Motores Combustao Interna Jorge Martins (1)

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972-8953-02-X 
SOBRE O AUTOR 
Jorge Martins obteve o seu doutoramento em Motores de 
Combustão Interna na Universidade de Birmingham. Inglaterra, 
e actualmente é professor associado do Departamento de 
Engenharia Mecânica da Universidade do Minho, onde é 
responsável pelo Laboratório de Motores Térmicos e 
Termodinâmica Aplicada. Nesta Universidade lecciona as 
disciplinas de Máquinas Térmicas e de Termodinâmica do 
curso de Engenharia Mecânica. 
Nas década de 80 e 90 trabalhou em alguns projectos de 
investigação na área de motores, como consultor, para 
empresas da indústria automóvel britânica, tal como a Jaguar, 
Rolls-Royce, Rover e Ford, além da Lucas. Nos últimos anos, 
além da sua função de docente e investigador na universidade, 
tem sido avaliador de projectos internacionais para a Comissão 
Europeia na área dos motores de combustão interna. Tem 
publicados mais de três dezenas de artigos científicos em 
revistas e congressos internacionais. 
O autor foi colaborador técnico do jornal VOLANTE desde 1989 
a 1992, tendo escrito dezenas de artigos técnicos, testes e 
artigos de opinião entre outros. 
Edições Técnicas Publindústria 
C-
0 
.. 
CCI 
C'D 
i: 
= 2'. 
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972-8953-02-X 
SOBRE O AUTOR 
Jorge Martins obteve o seu doutoramento em Motores de 
Combustão Interna na Universidade de Birmingham. Inglaterra, 
e actualmente é professor associado do Departamento de 
Engenharia Mecânica da Universidade do Minho, onde é 
responsável pelo Laboratório de Motores Térmicos e 
Termodinâmica Aplicada. Nesta Universidade lecciona as 
disciplinas de Máquinas Térmicas e de Termodinâmica do 
curso de Engenharia Mecânica. 
Nas década de 80 e 90 trabalhou em alguns projectos de 
investigação na área de motores, como consultor, para 
empresas da indústria automóvel britânica, tal como a Jaguar, 
Rolls-Royce, Rover e Ford, além da Lucas. Nos últimos anos, 
além da sua função de docente e investigador na universidade, 
tem sido avaliador de projectos internacionais para a Comissão 
Europeia na área dos motores de combustão interna. Tem 
publicados mais de três dezenas de artigos científicos em 
revistas e congressos internacionais. 
O autor foi colaborador técnico do jornal VOLANTE desde 1989 
a 1992, tendo escrito dezenas de artigos técnicos, testes e 
artigos de opinião entre outros. 
Edições Técnicas Publindústria 
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-
Autor 
Jorge Marlin~ 
Titulo 
Mo•orcs de Combu:não lntern:1 
Copyrigh1 e 2006 (:!ª Edição) da Publindústria. Produç!lo de Comunicaça.o. Lda. 
Todos os din:i1os n:servados :i Publind ú:..tr ia. Produç5.o de Comun ic::iç5o. Ld:l. 
Nr11l11mw P<lfll' dl'!':ta p11blfraftfo poderei ur reprmlu :ida, g1wrdada p elo .fi.flt'ma "rtt r i e \•a/" ou tratrsmitiJa 
por q1wlq11rr outro mod() uu por qualq1uu m tlo. ·'"'j" tltc:trtínit'o. med1nh'o. tlt fo11Jc1jpia. de gra\111ç11n 0 11 n utrmr. 
11:111 c111wr;:.uçc1o pr~dt1 por 1:.u· riw do""'"'· 
Edição e Distribuição 
PUBLINDÚSTRIA. EDIÇÕES T~CN ICAS 
Proç• do Corujeiro. 38 1 Apt. 3825 
4300-144 Por10 
Tel. (+35 1) 225 8996201 Fu. (+35 1) 225 899 629 
e-mail : livraria@publindus tria.pt 
URL: www.publindus tria.pt 
Projecto Grilico 
Jorge Perei ra. 
cm colaboração com Publindú'\t ri ::i., Prod uç5o de Comunicaç!lo. Lda. 
Impressão 
Publindús tria. Arles Gráficas 
Dtpósilo Le91I 
237535/06 
ISBN 
972-8953-02-X 
Esta publicaç:lo foi apoiada pela 
Escola de En1enharla da Universidade do Minho 
Contacto da Autor 
Jorge Martins 
Universidade do Minho 1 Departamento de Engenharia MccSnica 
4800-058 Guimarães 
c · mail : jmanins@dem. umlnho.pl 
Prefácio 
Este livro é a primeira obra extensa em língua Portuguesa sobre motores de combustão 
interna, nomeadamente os de tracção automóvel. Embora tenha sido escrita como um 
elemento de estudo para alunos univers itários de engenharia mecânica, pretende também se r 
uma obra de referência para mecânicos, engenheiros ou aficcionados por automóvei s 
e/ou motores. 
Está div id ido em 11 capítu los, inc luindo a descrição de motores e a his tória da s ua evolução 
até aos nossos dias. Contém aspectos mais teóricos como a anál ise de ciclos e mais práticos 
como o tes te de motores. Nele, o interessado poderá analisar o desempenho dos motores, 
prever as suas característi cas e obter a informação necessária para os modelar e projectar. Por 
exemplo, o Cap. I O inclui as equações necessárias para projectar um escape "de rendime nto" 
para motores a doi s tempos. 
Esta obra integra assuntos não habituais em livros deste género. Ne la pode encontrar-se 
uma descri ção aprofundada sobre combustíveis, incluindo os usados pelos "dragsters top 
fuel " (nitro metano) , o "aumentador de potência" N20 (que não é um combustível mas s im 
um oxidante) , combus tívei s me nos correntes como o hidrogénio, os á lcoois e os éteres. 
Nesse capítulo referem-se ainda os conhec idos biodiesel (és teres) e a forma como são 
produzidos, além de se desc reverem os óleos lubrificantes, incluindo os s intéticos. Outros 
assuntos pouco frequente s neste tipo de obras passam pela descrição e projecto de sa las de 
tes te de motores, anál ise da variabilidade da combustão, descrição dos s is temas OBD , 
estudo minuc ioso do motor analisando o seu funcionamento por não me nos que oito 
d iferentes rendim entos, não incluindo as cinco re lações (eficiências e rendimentos) 
Autor 
Jorge Marlin~ 
Titulo 
Mo•orcs de Combu:não lntern:1 
Copyrigh1 e 2006 (:!ª Edição) da Publindústria. Produç!lo de Comunicaça.o. Lda. 
Todos os din:i1os n:servados :i Publind ú:..tr ia. Produç5.o de Comun ic::iç5o. Ld:l. 
Nr11l11mw P<lfll' dl'!':ta p11blfraftfo poderei ur reprmlu :ida, g1wrdada p elo .fi.flt'ma "rtt r i e \•a/" ou tratrsmitiJa 
por q1wlq11rr outro mod() uu por qualq1uu m tlo. ·'"'j" tltc:trtínit'o. med1nh'o. tlt fo11Jc1jpia. de gra\111ç11n 0 11 n utrmr. 
11:111 c111wr;:.uçc1o pr~dt1 por 1:.u· riw do""'"'· 
Edição e Distribuição 
PUBLINDÚSTRIA. EDIÇÕES T~CN ICAS 
Proç• do Corujeiro. 38 1 Apt. 3825 
4300-144 Por10 
Tel. (+35 1) 225 8996201 Fu. (+35 1) 225 899 629 
e-mail : livraria@publindus tria.pt 
URL: www.publindus tria.pt 
Projecto Grilico 
Jorge Perei ra. 
cm colaboração com Publindú'\t ri ::i., Prod uç5o de Comunicaç!lo. Lda. 
Impressão 
Publindús tria. Arles Gráficas 
Dtpósilo Le91I 
237535/06 
ISBN 
972-8953-02-X 
Esta publicaç:lo foi apoiada pela 
Escola de En1enharla da Universidade do Minho 
Contacto da Autor 
Jorge Martins 
Universidade do Minho 1 Departamento de Engenharia MccSnica 
4800-058 Guimarães 
c · mail : jmanins@dem. umlnho.pl 
Prefácio 
Este livro é a primeira obra extensa em língua Portuguesa sobre motores de combustão 
interna, nomeadamente os de tracção automóvel. Embora tenha sido escrita como um 
elemento de estudo para alunos univers itários de engenharia mecânica, pretende também se r 
uma obra de referência para mecânicos, engenheiros ou aficcionados por automóvei s 
e/ou motores. 
Está div id ido em 11 capítu los, inc luindo a descrição de motores e a his tória da s ua evolução 
até aos nossos dias. Contém aspectos mais teóricos como a anál ise de ciclos e mais práticos 
como o tes te de motores. Nele, o interessado poderá analisar o desempenho dos motores, 
prever as suas característi cas e obter a informação necessária para os modelar e projectar. Por 
exemplo, o Cap. I O inclui as equações necessárias para projectar um escape "de rendime nto" 
para motores a doi s tempos. 
Esta obra integra assuntos não habituais em livros deste género.
Ne la pode encontrar-se 
uma descri ção aprofundada sobre combustíveis, incluindo os usados pelos "dragsters top 
fuel " (nitro metano) , o "aumentador de potência" N20 (que não é um combustível mas s im 
um oxidante) , combus tívei s me nos correntes como o hidrogénio, os á lcoois e os éteres. 
Nesse capítulo referem-se ainda os conhec idos biodiesel (és teres) e a forma como são 
produzidos, além de se desc reverem os óleos lubrificantes, incluindo os s intéticos. Outros 
assuntos pouco frequente s neste tipo de obras passam pela descrição e projecto de sa las de 
tes te de motores, anál ise da variabilidade da combustão, descrição dos s is temas OBD , 
estudo minuc ioso do motor analisando o seu funcionamento por não me nos que oito 
d iferentes rendim entos, não incluindo as cinco re lações (eficiências e rendimentos) 
Motores de Combustão Interna 
apre;,entadas para analt;,ar a lavagem dos motores a dois tempos. Para além da parte 
eminentemente teórica desta obra (que inclui a avaliação dos ciclos em carga parcial). 
sobressai o Cap.5 (com uma centena de páginas) dedicado à descrição exaustiva dos 
motores e dos se us vários componentes. Um subcapítulo é vocacionado aos motores de 
Formula 1. 
Um dos aspectos importantes no' motores actuai;, é a ;,ua potencialidade de produzir poucos 
poluentes. podendo-se afirmar que esta é urna das suas características mais importantes. Por 
esta razão há um capítulo somente dedicado à produção e eliminação de poluentes nos 
motores. Para se conseguirem os baixíss imos níveis de emissão de poluentes, os motores 
necess itam de ser controlados por sofisticados sistemas electrónicos. funcionamento que é 
descrito no texto. 
Actua lmente ass iste-se a uma grande evolução nos motores. da qual os novos sistemas de 
'"common-rail'" nos motores Diesel e de injecção direc ta nos a gasolina são o resultado visível. 
Porém. outros progressos mais radicai s estão a ser desenvolvidos. provavelmente levando a 
tipos de motores de combustão '"híbrida" entre os que consomem gasolina e gasóleo. Estes 
tipos de combustão têm várias denominações, mas são geralmente conhecidos por CAI 
(controlled auto ignit ion) e por HCCI (homogeneous charge compression ignition). assunto 
exposto no Cap.8, e que se prevê seja determinante no futuro dos motores. 
Os motores de combustão interna são máqu inas intensamente usadas no mundo sendo. 
s imultaneamente. uma fonte de satisfação mas também de problemas como os ambientais. 
Assim, espera-se que a leitura desta obra possa levar ao me lhor conhecimento e à uti lização 
destas máquinas admiráveis. 
Guimarães. 2004. I0.02 
li 
Agrad1clm1ntos 
Dedico este livro à minha mulher, aos meus filhos e aos meus pais, 
especialmente ao meu pai que infelizmente não está presente para o ler. 
No decurso da sua escrita tive várias pessoas que me apoiaram, 
pelo que quero agradecer ao Bernardo e à Krisztina a contribuição 
na parte do desenvolvimento teórico dos ciclos termodinâmicos, 
ao Júlio pelo apoio prestado e ao Heitor e ao Ricardo pela ajuda dada. 
Agradeço ainda à BMW, Bosch , General Motors, Honda e Mar.da 
a permissão de utilização das inúmeras figuras e fotografias 
que ilustram esta obra. 
iii 
L 'I ~? ?? ~!lO: -- 1 
Motores de Combustão Interna 
apre;,entadas para analt;,ar a lavagem dos motores a dois tempos. Para além da parte 
eminentemente teórica desta obra (que inclui a avaliação dos ciclos em carga parcial). 
sobressai o Cap.5 (com uma centena de páginas) dedicado à descrição exaustiva dos 
motores e dos se us vários componentes. Um subcapítulo é vocacionado aos motores de 
Formula 1. 
Um dos aspectos importantes no' motores actuai;, é a ;,ua potencialidade de produzir poucos 
poluentes. podendo-se afirmar que esta é urna das suas características mais importantes. Por 
esta razão há um capítulo somente dedicado à produção e eliminação de poluentes nos 
motores. Para se conseguirem os baixíss imos níveis de emissão de poluentes, os motores 
necess itam de ser controlados por sofisticados sistemas electrónicos. funcionamento que é 
descrito no texto. 
Actua lmente ass iste-se a uma grande evolução nos motores. da qual os novos sistemas de 
'"common-rail'" nos motores Diesel e de injecção direc ta nos a gasolina são o resultado visível. 
Porém. outros progressos mais radicai s estão a ser desenvolvidos. provavelmente levando a 
tipos de motores de combustão '"híbrida" entre os que consomem gasolina e gasóleo. Estes 
tipos de combustão têm várias denominações, mas são geralmente conhecidos por CAI 
(controlled auto ignit ion) e por HCCI (homogeneous charge compression ignition). assunto 
exposto no Cap.8, e que se prevê seja determinante no futuro dos motores. 
Os motores de combustão interna são máqu inas intensamente usadas no mundo sendo. 
s imultaneamente. uma fonte de satisfação mas também de problemas como os ambientais. 
Assim, espera-se que a leitura desta obra possa levar ao me lhor conhecimento e à uti lização 
destas máquinas admiráveis. 
Guimarães. 2004. I0.02 
li 
Agrad1clm1ntos 
Dedico este livro à minha mulher, aos meus filhos e aos meus pais, 
especialmente ao meu pai que infelizmente não está presente para o ler. 
No decurso da sua escrita tive várias pessoas que me apoiaram, 
pelo que quero agradecer ao Bernardo e à Krisztina a contribuição 
na parte do desenvolvimento teórico dos ciclos termodinâmicos, 
ao Júlio pelo apoio prestado e ao Heitor e ao Ricardo pela ajuda dada. 
Agradeço ainda à BMW, Bosch , General Motors, Honda e Mar.da 
a permissão de utilização das inúmeras figuras e fotografias 
que ilustram esta obra. 
iii 
L 'I ~? ?? ~!lO: -- 1 
ÍNDICE 
Prefácio 
Agradecimentos 
lod ice 
Glossário de Símbolos e T ermos 
Capítulo 1 MOTORES - CLASSIFICAÇÃO E PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO 1 
1. 1. Introdução 
1.2. Noção de Máquina T érm ica 
1.2. 1. Classificação dos Motores 
1.3. Princípio de Funcionamento de um Motor 
1.4. Motor de Ignição Comandada 
1.5. Motor de Ignição por Compressão (Diesel) 
1.6. Diagrama de Dist ribuição 
1.7. Motor a 2 Tempos 
1.8. Motor Rotativo Wa nkel 
Capítulo 2 HISTÓRIA DAS MÁQUINAS TÉRMICAS 
2. 1. Primórdios 
2. 1. 1 Motores a Ar 
2.1.2. Motores a Água (oxi-hidrogénio) 
2. 1.3. Motores de Combustão Interna Atmosféricos 
2.1.4. Motores com Compressão Prévia 
2. 1.5. Desenvolvi mento dos Sistemas Auxiliares 
Índico 
i ii 
V 
xvii 
1 
2 
4 
5 
7 
8 
9 
12 
13 
17 
17 
18 
19 
19 
22 
24 
LJf ., - '%,; - :-=.u_ê) -----.--:;;;1!!!!1----------=~~~~-------==--==-----~~~----., 
ÍNDICE 
Prefácio 
Agradecimentos 
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Glossário de Símbolos e T ermos 
Capítulo 1 MOTORES - CLASSIFICAÇÃO E PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO 1 
1. 1. Introdução 
1.2. Noção de Máquina T érm ica 
1.2. 1. Classificação dos Motores 
1.3. Princípio de Funcionamento de um Motor 
1.4. Motor de Ignição Comandada 
1.5. Motor de Ignição por Compressão (Diesel) 
1.6. Diagrama de Dist ribuição 
1.7. Motor a 2 Tempos 
1.8. Motor Rotativo Wa nkel 
Capítulo 2 HISTÓRIA DAS MÁQUINAS TÉRMICAS 
2. 1. Primórdios 
2. 1. 1 Motores a Ar 
2.1.2. Motores a Água (oxi-hidrogénio) 
2. 1.3. Motores de Combustão Interna Atmosféricos 
2.1.4. Motores com Compressão Prévia 
2. 1.5. Desenvolvi mento dos Sistemas Auxiliares 
Índico 
i ii 
V 
xvii 
1 
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Mo1ores de Combustão Interne 
2. 1.6. Moiorcs Diesel 
2.2. E\'olução do Moior Clássico 
2.2. 1. Moior de Ignição Comandada 
2.2. 1.1. T axa de Compressão (TC) 
2.2. 1.2. Relação curso/diâmetro ( C/OJ 
2.2. 1.3. Relação peso/potência 
2.2. 1.4. Cilindrada 
2.2. 1.5. Preparação da mistura ar-gasolina 
2.2. 1.6. Outras áreas de evoluçào 
2.2.2. Motor Diese l
2.2 .2. 1. Câmaras de combustão 
2.2.2.2. Si stemas de injecçào 
2.2.2.3. Catali sadores e fi ltros de partículas 
2.2.2.4. Outras áreas de evolução 
Capítulo 3 ANÁLISE TEÓRICA DE CICLOS 
3. 1. Rendimento de Ciclos Teóricos 
3.2. Cic lo Teórico a Volume Constan te (Otto) 
3.2. 1. Ciclo a Carga Parcial no Motor de l njecçào Directa 
3.2.2. Ciclo a Carga Parcial e Mistura Estequiométrica (com bombagem) 
3.3. Ciclo T eórico a Pressão Constante (Diesel ) 
3.4. Ciclo Teórico a Pressao Limitada (Misto ou Dual ) 
3.4. 1. Ciclo em Ca rga Parcial 
3.5. Ciclo Teórico a Volume Constante Sobre-Expandido {Mi ller) 
3.5. 1. Ciclo de Miller com E~, Fixa 
3.5.2. Ciclo de Miller com e Fi xa 
• 3.6. Ciclo Teórico a Vol ume Constante e Expansão Total {Atkinson) 
3.6. 1. Ciclo em Carga Parcial 
3.7. Comparação e ntre os Ciclos em Carga Parcial 
3.8. Ciclos com Sobrealimentaçiio 
3.8. 1. Ciclo de Otto Sobrealimentado 
3.8.2. Sobrealimentação de Outros Ciclos 
3.9. Modelação do Ciclo Real 
3. 1 O. Ciclo de Carnot 
Capítulo 4 PARÂMETROS DE FUNCIONAMENTO 
4.1. Parâmetros Básicos de Motores 
4.1. 1. B inário, Potência , Rendimento e Consumo Específico 
4.1.2. Parâmetros Geométricos 
4.2. Outros Parâmetros 
,; 
4 .2. 1. Relação Ar-Combus tível. Excesso de Ar e Riqueza da Mistura 
4 .2.2. Grandezas Importantes 
4.2.2 .1. Pressão méd ia efectiva 
4.2.2.2. Velocidade média do pis tão 
4.2.2.3. Potência específica aerial 
4 .2 .3. Comparação e ntre Motores 
4.2.3. 1. Teoria da semelhança 
25 
26 
27 
27 
28 
28 
28 
29 
30 
30 
3 1 
3 1 
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64 
64 
65 
65 
66 
66 
67 
68 
Indico ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
4 .2.4. Rendimentos e Eficiências 
4.2.4.1. Rendimento de combustão 
4.2 .4.2. Rendimento adiabát ico 
4.2.4.3. Rendimen to teórico 
4.2.4.4. Rendimento relat ivo às propriedades dos fl uidos 
4 .2.4.5. Rendime nt o inerente 
4 .2.4.6 . Eficiênc ia de bombagem 
4.2.4. 7. Rendimento mecânico 
4.2.4.8. Rendimen to total 
4 .2 .4 .9. Eficiência volumétrica 
4.2.5. Fórmula da Potência Efec tiva 
4.3. Ciclo In dicado 
4 .3. 1. Pressão Média Indicada e de Atrito 
4 .4. C urvas Características do Motor 
4.4.1. Curva do Binário 
4.4.2. Curva da Potência 
4.4.3. Curva do Consumo Específico 
4.4.4. Diagrama do Desempenho 
4 .4 .5. Factores de Correcção para Potê ncia e Eficiência Volumétrica 
4 .4.6. Carga Parcial 
4 .4 .7. Estabilidade do Moto r 
4 .4.8. Desempen ho dos Ve íc ulos Função do Binário e Potência dos Motores 
4 .5. O Motor a 2 Tempos 
4.5. 1. Taxa de Compressão 
4.5.2. Eficiências de Ench im ento 
4.6. Motores de Competição 
4 .6. 1. Motores e m Fórmu la 1 
4.6.2. Corri das de Arranque (" Drag Races") 
Capítulo 5 DESCRI ÇÃO DOS MOTORES 
5.1. Motores de Combustão Inte rna Alte rnativos 
5. 1. 1. Estrutura do Motor 
5. 1 .2. Bloco de Ci li ndros, Cu lassa e Cárter 
5. 1.2. 1. Bloco de cilindros 
5. 1.2 .2. Cabeça do motor ou culassa 
5.1.2.3. Cárter do óleo 
5. 1.3. Si stema Bie la-Mani vela 
5.1.3. 1. Pistão 
5.1 .3.2. Segmentos 
5. 1.3.3. Biela 
5. 1.3.4. Cambota 
5. 1.3.5. Motores multic ilíndri cos 
5. 1.3.6. Variação da taxa de compressão 
5. 1.4 . Sistema de Dis tribuição 
5 .1.4. 1. Árvore de carnes 
5.1.4.2. Válvulas 
5. 1.4.3. Variação da abertura das válvulas e da geometria da admissão 
69 
69 
70 
70 
70 
70 
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11 6 
vii 
11'1 > . L.. '%i ~ l .ift'\ ------·========:11·----------~..,...=~-----
Mo1ores de Combustão Interne 
2. 1.6. Moiorcs Diesel 
2.2. E\'olução do Moior Clássico 
2.2. 1. Moior de Ignição Comandada 
2.2. 1.1. T axa de Compressão (TC) 
2.2. 1.2. Relação curso/diâmetro ( C/OJ 
2.2. 1.3. Relação peso/potência 
2.2. 1.4. Cilindrada 
2.2. 1.5. Preparação da mistura ar-gasolina 
2.2. 1.6. Outras áreas de evoluçào 
2.2.2. Motor Diese l 
2.2 .2. 1. Câmaras de combustão 
2.2.2.2. Si stemas de injecçào 
2.2.2.3. Catali sadores e fi ltros de partículas 
2.2.2.4. Outras áreas de evolução 
Capítulo 3 ANÁLISE TEÓRICA DE CICLOS 
3. 1. Rendimento de Ciclos Teóricos 
3.2. Cic lo Teórico a Volume Constan te (Otto) 
3.2. 1. Ciclo a Carga Parcial no Motor de l njecçào Directa 
3.2.2. Ciclo a Carga Parcial e Mistura Estequiométrica (com bombagem) 
3.3. Ciclo T eórico a Pressão Constante (Diesel ) 
3.4. Ciclo Teórico a Pressao Limitada (Misto ou Dual ) 
3.4. 1. Ciclo em Ca rga Parcial 
3.5. Ciclo Teórico a Volume Constante Sobre-Expandido {Mi ller) 
3.5. 1. Ciclo de Miller com E~, Fixa 
3.5.2. Ciclo de Miller com e Fi xa 
• 3.6. Ciclo Teórico a Vol ume Constante e Expansão Total {Atkinson) 
3.6. 1. Ciclo em Carga Parcial 
3.7. Comparação e ntre os Ciclos em Carga Parcial 
3.8. Ciclos com Sobrealimentaçiio 
3.8. 1. Ciclo de Otto Sobrealimentado 
3.8.2. Sobrealimentação de Outros Ciclos 
3.9. Modelação do Ciclo Real 
3. 1 O. Ciclo de Carnot 
Capítulo 4 PARÂMETROS DE FUNCIONAMENTO 
4.1. Parâmetros Básicos de Motores 
4.1. 1. B inário, Potência , Rendimento e Consumo Específico 
4.1.2. Parâmetros Geométricos 
4.2. Outros Parâmetros 
,; 
4 .2. 1. Relação Ar-Combus tível. Excesso de Ar e Riqueza da Mistura 
4 .2.2. Grandezas Importantes 
4.2.2 .1. Pressão méd ia efectiva 
4.2.2.2. Velocidade média do pis tão 
4.2.2.3. Potência específica aerial 
4 .2 .3. Comparação e ntre Motores 
4.2.3. 1. Teoria da semelhança 
25 
26 
27 
27 
28 
28 
28 
29 
30 
30 
3 1 
3 1 
32 
32 
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40 
42 
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46 
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49 
5 1 
52 
54 
54 
57 
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62 
63 
64 
64 
65 
65 
66 
66 
67 
68 
Indico ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ 
4 .2.4. Rendimentos e Eficiências 
4.2.4.1. Rendimento de combustão 
4.2 .4.2. Rendimento adiabát ico 
4.2.4.3. Rendimen to teórico 
4.2.4.4. Rendimento relat ivo às propriedades dos fl uidos 
4 .2.4.5. Rendime nt o inerente 
4 .2.4.6 . Eficiênc ia de bombagem 
4.2.4. 7. Rendimento mecânico 
4.2.4.8. Rendimen to total 
4 .2 .4 .9. Eficiência volumétrica 
4.2.5. Fórmula da Potência Efec tiva 
4.3. Ciclo In dicado 
4 .3. 1. Pressão Média Indicada e de Atrito 
4 .4. C urvas Características do Motor 
4.4.1. Curva do Binário 
4.4.2. Curva da Potência 
4.4.3. Curva do Consumo Específico 
4.4.4. Diagrama do Desempenho 
4 .4 .5. Factores de Correcção para Potê ncia e Eficiência Volumétrica 
4 .4.6. Carga Parcial 
4 .4 .7. Estabilidade do Moto r 
4 .4.8. Desempen ho dos Ve íc ulos Função do Binário e Potência dos Motores 
4 .5. O Motor a 2 Tempos 
4.5. 1. Taxa de Compressão 
4.5.2. Eficiências de Ench im ento 
4.6. Motores de Competição 
4 .6. 1. Motores e m Fórmu la 1 
4.6.2. Corri das de Arranque (" Drag Races") 
Capítulo 5 DESCRI ÇÃO DOS MOTORES 
5.1. Motores de Combustão Inte rna Alte rnativos 
5. 1. 1. Estrutura do Motor 
5. 1 .2. Bloco de Ci li ndros, Cu lassa e Cárter 
5. 1.2. 1. Bloco de cilindros 
5. 1.2 .2. Cabeça do motor ou culassa 
5.1.2.3. Cárter do óleo 
5. 1.3. Si stema Bie la-Mani vela 
5.1.3. 1. Pistão 
5.1 .3.2. Segmentos 
5. 1.3.3. Biela 
5. 1.3.4. Cambota 
5. 1.3.5. Motores multic ilíndri cos 
5. 1.3.6. Variação da taxa de compressão 
5. 1.4 . Sistema de Dis tribuição 
5 .1.4. 1. Árvore de carnes 
5.1.4.2. Válvulas 
5. 1.4.3. Variação da abertura das válvulas e da geometria da admissão 
69 
69 
70 
70 
70 
70 
71 
7 1 
71 
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94 
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100 
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104 
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11 0 
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11 2 
11 6 
vii 
11'1 > . L.. '%i ~ l .ift'\ ------·========:11·----------~..,...=~-----
l 
. 
1 
Motores de Combustão Interna 
5.1.4.4. Sistema> não convencionais de controlo da distribuição 
5.1.5. Sistema de Arrefecimento 
5.1.5 . 1. Arrdeci mento a ar 
5.1.5 .2. Circu lação Hquida por termosifão 
5.1.5 .3. Circulação líquida forçada 
5.1.6. Lubri ficação 
5.1.6. 1. Sistema de chapinagem 
5.1.6.2. Sistema por pressão e chapinagem 
5.1.6.3. Sistema por pressão de óleo 
5. 1.6.4. Sistema sob pressão a cárter seco 
5.1.6.5. Bombas de óleo 
5. 1.6.6. Filtros de óleo 
5.1.6.7. Tipos de óleo 
5.2. Motores de Ign ição Comandada 
5.2. 1. Carburadores 
5.2. 1. 1. Combustíveis 
5.2.1.2. Princípio de funcionamento do carburador 
5.2.1.3. Correcção da mistunr 
5.2.2. Sistema de lnjecção 
5.2.2 . 1. Pri ncípio de fu ncioname nt o 
5.2.2.2. lnjecção mecânica 
5.2.2.3 . lnjecção electrónica analógica 
5 .2.2 .4. lnjecção electrón ica digital 
5.2 .2.5 . lnjecção monoponto 
5.2.2.6. Carburadores electrónicos 
5.2.2.7. l njecção di recta 
5.2 .3. Sistema de Ignição 
5.2.3.1. Sistema de bateria conve nc ional 
5.2.3.2. Ignição electrónica analógica 
5.2.3.3. Ignição electrónica digital 
5.2.3.4. A vela 
5.3. Motores de Ignição por Compressão 
5.3.1. Sistemas de lnjecção 
5.3.2. Componentes dos Sistemas Tradiciona is 
5.3.2. 1. Bomba de injecção 
5.3.2.2. lnjectores 
5.3.2.3. Outros componentes 
5.4. Motores a 2 Tempos 
viii 
5.4.1. Tipos de Lavagem 
5.4.1. 1. Lavagem transversal 
5.4.1.2. Lavagem em laço 
5.4.1.3. Lavagem unidireccional 
5.4.2. Compressão de Cárter 
5.4.2. I. Válvula rotativa 
5.4.2.2. Lamelas 
5.4.3. Out ras Geometrias e Componentes 
5.4 .3 .1. Alteração do eixo do ci lindro 
120 
12 1 
121 
122 
123 
125 
125 
126 
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127 
127 
129 
129 
129 
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148 
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160 
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164 
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165 
166 
166 
168 
170 
170 
17 1 
171 
5.4.3.2. Motores com válvulas de tulipa 
5.4.3.3. Válvula de escape 
5.4.3.4. Escape 
5.4.3.5. Carburadores 
5.4.3.6. lnjecção d~ combustível 
5.4.3.7 . Catalisador 
5.5. Sobrealimentação 
5.5.1. Tipos de Compressores 
5.5.2. Compressor Comprex 
5 .5.3. Compressão do Ar 
5.5.4. O Turbo-Compressor 
5.5.5. Motores de Ignição Controlada (4 tempos) 
5.5.6. Motores Ignição por Compressão (4 tempos) 
5.6. Sensores Usados nos Motores 
5.6. 1. Velocidade do Motor e Posição da Cambota 
5.6.2. Pressão do Colector de Admissão 
5.6.3 . Posição da Borboleta do Acelerador 
5.6.4. Caudal de Ar 
5.6.5. Concentração de Oxigénio (sonda À.) 
5.6.6. Temperatura 
5.6.7. "Knock" (sensor de detonação) 
5.6.8. Outros 
Capítulo 6 TERMODINÂMI CA DA COMBUSTÃO 
6. 1. Ar e Combustíveis 
6.2. Reacção entre o Combust{vcl e o Ar 
6.2.1. Coeficiente de Excesso de Ar 
6.2.2. Poder Calorífico do Combustível 
6.2.3. Poder Calorífico da Mistura 
6.3. Cálcu los em Combustão 
6.3.1. Cálculo da Quantidade de Ar 
6.3.2. Cálculo dos Produtos de Combustão 
6.3.3. Combustão Incompleta 
6.3.4. Di ssociação 
Capítulo 7 COMBUSTÍVEIS E LUBRIFlCANTES 
7 .1. Estrutura dos Combustíveis 
7 . 1. 1. Parafinas (alcalanos) 
7.1.2. Oleofinas (alquenos) 
7 .1 .3. Naftalenos (cicloalcanos) 
7. 1.4. Aromát icos 
7 .2. Propriedades dos Combust íveis 
7 .2.1. Estequiometria da Combustão 
7.2.2. Pressão de Vapor de Reide Temperatura de Ebulição 
7.2.3. Calor Latente de Vaporização 
7.2.4 . Flash Point 
7.2.5. Limites de Flamabilidade 
Indico 
172 
173 
174 
175 
175 
176 
177 
177 
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197 
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204 
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205 
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206 
207 
207 
207 
208 
208 
209 
ix 
l 
. 
1 
Motores de Combustão Interna 
5.1.4.4. Sistema> não convencionais de controlo da distribuição 
5.1.5. Sistema de Arrefecimento 
5.1.5 . 1. Arrdeci mento a ar 
5.1.5 .2. Circu lação Hquida por termosifão 
5.1.5 .3. Circulação líquida forçada 
5.1.6. Lubri ficação 
5.1.6. 1. Sistema de chapinagem 
5.1.6.2. Sistema por pressão e chapinagem 
5.1.6.3. Sistema por pressão de óleo 
5. 1.6.4. Sistema sob pressão a cárter seco 
5.1.6.5. Bombas de óleo 
5. 1.6.6. Filtros de óleo 
5.1.6.7. Tipos de óleo 
5.2. Motores de Ign ição Comandada 
5.2. 1. Carburadores 
5.2. 1. 1. Combustíveis 
5.2.1.2. Princípio de funcionamento do carburador 
5.2.1.3. Correcção da mistunr 
5.2.2. Sistema de lnjecção 
5.2.2 . 1. Pri ncípio de fu ncioname nt o 
5.2.2.2. lnjecção mecânica 
5.2.2.3 . lnjecção electrónica analógica 
5 .2.2 .4. lnjecção electrón ica digital 
5.2 .2.5 . lnjecção monoponto 
5.2.2.6. Carburadores electrónicos 
5.2.2.7. l njecção di recta 
5.2 .3. Sistema de Ignição 
5.2.3.1. Sistema de bateria conve nc ional 
5.2.3.2. Ignição electrónica analógica 
5.2.3.3. Ignição electrónica digital 
5.2.3.4. A vela 
5.3. Motores de Ignição por Compressão 
5.3.1. Sistemas de lnjecção 
5.3.2. Componentes dos Sistemas Tradiciona is 
5.3.2. 1. Bomba de injecção 
5.3.2.2. lnjectores 
5.3.2.3. Outros componentes 
5.4. Motores a 2 Tempos 
viii 
5.4.1. Tipos de Lavagem 
5.4.1. 1. Lavagem transversal 
5.4.1.2. Lavagem em laço 
5.4.1.3. Lavagem unidireccional 
5.4.2. Compressão de Cárter 
5.4.2. I. Válvula rotativa 
5.4.2.2. Lamelas 
5.4.3. Out ras Geometrias e Componentes 
5.4 .3 .1. Alteração do eixo do ci lindro 
120 
12 1 
121 
122 
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170 
17 1 
171 
5.4.3.2. Motores com válvulas de tulipa 
5.4.3.3. Válvula de escape 
5.4.3.4. Escape 
5.4.3.5. Carburadores 
5.4.3.6. lnjecção d~ combustível 
5.4.3.7 . Catalisador 
5.5. Sobrealimentação 
5.5.1. Tipos de Compressores 
5.5.2. Compressor Comprex 
5 .5.3. Compressão do Ar 
5.5.4. O Turbo-Compressor 
5.5.5. Motores de Ignição Controlada (4 tempos) 
5.5.6. Motores Ignição por Compressão (4 tempos) 
5.6. Sensores Usados nos Motores 
5.6. 1. Velocidade do Motor e Posição da Cambota 
5.6.2. Pressão do Colector de Admissão 
5.6.3 . Posição da Borboleta do Acelerador 
5.6.4. Caudal de Ar 
5.6.5. Concentração de Oxigénio (sonda À.) 
5.6.6. Temperatura 
5.6.7. "Knock" (sensor de detonação) 
5.6.8. Outros 
Capítulo 6 TERMODINÂMI CA DA COMBUSTÃO 
6. 1. Ar e Combustíveis 
6.2. Reacção entre o Combust{vcl e o Ar 
6.2.1. Coeficiente de Excesso de Ar 
6.2.2. Poder Calorífico do Combustível 
6.2.3. Poder Calorífico da Mistura 
6.3. Cálcu los em Combustão 
6.3.1. Cálculo da Quantidade de Ar 
6.3.2. Cálculo dos Produtos de Combustão 
6.3.3. Combustão Incompleta 
6.3.4. Di ssociação 
Capítulo 7 COMBUSTÍVEIS E LUBRIFlCANTES 
7 .1. Estrutura dos Combustíveis 
7 . 1. 1. Parafinas (alcalanos) 
7.1.2. Oleofinas (alquenos) 
7 .1 .3. Naftalenos (cicloalcanos) 
7. 1.4. Aromát icos 
7 .2. Propriedades dos Combust íveis 
7 .2.1. Estequiometria da Combustão 
7.2.2. Pressão de Vapor de Reide Temperatura de Ebulição 
7.2.3. Calor Latente de Vaporização 
7.2.4 . Flash Point 
7.2.5. Limites de Flamabilidade 
Indico 
172 
173 
174 
175 
175 
176 
177 
177 
180 
181 
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207 
208 
208 
209 
ix 
Motores de Combustão lnt1rn1 
7 .2.6. Temperat ura de Auto- Ignição 
7.'2.7. Temperatura Adiabá1ica de Chama 
7 .2.8. Poder Calorífico 
7 .2.9. Produção .de CO, 
7.3. Gasolina 
7 .3. J. Índice de Octano 
7 .4. Gasóleo 
7.5. Out ros Combustíveis 
7 .5. 1. Combustíveis Gasosos 
7.5. 1. 1. Gases de petróleo liquefeitos (GPL -
LPGJ 
7.5. 1.2. G'ís natural 
7.5. 1.3. Hidrogénio 
7 .5.2. Álcoo is, Étcres e outros Oxigenados 
7.5.2. 1. Álcoois 
7.5.2.2. Éteres 
7 .5.2.3. Ácidos goTdos (gorduras) 
7.5.2.4. Ésteres (biodiesel ) 
7.5.2.5. Esteq uiometria da combus tão 
7.5.2.6. Pressão de vapor 
7 .5.2. 7. Ca lor latente de vaporização 
7.5.2.8. Solubilidade 
7 .5.2.9. Flash poi nt 
7.5.2. 10. Índice de octano (/0) 
7.5.2. 1 1. Pré-ignição 
7.5.2. 12. Potencial de emissão de poluentes 
7.5.2.13. Reformação do metanol 
7.5.2. 14. Corrosão 
7.5.2. 15. Segurança 
7.5.2. 16. Nitrometano 
7.5.3. Combus tíveis Invul gares 
7.5.3. 1. Acet ile no e amoníaco 
7.5.3.2. Combustíveis que fo rneçam mais potência 
7 .5.4 . Combus t íveis Sintét icos 
7.5.5. Carvão (emulsão - "slurry") 
7 .5 .6. Óxido Nitroso 
7 .6. Ó leos Lubrificantes 
7 .6.1. Testes e Propriedades dos Óleos 
7.6.2. Óleos Sinté ticos 
7 .6.3. Classificação dos Óleos Lubrificantes para Motores 
7 .6.4. Outras Propriedades 
Capítulo 8 COMBUSTÃO NOS MOTORES 
8. 1. Combustão nos Motores de Ignição Comandada ( IC) 
8. 1 . 1. Caracterização da Combustão Normal 
8.2. Par5metros da Combustão nos Motores de IC 
8.2.1. Turbulência 
8.2.2. Taxa de Compressão 
X 
209 
2 10 
210 
211 
212 
213 
2 15 
2 17 
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2 19 
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227 
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230 
230 
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240 
24 1 
243 
245 
245 
246 
250 
250 
252 
8.2.3. Avanço da Ignição 
8.2.4. Qualidade da Faísca 
8.2.5. Riqueza da Mis tu ra 
8.2.6. Nívd de Preparação da Mistura 
8.2.7. Carga e Velocidade do Motor 
8.2.8. Temperatura. Pressão e Humidade do Ar 
8.2.9. Características do Combustível 
8.3. Câmaras de Combustão nos Motores de IC 
8.3. I. Câmaras em '" L"" e em ··T" (de válvulas laterais) 
8.3.2. Câmara de Turbulência o u de "Ricardo'" 
8.3.3. Câmara em Banheira 
8.3.4. Câmara em Cunha ou Triangu lar 
8.3.5. Câmara He mi sférica 
8.3.6. Câmara Trnpezoidal ou "Sem Câmara" 
8.3.7. Câmara ou Pistão 
8.3.8. Câmara de 4 V:llvulas "Telhado de Alpendre" (pent-roof) 
8.3.9. Câmara de 4 Válvulas Radiais 
8.3. I O. Câmaras com mai s de 4 Válvulas 
8.4. Combustão Anormal 
8.4.1. Pré- Ignição (ignição~ superfície ) 
8.4.2. Auto- lgniç1\o 
8.4.3. " Knock" (grilar) 
8.4.3.1. De tonação 
8.4.4. Parâmet ros Relativos ao "Knock" 
8.4.4. 1. Avanço da ignição 
8.4.4.2. Combustível 
8.4.4.3. Taxa de compressão 
8.4.4.4. Turbulência 
8.4.4.5. Carga imposta 
8.4.4.6. Riqueza da mistura 
8.4.4.7. Velocidade do motor 
8.4.4.8. Temperatura e pressão de admissão 
8.4.4 .9. Temperatura do motor 
8.4 .4. I O. C5mara de combus tão 
8.4.4. 11 . Preparação da mistura 
8.4.4. 12. Recirculação de gases de escape (EGR) 
8.4.5. Índice de Octano 
8.4.5. 1. Outras cond ições que origi nam alterações de /O req uerido por um motor 
8.4.5.2. Combust íveis 
8.4.6. "Rateres" ("backfire") 
8.5. Combustão nos Motores de Ign ição nos Motores de Ignição por Compressão (IPC) 
8.5. 1. Características da Combustão 
8.5 .2. Preparação da Mistura 
8.5.3. T ipo de Combustão 
8.5.4. Combustíveis 
8.5.5. As fases da Combustão nos Motores de IPC 
8.5.5 .1. Atraso da in flamação 
Indico 
252 
25.t 
254 
254 
255 
256 
256 
257 
258 
259 
259 
260 
260 
261 
261 
262 
263 
263 
264 
264 
266 
267 
27 1 
27 1 
272 
272 
272 
272 
272 
272 
273 
273 
273 
273 
273 
274 
274 
275 
276 
276 
277 
277 
279 
279 
28 1 
28 1 
28 1 
xi 
Motores de Combustão lnt1rn1 
7 .2.6. Temperat ura de Auto- Ignição 
7.'2.7. Temperatura Adiabá1ica de Chama 
7 .2.8. Poder Calorífico 
7 .2.9. Produção .de CO, 
7.3. Gasolina 
7 .3. J. Índice de Octano 
7 .4. Gasóleo 
7.5. Out ros Combustíveis 
7 .5. 1. Combustíveis Gasosos 
7.5. 1. 1. Gases de petróleo liquefeitos (GPL - LPGJ 
7.5. 1.2. G'ís natural 
7.5. 1.3. Hidrogénio 
7 .5.2. Álcoo is, Étcres e outros Oxigenados 
7.5.2. 1. Álcoois 
7.5.2.2. Éteres 
7 .5.2.3. Ácidos goTdos (gorduras) 
7.5.2.4. Ésteres (biodiesel ) 
7.5.2.5. Esteq uiometria da combus tão 
7.5.2.6. Pressão de vapor 
7 .5.2. 7. Ca lor latente de vaporização 
7.5.2.8. Solubilidade 
7 .5.2.9. Flash poi nt 
7.5.2. 10. Índice de octano (/0) 
7.5.2. 1 1. Pré-ignição 
7.5.2. 12. Potencial de emissão de poluentes 
7.5.2.13. Reformação do metanol 
7.5.2. 14. Corrosão 
7.5.2. 15. Segurança 
7.5.2. 16. Nitrometano 
7.5.3. Combus tíveis Invul gares 
7.5.3. 1. Acet ile no e amoníaco 
7.5.3.2. Combustíveis que fo rneçam mais potência 
7 .5.4 . Combus t íveis Sintét icos 
7.5.5. Carvão (emulsão - "slurry") 
7 .5 .6. Óxido Nitroso 
7 .6. Ó leos Lubrificantes 
7 .6.1. Testes e Propriedades dos Óleos 
7.6.2. Óleos Sinté ticos 
7 .6.3. Classificação dos Óleos Lubrificantes para Motores 
7 .6.4. Outras Propriedades 
Capítulo 8 COMBUSTÃO NOS MOTORES 
8. 1. Combustão nos Motores de Ignição Comandada ( IC) 
8. 1 . 1. Caracterização da Combustão Normal 
8.2. Par5metros da Combustão nos Motores de IC 
8.2.1. Turbulência 
8.2.2. Taxa de Compressão 
X 
209 
2 10 
210 
211 
212 
213 
2 15 
2 17 
218 
2 19 
22 1 
222 
223 
223 
224 
224 
225 
227 
228 
229 
230 
230 
230 
231 
231 
232 
233 
233 
234 
235 
235 
236 
236 
236 
237 
238 
239 
240 
24 1 
243 
245 
245 
246 
250 
250 
252 
8.2.3. Avanço da Ignição 
8.2.4. Qualidade da Faísca 
8.2.5. Riqueza da Mis tu ra 
8.2.6. Nívd de Preparação da Mistura 
8.2.7. Carga e Velocidade do Motor 
8.2.8. Temperatura. Pressão e Humidade do Ar 
8.2.9. Características do Combustível 
8.3. Câmaras de Combustão nos Motores de IC 
8.3. I. Câmaras em '" L"" e em ··T" (de válvulas laterais) 
8.3.2. Câmara de Turbulência o u de "Ricardo'" 
8.3.3. Câmara em Banheira 
8.3.4. Câmara em Cunha ou Triangu lar 
8.3.5. Câmara He mi sférica 
8.3.6. Câmara Trnpezoidal ou "Sem Câmara" 
8.3.7. Câmara ou Pistão 
8.3.8. Câmara de 4 V:llvulas "Telhado de Alpendre" (pent-roof) 
8.3.9. Câmara de 4 Válvulas Radiais 
8.3. I O. Câmaras com mai s de 4 Válvulas 
8.4. Combustão Anormal 
8.4.1. Pré- Ignição (ignição~ superfície ) 
8.4.2. Auto- lgniç1\o 
8.4.3. " Knock" (grilar) 
8.4.3.1. De tonação 
8.4.4. Parâmet ros Relativos ao "Knock" 
8.4.4. 1. Avanço da ignição 
8.4.4.2. Combustível 
8.4.4.3. Taxa de compressão 
8.4.4.4. Turbulência 
8.4.4.5. Carga imposta 
8.4.4.6. Riqueza da mistura 
8.4.4.7. Velocidade do motor 
8.4.4.8. Temperatura e pressão de admissão 
8.4.4 .9. Temperatura do motor 
8.4 .4. I O. C5mara de combus tão 
8.4.4. 11 . Preparação da mistura 
8.4.4. 12. Recirculação de gases de escape (EGR) 
8.4.5. Índice de Octano 
8.4.5. 1. Outras cond ições que origi nam alterações de /O req uerido por um motor 
8.4.5.2. Combust íveis 
8.4.6. "Rateres" ("backfire") 
8.5. Combustão nos Motores de Ign ição nos Motores de Ignição por Compressão (IPC) 
8.5. 1. Características da Combustão 
8.5 .2. Preparação da Mistura 
8.5.3. T ipo de Combustão 
8.5.4. Combustíveis 
8.5.5. As fases da Combustão nos Motores de IPC 
8.5.5 .1. Atraso da in flamação 
Indico 
252 
25.t 
254 
254 
255 
256 
256 
257 
258 
259 
259 
260 
260 
261 
261 
262 
263 
263 
264 
264 
266 
267 
27 1 
27 1 
272 
272 
272 
272 
272 
272 
273 
273 
273 
273 
273 
274 
274 
275 
276 
276 
277 
277 
279 
279 
28 1 
28 1 
28 1 
xi 
. _ ) 
Motores do Combustlo Interna 
8.5.5.2. Combustão explosiva (cinética) 
8.5.5.3. Combustão progressiva (d ifus iva) 
8.5.5.4. Combustão por difusão 
8.6. Parâmetros d:i Combustào no Motores de IPC 
8.6.1. Sistema de lnjecção 
8.6.1.1. Atomização 
8.6.1.2. Penetração do "spray"' 
8.6.1.3. Di stribuiçào dos tamanhos das gotas 
8.6. l.4. Avanço da injecção 
8.6.1.5. Carga ou quantidade de massa injectada 
8.6.2. Turbulência 
8.6.3.
