TRATORES E MOTORES AGRÍCOLAS

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ 
CENTRO DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS 
 DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
44338866 –– TTRRAATTOORREESS EE MMOOTTOORREESS AAGGRRÍÍCCOOLLAASS 
 
 
 
 
 
PPRROOFF.. DDrr.. RREENNYY AADDIILLMMAARR PPRREESSTTEESS LLOOPPEESS 
 
 
 
 
 
 
 
CIDADE GAÚCHA 
PARANÁ - BRASIL 
SETEMBRO – 2009 
 
 
Prof. Dr. Reny Adilmar Prestes Lopes – Tratores e Motores Agrícolas 
1 
1 - INTRODUÇÃO 
 
A intensificação do uso de máquinas agrícolas vem exigindo novos investimentos 
em máquinas com maior grau de confiabilidade no quesito de potência disponível, 
tecnologia e consumo de combustível, visando atender a demanda nas atividades 
agrícolas. 
A otimização do desempenho de sistemas agrícolas mecanizados 
necessariamente passa por questões de aspectos técnicos e econômicos visando um 
entendimento adequado entre as relações de potência disponível e custos operacionais. 
No caso de tratores agrícolas os custos operacionais estão intimamente relacionados 
com a intensidade de utilização da máquina de tração, tendo como composição desses 
custos o combustível, os lubrificantes, a manutenção e o salário do operador. 
O elevado consumo de combustível dos tratores agrícolas asil se deve ao fato 
desses ser operados, em sua maioria, com altas rotações e em marchas reduzidas 
compreendendo na faixa de potência máxima do motor. 
A redução no consumo de combustível pode ser obtida através de operações em 
faixa econômica de rotação do motor, ou de um prévio ajuste no dimensionamento de 
aquisição do trator utilizando-se da relação rotação, torque e consumo específico de 
combustível do motor. 
 
2 - Conceituação e Normalização das Máquinas Agrícolas 
A classificação das máquinas agrícolas seguem algumas terminologias 
segundo a ABNT - NB-66. 
• Operação Agrícola: Toda atividade direta e permanentemente relacionada 
com a execução do trabalho de produção agropecuária. 
• Máquina Agrícola: Máquina projetada especificamente para realizar 
integralmente ou coadjuvar a execução da operação agrícola. 
• Implemento Agrícola: Implemento ou sistema mecânico, com movimento 
próprio ou induzido, em sua forma mais simples, cujos órgãos 
componentes não apresentam movimentos relativos. 
• Ferramenta Agrícola: Implemento, em sua forma mais simples, o qual 
entra em contato direto com o material trabalhado, acionado por uma fonte 
de potência qualquer. 
 
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• Máquina Combinada ou Conjugada: Máquina que possui, em sua 
estrutura básica, órgãos ativos que permitem realizar, simultaneamente ou 
não, várias operações agrícolas. 
• Acessórios: Órgãos mecânicos ou ativos que, acoplados à máquina 
agrícola ou implemento, permite tanto aprimoramento do desempenho 
como execução de operações diferentes para o qual foi projetado. 
 
1.a) Classificação das Máquinas Agrícolas 
As máquinas agrícolas são divididas em grupos, especificados em grupos 
distintos. 
 
Grupo 1 - Máquinas para o preparo do solo 
• a.1) Máquinas para o preparo inicial do solo: São responsáveis pela limpeza do 
solo, ou seja, pela remoção de árvores, cipós e etc. Constituem-se de 
destocadores, serras, lâminas empurradoras, lâminas niveladoras, escavadeiras e 
perfuradoras. 
• a.2) Máquinas para o preparo periódico do solo: São responsáveis pela 
movimentação ou mobilização do solo (inversão de leiva). Constituem-se de 
arados de aivecas, arados de discos, subsoladores, enxadas rotativas, sulcadores 
e outros. 
 
Grupo 2 - Máquinas para a semeadura, plantio e transplante 
b.1) Semeadoras, plantadoras e transplantadoras. 
b.2) Cultivo mínimo ou plantio direto (sistema de semeadura direta). 
 
Grupo 3 - Máquinas para a aplicação, carregamento e transporte de adubos e 
corretivos 
c.1) Adubadoras e carretas 
 
Grupo 4 - Máquinas para o cultivo, desbaste e poda 
d.1) Cultivadores de enxadas rotativas, ceifadeiras e roçadoras 
 
Grupo 5 - Máquinas aplicadoras de defensivos 
e.1) Pulverizadores, polvilhadoras, microatomizadoras, atomizadoras e fumigadores 
 
Grupo 6 - Máquinas para a colheita 
 
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f.1) Colhedoras 
Grupo 7 - Máquinas para transporte, elevação e manuseio 
g.1) Carroças, carretas e caminhões 
 
Grupo 8 - Máquinas para o processamento 
h.1) Máquinas beneficiadoras de café, milho, arroz, algodão e cana 
h.2) Máquinas para o tratamento e polimento: secadoras, classificadoras e polidoras 
 
Grupo 9 - Máquinas para a conservação do solo, água e irrigação e drenagem 
i.1) Irrigação: motobombas e aspersores 
i.2) Drenagem: retroescavadeiras e valetadeiras 
 
Grupo 10 - Máquinas especiais 
j.1) Reflorestamento: tratores florestais e filler bush (processador de madeira) 
 
Grupo 11 - Máquinas motoras e tratoras 
k.1) Tratores agrícolas, tratores industriais e tratores florestais 
 
