Motores de Combustão

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MOTORES DE COMBUSTÃO 
ALTERNATIVOS
REAÇÃO DE COMBUSTÃO
 É uma reação de oxidação, ou seja, reação entre
um material com o gás oxigênio (O2) do ar, que é o
mais comum, ou O2 puro, que é obtido
artificialmente;
 Em materiais metálicos, a oxidação ocasiona
formação de ferrugem, não sendo classificada
como reação de combustão;
 Para que seja considerada uma reação de
combustão, a oxidação deve ocorrer com um
combustível (gasolina, querosene, gás natural,
etc), de modo a ocasionar liberação de energia.
MOTORES DE COMBUSTÃO
 São motores que se aproveitam da energia 
liberada na combustão para produzirem 
trabalho. Podem ser de dois tipos:
Motores de combustão externa;
Motores de combustão interna.
MOTORES DE COMBUSTÃO EXTERNA
 O combustível é queimado fora do motor. Ele tem como
vantagem aceitar qualquer tipo de combustível. Era usado nas
antigas locomotivas a vapor.
MOTOR DE COMBUSTÃO EXTERNA EM LOCOMOTIVAS
 As primeiras locomotivas apareceram no século XIX, eram
propulsionadas por motores a vapor e foram , sem dúvida, as
mais populares até o final da Segunda Guerra Mundial. No
Brasil eram chamadas popularmente como "Maria-Fumaça",
em virtude da densa nuvem de vapor e fumaça produzidas
quando em movimento.
 O recorde absoluto de velocidade de uma locomotiva a
vapor foi obtido na Inglaterra, quando a velocidade de
203 km/hora num percurso ligeiramente inclinado.
Velocidades semelhantes foram também atingidas na
Alemanha e nos Estados Unidos.
MOTORES DE COMBUSTÃO EXTERNA EM LOCOMOTIVAS
 Já no fim do século XX, na América do Norte e na Europa
só existiam locomotivas a vapor em uso regular para fins
turísticos. No México, o vapor manteve-se com uso
comercial até ao fim da década de 1970. Locomotivas a
vapor continuam a ser usadas regularmente na China
onde o carvão é muito mais abundante do que o petróleo.
A Índia trocou o vapor pelo diesel e pela eletricidade na
década de 1990. Em algumas zonas montanhosas o
vapor continua a ser preferido ao diesel, por ser menos
afetado pela reduzida pressão atmosférica.
MOTOR DE COMBUSTÃO EXTERNA EM LOCOMOTIVAS
MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
 Nestes motores, o combustível é queimado no interior do 
motor. São classificados da seguinte forma:
 Motores Alternativos (ou motores a pistão): Utilizam a
energia da queima do combustível no interior de um
cilindro, onde os gases de combustão impulsionam o
pistão. O movimento do pistão é transformado em
movimento de rotação através de uma biela acoplada a
um eixo de manivelas.
 Motores Ciclo Bryton (popularmente chamados de 
motores a jato ou motores a reação).
MOTORES ALTERNATIVOS
 O motor a pistão não parte por si só. É preciso girá-lo
algumas vezes até ocorrer a primeira combustão no
cilindro. O funcionamento do motor ocorre através da
repetição de ciclos. Um ciclo é formado pela sequência
de etapas.
 De acordo com o ciclo, os motores alternativos podem
ser: Ciclo Otto ou Ciclo Diesel;
 De acordo com o número de etapas, os motores
alternativos pode ser: quatro tempos ou dois tempos.
MOTOR CICLO OTTO DE QUATRO TEMPOS
Primeiro Tempo: ADMISSÃO
Movimento da cabeça do pistão
do PMS ao PMI com a válvula de
admissão aberta. Nesse tempo
ocorre também a primeira fase,
que também é denominada por
“Admissão”, porque o pistão
aspira a mistura de ar e gasolina
para dentro do cilindro. Quando o
pistão chega ao PMI válvula de
admissão fecha-se e a mistura
fica presa no cilindro.