Taxa de Compressão 
8.6.4. Combust íveis 
8.6.5. Out ros Parâmetros 
8.6.5.1. Pressào e temperaturas de admissão 
8.6.5.2. Sobreal imentação 
8.6.5.3. Velocidade do motor 
8.6.6. Câmaras de Combustão dos Motores de IPC 
8.6.6.1. Câmaras de injecção di recta 
8.6.6.2. Câmaras de injecção i ndirecta 
8.7. Variabil idade da Combustão 
8.7.1. Valores Experimentais de VAR,,.; 
8.8. Motores com Diferentes Processos de Combustão 
8.8. l. Motores de Carga Estrati fi cada 
8.8.1. 1. Motor Honda CVCC 
8.8. l. 2. lnjccção directa 
8.8.2. CA I ("Controlled Auto lgnition") 
8.8.3. Motores HCCI (Homogeneous Charge Compression lgnition) 
Capítulo 9 PRODUÇÃO E ELIMINAÇÃO DE POLUENTES 
9. 1. Introdução 
9.2. Legislação Europeia 
9.2. 1. Dados His tóricos 
9.2.2. Legislação Europeia Actual (automóveis) 
9.2.3. Legis lação Europeia Actual (pesados) 
9.3. Poluentes 
9.3.1. Proveniência dos Poluentes 
9.3. l. l. Motores de ign ição comandada 
9.3.1.2. Motores de ignição por compressão 
9.3. 1.3. Fontes de poluentes na Europa 
9.3.2. Toxicidade dos Poluentes 
9.4. Mecanismo de Formação de Poluentes 
9.4.1. Óxidos de Azoto 
9.4.2. Monóxido de Carbono 
9.4.3. Hidrocarbonetos não Queimados 
9.4.4. Partículas ou Fumo 
9.5. Soluções para o Problema 
xii 
283 
283 
28-1 
28-1 
28-1 
286 
286 
287 
288 
288 
288 
289 
289 
290 
290 
290 
290 
290º 
291 
292 
293 
294 
295 
295 
296 
297 
298 
300 
303 
303 
306 
307 
308 
31 1 
312 
312 
312 
31 4 
314 
315 
316 
316 
318 
319 
320 
322 
9.5.1. Soluções Iniciais 
9.5.1.1. Legislação federal do Es tados Unidos 
9 .5.2. Motores de Carga Estratificada 
9 .5.3. Catal isador de Triplo Efei to. Sonda À. ·'Closed-Loop'" e lnj. Electrónica 
9.5.3.1. Reacções no catalisador 
9.5.4. Motores de Queima Pobre 
9.5.5. Motores Diesel 
9.5.5.1. Catalisadores de oxidação 
9.5.5.2. Redução selectiva de NO, 
9.5.5.3. Adsorção de NO< 
9.5.5.4. EGR (recirculação dos gases do escape) 
9.5.5.5 . Conteúdo de enxofre do combustível 
9.5.5 .6. Número de válvulas 
9.5.5. 7. Turbulência 
9.5.5.8. Avanço da injecção 
9.5.5.9. Pressão de injecção 
9.9.5 . 10. Componentes 
9.9.5. 11. Turbo-compressores e "inter-coolers·· 
9.9.5 . 12. Fi ltros de partíc ulas 
9.9.5.13. Sis temas de injecção 
9.6. Motores a 2 Tempos 
9.7. "On-Board Diagnostics" - OBD 
9 .7. 1. OBD 1 e OBD li 
9.7 .2. Funcionamento 
9.7 .3. Códigos 
9.7.4. Análise ao Catalisador 
9.8. Síntese 
Capítulo 10 CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMENTO E CÁLCULO 
10.1. Rendimentos 
10. 1.1. Rendimento de Combustão 
10.1.1. l. Dissociação 
10 . 1. 1.2. Preparação da mistura 
10. 1.1.3. Turbulência 
10 . 1. 1 .4 . Modelo de libertação de calor 
10. 1.1.5. Cálculo da taxa de libertação de calor 
10.1.2. Rendimen to Adiabático 
10. 1.2. 1. Transfe rência de ca lor para as paredes da câmara de combustão 
10. 1.2.2. Motores adiabáticos 
10. 1.2.3. lnflu!ncia das cond ições de funcionamento 
10.1.3. Rendimento teórico 
10.1 .4. Rendimento Re lativo às Propriedades dos Fluidos 
10. 1.4 .1. Riqueza da mistura 
10. 1.4 .2. Calor específico do ar 
10. 1.4.3. Propriedades dos gases inte rvenientes 
10.1.5. Rendimento Incrente 
10. 1.5. 1. Cálculo da t ransferência de calor num motor 
indico 
322 
322 
323 
325 
326 
326 
327 
329 
329 
329 
330 
330 
330 
33 1 
331 
332 
332 
332 
333 
333 
334 
335 
336 
337 
338 
339 
340 
341 
34 1 
342 
344 
344 
344 
345 
347 
347 
348 
349 
350 
351 
352 
353 
353 
355 
356 
358 
xm 
. _ ) 
Motores do Combustlo Interna 
8.5.5.2. Combustão explosiva (cinética) 
8.5.5.3. Combustão progressiva (d ifus iva) 
8.5.5.4. Combustão por difusão 
8.6. Parâmetros d:i Combustào no Motores de IPC 
8.6.1. Sistema de lnjecção 
8.6.1.1. Atomização 
8.6.1.2. Penetração do "spray"' 
8.6.1.3. Di stribuiçào dos tamanhos das gotas 
8.6. l.4. Avanço da injecção 
8.6.1.5. Carga ou quantidade de massa injectada 
8.6.2. Turbulência 
8.6.3. Taxa de Compressão 
8.6.4. Combust íveis 
8.6.5. Out ros Parâmetros 
8.6.5.1. Pressào e temperaturas de admissão 
8.6.5.2. Sobreal imentação 
8.6.5.3. Velocidade do motor 
8.6.6. Câmaras de Combustão dos Motores de IPC 
8.6.6.1. Câmaras de injecção di recta 
8.6.6.2. Câmaras de injecção i ndirecta 
8.7. Variabil idade da Combustão 
8.7.1. Valores Experimentais de VAR,,.; 
8.8. Motores com Diferentes Processos de Combustão 
8.8. l. Motores de Carga Estrati fi cada 
8.8.1. 1. Motor Honda CVCC 
8.8. l. 2. lnjccção directa 
8.8.2. CA I ("Controlled Auto lgnition") 
8.8.3. Motores HCCI (Homogeneous Charge Compression lgnition) 
Capítulo 9 PRODUÇÃO E ELIMINAÇÃO DE POLUENTES 
9. 1. Introdução 
9.2. Legislação Europeia 
9.2. 1. Dados His tóricos 
9.2.2. Legislação Europeia Actual (automóveis) 
9.2.3. Legis lação Europeia Actual (pesados) 
9.3. Poluentes 
9.3.1. Proveniência dos Poluentes 
9.3. l. l. Motores de ign ição comandada 
9.3.1.2. Motores de ignição por compressão 
9.3. 1.3. Fontes de poluentes na Europa 
9.3.2. Toxicidade dos Poluentes 
9.4. Mecanismo de Formação de Poluentes 
9.4.1. Óxidos de Azoto 
9.4.2. Monóxido de Carbono 
9.4.3. Hidrocarbonetos não Queimados 
9.4.4. Partículas ou Fumo 
9.5. Soluções para o Problema 
xii 
283 
283 
28-1 
28-1 
28-1 
286 
286 
287 
288 
288 
288 
289 
289 
290 
290 
290 
290 
290º 
291 
292 
293 
294 
295 
295 
296 
297 
298 
300 
303 
303 
306 
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31 1 
312 
312 
312 
31 4 
314 
315 
316 
316 
318 
319 
320 
322 
9.5.1. Soluções Iniciais 
9.5.1.1. Legislação federal do Es tados Unidos 
9 .5.2. Motores de Carga Estratificada 
9 .5.3. Catal isador de Triplo Efei to. Sonda À. ·'Closed-Loop'" e lnj. Electrónica 
9.5.3.1. Reacções no catalisador 
9.5.4. Motores de Queima Pobre 
9.5.5. Motores Diesel 
9.5.5.1. Catalisadores de oxidação 
9.5.5.2. Redução selectiva de NO, 
9.5.5.3. Adsorção de NO< 
9.5.5.4. EGR (recirculação dos gases do escape) 
9.5.5.5 . Conteúdo de enxofre do combustível 
9.5.5 .6. Número de válvulas 
9.5.5. 7. Turbulência 
9.5.5.8. Avanço da injecção 
9.5.5.9. Pressão de injecção 
9.9.5 . 10. Componentes 
9.9.5. 11. Turbo-compressores e "inter-coolers·· 
9.9.5 . 12. Fi ltros de partíc ulas 
9.9.5.13. Sis temas de injecção 
9.6. Motores a 2 Tempos 
9.7. "On-Board Diagnostics" - OBD 
9 .7. 1. OBD 1 e OBD li 
9.7 .2. Funcionamento 
9.7 .3. Códigos 
9.7.4. Análise ao Catalisador 
9.8. Síntese 
Capítulo 10 CARACTERÍSTICAS DE FUNCIONAMENTO E CÁLCULO 
10.1. Rendimentos 
10. 1.1. Rendimento de Combustão 
10.1.1. l. Dissociação 
10 . 1. 1.2. Preparação da mistura 
10. 1.1.3. Turbulência 
10 . 1. 1 .4 . Modelo de libertação de calor 
10. 1.1.5. Cálculo da taxa de libertação de calor 
10.1.2. Rendimen to Adiabático 
10. 1.2. 1. Transfe rência de ca lor para as paredes da câmara de combustão 
10. 1.2.2. Motores adiabáticos 
10. 1.2.3. lnflu!ncia das cond ições de funcionamento 
10.1.3. Rendimento teórico 
10.1 .4. Rendimento Re lativo às Propriedades dos Fluidos 
10. 1.4 .1. Riqueza da mistura 
10. 1.4 .2. Calor específico do ar 
10. 1.4.3. Propriedades dos gases inte rvenientes 
10.1.5. Rendimento Incrente 
10. 1.5. 1. Cálculo da t ransferência de calor num motor 
indico 
322 
322 
323 
325 
326 
326 
327 
329 
329 
329 
330 
330 
330 
33 1 
331 
332 
332 
332 
333 
333 
334 
335 
336 
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339 
340 
341 
34 1 
342 
344 
344 
344 
345 
347 
347 
348 
349 
350 
351 
352 
353 
353 
355 
356 
358 
xm 
Motores de Combustl o lnlern1 
10. 1.5.2. Calor ( latentt:J da 'apori1.ação do combu,ti\'cl 
1O.1.6. Eficiência da Bombagem 
10. 1.6.1. Passagem nas ,-ál ,·ulas 
10. 1.6.2. Nümero de Mach e Índice de Mach 
10. 1.6.3. Prc>sào média de bombagem 
10. 1.6..1.
