Motores à Combustão

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MOTORES À COMBUSTÃO 
Rafael Bertoncini 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2 
 
SUMÁRIO 
 
1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS ................................................................... 3 
2 COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO ............. 34 
3 SISTEMAS DE ARREFECIMENTO E DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL .......... 59 
4 COMBUSTÃO ......................................................................................... 91 
5 CONSUMO DE AR NOS MOTORES 4T ................................................... 110 
6 PROPRIEDADES E CURVAS CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES, 
TENDÊNCIAS E TECNOLOGIAS FUTURAS ................................................. 133 
 
 
 
3 
 
1 CONCEITOS FUNDAMENTAIS 
Apresentação 
Neste bloco será feita a introdução aos motores de combustão através das suas 
definições, arquitetura mecânica e ciclos-padrão. A compreensão destes conceitos é 
fundamental para que possamos, então, compreender os seus subsistemas e o seu 
funcionamento global. 
Neste curso, iremos nos ater somente aos motores de combustão interna (MCI), mas 
vale notar que existem também motores de combustão externa (MCE), como os 
motores a vapor (ciclo de Rankine). 
1.1 Definições 
Os motores são máquinas térmicas, isto é, são dispositivos que transformam calor (Q) 
em trabalho (W). Existem diversas fontes de calor disponíveis e, no caso dos motores, 
o calor é obtido através da queima de um combustível, ou seja, a energia química do 
combustível é transformada em energia mecânica útil (BRUNETTI, 2012). 
 
Fonte: adaptado de Brunetti, 2012. 
Figura 1.1 – Fluxos de massa e energia em um motor de combustão interna. 
 
 
 
4 
O fluido ativo (FA), também conhecido por fluido motor, é a substância na qual os 
processos necessários para a obtenção do trabalho são realizados. No caso dos MCIs, 
como ilustrado na figura 1.1, o FA é formado pela mistura ar-combustível. Assim, o 
movimento dos componentes do motor é provocado por uma série de processos 
realizados pelo FA. 
Segundo Brunetti (2012), as máquinas térmicas são classificadas quanto ao 
comportamento do FA, como segue: 
▪ Motor de combustão externa (MCE): o FA não participa da combustão, ele é 
apenas o veículo da energia térmica que será transformada em trabalho. 
Exemplo: máquina a vapor (motor de Stirling); 
▪ Motor de combustão interna (MCI): o FA participa diretamente da combustão. 
Os MCIs são classificados em: 
▪ Motores alternativos: são aqueles no qual o trabalho é obtido através do 
movimento linear de vaivém do pistão e transformado em rotação contínua 
pelo sistema biela-manivela. São motores de combustão cíclica; 
▪ Motores rotativos: são aqueles no qual o trabalho é obtido diretamente pelo 
movimento de rotação. Exemplo: motor Wankel (combustão cíclica) e turbina a 
gás (combustão contínua); 
▪ Motores de impulso: são aqueles no qual o trabalho é obtido pela propulsão 
(empuxo) gerada por gases expelidos em alta velocidade. Exemplo: motores a 
jato e foguete (combustão contínua). 
Os motores alternativos, de maior aplicação no mercado, serão o foco deste curso: 
 
5 
 
Fonte: Wikimedia Commons, 2006. 
Figura 1.2 – Peças móveis de um motor alternativo. 
1.1.1 Nomenclatura dos motores alternativos 
A partir deste ponto, iremos começar a detalhar os MCIs e, para isso, necessitamos 
unificar algumas nomenclaturas básicas. A figura a seguir ilustra os principais 
componentes de um MCI, neste caso, um motor do ciclo Diesel, e a tabela na 
sequência identifica os seus componentes: 
 
Fonte: adaptado de Brunetti, 2012. 
Figura 1.3 – Principais componentes de um MCI do ciclo Diesel. 
 
6 
1. Bomba de água 15. Bloco 
29. Balancim da válvula 
de escape 
2. Válvula termostática 
16. Eixo comando de 
válvula 
30. Coletor de escape 
3. Compressor de ar 17. Volante 31. Pistão 
4. Duto de admissão 18. Virabrequim 32. Motor de partida 
5. Injetor de combustível 19. Capa do mancal 33. Dreno de água 
6. Válvula de escape 20. Biela 34. Filtro de óleo 
7. Coletor de admissão 
21. Bujão do cárter de 
óleo 
35. Radiador de óleo 
8. Válvula de admissão 22. Bomba de óleo 
36. Vareta do nível de 
óleo 
9. Linha de combustível 23. Cárter 
37. Bomba manual de 
combustível 
10. Haste de válvula 
24. Engrenagem do 
virabrequim 
38. Bomba injetora de 
combustível 
11. Duto de água 
25. Amortecedor 
vibracional 
39. Respiro do cárter 
12. Tampa de válvula 26. Ventilador 40. Filtro de combustível 
13. Cabeçote 27. Duto de admissão 
14. Tampa lateral 
28. Balancim da válvula 
de admissão 
Fonte: Brunetti, 2012. 
A figura abaixo apresenta a posição do pistão no cilindro: 
 
Fonte: adaptado de Brunetti, 2012. 
Figuras 1.4 – Posições do pistão no cilindro. 
 
 
7 
Sendo: 
▪ PMS – Ponto Morto Superior: é o ponto mais alto que o pistão pode atingir 
dentro do cilindro; 
▪ PMI – Ponto Morto Inferior: é o ponto mais baixo que o pistão pode atingir 
dentro do cilindro; 
▪ S – Curso do pistão: é a distância percorrida entre o PMS e o PMI e vice-versa; 
▪ V1 – Volume total: é o volume contido entre o topo do pistão e a face do 
cabeçote quando o pistão se encontra no PMI; 
▪ V2 – Volume morto (volume da câmara de combustão): é o volume contido 
entre o topo do pistão e a face do cabeçote, quando o pistão se encontra no 
PMS; 
▪ Vdu – Cilindrada unitária ou volume deslocado útil ou deslocamento 
volumétrico: é o volume deslocado pelo pistão de um ponto morto a outro; 
▪ z – Número de cilindros do motor; 
▪ D – Diâmetro dos cilindros do motor; 
▪ Vd – Volume deslocado do motor ou deslocamento volumétrico do motor ou 
cilindrada total; 
Da figura 1.4 temos: 
 
Assim, para um motor com z cilindros, o volume deslocado do motor Vd (cilindrada) será: 
 
 
Vd=
π*D2
4
*S*z 
Vdu=
π*D2
4
*S 
 
8 
Um parâmetro importante que influencia o rendimento térmico do motor é a relação 
volumétrica (rv) ou taxa de compressão, ou seja, a relação entre o volume total (V1) e o 
volume morto (V2): 
 
Os valores habituais de taxa de compressão variam em função da tecnologia do motor 
e do combustível, como segue: 
▪ Ciclo Otto, gasolina E22: de 8:1 a 11:1; 
▪ Ciclo Otto, etanol hidratado: de 10:1 a 14:1; 
▪ Ciclo Otto, flex fuel: de 10:1 a 13:1; 
▪ Ciclo Diesel: de 15:1 a 24:1. 
As características cinemáticas dos motores são apresentadas na figura 1.5: 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.5 – Nomenclatura cinemática. 
Onde: 
▪ V.E.: válvula de escape; 
▪ V.A.: válvula de admissão; 
▪ r: raio do virabrequim; 
▪ n: frequência do virabrequim; 
rv= 
V1
V2
=
Vdu+V2
V2
 
 
9 
▪ ω: velocidade angular do virabrequim; 
▪ Vp: velocidade média do pistão; 
▪ α: ângulo formado entre a manivela e o eixo vertical de referência 
o α=0° quando o pistão está no PMS; 
o α=180° quando o pistão está no PMI; 
▪ L: comprimento da biela; 
▪ x: distância para o pistão atingir o PMS. 
1.1.2 Classificações dos motores alternativos 
Segundo Brunetti (2012), os motores alternativos podem ser classificados de diversas 
maneiras: 
❖ Quanto à ignição 
A ignição (calor) é o processo que dá início à combustão, isto é, ela é o agente que 
provoca a reação do combustível com o oxigênio do ar (comburente). 
Os motores alternativos são divididos em dois tipos de ignição: 
▪ Motores de ignição por faísca (MIF) – ciclo Otto: a mistura ar-combustível 
admitida, previamente dosada ou formada no interior dos cilindros, no caso 
dos motores com injeção direta de combustível, é inflamada por uma faísca 
formada entre os eletrodos da vela de ignição, como ilustrado na figura 1.6. 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.6 – Motor de ignição por faísca. 
 
10 
▪ Motores de ignição espontânea (MIE) – ciclo Diesel: o pistão comprime o ar 
até que ele atinja uma temperatura elevada e, perto do PMS, o combustível é 
injetado, reagindo espontaneamente com o oxigênio do ar aquecido sem a 
necessidade de uma faísca, como ilustrado na figura 1.7. A temperatura de 
autoignição(TAI) é a temperatura do ar necessária para que haja a reação 
espontânea com o combustível. A tabela abaixo apresenta valores típicos da 
TAI para diferentes combustíveis. 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.7 – Motor de ignição espontânea. 
Tabela 1.1 – Valores típicos da TAI para diferentes combustíveis. 
Temperatura de autoignição [°C] 
Diesel Etanol hidratado Metanol Gasolina E22 
250 420 478 400 
 
❖ Quanto ao número de tempos do ciclo de operação 
O ciclo é a sequência de processos periódicos sofridos pelo FA para obter a energia 
mecânica útil. Os diversos tempos de um ciclo referem-se ao curso do pistão. Desta 
forma, os motores alternativos, MIFs ou MIEs são classificados em dois grupos de 
tempos, 4T e 2T: 
▪ Motores a quatro tempos (4T): o pistão percorre quatro cursos ou duas voltas 
do virabrequim para completar um ciclo. A figura a seguir apresenta os quatro 
tempos do ciclo. 
 
11 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.8 – Os quatro tempos do motor alternativo. 
1. Admissão: o pistão desloca-se do PMS ao PMI, gerando uma depressão 
(sucção) que promove a entrada da mistura ar-combustível ou só do ar, no caso 
dos MIFs de injeção direta e MIEs, através da válvula de admissão que está 
aberta. 
2. Compressão: a válvula de admissão se fecha e o pistão desloca-se do PMI ao 
PMS, comprimindo a mistura ar-combustível ou só o ar, dependendo do tipo de 
motor. 
3. Expansão: quando o pistão está próximo ao PMS, a faísca provoca a ignição nos 
motores MIFs, enquanto é injetado o combustível em meio ao ar quente nos 
motores MIEs, iniciando a combustão que provoca o aumento da pressão no 
cilindro, empurrando assim o pistão ao PMI, de maneira que o FA sofra o 
processo de expansão. A expansão é a responsável pelo trabalho útil do motor. 
4. Escape: o pistão desloca-se do PMI ao PMS com a válvula de escape aberta, 
empurrando os gases queimados para fora do cilindro, finalizando o ciclo. 
 
