um conjunto usado para cada sentido de rotação. Estas cames são colocadas às vezes no mesmo eixo de came, que é feito longitudinalmente ajustável sob os levantadores, uma modificação faz uso de dois eixos de cames, um para a frente e outro para a ré. Esses eixos podem ser posicionados sob os levantadores de válvula. Tal arranjo é mostrado na Fig. 2. O mecanismo de reversão para os motores de dois ciclos não é tão complicado quanto o dos quatro ciclos, sendo o único mecanismo de válvula necessário para as válvulas de partida e de combustível. Provavelmente, a única característica do motor Diesel, que está causando sua introdução no campo marinho mais do que qualquer outra coisa, é sua eficiência. Testes foram feitos em motores grandes deste tipo que mostram os números quase notáveis ​​de 0,38 libra de combustível usado por hora de potência de cavalo de freio. Isto é para petróleo bruto. Os motores marítimos deste tipo, agora em uso, são em média de 0,40 a 004 libras de combustível por hora de potência do freio durante a operação a plena carga. Quando comparamos esses números com os dos melhores motores marítimos de tripla expansão, que queimam 1,46 libras de carvão por hora de potência do freio, percebemos imediatamente a grande vantagem do motor a diesel. Em números redondos, o motor Diesel irá conduzir um navio com a mesma rapidez e com 100 toneladas de combustível, como um motor a vapor faria com 350 toneladas de carvão. Além disso, o combustível líquido pode ser armazenado em tanques colocados no fundo duplo do navio; dando assim espaço anteriormente ocupado pelas caldeiras e bunkers de carvão, para o espaço de passageiros e carga. O poder de ganho do navio é assim aumentado; o espaço da sala de máquinas necessário para um motor a óleo é praticamente o mesmo que a sala de máquinas necessária para o equipamento do motor a vapor. Os acessórios necessários para o motor Diesel requerem aproximadamente o mesmo espaço que o condensador e as bombas do motor a vapor. A construção do motor de óleo marinho parece seguir as linhas padrão estabelecidas pela prática de motores a vapor; todos os grandes motores a óleo até agora construídos têm um pistão curto e usam guias fiat e uma cabeça cruzada com a construção aberta comum. Afirmou-se que é uma prática inadequada usar o pistão do tronco, devido ao leve movimento longitudinal do virabrequim quando os rolamentos axiais se desgastam. Com guias planas, esse jogo leve não faria diferença, e a construção aberta também facilita a inspeção.
Jonathan Silva

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