Apostiola motores de combustão interna

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Motores de 
Combustão Interna 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Prof. Luiz Carlos Gertz 
2013 
 
 
Sumário 
 
1. CLASSIFICAÇÃO DE MOTORES ALTERNATIVOS.................................. 5 
1.1. MOTOR EM LINHA ............................................................................... 5 
1.2. MOTOR EM V ....................................................................................... 7 
1.3. MOTOR HORIZONTAL (BOXER) ......................................................... 8 
1.4. MOTOR VR ........................................................................................... 9 
1.5. MOTOR EM H: .................................................................................... 10 
1.6. MOTOR EM W .................................................................................... 10 
1.7. MOTOR RADIAL ................................................................................. 11 
1.8. VANTAGENS E DESVANTAGENS .................................................... 12 
2. SINCRONISMO DO MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA ..................... 13 
2.1. PARTES DO MOTOR ......................................................................... 13 
2.1.1. O Bloco ........................................................................................ 13 
2.1.2. Êmbolos ...................................................................................... 14 
2.1.3. Bielas ........................................................................................... 15 
2.1.4. Árvore de Manivelas ................................................................... 15 
2.1.5. O Cabeçote .................................................................................. 17 
2.1.6. Câmara de Combustão ............................................................... 17 
2.1.7. Vela de Ignição ............................................................................ 18 
2.1.8. Válvulas ....................................................................................... 18 
2.1.9. Comando de Válvulas ................................................................ 19 
2.2. FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR À COMBUSTÃO INTERNA ...... 21 
3. CICLOS TÉRMICOS DOS MOTORES ALTERNATIVOS ......................... 24 
3.1. CICLOS TEÓRICOS E CICLOS REAIS .............................................. 24 
3.1.1. Analise de um ciclo e seu rendimento térmico ........................ 27 
3.1.2. O ciclo Otto teórico .................................................................... 29 
3.1.3. Ciclo Diesel teórico .................................................................... 32 
3.2. PRESSÃO MÉDIA DE UM CICLO ...................................................... 33 
3.3. CICLO INDICADO E PRESSÃO MÉDIA INDICADA ........................... 34 
3.4. DIFERENÇA ENTRE OS CICLOS OTTO REAL E TEÓRICO ............ 35 
3.5. DIFERENÇAS ENTRE O CICLO DIESEL REAL E TEÓRICO ............ 37 
4. DINAMÔMETROS: TIPOS E PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO ........... 38 
 
4.1. DINAMÔMETROS............................................................................... 38 
4.2. TIPOS DE DINAMÔMETROS ............................................................. 40 
4.2.1. Dinamômetro Hidráulico ............................................................ 40 
4.2.2. Dinamômetro de Corrente de Foucalt ....................................... 42 
4.2.3. Dinamômetro de Rolos .............................................................. 43 
4.2.4. Dinamômetro de Ventilação....................................................... 43 
4.2.5. Dinamômetro Elétrico ................................................................ 44 
4.3. DEFINIÇÕES ...................................................................................... 44 
5. COMBUSTÃO ANORMAL ........................................................................ 46 
5.1. DETONAÇÃO ..................................................................................... 46 
5.1.1. Pressões locais com detonação ............................................... 47 
5.1.2. Objeção à detonação .................................................................. 48 
5.1.3. Teoria da detonação ................................................................... 49 
5.1.4. Reação do gás extremo e ondas de pressão ........................... 49 
5.1.5. Cálculo da pressão local limite ................................................. 50 
5.2. AUTO-IGNIÇÃO .................................................................................. 50 
5.2.1. Resultados de ensaios de compressão rápida ........................ 50 
5.2.2. Mapa de auto-ignição ................................................................. 51 
5.3. REAÇÃO DO GÁS EXTREMO NOS MOTORES ................................ 52 
5.3.1. Intensidade de detonação .......................................................... 52 
5.4. MEDIDAS DE DETONAÇÃO .............................................................. 53 
5.4.1. Razão de compressão limitada pela batida do motor ............. 53 
5.4.2. Pressão de admissão limitada pela batida do motor .............. 54 
5.5. TEMPERATURA DO GÁS EXTREMO ................................................ 54 
5.6. EFEITO DAS CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO DO MOTOR SOBRE A 
DETONAÇÃO ............................................................................................... 54 
5.6.1. Regulagem da centelha .............................................................. 54 
5.6.2. Pressão de admissão e razão de compressão......................... 56 
5.6.3. Temperatura de admissão ......................................................... 56 
5.6.4. Efeito da velocidade do motor ................................................... 56 
5.6.5. Umidade atmosférica ................................................................. 57 
5.7. EFEITO DO TAMANHO DO CILINDRO SOBRE A DETONAÇÃO ..... 57 
5.8. PROJETO DA CÂMARA DE COMBUSTÃO ....................................... 58 
5.9. EFEITO DOS DEPÓSITOS SOBRE A DETONAÇÃO ........................ 58 
 
5.10. PRÉ –IGNIÇÃO ............................................................................... 59 
6. POTÊNCIA, RENDIMENTO E BALANÇO TÉRMICO............................... 60 
6.1. POTÊNCIA .......................................................................................... 60 
6.1.1. Potência Indicada ....................................................................... 61 
6.1.2. Potência Efetiva ou Potência ao Freio ...................................... 61 
6.1.3. Potência Absorvida Pelas Resistências Passivas e 
Rendimento Mecânico ............................................................................. 62 
6.2. RENDIMENTO .................................................................................... 64 
6.3. BALANÇO TÉRMICO .......................................................................... 66 
7. CARBURADORES .................................................................................... 69 
7.1. CARBURADOR PARA MOTORES DE IGNIÇÃO POR CENTELHA .. 69 
7.1.1. Operação Permanente ................................................................ 69 
7.1.2. Operação Transiente .................................................................. 69 
7.2. CARBURAÇÃO PERMANENTE ......................................................... 69 
7.2.1. Carburador Básico ..................................................................... 69 
7.2.2. Sistema Principal de Medição ................................................... 71 
7.2.3. Sistema de Marcha Lenta ........................................................... 71 
7.2.4. Efeitos do escoamento pulsante ............................................... 72 
7.3. CARBURAÇÃO TRANSIENTE ...........................................................73 
7.3.1. Partida ......................................................................................... 73 
7.3.2. Aceleração .................................................................................. 74 
7.4. CARBURADOR COMPLETO DE UM AUTOMÓVEL .......................... 74 
7.5. OUTROS TIPOS DE CARBURADORES ............................................ 75 
7.5.1. Carburador de Injeção ................................................................ 76 
8. INJEÇÃO ELETRÔNICA ........................................................................... 78 
8.1. CENTRAL ELETRÔNICA .................................................................... 79 
8.2. SENSORES ........................................................................................ 80 
8.2.1. Tipos de Sensores ...................................................................... 80 
8.2.2. Sensores de Temperatura .......................................................... 80 
8.2.3. Sensor de Fase ........................................................................... 84 
8.2.4. Medidor de Massa ....................................................................... 85 
8.2.5. Sensor de posição da borboleta ............................................... 86 
8.2.6. Sensor de Oxigêncio (Sonda Lambda) ..................................... 88 
8.2.7. Sensor de detonação ................................................................. 91 
 
8.2.8. Sensor de pressão ...................................................................... 92 
8.2.9. Atuadores .................................................................................... 94 
8.3. SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO ............................................................ 95 
8.4. CONTROLE DA INJEÇÃO .................................................................. 96 
8.5. AUTOADAPTAÇÃO ............................................................................ 97 
 
5 
 
1. CLASSIFICAÇÃO DE MOTORES ALTERNATIVOS 
 
 
A forma de configuração mais simples de motores que utilizam êmbolos é 
a monocilíndrico (Figura 1), é também a forma fundamental de motor com 
êmbolos. Todas as demais configurações derivam desta. 
As razões de existirem configurações diferentes de motores com relação à 
disposição dos cilindros se devem a uma série de fatores que vão desde 
espaço físico ocupado, curva de torque, potência, perdas mecânicas e 
vibrações. 
 
Figura 1. Monocilindro. 
 
1.1. MOTOR EM LINHA 
 
 
O motor em linha é formado por mais de um cilindro em um único 
conjunto. Este motor é o mais comum e largamente utilizado pelas montadoras. 
O nome “em linha” vem de cilindros alinhados, posicionados um ao lado 
do outro, como uma fila (Figura2). Sua estrutura simples o torna mais barato, 
permitindo uma vasta utilização em todos os tipos de automóveis. Podendo ser 
de dois ou mais cilindros, alguns carros chegaram a utilizar até 12 cilindros. 
Porém, a busca por mais potência e melhor desempenho tornaram o uso deste 
tipo de motor em veículos, limitado devido ao comprimento, porém pode-se 
encontrar facilmente estes motores movidos à diesel, utilizados na industria de 
mineração e construção. 
 
 
6 
 
 
Figura 2. Motor em linha; Motor 12 cilindro em linha. 
 
 
Um motor com um só cilindro é a solução mais simples de um motor 4 
e 2 tempos. Essa solução não é, contudo, adequada para um automóvel, 
devido à irregularidade do torque resultante de um só tempo de combustão em 
cada duas rotações da árvore de manivelas, o que provoca vibrações. A 
irregularidade do torque pode ser compensada pela energia armazenada num 
volante; tal solução, porém, é insuficiente para permitir que um motor de 4 
tempos trabalhe suavemente a baixa rotação. Não existe nenhum processo 
simples de contrabalançar o movimento alternativo de um motor de cilindro 
único (monocilíndrico). 
Para funcionar com maior suavidade, o motor deve possuir, no mínimo, 
2 cilindros, ocorrendo assim uma combustão em cada rotação da árvore de 
manivelas. Quase todos os automóveis têm, pelo menos 4 cilindros, para que 
nos seus motores ocorra um tempo de combustão em cada meia rotação da 
árvore de manivelas. 
Torque (binário-motor) e equilíbrio num motor de 4 cilindros em linha os 
tempos de combustão são igualmente espaçados entre si, o que origina um 
binário razoavelmente suave. A vibração produzida é, em grande parte, 
absorvida pelos calços do motor, que são elásticos. O torque de um motor de 4 
cilindros em V pode ser tão regular como o de um motor de 4 cilindros em 
linha. Aquela disposição, porém, não permite um equilíbrio tão eficaz, seja qual 
for o ângulo formado pelos grupos de cilindros. 
 