12 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.9 – Motor de ignição por faísca 4T e quatro cilindros. 
▪ Motores a dois tempos (2T) de ignição por faísca: o pistão percorre apenas 
dois cursos ou uma única volta do virabrequim para completar um ciclo. Os 
processos que ocorrem no motor 4T também ocorrem da mesma maneira no 
motor 2T, porém alguns destes processos se sobrepõem num mesmo curso. 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.10 – Motor de ignição por faísca 2T. 
 
1. 1º tempo: o ciclo se inicia com o pistão no PMS e a mistura ar-combustível 
comprimida. A combustão tem início com a faísca, empurrando o pistão ao 
PMI. Durante este deslocamento, o pistão comprime o conteúdo do cárter até 
o ponto no qual a janela de escape (B) fica exposta e os gases queimados em 
alta pressão saiam do cilindro. Na sequência, o pistão expõe a janela de 
admissão (C), comunicando o cárter pressurizado com o cilindro de modo que 
 
13 
uma nova mistura entre. Neste momento, as janelas de admissão e escape 
estão abertas, permitindo o fluxo de mistura nova ao escape, chamado de 
curto-circuito. Este problema pode ser reduzido com um projeto adequado de 
janelas aliado ao formato do topo do pistão. 
2. 2º tempo: durante o deslocamento do pistão do PMI ao PMS, ocorre o 
fechamento das janelas de admissão (C) e depois a de escape (B), abrindo a 
passagem (A) que, devido à depressão (sucção) criada no cárter pelo 
movimento ascendente do pistão, permite o preenchimento de mistura nova 
no cárter. Neste mesmo instante, está ocorrendo a compressão da mistura 
previamente admitida no cilindro e, com o aproximar do pistão ao PMS, uma 
nova faísca inicia o próximo ciclo. 
Nesse motor, o trabalho útil ocorre a cada dois cursos do pistão ou uma volta do 
virabrequim. Dessa maneira, se esperaria que este motor produzisse o dobro da 
potência de um motor 4T a uma mesma rotação, no entanto, isso não ocorre devido a 
precariedade dos processos sobrepostos. Outro ponto negativo é a lubrificação, uma 
vez que o cárter é utilizado para a admissão da mistura ar-combustível, não permitindo 
a sua utilização como reservatório de lubrificante. Dessa forma, o lubrificante é 
misturado ao combustível numa proporção de 1:20 (1 litro de lubrificante para 20 
litros de combustível) e a lubrificação ocorre de maneira precária por aspersão, 
diminuindo a durabilidade dos componentes e aumentando as emissões, visto que o 
lubrificante é queimado junto ao combustível, prejudicando a combustão. Em 
contrapartida, por não apresentar um sistema de válvulas, o motor 2T é simples, 
pequeno, leve e barato quando comparado a um motor 4T de mesma potência. 
 
14 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.11 – Ciclo completo do motor de ignição por faísca 2T. 
▪ Motores a dois tempos (2T) de ignição espontânea: o motor 2T do ciclo Diesel, 
diferentemente do MIF 2T, não utiliza o cárter para a admissão, mas sim uma 
máquina auxiliar acionada pelo virabrequim. A bomba de lavagem é um 
compressor volumétrico, isto é, um componente que expele os gases 
queimados ao introduzir uma grande quantidade de ar pelas janelas de 
admissão, empurrando-os para fora. Contudo, uma parte desses gases fica 
retido no cilindro quando as válvulas fecham. Ao se aproximar do PMS, o pistão 
os comprime fortemente até a injeção do combustível que irá iniciar o processo 
de ignição espontânea, gerando a pressão necessária (expansão) para a 
produção do trabalho útil. Após a expansão, no deslocamento do pistão ao 
PMI, as janelas de admissão são novamente expostas e a bomba faz a lavagem 
dos gases queimados, proporcionando uma nova admissão, fechando assim o 
ciclo. Existem versões de MIE 2T com e sem válvulas de escape, neste caso, 
mais baratos com a utilização de janelas de escape. 
 
15 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.12 – MIE 2T com válvula de escape. 
Tabela 1.1 – Principais diferenças dos motores 4T e 2T. 
Diferenças 4T 2T 
Tempos x ciclo útil 2 voltas do virabrequim 1 volta do virabrequim 
Sistema mecânico Mais complexo 
Mais simples com a 
ausência de válvulas e 
eixo comando 
Admissão Boa 
Ruim com perda de 
mistura no escape e 
presença de lubrificante 
Lubrificação Boa 
Ruim com a presença de 
combustível 
 
❖ Quanto ao ciclo de operação 
Mecanicamente, não há diferenças relevantes entre os motores do ciclo Otto e Diesel 
a 4T, a não ser pela maior robustez do motor Diesel devido a maior taxa de 
compressão e pressões envolvidas. A seguir, são apresentadas as principais diferenças: 
▪ Injeção de combustível: nos MIFs, geralmente, a mistura é injetada já 
homogeneizada e dosada, com exceção dos motores com injeção direta, onde 
apenas o ar é admitido e a injeção ocorre diretamente dentro do cilindro. Nos 
MIEs, admite-se somente o ar e o combustível é finamente pulverizado no 
cilindro ao final da compressão. Um sistema de injeção de alta pressão é o 
responsável por atomizar o combustível. 
 
16 
▪ Ignição: nos MIFs, a ignição é dada por uma faísca oriunda de um sistema 
elétrico. Nos MIEs, a combustão ocorre espontaneamente por autoignição; 
▪ Taxa de compressão: nos MIFs, a taxa de compressão é baixa para evitar 
autoignição, visto que o momento correto de ignição será dado pela faísca. Nos 
MIEs, em contrapartida, a taxa de compressão deve ser alta de modo que o ar 
ultrapasse o TAI do combustível. 
❖ Quanto ao sistema de alimentação de combustível 
A alimentação de combustível dos MIFs pode ser feita por um carburador ou por um 
sistema de injeção de combustível. Embora o carburador ainda seja utilizado em 
aplicações de baixa potência sem as restrições de emissões impostas aos automóveis, 
não iremos estudá-lo neste curso. A injeção de combustível é mais precisa, 
contribuindo para uma combustão mais eficiente e com emissões reduzidas, podendo 
ser realizada no duto de admissão (Port Fuel Injection – PFI) ou diretamente no cilindro 
(Gasoline Direct Injection – GDI), como segue: 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.13 – Tipos de injeçãode combustível dos MIFs. 
Como informado anteriormente, a injeção de combustível nos motores MIEs é feita 
com um sistema de alta pressão, em torno de 2000 bar, de modo a atomizar o 
combustível dentro do cilindro durante a compressão. 
 
17 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.14 – Esquema de um sistema de injeção dos MIEs. 
❖ Quanto à disposição dos cilindros 
Os cilindros dos motores podem estar dispostos de maneiras diferentes num motor. 
A figura a seguir apresenta o esquema de disposições típicas (a): em linha, em V e 
oposto ou boxer. Pode-se observar também dois exemplos aeronáuticos (b): oposto e 
radial, onde os cilindros estão dispostos radialmente em torno do virabrequim. 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.15 – Disposições de cilindros típicas. 
No Brasil, a disposição mais comum é a linha com quatro cilindros. Já nos EUA, a 
disposição mais comum é a em V com seis ou oito cilindros. 
 
18 
Existem outras disposições de cilindros disponíveis no mercado, mas menos habituais. 
Entre elas, podemos elencar a disposição em W, podendo ser dois blocos em V ou três 
em linha unidos, em U, em H, e a de pistões opostos, onde a câmara de combustão é 
formada pelo topo dos dois pistões opostos entre si (não há cabeçote): 
 
Fonte: adaptado de Martins, 2016. 
Figura 1.16 – Outras disposições de cilindros. 
❖ Quanto ao sistema de arrefecimento 
Boa parte do trabalho gerado pela combustão é perdida em forma de atrito e calor, 
que podem reduzir a durabilidade dos componentes caso não sejam tratados 
adequadamente. O sistema de arrefecimento existe justamente para dissipar a 
temperatura nas áreas e componentes mais sensíveis do motor. Basicamente existem 
dois sistemas de arrefecimento: a ar, que é mais simples, porém é menos homogêneo 
e, portanto, menos eficiente; e a água, sendo mais eficiente e contribui na redução do 
ruído do motor, mas é muito mais complexo. 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.17 – Sistemas de arrefecimento a água e a ar. 
 
 
19 
❖ Quanto ao comando de válvulas 
O eixo comando de válvulas é o componente responsável pela abertura e fechamento 
das válvulas. Este eixo pode estar posicionado, basicamente, em duas regiões 
diferentes no motor: 
▪ No bloco do motor: o eixo comando aciona tuchos que são ligados a hastes 
que por sua vez acionam os balancins no cabeçote, abrindo ou fechando as 
válvulas. Trata-se de um sistema complexo e que permite folgas que impactam 
o desempenho do motor. 
▪ No cabeçote: o eixo comando pode ser montado no cabeçote em duas 
configurações, eixo único que aciona balancins (OverHead Camshaft – OHC) e 
eixo duplo que acionam tuchos (Double OverHead Camshaft – DOHC), sendo 
um sistema mais eficiente e com menos peças móveis. 
 
Fonte: adaptado de Brunetti, 2012. 
Figura 1.18 – Sistemas de acionamento de válvulas. 
❖ Quanto à admissão de ar 
A quantidade de ar admitido por um motor irá determinar o seu desempenho, pois 
quanto mais ar for admitido e retido no cilindro, mais combustível poderá ser 
alimentado, aumentando assim a eficiência para uma mesma rotação. Para isto, 
existem dois sistemas: 
 
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▪ Naturalmente aspirado (pressão negativa): neste sistema, o fluxo de ar para o 
cilindro na admissão ocorre devido a depressão (sucção) criada pelo 
movimento do pistão do PMS ao PMI, onde a pressão do coletor (pressão 
atmosférica) é maior do que a pressão no cilindro (pressão negativa). Neste 
caso, o gradiente de pressão é limitado pela pressão de admissão que será, no 
máximo, a pressão atmosférica. 
▪ Sobrealimentado (pressão positiva): visando aumentar o gradiente de pressão, 
de modo a admitir mais ar, foram desenvolvidos sistemas com dispositivos que 
aumentam a pressão no coletor de admissão acima da atmosférica. No geral, 
existem dois sistemas de sobrealimentação: 
1. Turbocompressor: os gases de escape giram a turbina, que transfere esse 
trabalho ao compressor, que, por sua vez, comprime o ar, aumentando 
assim a pressão de admissão: 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.19 – Motor com turbocompressor. 
 