 
2 Tratores Agrícolas 
 O trator agrícola é sem dúvida uma das ferramentas mais utilizadas na moderna 
agricultura. Desde o preparo inicial do solo, até operações de gradagens, roçadas, 
pulverizações, adubações, podas e, até mesmo, escoamento da produção. Essas 
máquinas representam uma grande importância de investimento, superando muitas 
vezes os bens que o mesmo utiliza para seu próprio lazer. Apesar da complexa mecânica 
de um trator, medidas simples e preventivas realizadas periodicamente antes ou depois 
das operações de campo, serão importantes na prevenção de defeitos e avarias, que 
seguramente proporcionarão às máquinas uma vida útil mais longa e um valor residual 
maior. 
Trator é uma máquina autopropelida provida de meios que, além de lhe conferirem 
apoio estável sobre superfícies impenetráveis, tem capacidade para tracionar, transportar 
e fornecer potência mecânica, para movimentar os órgãos ativos de máquinas e 
implementos agrícolas. 
• Importância: Aumentar a produtividade aliado à maior eficiência das atividades 
agrícolas, tornando-o menos árduo e mais atraente. Condicionam e exigem 
avanços tecnológicos constantes. 
 
 
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2.1 Evolução das Máquinas 
A evolução das máquinas agrícolas se deve a dois fatores essenciais: a) A 
necessidade do aumento da capacidade de trabalho do homem do campo, face à 
crescente escassez de mão-de-obra rural; e b) A migração das populações rurais para as 
zonas urbanas, devido ao processo de desenvolvimento econômico pelo qual tem 
passado o nosso país. 
 E evolução promoveu, como conseqüência, modificações profundas nos métodos 
de trabalho agrícola nos seguintes aspectos: 
a) Redução sensível da necessidade de tração animal e de trabalho manual e, por 
conseqüência, diminuição do mercado de trabalho rural, para mão-de-obra não 
qualificada; 
b) Crescente exigência do emprego de tecnologia avançada, notadamente das 
técnicas de descompactação e conservação dos solos, de aplicação de 
fertilizantes e defensivos, da utilização de sementes selecionadas e de 
conservação e armazenamento dos produtos colhidos; 
c) Organização e racionalização do trabalho, através de planejamento agrícola e 
controle econômico-financeiro, dando às atividades de produção rural um caráter 
tipicamente empresarial. 
A evolução do uso de máquinas na agricultura, como método ilustrativos pode ser 
vista na figura 1: 
 
 
FIGURA 1. Evolução da participação nos sistemas de produção das várias tecnologias 
de execução mecanizada das operações agrícolas. 
 
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2.2 Histórico 
 
- 1858: Trator à vapor para arar a terra; 
- 1889: Trator com combustãointerna (Henry Ford - Fergusson); 
- 1911: Ocorreu a primeira mostra de tratores de Nebraska - E.U.A.; 
- 1920: Surgiram dois tratores agrícolas: Massey Harris - Henri Ford e Fergusson; 
- 1940: Surgiram tratores equipados com Tomada de Potência (TDP), Barra de Tração 
(BT) e Sistema de 3 Pontos (1º ponto: inferior esquerdo, 2º ponto: inferior direito 
e 3º ponto: superior); 
- Atualmente: Tratores com potência elevadas (potências variando de 180 a 220 cv) e 
tecnologia avançada (injeção eletrônica) como os das marcas Ford, 
CASE-New Holland, Massey Fergusson, Caterpillar, Valtra, Muller, John 
Deere e outros. 
 
 
2.3 Funções Básicas 
 
a) Tracionar máquinas e implementos de arrasto tais como arados, grades, adubadoras e 
carretas, utilizando a barra de tração; 
b) Acionar máquinas estacionárias, tais como batedoras de cereais e bombas de 
recalque d’água, através de polia e correia ou da árvore de tomada de potência; 
c) Tracionar máquinas, simultaneamente com o acionamento de seus mecanismos, tais 
como colhedoras, pulverizadores, através da barra de tração ou do engate de três 
pontos e da árvore de tomada de potência; 
 
 
2.4 Constituição Básica dos Tratores Agrícolas: 
 
a) Motor: Responsável pela transformação da energia potencial do combustível 
em energia mecânica, na forma de potência disponível no eixo de manivelas. 
Basicamente os motores são classificados quanto: tipo de combustível, número 
de cilindros, sistema de injeção, potência, torque, rotação máxima do motor e 
relação de compressão. 
b) Embreagem: Órgão receptor da potência do motor e responsável pela sua 
transmissão à caixa de mudança de marchas, sob o comando de um pedal ou 
alavanca acionável pelo operador (pedal de embreagem). 
 
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c) Caixa de mudança de marchas: Órgão mecânico responsável pela 
transformação de movimento para o sistema de rodados do trator. É o 
responsável pela transformação de torque e velocidade angular do motor, sendo 
comandada pela alavanca de mudança de marchas. 
d) Coroa, pinhão e diferencial: Órgãos transformadores e transmissores 
demovimentos responsáveis pela transmissão do movimento da caixa de 
mudança de marchas a cada uma das rodas motrizes; envolvendo uma redução 
proporcional de velocidade e uma mudança na direção do movimento de um 
ângulo de 90º. 
e) Redução final: Órgão que transmite os movimentos do diferencial às rodas 
motrizes com redução da velocidade angular e aumento do torque. 
f) Rodados: São os órgãos operadores responsáveis pela sustentação e 
direcionamento do trator, bem como sua propulsão, desenvolvida através da 
transformação da potência do motor em potência na barra de tração. 
g) Tomada de potência (TDP): Órgão responsável pela transformação do 
movimento do motor para uma árvore de engrenagens, cuja extremidade externa 
está localizada na parte traseira do trator, local onde são acoplados sistemas 
mecânicos rotativos. As tomadas de potência possuem rotações na faixa de 540 a 
1000 rpm e são normalizadas pela ABNT-PB-83. 
h) Sistema hidráulico: Órgãos receptores, transformadores e transmissores da 
potência do motor através de um fluido sob pressão aos órgãos operadores, 
representados, principalmente, por cilindros hidráulicos. São normalizados pela 
ABNT-PB-131. 
i) Reguladores: Conjunto de órgãos que têm por função regular a velocidade 
angular do motor em função das variações das cargas às quais o trator é 
submetido. 
j) Sistema de engate de três pontos: Responsável pela tração e suspensão de 
implementos e máquinas agrícolas. É normalizado pela ABNT-PB-84, categoria I, 
II (tratores agrícolas) e III (tratores industriais e florestais). 
k) Barra de tração (BT): Órgão responsável pela tração de máquinas e 
implementos. É normalizado pela ABNT-PB-85. 
 Na Figura 2 pode-se visualizar a constituição básica de um trator agrícola. 
 
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FIGURA 2 – Constituição geral de um trator agrícola. 
 
 
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2.5 Classificação Geral dos Tratores Agrícolas 
 
A classificação geral dos tratores leva em consideração dois critérios básicos: o 
tipo de rodado e o tipo de chassi. 
 
2.5.1. Tipo de Rodado 
Confere à máquina importantes características com relação à tração, estabilidade 
e rendimento operacional. Classificam-se em: 
 
a) Tratores de rodas: Os tratores de rodas constituem o tipo predominante para uso 
agrícola. Caracterizam-se por possuírem, como meio de propulsão, rodas pneumáticas, 
cujo número e disposição determinam os seguintes subtipos: 
 
a.1) Duas rodas; 
- as rodas são motrizes; 
- o operador caminha atrás do conjunto; 
- tobatas ou microtratores. 
 
 
 
 
 
 
Figura 3 . Esquema de um trator de duas rodas 
 
 
 
 
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a.2) Triciclos; 
- possuem duas rodas traseiras motrizes e uma roda na frente; 
- utilizados como tratores de jardinagem e ceifadores. 
 
 
Figura 4 – Esquema de um trator de três rodas. 
 
 
a.3) Quatro rodas 
- duas rodas movidas e duas rodas atrás com diâmetro maior às anteriores; 
- modelos: 4 X 2 (4 rodas, sendo 2 para tração); 4 X 4 (4 rodas, sendo as 4 para tração) e 
4X2 TDA – (4 rodas para tração - tração dianteira auxiliar). 
 
 
 
Figura 5 – Esquema de um trator de quatro rodas. 
 
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b) Tratores de semi – esteiras 
São tratores de quatro rodas, porém modificadas, de forma a admitirem o 
emprego de uma esteira sobre as rodas traseiras motrizes. 
 
 
 
Figura 6. Esquema de um trator de semi – esteiras. 
 
c) Tratores de esteiras 
O rodado desses tratores é constituído, basicamente, por duas rodas motoras 
dentadas, duas rodas guias movidas e duas correntes sem fim, formadas de elos 
providos de pinos e buchas dispostos transversalmente, denominados esteiras. 
As rodas dentadas transmitem movimento às esteiras que se deslocam sobre o 
solo, apoiadas em chapas de aço denominadas sapatas. Uma estrutura de apoio e um 
conjunto de roletes completam esse tipo de rodado. 
 
 
Figura 7. Esquema de um trator de esteiras. 
 
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2.5.2. Tipo de Chassi 
 
O chassi confere características ao trator, com relação ao Peso e Potência, 
distribuição dos esforços e localização do centro de gravidade. 
Os tratores quanto ao chassi classificam-se em: 
 
a) Tratores industriais 
São utilizados para transporte e manuseio de ferramentas em parques industriais. 
Podem ser de rodas, esteiras e de chassi articulado. 
b) Tratores florestais 
São tratores utilizados para derrubada e corte de árvores, carregamento, 
transporte e processamento. 
 
c) Tratores agrícolas 
Segundo seu chassi podem ser de 2, 3 e 4 rodas. São transportadores de 
implementos e formam conjuntos combinados. 
 
 
FIGURA 8. Representação esquemática de chassi de trator agrícola. 
 
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3 . Motores 
 
 Os motores basicamente são de combustão interna, externa e híbridos 
(configuração mais utilizada é um motor a combustão e outro elétrico, assim o consumo 
de combustível é menor), ambos com suas respectivas vantagens, desvantagens e 
aplicações. No setor de máquinas agrícola há predominância de motores de combustão 
interna. 
3.1 Motores de Combustão externa 
 
Os motores de Combustão externa funcionam com um ciclo termodinâmico 
composto de 4 fases e executado em 2 tempos do pistão: compressão isotérmica 
(=temperaturaconstante), aquecimento isométrico (=volume constante), expansão 
isotérmica e resfriamento isométrico. Este é o ciclo idealizado (válido para gases 
perfeitos), que diverge do ciclo real medido por instrumentos. Não obstante, encontra-se 
muito próximo do chamado Ciclo de Carnot, que estabelece o limite teórico máximo de 
rendimento das máquinas térmicas. 
O motor Stirling (Figura 9) é um exemplo clássico de motor de combustão 
externa, surpreende por sua simplicidade, pois consiste de duas câmaras em diferentes 
temperaturas que aquecem e resfriam um gás de forma alternada, provocando expansão 
e contração cíclicas, o que faz movimentar dois êmbolos ligados a um eixo comum. 
O gás utilizado nos modelos mais simples é o ar (daí a expressão citada acima); 
hélio ou hidrogênio pressurizado (até 150 kgf cm-2) são empregados nas versões de alta 
potência e rendimento, por serem gases com condutividade térmica mais elevada e 
menor viscosidade, isto é, transportam energia térmica (calor) mais rapidamente e têm 
menor resistência ao escoamento, o que implica menos perdas por atrito. Ao contrário 
dos motores de combustão interna, o fluido de trabalho nunca deixa o interior do motor; 
trata-se portanto de uma máquina de ciclo fechado. 
Teoricamente, o motor Stirling é a máquina térmica mais eficiente possível. 
Alguns protótipos construídos pela empresa holandesa Phillips nos anos 50 e 60 
chegaram a índices de 45%, superando facilmente os motores a gasolina, diesel e as 
máquinas a vapor (eficiência entre 20% e 30%). 
A fim de diminuir as perdas térmicas, geralmente é instalado um "regenerador" 
entre as câmaras quente e fria, onde o calor (que seria rejeitado na câmara fria) fica 
armazenado para o fase seguinte de aquecimento, incrementando sobremaneira a 
eficiência termodinâmica . 
 
 
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FIGURA 9. Visualização esquemática de um motor Stirling de combustão externa 
 
 
 
3.2 Motores de Combustão interna 
O motor é a fonte de potência de veículos. A potência do veículo lhe dá 
movimentação, e lhe permite o transporte de cargas (pessoas ou materiais). Portanto, o 
motor é a fonte de força e movimento de veículos. Quanto maior for a potência do motor, 
maior será a sua capacidade de carga, e maiores velocidades poderá proporcionar ao 
veículo. Assim, se é dito que um motor é mais potente que um outro, quer dizer que o 
primeiro proporciona ao veículo uma capacidade de transportar uma quantidade maior de 
carga, ou de atingir velocidades mais elevadas. Por exemplo, motores de caminhões e 
ônibus são feitos mais potentes que os de automóveis de modelo popular, pois 
necessitam de uma maior capacidade de carga. Por outro lado, motores de automóveis 
esportivos também são mais potentes que os de modelos populares. Motores de 
automóveis esportivos têm por objetivo atingir maiores velocidades. 
O emprego da potência de motores para uma maior capacidade de carga ou para 
a obtenção de velocidades mais elevadas é obtido através do projeto adequado de um 
sistema de transmissão (grupo de peças e equipamentos que transfere a potência do 
motor para as rodas.). Para seu funcionamento, o motor necessita de uma fonte de 
energia, combustível, os quais podem ser líquidos ou gasosos. 
Os combustíveis mais popularmente utilizados são: gasolina, o álcool e o óleo 
diesel, todos líquidos. O gás natural vem sendo ultimamente empregado como uma fonte 
de energia alternativa. Fatores econômicos, requerimentos de potência ou de 
atendimento a legislações ambientais determinam o tipo de combustível a ser utilizado. O 
combustível pode ser definido como sendo o alimento dos motores. 
 
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Nos motores de combustão interna, o combustível é comprimido por um 
pistão dentro de um cilindro, juntamente com ar aspirado do ambiente. A mistura 
formada entre o combustível e o ar é queimada, produzindo pressões elevadas, e 
então se expande. A expansão da mistura queimada gera o movimento do pistão, 
que é transmitido para as rodas do veículo. 
A transmissão do movimento do pistão às rodas do veículo pode ser 
comparado à transmissão do movimento de um pedal à roda traseira de uma 
bicicleta, conforme mostra a Figura 10. O movimento das pernas de um ciclista 
exerce efeito similar ao movimento do pistão de um motor de combustão interna. 
 
 
 
 
FIGURA 10. Visualização de eixo de manivelas e conversão de movimentos do pistão em 
movimento rotatório com transmissão para as rodas. 
 
 
 
3.3 Classificação dos Motores de Combustão Interna 
Os motores de combustão interna são classificados de acordo com o modo de 
queima do combustível em motores com ignição por centelha (otto) e motores com 
ignição por compressão. Estes últimos também são também conhecidos por motores 
diesel. 
Motores movidos a gasolina ou a álcool são exemplos de motores com ignição por 
centelha. Neste caso, a queima de combustível é iniciada com uma centelha fornecida 
pela vela de ignição, que é um componente instalado na superfície superior do cilindro, 
na parte chamada cabeçote do cilindro. 
 
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Motores diesel normalmente utilizam o óleo diesel como combustível. Nestes 
motores a ignição é iniciada pela injeção de combustível no cilindro através de bicos 
injetores. A combustão em motores diesel se dá de maneira espontânea, estimulada por 
elevadas pressão e temperatura da mistura ar/combustível no cilindro. 
Os motores também podem ser classificados como de quatro tempos ou dois 
tempos. Durante seu funcionamento, um motor continuamente admite uma quantidade 
de ar e combustível, comprime e queima a mistura e a deixa expandir antes de expulsá-la 
do cilindro. Quando este ciclo é feito ao tempo em que o pistão executa quatro 
movimentos, dois para cima e dois para baixo, o motor é chamado de quatro tempos. 
Quando o pistão realiza somente dois movimentos durante o ciclo, um para cima e um 
para baixo, o motor é chamado de dois tempos. 
O esquema de motores de quatro tempos de um motor a gasolina são mostrados 
em detalhes na Figura 11. 
 