 
7 
 
1.2. MOTOR EM V 
 
Os motores em V são compostos por duas linhas de cilindros alinhados, 
dispostos em ângulo, geralmente de aproximadamente 60 ou 90 graus, 
formando um "V". 
Os motores em V apresentam como principal vantagem o fato de o 
conjunto poder ser mais curto que o dos motores em linha, podendo, portanto, 
a seu árvore de manivelas curta e, consequentemente, mais rígido, o que 
permite ao motor trabalhar mais suavemente a elevado regime de rotação. O 
motor V8 necessita apenas de quatro mancais de biela desde que estes se 
encontrem dispostos de modo a formar entre si um ângulo de 90º e sejam 
suficientemente compridos para que em cada um possam trabalhar, lado a 
lado, duas bielas. A árvore de manivelas necessita de um mancal de apoio 
entre cada par de mancais de bielas. Os motores V6 não são de funcionamento 
tão suave como os V8, que são extremamente bem equilibrados e 
proporcionam quatro combustões espaçadas igualmente entre si em cada 
rotação da árvore de manivelas. 
 
 
Figura 3 – Motor V6, V8 e V4. 
 
 
O motor V6 tem um mancal de biela para cada biela. Com um tempo de 
combustão em cada terço de rotação e com os mancais de biela dispostos a 
intervalos de 60 graus, o motor é de funcionamento suave e de equilíbrio 
razoável. Os motores em V também podem ter variações de 2, 4, 10 ou 12 
cilindros. Em alguns motores V4 é necessário um eixo equilibrador adicional, 
que roda a metade do número de rotações da árvore de manivelas. Este 
arranjo foi desenvolvido para diminuir o comprimento dos motores. Um motor 
8 
 
de seis ou mais cilindros em linha é extremamente longo e exige que seu 
alojamento ocupe considerável espaço no veículo que irá equipar. 
 
 
1.3. MOTOR HORIZONTAL (BOXER) 
 
Motor horizontal é formado por um ou mais conjunto(s) de cilindros 
alinhados, contendo em cada um dois êmbolos, cada qual ligado a uma árvore 
de manivelas diferente. 
Neste tipo de motor, os cilindros estão dispostos em duas filas, uma de 
cada lado da árvore de manivelas Esta disposição permite montar uma árvore 
de manivelas mais curta que a de um motor de 4 cilindros em linha, bastando 3 
pontos de apoio para a mesma. (Figura 4) 
Um motor de 4 cilindros horizontais opostos é mais aconselhável, devido 
às suas formas e dimensões, para a traseira do automóvel. Em qualquer motor 
de 4 cilindros com esta disposição, a uniformidade do torque é aceitável, quer 
nos motores de 4 cilindros, quer nos de 6. 
 
 
Figura 4 - Motor 4 cilindros opostos. 
 
Esta disposição permite um equilíbrio mecânico excelente; o movimento 
de um componente num sentido é equilibrado pelo movimento do componente 
homólogo em sentido contrário. 
A diferença é que para estes motores as bancadas estão dispostas à 180º 
sendo devido a este fato conhecidos também como motores de cilindros 
opostos ou boxer. Este tipo de arranjo possibilita um motor que se aloja em 
pequenos espaços. 
9 
 
Esseé motor utilizado no Fusca e na Kombi, porém, este grau de 
parentesco com esses carros, não significa que é um motor simples – ele 
também utilizado em Porsches e Subarus, famosos por seus altos 
desempenhos. Trata-se de um propulsor de cilindros horizontais opostos, que 
permite outro tipo de configuração e disposição. O Boxer é um motor mais 
baixo e largo que o motor em linha, podendo ser utilizados em cofres 
(habitáculo do motor) mais baixos que o comum. 
 
1.4. MOTOR VR 
 
O motor VR uma configuração intermediária entre o motor em "V" e o 
motor em linha. Apresentam o ângulo de "V" muito estreito, com os cilindros 
quase em linha, e um único cabeçote para as duas linhas de cilindros. 
O termo VR vem da combinação de motor em V e Reihenmotor, que em 
(alemão significa, motor em linha). A combinação dos dois pode ser traduzida 
como "o motor V6 em line". O VR6 foi projetado especificamente para ser 
usado transversalmente em veículos de tração dianteira. Usando o motor VR6, 
foi possível instalar um motor de seis cilindros em modelos existentes na linha 
Volkswagen. Um motor V6 de projeto convencional exigiria o alongando da 
parte dianteira do veículo. Além disso, o VR6 pode usar o intervalo do 
acendimento igual ao de um motor de 6 cilindros em linha. O ângulo estreito 
entre bancos do cilindro permite também a utilização de apenas um cabeçote e 
dois eixos de comando de válvulas para comandar todas as válvulas. Isto 
simplifica a construção do motor e reduz custos. Há diversas versões diferentes 
do motor VR6. O VR6 original tem 2,8 litros de volume deslocada e 12 válvulas. 
Estes motores produziram 174 hp (128 kW) de potência e torque de 240 Nm. 
 
 
Figura 5 – Motor VR6. 
10 
 
1.5. MOTOR EM H: 
 
É um motor em que os cilindros estão dispostos de tal maneira que 
quando visto de frente, tem a aparência de uma letra H deitada. 
Um motor em H pode ser entendido como sendo uma unidade formada 
por dois motores boxer, sobrepostos. Os "dois motores" têm cada um sua 
própria árvore de manivelas, que são ligadas por engrenagens, de modo a 
trabalhar sincronizadas. 
O fato de ter duas árvores de manivelas contribui para que este tipo de 
motor tenha uma relação peso/potência pior do que outras configurações mais 
simples de motores. A única vantagem da configuração em H é permitir a 
construção de motores curtos com mais de doze cilindros. 
Isso é especialmente importante na construção de aviões, onde o seu 
tamanho compacto permite uma melhor aerodinâmica. 
Motores com esta configuração foram usados na Fórmula 1 pela equipe 
BRM em 1966 e 1967. A motocicleta Brough Superior 1000cc Golden Dream 
de 1939, usava motor H-4, mas poucas unidades foram de fato produzidas. 
Para uso aeronáutico foram produzidos motores em H de 16 e de 24 
cilindros. 
 
 
Figura 6 – Motor H16 da BRM P115 conduzida por Jackie Stewart em 1967. 
 
 
1.6. MOTOR EM W 
 
O motor em W é formado por três ou quatro linhas de cilindros. O 
surgimento deste tipo de motor é recente. Sua concepção só foi possível com o 
desenvolvimento dos motores em V de pouca inclinação e cabeçote único. O 
11 
 
motor em W nada mais é que a junção de dois motores em V com essas 
características. Ele é voltado para alta performance e seu custo é elevado, por 
isso é encontrado em veículos de luxo ou superesportivos, todos muito 
potentes. E apesar de apresentar elevado volume deslocado, os motores em 
W, são relativamente compactos. 
 
 
Figura 7 – Êmbolos e Árvore de manivelas de um motor W12. 
 
 
1.7. MOTOR RADIAL 
 
Os motores radiais consistem de uma série, ou séries de cilindros 
dispostos em torno de um cárter central. Esse tipo de motor demonstrou ser 
muito rígido e confiável. Geralmente este tipo de motor é composto por séries 
de três, cinco, sete e nove cilindros. Alguns motores radiais têm duas séries de 
sete ou nove cilindros dispostos ao redor do cárter. Alguns modelos chegam a 
utilizar quatro séries com sete cilindros em cada. 
A potência produzida pelos diferentes tamanhos de motores radiais 
variam de 100 à 3800 hp. 
Os êmbolos, válvulas e velas de ignição são iguais aos encontrados em 
qualquer motor 4 tempos. Neste caso a principal diferença está na árvore de 
manivelas. No lugar do eixo longo usado em um motor de carro com vários 
cilindros há apenas um eixo central ao qual todas as bielas de cada êmbolo 
são conectadas. A “biela principal” possui uma forma diferente da demais que 
permite que as “bielas de articulação” sejam fixadas em sua base. 
 
 
12 
 
 
Figura 8 – Motor radial e Bicicleta motorizada (Verdel, 1912) com motor radial. 
 
 
1.8. VANTAGENS E DESVANTAGENS 
 
Cilindros em linha 
Vantagens Menor número de peças, o que diminui as possibilidades de 
quebra, facilitando a manutenção e diminuindo o custo. 
 Facilidade de regulagem. 
 Baixos custos de produção. 
Desvantagens Baixo rendimento mecânico 
 Inadequado para mais de 6 cilindros, devido ao comprimento do 
bloco. 
Cilindros em "V" 
Vantagens Torque elevado com curva mais homogênea, mais relacionado 
com o número de cilindros, mas também ao ângulo do "V". 
 Menor nível de vibrações e de ruído, proporcionalmente ao 
motor em linha com mesmo número de cilindros, devido a um 
maior equilíbrio rotacional. 
 Elevado rendimento mecânico 
 Blocos mais compactos, propiciando cofres de motor menores e 
frentes mais baixas, favorecendo a aerodinâmica. 
Desvantagens Elevada dificuldade de regulagem. 
 Elevado número de componentes móveis. 
Cilindros opostos 
Vantagens Baixo nível de vibrações, devido ao melhor balanço rotacional 
entre todas as configurações 
 Permite centro de gravidade mais baixa e cofres de motor 
também mais baixos oferecendo vantagem com relação a 
espaço e aerodinâmicas 
 Elevado rendimento mecânico 
Desvantagens Elevado número de componentes móveis 
 Pequena dificuldade de manutenção relacionada com 
regulagem. 
 
