Arlindo Moura ATIVIDADE 3

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MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
 
Goiânia
2021
ARLINDO JÚNIOR ALVES MOURA
Arlindo júnior alves moura
MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.
Orientador: Ana Oliveira
Goiânia
2021
. Arlindo júnior alves moura
MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Mecânica.
BANCA EXAMINADORA
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a)
Goiânia, dia dе mês dе 2021.
MOURA, Arlindo Júnior Alves. MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA. 2021. 29 fls. Trabalho de Conclusão de Сurso (Graduação em Engenharia Meсâniсa) – Faсuldade Рitágoras, Goiânia, 2021.
RESUMO
A pesquisa apresentada neste trabalho analisou os motores a combustão interna, seu funcionamento, os avanços tecnológicos destes motores e o ciclo Otto, sendo que os motores a combustão interna, consistem-se em motores movidos a queima de combustíveis para a geração de energia mecânica, tendo como ponto inicial uma análise sobre a história dos motores a combustão, após descrevendo os motores ciclo Otto e as tecnologias que foram aplicadas na evolução destes motores para o aumento de sua eficiência, tudo sobre uma natureza de pesquisa documental velicando-se diversos autores sobre o tema, com o objetivo é reunir informações sobre o tema com uma finalidade de melhorar o conhecimento geral sobre o mesmo, sendo uma revisão literária com abordagem dedutiva através das fontes literárias abordadas, como resultado foi verificado que os motores a combustão interna ciclo Otto necessitam da utilização de meios tecnológicos, como a aplicação de sistemas eletrônicos para melhorar sua eficiência, reduzindo a emissão de gases prejudiciais para o meio ambiente, como ocorre na aplicação do sistema de injeção direta que melhora a eficiência destes motores. 
Palavras-chave: Motores a combustão; Ciclo Otto;Injeção Direta.
\\\\\\MOURA, Arlindo Júnior Alves. INTERNAL COMBUSTION ENGINES. 2021. 29 fls. Сonсlusion Work of Bear (Graduate in Mechanical Engineering) – Faculty Рitágoras, Goiânia, 2021.
ABSTRACT
The research presented in this work analyzed the internal combustion engines, their operation, the technological advances of these engines and the Otto cycle, and the internal combustion engines, consist of engines powered by burning fuels for the generation of mechanical energy, starting with an analysis of the history of the combustion engines, after describing the Otto cycle engines and the technologies that were applied in the evolution of these engines to increase their efficiency, all about a nature of documentary research with several authors on the theme, with the objective is to gather information about the theme with the purpose of improving the general knowledge about it, being a literary review with a deductive approach through the literary sources addressed, as a result it was verified that the internal combustion engines Otto cycle need the use of technological means, such as the application of electronic systems to improve their efficiency, re reducing the emission of gases harmful to the environment, as occurs in the application of the direct injection system that improves the efficiency of these engines.
Keywords: Combustion engines; Otto cycle; Direct injection.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 – Primeiro motor a combustão interna	11
Figura 2 – Curva adiabática	14
Figura 3 – Diagrama p x v do ciclo otto	15
Figura 4 – Motor de combustão interna baseado no Ciclo Otto real	17
Figura 5 – Vela de ignição emitindo a faísca	19
Figura 6 – Diagrama real e teórico do Ciclo Otto	21
Figura 7 – Comparação injeção direta multipontos e mono ponto	26
Figura 8 – Sistema de injeção Direta	27
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
PMS	Ponto Morto Superior
QF	Calor Cedido
QQ	Calor Absorvido 
TH	Alta Temperatura
TL	Baixa Temperatura
SUMÁRIO
2 HISTÓRIA DOS MOTORES A COMBUSTÃO INTERNA	11
2.1 DEFINIÇÕES DE MÁQUINAS TÉRMICAS	12
2.1.1 Definição de motores de combustão interna	13
2.1.2 Transformações adiabáticas	13
2.1.3 Ciclo otto	15
3 MOTORES CICLO OTTO, REAIS E TEÓRICOS	17
3.1 PROCESSO DE COMBUSTÃO INTERNA	19
3.2 CICLO OTTO REAL E TEÓRICO	20
3.1 A EFICIÊNCIA DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA	22
4 MOTORES A COMBUSTÃO E SEUS PRINCIPAIS AVANÇOS TECNOLÓGICOS NA ATUALIDADE	23
4.1 EVOLUÇÃO DA INJEÇÃO ELETRÔNICA	24
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS	28
REFERÊNCIAS	29
9
1 INTRODUÇÃO
No período do século XVIII foi quando os primeiros motores a combustão interna apareceram, antes do surgimento era utilizado o combustível a lenha, que naquela época era de baixo custo, de fácil acesso e se consumia em grandes quantidades.