 
21 
2. Compressor mecânico: um compressor é acionado mecanicamente pelo 
motor e comprime o ar de admissão: 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.20 – Motor com compressor mecânico do tipo roots. 
No caso dos motores sobrealimentados, a compressão do ar provoca o aumento da 
sua temperatura, reduzindo a sua massa específica (densidade) e, portanto, reduzindo 
a eficiência da combustão. Com o objetivo de minimizar esse efeito, foram 
desenvolvidos trocadores de calor que são posicionados depois do compressor, 
podendo ser eles ar-ar, onde o ar que passa pelo veículo refrigera o ar de admissão, ou 
ar-água, onde o fluido de arrefecimento do motor refrigera o ar de admissão. 
 
Fonte: adaptado de Brunetti, 2012. 
Figura 1.21 – Motor com turbocompressor e trocador de calor ar-ar. 
 
 
 
22 
❖ Quanto à relação diâmetro-curso do pistão 
Segundo Martins (2016), ao se tratar das características de um motor, habitualmente 
se menciona o diâmetro do cilindro (D) seguido pelo curso (S) da seguinte forma: D x S. 
Exemplo: 82,5 x 92,8 mm. 
Assim, num MCI, o curso pode ser maior ou menor que o diâmetro. No entanto, a 
relação diâmetro-curso apresenta uma razão de compromisso que deve ser observada: 
ao diminuir o curso, reduz-se a velocidade linear do pistão e aumenta-se a velocidade 
angular do virabrequim para uma mesma rotação; adicionalmente, um motor com 
diâmetro maior dispõe de mais espaço para o desenho da câmara de combustão e 
posicionamento das válvulas, bem como permite válvulas de diâmetro maiores que 
favorecem o enchimento e o escape dos gases; contudo, motores com diâmetro 
excessivos apresentam perdas de compressão, pior queima da mistura ar-combustível 
e elevadas perdas térmicas. 
Existem três relações de diâmetro-curso para classificar os MCIs: superquadrado (D>S), 
apresentam torque e potência em altas rotações; quadrado (D=S), com bom 
desempenho em todas as faixas de rotação; e subquadrado (D<S), que apresentam 
torque e potência em baixas rotações. 
❖ Quanto à rotação 
Os MCIs podem ser classificados em: 
▪ Lentos: n < 600 rpm 
▪ Médios: 600 < n < 1500 rpm 
▪ Rápidos: n > 1500 rpm 
Os MIFs tendem a ser motores rápidos. Já os MIEs, quando aplicados industrialmente 
ou em navios são lentos e médios, e quando aplicados em veículos de passageiros ou 
veículos comerciais são rápidos. 
 
 
 
23 
❖ Quanto à fase do combustível 
Os MCIs podem ser classificados quanto à fase do combustível que utilizam, liquida 
como a gasolina, o etanol ou o óleo Diesel, e gasosa, como o gás natural veicular 
(GNV). 
❖ Quanto à potência específica 
As novas e restritivas regulamentações para as emissões veiculares vêm forçando as 
montadoras a investir pesado no desenvolvimento de MCIs mais eficientes: 
𝐍𝐞específica =
𝐍𝐞
𝐕T
 
Onde: 
▪ Neespecífica: potência efetiva específica 
▪ Ne: potência efetiva 
▪ VT: cilindrada total – Vd 
Estes novos MCIs apresentam aumento de torque e potência para uma mesma 
cilindrada total (VT), habitualmente com o uso da sobrealimentação, ou uma redução 
da cilindrada total para uma mesma potência ou ainda a redução de cilindros (z). 
MCIs mais eficientes são os que consomem menos combustível e, consequentemente, 
que emitem menos poluentes para um mesmo trabalho. Isto, entre outros, é possível 
em razão da redução das perdas por bombeamento do motor, devido ao menor 
volume deslocado pelos pistões a cada rotação do motor e a maior pressão no cilindro; 
do maior aproveitamento térmico no trabalho de expansão dada uma menor 
transferência de calor devida à redução da área de superfície interna; e da redução das 
perdas por atrito, seja pelo tratamento de baixo atrito de alguns componentes, seja 
pela dimensão menor dos componentes do motor. 
O MCI vem sendo otimizado passo-a-passo desde a sua invenção, conforme novas 
tecnologias foram sendo desenvolvidas,e a principal otimização é a redução dos 
deslocamentos volumétricos com o passar do tempo. A diminuição da cilindrada não é 
recente, mas foi só recentemente que o termo downsizing foi cunhado para 
 
24 
denominar esta evolução que agregava algumas soluções técnicas que 
proporcionavam aumento de eficiência, permitindo assim o aumento do torque e da 
potência enquanto havia a redução da cilindrada e do consumo de combustível. 
Dentre estas soluções, podemos listar a câmara de combustão multiválvula (mais de 
uma válvula de admissão e escape para melhor enchimento e escape), o eixo comando 
de válvulas variável na admissão e/ou escape, sobrealimentação, injeção direta de 
combustível, tratamentos para a redução de atrito etc. 
1.2 Aplicações dos motores alternativos 
Segundo Brunetti (2012), a escolha de um MCI para uma determinada aplicação é 
importante para garantir a melhor eficiência a esta aplicação. Entretanto, outras 
características dos motores devem ser observadas como volume, peso, ruído, 
vibrações, consumo de combustível, emissões, potência máxima, durabilidade, 
robustez, confiabilidade, facilidade de manutenção, custo operacional etc. 
Muitas vezes, pode haver mais de uma possível solução a uma aplicação e caberá à 
montadora aportar o seu conhecimento ou estratégia para definir a melhor solução. 
Os MIFs a 4T possuem uma baixa relação peso-potência ou volume-potência, além de 
possuir um funcionamento suave em todas as faixas de rotação, baixo custo inicial e 
baixa complexidade. São mais adequados aos veículos de passageiros e podem ainda 
ser utilizados em pequenos veículos comerciais, empilhadeiras, aplicações 
estacionárias, geradores, pequenas embarcações esportivas e pequenos aviões. 
Os MIFs a 2T possuem custo inicial inferior aos MIFs a 4T, porém apresentam elevado 
consumo específico de combustível e baixa durabilidade dos componentes devido a 
lubrificação precária, o que os tornam mais caros no longo prazo. Logo, eles limitam-se 
a aplicações de baixa potência. Ademais, são motores poluentes, ruidosos e instáveis 
em algumas faixas de rotação, sendo aplicados a pequenas motocicletas, pequenas 
embarcações, aplicações estacionárias, geradores, cortadores de grama, motosserras 
etc. 
 
 
25 
Os MIEs caracterizam-se por uma elevada eficiência térmica, porém apresentam um 
custo inicial elevado e funcionamento pouco suave. Possuem durabilidade, robustez e 
confiabilidade elevados, além do baixo custo operacional. Existem aplicações com 
potência superior a 30000 cv, sendo que acima de 4000 cv, geralmente são MIEs a 2T 
visto que não possuem as mesmas desvantagens dos MIFs a 2T. São habitualmente 
aplicados nos veículos comerciais, ônibus, navios, locomotivas, tratores, máquinas de 
construção civil, aplicações estacionárias, geradores e veículos de passageiros em 
alguns países com pesadas regulamentações de emissão. 
1.3 Ciclos-padrão a ar 
O FA é muito complexo, sua composição varia durante os processos e os processos 
(físicos e químicos) por si só são complexos, tornando difícil o estudo dos ciclos do 
motor (BRUNETTI, 2012). Consequentemente, um ciclo real é associado a um ciclo-
padrão (teórico) de modo a facilitar o estudo, a obter conclusões qualitativas e até 
quantitativas, utilizando hipóteses simplificadoras que guardem semelhança com o 
ciclo real e permita a aplicação da termodinâmica. Seguem as hipóteses: 
1. O FA é ar (sem combustível); 
2. O ar comporta-se como um gás perfeito (G.P.); 
3. Não há admissão nem escape, o sistema é fechado (S.F.) só ocorrendo a troca 
de calor e/ou trabalho com o meio, permitindo a aplicação da 1ª Lei da 
Termodinâmica no lugar da 1ª Lei para Volume de Controle; 
4. Os processos de compressão e expansão são considerados isentrópicos 
(adiabáticos) e reversíveis; 
5. A combustão é substituída pela adição de calor ao FA a partir de uma fonte 
externa. Tal fornecimento de calor poderá ocorrer num processo isocórico, ou 
num isobárico, ou numa combinação dos dois a depender do ciclo; 
6. A abertura da válvula de escape é substituída pela retirada de calor (rejeição) por 
uma fonte fria, num processo isocórico, restituindo o FA ao seu estado inicial; 
7. Todos os processos são considerados reversíveis. 
 
26 
Segue uma breve recapitulação sobre os processos termodinâmicos: 
▪ Processo reversível: é aquele que transcorridos os estados intermediários 
retorna ao estado inicial sem perda de energia. 
▪ Processo irreversível: é aquele que transcorridos os estados intermediários 
retorna ao estado inicial com perda de energia (na prática, os processos são 
irreversíveis devido às perdas por atrito). 
▪ Principais processos: 
o Isobárico: pressão (p) constante; 
o Isocórico: volume (V) constante; 
o Isentrópico: entropia (S) constante; 
o Isotérmico: temperatura (T) constante; 
o Adiabático: sem troca de calor. 
▪ Ciclo: sequência de processos que leva a um estado final coincidente com o 
inicial. 
A diferença entre os ciclos teóricos está na fase de fornecimento de calor, sendo a 
volume constante no ciclo Otto (instantâneo) e a pressão constante no ciclo Diesel, 
durante a descida do pistão. 
1.3.1 Ciclo Otto a 4T padrão a ar 
Representa o ciclo real do motor Otto (MIF) considerando as hipóteses apresentadas 
anteriormente. A figura a seguir apresenta dos diagramas p-V e T-S: 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.22 – Diagramas p-V e T-S do ciclo Otto. 
 