 
 Admissão Compressão Expansão Exaustão 
 
FIGURA 11 . Ciclo de quatro tempos de um motor com ignição por centelha 
 
 
3.3.1 Princípio de Funcionamento de Motor de 4 tempos 
Na admissão, o motor atrai uma quantidade de ar e combustível para o interior do 
cilindro. Neste processo, a válvula de admissão permanece aberta, e a válvula de 
exaustão fechada. A válvula de admissão é um componente que abre ou fecha a 
passagem de mistura ar-combustível para o interior do cilindro. 
A válvula de exaustão, também conhecida como válvula de descarga ou 
válvula de escape, abre ou fecha a passagem de mistura queimada do cilindro para o 
exterior. O pistão realiza um movimento para baixo, e o volume do cilindro é preenchido 
por ar e combustível. 
 
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O início da compressão é marcado pelo fechamento da válvula de admissão. 
Ambas as válvulas, de admissão e de exaustão, permanecem fechadas. A mistura ar-
combustível é comprimida pelo movimento do pistão para cima, diminuindo o volume do 
cilindro. A pressão da mistura aumenta, preparando-a para ser queimada. Ao final da 
compressão, com o pistão próximo à sua posição superior máxima, denominada Ponto 
Morto Superior (PMS), dá-se início ao processo de queima da mistura, a combustão. 
A combustão em motores a gasolina é iniciada por uma centelha fornecida pela 
vela de ignição, e, em motores diesel, é iniciada de maneira espontânea, estimulada 
pelas altas pressão e temperatura da mistura no cilindro. Quando o pistão se encontra no 
ponto morto superior, ovolume definido pela geometria do topo do pistão, cilindro e pelo 
cabeçote do cilindro é chamado câmara de combustão. A câmara de combustão é 
projetada de maneira a facilitar o processo de combustão, objetivando que a mistura seja 
rápida e completamente queimada a cada ciclo do motor. 
A combustão prossegue e é finalizada durante a expansão. Neste processo, em 
que as válvulas de admissão e exaustão permanecem fechadas, o pistão move-se para 
sua posição inferior. O volume do cilindro aumenta, e a mistura em seu interior se 
expande. É durante a expansão que a potência do motor é gerada, de acordo com a 
força exercida sobre o pistão pela energia liberada da combustão. Pouco antes de o 
pistão atingir sua posição mínima, denominada Ponto Morto Inferior (PMI), a válvula de 
exaustão é aberta, dando início à exaustão. Este processo é caracterizado pela liberação 
da mistura queimada no cilindro. A mistura é expelida do cilindro à medida em que o 
pistão move-se para cima. Com o pistão próximo ao ponto morto superior, a válvula de 
admissão é aberta. A seguir, a válvula de exaustão é fechada e dá-se início a um novo 
ciclo. 
 
3.3.2 Princípio de Funcionamento de Motor de 2 tempos 
 O ciclo de um motor de dois tempos (Figura 12) se dá com a combustão 
da mistura ar/combustível, que acima do pistão produz um rápido aumento na 
pressão e temperatura, empurrando o pistão para baixo, produzindo potência (1). 
Abaixo do pistão, a janela de admissão induz ar da atmosfera para o cárter, 
devido ao aumento de volume do cárter reduzir a pressão a um valor inferior à 
atmosférica. O cárter é isolado ao redor do eixo de manivelas para assegura a 
máxima depressão em seu interior. 
 A janela de exaustão, então, se abre (2), permitindo a saída do gás de 
exaustão. A área da janela aumenta com o giro do eixo de manivelas, e a pressão 
no cilindro se reduz. O processo de exaustão está quase se completando e, com 
 
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ambas as janelas desobstruídas pelo pistão, o cilindro se conecta diretamente ao 
cárter através do duto de admissão (3). Se a pressão no cárter for superior à 
pressão no cilindro, então uma mistura fresca entra no cilindro e se inicia os 
processos de admissão e lavagem. O pistão então se aproxima do ponto de 
fechamento da janela de exaustão e o processo de lavagem se completa (4). 
Após a janela de exaustão estar totalmente fechada, o processo de compressão 
se inicia até que o processo de combustão novamente ocorra. 
 A distância entre o ponto morto superior e o ponto morto inferior e o 
diâmetro do cilindro determinam o volume da mistura ar-combustível admitida 
pelo motor a cada ciclo. Este volume é comumente chamado cilindrada do motor. 
 A cilindrada é medida em litros (L) ou centímetros cúbicos (cc ou cm³). 
Assim: um motor 1.0 e um motor de 1000cc têm a mesma cilindrada. 
 A cilindrada está intimamente relacionada ao desempenho do motor. De 
uma maneira geral, quanto maior for a cilindrada, maior será a potência e o 
consumo de combustível. A razão entre o volume da mistura no cilindro com o 
pistão no ponto morto inferior e seu volume com o pistão no ponto morto superior 
é denominada razão de compressão. 
 