No século XIX foi quando surgiram os primeiros motores a combustão interna. Nos motores a combustão interna o combustível é queimado dentro do próprio motor e seu aparecimento provocou um rápido desenvolvimento mecânico, eles tiveram vantagem sobre as máquinas a vapor por serem versáteis, eficiente e com funcionamento inicial rápido e podendo ser adaptado a diversos tipos de máquinas. 
Os motores a combustão interna são muito importantes principalmente dentro da indústria automobilística, mesmo com a nova tecnologia dos motores elétricos. Eles são utilizados em toda a indústria como, por exemplo: barcos, aviões, trens, veículos de passeio e de carga. O tema apresentado mostra à importância do motor a combustão interna na indústria e sempre inovando com novas tecnologia. Foi utilizada a pesquisa bibliográfica como metodologia utilizando livros, apostilas e sites para obtenção de conhecimento e embasamento do trabalho.
Os motores a combustão interna funcionam através da queima de combustível fóssil, desta forma utilizando um combustível que possui uma quantidade limitada para a utilização, além de serem prejudiciais para o meio ambiente, desta forma sendo relevante a busca por sistemas mais eficientes, evitando o consumo excessivo destes combustíveis. Levando desta forma a problemática utilizada neste trabalho: Como ocorre o funcionamento dos motores a combustão e sua evolução tecnológica para maior eficiência?
O objetivo principal deste trabalho foi descrever os motores a combustão e seu funcionamento, assim como a evolução tecnológica destes motores do tipo ciclo Otto e a aplicação de sistemas de injeção eletrônica. Destacando-se como objetivos específicos: Descrever a história dos motores a combustão; destacar os motores ciclo Otto e seu funcionamento; identificar as novas tecnologias e a importância da evolução tecnológica dos motores a combustão. 
O tipo de pesquisa que foi realizado neste trabalho, foi uma revisão de literatura, no qual foi realizada uma consulta a livros, dissertações e por artigos científicos selecionados através de busca nas seguintes bases de dados: biblioteca física da Anhanguera, biblioteca virtual da Anhanguera, Scielo e Google Acadêmico. O período dos artigos pesquisados serão os trabalhos publicados de 2010 até 2020, porém levando em consideração trabalho mais antigos. 
2 história dos motores a combustão interna
Exibido pela primeira vez em uma exposição de paris, no ano de 1867, o motor desenvolvido por Nicolaus Otto, representado pela Figura 1, tinha características melhores de performance que os motores da época. O conceito desse motor era o de pistão livre, estimulado pela explosão dos gases no cilindro, no qual era conectado a um volante por meio de uma cremalheira e uma engrenagem e no retorno deste, gerava-se o trabalho mecânico (ARTOMNOV; ILARONOV; MORIN, 2010).
Figura 1 -Primeiro motor a combustão interna
 Fonte:Artomnov;Ilaronov e Morin (2001)
Ferreira (2003), o movimento do volante ocasionava a abertura e fechamento de uma válvula de admissão e de ignição. Assim não havia a compressão dos gases antes da combustão, e sua eficiência era de aproximadamente de 11%. 
Destaca Martins (2014), que em 1876, Otto volta ao cenário e mostra um motor de quatro cilindros, que era mais compacto e leve, com cerca de 1/3 do peso do anterior e, uma eficiência superior, cerca de 14%. Até 1890 tinham sido fabricados 50.000 motores desse tipo. As características primordiais dele são as mesmas deparadas motores atuais. 
Segundo Heywood (2008), o surgimento desse tipo de motor substituiu de forma gradativa a máquina a vapor, nas aplicações automotivas. Na época, seus benefícios eram porte reduzido, simples, boa relação entre potência e tamanho e boas características de partida. O seu emprego em automóveis, no fim do século xix, promoveu uma revolução no transporte de pessoas e cargas.
A geração de novos tipos de combustíveis, novas tecnologias utilizadas no motor e em sua produção. Além de pesquisas de novos materiais empregados, sempre visando elevar sua eficiência energética e confiabilidade do motor de combustão, garantiu a popularização do automóvel (OBERT, 2001).
2.1 DEFINIÇÕES DE MÁQUINAS TÉRMICAS
Para Heywood (2008), o motor térmico é um sistema que atua baseado em um ciclo termodinâmico e que efetiva trabalho líquido positivo à custa da transferência de calor de um corpo de alta temperatura (TH) para um corpo de pouca temperatura (TL). A substância para onde o calor é transferida é denominada de fluído de trabalho. 
Concorda Silveira (2010), ao afirmar que conceituam estas como dispositivas que atuam entre ciclos que tem como finalidade de transformar o maior volume possível de calor em trabalho. Por normatização a quantidade de calor absorvida (QQ) recebe o sinal positivo e a calor cedido (QF) recebe o sinal negativo. 
O autor ainda explica que essas máquinas se distinguem umas das outras em variados aspectos, entretanto, estas têm algumas coisas em comum. Como recebem calor de uma fonte de elevada temperatura, convertem parte desse calor em trabalho, e o calor perdido é disperso em depósitos de pouca temperatura que atuam em ciclos (MARTINS, 2014).
O termo máquina térmica normalmente é utilizado conforme um sentido mais amplo, e máquinas que realizam trabalhos através da transferência de calor ou combustão são consideradas máquinas térmicas, e não necessariamente as que funcionem através de ciclos termodinâmicos.um exemplo seria o motor de combustão interna, que na verdade opera através de um ciclo mecânico, e não em um ciclo termodinâmico. 
Helerbrock (2018), destaca que um ciclo mecânico pode ser de dois ou quatro tempos, em que, cada tempo equivale a meia volta da árvore de manivelas ou 180 graus de giro. Nos ciclos mecânicos são abordados os movimentos mecânicos das peças móveis do motor e seu posicionamento, como: válvulas de admissão e escape, árvore de manivelas e os êmbolos (pistões).
Os termos termodinâmicos consistem em processos que um sistema efetiva com o intuito de se obter trabalho do sistema ou de se realizar trabalhos sobre o sistema. Cada tipo de motor tem um processo diferenciado para que se tenha esse trabalho. Desse modo, o ciclo que rege o funcionamento do motor a diesel é distinto do ciclo que rege o motor a gasolina ou álcool (SILVEIRA, 2010).
2.1.1 Definição de motores de combustão interna
Esses tipos de motores são estimados como máquinas térmicas, nas quais para o processo de combustão o fluido de trabalho é transformado em energia mecânica. Os produtos derivados dessa combustão, são introduzidos na mistura de ar/combustível, e são confinados de forma interna em uma câmara de combustão(ARTOMNOV; ILARONOV; MORIN, 2010).
Já para Heywood (2008), os motores de combustão interna consistem em máquinas térmicas que tem por intuito gerar trabalho mecânico por meio da energia química inclusa no combustível usado. A operação desse tipo de motor é graças à mistura ar-combustível que é queimada em seu interior.
o emprego mais relevante deste tipo de motor é em veículos cujo motores são de ignição por centelha e de ignição por compressão, respectivamente o motor do Ciclo Otto e o motor do ciclo diesel. Há variados tipos de motores de combustão interna, e cada um exibe características distintas como força, eficiência, aplicação, tipo de combustível, entre outros. Algumas de suas aplicações são em automóveis, caminhões, locomotivas, aviões leves, marinha, geração de força, etc (OBERT, 2001).
2.1.2 Transformações adiabáticas
As transformações adiabáticas são transformações gasosas onde não ocorre troca de calor com o meio externo. Dessa forma, na transformação adiabática o calor é zero. De forma resumida, na expansão adiabática, a temperatura e a pressão se reduzem; na compressão adiabática, tanto a temperatura como a pressão se elevam (HEYWOOD, 2008).
Os ciclos termodinâmicos são exibidos em forma de gráficos, os quais, comumente, relacionam as grandezas pressão e volume. Desse modo, é indispensável identificar a curva relativa às transformações adiabáticas nesse tipo de gráfico, conforme é mostrado a seguir na Figura 2 (HELERBROCK, 2018):
Figura 2 –Curva adiabática
 Fonte: Helerbrock (2018)
As curvas pertinentes às transformações adiabáticas são mais acentuadas que as curvas isotérmicas. Quando um gás se dilata de forma adiabática, assim como qualquer outra expansão, ele realiza trabalho externo, onde é preciso energia para executá-lo. Nesse processo isotérmico, o gás tem que absorver energia térmica de uma fonte externa para realizar trabalho. Se por exemplo, no processo adiabático não ocorre essa troca de energia de uma fonte externa, o próprio gás precisa efetivar trabalho com a sua própria energia (OBERT, 2001).
Uma expansão adiabática sempre vem seguida por uma redução da temperatura do gás, em virtude que esse precisa usar parte de sua energia interna para a efetivação desse trabalho. Quando o gás é comprimido de maneira adiabática, o trabalho é efetivado no gás por um elemento externo (FERREIRA, 2003).
A energia do gás é elevada em uma quantidade similar à quantidade de trabalho realizado, dado que não é oferecida energia térmica pelo gás para o sistema externo no decorrer da compressão, a energia interna obtida pelo trabalho efetivado sobre o gás, é aglomerada como modo da elevação de temperatura do gás (ARTOMNOV; ILARONOV; MORIN, 2010).
Deste modo, pode-se concluir que quando um gás troca calor com o meio externo, demora algum período para que ele se propague pela massa gasosa e para que está entre em equilíbrio. Assim, quando se realizasse tanto uma expansão como uma compressão rápida, normalmente não ocorre troca de calor com o meio externo (OBERT, 2001).
2.1.3 Ciclo Otto
O ciclo Otto é um modelo teórico, que representa o funcionamento de um motor de combustão interna. Sendo que as razões das diferenças nos valores de pressão e temperatura máxima entre o ciclo real e o ciclo são devido: elevação de calores específicos de fluido com temperatura e dissociação na combustão. No qual este ciclo é constituído por etapas conforme podemos ver no diagramada da Figura 3 (SILVEIRA, 2010):
Figura 3 -Diagrama p x v do Ciclo Otto
 Fonte: Helerbrock (2018)
Martins (2014), destaca que na fase 0 – 1 acontece a admissão da mistura ar-combustível, gerando a compressão adiabática até o ponto 2. Do 2 até o ponto 3, acontece o rápido aquecimento da mistura a volume contínuo (processo isocórico). Do 3 até o ponto 4, se dá uma expansão da mistura de forma rápida, desde modo, não há tempo para uma troca de calor, assim acontece, um processo adiabático. Na penúltima fase, que consiste nos pontos 4 e 1, dá-se uma fuga da mistura por processo isocrômico. Na última etapa, que é mostrada no diagrama como, 1 – 0 ocorre a expansão e expulsão dos resíduos.
No motor do ciclo Otto é empregado uma mistura ar-combustível, e a combustão acontece por meio de uma vela de ignição.Que acaba provocando uma centelha quando o pistão se dispusesse no PMS (Ponto Morto Superior) e a mistura ar-combustível está comprimida, o que provoca a explosão. Os autores ainda explicam que o PMS consiste na posição extrema do pistão na parte superior do cilindro, caracterizando o mínimo volume do cilindro (OBERT, 2001).
Para Ferreira (2003), o pistão consiste em uma peça de formato cilíndrico, oco, produzido de liga de alumínio ou ferro fundido, fechada na parte superior e aberta na inferior, adaptando-se de modo perfeito ao diâmetro do cilindro, movimentando-se de forma alternada ao longo do eixo. O pistão conduz a força devido à pressão dos gases em expansão, por meio do pino do pistão e da biela, para o virabrequim.
Os motores a combustão interna se tornaram os principais motores utilizados nos veículos, porém um dos fatores relevantes para que isto acontece-se foi a utilização do Ciclo Otto nos motores, permitindo um ciclo eficiente que permitisse que o motor tenha potência e um consumo controlado (ARTOMNOV; ILARONOV; MORIN, 2010).
3 motores ciclo otto, reais e TEÓRICOS
O ciclo Otto pode ser considerado um ciclo termodinâmico de um motor a combustão interna, realizando quatro estágios: Admissão, Compressão, Combustão e Exaustão. Desta forma os motores ciclo Otto também são conhecidos como motores quatro tempos, utilizando quatro momentos para a realização (MARTINS, 2014).
Na Figura 4 é possível verificar o ciclo Otto real em suas quatro etapas, sendo que nos motores ciclo Otto, é necessária que exista uma ou mais válvulas de entradas e saídas, uma vela para a realização da faísca do motor e os sistemas mecânicos do pistão e biela para a transferência da energia mecânica gerada através da combustão do combustível (FERREIRA, 2003). 
Figura 4 – Motor de combustão interna baseado no Ciclo Otto real
 Fonte: Helerbrock (2018)
Na Admissão, que consiste no primeiro processoa válvula de admissão está aberta e a de escape permanece fechada. O pistão se move de modo a elevar o volume da câmara de combustão, e a mistura de combustível com o ar adentra no cilindro sob pressão contínua(ARTOMNOV; ILARONOV; MORIN, 2010).
Desta forma, ocorre uma transformação isobárica. Nesse movimento descendente, o pistão gera uma sucção dentro do cilindro, o que induz a mistura vinda do sistema de alimentação para dentro do cilindro. É assim ocorre o enchimento do cilindro com o pistão, se movimentando o PMS para o PMI (Ponto Morto Inferior) (MARTINS, 2010). 
Segundo Heywood (2008), na fase de Compressão, o pistão alcança o PMS, com as válvulas de admissão e escapamento fechadas, a vela gera a faísca necessária para ocorra a ignição da mistura. Essa ignição provoca uma elevação da temperatura e pressão na câmara de combustão, empurrando o pistão a até o PMI. Sendo que o PMI abrange a posição extrema do pistão na parte inferior do cilindro, assinalando o máximo volume do cilindro. 
Ferreira (2003), explica que essa compressão vai aumentar a temperatura e a turbulência da mistura, vaporizando algum combustível no estado líquido e homogeneizando a mistura e nessas condições a combustão ocorrerá mais completa. Liberando assim, maior quantidade de calor e um menor volume de produtos não queimados que ao altamente poluente. Entretanto, a temperatura no término da compressão precisará ser bem abaixo da temperatura de autoignição da mistura.
É relevante que o combustível tolere bem essa compressão, não explodindo antes do 3º tempo. Se o combustível explodir de forma prematura no decorrer da compressão, vai acabar reduzindo a potência do motor e produzirá um ruído conhecido como batida de pino (MARTINS, 2014).
Gasolinas com elevado índice de octanagem são melhores devido a isso. Ou seja, quanto maior o índice de octanagem, maior será a resistência da gasolina frente à compressão sofrida e melhor será a performance do motor. Assim, que se adicionam antidetonantes à gasolina, como o etanol (SILVEIRA, 2010). 
Heywood (2008), destaca que na etapa de Explosão, quando o pistão alcança o ponto máximo, a vela de ignição emite uma faísca elétrica que gera a explosão, deslocando o pistão para baixo. A energia cinética dos gases 21 em expansão derivado da queima é conduzida para o pistão, que movimenta o eixo do virabrequim, fazendo com que o veículo se movimente. O autor ainda explica que essa parte é relevante, já que é nela que a energia química (oriunda da combustão) é convertido em energia mecânica (que vai locomover o automóvel). A vela de ignição emitindo a faísca é representada na Figura 5.
Figura 5 – Vela de ignição emitindo a faísca
 Fonte: Helerbrock (2018)
Na última fase, a de Expulsão, no momento em que o pistão chega na disposição de maior volume do cilindro, a válvula de escape acaba se abrindo e a de admissão permanece fechada. Assim, o gás quente é expulso da câmara de combustão, acabando por resfriar o sistema. O autor continua explicando, que após acontece o resfriamento, o pistão se movimenta para reduzir o volume da câmara de combustão, movimentando os resíduos da explosão para fora, que serão liberados pelo escapamento (ARTOMNOV; ILARONOV; MORIN, 2010).
Desta forma, os gases são expulsos, o motor retorna à sua situação inicial, sendo que válvula se fecha, a válvula de entrada é aberta, de modo que o ciclo comece novamente. Depois de evoluírem no sistema de escape, onde suas ondas sonoras são amortecidas, os gases queimados são descarregados para atmosfera (MARTINS, 2010).
3.1 PROCESSO DE COMBUSTÃO INTERNA
O processo de combustão começa no instante em que o pistão se aproxima do PMS, e a ignição se inicia pela faísca oriunda pelo eletrodo da vela, ocasionada o início das reações de oxidação do combustível. Primeiramente, as reações ocupam um pequeno volume ao redor da vela, com uma situada elevação de temperatura e baixo acréscimo de pressão. A partir desse início, a combustão se propaga e quando os compostos preliminares chegam a uma dada concentração, ocorre uma alta liberação de calor, gerada pela propagação da frente de chama. Sendo que a combustão pode ser entendida em três etapas, o retardamento químico, na qual ocorre as reações preliminares adjacente à vela e quando não ocorre elevação de forma significativa de pressão na câmara (GARCI, BRUNETTI, 2012).
Heywood (2008), explica que a combustão normal é a etapa seguinte, a qual acontece após o retardamento químico, em que a combustão se propaga por meio de uma frente de chama, deixando para trás gases queimados e tendo à sua frente mistura não queimada. Essa etapa finaliza quando a frente de chama se aproxima das paredes do cilindro. Na última fase se processa a combustão esparsa de combustível não queimado.
3.2 CICLO OTTO REAL E TEÓRICO
Entre o ciclo real de Otto e o correspondente Otto teórico há diferenças substanciais. Algumas podem ser evidenciadas quando se efetiva uma comparação do diagrama do ciclo real com o cíclico teórico. As outras diferenças que se aludem aos valores de temperatura e pressão dos dois ciclos do motor Otto (ARTOMNOV; ILARONOV; MORIN, 2010).
SegundoHelerbrock (2018), a diferença na maneira do diagrama entre um ciclo Otto real e um teórico compreende em um perfil distinto nas curvas de expansão e compressão, na substituição das linhas retilíneas de inserção e subtração do calor por linhas curvas e no arredondamento dos ângulos agudos. O que leva a essas diferenças é fundamentadas devido as perdas de calor, pela combustão não instantânea e pelas perdas térmicas. A Figura 6 apresenta o diagrama real e teórico do Ciclo Otto:
Figura 6 – Diagrama real e teórico do Ciclo Otto
 Fonte: Helerbrock (2018)
No ciclo teórico, a perda de calor é estimada nula. Em contrapartida, no ciclo real as perdas de calor são sensíveis. Uma das características do motor térmico é que o cilindro é resfriado para assegurar um adequado funcionamento do pistão. O ponto negativo de sustentar o cilindro frio é que uma certa parcela de calor do fluido é conduzida para as paredes (ARTOMNOV;ILARONOV; MORIN, 2010).