27 
Segundo Brunetti (2012) e de acordo com a hipótese 3, temos quatro processos: 
▪ 1-2, Compressão – isentrópico (adiabático): o FA é comprimido pelo trabalho de 
compressão (Wcompr, negativo) e definido pela área 1-2-V2-V1 no diagrama p-V; 
▪ 2-3, Fornecimento de calor – isocórica: simula o calor liberado na combustão 
(Q2-3) instantaneamente ao pistão no PMS, definido pela área 2-3-S4-S1 no 
diagrama T-S; 
▪ 3-4, Expansão – isentrópica (adiabática): o FA se expande com o trabalho de 
expansão (Wexp, positivo), definido pela área 3-4-V1-V2 do diagrama p-V; 
▪ 4-1, Retirada de calor – isocórica: simula o calor rejeitado nos gases ao abrir da 
válvula de escape (Q4-1), definido pela área 4-1-S1-S4 no diagrama T-S. 
O trabalho útil do ciclo, ou simplesmente trabalho do ciclo (Wc), e o calor útil (Qu) são 
apresentados a seguir: 
Wc = Wexp – Wcompr = área 1-2-3-4 no diagrama p-V 
Qu = Q2-3 – Q4-1 = área 1-2-3-4 no diagrama T-S 
Para qualquer motor térmico, a equação da eficiência térmica é: 
ηt=
Wc
Q2-3
=
Q2-3-Q4-1
Q2-3
=1-
Q4-1
Q2-3
=1-
T4-T1
T2-T3
=1-
T1
T2
(
(
𝑻𝟒
𝑻𝟏
) − 𝟏
(
𝑻𝟑
𝑻𝟐) − 𝟏
) 
Como rv=
V1
V2
 (taxa de compressão) e k=
Cp
Cv
 (razão entre os calores específicos do FA), 
temos: 
T1
T2
= (
V2
V1
)
k-1
=
1
rvk-1
 e como 
T4
T3
= (
V3
V4
)
k-1
= (
V2
V1
)
k-1
=
T1
T2
 
Temos 
T4
T1
=
T4
T3
*
T3
T2
*
T2
T1
=
T3
T2
 e, finalmente, ηt=1-
1
rvk-1
 
Assim sendo, a eficiência térmica do ciclo Otto cresce ao aumentar a taxa de 
compressão e, quanto maior o valor de k, maior será o valor de eficiência do ciclo. 
 
28 
A seguinte figura apresenta a variação qualitativa da eficiência térmica (ηt) do ciclo 
Otto, com a taxa de compressão (rv), para FA com diferentes fatores de k: 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.23 – Variação qualitativa da eficiência térmica de um ciclo Otto. 
Nota-se que quanto maior for a taxa de compressão menor será o ganho em eficiência 
térmica. Os resultados teóricos obtidos para o ciclo Otto correspondem 
qualitativamente com a realidade, onde podemos verificar o aumento da eficiência 
térmica de acordo com o aumento da taxa de compressão. Ademais, quanto maior a 
taxa de compressão nos motores do ciclo Otto, maior será o risco de autoignição, 
dependendo da resistência do combustível (TAI), e de detonação. Vale lembrar 
também que, para os gases reais, o valor da razão k declina com o aumento da 
temperatura. 
1.3.2 Ciclo Diesel a 4T padrão a ar 
Representa o cicloreal do motor Diesel (MIE) e, como já informado anteriormente, a 
única diferença entre os ciclos Diesel e Otto se refere ao processo de fornecimento de 
calor ao FA que será isobárico ao invés de isocórico. Os diagramas reais dos ciclos 
Diesel e Otto são semelhantes em formato. 
 
29 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.24 – Diagramas p-V e T-S do ciclo Diesel. 
Os conceitos apresentados no ciclo Otto sobre as áreas nos diagramas permanecem 
válidos, de sorte que a área 1-2-3-4 no p-V é o Wc e a área 1-2-3-4 no T-S é o Qu = Q2-3 
– Q4-1. Assim, a equação da eficiência térmica do ciclo-padrão a ar com adição de calor 
a pressão constante é: 
ηt=1-
1
rvk-1
* [
(
T3
T2
)
k
-1
k (
T3
T2
-1)
] 
Para uma mesma taxa de compressão, a eficiência térmica do ciclo Otto é sempre 
maior que a do ciclo Diesel, ou seja, a combustão a volume constante é mais eficiente 
que a combustão à pressão constante. Todavia, como os motores do ciclo Diesel 
podem usar taxas de compressão maiores, na prática eles são mais eficientes 
termicamente, conforme a figura a seguir que inclui também o ciclo Misto ou Sabathé: 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.25 – Comparação entre a eficiência térmica e a taxa de compressão. 
 
30 
1.3.3 Outros ciclos 
Existem outros ciclos de combustão no mercado que não farão parte do nosso estudo. 
Os mais importantes são: ciclo Misto ou de Sabathé, ciclo Atkinson e ciclo Miller. 
1.3.4 Comparação dos ciclos reais com os ciclos teóricos 
Embora os valores obtidos para misturas e produtos de combustão com os diagramas 
teóricos apresente alguma melhoria, eles ainda não são aderentes aos valores reais. É 
obvio que esta falta de aderência está mais relacionada com os processos ideais 
adotados e menos com o comportamento do FA, dado que estes diagramas permitem 
uma boa aproximação aos valores reais. 
A seguinte comparação baseia-se no ciclo Otto padrão a ar (MIF), mas os conceitos 
introduzidos poderiam ser adaptados para a comparação de qualquer outro ciclo real 
com o seu correspondente teórico. A figura abaixo apresenta a sobreposição de um 
ciclo Otto com o real correspondente, quer dizer, mesma taxa de compressão (rv), 
mesmo volume total (V1) e mesmo calor adicionado ao ciclo. As letras A, B, C e D 
indicadas no diagrama representam os fenômenos expostos na sequência. 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 1.27 – Sobreposição de um ciclo Otto padrão a ar com o real. 
A. Admissão e escape: esses processos não estão presentes no ciclo teórico e a 
área compreendida pelos dois se constitui num trabalho negativo usado para a 
 
31 
troca do fluido no cilindro. Esse trabalho de “bombeamento” é usualmente 
incorporado no trabalho perdido por atrito. Será tão maior quanto maiores 
forem as perdas nos dutos de admissão e escape. Nos motores com corpo de 
borboleta (controle de carga através da restrição de fluxo), esta área será tão 
maior quanto mais fechada estiver a borboleta do acelerador, uma vez que a 
perda de carga provocada fará cair a curva de admissão para uma posição 
inferior à da pressão atmosférica. Se os dutos forem bem desenhados, o motor 
em plena aceleração deveria apresentar uma área praticamente desprezível. 
B. Perdas de calor: os processos de compressão e expansão do ciclo teórico são 
considerados isentrópicos, ao passo que no ciclo real as perdas de calor são 
sensíveis. A diferença não é tão grande na compressão, mas na expansão, 
quando a diferença de temperatura entre o cilindro e o meio é muito grande, a 
troca de calor será igualmente grande e, consequentemente, os dois processos 
se afastarão sensivelmente. 
C. Perda por tempo finito de combustão: a combustão é considerada instantânea 
no ciclo teórico uma vez que o processo é considerado isocórico. Na realidade, 
a combustão leva um tempo significante em relação à velocidade do pistão. 
Assim, a faísca deve ser dada antes do PMS e a expansão se inicia antes da 
combustão alcançar a máxima pressão possível. É claro que, ao adiantar a 
faísca até determinado ponto, perde-se área na parte inferior do ciclo, no 
entanto ganha-se na parte superior e, ao atrasar, acontece o contrário, de tal 
maneira que a faísca deve ser estudada visando obter a menor diferença 
possível na perda de áreas (trabalho). O momento ideal de ignição é aquele que 
faz com que o balanço do trabalho negativo na compressão e do trabalho 
positivo na expansão seja o máximo possível. Normalmente, tal momento de 
ignição é chamado de maximum brake torque (MBT), isto é, o avanço de 
ignição que gera o maior torque possível para a condição de operação. 
D. Perdas pelo tempo finito de abertura da válvula de escape: o escape foi 
substituído por uma expansão isocórica no ciclo teórico, rejeitando calor para 
uma fonte fria. O tempo para o processo de escape no ciclo real é finito e, 
 
32 
portanto, a válvula deve ser aberta com uma certa antecedência. Quanto mais 
adiantada for a abertura em relação ao PMI, mais irá se perder área na parte 
superior e menos na parte inferior, e vice-versa. Desta forma, o momento de 
abertura da válvula de escape tem o objetivo de otimizar a área nessa região. É 
o resultado entre o balanço do trabalho gasto no final do curso de expansão e o 
trabalho necessário para expulsar os gases queimados no tempo de escape. 
Estima-se que o trabalho do ciclo real seja da ordem de 80% do trabalho do ciclo-
padrão a ar correspondente. Claramente, com os diagramas para misturas, a 
aproximação é melhor. A perda de trabalho poderia ser assim distribuída: 
aproximadamente 60% às perdas de calor (B), cerca de 30% ao tempo finito de 
combustão (C) e em torno de 10% à abertura da válvula de escape. É claro que estes 
valores são médios, podendo ser alterados em alguns casos particulares. 
 
Conclusão 
Este primeiro bloco serviu para introduzir os conceitos fundamentais dos motores de 
combustão interna (MCI). Nele, foram apresentadas as suas definições, nomenclaturas 
básicas e de cinemática, as diversas classificações dos motores e, finalmente, foram 
apresentados os principais ciclos de combustão, sejam eles teóricos para fins 
educativos, sejam eles reais e as suas diferenças. 
Este bloco foi o alicerce para que possamos nos aprofundar nos diferentes sistemas 
dos motores. 
 
 
 
 
 
 
 
33 
REFERÊNCIAS 
BRUNETTI, F. Motores de Combustão Interna – Volume I. São Paulo: Blucher, 1 jan. 
2012. 
MARTINS, J. Motores de Combustão Interna. 5. edição. Portugal: Engebook, 
01/01/2016. 
SWAROOPVARMA. Cutaway view of a V-6 engine. Wikimedia Commons, 2006. 
Disponível em: <https://commons.wikimedia.org/wiki/File:IC_engine.JPG>. Acesso em: 
15/04/2021. 
 
 
34 
 
2 COMBUSTÍVEIS, LUBRIFICANTES E SISTEMA DE LUBRIFICAÇÃO 
Apresentação 
Este bloco irá abordar os diferentes tipos de combustíveis em utilização no mercado, 
assim como as suas características e aplicações. Serão apresentados também as 
características e aditivações dos lubrificantes, de modo a compreender a sua 
importância para os MCIs e, na sequência, iremos estudar o sistema de lubrificação 
dos motores. 
2.1 Combustíveis 
Os combustíveis, principalmente o querosene e o gás natural, passaram a ser utilizados 
a partir da metade do século XIX basicamente para iluminação, iniciando o 
desenvolvimento da indústria do petróleo. Ao final deste século, a demanda pela 
gasolina começa a aumentar devido ao crescimento do transporte motorizado, porém 
esta gasolina era basicamente composta por leves destilados do petróleo e 
apresentava baixa resistência à detonação. A adição de álcoois etílico e metílico se 
mostrou eficaz resolução deste problema. 
Na 2ª Guerra Mundial, o consumo de petróleo aumentou consideravelmente e o 
esforço de guerra proporcionou a criação de novos processos de refino e a descoberta 
de novos catalisadores, possibilitando o surgimento da indústria petroquímica. 
As crises do petróleo de 1973 e 1979 proporcionaram o desenvolvimentode 
combustíveis alternativos, porém poucos países adotaram a sua utilização em larga 
escala. Um destes poucos países foi o Brasil, que criou em 1975 o Programa Brasileiro 
de Álcool, o PróÁlcool. Apesar de já adicionar álcool etílico à gasolina desde 1935, ao 
teor de 5%, foi somente a partir de 1980 que o teor aumentou para 20-22% e, mais 
recentemente, para 22-27%, variação dada em função da sazonalidade da produção do 
etanol. 
 
