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 A COMPRESSÃO

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LOYO

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MensagemAssunto: A COMPRESSÃO   Dom Mar 08, 2009 2:30 pm

Boas
Na continuação de poder ajudar quem necessite de transformar um motor :wink:
As figuras são as que consegui :?
Estas técnicas aqui expostas servem para qualquer motor, brevemente colocarei mais sobre o Boxer :wink:

A compressão
Nos motores o rendimento aumenta com o aumento do grau de compressão da mistura.
Um motor em condições normais (o rendimento de um motor é logicamente afectado por muitas outras características) por exemplo considerar-se ter um rendimento de uns 40%, com uma compressão de 6:1, enquanto com uma compressão de 10: 1, o rendimento aumenta aproximadamente para uns 50% e continua a aumentar de forma menos acentuada para compressões mais altas.

Portanto verificamos que quanto maior for o grau de compressão maiores os rendimentos, Até certo ponto na prática é verdade.

Com um alto grau de compressão produz-se uma maior relação volumétrica, o poder de explosão da mistura combustível+ar é muito superior, o que provoca uma rotação mais violenta da cambota e consequentemente um número mais elevado de rotações por minuto.
Numa mesma unidade de tempo temos um número de rotações muito superior, e a potência do motor aumenta de modo sensível.

O aumento da relação de compressão é uma das modificações mais importantes para a al¬teração de um motor e, em muitos casos, a que produz os mais generosos aumentos de potência. No entanto nem tudo é assim tão simples, (já estavam com ideias), também tem os seus inconvenientes que são os seguintes: As resistências internas do motor; A detonação; A auto- ignição.

Começo pela ultima a Auto – ignição que mais não é do que a inflamação espontânea da mistura sem que nela intervenha a faísca eléctrica da vela.
O pior deste defeito consiste é que a explosão se produz em qualquer momento e portanto fora do tempo.

A auto-ignição produz-se sempre por excesso de calor, o aumento de compressão traz consigo um aumento de calor muito considerável, origem deste problema.

Devido ao calor, formam-se no interior da câmara de combustão pontos quentes ou incandescentes, sejam partículas de carvão ou mesmo os próprios eléctrodos da vela que trabalham em muito más condições: estes pontos incandescentes provocam a explosão da mistura de modo imediato, sem esperar que esta se produza no ponto morto superior, o que ocasiona terríveis esforços sobre a cambota, esforços que podem chegar a deformá-la ou a parti-la.

Normalmente a auto-ignição, que é uma consequência, da detonação, que pode ser ocasionada por um exagerado aumento na relação de compressão.

Devido a aumentos inadequados da compressão podem produzir-se outro dos fenómenos que consiste na detonação.

Quando se produz a faísca eléctrica, a combustão de gás não se propaga de forma instantânea, a velocidade da combustão é relativamente lenta, apenas 30 m/s, o que representa uma velocidade de 180 km/h, motores onde a compressão começa a ser alta, a partir de 7: l, sucede que a onda da explosão não se propaga de modo total à velocidade que referi, mas por exemplo, quando a combustão vai a meio, aumenta de uma forma súbita a mais de 1 00 m/s. Isso é devido ao facto de as ondas de propagação da explosão, que procuro representar por intermédio da figura,

ao alcançarem certo grau de expansão, comprimem, mais a mistura que ainda não foi queimada, submetendo-a a uma compressão altíssima, que faz que aquela expluda mais em virtude desta compressão que por causa da faísca. Isto produz pressões muito altas na câmara de combustão, as quais se traduzem em esforços anormais, que em prejudicam o motor.
A detonação anuncia-se por um som metálico.

Para solucionar este defeito usam-se combustíveis cuja velocidade da inflamação seja muito rápida. Esta capacidade de propagação mede-se em octanas, e dai os motores submetidos a altas compressões necessitarem de gasolina de grande octanagem (100 octanas, por exemplo).

A detonação, no entanto, não se resolve apenas pelo uso destas gasolinas. Em geral, a forma da câmara de combustão tem uma importância decisiva, existem contribuições substanciais que o estudo das câmaras de explosão representa, a fim de conseguir diminuir a detonação. Será conveniente não perder de vista esta particularidade das câmaras, para não variar a sua forma quando se trata de modificar a compressão, a não ser que se tenham em conta, a teoria de conseguir que o gás, ao entrar no interior do cilindro e ao ser comprimido, não fique parado nalgum lugar da câmara, antes pelo contrário deve-se procurar imprimir à mistura um movimento de rotação ou de turbulência, de modo que quando se produza a faísca de ignição não fique o gás estático em qualquer lugar da câmara, mas sim em circulação.

A combustão será mais eficiente quanto maior for a sua velocidade, esta velocidade constitui o melhor propagador da explosão sendo por isso quem mais eficazmente colabora para evitar a detonação

A disposição de válvulas à cabeça, permite câmaras de turbulência que evitem a detonação, ao mesmo tempo que conseguem maiores relações volumétricas, o que, como já se viu ê sinónimo de maior rendimento do motor.

À que evitar de qualquer forma a detonação e a auto-ignição , procurar um combustível de mais octanas ou o estudo meticuloso e pormenorizado da câmara de explosão.

Do ponto de vista da modificação, não resta outro remédio, na grande generalidade dos casos, senão conformarmo-nos com o tipo de câmara que tem o motor que temos para modificar, uma vez que o trabalho de criar uma câmara (fica só ao alcance de muito poucos) outra hipótese é optar por umas cabeças existentes no mercado mas sempre com grandes custos.

A compressão é uma das causas principais que determinam a potência de um motor., pois, temos de procurar por todos os meios conseguir um aumento deste factor se queremos que este aumento de potência, consequente da modificação, se torne verdadeiramente sensível.

Medição da câmara de combustão

Como se mede a câmara de combustão podemos determinar, mais ou menos empiricamente, a compressão que corresponde a um determinado motor

Se a câmara de combustão tivesse uma forma geométrica bem definida, como um paralelepípedo, um cubo, ou uma semiesfera, etc., o cálculo desta câmara seria bem fácil, pois bastaria aplicar uma simples fórmula geométrica. Mas, como não acontece assim, antes as câmaras adoptam formas irregulares, daí a difi¬culdade de as medir por meio do cálculo e ainda a imprecisão deste no caso de poderem ser calculadas.

A forma já antiga mais usual e prática de medir na oficina uma câmara de explosão consiste em executar as operações a seguir indicadas.

Numa proveta graduada com precisão coloca-se óleo de densidade igual à que tem no cárter do motor para lubrificação (geralmente S. A. E. 30) até determinada medida. Por exemplo, será boa norma encher a proveta até os 250 cm3 exactos.

Colocar em seguida um êmbolo no seu ponto morto superior do tempo de compressão. E é naturalmente necessário assegurar-se de que seja exactamente no ponto morto superior e também que as válvulas se encontrem fechadas, o que poderá ver-se sem dificuldade observando com atenção as hastes das válvulas ou os excêntricos.

Uma vez comprovado que tudo se acha como acabei de especificar, lançar o óleo no interior da câmara pelo orifício da vela. Nesta operação será aconselhável servir-se de um funil para lançar o conteúdo da proveta exactamente na câmara. Proceder assim até enchê-lo à altura da rosca da vela.

Depois desta operação, verificar o óleo que falta na proveta, subtraindo o que restar do que havia originariamente. Por exemplo: se antes tínhamos medido exactamente 250 cm3 e agora ficam na proveta 190cm3, o volume da câmara de combustão será de 250 – 190=60cm3.

Depois de haver averiguado o volume da câmara só nos restará extrair o óleo da mesma, o que pode efectuar-se por meio de uma pêra de borracha, ou por qualquer outro processo de extracção.

Se o motor estiver colocado no VW não é tão prático, pode encontra-se o orifício da vela mais baixo que o nível máximo da câmara. (a única possibilidade inclinar o VW)

Outra forma com o motor fora, neste caso será preciso desmontar a cabeça dos cilindros, colocá-la em posição bem plana e de boca para cima, comprovando por meio de um nível a sua horizontalidade e, sem desmontar as velas nem as válvulas, enchê-las com o óleo da proveta, de modo igual ao que se fez na anterior prova, verificando, como naquele caso, o estado da proveta antes e depois de se ter esvaziado o conteúdo deve-se verifica por meio de uma régua muito plana o nível até onde deve chegar o óleo.

Desta forma conheceremos o volume da câmara de combustão.
A fórmula que determina a cilindrada unitária de um motor, ou seja, a cilindrada de cada um dos seus cilindros isoladamente, é a seguinte

Nesta fórmula, D ê o diâmetro do cilindro, C o curso e Vc o volume da câmara de combustão. Como pode apreciar-se, a primeira parte da fórmula é simplesmente a fórmula geométrica do volume do cilindro. Na segunda parte (+ Vc) acrescenta-se lhe o volume da câmara de explosão, para conhecer o volume total de mistura que pode penetrar em cada curso do êmbolo.

Vejamos este cálculo praticamente, por meio de um exemplo.
Suponhamos o motor do carro, de quatro cilindros, cujas características técnicas são as seguintes:

Curso do êmbolo: 66 mm;
Diâmetro: 82 mm;

Volume da câmara de compressão depois de ser medida pelo modo como se acaba de ver: 61 cm3, aproximadamente.
Aplicando a fórmula do curso total do êmbolo, esta será a seguinte:

O grau de compressão será dado por esta fórmula:

Onde V é o volume do cilindro e Vc o volume da câmara de explosão, como vimos atrás. Por consequência, a compressão do automóvel deste exemplo será:

Ou seja, uma compressão de 6,7: 1.
E importante dominar com facilidade estas fórmulas, pois
graças a elas pode determinar-se a alteração de compressão que se impõe para a modificação de um motor determinado. Praticamente, isto pode comprovar-se da seguinte forma:
Se desejamos aumentar a relação volumétrica do motor citado para 8:1, por exemplo (isto não quer dizer que esta modificação seja aconselhável neste mesmo motor), a fórmula fica convertida ao aplicarmos os dados que já conhecemos:

Neste caso Vc será igual a:

por desenvolvimento da fórmula no seguinte sentido:

Em todos os casos pode agir-se sob a fórmula seguinte, deduzida da anterior:

onde C representa a cilindrada e R a relação de compressão que se pretende achar menos 1.

Para que o motor (um fictício 1400c.c.) atrás citado fique reduzido a uma compressão de 8: l deverá portanto rebaixar-se a cabeça — caso se adopte este processo— até que fique num valor de 49,8 cm3 ou 50 cm3. De modo experimental pode saber-se a quanto equivale este rebaixamento, voltando a servirmo-nos do processo do óleo e da proveta; desta vez, desmontada a cabeça e com a suficiente garantia da sua horizontalidade, lançar-se-á sobre a mesma o conteúdo da proveta, de apenas 50cm3. Quando o óleo estiver perfeitamente horizontal, ficará uma distância entre a cabeça e o nível do óleo que, correctamente medida, corresponderá ao volume que é conveniente rebaixar para conseguir uma compressão de 8:1.

Este processo pode ser empregado em qualquer motor

Modo de calcular a medida para rebaixar a cabeça usando o mesmo pro¬cesso do óleo. A, diferença entre a nova câmara e a velha; l, nível do óleo; 2, nível da água

Processos para aumentar a compressão de um motor

São três os sistemas que podemos usar com êxito para aumentar a compressão de um motor

Estes sistemas são:

a) Rebaixar a cabeça do motor;
b) Colocar êmbolos mais altos;
c) Levantar o êmbolo.

Por meio destas três formas de proceder, a cabeça é rebaixada por meio de uma fresadora de precisão. Para esta operação de fresamento, ou desbaste da cabeça, deverá medir-se cuidadosamente o rebaixamento que se pretende conseguir, devendo, para maior segurança, proceder-se finalmente a um trabalho de rectificação por meio de um esmeril, a fim de que a cabeça fique bem plana.

O rebaixamento da cabeça é operação que deve ser considerada com muito cuidado, uma vez que este sistema nem sempre é o mais aconselhável e em algumas ocasiões nem sequer é possível. Há que ter presente que as válvulas, e também o próprio êmbolo, ou pistão, ao colocarem-se na sua posição máxima, não só hão-de ter o espaço lógico suficiente para que a sua abertura se efectue sem obstáculos, como ainda precisam de um espaço mínimo suplementário, que constitui a base vital destes mecanismos. Numa cabeça de válvulas, como a representada na figura

este espaço mínimo, no caso da válvula, será de 1 mm, sendo o dobro no caso do êmbolo, ou seja 2 mm, tal como pode ver-se na figura citada.
Tendo presentes estas características, podem rebaixar-se as câmaras tanto quanto for preciso, embora não seja aconselhável rebaixar mais de 2 mm, uma vez que um rebaixamento superior a este traz sempre, normalmente, desequilíbrios posteriores, quer por deformar demasiado a câmara e modificar de modo sensível a sua configuração anti detonante, quer por deslocar da sua posição, por exemplo, a vela, colocando-a frente às paredes do cilindro. Neste caso a vela ficaria, demasiado perto da parede do cilindro. Isto tem o defeito de, ante a possibilidade de entrada de óleo proveniente do cárter quando os segmentos não ajustam bem, este óleo cair em cheio sobre os eléctrodos da vela, provocando necessariamente defeitos no sou funcionamento, quando não o frequente isolamento da vela.

Por outro lado, uma cabeça rebaixada já não pode ser aproveitada no caso de a nova compressão ser excessiva ou de se pretender fazer voltar o motor à sua compressão originária. O rebaixamento da cabeça, por consequência, é muito arriscado.

Loyo


Última edição por LOYO em Dom Mar 08, 2009 2:33 pm, editado 1 vez(es)
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LOYO

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MensagemAssunto: Re: A COMPRESSÃO   Dom Mar 08, 2009 2:32 pm

Melhor sistema é o que consiste na colocação de êmbolos mais altos ou providos de saliências que permitem diminuir o volume da câmara de combustão. Exemplo claro destes êmbolos encontra-se na figura

, onde se mostra êmbolos para automóvel.