As linhas de compressão e expansão não são, desse modo, adiabáticas, e sim politrópicas, com um expoente N diferente de K. No ciclo teórico, se alude que a combustão acontece em volume contínuo; é, assim, de forma instantânea. Já no ciclo real, a combustão dura um determinado período (HELERBROCK, 2018). 
Se a ignição acontece no PMS, a combustão acontecerá enquanto o pistão se afasta do dito ponto, e o valor da pressão seria menor que o almejado, com a correspondente perda de trabalho útil. Com isso, é preciso antever a ignição de gasolina para que a combustão consiga acontecer, na maior parte das vezes, quando o pistão está na vizinhança do PMS (FERREIRA, 2003). 
Isso gera um arredondamento da linha teórica 2-3 da inserção de energia térmica. Esse rendimento da curva provoca uma perda de trabalho útil. Assim, essa perda de trabalho deriva em um volume menor do que a que seria conquistada sem avançar a ignição. Sendo que as razões das diferenças nos valores de pressão e temperatura máxima entre o ciclo real e o ciclo são devido: elevação de calores específicos de fluido com temperatura e dissociação na combustão (SILVEIRA, 2010).
3.3 A EFICIÊNCIADOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
A procura por motores de combustão interna mais eficiente é uma necessidade não apenas do âmbito econômico e tecnológico, mas, também pela necessidade da sustentabilidade no setor. Desse modo, na maior parte dos países, os valores de emissões veiculares são regulamentados, demandando que os fabricantes atendam os limites para conquistarem o direito de comercializar os veículos. Nesse panorama, levando em consideração a preocupação ambiental, a busca por motores mais econômicos e menos poluentes é cada vez mais uma ambição em relação a motores cada vez menores e mais eficientes (ARTOMNOV; ILARONOV; MORIN, 2010).
De acordo com Bosch (2010), inúmeras tecnologias têm sido usadas no aprimoramento da performance e eficiência de motores, como sistemas de maximização do rendimento por meio da variação no sincronismo de válvulas, sistemas de admissão com sobre alimentação e com geometria variável. 
Tudo isso, associados a sistemas eletrônicos de gestão e controle, que melhoram a combustão em variados regimes de trabalho do motor. Outro aspecto para a melhoria da eficiência em motores de combustão interna é a redução dos atritos do sistema (MARTINS, 2014).
Para Heywood (2008), as perdas oriundas dos atritos, comprometem de forma direta a potência do motor e o consumo de combustível. Dessa forma, o que pode diferenciar um ótimo projeto de motor de um projeto razoável é a diferença entre as perdas por atritos. 
A eficiência volumétrica também tem um efeito direto na potência de saída do motor, já que a massa de ar no cilindro estabelece o volume de combustível que pode ser queimada. A melhor escolha dos tempos de abertura e fechamento das válvulas de admissão e escapamento de cada projeto é essencial para se aperfeiçoar a eficiência volumétrica no decorrer dos diversos regimes de carga de motor (STONE, 1993).
4 motores a combustão e seus principais avanços tecnológicos na atualidade
O capítulo atual procura mostrar os principais avanços dos motores à combustão ocorridos atualmente, não só no tocante à questão de melhorias tecnológicas como também referente às preocupações ambientais, pois trata-se de um fator limitante na nova geração de desenvolvimento social e humano (ARTOMNOV; ILARONOV; MORIN, 2010).
Segundo Bosch (2010), deve-se entender que o desenvolvimento tecnológico na atualidade caminha paralelamente com as premissas eleitas após os anos de 1970 referentes à sustentabilidade nas empresas e nas indústrias, visto que fatores como poluição e escassez de petróleo, fizeram com que diversas organizações criassem motores mais econômicos e menos emissão de poluentes, sendo que essa piora do quadro ambiental fez com que a indústria automotiva repensasse o seu papel. 
Segundo Ferreira (2003), os valores dos combustíveis tendem a subir rapidamente, tanto devido ao número de automóveis encontrados, como também pela falta de novas fontes de petróleo, tornando o petróleo um item escasso. Desta forma é relevante os avanços tecnológicos, buscando a melhoria na eficiência dos motores e a utilização de outras fontes de energia, como é o caso do etanol. 