 
35 
O petróleo bruto é uma mistura complexa de compostos orgânicos (com carbono) e 
inorgânicos (sem carbono), com predominância de hidrocarbonetos (HC), desde o 
metano (CH4), o mais simples, até os aromáticos, mais complexos, como o benzeno 
(C6H6). O petróleo é composto elementarmente de: 
▪ Carbono (C): 83,90 a 86,80%m (em massa) 
▪ Hidrogênio (H): 11,40 a 14,00%m 
▪ Enxofre (S): 0,06 a 9,00%m 
▪ Nitrogênio (N): 0,11 a 1,70%m 
▪ Oxigênio (O): 0,10 a 2,00%m 
▪ Metais diversos: 0,30%m 
Algumas impurezas são encontradas na composição do petróleo bruto, como segue: 
▪ Compostos sulfurados: são os principais responsáveis pela corrosividade, mau 
cheiro e efeito poluidor dos produtos derivados do petróleo; 
▪ Compostos nitrogenados: causam o escurecimento dos derivados com o 
tempo, devido à sua oxidação; 
▪ Compostos oxigenados: conferem caráter ácido aos derivados; 
▪ Compostos organometálicos: são compostos, em sua maioria, de ferro, níquel, 
cobre e vanádio, sendo envenenadores para catalisadores de processamento e 
causam corrosão a altas temperaturas; 
▪ Água, sais minerais, areia e argila: são causadores de corrosão e depósitos 
durante o processamento do petróleo. 
A queima do petróleo bruto irá produzir monóxido e dióxido de carbono (CO e CO2), 
vapor de água, hidrocarbonetos não queimados e óxidos de nitrogênio (NOx), 
contribuindo para as emissões de gases do efeito estufa e para a poluição atmosférica 
(fumaça e particulados). 
No refino, o petróleo bruto é separado em diversas frações que são na sequência 
processadas quimicamente para produzir os seus derivados. A destilação fracionada 
produz os seguintes derivados, dos mais leves aos mais pesados: 
 
36 
▪ Gases (butano, propano, GNV, GLP etc.); 
▪ Gasolina e solventes; 
▪ Querosene e petróleo; 
▪ Óleo Diesel; 
▪ Óleos combustíveis (leves e pesados); 
▪ Parafinas; 
▪ Óleos lubrificantes; 
▪ Betumes; 
▪ Asfaltos; 
Em torno de um terço do petróleo bruto irá produzir gasolina, outro terço o óleo 
Diesel e o restante irá produzir os demais derivados. Os principais combustíveis 
derivados do petróleo utilizados atualmente nos MCIs são as gasolinas, os óleos Diesel, 
o querosene de aviação e os óleos combustíveis marítimos. 
2.1.1 Propriedades dos combustíveis 
Os combustíveis apresentam diferentes propriedades que definem a maneira como 
eles reagem. As principais propriedades são apresentadas a seguir: 
▪ Estequiometria da combustão: os combustíveis são hidrocarbonetos (HC), ou 
seja, são constituídos de hidrogênio e carbono que reagem com o oxigênio do 
ar (O2). Desta forma, combustíveis com diferentes proporções de HC irão reagir 
com proporções diferentes de O2. Conhecendo a proporção de oxigênio no ar 
(23%) e a relação HC de um combustível, é possível calcular a relação 
ar-combustível para a sua reação estequiométrica (ver bloco 4). 
▪ Pressão de Vapor Reid e temperatura de ebulição: a Pressão de Vapor de 
Vapor Reid (PVR) é a pressão de vapor de uma mistura líquido-vapor a 37,8°C. 
As gasolinas e os óleos Diesel são misturas de diversos HC com diferentes 
temperaturas de ebulição, apresentando assim uma curva de destilação. 
A composição da gasolina varia com as estações do ano, alterando sua curva de 
destilação, para no inverno haver suficiente vaporização que permita a partida 
a frio e, no verão, menor pressão de vapor caso o veículo fique ao sol. A curva 
 
37 
de destilação apresenta ao menos 3 temperaturas importantes: o volume de 
combustível que vaporiza abaixo de 70°C deve ser suficiente para a partida a 
frio, o volume de vaporização acima de 100°C determina a qualidade de 
aquecimento do motor e a rápida resposta de aceleração, e a quantidade de 
líquido disponível a 150°C deve ser a menor possível para minimizar a diluição 
do lubrificante. 
▪ Calor latente de vaporização: os combustíveis líquidos devem ser vaporizados 
para que se misturem ao ar, necessitando assim de calor (latente de 
vaporização) que é retirado do ar que então resfria. Este arrefecimento nos 
MIFs é benéfico, pois provoca o arrefecimento da câmara de combustão, 
permite o uso de taxa de compressão mais elevada e, portanto, aumenta o 
rendimento do motor. 
▪ Ponto de fulgor: é a temperatura de um combustível na qual se produz uma 
mistura estequiométrica do seu vapor com o ar, entrando facilmente em 
ignição, seja através de uma faísca ou espontaneamente. Desta forma, o ponto 
de fulgor mostra a inflamabilidade de um combustível. Quando a temperatura 
ambiente se aproxima do ponto de fulgor do combustível, aumenta 
drasticamente a probabilidade de ignição e propagação de chama, pois a 
existência dos vapores do combustível misturados com ar se aproxima da razão 
estequiométrica, sendo um risco para o manuseio e estocagem do combustível. 
Valores muito baixos ou altos do ponto de fulgor não produzirão misturas 
combustíveis, dado que ficarão muito ricas ou pobres. 
▪ Limites de explosividade: para que haja uma combustão completa num MIF, é 
necessário que a mistura esteja dentro de alguns limites, os limites de 
explosividade. O Limite Inferior de Explosividade (LIE) é a menor concentração 
de combustível que misturado ao ar forma uma mistura inflamável, abaixo 
deste nível a mistura é pobre e não queima, e o Limite Superior de 
Explosividade (LSE) é a maior concentração de combustível que misturado ao ar 
forma uma mistura inflamável, e acima deste nível a mistura é rica e não 
queima. Estes valores são apresentados em porcentagens volumétrica. 
 
38 
▪ Temperatura de autoignição: a mistura, quando aquecida, chega a uma 
temperatura na qual inicia a sua combustão espontaneamente, é a 
temperatura de autoignição. 
▪ Temperatura adiabática de chama: é a temperatura do final da combustão de 
uma mistura, sem trocas de calor, isto é, a maior temperatura da combustão. 
A produção de óxidos de nitrogênio (NOx) está ligada à temperatura de chama, 
ou seja, quanto maior for esta temperatura, maior será a produção do NOx. 
Misturas pobres ou com a adição de gases de escape (recirculação dos gases de 
escape – RGE) causam temperaturas de chama mais baixas. Contudo, quanto 
maior for a temperatura (média e máxima), maior será o rendimento. 
▪ Poder calorífico: é a quantidade de energia química disponível num 
combustível. Ele é medido a partir da quantidade de calor extraída durante a 
combustão. O poder calorífico superior (PCS) é a soma da energia liberada em 
forma de calor e da energia de vaporização da água, que é um dos constituintes 
dos gases de escape, e o poder calorífico inferior (PCI) é apenas a energia 
liberada em forma de calor. Se o combustível não possuir hidrogênio em sua 
composição, não haverá formação de água e, portanto, PCI será igual ao PCS. 
2.1.2 Gasolina 
A gasolina é um derivado do petróleo produzido a partir de sua destilação fracionada, 
contendo cadeias de hidrocarbonetos de 4 a 12 carbonos, estando a maioria entre 5 e 
9. No Brasil, são assim classificadas: 
▪ Gasolina A: isenta de álcool etílico anidro, com comercialização restrita 
somente a refinadores e distribuidores; 
▪ Gasolina C: com adição de álcool etílico anidro na ordem de 22% em volume, 
podendo chegar a 27% dependendo da sazonalidade da produção de etanol, 
comercializada nos postos de abastecimento. Nota: o chumbo foi banido da 
gasolina no Brasil em 1989. 
 
 
39 
São adicionados à gasolina aditivos que visam reduzir os depósitos nas válvulas, topo 
do pistão e nos injetores, melhorara combustão, reduzir o atrito entre os 
componentes, inibir a corrosão e reduzir a formação de precipitados durante a 
armazenagem. 
A combustão da gasolina, iniciada pela faísca, abre uma frente de chama esférica na 
câmara de combustão, se estendendo a todo o volume da mistura até o cilindro. 
Assim, a gasolina deve suportar pressões e temperaturas elevadas durante a 
combustão sem que a mistura não queimada entre em combustão irregular, chamada 
de detonação, que se caracteriza por pressões muito altas e frequências vibracionais 
destrutivas, conhecida popularmente como “bater pino”. Portanto, a gasolina deve ter 
alta resistência à detonação. 
Os combustíveis dos MIFs possuem uma característica muito importante que 
influencia no desempenho dos motores, chamada octanagem, número de octano (NO) 
ou poder antidetonante. Ela é a capacidade de resistência do combustível, em mistura 
com o ar, à autoignição, responsável pela detonação. Quanto maior for a octanagem, 
maior será a resistência à detonação. Esta propriedade determina a possível taxa de 
compressão do motor e, indiretamente, a velocidade da combustão. Quanto maior for 
a octanagem de um combustível, mais eficiente será a sua queima devido a 
possibilidade de usar uma taxa de compressão maior. Por outro lado, um combustível 
de alta octanagem em um motor de baixa taxa de compressão terá o mesmo 
rendimento de um combustível de baixa octanagem nele. 
Existem dois métodos diferentes para caracterizar a octanagem de um combustível, 
um caracteriza o motor em alta rotação (método MON – Motor Octane Number) e o 
outro a baixa rotação (método RON – Research Octane Number). Como as 
temperaturas das misturas e os avanços de ignição não são iguais, os valores dos 
métodos são diferentes, sendo os de RON habitualmente superiores aos de MON. 
Como MON e RON não apresentam o poder antidetonante dos combustíveis em 
condições normais, foram desenvolvidos testes para determinar a “octanagem de 
estrada”. 
 