 
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
Auto Mechanics – Martin W. Stockel Industrial Education consultant 
Souht Holland , Illiniois - 1981 
Automotive Handbook – Bosch – 1994 
 
 
 
2. SINCRONISMO DO MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA 
 
 
O sincronismo de um motor de combustão interna depende do 
funcionamento combinado de várias partes. Se uma destas partes não 
trabalhar no compasso correto o motor pode não funcionar adequadamente. A 
falta de sincronismo também danificar o motor. Cada uma das partes mais 
importantes será apresentada a seguir. 
 
2.1. PARTES DO MOTOR 
 
O motor é constituído basicamente por duas grandes partes: a inferior, 
que contém o conjunto da árvore de manivelas, êmbolos, bielas e carter, é 
conhecida como bloco. 
A parte superior é o cabeçote do motor, ou cabeçote de cilindros, onde 
normalmente encontramos as válvulas e o comando de válvulas (existem 
motores nos quais o comando de válvulas fica localizado no bloco). 
 
2.1.1. O Bloco 
 
O bloco de cilindros é uma peça única de ferro fundido ou alumínio. 
Normalmente, ele é a maior e mais intrincada peça de todo o automóvel. Sua 
função principal é formar a estrutura do motor. Quase todos os componentes 
do motor estão fixados nele, direta e indiretamente. No bloco encontramos os 
alojamentos tubulares (cilindros) para o funcionamento dos êmbolos, condutos 
para circulação e resfriamento da água e os condutos para o óleo lubrificante. 
Na sua parte inferior, encontramos o Carter ou depósito do óleo lubrificante. O 
Bloco é normalmente construído de metais (acima citados), de alta resistência 
14 
 
mecânica, pois devem suportar os fortes efeitos de torção e flexão, geradospelo funcionamento do motor. 
Atualmente existem blocos construídos com outros materiais, como 
plástico e até cerâmica, com alta rigidez estrutural e sempre buscando a 
redução de massa do motor. 
 
Figura 9 – Bloco de um motor 4 cilindros. 
 
2.1.2. Êmbolos 
 
Os êmbolos têm a função de transformar a energia térmica gerada pela 
queima da mistura ar/combustível em energia cinética que faz girar a árvore de 
manivelas. Também têm a função de comprimir a mistura. Têm formato 
cilíndrico e se movimentam para cima e para baixo dentro dos cilindros, onde 
alojam-se com uma folga calibrada que permite seu movimento. Normalmente 
são peças feitas de alumínio fundido ou forjado, pois este material, além de ser 
leve, é excelente condutor de calor. Possuem ranhuras próximas do topo, onde 
estão encaixados normalmente três anéis: de vedação, raspador e coletor de 
óleo. A sua parte superior, é também conhecida como cabeça do êmbolo e 
pode ser plana, convexa, côncava em um dos muitos tipos, com desenhos para 
promover a adequada turbulência da mistura ar-combustível com o objetivo de 
melhorar a qualidade da mistura e da combustão. 
 
 
 
15 
 
2.1.3. Bielas 
 
As bielas ligam os êmbolos a árvore de manivelas e transformam o 
movimento linear dos êmbolos (subida e descida) em movimento rotativo na 
árvore de manivelas. Estão ligadas na sua parte superior ao êmbolo, através 
de pinos, possibilitando o movimento relativo entre eles. Na parte inferior, as 
bielas estão ligadas diretamente a árvore de manivelas através de mancais, 
dotados de elementos de desgaste chamados bronzinas. As bielas são feitas, 
em sua maioria, de aço forjado de alta resistência. Em uma das extremidades 
da árvore de manivela nós vamos encontrar o volante do motor, que dá 
uniformidade e inércia aos impulsos motores de cada cilindro movido pelos 
êmbolos. 
 
Figura 10 - Êmbolo, Biela e Árvore de Manivelas. 
 
2.1.4. Árvore de Manivelas 
 
Através da ação das bielas, transforma o movimento alternativo de 
êmbolos em movimento rotativo, gerando o torque do motor (que é transmitido 
às rodas por meio do sistema de transmissão). Normalmente é uma peça 
construída em aço forjado ou ferro fundido. A árvore de manivelas pode ser 
dividido em três partes básicas: mancais de apoio, mancais das bielas e contra-
pesos. No caso dos motores de quatro cilindros, normalmente existem 4 
 
16 
 
mancais das bielas e 5 mancais de apoio, sendo dois nas extremidades e três 
internamente. Estes têm a importante função de impedir que eixo sofra 
empenamento. De fato, a árvore de manivelas funciona como manivela, 
apoiada pelas duas extremidades. Quando os êmbolos não fornecem qualquer 
impulso motor (por exemplo, nos "tempos mortos" do ciclo de quatro tempos), é 
o volante, que já adquiriu previamente movimento de rotação, que restitui uma 
parte dessa energia, para que a árvore de manivelas continue girando com 
uniformidade. É apoiado no bloco do motor pelas extremidades, ou coxins. Nas 
"curvas" da árvore de manivelas, existem pequenos eixos, chamados pinos das 
manivelas, onde se articulam os “pés” das bielas. Normalmente, cada biela é 
articulada em um pino, mas no caso dos motores em V, articulam-se duas em 
cada pino. 
Para se evitar as vibrações de torção, a árvore de manivelas pode ser 
apoiada em outros pontos intermediários, e não apenas nas extremidades; e 
quando o motor possui muitos cilindros, não bastam esses apoios 
intermediários. 
É preciso usar um amortecedor especial, constituído por pequenos 
volantes, para minimizar as vibrações do movimento. Estes volantes 
neutralizam as forças da inércia com outras, de intensidade igual, que lhes são 
opostas. Os volantes funcionam assim: um, comandado pela árvore de 
manivelas, arrasta o outro por fricção; quando se produz uma brusca variação 
de movimento, o segundo volante pode, por inércia, sofrer um ligeiro 
deslocamento angular em relação ao primeiro, o que é suficiente para impedir 
as vibrações de torção que possam provocar uma oscilação perigosa da árvore 
de manivelas. Além de transmitir o movimento às rodas, a árvore de manivelas 
fornece movimento à quase todos os órgãos anexos ao motor: bomba de 
gasolina, dínamo, distribuidor, ventilador, etc. 
 
Figura 11 - Árvore de manivelas. 
17 
 
2.1.5. O Cabeçote 
 
O cabeçote tem a função de cobrir os êmbolos e vedá-los. Geralmente é 
de metal (ferro fundido ou alumínio) fixado por parafusos sobre o bloco. É nele 
que encontramos, dentre outros itens, as câmaras de combustão, as velas e as 
válvulas. Entre ele e o bloco existe a junta do cabeçote, responsável por 
manter a vedação do conjunto e evitar perda de compressão. 
 
Figura 12 - Cabeçote. 
 
2.1.6. Câmara de Combustão 
 
Na câmara de combustão ocorre queima da mistura ar combustível. 
Localiza-se na parte superior do cilindro e compreende o volume entre a 
posição mais alta do êmbolo (PMS - ponto morto superior) e o cabeçote. A 
forma mais comum da câmara de combustão é a hemisférica. 
 
Figura 13 - Êmbolo no PMS e câmara de combustão. 
 
18 
 
2.1.7. Vela de Ignição 
 
A vela de ignição é um dispositivo alojado na câmara de combustão 
(cabeçote) de um motor, sendo responsável pela ignição da mistura ar-
combustível. De um modo geral, existe 1 vela para cada cilindro. O processo se 
inicia na bobina de ignição: um transformador elétrico que aumenta a tensão 
normal do sistema elétrico do veículo de 12 volts para tensões aproximadas de 
20.000 volts que, quando aplicada à vela, gera uma centelha capaz de 
percorrer o ar através da abertura calibrada entre os eletrodos. 
 
 
Figura 14 – Vela de ignição. 
 
2.1.8. Válvulas 
 
As válvulas são dispositivos, normalmente fabricados com ligas de aço 
de alta resistência mecânica que controlam a entrada da mistura ar-
combustível e saída dos gases queimados. As válvulas de admissão liberam a 
entrada da mistura nova e as válvulas de descarga permitem a saída dos 
gases queimados pelo coletor de exaustão. Em um motor de quatro tempos, 
cada cilindro tem, no mínimo, uma válvula de admissão e uma válvula de 
descarga. Já os motores dois tempos, geralmente, não utilizam válvulas para 
controlar o vazão dos gases, mas sim janelas que abrem e fecham de acordo 
com a posição do êmbolo. Neste caso o êmbolo possui orifícios que, 
dependendo de sua posição durante o curso entre o ponto morto superior e 
inferior, coincidem com outros orifícios localizados no cilindro. Esta 
justaposição permite a passagem dos gases. 
Para que isto ocorra às válvulas são empurradas por cames, que são 
movidos pela árvore de manivelas; para retornar a posição inicial, fechada, as 
válvulas são pressionadas por molas. 
 
19 
 
2.1.9. Comando de Válvulas 
 
A função do comando de válvulas é controlar a abertura e o fechamento 
das válvulas, garantindo que ocorram no momento adequado. O comando de 
válvulas é um eixo com cames, movido pela árvore de manivelas, através de 
uma correia, corrente ou engrenagem. O eixo pode acionar as válvulas 
diretamente, no caso de comando no cabeçote (OHC) ou indiretamente através 
de varetas, quando o comando se localiza no bloco (OHV). O comando dá 
meia volta para cada volta completa da árvore de manivelas. Ele está apoiado, 
geralmente, por mancais. A árvore de comando abre e fecha as válvulas. 
Os comandos de válvulas podem ser basicamente de 3 tipos: 
 
a) Comando de válvulas no bloco OHV (overhead valve) 
No comando de válvulas no bloco as válvulas são montadas no 
cabeçote, sobre a câmara de combustão, enquanto que o eixo-comando está 
no bloco e acionaas válvulas por meio de varetas. Este foi o tipo de comando 
mais largamente usado nos motores por ter um funcionamento mais simples e 
pela proximidade da árvore de manivelas. O acionamento do comando pode 
ser feito por corrente ou engrenagem. 
Ainda é usado, por exemplo, no Endura E de 1 e 1,3 litro dos Ford Ka, 
Fiesta e Courier, bem como em muitos motores norte-americanos atuais como 
os V6 de Chevrolet Blazer/S10 e Ford Explorer/Ranger. 
 
