Máquinas Térmicas I – Prof. Eduardo Loureiro
Motores de combustão por compressão (DIESEL).
•Exemplos:
•Motor Diesel de 6 cilindros em linha. O desenho indica que os motores
Diesel são geralmente bem mais robustos que os motores de ignição por
centelha pois os níveis de tensão a que são submetidos são substancialmente
maiores devido aos altos níveis de pressão. O volume deslocado é de 10
litros, a taxa de compressão de 16,3 e normalmente estes motores são
turbo-comprimidos. O combustível é injetado diretamente no interior da
câmara de combustão.
FONTE: Heywood, 1988
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Motores de combustão por compressão (DIESEL).
•Exemplos:
•Motor de automóvel Diesel de 4
cilindros em linha. Overhead-cam design. Os
motores menores operam a velocidades
maiores., portanto, o tempo disponível
para o processo de combustão é menor.
O sistema de injeção deve garantir que a
mistura ar-combustível ocorra mais
rapidamente. Para isto, utiliza-se a injeção
indireta de combustível. Combustível é
injetado dentro de uma câmara de
combustão auxiliar que é separada da
câmara principal por uma restrição
(nozzle). Nos últimos estágios do curso
de compressão, ar é forçado através da
restrição do cilindro para a pré-câmara a
alta velocidade. O combustível é injetado
dentro desta pré-câmara com um alto
nível de turbulência e taxas bem altas de
mistura (ar-combustível) são conseguidas.
A combustão começa na pré-câmara, e o
aumento de pressão resultante força os
gases em combustão, combustível e ar
para dentro da câmara principal. Como
este fluxo de saída da pré-câmara é bem
vigoroso, o rápido processo de mistura e
queima ocorre também dentro da câmara
principal.
Motor Volkswagen Diesel, 4 cilindros, aspirado. Cilindrada: 1,47
litros, curso: 80mm, Diâm: 76,5mm, razão de compressão: 23,
potência 37 kW a 5000 rpm.
FONTE: Heywood, 1988
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Motores de combustão por compressão (DIESEL).
•Exemplos:
•Motor Turbo de injeção direta, quatro tempos, Caterpillar, 6 cilindros em
linha. Diâm.: 137,2mm, curso: 165,1mm, potência 200-300 kW a 1600-2100
rpm.
FONTE: Heywood, 1988
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Motores de combustão por compressão (DIESEL).
•Exemplos:
•Existem motores Diesel bastante grandes,
usados para propulsão naval ou geração de
eletricidade.
Operam no ciclo de dois
tempos, em contraste com os motores
menores mostrados anteriormente. A figura
mostra um motor naval Sulzer, dois tempos,
turbocomprimido, disponível com 4 a 12
cilindros, diâmetro 840mm, curso 2900mm,
potência de 1,9 MW por cilindro a 78
rev/min.
•A troca de gás entre os ciclos é feita
primeiro abrindo a válvula de exaustão e
então o pistão descobre as portas de
admissão na lateral do cilindro.
FONTE: Heywood, 1988
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Motores de combustão por compressão (DIESEL).
•Exemplos:
FONTE:
http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/
The Wartsila-Sulzer RTA96-C turbocharged
two-stroke diesel engine is the most
powerful and most efficient prime-mover in
the world today.
The Aioi Works of Japan's Diesel United,
Ltd built the first engines and is where
some of these pictures were taken.
It is available in 6 through 14 cylinder
versions, all are inline engines. These
engines were designed primarily for very
large container ships. Ship owners like a
single engine/single propeller design and the
new generation of larger container ships
needed a bigger engine to propel them.
The cylinder bore is just under 38" (96.5
cm) and the stroke is just over 98“ (249
cm). Each cylinder displaces 111,143 cubic
inches (1820 liters) and produces 7780
horsepower. Total displacement comes out
to 1,556,002 cubic inches (25,480 liters) for
the fourteen cylinder version.
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Motores de combustão por compressão (DIESEL).
•Exemplos:
FONTE:
http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/
Some facts on the 14 cylinder version:
Total engine weight: 2300 tons
(The crankshaft alone weighs 300 tons.)
Length: 89 feet
Height: 44 feet
Maximum power: 108,920 hp at 102 rpm
Maximum torque: 5,608,312 lb/ft at 102rpm
Fuel consumption at maximum power is 0.278 lbs
per hp per hour (Brake Specific Fuel
Consumption). Fuel consumption at maximum
economy is 0.260 lbs/hp/hour.
At maximum
economy the engine exceeds 50% thermal
efficiency. That is, more than 50% of the energy in
the fuel in converted to motion.
For comparison, most automotive and small aircraft
engines have BSFC figures in the 0.40-0.60 lbs/hp/hr
range and 25-30% thermal efficiency range.
Even at its most efficient power setting, the big 14
consumes 1,660 gallons of heavy fuel oil per hour.
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Motores de combustão por compressão (DIESEL).
•Exemplos:
FONTE:
http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/
The internals of this engine are a bit different
than most automotive engines.
The top of the connecting rod is not attached
directly to the piston. The top of the connecting
rod attaches to a "crosshead" which rides in guide
channels. A long piston rod then connects the
crosshead to the piston.
I assume this is done so the the sideways forces
produced by the connecting rod are absorbed by
the crosshead and not by the piston. Those
sideways forces are what makes the cylinders in an
auto engine get oval-shaped over time.
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Motores de combustão por compressão (DIESEL).
•Exemplos:
FONTE:
http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/
Installing the "thin-shell" bearings. Crank & rod journals are 38" in diameter and 16" wide:
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•Exemplos:
FONTE:
http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/
The crank sitting in the block (also known as a "gondola-style" bedplate). This is a 10 cylinder version.
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•Exemplos:
FONTE:
http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/
A piston & piston rod assembly. The piston is at the top. The large square plate at the
bottom is where the whole assembly attaches to the crosshead:
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Motores de combustão por compressão (DIESEL).
•Exemplos:
FONTE:
http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/
The "spikes" on the piston rods are hollow tubes that go into the holes you can see on
the bottom of the pistons (left picture) and inject oil into the inside of the piston which
keeps the top of the piston from overheating. Some high-performance auto engines have a
similar feature where an oil squirter nozzle squirts oil onto the bottom of the piston.
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Motores de combustão por compressão (DIESEL).
•Exemplos:
FONTE:
http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/
The cylinder deck (10 cylinder version). Cylinder liners are die-cast ductile cast iron. Look
at the size of those head studs!:
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•Exemplos:
FONTE:
http://people.bath.ac.uk/ccsshb/12cyl/
The first completed 12 cylinder engine: