Motores de combustão interna

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Motores de combustão interna
Prof. Gustavo Simão Rodrigues
Descrição
Você conhecerá os motores alternativos e rotativos, o funcionamento
dos motores de ignição por centelha e ignição por compressão, os
motores de 2 tempos e de 4 tempos, a classificação quanto ao número
e quanto à disposição de cilindros e a comparação dos motores
veiculares, marítimos e industriais.
Propósito
Os motores de combustão interna estão presentes na sociedade,
principalmente, nos meios de transporte. Desde a sua criação no século
XIX, os motores de combustão evoluíram e transformaram a maneira
como a sociedade vive. Conhecer todos os tipos de motores, os seus
princípios de funcionamento e as suas características é de fundamental
importância para que um profissional compreenda como os meios de
transporte e máquinas funcionam.
Objetivos
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Módulo 1
Motores alternativos e rotativos
Reconhecer as características dos motores alternativos e rotativos.
Módulo 2
Motores de ignição por faísca elétrica –
centelha e compressão
Descrever o funcionamento dos motores de ignição por centelha e de
ignição por compressão.
Módulo 3
Motores de 2 e 4 tempos e classi�cação
Classificar os motores quanto ao tempo motor e quanto à disposição
e ao número de cilindros.
Módulo 4
Comparação dos diversos tipos de motores
Comparar os motores veiculares, marítimos e industriais.
Introdução

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Olá! Antes de começarmos, assista ao vídeo e conheça os
motores de combustão interna.
1 - Motores alternativos e rotativos
Ao �nal deste módulo, você será capaz de reconhecer as características dos motores
alternativos e rotativos.
As características dos motores
alternativos e rotativos
Neste vídeo, serão apresentados os componentes, as nomenclaturas e a
classificação dos motores alternativos, bem como os tipos de motores
rotativos.
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Motores alternativos
Neste vídeo, serão abordados os principais componentes, a
nomenclatura e a classificação dos motores alternativos.
Um motor é um tipo de máquina térmica que transforma calor em
trabalho. No caso dos motores de combustão interna (MCI), o calor é
obtido a partir da queima do combustível, ou seja, a energia química é
transformada em trabalho mecânico.
Fluxo de massa e energia em um MCI.
Os motores de combustão interna podem ser classificados em:
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Motores alternativos
Motores rotativos
Motores de impulso
Nos motores alternativos, que abordaremos neste módulo, o trabalho
mecânico é obtido pelo deslocamento alternado de um pistão que
transmite o esforço para obter rotação contínua por meio um
mecanismo biela-manivela.
Componentes
Conheça os componentes dos motores alternativos:
 Bloco do motor
É i t d t t t t d
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É o maior componente do motor e sustenta todos
os outros componentes. Normalmente, é fabricado
em ferro fundido ou alumínio.
 Cárter
É encontrado na parte inferior do motor. Possui a
função de armazenar o óleo que lubrifica o motor e
é fabricado em chapa, por isso, é muito frágil.
 Pistão
É o elemento que possui a função de receber o
esforço gerado pelo aumento de pressão dos gases
provenientes da combustão e transmitir para a
biela.
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 Biela
É responsável por conectar o pistão à árvore de
manivelas, transmitindo o esforço do pistão para
essa árvore.
 Anéis de segmento
São localizados no pistão, sendo divididos em duas
categorias: anéis de vedação e anéis de
lubrificação.
 Árvore de manivelas
É l t b f d bi l
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É o elemento que recebe o esforço da biela e
promove a transferência de potência do motor de
forma rotativa para o sistema de transmissão e
consequentemente para as rodas. É fabricada em
aço forjado.
 Volante de inércia
Ocorre uma variação na velocidade de rotação da
árvore de manivelas, uma vez que a geração de
energia mecânica provém das queimas do
combustível de forma discreta, de acordo com o
número de cilindros do motor.
Para dirimir esse efeito, é fixado na saída da árvore
de manivelas um volante de inércia, que nada mais
é que um disco circular e que reduz a variação da
velocidade da árvore de manivelas de modo que
essas variações podem ser desprezadas.
 Cabeçote
É a tampa do motor. Localiza-se acima do bloco do
motor, fechando o conjunto. No cabeçote está
localizado o comando de válvulas.
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Anéis de vedação
Localizados mais próximos à cabeça do pistão, possuem a função de
realizar a vedação entre a câmara de combustão e a parte inferior do motor,
impedindo o vazamento dos gases.
Anéis de lubri�cação
Localizados na região inferior do pistão, raspam o excesso de óleo na
parede do cilindro, promovendo uma lubrificação eficiente entre o pistão e a
parede do cilindro. Um anel de lubrificação com pouca pressão implica um
excesso de óleo entre o pistão e o cilindro e um consumo maior de óleo do
motor, além de gerar maior poluição, pois o óleo vai participar do processo
de combustão. Um anel de lubrificação com muita pressão gera uma
lubrificação insuficiente e maior desgaste do cilindro e do pistão.
Nomenclatura
 Comando de válvulas
É inserido no cabeçote do motor e tem a função de
permitir a entrada de uma mistura de ar-
combustível ou somente ar, dependendo do motor,
e permitir a saída dos gases provenientes da
combustão.
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Com o objetivo de padronizar a nomenclatura dos componentes de um
MCI, serão apresentadas algumas definições, veja:
 Ponto morto superior (PMS)
É a posição superior extrema dentro do curso do
pistão.
 Ponto morto inferior (PMI)
É a posição inferior extrema dentro do curso do
pistão.
 Curso do pistão 
É a distância percorrida pelo pistão entre o ponto
morto superior e o ponto morto inferior.
(S)
 Volume total 
É o volume no interior do cilindro do motor, definido
a partir da parte de cima do pistão quando este se
encontra no ponto morto inferior.
(V1)
 Volume morto ou volume da câmara de
combustão 
É o volume no interior do cilindro do motor, definido
a partir da parte de cima do pistão quando este se
encontra no ponto morto superior.
(V2)
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Na imagem a seguir, podemos observar o fluxo de massa e energia em
um MCI:
Fluxo de massa e energia em um MCI.
Considere:
: número de cilindros do motor.
: diâmetro de um cilindro do motor.
: cilindrada total do motor.
 Cilindrada unitária 
É o volume no interior do cilindro do motor definido
entre o ponto morto inferior e o ponto morto
superior.
(Vdu)
z
D
Vd
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Taxa de compressão : razão entre o volume total e o volume
morto.
Pelas definições, podemos enunciar as seguintes relações:
Para motores que possuem mais de um cilindro,a cilindrada total é:
A taxa de compressão é definida como:
Classi�cação quanto à ignição
Os motores alternativos podem ser classificados quanto ao tipo de
ignição, o fenômeno responsável pelo início da combustão. Os dois são
motores de ignição por centelha (ICE) ou Otto e motores de ignição por
compressão (ICO) ou Diesel. Vamos conhecer as diferenças entre eles!
Motores de ignição por
centelha (ICE) ou Otto
Nestes motores, o que
inicia a combustão do
combustível é uma
faísca elétrica
produzida na vela de
ignição, observe na
imagem.
Motores de ignição por
compressão (ICO) ou
Diesel
Nestes motores, o ar é
comprimido e, em
função das
propriedades gerais dos
gases, a temperatura é
elevada a tal ponto que,
quando o combustível é
injetado na câmara de
combustão, ocorre uma
reação espontânea e
(rv)
Vdu = V1 − V2 =
πD2
4
S
Vd = Vdu ⋅ z =
πD2
4
S ⋅ z
rV =
V1
V2
=
Vdu + V2
V2
=
Vdu
V2
+ 1

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dá-se início à
combustão.
Motores rotativos
Neste vídeo, serão abordados os tipos de motores rotativos, tais como
turbina a gás e motor Wankel.
Nos motores rotativos, o trabalho é obtido diretamente do movimento
de rotação, diferentemente dos motores alternativos, nos quais o
trabalho é obtido por um movimento linear do pistão e transformado em
movimento de rotação por meio do mecanismo biela-manivela.
Os motores rotativos são: turbina a gás e motor Wankel. Vamos
conhecê-los!
Turbina a gás
A turbina a gás é classificada como um motor de combustão interna
rotativo, e o ciclo termodinâmico Brayton representa a turbina a gás
simples. Basicamente, a turbina a gás é composta por:
Compressor
É o responsável por comprimir o ar em uma câmara de combustão.
Câmara de combustão
É o local onde ocorre a combustão.
Turbina
É acionada pelos gases da combustão, e assim aciona o compressor, já
que ambos estão ligados ao mesmo eixo.
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Observe tais componentes na imagem a seguir:
Esquema de uma turbina a gás.
As aplicações da turbina a gás são as mais variadas como, por exemplo,
o acionamento de geradores elétricos, hélices de avião, navio,
helicóptero e tanques de guerra como o Abrams, do Exército norte-
americano, como o ilustrado na imagem a seguir:
Tanque de guerra acionado por turbina.
Comparando os motores alternativos com a turbina a gás, podemos
observar algumas diferenças. Observe a seguir:
Turbina a gás
Os processos de
combustão ocorrem de
maneira contínua sendo
o volante de inércia
totalmente desprezível.
A temperatura é alta, pois
os gases quentes estão
em contato contínuo
Motores alternativos
Existe uma intermitência
na produção de potência,
o que implica a
necessidade do volante
de inércia.
A temperatura é mais
baixa do que a
temperatura na turbina a

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com a câmara de
combustão e com a
turbina.
gás, pois os processos
ocorrem no mesmo
local.
Motor Wankel
Possui um rotor com formato semelhante a um triângulo. Em cada
vértice, há uma lâmina de vedação em constante contato com a
carcaça, similar ao bloco do motor. O rotor gira excentricamente em
torno do eixo central por meio das engrenagens do rotor e do eixo.
Exemplo de motor Wankel.
Observe como funciona o motor Wankel:
 A mistura ar e combustível é admitida à medida que
o rotor gira e é criada uma depressão na câmara.
 À medida que o rotor gira, a mistura ar e
combustível é comprimida até atingir o volume
mínimo (máxima compressão) da mistura e a
faísca da vela é acionada.
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Podemos observar que, comparado ao motor alternativo, as vantagens e
as desvantagens do motor Wankel são as seguintes:
Vantagens
É muito mais compacto.
Possui menos peças (não existe o comando de válvulas, por
exemplo).
Produz mais potência por peso do motor, ou seja, maior potência
específica.
Desvantagens
Necessidade de lubrificante junto com o combustível, como no
motor de dois tempos.
 Tem início o processo de combustão e a
consequente expansão dos gases. Esse é o tempo
motor, realizando trabalho útil, acionando o eixo de
saída e processando a admissão de nova mistura ar
e combustível na outra cavidade do rotor, além de
compressão da mistura ar e combustível na terceira
cavidade.
 Com a expansão dos gases e o movimento do rotor,
a janela de escapamento é aberta e os gases
provenientes da combustão são expelidos.
 Um novo ciclo se inicia.
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Desgaste prematuro das lâminas de vedação.
Falta de mão de obra especializada e peças no mercado para
realizar manutenção desse tipo de motor.
Para a produção de mais potência no motor Wankel, podem ser
utilizados dois ou mais rotores em série, como observamos na imagem:
Rotores em série do motor Wankel.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Um motor com 4 cilindros em linha possui um diâmetro de e
seu curso mede . A taxa de compressão é de 10,6:1.
Calcule a cilindrada total do motor:
81mm
96, 9mm
A 500cm3
B 1, 0L
C 1, 3L
D 1, 5L
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Parabéns! A alternativa E está correta.
O volume de um cilindro (diâmetro de 8,1 cm e curso de 9,69 cm) é:
Questão 2
Componente do motor fabricado em chapa que tem por finalidade
armazenar o óleo de lubrificação do motor é chamado de
Parabéns! A alternativa C está correta.
O cárter está localizado na parte de baixo do motor e possui a
função de armazenar o óleo que lubrifica o motor, sendo fabricado
em chapa estampada.
E 2, 0L
Vdu =
πd2
4
S =
π8, 12
4
9, 69 = 499, 32cm3
Vd = Vdu ⋅ z = 499, 32 ⋅ 4 = 1997, 3cm3 ∼ 2, 0L
A biela.
B pistão.
C cárter.
D cabeçote.
E bloco do motor.
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2 - Motores de ignição por faísca elétrica – centelha e
compressão
Ao �nal deste módulo, você será capaz de descrever o funcionamento dos motores de ignição
por centelha e de ignição por compressão.
Funcionamento dos motores de
ignição por faísca elétrica
Neste vídeo, será apresentado o funcionamento dos motores de ignição
por faísca elétrica (IEC) e por compressão (Diesel – IOC).
Funcionamento de motores de
ignição por faísca elétrica – centelha
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Neste vídeo, será abordado o funcionamento de motores de ignição por
faísca elétrica – centelha (ICE).
Nos motores com ignição por faísca elétrica – centelha (ICE) existem
duas possibilidades. São elas:

Admite-se uma mistura de ar e combustível.

Admite-se somente ar e o combustível é injetado diretamente no interior
da câmara de combustão.
Em ambos os casos, para iniciar a combustão, é utilizada uma faísca
gerada nos eletrodos da vela de ignição, ilustrada na imagem a seguir:
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Vela de ignição.
Antigamente, os carros possuíam carburadores, como vemos na
próxima imagem, que dosavam a porcentagem de combustível na
quantidade de ar destinada ao interior do cilindro. Os carburadores são
dispositivos totalmente mecânicos que controlam a quantidade de
combustível a ser utilizado nas diversas demandasdo motor. Veja:
Carburador.
Outra diferença dos veículos antigos, sem unidade de controle
eletrônico, é a definição do momento exato para ser acionada a faísca,
entenda:
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Veículos antigos
Tudo é feito de forma
mecânica, de acordo
com a posição da
árvore de manivelas e
da rotação do motor.
Veículos modernos
O ponto exato da faísca
é comandando pela
unidade de controle
eletrônico, que avalia
todos os dados
disponíveis.
O ciclo termodinâmico realizado pelo motor de ignição por faísca é o
ciclo Otto. Por esse motivo, o motor também é chamado de motor ciclo
Otto.
Considere o diagrama pressão-volume (P-V) a seguir:
Ciclo padrão a ar Otto.
Com base no diagrama, observe:

 De 2 para 3
O ciclo padrão a ar Otto é um ciclo teórico, que
pode ser utilizado para avaliar o motor de
b tã i t d t N i l
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Tanto na expansão quanto na compressão isentrópica, pode-se dizer
que:
combustão interna correspondente. Nesse ciclo, o
calor é fornecido em volume constante. No motor
real, pode ser feita a associação à queima do
combustível, nesse momento, quando o pistão está
no ponto morto superior.
 De 3 para 4
O pistão desloca-se para o ponto morto inferior e
ocorre uma expansão adiabática, ou seja, sem troca
de energia, somente realização de trabalho. Trata-
se de uma expansão isentrópica.
 De 4 para 1
Ocorre a remoção de calor do ciclo em volume
constante. No motor real, essa fase é semelhante à
exaustão dos gases.
 De 1 para 2
Ocorre a compressão adiabática do ar, ou seja, sem
fornecimento ou perda de calor, somente trabalho é
realizado sobre o gás. Trata-se de uma compressão
isentrópica.
 De 2 para 3
Repete-se o ciclo.
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Em que:
 é a pressão.
 é o volume.
 é o coeficiente isentrópico, que no caso do ar vale 1,4.
Além disso e , logo:
A taxa de compressão é uma característica muito importante nos
motores de combustão interna. No caso dos motores de ignição por
faísca elétrica, a taxa de compressão não pode ser muito elevada, pois,
caso isso ocorra, teremos o fenômeno da detonação.
Detonação é a combustão descontrolada do combustível no momento
errado em que o pistão ainda está no movimento ascendente, antes da
centelha produzida pela vela de ignição, implicando uma perda de
potência do motor e produção de ruídos semelhantes a metais colidindo
(popularmente conhecido como batida de pino). A detonação também
pode ocorrer com a presença de combustíveis adulterados com baixa
octanagem.
P3V
k
3 = P4V
k
4
P1V
k
1 = P2V
k
2
P
V
k
V2 = V3 V1 = V4
P2
T2
=
P3
T3
P1
T1
=
P4
T4
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Veículo que sofreu detonação.
Octanagem
É a capacidade do combustível não sofrer combustão com o aumento da
pressão.
A taxa de compressão dos motores à gasolina é entre 8,5 e 13:1 e para
etanol entre 10 e 14:1.
Nos motores modernos, existem os sensores de detonação afixados no
bloco do motor. São sensores de vibração que identificam os sinais
atípicos durante o funcionamento do motor, de modo que, quando
ocorre a detonação, o ruído é identificado e a central eletrônica do
veículo retarda o sinal de ignição até eliminar o ruído proveniente da
detonação.
Sensor de detonação.
Funcionamento de motores de
ignição por compressão
Neste vídeo, será abordado o funcionamento de motores de ignição por
compressão (Diesel – IOC).
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Os motores de ignição por compressão (ICO) possuem o funcionamento
semelhante ao motor de ignição por faísca, mas não possuem a vela de
ignição e não necessitam de faísca elétrica para iniciar a combustão.
Nos motores ICO, a ignição ocorre pelo contato do
combustível com o ar a uma temperatura tal que assim
que o combustível é injetado, inicia-se a combustão.
Essa temperatura é denominada temperatura de
autoignição (TAI) e todos os materiais possuem
determinada temperatura.
A temperatura do ar é aumentada até a temperatura de autoignição, em
função da compressão do ar pelo pistão do motor. O combustível típico
dos motores de ignição por compressão é o diesel, pois sua
temperatura de autoignição é da ordem de 250°C. Para fins de
comparação, a gasolina e o etanol possuem temperatura de autoignição
bem mais alta, na ordem de 400°C.
Como é preciso aumentar a temperatura do ar por meio da compressão,
a taxa de compressão dos motores de ignição por compressão são
mais altas que dos motores de ignição por faísca elétrica. Os valores
típicos são entre 15 e 24:1.
Essa maior taxa de compressão e a consequente pressão interna dentro
do cilindro maior implicam a necessidade de peças mais robustas, já
que os esforços envolvidos são maiores. Os torques gerados pelos
motores ICO são bem maiores também que os motores ICE, por isso,
esses motores são mais empregados em caminhões e ônibus que
precisam de mais força para transportar cargas ou passageiros.
Veículos que utilizam motores ICO.
A imagem a seguir ilustra o ciclo padrão a ar Diesel. Esse é um ciclo
teórico que pode ser utilizado para avaliar o motor de combustão interna
correspondente ao motor de ignição por compressão.
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Ciclo padrão a ar Diesel.
Com base no diagrama, observe:
 De 2 para 3
O ciclo padrão a ar Diesel é um ciclo em que o calor
é fornecido em uma pressão constante. Nesse
ciclo, o calor é fornecido em volume constante. No
motor real, pode ser feita a associação à queima do
combustível, nesse momento, quando o pistão está
no ponto morto superior.
 De 3 para 4
O pistão desloca-se para o ponto morto inferior e
ocorre uma expansão adiabática, ou seja, sem troca
de energia, somente realização de trabalho. Trata-
se de uma expansão isentrópica.
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Tanto na expansão quanto na compressão isentrópica, pode-se dizer
que:
Em que:
 é a pressão.
 é o volume.
 é o coeficiente isentrópico, que no caso do ar vale 1,4.
Além disso e , logo:
 De 4 para 1
Ocorre a remoção de calor do ciclo em volume
constante. No motor real, essa fase é semelhante à
exaustão dos gases.
 De 1 para 2
Ocorre a compressão adiabática do ar, ou seja, sem
fornecimento ou perda de calor, somente trabalho é
realizado sobre o gás. Trata-se de uma compressão
isentrópica.
 De 2 para 3
Repete-se o ciclo.