MOTOR CICLO OTTO DE QUATRO TEMPOS
Segundo Tempo: COMPRESSÃO
O segundo tempo é denominado
compressão e corresponde ao
movimento do pistão do PMI ao PMS
com duas válvulas fechadas. Nesse
tempo ocorre a segunda fase, também
chamada de “Compressão”, porque o
pistão comprime a mistura de ar e
gasolina presa no cilindro. Em
princípio, a compressão parece ser um
desperdício de trabalho, mas sem a
mesma, a combustão produziria pouca
potência mecânica e a energia do
combustível se perderia sob a forma
de calor.
MOTOR CICLO OTTO DE QUATRO TEMPOS
Terceiro Tempo: TEMPO MOTOR
Antes do 3° tempo ocorre a terceira
fase denominada “Ignição” quando a
vela produz uma faísca dando início à
quarta fase denominada “Combustão”.
O 3° tempo corresponde à descida da
cabeça do pistão do PMS até o PMI,
provocada pela forte pressão dos
gases que se expandem. Essa é a
quinta fase do funcionamento do
motor e chama-se “Expansão”. O motor
pode agora funcionar sozinho pois o
impulso dado à árvore de manivelas é
suficiente para mantê-lo girando até a
próxima combustão.
MOTOR CICLO OTTO DE QUATRO TEMPOS
Quarto Tempo: ESCAPAMENTO
O quarto tempo é chamado de
“Escapamento”, “Escape” ou
“Exaustão” e corresponde à
subida do pistão do PMI ao PMS.
Nesse tempo ocorre a sexta fase,
também denominada
“Escapamento” porque os gases
queimados são expulsos do
cilindro pelo pistão. Quando a
cabeça do pistão chega ao PMS,
a válvula de escape fecha-se
encerrando o primeiro ciclo e
então, tudo se repete na mesma
sequência.
MOTOR CICLO OTTO DE QUATRO TEMPOS
 Tempo: conjunto das fases que ocorrem quando o pistão
percorre um curso;
 O ciclo Otto é completado em quatro tempos ou duas voltas
do eixo de manivelas (giro de 720°), durante os quais o
pistão recebe apenas um impulso motor (na fase de
combustão). O motor permanece girando durante os demais
tempos devido à inércia das peças girantes, principalmente
a árvore de manivelas. Na prática os motores possuem 4 ou
mais cilindros e as combustões ocorrem em tempos
instantes diferentes em cada um, de modo a se “auxiliarem”
mutuamente.
MOTORES CICLO OTTO DE 4 TEMPOS NA PRÁTICA
 A combustão real não é instantânea e as válvulas
não se abrem nem se fecham instantaneamente;
 As válvulas e as tubulações oferecem resistência
à passagem da mistura e dos gases queimados;
 A mistura que entra e os gases queimados
possuem inércia, havendo portanto, um retardo no
início e no término do fluxo dos mesmos.
MELHORAMENTOS NO CICLO OTTO 4 TEMPOS REAL
 Avanço na abertura da válvula de admissão
 Este avanço é a antecipação do início da abertura
da válvula de admissão, para que ela esteja
totalmente aberta antes de o pistão atingir o PMS
na etapa do escapamento;
 Aumenta a quantidade da mistura ar + combustível
admitida, de modo a compensar a inércia de
entrada da mistura.
MELHORAMENTOS NO CICLO OTTO 4 TEMPOS REAL
 Atraso no fechamento da válvula de admissão
 A válvula de admissão é fechada um pouco depois
do pistão ter atingido o PMI no tempo de
compressão;
 Vantagem: permite à mistura continuar entrando
no cilindro devido à inércia da mistura que entra.
MODIFICAÇÕES NA ADMISSÃO
As modificações na admissão fazem com que a
“Fase admissão” tenha início no quarto tempo
(escapamento) do ciclo anterior e termine no
terceiro tempo (compressão) do ciclo atual.
Diferentemente dessa “Fase de Admissão”, o
“Tempo de Admissão” não pode ser modificado,
pois está vinculado ao curso do pistão e não ao
fenômeno físico da admissão da mistura do
cilindro. Esse fato demonstra que “Fase” e
“Tempo” são coisas distintas.
MELHORAMENTOS NO CICLO OTTO 4 TEMPOS REAL
 Avanço do ponto de ignição
A ignição deve ocorrer antes do PMS, porque a
mistura leva certo tempo para se queimar.