 
Admissão 
Exaustão 
Exaustão 
Admissão 
1) 
Compressão/Admissão 
2) 
Expansão/Exaustão 
3) Toca de Gases 4) Fechamento da Exaustão 
 
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FIGURA 12. Ciclo dos motores de 2 tempos com ignição por centelha 
 
3.4 Cilindros de Motores 
 Os motores de combustão interna têm, normalmente, quatro, seis ou oito 
cilindros. Motores de um, três, cinco, dez e doze cilindros também encontram 
aplicação, em menor escala. 
 Motores de dez e doze cilindros são, em geral, empregados em veículos 
de competição. 
 Motores de um único cilindro são comumente utilizados para testes de 
laboratório, veículos de duas rodas, ou para outros equipamentos, como 
cortadores de grama. 
 Os cilindros de um motor podem ser arranjados em linha, opostos ou 
em configuração V (Figuras 13, 14, 15 e 16) 
 
 
 
Figura 13. Vista do arranjo de cilindros (A- em linha, B- em V, C- opostos). 
 
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Figura 14. Vista em corte de um motor V8 (configuração V - 8 cilindros). 
 
 
Figura 15. Vista em corte de um motor de quatro cilindros em linha. 
 
 
 
Figura 16. Vista em corte de um motor simples de dois tempos. 
Pistão 
Janela Admissão 
Biela 
Câmara Combustão 
Janela Exaustão 
Janela 
Transferência Gases 
Cárter 
 
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3.5 Constituição dos Motores 
 
Os Motores de combustão interna são constituídos por vários componentes 
essenciais. Estes componentes são projetados para tornar o motor eficiente e confiável. 
Os componentes básicos de um motor de combustão interna de quatro tempos são os 
seguintes: bloco do motor, eixo de manivelas, bielas, pistões, anéis dos pistões, 
cabeçote do cilindro e trem de válvulas. 
O bloco do motor é o maior e principal componente do motor. Praticamente 
todas as partes do motor são direta ou indiretamente ligadas ao bloco (Figura 17). O 
bloco é feito de metal fundido, normalmente uma liga de ferro ou alumínio. 
Os cilindros são largos furos arredondados feitos através do bloco. Os pistões se 
ajustam nos cilindros. Os cilindros são ligeiramente mais largos que os pistões, 
permitindo a estes deslizarem livremente para cima e para baixo. Em muitos blocos de 
liga de alumínio, luvas de aço são colocadas nos cilindros, e os pistões deslizam em sua 
superfície. 
O topo do bloco é usinado plano, sendo unido por parafusos ao cabeçote do 
cilindro. O topo do bloco permite a passagem de óleo, para a lubrificação do motor, e de 
água (ou ar), para seu resfriamento. Passagens de fluido de resfriamento são também 
encontradas através de todo o bloco, chamadas camisas de água. Por um furo feito na 
parte inferior do bloco passa o eixo de manivelas. Um outro furo feito no bloco abriga o 
eixo de comando das válvulas de admissão e exaustão. 
O cárter é a parte inferior do bloco. O cárter abriga o eixo de manivelas e 
também, em alguns casos, o eixo de comando das válvulas. O cárter também serve 
como um reservatório de óleo lubrificante. 
O eixo de manivelas, também conhecido como virabrequim, é responsável por 
converter o movimento vertical do pistão em movimento de rotação. O eixo de manivelas 
gira no interior do cárter. O eixo de manivelas é projetada de acordo com o número de 
cilindros do motor. 
O eixo de manivelas (Figura 18 e 19) apresenta partes descentralizadas, onde as 
bielas são fixadas, que determinam a distância entre o ponto morto superior e o ponto 
morto inferior. 
O eixo de manivelas também apresenta contrapesos para evitar o surgimento de 
vibrações. O eixo de manivelas comanda o movimento do eixo de comando das válvulas. 
 
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Figura 17. Vista parcial de um bloco do motor. 
 
 
 
Figura 18-.Vista parcial de bloco de um motor e árvore de manivela. 
 
Contra-Peso 
Conexão 
Volante 
 
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Figura 19. Vista da localização da árvore de manivelas no motor. 
 
A biela é a peça que transmite o movimento do pistão e a potência gerada pela 
combustão ao eixo de manivelas durante a expansão. A biela também permite 
movimento ao pistão durante os processos de exaustão, admissão e compressão. A biela 
consiste de uma haste com dois furos nos extremos. É conectadaao pistão através de 
um pino que passa através do furo menor. 
O furo maior é constituído por um mancal fixado por parafusos, que envolve um 
dos pinos excêntricos do eixo de manivelas (Figura 20). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 20. Vista parcial de um pistão e biela de motor. 
 
Pistão 
Pino 
Biela 
Movimento da Biela 
 
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Os pistões transferem a potência gerada pela combustão para a biela e à ao eixo 
de manivelas. Geralmente, são feitos de ferro fundido ou de ligas de alumínio. 
 Os pistões são unidos às bielas através de pinos, e o contato com a parede 
lateral do cilindro é feito através de anéis. 
O topo do pistão é a parte mais exposta ao calor e à pressão da combustão. 
O formato do topo do pistão combina com a geometria do cabeçote do cilindro 
para formar a câmara de combustão. 
O topo do pistão pode ser reto, côncavo, convexo ou apresentar outra geometria 
dentro de uma variedade, sempre visando facilitar o processo de combustão. 
Os pistões apresentam ranhuras laterais para abrigar os anéis. 
Um furo radial é feito para o pino que une o pistão à biela. A parte inferior do 
pistão é chamada saia do pistão. 
Em motores de dois tempos, o pistão é de destacável importância no processo de 
lavagem.cujo o objetivo é produzir o processo de lavagem no cilindro com duas ou mais 
janelas de admissão direcionadas para o lado do cilindro distante da janela de exaustão, 
mas através de um pistão com o topo plano (lavagem em “loop”) ou outros arranjos de 
lavagem em “loop” (Figura 21). 
 