P3V
k
3 = P4V
k
4
P1V
k
1 = P2V2
k
P
V
k
P2 = P3 V1 = V4
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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Considere o diagrama pressão-volume do ciclo a ar Otto a seguir:
Sabendo que a pressão e a temperatura no ponto 2 valem,
respectivamente, e , e que a temperatura em 3 é de
, qual é a pressão em 3?
V2
T2
=
V3
T3
P1
T1
=
P4
T4
150kPa 160K
320K
A 250kPa
B 300kPa
C 350kPa
D 400kPa
E 450kPa
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Parabéns! A alternativa B está correta.
Como , logo:
Questão 2
Considere o diagrama pressão-volume do ciclo a ar Diesel a seguir:
Sabendo que a pressão e o volume no ponto 3 valem,
respectivamente, e , e que o volumeem 4 é ,
qual é a pressão em 4?
V2 = V3
P2
T2
=
P3
T3
P3 =
P2T3
T2
=
150 ⋅ 320
160
= 300kPa
260kPa 20cm3 45cm3
A 83, 5kPa
B 94, 3kPa
C 101, 1kPa
D 109, 4kPa
E 119, 3kPa
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Parabéns! A alternativa A está correta.
Como se trata de uma expansão isentrópica, pode-se dizer que:
Com o coeficiente politrópico do ar igual a 1,4. Logo:
3 - Motores de 2 e 4 tempos e classi�cação
Ao �nal deste módulo, você será capaz de classi�car os motores quanto ao tempo motor e
quanto à disposição e ao número de cilindros.
Motores: tempo motor e disposição e
números de cilindros
P3V3
k = P4V4
k
260 ⋅ 201,4 = P4451,4
P4 = 260 ⋅ (
20
45
)
1,4
P4 = 83, 5kPa
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Neste vídeo, será apresentada a classificação dos motores de
combustão interna quanto ao tempo motor (motores de 2 e de 4
tempos) e quanto à disposição e ao número de cilindros.
Motores de 2 tempos e 4 tempos
Neste vídeo, serão abordados os conceitos sobre os motores de
combustão interna de 2 tempos e de 4 tempos.
O número de tempos do motor refere-se à quantidade de cursos do
pistão para que seja completado um ciclo motor.
Motores de 2 tempos
Nos motores de 2 tempos, com dois cursos do pistão, o ciclo motor é
completado quando o pistão é deslocado do ponto morto inferior (PMI)
até o ponto morto superior (PMS) e, em seguida, desloca-se do ponto
morto superior até o ponto morto inferior. Isso implica uma rotação da
árvore de manivelas.
Observe como funciona um motor de 2 tempos nas imagens a seguir:
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Funcionamento de um motor de 2 tempos na fase 1.
Fase 1
A análise é iniciada quando o pistão está se deslocando do
PMI até o PMS e a mistura ar-combustível-lubrificante está
sendo comprimida, como mostrado na imagem. Nessa fase
ascendente do pistão, uma janela de entrada está aberta (letra
A da imagem) e a mistura ar-combustível-lubrificante é
admitida na parte inferior ao pistão.
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Funcionamento de um motor de 2 tempos na fase 2.
Fase 2
Quando o pistão se aproxima do PMS, é feita a ignição pela
centelha e o combustível entra em combustão. A expansão dos
gases provenientes da combustão empurram o pistão em
direção ao PMI, como mostrado na imagem.
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Funcionamento de um motor de 2 tempos na fase 3.
Fase 3
Antes de chegar ao PMI, devido ao movimento do pistão, as
janelas de admissão e de escapamento, respectivamente, nas
indicações B e C na imagem, são abertas e a janela A é
fechada, fazendo com que uma nova mistura ar-combustível-
lubrificante seja admitida na parte superior do pistão (B) e, ao
mesmo tempo, os gases provenientes da combustão sejam
eliminados pelo escapamento (C). O pistão chega ao PMI e
inicia o movimento em direção ao PMS, repetindo o descrito na
primeira análise na fase 1.
Como observamos no funcionamento do motor de 2 tempos, não
existem as válvulas de admissão e de escapamento; somente janelas,
que são abertas e fechadas de acordo com o movimento do pistão. Isso
implica um motor mais simples e com menos componentes.
É admitida uma mistura ar-combustível-lubrificante no motor de 2
tempos. O lubrificante (que é um óleo) tem a função de lubrificar as
partes móveis do motor, prolongando sua vida útil. Como veremos, o
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motor de 4 tempos não possui mistura ar-combustível-lubrificante,
porque o sistema de lubrificação é separado do sistema de injeção de
combustível.
Lubrificante em motor de 2 tempos.
Ao mesmo tempo em que é admitida uma nova mistura ar-combustível-
lubrificante, os gases provenientes da combustão são eliminados e
tanto a janela de admissão quanto a janela de escapamento estão
abertas. Parte da mistura ar-combustível-lubrificante pode ser eliminada
sem sofrer combustão e parte dos gases provenientes da combustão
podem não ser totalmente eliminados, ficando para a próxima queima.
Isso implica uma perda de eficiência dos motores de 2 tempos, mas é
um fenômeno inerente ao seu funcionamento.