Portanto, a combustão no motor real inicia-se no
segundo tempo (compressão) e termina no
terceiro tempo (tempo motor). Como a velocidade
da combustão é constante, o avanço de ignição
deve ser tanto maior quanto maior a velocidade de
rotação do motor.
MELHORAMENTOS NO CICLO OTTO 4 TEMPOS REAL
 Avanço na Abertura da Válvula de Escape
 A válvula de escape é aberta antes de o pistão atingir o PMI,
para facilitar a saída dos gases de modo que eles não exerçam
muita oposição quando o pistão iniciar o curso ascendente;
 Atraso no Fechamento da Válvula de Escape
 No final do escapamento, os gases queimados continuam a
sair mesmo quando a cabeça do pistão já está a caminho do
PMI depois da etapa de escapamento, devido à inércia. O
atraso do fechamento da válvula de escapetem a finalidade
de aproveitar este fato, de modo a melhorar a expulsão dos
gases.
CRUZAMENTO DE VÁLVULAS
 É o nome dado à situação que ocorre no início da
admissão, quando as válvulas ficam abertas
simultaneamente, devido ao avanço na abertura
da válvula de admissão e o atraso no fechamento
da válvula de escapamento;
 Lembrar: o cruzamento de válvulas é
conseqüência somente das modificações nos
tempos das válvulas.
VÁLVULAS
 A válvula de admissão tem cabeça em forma 
de tulipa e a de escapamento a forma de 
cogumelo, por razões aerodinâmicas (facilitar a 
saída dos gases);
 As faces das válvulas que se assentam nas 
sedes são cônicas para se ajustarem melhor e 
são endurecidas para reduzir o desgaste;
VÁLVULAS
 A válvula de admissão é resfriada pelo próprio 
fluxo de combustível;
 Já a válvula de escape está sujeita a forte 
aquecimento. Por isso, ela é feita de materiais 
especiais ou então possui interior oco, contendo 
certa quantidade de sódio. O sódio funde-se a um 
pouco mais de 90°C e movimenta-se dentro da 
válvula, transferindo calor da cabeça para a haste 
que é, por sua vez, resfriada através do contato 
com a cabeça do cilindro.
VÁLVULAS
SISTEMA DE COMANDO DE VÁLVULAS
 Mecanismo que efetua
abertura de válvulas;
 Eixo de comando de válvulas
= eixo de cames = eixo de
ressaltos;
 Eixo de cames é acionado por
engrenagens. Tal eixo gira na
metade da rotação do eixo de
manivelas;
 Ressalto faz tucho (rolete)
subir → vareta sobe e articula o
balancim para abrir a válvula.
SISTEMA DE COMANDO DE VÁLVULAS
 Para fechamento das válvulas a parte a
arredondada do eixo de cames passa sob o
tucho, fazendo-o descer → vareta desce →
balancim é desarticulado→ válvula se fecha.
 A figura a seguir mostra o aspecto de um eixo de
cames:
SISTEMA DE 
COMANDO DE 
VÁLVULAS
APLICAÇÕES DE MOTORES OTTO 4 TEMPOS
 Automóveis utilitários;
 Aviões de pequeno porte 
(teco-tecos);
 Motos atuais;
 Cortadores de grama;
 Pequenos geradores de 
eletricidade para serviços 
de manutenção.
APLICAÇÕES DE MOTORES OTTO 4 TEMPOS
CORTADORES DE GRAMA PEQUENOS GERADORES DE ELETRICIDADE 
PARA SERVIÇOS DE MANUTENÇÃO
MOTORES CICLO OTTO NA INDÚSTRIA AERONÁUTICA
 Todos os aviões de motores de ciclo Otto 4 tempos possuem
hélice. Esses motores é quem fazem o acionamento da hélice;
 Os motores ciclo Otto 4 tempos é usado praticamente em
todos os aviões de pequeno porte (teco-tecos), porém com os
refinamentos necessários para finalidades aeronáuticas;
 Até os anos 30 eram usados em aviões de grande porte como
o Douglas DC-3;
 No final da segunda guerra (1945) aviões militares e
comerciais de grande porte foram substituídos por aviões com
turbinas a gás, pela menor relação peso/potência e outras
vantagens.
MOTORES CICLO OTTO 4 TEMPOS NO SETOR AERONÁUTICO
DOUGLAS DC-3
FIM