40 
O Índice AntiDetonante (IAD) é uma boa aproximação desta octanagem, e é calculado 
da seguinte forma: IAD=(MON+RON)/2. No Brasil, assim como nos EUA, a octanagem é 
expressa pelo IAD enquanto a Europa utiliza os valores de RON. A gasolina comum no 
Brasil possui um IAD de 87, a premium de 91 e a Podium (Petrobrás) 95. Para efeito de 
comparação, nos EUA, a comum possui IAD de 87, a gasolina intermediária (mid-grade) 
de 89 e a premium 91. Na Europa, a premium apresenta um RON de 90 e a super 
premium, 93. 
Os motores são desenvolvidos para poderem rodar em todo o país, assim, é 
considerado durante o desenvolvimento (definição da taxa de compressão) o 
combustível que é mais facilmente encontrado pelo país, no caso, a gasolina comum 
(IAD = 87). Logo, consumir uma gasolina de melhor desempenho não trará maior 
desempenho ao motor. Caso o motor tenha alta taxa de compressão, deve-se utilizar 
um combustível com maior octanagem sob risco de perda de potência e detonação. 
Com o passar do tempo, a octanagem requerida por um motor aumenta, dados os 
depósitos acumulados nas paredes dos cilindros e nas câmaras de combustão, que 
dificultam a troca de calor e aumentam a taxa de compressão. É por isso que muitas 
vezes vemos veículos mais antigos detonando (“batendo pino”). 
2.1.2 Óleo Diesel 
Nota: iremos chamar o combustível por diesel, enquanto o ciclo térmico será 
designado por Diesel. 
O óleo diesel é um derivado do petróleo produzido a partir de sua destilação 
fracionada, contendo cadeias de hidrocarbonetos maiores que as da gasolina. É o 
combustível mais polivalente e de maior consumo no mundo, sendo utilizado em 
veículos de passageiros (em alguns mercados) e comerciais, no ramo agrícola, 
ferroviário, marítimo, industrial, na geração de energia elétrica e até no aquecimento 
residencial (calefação). É compreensível, então, que o óleo diesel possua diversas 
propriedades para as diversas aplicações. Mesmo nas aplicações veiculares, a 
composição e propriedades do diesel varia bastante devido as regulamentações de 
cada país. No Brasil, o diesel recebe a adição de 12% de biodiesel de base éster, de 
fonte renovável, sendo aproximadamente 80% feito a partir da soja. 
 
41 
Os combustíveis dos MIEs devem possuir características de autoignição, que é 
determinada pela cetanagem ou número de cetano (NC). Ela representa a facilidade do 
combustível em entrar em autoignição e influencia a partida do motor, o 
funcionamento sob carga e as emissões. A medição da cetanagem utiliza os mesmos 
princípios da medição da octanagem, e os seus valores variam no mundo entre 
40 e 55. Quanto maior for o seu valor, mais suave será o funcionamento do motor e 
menores serão as emissões, porém menor será o seu poder calorífico, ao contrário da 
octanagem. Desta forma, o aumento da cetanagem a partir de um determinado ponto 
não é interessante, pois irá causar o aumento do consumo de combustível. 
O diesel apresenta uma densidade maior que a gasolina, portanto um menor consumo 
quando medido em volume. Como derivado do petróleo, tem características 
lubrificantes, porém a contínua diminuição dos teores de enxofre no diesel tem 
diminuído a sua lubricidade, apesar de ser benéfico para as emissões do outro lado. 
O TAI do diesel não é superior à temperatura de vaporização, assim, parte de seus 
componentes não serão vaporizados após a queima, diferentemente da gasolina, 
porém apresenta poder calorífico similar à gasolina. 
2.1.3 Compostos oxigenados 
Os compostos oxigenados são basicamente os álcoois, os éteres e os ésteres. Os 
álcoois mais utilizados no mundo como combustível são o metanol e o etanol, se 
caracterizando por serem hidrocarbonetos parcialmente oxidados. Já os éteres são 
hidrocarbonetos com um átomo de oxigênio, são líquidos ou gasosos e muito 
inflamáveis. Os ésteres (biodiesel) são produzidos a partir da esterificação de óleos 
vegetais (ácidos gordos) em reação com o metanol, sendo o processo mais comum o 
de transesterificação. O biodiesel será tratado no próximo item junto com os óleos 
vegetais. 
Em relação à gasolina, possuem poder calorífico 30% menor, logo, um maior volume 
de combustível deve ser alimentado para um mesmo volume de ar admitido (maior 
consumo em volume). Ademais, possuem alto calor latente de vaporização, o que 
permite maior enchimento do motor, por retirar mais calor do ar da mistura, 
deixando-o mais frio e, portanto, com maior massa específica (menor volume), ou seja, 
 
42 
mais ar entra no cilindro e a combustão gera mais energia. Na prática, o elevado calor 
latente de vaporização compensa um pouco o poder calorífico mais baixo. 
A octanagem dos oxigenados é maior do que a da gasolina e, quando misturados a ela, 
tendem a subir a octanagem dela justamente pelo maior calor latente de vaporização, 
que resfria a câmara de combustão e reduz a tendência de detonação, fazendo com 
que a octanagem suba. A alta octanagem permite taxas de compressão maiores, 
permitindo a operação com avanço de ignição mais alto que a gasolina, logo, 
apresentam maiores pressões de combustão e maior potência. 
Temos no Brasil a aplicação de dois tipos de etanol: 
▪ Etanol anidro: com máximo teor de água de 0,4% em volume, é adicionado à 
gasolina e possui coloração alaranjada para não ser vendido como etanol 
hidratado (mais barato por não haver incidência de impostos). Sua mistura em 
teores maiores aporta ganho em eficiência térmica e potência aos motores, 
além de aumentar a octanagem; 
▪ Etanol hidratado: incolor, é o etanol disponível nos postos de abastecimento. O 
máximo teor de água permitido é de 4,9% em volume. Apresenta problema de 
partida a frio abaixo de 12,7°C (ponto de fulgor do etanol) e necessita de um 
sistema de pré-aquecimento próximo ao injetor de modo a evitar os tanques 
de partida a frio com gasolina. 
Os oxigenados apresentam uma combustão seca, assim como o gás natural veicular 
(GNV),impactando a lubricidade dos componentes da câmara de combustão. Ademais, 
em excesso, podem lavar o cilindro, contaminando assim o lubrificante que poderá 
perder as suas propriedades básicas de lubrificação. Isso não ocorre com a gasolina e 
nem com o diesel, pois são subprodutos do petróleo e, de certa forma, são 
lubrificantes também. 
Eles atacam plásticos, resinas e elastômeros em geral, corroem materiais metálicos 
como o aço, alumínio e ligas, zinco e ligas. Quando misturados à gasolina, tendem a 
dissolver os depósitos de polimerização de olefinas, formando uma goma que se 
acumula em algumas regiões do veículo como no tanque, linha e filtro de combustível, 
 
43 
galeria de injeção e injetores, dutos e válvulas de admissão, além do sistema de 
blow-by (respiro e separação de óleo do motor). Neste caso, a única solução é utilizar 
aditivos detergentes junto aos oxigenados. 
2.1.4 Óleo vegetais (ácidos gordos) 
São combustíveis alternativos ao diesel (MIEs) e compostos por substâncias oriundas 
de biomassa (renováveis). Estes óleos são extraídos de oleaginosas, como soja, 
girassol, mamona, dendê, canola, entre outros, e são esmagadas, filtradas, degomadas 
e refinadas para o uso nos motores. Puros ou em mistura com o diesel, apresentam 
uma série de problemas resultantes de sua combustão incompleta, como dificuldade 
de partida a frio, formação de depósitos nos injetores, formação de depósitos nos 
cilindros (redução das trocas térmicas e aumento de hidrocarbonetos não queimados – 
emissões), formação de laca, diluição do óleo, entupimento dos dutos de lubrificação, 
entre outros. Todos estes problemas acabam por limitar o uso destes óleos como 
combustíveis. 
O biodiesel apresenta uma estrutura química diferente dos óleos vegetais tradicionais 
graças ao seu processo de transesterificação que produz ésteres de cadeias menores, 
tornando-o um combustível mais adequado, não demandando qualquer alteração no 
motor para utilizá-lo. 
Seu menor poder calorífico (10% menor do que o Diesel) é compensado por sua maior 
massa específica. É um combustível perfeitamente miscível ao diesel, apresenta 
cetanagem maior do que o diesel devido aos ésteres dos óleos vegetais, por ser um 
composto oxigenado reduz a produção de CO e de particulados, com teores de enxofre 
e aromáticos quase nulos, mais lubrificante do que o diesel o que aumenta a 
durabilidade dos componentes e apresenta ponto de fulgor mais alto do que o diesel, 
deixando-o mais seguro para ser manipulado e estocado. Entretanto, o biodiesel pode 
atacar alguns tipos de tintas e elastômeros, há a diluição do lubrificante, a formação de 
depósitos na válvula de admissão, apresenta alta oxidação e degradação. 
 
 
 
44 
2.2 Lubrificantes 
Os óleos lubrificantes são derivados do petróleo bruto assim como a gasolina e o 
diesel, e são responsáveis por formar uma fina película de óleo entre os componentes 
metálicos com movimento relativo, evitando o contato metal-metal que poderia gerar 
um engripamento (fusão entre os componentes). Eles são produzidos a partir da 
destilação do petróleo e são denominados minerais, enquanto outros óleos que são 
produzidos por processos químicos, mesmo que a base seja o petróleo bruto, são 
denominados sintéticos. 
Os lubrificantes não limitam apenas a lubrificar o motor e os seus componentes, na 
verdade existe uma série de funções que eles exercem e benefícios que entregam, 
como segue: 
▪ Reduzir o atrito e o desgaste: economia de combustível, aumento de 
desempenho e de durabilidade do motor; 
▪ Trocar calor: auxilia no aquecimento do motor na fase fria e retira calor dos 
componentes em funcionamento; 
▪ Proteger contra corrosão: protege os componentes metálicos da corrosão de 
alguns combustíveis; 
▪ Limpar e manter limpo: resistência à carbonização (formação de depósitos), 
detergentes e dispersantes; 
▪ Vedar: vedação de possíveis comunicações externas e entre pistão e cilindro 
(diluição); 
▪ Transmitir energia: pressão e vazão do óleo na lubrificação do motor, 
acionamento de componentes (tensionadores, polia variadora de fase etc.); 
▪ Durabilidade do próprio lubrificante: estabilidade térmica; 
▪ Proteção contra reações químicas: antioxidantes, passivadores etc.; 
▪ Limitação do ruído: insulamento acústico do motor; 
▪ Propriedades a frio: facilidade de partida a frio, redução de fuligem e borra. 
 