Motores de 4 tempos
Nos motores de 4 tempos, há quatro cursos do pistão, ou seja, o ciclo
motor é completado quando o pistão sobe, desce, sobe e desce. Isso
implica duas rotações da árvore de manivelas.
Podemos observar o funcionamento de um motor de 4 tempos de
ignição por centelha, na imagem:
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Funcionamento de um motor de 4 tempos na fase 1.
Fase 1
A análise é iniciada quando o pistão está se deslocando do
PMS até o PMI, como mostrado na imagem. Nesse ponto, a
válvula de admissão (A) está aberta e a mistura ar e
combustível está sendo admitida. Nessa fase, a válvula de
escapamento (B) está fechada. Esse é o tempo de admissão.
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Funcionamento de um motor de 4 tempos na fase 2.
Fase 2
Após chegar ao PMI, o pistão inicia o movimento ascendente,
como mostrado na imagem. Nessa fase, tanto a válvula de
admissão quanto a válvula de escapamento estão fechadas e a
mistura ar e combustível é comprimida até o pistão chegar
próximo ao PMS. Esse é o tempo de compressão.
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Funcionamento de um motor de 4 tempos na fase 3.
Fase 3
Nas cercanias do PMS, a centelha é acionada pela vela de
ignição e inicia-se a combustão, como visto na imagem. Ocorre
o aumento da pressão e o pistão é empurrado para a direção
do PMI. Ambas as válvulas estão fechadas. Esse é o tempo de
expansão.
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Funcionamento de um motor de 2 tempos na fase 4.
Fase 4
Após o pistão deslocar-se do PMS para o PMI, ele começa
mais um movimento ascendente, como visto na imagem.
Porém, agora a válvula de escapamento é aberta e os gases
provenientes da combustão são expelidos por causa da alta
pressão (maior que a atmosférica) e porque o pistão está
empurrando os gases. Esse é o tempo de escapamento. Após
atingir o PMS, o pistão desloca-se para o PMI de acordo com o
descrito na fase 1, iniciando um novo ciclo.
A explicação do funcionamento do motor de 4 tempos foi feita para um
motor de ignição por centelha. Para o motor de ignição por compressão,
a única diferença é que não é admitida mistura ar e combustível,
somente ar, e não há centelha. No motor ICO, em vez de centelha, há a
injeção do combustível que encontra o ar na temperatura de autoignição
e a combustão se inicia imediatamente.
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Classi�cação dos motores quanto à
disposição e ao número de cilindros
Neste vídeo, será abordada a classificação dos motores de combustão
interna quanto à disposição dos cilindros e quanto ao número de
cilindros.
Classi�cação quanto à disposição dos cilindros
Motor em ”linha”
Como já vimos, os motores de combustão interna alternativos
transformam a energia química do combustível em energia mecânica,
quando o combustível é queimado e empurrao pistão, que transmite o
esforço para a árvore de manivelas. Tudo isso ocorre dentro do cilindro
do motor.
É intuitivo que o modo mais simples de aumentar a potência do motor
seja aumentar o número de cilindros. Sendo assim:
Motores de 4 cilindros
Por muitos anos, o
padrão dos veículos
automotivos era possuir
quatro cilindros em
linha, como vemos na
imagem.
Motores de 6 cilindros
Com o passar dos anos,
pensando-se em
aumentar a potência, o
motor foi aumentado de
quatro para seis
cilindros em linha, como
na imagem.

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Os motores com seis cilindros eram típicos dos Chevrolet Opala 4.1.
Chevrolet Opala 4.1 que contava com um motor de 6 cilindros.
Motor em “V”
Os motores em “linha” passaram a ocupar um espaço muito grande e
uma maneira de reduzir o espaço foi mudar a configuração de “linha”
para “V”, em que os cilindros possuem um ângulo conhecido como
“ângulo entre bancadas”, de um típico motor V6, ou seja, 6 cilindros em
“V” (e não em “linha”), além de outras configurações em “V” que serão
apresentadas a seguir:
V6
Com 6 cilindros em “V” (e não em “linha”).
V8
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Com 8 cilindros em “V” (quatro de cada lado).
V10
Com 10 cilindros em “V”.
V12
Com 12 cilindros em “V”
Esses motores, normalmente, equipam carros esportivos com alto
desempenho como a Ferrari 812 Superfast e a Lamborghini Aventador,
apresentadas nas imagens a seguir.
Ferrari 812 Superfast.
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Lamborghini Aventador.
Motor em “W”
Outra configuração de motor não muito comum é o motor em “W”.
Comumente, é dito como 2 “V”. Observe um conjunto de pistão/biela/
árvore de manivelas de um motor em “W”. Um exemplo de aplicação de
veículos com motor em “W” são os carros de competição de Fórmula 1.
Motor de cilindros opostos.
Carro de Fórmula 1 equipado com motor de cilindros opostos.
Motor de cilindros opostos (motor boxer)
Outra configuração que se tornou bastante popular foi a do chamado
motor boxer, classificado como motor de cilindros opostos. Esses
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motores equipavam os famosos fuscas. Veja a seguir:
Motor de cilindros opostos.