 
Figura 15 - Comando de válvulas no bloco (OHV). 
20 
 
b) Comando de válvulas no cabeçote - OHC (overhead camshaft) 
A árvore de comando é montada sobre o cabeçote e aciona as válvulas 
sem o intermédio das varetas. A vantagem deste tipo de comando é a 
eliminação das varetas e balancins, sujeitas a folgas e deformações. Outra 
vantagem é a diminuição da massa deste sistema o que permite que o motor 
trabalhe em rotações mais elevadas. Desse modo, no tipo OHC, o comando 
atua diretamente sobre o balancim e os tuchos. 
Para um ajuste automático das folgas das válvulas, podemos adotar os 
tuchos hidráulicos que, ao contrário dos mecânicos, não exigem uma 
regulagem periódica das folgas. Este tipo de comando já era usado desde 1898 
e pode ser utilizado em qualquer motor, independente do tipo de comando. 
 
 
Figura 16 - Comando de válvulas no cabeçote (OHC). 
 
c) Comando duplo de válvulas (DOHC - double overhead camshaft) 
Os comandos do tipo DOHC têm a mesma configuração do tipo de 
comandos OHC, porém, são dois eixos de comando, dispostos paralelamente 
sobre o cabeçote. De um modo geral, este tipo de comando é utilizado nos 
motores com mais de duas válvulas por cilindro. Desta forma, utiliza-se um eixo 
para acionar as válvulas de admissão e o outro para as válvulas de descarga. 
É importante observar que, embora seja comum empregá-los em conjunto, o 
duplo comando e o cabeçote multiválvula são soluções independentes. Há 
motores de duplo comando e duas válvulas por cilindro como o do Tempra 8V 
e o do antigo Alfa Romeo 2300, bem como motores multiválvulas de comando 
único, caso do Honda Accord. 
 
21 
 
2.2. FUNCIONAMENTO DE UM MOTOR À COMBUSTÃO INTERNA 
 
Um motor de combustão é uma máquina capaz de transformar a energia 
química do combustível em trabalho e podem trabalhar segundo dois ciclos: 
mecânicos e térmicos. 
Os ciclos mecânicos podem ser de dois ou quatro tempos, onde, cada 
tempo equivale à meia volta da árvore de manivelas ou 180 graus de giro. Nos 
ciclos mecânicos são estudados os movimentos mecânicos das peças móveis 
do motor e seu posicionamento, como: válvulas de admissão e descarga, 
árvore de manivelas e os êmbolos. 
Nos ciclos térmicos se analisa a transformação da energia química em 
calor e sua preparação, não importando a posição das peças móveis. 
Para que sejam efetuados os quatro tempos do motor, são necessários 
duas voltas da árvore de manivelas e quatro cursos do êmbolo. 
1 tempo = 1 curso do êmbolo = 1/2 volta da árvore de manivelas ou 180 
graus de giro. 
Portanto, 4 tempos = 4 cursos do êmbolo = 2 voltas da árvore de 
manivelas ou 720 graus de giro. 
Durante o funcionamento, o motor exerce quatro funções 
importantíssimas que são: admissão, compressão, combustão-expansão e 
descarga. 
 
Primeiro tempo – admissão 
O êmbolo, partindo do PMS para o PMI (movimento descendente) gera 
uma diminuição de pressão. A pressão externa mais elevada empurra a 
mistura ar combustível para o interior do cilindro. Neste instante a válvula de 
admissão esta aberta e a de descarga fechada. 
 Na figura 17, pode-se ver o ar penetrando pelo coletor de admissão e a 
válvula de injeção pulverizando o combustível na massa de ar. A válvula de 
admissão permanece aberta durante todo o curso descendente do êmbolo. 
Quanto o êmbolo atingir o PMI, foi realizado um curso (e meia volta da árvore 
de manivelas), ou seja, um tempo. 
 
22 
 
 
Figura 17 - Admissão. 
 
Segundo tempo – compressão 
 No segundo tempo, o êmbolo partirá do PMI para o PMS (movimento 
ascendente). As válvulas de admissão e descarga ficam fechadas. Desta forma 
a mistura ar/combustível é comprimida pelo êmbolo no interior do cilindro. 
Para um motor a gasolina, essa compressão fará com que o volume 
fique 8 a 10 vezes menor que o seu volume na admissão. 
 
 
Figura 18 - Compressão 
 
Terceiro tempo – combustão e expansão 
 No final do segundo tempo, através do sistema de ignição, é produzida 
uma centelha elétrica pelos eletrodos da vela. Com isso, inicia-se o processo 
de combustão dos gases. Com a combustão ocorrerá o aumente de 
temperatura e consequentemente o aumento da pressão no interior do cilindro, 
provocando a impulsão do êmbolo novamente para o PMI. 
23 
 
 Durante todo o tempo de combustão, as duas válvulas se manterão 
fechadas. O terceiro tempo também pode ser chamado de tempo motor, pois, é 
o único que realiza trabalho. 
 
 
Figura 19 - Combustão e Expansão. 
 
Quarto tempo – descarga 
 Ao atingir o PMI, a válvula de descarga começará a abrir-se e o êmbolo 
voltará para o PMS. Com isso, os gases queimados poderão sair do cilindro, 
sendo capturados pelo coletor de descarga. 
 No quarto tempo, somente a válvula de descarga ficará aberta. Quando 
o êmbolo atingir o PMS, a válvula de descarga estará fechada e a de admissão 
iniciará sua abertura. A partir daí o que ocorre é uma repetição e um novo ciclo 
se iniciará. 
 
 
Figura 20 - Descarga. 
 
24 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
OBERT - Motores de Combustão Interna, Ed Globo, 1977. 
OLIVEIRA, Paulo, 
http://geocities.yahoo.com.br/prcoliveira2000/motoresaexplosao.htm, acessado 
em 15/05/2004. 
Milani, Marcos, http://www.webmecanica.hpg.ig.com.br/motor.html, acessado 
em 23/05/2004. 
Webmecauto, 
http://www.webmecauto.com.br/comofunciona/cf08_01motor.asp, acessado em 
15/06/2004 
 
 
3. CICLOS TÉRMICOS DOS MOTORES ALTERNATIVOS 
 
 Se um fluido qualquer for forçado, a custo de energia, a variar o seu 
estado termodinâmico, e ao fim destas transformações o tivermos reconduzido 
ao estado inicial, a sucessão de estados termodinâmicos pelos quais passou o 
fluido se constitui um CICLO TÉRMICO (MARTINELLI, 2003). 
 Esses ciclos, reais e teóricos, representam o foco principal deste artigo, 
que tem como fonte principal o livro “Motores Endotérmicos”, de autoria de 
Dante GIACOSA. 
 
3.1. CICLOS TEÓRICOS E CICLOS REAIS 
 
 Um fluido operante, durante sua passagem pelo motor, é submetido a 
uma série de transformações químicas e físicas (compressão, expansão, 
combustão, transmissão de calor com as paredes, etc) que constituem no ciclo 
de um motor. Em um exame quantitativo desses fenômenos, levando em 
consideração todas as variáveis representam um problema muito complexo. 
Por ele correntemente se simplifica as sucessivas aproximações teóricas, cada 
uma delas está baseada em diferentes suposições simplificativas, que tenham 
uma aproximação gradualmente crescente. 
25 
 
 Para os ciclos teóricos, as aproximações comumente colocadas em 
ordem de aproximação são: ciclo ideal, ciclo de ar e ciclo ar-combustível. Aos 
ciclos teóricos se comparam na prática os ciclos reais, que se obtém 
experimentalmente por meio dos indicadores; por esta razão, o ciclo real 
também se chama ciclo indicativo. 
 Os ciclos teóricos não correspondem aos ciclos reais, constituem uma 
útil referência para o estudo termodinâmico dos motores, particularmente para 
compreender quanto influem sobre sua utilização nas condições de 
funcionamento e para comparar entre si diversos tipos de motores. 
 Nos ciclos ideais se supõe que o fluído operanteestá constituído por ar 
e que este se comporta como um gás perfeito. Por ele, os valores dos calores 
específicos se consideram constantes e iguais ao do ar a 15ºC de temperatura 
e uma atmosfera de pressão: 
 
cp = 0,241 cal/kg
oC 
cv = 0,172 cal/kg
oC 
de onde resulta: 
k = (cp / cv) = 1,40 
 
 Supondo-se, que as fases de introdução e extração de calor tenham 
uma duração bem determinada, dependendo do tipo do ciclo, e que em outras 
fases não há perda de calor. 
 É natural que com essas hipóteses, os valores máximos de temperatura 
e pressão assim como, em consequência, o trabalho e o rendimento térmico 
calculados para o ciclo ideal, sejam mais elevados que os correspondentes a 
outros tipos de ciclos. 
 O ciclo ideal representa, portanto, o limite máximo que teoricamente 
pode alcançar o motor e permite um fácil estudo matemático baseado nas leis 
dos gases perfeitos. Por estes motivos este ciclo também pode ser chamado 
de “ciclo teórico”. 
 Em um ciclo de ar, o fluído operante também é o ar, porque se supõe 
que os calores específicos são variáveis ao longo de uma gama de 
temperaturas que se opera. 
26 
 