Sabe-se que esses já possuem um papel fundamental na realidade automotiva atual e que podem ganhar um mercado futuro considerável. Desse modo, pensou-se até num primeiro momento numa queda brusca e até o desaparecimento dos motores à combustão, entretanto, houve grandes mudanças que o colocaram e patamar de igualdade e competitividade, principalmente depois que a Mazda inovou este tipo de motor, dando um grande salto tecnológico (OBERT, 2001).
Neste contexto, citam-se os fabricantes europeus, que conforme Martins (2014), trabalham ostensivamente para a criação de motores mais compactos, com maior eficaz e com uma diminuição de emissão de poluentes, sendo que hoje já alcançaram a marca de 30 km por litro em alguns motores turbo diesel, devendo se popularizar pela indústria mundial. Entretanto, pretende-se alcançar a marca de 50 km por litro, com a tecnologia no conjunto de motor-transmissão e nos componentes adicionais.
Com os estudos os motores à combustão tiveram um avanço de 15% a 20% em sua autonomia e se comparado com os motores V8 dos anos de 1980 em economia nos últimos 20 a 30 anos. Dentro desta perspectiva e analisando mais profundamente os estudos da referida monografia, reflete-se para a questão de cunho crítico, sendo que toda está preocupação dos fabricantes de automóveis ocorreu devido à formação de um pensamento ecológico ou a percepção de que é gritante o futuro dos recursos naturais do planeta, fazendo-se necessária uma urgente readequação para se evitar um colapso na indústria automobilística internacional(BOSCH, 2010).
Em princípio nota-se que está mudança de pensamento se deu devido a grave crise ambiental ter atingido diretamente os processos de produção industrial. Diante dessa ótica, os mercados antes tradicionalistas do meio automotivo passaram por inúmeras evoluções geradas pela tecnologia e estas transformações surgiram justamente devido à tendência que o mercado tomou e estas tendências também ocorreram justamente pela necessidade do desenvolvimento sustentável, pois empresas que não seguiam este conceito começaram a ser vistas de maneira negativa pelo mercado e pela sociedade como um todo (MARTINS, 2014).
4.1 EVOLUÇÃO DA INJEÇÃO ELETRÔNICA
O sistema de injeção é responsável pela injeção de combustível na câmara de combustão, realizando a mistura ar combustível que será responsável pela combustão ao ser adicionada a faísca gerada pela vela, deste este é um dos sistemas responsáveis pelo consumo de combustível dos automóveis, podendo gerar um consumo menor ou maior de acordo com o sistema utilizado (ARTOMNOV; ILARONOV; MORIN, 2010). 
Os carburadores foram o primeiro equipamento utilizado com a finalidade de realizar a ingestão de combustível nos motores a combustão, realizando a mistura ar combustível antes da câmara de combustão e levando a mistura até o cilindro, um sistema que não obtinha partes eletrônicas e exigia uma manutenção periódica para seu bom funcionamento (FERREIRA, 2003). 
Desta forma com o avanço tecnológico as utilizações dos carburadores tornaram-se obsoletos, uma vez que não obtinham sistemas eletrônicos que possibilitassem o controle da mistura ar combustível utilizada nos motores. Algo que acaba gerando uma mistura desproporcional e que gerava um consumo excessivo (CARVALHO, 2011). 
Em um segundo momento foi iniciada a utilização do sistema conhecido como injeção eletrônica, um sistema parte eletrônico, parte mecânico que permitia a ingestão de combustível no motor de forma controlada, desta forma a mistura ar combustível mostra-se mais eficiente, reduzindo o consumo de combustível do veículo e ao mesmo tempo reduzindo problemas como a fragilidade dos carburadores a grandes altitudes (BOSCH, 2010).
Existem dois tiposprincipais de injeções eletrônicas, sendo diferenciadas pela quantidade de pontos de injeção, onde o sistema com um único bico injetor é o mais antigo e que possui uma eficiência menor, enquanto o sistema multiponto obtém uma eficiência maior e uma redução no consumo de combustível, quando comparado a sistemas mais antigos (OBERT, 2001). 
A diferença estre estes dois sistemas pode ser verificado através da Figura 7, onde o motor com injeção eletrônica com um único ponto, obtém um ponto de injeção de combustível antes da separação dos cilindros, desta forma distribuindo uma quantidade de combustível para todos os cilindros, porém sem que esta injeção consiga chegar de forma uniforme nos camarás de combustão (SCIENCE, 2010). 
Figura 7 – Comparação injeção direta multipontos e mono ponto
Fonte: Science (2010).
Já no sistema multipontos ocorre uma injeção individual para cada cilindro, dessa forma permitindo que o combustível chegue na câmara de combustão em uma quantidade mais próxima da que foi calculada pelo sistema eletrônico, desta forma permitindo uma maior eficiência, tanto para o consumo de combustível do motor, como também para a potência do veículo (SANTOS, 2015).