Observem-se em A no nº1 os rebaixamentos efectuados para dar maior curso às válvulas na cabeça. Na nº2 outro êmbolo para estes mesmos fins de modificação. Este tipo de êmbolo pode servir para muitos tipos de motores, já que a sua forma de saliência se poderia qualificar de universal. O contrário, por exemplo, do êmbolo apresentado nº 3; especifico para um determinado motor.

Finalmente, e como conhecimento resta-nos considerar o último processo, chamado – de "levantar o êmbolo", desenhado na figura.


Como pode ver-se, consiste em elevar o êmbolo de modo que a distância entre o orifício da cavilha e a superfície superior fique alterada. Êmbolos com estas características são fáceis de encontrar em qualquer casa do ramo, podendo-se escolher entre um número muito grande de medidas, pelo que esta modificação se pode executar facilmente.

Por outro lado, esta modificação apresenta a enorme vantagem do o motor poder retornar sempre à compressão de origem apenas com a mudança de êmbolos, voltando a colocar os antigos, sobretudo se, ao mudá-lo, não foi necessário rectificar, uma vez que é mais embaraçosa a troca de êmbolos sobre medida.

Quando as modificações da compressão são realizadas por nós amadores, levam-se a efeito pelo processo que vimos. Se a modificação interessa especialmente do ponto de vista comercial ou de competições sérias, a forma mais prática de a levar a cabo consiste cm fazer utilizar as cabeças especiais que substituam as originárias do veículo.

Estas cabeças, ou culassas, foram estudadas muito especial¬mente para uso dos motores respectivos e estão providas de aletas de refrigeração, que lhes permitem expulsar o calor produzido por uma maior compressão. Este tema do calor deve ter-se em conta, visto ser muito possível que venha a ocasionar problemas, sobretudo nos países quentes como o nosso.
Não existe nenhuma lei, a não ser a do bom senso, que aconselhe de uma maneira geral até quanto pode aumentar-se a relação volumétrica de um motor. Normalmente, isto deve deduzir-se do funcionamento de um determinado motor, pois depende das suas características técnicas, de modo que não é possível estabelecer uma lei que convenha a todos os diferentes tipos.

A pressão que exercerá cada explosão determina as medidas e o peso da cambota, assim como a sua resistência. Isto ê importante, uma vez que tais medidas são trabalhadas com margem de segurança bastante restrita, e no caso de aumentar excessivamente a pressão sobre ela é certo que se produzirá uma rápida rotura por fadiga.

Em geral não há dificuldade em aumentar o grau de compressão de uma unidade para as compressões de 6: 1, em 0,75 para os de 7, ou seja que fique em 7,75 : 1, e em 0,5 para os de 8.

A partir da relação volumétrica de 8:1 todo o aumento é muito comprometedor e, se desejarem compressões mais altas, corre-se o risco, muito importante, de prejudicar seriamente o motor. Além dos problemas da detonação e auto-ignição, há muitas probabilidades não só de produzir roturas de êmbolos, mas também grandes estragos nos cilindros, às vezes irremediáveis.

A auto-ignição, como já dissemos, aparece quando a compressão é excessivamente alta e torna-se quase inevitável nas compressões superiores a 9: 1, com o uso das gasolinas de melhor qualidade. Este fenómeno, cujos desastrosos efeitos sobre o êmbolo e a biela provoca sacudi¬delas, esforços e explosões brutais de efeito demolidor.

Só com o uso de carburantes especiais, como o álcool e outras misturas, nos podemos aventurar a subir a compressão até um máximo dê 11,5:1. O uso de carburantes especiais, no entanto, requer um estudo minucioso dos mesmos, visto que muitos deles produzem efeitos corrosivos capazes de prejudicar alguns dos órgãos que intervêm directamente na combustão.

Finalmente, para terminar, umas pequenas considerações sobre os motores super alimentados. Acerca deste tema, é preciso agir com cuidado, visto que o facto de o cilindro se achar super alimentado já é indício de um aumento de compressão, em muitas ocasiões considerável, por penetrar no cilindro maior quantidade de gás que o aspirado normalmente pelo motor não super alimentado. Pode calcular-se a este respeito que um motor com compressão de 8:1, sendo super alimentado de uma forma corrente, pode chegar a au¬mentar a sua compressão até 14: 1. Por esta razão será neces¬sário, neste caso, aumentar o volume da câmara, em vez de o
diminuir, se não se quer correr o risco de uma rápida destruição do motor.

É necessária prudência que se deve adoptar nestes trabalhos, aumentando as relações e os esforços só em pequena escala, pois isso já lhes garantirá benefício de potência ao mesmo tempo que não comprometerá a resistência e a longevidade da vida do motor

Loyo
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