 As condições de introdução e extração de calor são iguais às do ciclo 
ideal e não existem perdas de perdas de calor. Como o cálculo dos calores 
específicos médios é complicado, se usam tabelas que dão diretamente os 
valores do calor e do trabalho, em termos de energia interna e entalpia para os 
diversos pontos das transformações isentrópicas do ar. Tendo em conta as 
variações dos calores específicos, se obtém, para as temperaturas e pressões 
máximas, valores inferiores aos calculados para o ciclo ideal; e 
consequentemente, o trabalho e o rendimento térmico resultam em valores 
mais baixos, mesmo assim, são maiores que os correspondentes ao ciclo real. 
 O ciclo ar-combustível, é, entre todos os que em geral se calculam, o 
mais próximo do ciclo real. Em um motor de combustão por centelha, o fluido 
está composto, durante a fase de aspiração, por uma mistura e os gases 
residuais da combustão anterior; em um motor de combustão por compressão 
está formado por ar e os gases residuais. Depois da combustão, o fluido esta 
constituído por produtos mistos, isto é, um mistura de CO2, CO, H2O e N2. 
Estes gases têm um calor especifico médio mais alto que os do ar, porque 
contam com um incremento posterior dos calores específicos, devido a 
dissociação e de composição química das moléculas mais leves submetidas à 
ação de altas temperaturas. O aumento dos calores específicos, assim como a 
dissociação que, por ser uma reação endotérmica, absorve uma parte do calor 
da combustão produzindo uma diminuição da temperatura e a pressão máxima 
em comparação com as calculadas para o ciclo de ar. 
 Para o cálculo do ciclo ar-combustível, se recorre a tabelas que contém 
dados obtidos experimentalmente. Neste ciclo se admite que o calor é 
introduzido e extraído de maneira instantânea, como no ciclo ideal, e que não 
se procedem perdas de calor. 
 O ciclo real se obtém experimentalmente, por meio de recursos de 
diversos aparelhos indicadores, capazes de registrar o diagrama da pressão 
em função dos volumes, num cilindro motor em funcionamento. O diagrama 
indicado revela as condições reais do ciclo e, por tanto, tem em conta também 
as perdas de calor, a duração da combustão, as perdas causadas pelo 
deslocamento do fluido, a duração do tempo de abertura das válvulas, o tempo 
de combustão, assim como de injeção e as perdas pela descarga. 
 
27 
 
3.1.1. Analise de um ciclo e seu rendimento térmico 
 
 A segunda lei da termodinâmica diz que, nenhum motor real, ou ideal 
pode converter em trabalho mecânico todo o calor que é introduzido. Para 
tanto, somente uma fração do calor resultado da combustão será transformado 
em trabalho; esta fração representa um rendimento térmico do motor. Em 
outros ciclos térmicos, o rendimento térmico ideal 
e
 é a relação entre a 
quantidade de calor transformada em trabalho útil e a quantidade de calor 
fornecido pelo fluido. 
 Como o trabalho útil equivale a diferença entre o calor fornecido Q1 e o 
calor subtraído Q2, teremos: 
 
 1 2
1
e
Q Q
Q



 
 Podemos ter uma ideia melhor do conceito de rendimento térmico 
examinando a sucessão de transformações em coordenadas p-v (pressão-
volume específico) e T-s (temperatura-Entropia) para um ciclo ideal. 
 Na figura 21 temos o caso de um motor de combustão por centelha de 4 
tempos. Em (a) se representa em coordenadas p-v a fase de compressão. Nos 
pontos 1 e 2 correspondem, respectivamente, aos estados dos fluidos em um 
ponto morto inferior e um ponto morto superior do êmbolo. O trabalho realizado 
pelo êmbolo para a compressão do fluido é o trabalho introduzido L2, o qual 
esta representado pela área hachurada compreendida entre as linhas de 
compressão adiabática 1-2 e a das abscissas. Ao final da compressão, fase 
(b), se introduz de maneira instantânea o calor produzido pela combustão, pois 
o ciclo é a volume constante. Esta fase esta representada graficamente em 
coordenadas T-s, e o calor fornecido Q1 corresponde a área hachurada 
compreendida entre a linha térmica e o volume constante 2-3 e o das 
abscissas. 
 
28 
 
 
Figura 21 – Motor 4T de combustão por centelha. 
 
 O êmbolo se move por efeito da pressão do fluido, desde o ponto morto 
superior ao ponto morto inferior, isto é, da esquerda à direita, conforme a 
ilustração gráfica. Na parte (c), o trabalho Lv, produzido pelo fluido ativo durante 
a expansão, esta representado, em coordenadas p-v, pela área hachurada 
compreendida entre a linha de expansão adiabática 3-4 e a das abscissas. 
 Neste instante, ocorre a descarga, outra vez a volume constante, e 
durante esta fase do ciclo se subtrai o calor Q2, a pressão desce do ponto 4 ao 
ponto 1. Na parte (d) da figura, o calor Q2 esta representado, em coordenadas 
T-s, pela superfície hachurada abaixo da linha de transformação a volume 
constante 4-1. 
 No trabalho útil L1-L2 equivale, portanto, a diferença entre as superfícies 
hachuradas nos diagramas (a) e (c) em coordenadas p-v, e corresponde a 
superfície do ciclo traçado na parte (e) da figura. Do mesmo modod, o calor 
utilizado Q1-Q2 é dado pela diferença entre as superfícies hachuradas dos 
diagramas (b) e (d) em coordenadas T-s, e corresponde a superfície do ciclo 
29 
 
hachurado na parte (f) da figura. Como o trabalho útil é evidentemente, igual ao 
calor utilizado, podemos escrever: 
 
A (L2 – L1) = (Q1 – Q2) 
 
 Deste modo podemos simplificar o cálculo do trabalho útil e do 
rendimento térmico do ciclo usando os valores Q1 e Q2 no lugar de L2 e L1. 
 
3.1.2. O ciclo Otto teórico 
 
 O ciclo Otto teórico é o ciclo ideal do motor com ignição por centelha, e 
esta representado graficamente nas figuras 2 e 3, tanto em coordenadas p-v 
como em coordenadas T-s. as transformações termodinâmicas que se 
verificam durante o ciclo são: 
(1 - 2) Adiabática isentrópica: compressão do fluido ativo e o correspondente 
trabalho L1, realizado pelo êmbolo. 
(2 - 3) A volume constante: introdução instantânea de calor fornecido Q1. 
(3 - 4) Adiabática: expansão e correspondente trabalho L2 produzido pelo fluido 
ativo. 
(4 - 1) A volume constante: diminuição instantânea do calor Q2. 
 
 
Figura 22 – Ciclo teórico Otto em coordenadas P-v. 
υ2 υ1 
30 
 
 
 
Figura 23 – Ciclo teórico Otto em coordenadas T-s. 
 
 Na realidade, nos motores 4 tempos, a diminuição do calor se verifica 
durante a descarga 1-0, e o fluido se introduz no motor durante a admissão 0-1, 
no qual se representagraficamente no diagrama p-v mediante uma linha 
horizontal, porém no diagrama T-s não é possível representá-lo. Os efeitos de 
ambos os processos se anulam mutualmente, sem ganho de perda de trabalho, 
razão pela qual não são consideradas nos diagramas ideais em coordenadas 
p-v nos processos de aspiração e descarga, e o ciclo Otto está representado 
como um ciclo fechado, no qual o fluido ativo volta ao seu estado inicial quando 
chega o término da fase de expansão do calor 4-1. 
 Como o calor Q1 se introduz a volume constante, o trabalho L2-3 
realizado durante esta transformação é nulo, e a equação de conservação da 
energia do fluido sem fluxo se transforma em: 
 
Q1 = U3 – U2 
 
 Como se trata de um ciclo ideal e, por tanto, o fluido operante é um gás 
perfeito, a variação da energia interna durante sua transformação a volume 
constante vale: 
 
U3 – U2 = cv (T3 – T2) 
31 
 
 
 De onde resulta: 
 
Q1 = cv (T3 – T2) 
 
 Analogamente, como o calor Q2 é extraído também a volume constante, 
é em tais condições que trabalho L 4 - 1 = 0, podemos escrever: 
 
Q2 = U4 – U1 
 
 Considerando o fluido um gás perfeito: 
 
Q2 = cv (T4 – T1) 
 
 Consequentemente, o rendimento térmico ideal para o ciclo Otto teórico 
é: 
1 2
1
Q Q
Q



 
2
1
1
Q
Q
  
 
1
2
4
3
1
( )
( )
v
v
C
C
T T
T T
  


 
1
2
4
3
1
( )
( )
T T
T T
  


 
11 4
2 3 2
1
1
( / )
( / 1)
T T T
T T T
  


 
 
 Para as transformações adiabáticas de compressão 1-2 e expansão 3-4 
obtemos, respectivamente: 
 
 
32
1 4
TT
T T

 
34
1 2
TT
T T

 
1
2
1
T
T
  
 
 
 Introduzindo esta relação na expressão do rendimento 

 assim como a 
que existe entre as temperaturas T1 e T2 da fase 1-2 de compressão 
adiabática, resulta: 
1
2
1
1
k
v
v


 
 
 
 
 
32 
 
 Indicando com ρ a relação entre os respectivos volumes v1 e v2 do inicio 
ao final do processo de compressão, se obtém a expressão final do rendimento 
térmico ideal do ciclo Otto: 
 
 
1
1
1
e k

 
 
 

 
1
2
v
v
 
 
 
 O rendimento térmico do ciclo Otto é, portanto, função da relação de 
compressão e da expoente K, relação dos calores específicos do fluido 
operante. Aumentando ρ aumenta 
e
; aumentando os valores dos calores 
específicos, diminui k e, em conseqüência, também o rendimento térmico 
e
. 
Por isto, o ciclo ideal, para o qual k = 1, 4, tem um rendimento térmico superior 
ao ciclo de ar, dado o caso que, para este, k tem um valor médio mais baixo, 
por variar os calores específicos com a temperatura. 
 
