Metodologia de análise de blocos de motores

Abstract

A indústria automobilística atual tem se preocupado muito em projetar motores que atendam à legislação criada para controlar o nível de emissão de poluentes. Desde então, a busca por motores de alto desempenho, com baixo consumo e reduzida emissão de poluentes é uma necessidade. Considerado um dos componentes mais importantes, e que agrega maior peso ao motor, o bloco tem sido o alvo principal de pesquisas na busca por motores mais eficientes. Os motores Diesel, que trabalham com elevadas taxas de compressão, necessitam de uma estrutura bastante rígida para suportar os esforços gerados durante a combustão dos gases. Seu rendimento e nível de emissões poderiam ser melhores com a utilização de maiores picos de pressão. Segundo alguns trabalhos, a utilização de materiais alternativos, como o ferro fundido vermicular ou CGI (Compacted Graphite Iron), tem possibilitado projetar motores com maiores pressões de combustão e/ou redução significativa de espessuras de parede, devido às suas melhores propriedades mecânicas quando comparadas às do ferro fundido cinzento. Neste trabalho, avalia-se o comportamento estrutural de um bloco de motor Diesel, submetido à ação de forças oriundas da montagem do cabeçote e das capas de mancal, pressão dos gases de combustão e forças de inércia, utilizando critérios de falha tradicionais (Tensão, deslocamentos e fadiga). As tensões e deslocamentos são determinados através de um modelo numérico constituído por ¼ do bloco. Os resultados são gerados por um software que utiliza o método dos elementos finitos (I-DEAS). A geometria deformada é utilizada para se estudar a ovalização nos cilindros e mancais, determinando-se a folga mínima final nestas regiões. Avalia-se também a utilização do ferro fundido vermicular para a obtenção de blocos de motores Diesel, onde são necessárias altas pressões de combustão, através de uma simulação sob uma pressão de combustão acima de 20 MPa. Nesta última, os coeficientes de segurança ainda são bastante elevados, mas a ovalização dos mancais pode comprometer a lubrificação.