 
 
 
FIGURA 21. Vista parcial do arranjo de lavagem “loop” de pistões. 
 
 
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A vantagem deste tipo de lavagem é a disponibilidade de uma câmara de 
combustão compacta acima do pistão de topo plano, que permite um processo de 
combustão rápido e eficiente (Figura 22). 
 
 
 
FIGURA 22. Vista parcial de pistões de lavagem transversal (esquerda e centro) e de 
lavagem “loop” (direita). 
 
 
O processo original de lavagem é o transversal. Um projeto de um defletor 
moderno (Figura 23) apresenta boas características de lavagem em cargas 
parciais e tende a fornecer boas características a baixas velocidades e baixas 
potências. 
Sob cargas plenas a eficiência de lavagem não é boa e, combinada com 
uma câmara de combustão não compacta preenchida com protuberâncias 
defletoras expostas, o motor apresenta uma potência específica baixa e elevado 
consumo de combustível. 
Um projeto de motores com lavagem transversal (Figura 23) que não 
apresenta desvantagens de lavagem em plena carga (Figura 24). 
Contudo, o cilindro não apresenta a mesma simplicidade de manufatura 
daquele do pistão convencional (centro da Figura 22). 
 
 
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Figura 23. Vista parcial de pistão defletor de motor com lavagem transversal. 
 
 
 
 
Figura 24. Vista parcial de um pistão defletor não convencional de motor com lavagem 
transversal. 
Exaustão 
Admissão 
Arranjo Plano da Janela 
 
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O processo de lavagem com escoamento unidirecional é o mais eficiente 
para motores de dois tempos. O esquema básico é mostrado na Figura 25 e, 
fundamentalmente a metodologia é iniciar preenchendo o cilindro com mistura 
fresca em uma extremidade e remover o gás de exaustão da outra extremidade. 
O movimento rotacional do ar é efetivo em promover boa combustão em 
uma configuração diesel. Sua aplicação para motores com ignição por centelha 
envolve complexidades mecânicas, não sendo vantajosa devido aos elevados 
custos. 
 
 
’ 
 
FIGURA 25 Vista parcial de dois métodos de lavagem unidirecional em motores de dois 
tempos. 
 
 
 
 
 
Cames Cames 
Válvulas 
Admissão 
Exaustão 
 
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Existem projetos de motores de dois tempos em que a lavagem não emprega o 
cárter como uma bomba de ar, mas um equipamento externo como um soprador do tipo 
Roots ou um soprador centrífugo acionado pelo eixo de manivelas. Neste caso, a 
utilização conjunta de um turbocompressor é mais eficiente termodinamicamente, onde a 
energia de exaustão dos gases de saída das turbinas são disponíveis para acionar o 
compressor de ar. 
A Figura 26 mostra um arranjo em que o motor apresenta um soprador e uma 
turbina. O soprador é utilizado como auxiliar na partida e para suplementar ar sob baixas 
cargas e velocidades, e a turbina empregada como a principal unidade de suplemento de 
ar sob elevados níveis de torque e potência em qualquer velocidade. Este motor 
demonstra economia de combustível e baixos níveis de emissões de hidrocarbonetos não 
queimados, monóxido de carbono e óxidos de nitrogênio, em comparação com um motor 
equivalente de quatro tempos. 
 
 
 
FIGURA 26. Motor de dois tempos com supercompressor e turbocompressor. 
 
Os anéis do pistão, também denominados anéis de segmento, são fixados em 
ranhuras feitas nas laterais dos pistões, na parte superior. Os pistões geralmente 
apresentam três segmentos de anéis. Os dois anéis superiores têm a incumbência de 
evitar perdas da potência gerada na combustão e impedir a passagem da mistura ar-
combustível para o cárter através do espaçamento entre o pistão e o cilindro. O terceiro 
anel tem a tarefa de selar a passagem de óleo do cárter para a câmara de combustão. 
Os anéis apresentam uma separação, que permite sua montagem no pistão e lhes dá 
 
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uma tendência a se abrirem, pressionando-os contra a parede do cilindro e melhorando a 
vedação (Figura 27). 
O cabeçote do cilindro é parte do motor que cobre o bloco. Na superfície inferior 
do cabeçote do cilindro são encontradas cavidades na direção dos cilindros que formam 
com o topo dos pistões as câmaras de combustão. No cabeçote também se localizam 
as velas de ignição, para o caso de motores a gasolina, e os bicos injetores de 
combustível, para o caso de motores diesel. O cabeçote também contém aberturas 
chamadas janelas de admissão e janelas de exaustão. Através das janelas de 
admissão a mistura ar-combustível, para motores a gasolina, ou ar simplesmente, para 
motores diesel, é admitido para o cilindro. A mistura queimada deixa o cilindro através da 
janela de exaustão. No cabeçote do cilindro também se encontram furos destinados a 
guiar o movimento das válvulas de admissão e exaustão. As superfícies das janelas de 
admissão e exaustão são usinadas de maneira a assentar as válvulas, garantindo que a 
passagem de mistura seja lacrada quando as válvulas estão fechadas. 
 