3.1.3. Ciclo Diesel teórico 
 
 As figuras 24 e 25 ilustram o ciclo Diesel teórico. A diferença 
fundamental entre os ciclos Otto e Diesel se encontra na fase de introdução do 
calor. No ciclo Otto, o calor é introduzido a volume constante, enquanto que 
no ciclo Diesel efetua a pressão constante. 
 
 
Figura 24 – Ciclo teórico Diesel em coordenadas P-v. 
33 
 
 
 
Figura 25 – Ciclo teórico Diesel em coordenadas T-S. 
 
 Outra diferença entre os dois ciclos é encontrada nos valores da taxa de 
compressão, que varia de 12 a 22 para os motores Dieseis, e oscila entre 6 e 
10 nos motores Otto. 
 Como podemos observar na figura 5, o ciclo Diesel ideal está formado 
por quatro linhas térmicas que representam: 
1-2: Compressão adiabática. 
2-3: Introdução do calor a pressão constante. 
3-4: Expansão adiabática. 
4-1: Saída do calor a volume constante 
 
3.2. PRESSÃO MÉDIA DE UM CICLO 
 
 A pressão em um cilindro varia constantemente durante o ciclo. Se 
levarmos em conta esta variação para acharmos o valor da potência, 
encontraremos cálculos muito complexos, porém tomando um valor médio de 
pressão, facilitamos nossos cálculos. 
 Tendo como referencia um diagrama genérico em coordenadas p-v 
como o da figura 26 a superfície do ciclo representa o trabalho útil realizado 
pelo fluido. 
34 
 
 Sobre a base do diagrama traçamos um retângulo ABCD cuja área será 
igual a do ciclo, a altura do retângulo representa a pressão média pm do ciclo 
considerado. 
 Multiplicando o valor desta pressão média (kg/cm2) pelo volume 
deslocado (m³), se obtém para o trabalho útil um mesmo valor representado 
pela superfície do ciclo. 
 
Figura 26 – Comparativo entre os ciclos 
indicados Otto e Diesel. 
 A superfície 1 2 6 1’ 1 representa trabalho negativo devido as fases de 
bombeio e admissão; a superfície 2 3 4 5 6 2 representa trabalho positivo. A 
diferença é o trabalho útil. Dividindo a área correspondente ao trabalho útil 
efetuado por um fluido, pelo volume relacionado com o deslocamento do 
êmbolo, se obtém o valor da pressão média indicada (pmi). 
 
3.3. CICLO INDICADO E PRESSÃO MÉDIA INDICADA 
 
 Ciclo real é que revela as condições efetivas de funcionamento de um 
motor e se identifica com o diagrama de pressões medidas em um cilindro em 
correspondência com as diversas posições do êmbolo. O demonstrativo deste 
ciclo se chama diagrama indicado. 
35 
 
 A figura 27 mostra, em forma esquemática, como se traça o diagrama 
indicado por meio de um indicador. Neste aparato, um pequeno cilindro provido 
de um êmbolo retido por uma mola comunica com a câmara de combustão do 
cilindro motor por meio de um tubo. 
 A pressão dos gases se transmite através do tubo, atua sobre o êmbolo 
e, vencendo a carga, move-o por comprimento proporcional ao valor da 
pressão. Como todo dispositivo indicador está fixo ao êmbolo do motor, ele se 
move linearmente como ele, e sua posição horizontal correspondem em cada 
ponto do êmbolo do motor. 
 
Figura 27 – Obtenção do ciclo indicado. 
 
 Deslizando o êmbolo do PMS para o PMI, com a válvula aberta, de tal 
maneira que não oferece, na prática, nenhuma resistência a passagem do gás, 
a pressão no cilindro se mantém igual à atmosférica. 
 
3.4. DIFERENÇA ENTRE OS CICLOS OTTO REAL E TEÓRICO 
 
 Entre o ciclo indicado e o ciclo teórico correspondente existem 
diferenças substanciais, tanto na forma do diagrama como nos valores de 
temperaturas e pressão. 
 A diferença consiste em um perfil distinto nas curvas de expansão e 
compressão. As causas dessas diferenças são as seguintes: 
 
36 
 
Perdas de calor – Arrefecimento: 
 Como o cilindro é arrefecido para assegurar o bom funcionamento do 
êmbolo, certa parte do calor do fluído se transmite para as paredes. As linhas 
de compressão e expansão não são, por conseguinte, adiabáticas, sendo 
politrópicas. Produz-se, portanto, uma perda de trabalho útil correspondente a 
superfície A da figura 28. 
 
Figura 28 – Comparação entre os ciclos Otto 
 teórico e indicado 
Combustão não instantânea: 
 No ciclo teórico se supõe que a combustão se realiza a volume 
constante; é, portanto, instantânea. Já no ciclo real a combustão ocorre em 
determinado tempo. A forma da curva de pressão por volume do ciclo Otto se 
aproxima do ciclo Diesel. 
 
Tempo de abertura da válvula de descarga: 
 No ciclo teórico a subtração de calor ocorria instantaneamente no ponto 
morto inferior. Já no ciclo real essa subtração ocorre em um tempo 
relativamente longo; a válvula de descarga tem que abrir com antecipação para 
que uma parte dos gases sai do cilindro antes que o êmbolo alcance o PMI, de 
maneira que sua pressão diminua até valores próximos aos da pressão 
externa. 
37 
 
 As causasdas diferenças entre os valores da pressão e temperatura 
máxima são explicadas no aumento do calor específico do fluído com a 
temperatura e a na dissociação da combustão. 
 
3.5. DIFERENÇAS ENTRE O CICLO DIESEL REAL E TEÓRICO 
 
 Entre os ciclos Diesel real e teórico existem, da mesma forma que no 
caso do Otto, diferenças na forma e nos valores das pressões e temperaturas. 
Algumas dessas diferenças correspondem as do ciclo Otto, como por exemplo, 
na questão do calor específico e no tempo de abertura da válvula de descarga. 
 
Figura 29 – Comparação entre os ciclos Diesel 
 teórico e indicado. 
 Outras diferenças são em parte originadas pela dissociação das perdas. 
Uma delas é peculiar do motor Diesel, que é a referente à combustão, com a 
qual se verifica a pressão constante no caso do ciclo real. 
 Como se vê no diagrama da figura 29, na prática a combustão se realiza 
em tais circunstancias que a pressão varia durante o processo. Para o ciclo 
teórico tínhamos suposto que se mantinha constante. Na realidade, pode-se 
considerar que uma parte da combustão é realizada a volume constante. 
 
 
 
 
38 
 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
GIACOSA, Dante. Motores Endotérmicos. Barcelona: Hoepli, 1970. 758 p 
MARTINELLI, Luiz Carlos. Motores de Combustão Interna. Polígrafo Unijuí, 
2003, www.unijui.br 
RAHDE, Sérgio Barbosa. Motores de Combustão Interna. Polígrafo Puc, 2002, 
www.pucrs.br 
 
 
 
4. DINAMÔMETROS: TIPOS E PRINCÍPIO DE FUNCIONAMENTO 
 
A avaliação do desempenho de motores, verificando curva de potência, 
curva de torque (momento de força) e consumo específico, são alguns dos 
objetivos dos ensaios dinamométricos. Pode-se ainda citar o desenvolvimento 
de partes ou sistemas de motores tais como comando de válvulas, coletor de 
descarga e de admissão, câmara de combustão, sistema de alimentação de 
combustível, sistema de ignição e catalisadores, testes de durabilidade, 
avaliação das emissões, impulsionados pela adaptação de motores a novos 
combustíveis. O equipamento utilizado para a realização dos ensaios 
dinamométricos é conhecido como dinamômetro. 
 
4.1. DINAMÔMETROS 
 
Dinamômetro é o equipamento capaz de medir a potência, trabalho 
executado na unidade de tempo, de um motor em suas diversas condições de 
funcionamento. O princípio de funcionamento de um dinamômetro é baseado 
em um dispositivo constituído por um volante circundado por uma cinta 
conectada a um braço cuja extremidade se apóia sobre a plataforma de uma 
balança. O volante acionado pelo motor, tem o seu movimento restringido pela 
tensão aplicada à cinta, que transmite o esforço ao braço apoiado sobre a 
balança. A partir das medições realizadas pela balança calcula-se torque 
aplicado pelo motor. Esse dispositivo é conhecido como Freio de Prony 
(figura30). 
39 
 
 
Figura 30 – Freio de Prony. 
Onde: 
N = Rotação do motor (rpm) 
R = Comprimento do braço de alavanca (m) 
P = Leitura da balança (kg) 
 
O freio de Prony é um dispositivo que mede a potência disponível de um 
motor na bancada de teste. 
Ele consiste essencialmente em um anel articulado ou freio, o qual pode 
ser preso a um tambor estriado preso ao eixo da hélice. 
O anel e o tambor formam um freio de atrito, o qual pode ser ajustado 
por meio de uma roda. 
Um braço de alavanca de comprimento conhecido, é rigidamente ligado 
ao anel estriado ou constitui parte do mesmo, e termina num ponto onde se 
apóia num conjunto de balança. 
À medida que o eixo gira, tende a girar também o anel estriado, sendo 
restringido pelo braço de alavanca que se apóia na balança. A escala da 
balança mostra a leitura da força necessária para impedir o movimento do 
braço. O produto resultante será o torque exercido pela rotação do eixo. 
Uma vez conhecido o torque, o trabalho produzido por rotação do eixo 
da hélice pode ser registrado sem dificuldade por meio da equação: 
 
Trabalho por rotação = 2 x Torque. 
 