Fusca equipado com motor de cilindros opostos.
Motor radial
Outra configuração bastante conhecida é a do motor radial. São
cilindros dispostos radialmente em 360°. Esses motores equipavam
aviões e apresentavam uma grande desvantagem com relação ao
acúmulo de óleo nos cilindros da região inferior, pois a tendência é o
óleo descer em função da gravidade. A BMW começou sua história
fabricando esse tipo de motor.
Motor radial
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Avião equipado com motor radial.
Classi�cação quanto ao número de cilindros
Quanto ao número de cilindros, os motores podem ser classificados
basicamente como:
Possuem apenas um cilindro em sua configuração e sua
aplicação típica são motocicletas, karts, cortadores de grama,
motosserras, entre outros.
Exemplo de aplicação de motores monocilíndricos.
Possuem mais de um cilindro e podem ter todas as
configurações apresentadas quanto à disposição dos cilindros.
Atualmente, a configuração dos carros populares são, em sua
maioria, de motores de 3 cilindros em linha. Mesmo possuindo
um número reduzido de cilindros, essa configuração consegue
atingir bons níveis de eficiência, principalmente se combinados
com sobrealimentação (uso de turbinas ou compressores de ar)
Motores monocilíndricos 
Motores multicilíndricos 
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para conseguir inserir mais ar e, consequentemente, mais
combustível por tempo de admissão.
Exemplo de motor multicilíndrico.
Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Pode-se dizer que a principal característica do motor de 2 tempos é
A
completar um ciclo termodinâmico a cada duas
voltas da árvore de manivela.
B
completar um ciclo termodinâmico a cada quatro
voltas da árvore de manivela.
C
completar um ciclo termodinâmico a cada quatro
cursos do pistão.
D
completar um ciclo termodinâmico a cada dois
cursos do pistão.
E
completar um ciclo termodinâmico a cada curso do
pistão.
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Parabéns! A alternativa D está correta.
Nos motores de 2 tempos, com dois cursos do pistão, ou seja, o
ciclo motor é completado quando o pistão é deslocado do ponto
morto inferior (PMI) até o ponto morto superior (PMS) e em seguida
desloca-se do ponto morto superior até o ponto morto inferior. Isso
implica uma rotação da árvore de manivelas.
Questão 2
Entre as assertivas a seguir, assinale a opção verdadeira.
Parabéns! A alternativa C está correta.
A alternativa A está incorreta, pois os motores multicilíndricos
podem ter disposição em “V” e “W”. A alternativa B também é
incorreta, pois os motores em “V” só possuem configuração par.
Por exemplo, V6, V8 e V10). O chamado motor boxer ficou
popularmente conhecido como motor de cilindros opostos, assim, a
alternativa C é a alternativa correta. A alternativa D é incorreta, pois
os motores mais potentes do mundo são os em “W”, como os da
Fórmula 1, ou em “V”, como os carros esportivos da Ferrari. E a
A
Motores multicilíndricos só podem ter disposição
em linha.
B
É muito comum os motores em “V” terem número
ímpar de cilindros.
C
Os motores boxer são também conhecidos como
motores de cilindros opostos.
D Os motores mais potentes do mundo são os radiais.
E Não existe veículo com apenas um cilindro.
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alternativa E é incorreta, pois há veículos com apenas um cilindro, o
Kart, por exemplo, é um veículo com motor monocilíndrico.
4 - Comparação dos diversos tipos de motores
Ao �nal deste módulo, você será capaz de comparar os motores veiculares, marítimos e
industriais.
Comparando os motores veiculares,
marítimos e industriais
Neste vídeo, serão apresentadas as principais características dos
motores veiculares, marítimos e industriais.
Motores veiculares
São os mais conhecidos da sociedade, já que equipam a maioria dos
veículos atualmente. Sua potência pode variar de poucas dezenas de
Cavalos-Vapor (CV) até 1600 CV, como o superesportivo sueco
Koenigsegg Jesko Absolut, que possui um motor V8 biturbo com 5 litros
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de cilindrada. De acordo com o fabricante, o veículo atinge
impressionantes 531 km/h.
Motores marítimos
Podem equipar desde pequenas lanchas até grandes embarcações.
Vamos conhecer!
Motores de popa de lancha
Nas lanchas, os motores de popa, como da imagem a seguir, também
têm uma variação de potência desde poucos cavalos até 600 HP, da
fabricante Mercury Marine.
Motor de popa de lancha da fabricante Mercury Marine.
Motores de navio cargueiro
Os grandes navios cargueiros possuem motores enormes, que precisam
de uma sala de máquinas, como vemos na imagem:
Interior da sala de motor de um navio cargueiro.
Motores de porta-contêineres
O maior motor do mundo é o Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C. Seus
números são impressionantes! Veja a seguir:
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
14 cilindros

Mais de 13 m de altura

Mais de 26 m de comprimento

108.878 CV de potência

14.000 litros de Diesel por hora
O Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C equipam porta-contêineres, com quase
400 metros de comprimento, visto na imagem a seguir:
Porta-contêineres equipado com o motor Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C.