Figura 27. Vista parcial de anéis de segmentos de compressão e vedação de óleo. 
 
Uma placa fina de metal, chamada gaxeta, é colocada na junção entre o cabeçote 
do cilindro e o bloco do motor para fins de vedação. Gaxetas são também utilizadas nas 
junções entre o cabeçote do cilindro e as tubulações de admissão e escapamento. 
Através da tubulação de admissão o ar, para o caso de motores diesel, ou a mistura ar-
combustível, para o caso de motores a gasolina, tem acesso ao cilindro. A mistura 
queimada deixa o cilindro através da tubulação de escape. 
O trem de válvulas consiste das partes que compõem o mecanismo de operação 
das válvulas de admissão e exaustão. 
Anéis de 
Compressão 
Anéis de 
Compressão 
Anéis de Vedação 
de óleo 
Pistão 
 
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O trem de válvulas (Figura 28) inclui eixo decomando das válvulas, alças, 
hastes, braços (balancim), molas e válvulas. As partes presentes em um trem de 
válvulas dependem do seu projeto. 
 
 
 
FIGURA 28. Vista parcial de um trem de válvulas. 
 
 
O eixo de comando das válvulas tem a função de comandar a abertura e o 
fechamento das válvulas nos momentos adequados. Consiste de um eixo com partes 
ovais, chamados excêntricos ou cames, com as quais as alças fazem contato. O 
número de cames no eixo é igual ao número de válvulas. À medida que o eixo gira, os 
cames deslocam as alças, em um movimento vertical. O movimento das alças é 
transmitido através das hastes e braços para as válvulas. Quando a parte mais 
protuberante do came, chamada lóbulo, faz contato com a alça, esta se encontra em sua 
posição superior, e a válvula atinge sua abertura máxima. 
As molas fazem com que as válvulas retornem à sua posição de fechamento. A 
posição fechada da válvula corresponde à alça em seu nível inferior, em contato com o 
prolongamento circular do cames (Figura 29). 
 
Figura 29. Vista parcial do movimento do came motor. 
 
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O eixo de comando das válvulas (Figura 30) pode estar localizado no bloco do 
motor ou no cabeçote do cilindro. Quando o eixo de comando das válvulas se localiza no 
cabeçote do cilindro, o trem de válvulas não apresenta hastes e braços. mostra um eixo 
de comando das válvulas. 
 
 
Figura 30. Vista de um eixo de comando das válvulas. 
 
A válvula de admissão abre ou fecha a janela de admissão para a entrada de ar 
(motores diesel) ou mistura ar-combustível motores a gasolina) no cilindro. A válvula de 
exaustão abre ou fecha a janela de escape para a saída de mistura queimada do cilindro. 
Os motores de combustão interna têm, em geral, duas válvulas por cilindro, uma 
de admissão e uma de exaustão. Também é comum motores modernos de potência 
elevada apresentarem quatro válvulas por cilindro, duas de admissão e duas de 
exaustão. 
A válvula de admissão é feita em tamanho maior que a válvula de exaustão. Na 
Figura 31 mostra válvulas de admissão e exaustão do tipo “poppet”, utilizadas 
principalmente em motores de combustão interna de quatro tempos. 
 
FIGURA 31. Vista de válvulas de admissão e exaustão. 
 
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Em motores de dois tempos, o método mais simples de admitir mistura fresca e 
expulsar os gases queimados é pelo movimento do pistão expondo janelas na parede do 
cilindro. Neste caso, todos os eventos de abertura das portas são simétricos em relação 
ao ponto morto superior e ponto morto inferior. É possível produzir eventos de admissão 
e exaustão assimétricos pelo uso de válvulas disco, válvulas “reed” (Figura 32) e válvulas 
“poppet”, permitindo que o fasamento das janelas corresponda mais precisamente aos 
eventos de pressão no cilindro e no cárter, proporcionando ao projetista maior controle 
sobre a otimização dos sistemas de admissão e exaustão. 
As válvulas poppet são de difícil projeto para proporcionar escoamento adequado 
a motores de dois tempos e são mais utilizadas em motores de quatro tempos, onde o 
tempo disponível aos processos de admissão e exaustão é o dobro em relação a motores 
de dois tempos. 
 
 
FIGURA 32. Vista de válvulas disco e “reed” para controle da admissão. 
 
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Questões de Avaliação 
 
• Definições: 
Tempo de admissão, tempo de compressão, tempo de expansão, tempo de 
exaustão, combustão, potência, ponto morto superior, ponto morto inferior, 
bloco do motor, cilindro, virabrequim, cárter, pistão, anéis de segmentos, biela, 
cabeçote do cilindro, câmara de combustão, janela de admissão, janela de 
escape, válvula de admissão, válvula de escape, trem de válvulas, eixo de 
comando das válvulas, came, tubulação de admissão, tubulação de 
escapamento, gaxeta. 
• Como se dá o início da combustão em motores a gasolina? 
• Como se dá o início da combustão em motores diesel? 
• O que significa ponto morto superior e ponto morto inferior? 
• Qual a função dos contrapesos na eixo de manivelas? 
• Explique a função dos anéis de segmentos. 
• Quais são os principais componentes de um trem de válvulas? 
• Identifique as partes do motor na figura abaixo indicadas pelas letras: 
 
 
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