As forças de atrito atuantes entre o anel e o tambor do eixo podem ser 
suficientes para impor uma carga ao motor, até provocar sua parada. Se não 
houvesse um carregamento não haveria torque a ser medido. Contudo, se 
existir um atrito razoável entre o tambor-freio e o anel, e a carga for 
40 
 
aumentada, a tendência do eixo de conduzir o anel e o braço aumenta, 
impondo dessa forma, maior força aplicada ao braço de alavanca. 
Com os elementos anteriores, sabendo-se que a periferia do volante 
percorre, no intervalo de uma rotação, a distância 2  r contra a força de atrito 
f, aplicada pela cinta, então, em cada rotação, tem-se: 
 
W = 2 r [Nm/giro] (1) 
 
O conjugado resistente ao atrito é formado pelo produto da leitura P da 
balança pelo valor do comprimento do braço de alavanca R e será exatamente 
igual ao produto r vezes f, conjugado que tende a mover o braço. Logo: 
 
r. f = P R (2) 
 
e, em uma rotação, 
 
W = 2  P R (3) 
 
Se o motor funcionar a N rpm, o Trabalho por minuto será dado por: 
 
PRN 2
 (4) 
 
4.2. TIPOS DE DINAMÔMETROS 
 
Os dinamômetros dividem-se em duas categorias: dinamômetros de 
bancada e dinamômetros de rolo. Os de bancada são utilizados para medições 
em motores e os de rolos para veículos automotores. Estas categorias ainda 
dividem-se em: 
 
4.2.1. Dinamômetro Hidráulico 
 
O Freio de Prony apresenta vários inconvenientes operacionais, 
destacando-se o fato de manter a carga constante independente da rotação 
empregada. Se a rotação cai, em virtude do motor não suportá-la, a rotação irá 
41 
 
diminuir até a parada total do mesmo. Conseqüentemente, essas máquinas 
foram substituídas por dinamômetros mais versáteis, com predominância dos 
Dinamômetros Hidráulicos, onde a carga aplicada varia em razão diretamente 
proporcional ao cubo da rpm. Se a rotação cair a carga imposta pelo 
dinamômetro diminuirá, dando tempo ao operador de reajustar a carga e 
corrigir a velocidade para o valor desejado. 
O dinamômetro hidráulico (figura 31) é um dispositivo destinado a 
medição de potência produzida por uma fonte capaz de acioná-lo, no caso, um 
motor de combustão interna. Para que funcione, é necessário o suprimento de 
uma vazão de água contínua, para transformar a energia mecânica em calor. 
 
Figura 31 – Modelo Dinamômetro Hidráulico. 
 
O dinamômetro hidráulico opera como se fosse uma bomba centrífuga 
ineficiente. Uma pequena porção da energia mecânica fornecida é convertida 
em pressão hidráulica. A pressão centrífuga da água gerada pelo dinamômetro 
aumenta com o aumento do volume de água e com o aumento da velocidade 
de rotação. A máxima pressão interna é atingida quando o dinamômetro opera 
a plena carga com a câmara do rotor e completamente cheia. Os limites de 
rotação e potência, são valores definidos pela curva de absorção. 
Nos dinamômetros hidráulicos o freio é exercido pela ação de um rotor 
que, pressionando água contra aletas fixas na carcaça, produz efeito físico 
semelhante ao Freio de Prony. O braço e a balança, embora possam ser 
empregados neste tipo de equipamento, foram substituídos por uma Célula de 
Carga. A energia mecânica fornecida pelo motor em ensaio é absorvida e 
convertida em calor por um remoinho que é gerado com a passagem da água 
entre as aletas do rotor e dos estatores. O calço resultante aplica uma 
resistência ao movimento de rotação do rotor e tende a girar a carcaça no 
42 
 
sentido inverso com igual esforço. O dinamômetro é construído para absorver 
potência com igual capacidade em ambos sentidos de rotação. As Células de 
Carga são instrumentos de medição de força que utilizam,na maioria dos 
casos, sensores piezelétricos ou extensômetros de resistência elétrica. 
 
 
Figura 32 – Dinamômetro Hidráulico. 
 
4.2.2. Dinamômetro de Corrente de Foucalt 
 
O dinamômetro de Corrente de Foucault é constituído por um rotor 
acionado pela máquina em prova, girando imerso em um campo magnético. A 
intensidade do campo é controlada através de uma bobina alimentada por 
corrente contínua, podendo-se, assim, variar a carga aplicada. Um circuito de 
arrefecimento a água dissipa o calor gerado pelas correntes parasitas. Como 
nos demais dinamômetros, o esforço que tende a transmitir movimento à 
carcaça é medido, e conhecidos os valores de torque e potência. São 
utilizados, em geral, para ensaios de maior qualidade na medição. 
 
 
Figura 33 – Dinamômetro de Corrente de Foucault. 
 
43 
 
4.2.3. Dinamômetro de Rolos 
 
O banco de rolos, dinamômetro (figura34), permite avaliar o 
comportamento do sistema de alimentação do veículo, simulando condições de 
uso em deslocamentos. Outros instrumentos permitem controlar os demais 
parâmetros do veículo, como rotação, potência e emissão de poluentes. 
 
 
Figura 34 – Dinamômetro de Rolos. 
 
Este equipamento permite colocar um funcionamento o veículo no 
interior de uma instalação, à velocidade desejada, simulando várias condições 
a que são submetidos os veículos em seu uso, podendo-se registrar em 
gráficos e gravar os resultados obtidos. É muito comum um veículo apresentar 
defeitos de funcionamento que só podem ser identificados em condições 
normais ou forçadas de marcha durante deslocamentos em estradas, quando 
aparecem os sintomas. Com o Dinamômetro, bastam alguns minutos para se 
estabelecer as causas exatas desses defeitos, já que o veículo é geralmente 
analisado em um ambiente fechado, com a tampa do motor aberta e tendo-se a 
possibilidade de ligar todo tipo de analisadores para estudo dos sistemas. 
 
4.2.4. Dinamômetro de Ventilação 
 
Utilizado em provas longas, onde não se exija qualidade na medição dos 
resultados, como no amaciamento de motores e provas de durabilidade, o 
dinamômetro de ventilação é constituído por um ventilador acionado pela 
máquina em prova. Para se obter a variação de carga aplicada é necessário 
44 
 
alterar o ângulo, o diâmetro ou o tamanho das pás. Embora seja um 
dinamômetro de baixo custo, tem pouca utilização. 
 
 
4.2.5. Dinamômetro Elétrico 
 
Dinamômetro elétrico é um gerador elétrico, que acionado pela máquina 
em prova, produz energia elétrica, a qual será consumida por uma carga 
variável (cuba eletrolítica ou resistores). A medição exige correção dos 
instrumentos elétricos para compensar o rendimento do gerador. Tem a 
vantagem de poder ser utilizado como motor elétrico para medição de Potência 
de Atrito da máquina em prova. Tem custo elevado e sua utilização só se 
justifica em casos especiais. 
 
 
Figura 35 – Dinamômetro Elétrico. 
 
4.3. DEFINIÇÕES 
 
POTÊNCIA - É o trabalho realizado pelo motor, num intervalo de tempo. 
POTÊNCIA OBSERVADA - É a potência medida nas condições do ensaio. 
POTÊNCIA BRUTA - É a potência obtida com o motor básico (apenas com os 
componentes essenciais ao seu funcionamento, sem ventilador, silencioso, 
filtro de ar, alternador ou dínamo sem carga). 
45 
 
POTÊNCIA LíQUIDA - É a potência obtida com o motor completo. 
POTÊNCIA EFETIVA - É a potência disponível no eixo para produção de 
trabalho, abreviadamente designada por BHP (Brake Horse-power). 
POTÊNCIA INDICADA - É a potência dentro dos cilindros. Abreviadamente 
denominada de IHP (Indicated Horsepower), consiste na soma das potências 
efetiva e de atrito nas mesmas condições de ensaio. 
 
IHP = BHP + FHP (5) 
 
RENDIMENTO MECÂNICO - É a razão entre a potência medida no eixo e a 
potência total desenvolvida pelo motor, ou seja: 
 
µ= (BHP / IHP) (6) 
 
Da equação (9) sabe-se que BHP = IHP - FHP, então resulta que: 
 
µ= 1 - (FHP / IHP) (7) 
 
PRESSÃO MÉDIA EFETIVA (Pm) - É definida como sendo a pressão hipotética 
constante que seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de 
expansão, para desenvolver uma potência igual à potência no eixo. 
PRESSÃO MÉDIA INDICADA (Pi) - É definida como a pressão hipotética que 
seria necessária no interior do cilindro, durante o curso de expansão, para 
desenvolver uma potência igual à potência indicada. Como o rendimento 
mecânico (µ ) é igual a relação BHP / IHP, também tem-se: 
 
µ= (Pm / Pi) (8) 
 
Que é a relação entre as pressões média e efetiva. 
 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: 
TAYLOR, Análise de Motores de Combustão Interna, Edgar Blücher, 1976; 
Heywood,j.,b., Internal Combustion Engine, McGraw-Hill, 2000; 
46 
 
Internet: http://www.bepco.com 
http://www.dynamometer-info.co.uk/ 
http://www.land-and-sea.com/ 
http://www.bepco.com/dyno.php 
http://www.topdyno.com.br 
http://www.aerotecnologia.com.br/tecnicos/motores/aula_034.htm 
http://www.sismetra.cta.br/labs/labdina17.html 
 
 
5. COMBUSTÃO ANORMAL 
 
 
O fenômeno da detonação é muito conhecido pela maioria das pessoas 
pelo nome de “batida de pino”. Atualmente tem sido dedicada muita atenção às 
pesquisas voltadas para o estudo desse tipo de fenômeno, com maior ênfase 
do que qualquer outro aspecto do motor de combustão interna. A ocorrência da 
pré-ignição de combustível não permite o aproveitamento dos pontos de 
máxima pressão dentro da câmara de combustão, limitando o desempenho do 
motor, além de causar danos progressivos ao sistema. Quanto maior o avanço 
de ignição aplicado maior a probabilidade de ocorrência da pré-ignição. A pré-
ignição causa vibrações que se propagam pela estrutura do motor com 
freqüências características, fenômeno conhecido como detonação. A vibração 
estrutural do motor pode ser medida através de um acelerômetro, cujo sinal 
gerado pode ser processado para permitir a identificação do fenômeno. 
 