45 
2.2.1 Propriedades 
Os lubrificantes possuem diversas propriedades de modo a poder atender as suas 
finalidades. São listadas abaixo as propriedades mais importantes: 
▪ Viscosidade: indica a “facilidade” que um fluido tem a escoar. Fluidos finos são 
menos viscosos (ex.: água) e fluidos grossos são mais viscosos (ex.: óleo); 
▪ Índice de viscosidade (Iv): a viscosidade dos óleos diminui com a temperatura, 
mas a variação dos óleos de alto Iv é menor do que os óleos da baixo Iv a uma 
mesma temperatura; 
▪ Ponto de fluidez: é a menor temperatura na qual o óleo é capaz de fluir por 
efeito da gravidade; 
▪ Oleosidade: é a capacidade do óleo aderir a uma superfície metálica por 
adsorção; 
▪ Corrosão: o lubrificante deve ter uma proteção contra corrosão, pois eles se 
oxidam com o tempo e formam ácidos orgânicos que são corrosivos; 
▪ Espuma: a presença de gás e vapores, além do contato do lubrificante com 
peças móveis (ex.: virabrequim), formam espuma que aumentam a oxidação do 
óleo; 
▪ Emulsão: a formação de emulsão se dá quando pequenas gotas de água ficam 
retidas nos óleos; 
▪ Detergência: o lubrificante é detergente/dispersante se for capaz de dissolver 
os depósitos; 
▪ Estabilidade: é a resistência à oxidação de modo a evitar a formação de ácidos, 
vernizes e sedimentos; 
▪ Massa específica: é a densidade; 
▪ TBN (Total Base Number, reserva alcalina): é uma medida do potencial alcalino 
do lubrificante para anular os ácidos dos gases de combustão; 
 
46 
▪ TAN (Total Acid Number): é uma medida de acidez necessária para anular os 
ácidos em um grama do óleo; 
▪ Resistência à extrema pressão: pressões muito elevadas podem romper o filme 
de óleo entre dois componentes, gerando um aumento da temperatura local 
por atrito, a perda de metal e, finalmente, o engripamento. 
2.2.2 Aditivos 
Aditivos são adicionados aos lubrificantes de modo a promover todas as características 
que lhe são necessárias. Estes aditivos vão perdendo estabilidade ao longo do tempo, 
principalmente em condições extremas de funcionamento (baixas e altas 
temperaturas), devendo o lubrificante ser trocado por quilometragem ou por tempo. 
As partidas a frio do motor produzem condensação, ácidos e outros contaminantes 
que são absorvidos pelo lubrificante, reduzindo a sua capacidade de proteção do 
motor. Os aditivos modificam propriedades químicas e físicas, permitindo a correta 
atuação do lubrificante. Os aditivos têm o objetivo de: 
▪ Melhorar a viscosidade; 
▪ Reduzir a temperatura de solidificação (dispersantes); 
▪ Limpar o motor; 
▪ Inibir a formação de espuma; 
▪ Inibir a oxidação; 
▪ Inibir a corrosão; 
▪ Reduzir o atrito. 
2.2.3 Óleos sintéticos 
Os óleos sintéticos não necessitam de tantos aditivos uma vez que a sua composição já 
contém algumas das propriedades necessárias. São lubrificantes mais estáveis, 
principalmente em condições de funcionamento extremo (pressão e temperatura). Sua 
variação de viscosidade com a temperatura não é grande como nos lubrificantes 
minerais, possibilitando que o motor tenha pressão adequada em altas temperaturas, 
mesmo em marcha lenta, e baixa viscosidade em baixas temperaturas (possui maior 
índice de viscosidade). Eles não criam depósitos e apresentam boa fluidez em baixa 
 
47 
temperatura, possuem durabilidade muito superior aos minerais e podem ser trocados 
em passos de manutenção com o dobro e até o triplo do tempo de um mineral, 
dependendo das condições de funcionamento do motor. Sofrem menos degradação 
térmica quando submetidosa altas temperaturas de funcionamento e possuem menor 
volatilidade. Ademais, não apresentam enxofre e nitrogênio em sua composição, ao 
contrário dos lubrificantes minerais; o ponto negativo é o preço mais elevado. 
2.2.4 Classificação 
Os lubrificantes possuem duas classificações, uma quanto à viscosidade e outra quanto 
à aplicação do motor: 
▪ Classificação quanto à viscosidade: a instituição Society of Automotive 
Engineers (SAE) instituiu um sistema de código numérico para classificar as 
características de viscosidade dos lubrificantes (SAE J300). Desta forma, dois 
grupos de códigos indicam a viscosidade de um determinado óleo a frio, onde 
W refere-se ao inverno em inglês (winter), sendo 0W, 5W, 10W, 15W e 20W; e 
a quente, sendo 8, 12, 16, 20, 30, 40 e 50; por exemplo, 5W30. Assim, quanto 
menor o número da classificação a frio, menor será a sua temperatura de 
aplicação (ex.: 5W pode chegar a -30°C) e o mesmo ocorre ao contrário para o 
número da classificação a quente (ex.: 30 pode chegar a +45°C); 
▪ Classificação quanto à aplicação do motor: a American Petroleum Institute 
(API) em conjunto com a American Society for Testing and Materials (ASTM) e a 
SAE, instituíram a referida classificação de modo a definir um nível mínimo de 
desempenho que cada óleo deveria ter para as diversas aplicações. Ela está em 
constante evolução de modo a acompanhar a evolução dos motores devido às 
constantes restrições regulamentares. Os lubrificantes para os MIFs são 
classificados por “S” de spark ignition (ignição por faísca em inglês) e uma 
segunda letra que indica o nível evolutivo do óleo e os lubrificantes para os 
MIEs são classificados por “C” de compression ignition (ignição por compressão 
em inglês) mais a segunda letra. 
 
48 
 
Fonte: adaptado de Brunetti, 2012. 
Figura 2.1 – Classificação API para lubrificantes dos MIFs. 
 
Fonte: adaptado de Brunetti, 2012. 
Figura 2.2 – Classificação API para lubrificantes dos MIEs. 
 
 
49 
2.3 Sistema de lubrificação 
O sistema de lubrificação é fundamental para o correto funcionamento do motor e 
para a manutenção da sua durabilidade. Esse sistema tem como principais funções: 
▪ Reduzir o atrito entre componentes de movimento relativo; 
▪ Impedir o contato metal-metal entre componentes, diminuindo o desgaste; 
▪ Resfriar os componentes lubrificados; 
▪ Auxiliar na vedação do motor e entre o pistão e cilindro; 
▪ Proteger os componentes contra corrosão; 
▪ Limpar, dispersar e eliminar depósitos e sedimentos; 
▪ Evitar a formação de espuma. 
Algumas condições mínimas são necessárias para o bom funcionamento do sistema de 
lubrificação e a ausência de alguma destas pode causar danos graves ao MCI: 
▪ Disponibilidade de lubrificante na quantidade apropriada; 
▪ Lubrificante com propriedades adequadas; 
▪ Acabamento das superfícies de contato; 
▪ Definição dos materiais e dureza; 
▪ Folgas entre os componentes; 
▪ Pressão específica da superfície de contato; 
2.3.1 Classificação 
Existem diferentes sistemas de lubrificação disponíveis no mercado: 
▪ Lubrificação por salpico ou aspersão: é um sistema pouco utilizado, 
geralmente em motores pequenos. A lubrificação é realizada por aspersão do 
óleo, isto é, finas gotículas de óleo são arrastadas por turbulência. Esse sistema 
permite que o virabrequim entre em contato com o óleo, reduza a potência 
efetiva do motor e gere espuma: 
 
50 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 2.3 – Sistema de lubrificação por aspersão. 
▪ Lubrificação dos motores a 2T: o lubrificante adicionado diretamente no 
combustível, em uma proporção de 1:20, pode ser adicionado diretamente no 
tanque de combustível ou através de um dosador na linha de combustível. A 
névoa formada pela mistura de combustível com lubrificante circula dentro do 
motor, que geralmente são de baixa potência (até 50 cv): 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 2.4 – Sistema de lubrificação de um motor a 2T. 
 
 
 
51 
▪ Lubrificação sob pressão ou forçada: é o sistema de lubrificação mais aplicado 
no mundo, com uma bomba de óleo de deslocamento positivo distribuindo a 
vazão de óleo a uma dada pressão, através de orifícios, aos componentes 
móveis do motor: 
 
Fonte: adaptado de Donkie Speed, 2018. 
Figura 2.5 – Típico sistema de lubrificação. 
2.3.2 Componentes do sistema de lubrificação 
A seguir, serão apresentados os principais componentes do sistema de lubrificação: 
▪ Cárter de óleo: sua principal função é armazenar o lubrificante, porém possui 
outras funções como trocar calor, “calmar” o óleo (reservatório), separar o 
ar/espuma e ser elemento estrutural em conjunto com o bloco do motor. 
Recentemente, o cárter de óleo se tornou um sistema ao agregar outros 
componentes nele, como filtro e defletor de óleo, sensor de nível e trocador de 
calor. Possui duas configurações: 
 
52 
o Cárter úmido: armazena o óleo logo abaixo do motor, é o mais aplicado, 
porém impõe uma altura maior ao motor; 
o Cárter seco: o reservatório de óleo não faz parte do motor, sendo 
aplicado em motores horizontais e em motores de competição; 
▪ Válvula PCV (Positive Crankshaft Ventilation – ventilação positiva do cárter): 
é a responsável pela ventilação positiva do cárter, direcionando os gases ao 
coletor de admissão, ou seja, a PCV deve regular a pressão do cárter gerado 
pelo bombeamento do motor. 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 2.6 – Funcionamento da válvula PCV. 
▪ Bomba de óleo: pressuriza o óleo de modo a fazê-lo circular pelas galerias para 
chegar com pressão suficiente no cabeçote, ponto mais distante. Pode ser 
acionada de duas maneiras: diretamente pelo virabrequim, ou por engrenagens 
ou correntes quando a bomba está posicionada dentro do motor. Assim, 
quanto maior for a rotação do motor, maior será a vazão e a pressão do óleo. 
Dentre os vários sistemas de bombeamento, os principais são: por lóbulos 
(duocêntrica), engrenamento externo e engrenamento interno crescente: 
 
53 
 
Fonte: adaptado de Brunetti, 2012. 
Figura 2.7 – Bombas de lóbulos, de engrenamento externo e de engrenamento 
interno crescente. 
As bombas são dimensionadas para a condição mais crítica de trabalho, isto é, baixa 
velocidade e alta temperatura. No entanto, ao satisfazer esta condição, a bomba fica 
superdimensionada para as demais condições, produzindo vazão em excesso e tendo a 
pressão controlada por uma válvula de alívio que, a partir de uma determinada 
pressão, permite um vazamento interno, baixando assim a pressão do óleo a um nível 
constante. Foi visando contornar este problema e reduzir o tamanho da bomba que 
foram desenvolvidas bombas de vazão variável. Elas possuem mecanismos internos 
que permitem a redução do deslocamento da bomba ao aumentar a rotação, 
reduzindo o consumo de potência da bomba e, consequentemente, o consumo de 
combustível, além de serem menores e mais leves: 
 
Fonte: adaptado de Karle, 2010. 
Figura 2.8 – Bomba de vazão variável com palhetas. 
 