Segundo Baeta (2019), o sistema eletrônico multiponto também é conhecido como sistema de injeção indireta, por ocorrer fora da câmara de combustão, tanto por questão de custos para sua fabricação, como também pela falta de tecnologia que permitisse a inserção deste sistema dentro da câmara de combustão, visto as alta temperaturas encontradas na câmara de combustão do cilindro. 
Com o avanço da tecnologia foi possível a produção de um sistema que permitisse a injeção de combustível diretamente na câmara de combustão dos cilindros de forma individual, desta forma este sistema tornou-se conhecido como sistema de injeção direta (GARCI, BRUNETTI, 2012).
Na Figura 8 é descrito um sistema de injeção direta, onde ocorre a injeção de combustível de forma direta na câmara de combustão, desta forma permitindo um controle mais eficiente da quantidade de combustível e de ar na mistura, possibilitando que ocorra um consumo reduzido de combustível (MARTINS, 2014).
 Figura 8 – Sistema de injeção Direta
Fonte: Science (2010).
Com a utilização do sistema de injeção direta é possível obter uma redução na quantidade de combustível a ser consumido pelos motores, desta forma possibilitando reduzir a necessidade de combustíveis fosseis e contribuir para o meio ambiente, porém a longo prazo é relevante a busca por motores que possam utilizar combustíveis alternativos como o etanol (SANTOS, 2015). 
Segundo Ferreira (2003), a principal evolução dos motores a combustão interna desde sua invenção é considerada a tecnologia eletrônica aplicada nestes motores, buscando uma melhoria na eficiência dos sistemas e maior segurança para o usuário, utilizando a eletrônica para realizar o controle das ações do veículo e a proteção do usuário. 
Nos motores a utilização dos controladores eletrônicos permitiu uma maior eficiência no consumo de combustível e ao mesmo tempo um ganho de potência através da melhor utilização dos componentes do motor, porém estes sistemas também permitem a manutenção do veículo de forma facilitada, indicando os pontos que exigem correção (BOSCH, 2010).
Através da utilização de um monitoramento constante dos motores é possível verificar o consumo do veículo e a ocorrência de problemas que possam estar prejudicando este consumo, desta forma os motores a combustão que obtém controles eletrônicos tornam-se mais duradouros e eficientes que os motores tradicionais (MARTINS, 2014). 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Este trabalho apresentou uma análise sobre os motores a combustão interna, levando em consideração os motores ciclo Otto e a evolução destes motores, considerando a eficiência dos motores a combustão e melhoria com a utilização dos sistemas de injeção eletrônica. 
Verificou-se através deste trabalho que os motores a combustão são relevantes para o transporte urbano, porém utilizando de forma principal combustíveis fosseis que possuem limitações, desta forma sendo relevante a utilização de sistemas mais eficientes nos motores a combustão, como é o caso da injeção direta nos motores ciclo Otto, reduzindo o consumo de combustível e aumentando a eficácia do motor. 
Os motores a combustão foram introduzidos com a função de substituir os transportes que utilizavam animais como meio de transporte, desta forma possibilitando substituir a força animal pelo consumo de combustíveis fosseis, porém com o avanço da tecnologia é necessário que estes motores sejam atualizados e obtenham uma maior eficiência. 
Os motores a combustão ciclo Otto obtém um ciclo de quatro estágios, também sendo conhecidos como motores quatro tempos, em que o ciclo Otto é mais utilizado nos motores a combustão devido a sua eficiência e funcionalidade, onde utilizando 2 ou 4 cilindros é possível a entrega de potência de forma contínua. 
A tecnologia aplicada nos motores a combustão para a evolução destes motores pode ser definida de forma principal, como a aplicação de sistemas eletrônicos para o controle do funcionamento destes motores, realizando um controle mais eficiente, como é o caso da injeção eletrônica e injeção direta. 
Através da análise dos motores a combustão, suas principais características e evolução tecnológica, verificou-se a necessidade de um estudo mais aprofundado sobre a utilização do sistema de injeção direta, buscando um meio mais eficiente de ingestão no motor e o conhecimento sobre a tecnologia aplicada neste sistema.
REFERÊNCIAS
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SILVEIRA, F. L. Estudo sobre Máquinas térmicas: motores a combustão interna, ciclo Otto e Diesel. 2010. Disponível em: <www.if.ufrgs.br/~la-ng/maqterm.pdf>. Acesso em: 23 Set. 2020.
STONE, R. Internal combustion engines. Society of Automotive Engineers, Inc. 2. ed. Warrendale, PA, USA, 1993.