5.1. DETONAÇÃO 
 
Um método de identificar a detonação consiste na observação de seu 
som característico, que é, usualmente, audível no caso de motores que são 
normalmente silenciosos. O som resulta de intensas ondas de pressão, que 
provocam vibrações nas paredes do cilindro, com a conseqüente transmissão 
de som para a atmosfera. 
47 
 
 
Figura 36 - Diagramas pressão-tempo. (a) p versus t sem detonação; 
(b) p versus t com detonação; (c) dp/dt versus t sem detonação; 
 x indica período de ignição. (Sloan Automotive Laboratories). 
 
Na Figura 36, os dois conjuntos de registros foram tomados em 
condições idênticas, exceto que um combustível antidetonante é usado em (a) 
e (c). Em cada conjunto, os gráficos permanecem analógicos ao instante da 
ignição, até um ponto próximo da máxima pressão de ciclo. Nesse ponto, o 
ciclo normal mostra uma mudança suave na pressão, enquanto que o ciclo de 
detonação mostra severas flutuações de pressão, ndicando um movimento 
vibratório dos gases (ondas de pressão). 
 
5.1.1. Pressões locais com detonação 
 
A Figura 37 mostra os diagramas do indicador retirados com um 
indicador médio ou de ponto por ponto, sendo (a) retirado sem detonação e (b) 
com detonação. 
A pressão mais alta registrada em (b) deve ser de caráter local e 
decorrente das ondas de pressão. Nessa figura, a máxima onda de pressão 
registrada com a detonação era de cerca de 620 psia, ou 55% maior do que a 
máxima pressão sem detonação. 
 
48 
 
 
Figura 37 - Diagramas de pressão versus ângulo de manivela tirados 
 com o indicador de ponto a ponto do MIT; motor CFR, 1200 rpm: 
 (a) sem detonação; (b) com detonaçãoinduzida pelo etilnitrito. 
 (Sloan Automotive Laboratories). 
 
 
5.1.2. Objeção à detonação 
 
A detonação pode provocar superaquecimento em pontos das velas, que 
pode provocar pré-ignição, isto é, ignição anterior à ocorrência da centelha. A 
pré-ignição severa provoca perda de potência e de economia. Mesmo sem pré-
ignição, a detonação severa, sustentada por longos períodos, frequentemente 
avaria os êmbolos de alumínio e os cabeçotes conforme podemos verificar na 
Figura 38. 
Uma explicação mais razoável do mecanismo de avaria reside no fato de 
as ondas de pressão, aumentarem a taxa de transmissão de calor e, então, 
também a temperatura das peças susceptíveis, provocando fusão local do 
material ou enfraquecimento a tal ponto que a alta pressão local provoca 
erosão. 
49 
 
 
Figura 38 - Avaria em êmbolos de alumínio e velas decorrentes de trabalho 
 prolongado sob forte detonação. 
 
5.1.3. Teoria da detonação 
 
Quando a detonação ocorre, é porque a compressão do gás na 
extremidade, devido à expansão da parte queimada da carga, eleva sua 
temperatura e pressão a um ponto que o gás da extremidade sofre auto-
ignição. Se a reação da auto-ignição é suficientemente rápida e uma 
quantidade suficiente de gás extremo é envolvida, a detonação pode ser 
observada. 
 
5.1.4. Reação do gás extremo e ondas de pressão 
 
A criação das ondas de pressão por uma rápida reação em uma parte 
dos gases, dentro de um espaço fechado, é explicada pelo fato de que a 
reação, caso ocorra com suficiente rapidez, ocorrerá com volume praticamente 
constante (devido à inércia do gás, uma reação instantânea, evidentemente, 
ocorreria exatamente a volume constate). Tal reação provoca alta pressão 
local, enviando uma onda de pressão através da câmara. Essa onda de 
pressão é refletida nas paredes e rapidamente se estabelece uma configuração 
de onda de tipo previsto pela teoria acústica. 
 
 
 
50 
 
5.1.5. Cálculo da pressão local limite 
 
É evidente que elevadas pressões locais devem ser esperadas como 
resultado da rápida reação do gás extremo e que tais pressões provocarão 
intensas ondas de pressão através da carga. De acordo com a teoria acústica e 
com a prática atual, a frequência das ondas decresce à medida que o êmbolo 
se move para fora, devido à relação entre a velocidade do som e a temperatura 
do gás devido à mudança na forma e tamanho da câmara. 
 Em vista do fato de o processo de detonação parecer associado ao de 
auto-ignição, é aconselhável que se considerem os fatos conhecidos acerca da 
auto-ignição em maior detalhe. 
 
5.2. AUTO-IGNIÇÃO 
 
Para os propósitos desta discussão, a auto-ignição, em uma mistura de 
combustível e ar, será definida como uma rápida reação química não 
provocada por uma fonte externa de ignição, tal como uma centelha, uma 
chama, ou uma superfície quente. Por essa definição se a combustão ocorrer 
apenas pela compressão (motor diesel) constitui uma auto-ignição. 
 
5.2.1. Resultados de ensaios de compressão rápida 
 
O processo de auto-ignição envolve um período de reação relativamente 
lenta seguido por outro de reação rápida. As durações relativas dos períodos 
de reação lenta e rápida, e a máxima taxa de reação, dependem da 
composição do combustível e das condições de ensaio. 
Um combustível com alta resistência à detonação nos motores tem 
períodos de reação mais longo ou taxa de reação mais baixa (ou, 
possivelmente ambos) do que um combustível com menor resistência à 
detonação. 
 
 
 
 
51 
 
5.2.2. Mapa de auto-ignição 
 
A Figura 39 é uma projeção da temperatura no final da compressão 
versus pressão no final da compressão, com linhas de período de reação 
constante, com dados obtidos em ensaios de máquinas de rápida compressão. 
 O período de reação da auto-ignição depende da pressão e da 
temperatura, e que, em geral, o período de reação decresce com a elevação da 
temperatura ou da pressão. Nas baixas pressões, a influência de uma 
mudança de pressão sobre o período de reação, com dada temperatura, é 
grande. Nas altas pressões, por outro lado, mudanças na pressão tem menor 
influência sobre o período de reação, como evidência a natureza quase 
horizontal das curvas formadas. 
 
 
Figura 39 – Trajetórias de temperatura-pressão-tempo do gás em um motor 
com queima de combustível, superpostas em um “mapa” de atraso da auto-
ignição para a mesma mistura de combustível-ar. 
 
 
52 
 
5.3. REAÇÃO DO GÁS EXTREMO NOS MOTORES 
 
5.3.1. Intensidade de detonação 
 
Em um motor a quantidade de energia provocada pela detonação 
dependerá da massa do gás extremo que sofre auto-ignição e da taxa de 
reação no processo de auto-ignição. Assim, como para uma taxa de reação, 
quanto mais cedo ocorrer à detonação no processo de combustão, mais gás 
extremo participará e maior será a intensidade da detonação. 
Em serviço, com um motor em operação normal, se as condições são 
modificadas no sentido da detonação, por exemplo, pelo aumento da pressão 
de admissão, o operador usualmente toma alguma atitude para evitar um 
aumento na intensidade quando a detonação se torna audível. Na operação de 
veículos de carga, por exemplo, o operador usualmente não abrirá a válvula 
além do ponto em que a detonação se torna distintamente audível. Nas 
experiências de detonação, o procedimento usual consiste em partir-se de 
condições que não produzem detonação e, então, gradualmente se aproximar 
do ponto onde a detonação pode ser detectada, em cujo caso denomina-se 
detonação “Incipiente” ou “Marginal”. Aqui a detonação ocorre muito próxima 
do pico de pressão do ciclo. 
 
 
Figura 40 - Curvas hipotéticas de pressão x tempo em um motor. 
 
Na Figura 40, P1 é tomada como a pressão no início do curso de 
compressão, e P0 como a pressão na qual as reações em cadeia são iniciadas 
no gás extremo. 
53 
 
No ciclo indicado por 1, admitamos que o pico de pressão seja PA e que 
a detonação ocorra no ponto A. Se a temperatura inicial for elevada, as 
reações preliminares serão aceleradas e a detonação ocorrerá em período 
mais curto, em um ponto B. Essa mudança causará a ocorrência de detonação 
mais cedo no ciclo, e mais gás extremo participará. Assim, a detonação será 
mais severa do que com a temperatura original de partida. Uma forma de evitar 
a detonação, com a temperatura inicial mais alta, consiste em reduzir a máxima 
pressão cíclica abaixo de PB através da redução da razão de compressão ou 
fechamento da válvula. 
 Retornando à temperatura original de admissão, suponhamos que a 
velocidade do motor aumente e a escala do tempo seja ajustada de forma que 
a curva passe pelo ponto A. A curva 2 da figura representa essa condição. 
Comparando essa curva com a de número 1, é evidente que, devido ao curto 
período disponível para as reações em cadeia, a detonação será evitada a 
menos que o pico de pressão se eleve outra vez, dessa vez para um ponto 
como C. Assim, uma pressão de admissão mais elevada, ou uma razão de 
compressão maior, pode ser usada com velocidade mais alta. Como veremos, 
o aumento da velocidade do motor nem sempre reduz a detonação, pois 
fatores outros, além dos incluídos nas premissas anteriores, podem prevalecer. 
Mas a discussão não serve para mostrar a relação do “atraso” para as 
condições do motor. 
 
5.4. MEDIDAS DE DETONAÇÃO 
 
5.4.1. Razão de compressão limitada pela batida do motor 
 
A razão de compressão limitada pela batida do motor é obtida pelo 
aumento da taxa de compressão do motor (em um motor com razão de 
compressão variável) até que seja observada a detonação