54 
▪ Válvula reguladora de pressão: é um sistema de segurança da bomba, sendo 
posicionada o mais próximo possível ou incorporada a ela, mantendo constante 
a pressão do óleo. Influencia significativamente na pressão, na temperatura e 
na viscosidade do óleo a vazão da bomba e o dimensionamento das galerias de 
óleo: 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 2.9 – Válvula reguladora de pressão. 
▪ Filtro de óleo: é responsável por filtrar o lubrificante, retendo contaminantes, 
resíduos da combustão e particulados. O filtro deve suportar a vazão e pressão 
do óleo nas piores condições, além de possuir resistência química, térmica e à 
partida a frio. Devem ser facilmente acessados de modo a facilitar a sua troca: 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 2.10 – Filtro tipo módulo. 
 
55 
Basicamente, existem dois tipos de sistemas de filtragem: total, onde toda a vazão de 
óleo é filtrada e, por consumir muita potência do motor, é menos utilizada; e parcial, 
ondeapenas uma parte da vazão é filtrada (5-20%): 
 
Fonte: adaptado de Brunetti, 2012. 
Figura 2.11 – Sistema de filtragem total e parcial. 
▪ Trocador de calor: é responsável por retirar calor do lubrificante em motores 
nos quais as temperaturas podem ser superiores a 120°C. Podem ser óleo-ar ou 
óleo-água, sendo de dois tipos: casco ou tubo, e placas, com a maior 
capacidade específica de troca de calor: 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 2.12 – Trocador de calor por placas. 
 
 
 
56 
2.3.3 Blow-by 
É uma parcela dos gases da combustão, que passa pelos anéis dos pistões durante os 
ciclos de compressão e expansão. Esta mistura rica desce ao cárter entrando em 
contato com o óleo e depois é arrastada para a admissão de ar: 
 
Fonte: Brunetti, 2012. 
Figura 2.13 – Gases de blow-by através dos anéis. 
O blow-by e o consumo de óleo pelos pistões são efeitos opostos que ocorrem na 
região dos anéis. Um blow-by excessivo pode promover a diluição do óleo e, em casos 
extremos, quebrar o filme entre o conjunto pistão-anéis e o cilindro, podendo gerar 
um engripamento. 
Os gases de blow-by acabam carregando consigo gotículas de óleo e este óleo não 
pode passar pelo sistema de admissão e ser consumido pela combustão devido às 
emissões. Dessa forma, torna-se mandatória a separação de óleo dos gases de 
blow-by. Existem diferentes sistemas de separação do óleo, todos eles com o objetivo 
de garantir que a mistura rica seja enviada à admissão e o óleo separado retorne ao 
cárter. O uso do etanol pode contaminar o óleo de tal maneira que o sistema de 
ventilação (o mesmo da PCV) e de separação do óleo sejam entupidos por um gel com 
um aspecto de “maionese”, chamado gel de blow-by, e, se houver bloqueio dos dutos 
de ventilação, a pressão do cárter irá subir muito até que algum componente se 
rompa, gerando danos ao motor. 
 
57 
 
Fonte: Eichler, et al. 2014. 
Figura 2.14 – Ventilação dos gases de blow-by para consumo pela admissão de ar. 
2.3.4 Razões para o consumo de lubrificante em um motor 
Algumas causas podem ser citadas: 
▪ Mudança da viscosidade do óleo; 
▪ Período de amaciamento do motor; 
▪ Rotações e cargas de trabalho; 
▪ Condição mecânica do motor; 
▪ Condição de operação e de manutenção; 
▪ Processo natural de lubrificação; 
▪ Diluição do óleo pelo combustível; 
▪ Maiores intervalos de troca do lubrificante; 
▪ Vazamentos internos e externos; 
▪ Nível de óleo. 
 
 
58 
Conclusão 
Pudemos estudar neste bloco as principais propriedades e características dos 
combustíveis e dos lubrificantes, cuja compreensão é fundamental para a definição de 
um projeto de motor levando em consideração o ciclo térmico do mesmo e a sua 
aplicação final. 
Vimos também o primeiro sistema do motor neste curso, o sistema de lubrificação. 
Sua importância é fundamental para o correto funcionamento de um MCI, devendo ser 
considerado com muito cuidado durante a fase de projeto. Mais importante ainda é a 
sua manutenção, pois mesmo um bom projeto não poderá garantir a durabilidade do 
motor, caso haja descuido com algum componente, como o filtro de óleo, ou com os 
intervalos de troca dos lubrificantes. 
 
REFERÊNCIAS 
BRUNETTI, F. Motores de Combustão Interna – Volume I. São Paulo: Blucher, 1 jan. 
2012. 
D8 GTO OIL circulation system. Donkie Speed, 2018. Disponível em: 
<https://donkiespeed.nl/d8-gto-oil-circulation-system/>. Acesso em: 16 abr. 2021. 
EICHLER, F. et al. The 1.0-l Three-Cylinder TSI Engine in Volkswagen’s Modular 
Gasoline Engine System. MTZ worldwide, Alemanha, 75, 11, 18-23, outubro 2014. 
KARLE, T. et al. Gasoline Engines for the Audi A6. ATZextra worldwide, Alemanha, 15, 
11, 46-51, set. 2010. 
MARTINS, J. Motores de Combustão Interna. 5ª edição. Portugal: Engebook, 1 jan. 
2016. 
 
 
59 
 
3 SISTEMAS DE ARREFECIMENTO E DE INJEÇÃO DE COMBUSTÍVEL 
Apresentação 
Este bloco irá abordar outros dois sistemas dos MCIs, o sistema de arrefecimento e o 
de injeção. Por se tratar de uma máquina térmica, o sistema de arrefecimento é 
fundamental para a manutenção da temperatura ótima de funcionamento. O sistema 
de injeção de combustível é, por sua vez, não menos importante, pois cabe a ele dosar 
o combustível no volume correto de modo que haja uma combustão eficiente. Iremos 
estudar suas características e componentes de modo a conhecê-los melhor. 
3.1 Sistema de Arrefecimento 
A combustão se dá a temperaturas muito grandes (acima de 2000°C), gerando uma 
diferença de temperatura elevada entre os gases e os componentes integrantes da 
câmara de combustão, havendo assim a transferência de calor por gradiente de 
temperatura a esses componentes. Logo, o sistema de arrefecimento é responsável 
por retirar o calor dos componentes do motor de modo que estes possam trabalhar 
em suas faixas corretas de temperatura. 
 
Fonte: Brunetti, 2012 (vol. II). 
Figura 3.1 – Formas de transferência de calor num MCI. 
 
 
60 
Esse sistema é constituído por uma série de componentes hidráulicos e 
eletromecânicos responsáveis por controlar a temperatura do MCI. O calor gerado na 
combustão é transferido para o fluido de arrefecimento nas seguintes proporções, 
verificadas experimentalmente: 25-35% nos motores arrefecidos a água e 20-25% nos 
motores arrefecidos a ar. Os meios arrefecedores mais comuns são o ar, a água e o 
óleo. Este meio circula por entre as partes aquecidas do motor, absorvendo o calor 
para depois transferi-lo ao meio ambiente. Altas temperatura de trabalho podem 
causar deformações, desgaste, degradação do óleo, corrosão e o engripamento do 
motor. 
O dimensionamento do sistema de arrefecimento deve levar em consideração os 
limites de temperatura dos componentes, como apresentado a seguir: 
▪ Lubrificante: não deve ultrapassar 180°C para não degradar e nem perder as 
suas propriedades; 
▪ Cilindros: não deve ser muito superior ao do lubrificante (em torno de 200°C), 
pois há a formação do filme de óleo entre o pistão e o cilindro; 
▪ Pistão: está limitado pelas ligas de alumínio que o compõem (em torno de 
320°C), caso o motor exija maiores temperaturas no topo do pistão, 
tratamentos superficiais serão necessários; 
▪ Câmara de combustão (cabeçote): gira em torno de 200°C, dentro dos limites 
do material, geralmente ligas de alumínio, porém não deve ser muito maior sob 
o risco de promover a detonação do motor; 
▪ Vela de ignição: pode chegar a 600°C; 
▪ Válvulas: a de escape pode chagar a 800°C enquanto a de admissão, que é 
resfriada pela mistura na admissão, fica em torno de 150°C. 
 
61 
 
Fonte: Brunetti, 2012 (vol. II). 
Figura 3.2 – Temperaturas médias nos principais componentes 
3.1.1 Tipos de arrefecimento 
São três os tipos diferentes de sistemas de arrefecimento habitualmente aplicados aos 
MCIs: 
1. Arrefecimento a ar: também conhecido por arrefecimento direto, uma vez que 
o calor é transferido diretamente para o ar, motivo pelo qual adota aletas para 
aumentar a superfície de troca de calor. É o sistema mais simples, mais leve, de 
fácil manutenção, o meio arrefecedor é abundante, não é corrosivo, não gera 
incrustações, não evapora e nem congela em qualquer condição de 
funcionamento do motor. Entretanto, é difícil controlar a temperatura do 
motor, que acaba trabalhando com temperatura inconstante e ficando 
facilmente susceptível a superaquecimentos, além de haver a necessidade de 
limpeza das aletas (queda de rendimento). Ele demanda mais ar para retirar 
uma unidade de calor do motor, dado o seu baixo calor específico. Como a 
temperatura não é constante, pode causar pontos quentes que podem 
promover a detonação, limitando a sua aplicação a motores com baixa taxa de 
compressão. Existe uma variante, o sistema de arrefecimento forçado de ar, 
onde uma ventoinha ligada ao virabrequim força a passagem do ar pelos 
cilindros aletados através de dutos, sendo um pouco mais eficientes: 
 
62 
 
Fonte: Brunetti, 2012 (vol. II).