Diferentemente dos motores de popa, as hélices desses navios
possuem dimensões enormes, bem maiores que um ser humano, como
podemos observar na imagem a seguir:
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Hélice de um navio porta-contêineres.
Motores industriais
Têm seu emprego basicamente na produção de energia elétrica ao
acionar um alternador.
Sua unidade de produção de energia é o VA (volt-ampère), muitas vezes,
empregada como kVA (kilo-volt-ampère ou 1.000 volt-ampère).
Há pequenos geradores e grandes geradores industriais, podemos
apresentá-los considerando suas diferenças:
Pequenos geradores
Possuem menos de 1
kVA e são movidos a
gasolina. Eles são
práticos, leves e
portáveis.
Grandes geradores
industriais
São movidos à Diesel e
produzem mais de
1.600 kVA com motores
Diesel com até 16 Litros
de cilindrada. São
estacionários.
Os grandes geradores industriais são muito utilizados para suprir a
demanda de energia elétrica em caso de pane da rede elétrica. São
fundamentais para hospitais, laboratórios e frigoríficos.

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Falta pouco para atingir seus objetivos.
Vamos praticar alguns conceitos?
Questão 1
Qual é a principal função dos motores industriais?
Parabéns! A alternativa D está correta.
Os grandes geradores industriais são movidos à Diesel e produzem
mais de 1.600 kVA. Esses geradores são estacionários e muito
utilizados para suprir a demanda de energia elétrica em caso de
pane da rede elétrica. São fundamentais para hospitais, laboratórios
e frigoríficos.
A
Trabalhar em conjunto com o fornecimento de
energia da rede elétrica para reduzir custos de
produção.
B
Eliminar o fornecimento pela concessionária para
não pagar conta de luz.
C
Gerar mais potência elétrica que a concessionária
de energia para aumentar a produtividade.
D
Suprir a demanda de energia quando o fornecimento
pela concessionária de energia eventualmente for
cessado.
E
Complementar o fornecimento de energia
proveniente da concessionária de energia para
manter a potência constante na unidade fabril.
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Questão 2
O maior motor do mundo é empregado em
Parabéns! A alternativa D está correta.
O maior motor do mundo é o Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C, com
impressionantes 14 cilindros, mais de 13 metros de altura e 26
metros de comprimento. Sua potência ultrapassa os 100.000 CV
(exatos 108. 878 CV!) e o consumo de combustível (Diesel) é de
14.000 litros por hora. Esses motores equipam porta-contêineres,
com quase 400 metros de comprimento.
Considerações �nais
Como vimos, a principal diferença dos motores alternativos para os
motores rotativos é que nos alternativos o movimento de translação do
pistão é convertido por um mecanismo biela-manivela para um
movimento de rotação, e nos motores rotativos, a potência é produzida
diretamente pelo movimento de rotação. Também conhecemos os
A carros superesportivos.
B
máquinas locomotivas, também conhecido como
trem-bala.
C caminhões de mineradoras.
D navios cargueiros.
E ônibus espacial.
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principais componentes dos motores alternativos e aprendemos a
calcular a cilindrada dos motores.
Vimos também como funcionam os motores de ignição por faísca e os
motores de ignição por compressão, além de suas características,
semelhanças e diferenças. Além disso, conhecemos os motores de 2
tempos e 4 tempos e a classificação quanto à disposição e ao número
de cilindros, bem como suas aplicações e exemplos.
Por fim, comparamos os diversos tipos de motores, como: motores
veiculares, marítimos e industriais e conhecemos o carro mais potente e
o maior motor do mundo.
Podcast
Ouça agora um bate-papo sobre os principais conceitos e
características dos motores de combustão Interna e também
curiosidades sobre o motor mais potente do mundo.

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Confira as indicações que separamos especialmente para você!
Leia o artigo The future of the internal combustion engine, de R. D. Reitz
et al., publicado no International Journal of Engine Research, v. 21, n. 1,
p. 3-10, 2020.
Leia o texto Internal combustion engines: Progress and prospects, de
Avinash Alagumalai, publicado no Renewable and Sustainable Energy
Reviews, v. 38, p. 561-571, 2014.
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Referências
BASSHUYSEN, R. V. Internal Combustion Engine Handbook: Basics,
Components, Systems, and Perspectives. Warrendale, PA: SAE
International, 2004.
BOSCH. Automotive Handbook. 6. ed. London, UK: Professional
Engineering Publishing, 2004.
BRUNETTI F. Motores de Combustão Interna. Vol. 1. São Paulo: Blücher,
2018.
BRUNETTI F. Motores de Combustão Interna. Vol. 2. São Paulo: Blücher,
2018.
HAGRAS, H. Type-2 FLCs: A new generation of fuzzy controllers. IEEE
Computational Intelligence Magazine, v. 2, n. 1, p. 30-43, 2007.
TAYLOR, C. Análise dos Motores de Combustão Interna. São Paulo:
Blücher, 1995.
TAYLOR, C. Internal Combustion Engine in Theory and Practice. 2. ed.
Cambridge, MA: MIT Press, 1985.
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