Ga,es rc1'iduai~ 
10 . 1.6.5. Passagem na vál \'ula limitadora do ar (acelerndor) 
1O.1. 7. Rendimento Mecânico 
10.1.7.1. Pi stão. ~egmentos e ci lindro 
10.1. 7 . '.L Ch umaceiras 
10. 1.7.3. S istenrn de distribuição 
10. 1.7.4. Acessór ios 
10.1.7.5 . At ri to toia l 
l 0.1. 7 .6. Medição das perdas de atrito 
10. 1.8. Efic iência Volumétrica 
l 0. 1.8. l. Mode los de cálculo do> fluxos de g:ís no motor 
10. 1.8.2 . Efeito de sin tonia e ine rcial dos gases de admissão e escape 
10.1.8.3. Cálc ul o de escape do motor a 2 lempos 
10. 1.8.4. Calo r latente de vaporização do combust ível 
10.1.8.5. Temperatura do motor 
10.2. Balanço de Energia do Motor 
10.3. Cálc ulo da Energia Descarregada nos Gases do Escape 
10.4. Cálculo da Riqueza da Mistura 
10.4. 1. Métodos de Cálculo 
10.4.1. 1. Shell -Thorn ton 1 
10.4.1.2. Shell-Thornton li 
10.4.1.3. Equação de Spindt 
10.4.2. Riqueza da Mis tura (<P) E Coeficiente de Excesso de Ar (À.) 
10.5. Controlo do Motor 
10.5. 1. O Sistema de lnjecção 
10.5. 1.1. Med ição do caudal de ar 
10.5. 1.2. l njecção de gasol ina 
10.5.2. Ignição 
10.5.3. "Ralent i" 
10.5.4. Tempo de Resposta 
Capítulo 11 TESTE DE MOTORES 
11.1. Introdução 
1 1.2. Tipos de Dinamómet ros 
11.2. 1. Dinamómetros de iné rc ia 
11 .2.2. Dinamó metros hidráulicos 
11.2.3. Dinamómetros eléctricos 
11.2. 4. Dinamómetros de fri cção 
11.2.5. Comparação entre dinamó met ros 
11.3. O Laboratório de Teste 
1 l .4. Carga Térmica Re tirada na Ventilação 
11 .4.1. Convecção e radiação do motor 
xiv 
36 1 
36 1 
362 
363 
365 
366 
366 
367 
369 
37 1 
373 
375 
376 
376 
377 
379 
379 
38 1 
383 
383 
384 
385 
387 
388 
389 
389 
389 
390 
391 
39 1 
391 
395 
401 
402 
402 
405 
405 
406 
407 
408 
408 
409 
409 
411 
4 14 
4 14 
11 ..1.2. Convecção e radiaçào do escape 
11 ..1.3. Perdas no dinamómetro 
11 .4..1. Perdas nas tu bagens de água que nte 
11 .5. Fornecimento de Combustível. Óleo. Água. Ar e Retiragem de Gases Queimados e 
Suas Medi ções 
11 .5.1. Fornecimento de combustível 
11.5.2. Água de arre fecimen to 
11 .5.3. Água de combustão 
11.5..t. Gases de Escape 
BIBLIOGRAFIA 
ÍNDICE REM ISSIVO 
lodice 
414 
415 
4 15 
416 
416 
417 
418 
420 
423 
43 1 
.. 
Motores de Combustl o lnlern1 
10. 1.5.2. Calor ( latentt:J da 'apori1.ação do combu,ti\'cl 
1O.1.6. Eficiência da Bombagem 
10. 1.6.1. Passagem nas ,-ál ,·ulas 
10. 1.6.2. Nümero de Mach e Índice de Mach 
10. 1.6.3. Prc>sào média de bombagem 
10. 1.6..1. Ga,es rc1'iduai~ 
10 . 1.6.5. Passagem na vál \'ula limitadora do ar (acelerndor) 
1O.1. 7. Rendimento Mecânico 
10.1.7.1. Pi stão. ~egmentos e ci lindro 
10.1. 7 . '.L Ch umaceiras 
10. 1.7.3. S istenrn de distribuição 
10. 1.7.4. Acessór ios 
10.1.7.5 . At ri to toia l 
l 0.1. 7 .6. Medição das perdas de atrito 
10. 1.8. Efic iência Volumétrica 
l 0. 1.8. l. Mode los de cálculo do> fluxos de g:ís no motor 
10. 1.8.2 . Efeito de sin tonia e ine rcial dos gases de admissão e escape 
10.1.8.3. Cálc ul o de escape do motor a 2 lempos 
10. 1.8.4. Calo r latente de vaporização do combust ível 
10.1.8.5. Temperatura do motor 
10.2. Balanço de Energia do Motor 
10.3. Cálc ulo da Energia Descarregada nos Gases do Escape 
10.4. Cálculo da Riqueza da Mistura 
10.4. 1. Métodos de Cálculo 
10.4.1. 1. Shell -Thorn ton 1 
10.4.1.2. Shell-Thornton li 
10.4.1.3. Equação de Spindt 
10.4.2. Riqueza da Mis tura (<P) E Coeficiente de Excesso de Ar (À.) 
10.5. Controlo do Motor 
10.5. 1. O Sistema de lnjecção 
10.5. 1.1. Med ição do caudal de ar 
10.5. 1.2. l njecção de gasol ina 
10.5.2. Ignição 
10.5.3. "Ralent i" 
10.5.4. Tempo de Resposta 
Capítulo 11 TESTE DE MOTORES 
11.1. Introdução 
1 1.2. Tipos de Dinamómet ros 
11.2. 1. Dinamómetros de iné rc ia 
11 .2.2. Dinamó metros hidráulicos 
11.2.3. Dinamómetros eléctricos 
11.2. 4. Dinamómetros de fri cção 
11.2.5. Comparação entre dinamó met ros 
11.3. O Laboratório de Teste 
1 l .4. Carga Térmica Re tirada na Ventilação 
11 .4.1. Convecção e radiação do motor 
xiv 
36 1 
36 1 
362 
363 
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366 
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389 
390 
391 
39 1 
391 
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401 
402 
402 
405 
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409 
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4 14 
4 14 
11 ..1.2. Convecção e radiaçào do escape 
11 ..1.3. Perdas no dinamómetro 
11 .4..1. Perdas nas tu bagens de água que nte 
11 .5. Fornecimento de Combustível. Óleo. Água. Ar e Retiragem de Gases Queimados e 
Suas Medi ções 
11 .5.1. Fornecimento de combustível 
11.5.2. Água de arre fecimen to 
11 .5.3. Água de combustão 
11.5..t. Gases de Escape 
BIBLIOGRAFIA 
ÍNDICE REM ISSIVO 
lodice 
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416 
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418 
420 
423 
43 1 
.. 
Glossário de Símbolos e Termos 
GLOSSÁRIO DE SÍMBOLOS E TERMOS 
LETRAS ROMANAS 
a - (=,/r R T) velocidade do som (m/s) 
a - constan te(-) - Cap.10 
a - raio da cambota (m) - Cap.4 
A - área (m') 
A/F - relação ar-combustível (-] 
b - fracção de CO nos gases de escape (-) - Cap.6 
B - bi nário (N·m) 
ºpi h.A/l) (-) - Cap.3 
R -T,\l-t-7FJ 
B - constante ( B 
c - capacidade calorífica específica [J/(kg·K)] 
c - fracção de carbono no combustível (-) - Cap.6 
e - folga (diferença entre raios) (mm ) - Cap. 10 
C - curso (m) 
C - capacidade c al orífica [J/K] 
Q 
C - constante (C=-p1-) [-] - Cap.3 
R·T. 
C - carga (binário) de travagem do dinamómetro (N·m) - Cap.11 
C0 - coefic iente de descarga(·) 
xvll 
Glossário de Símbolos e Termos 
GLOSSÁRIO DE SÍMBOLOS E TERMOS 
LETRAS ROMANAS 
a - (=,/r R T) velocidade do som (m/s) 
a - constan te(-) - Cap.10 
a - raio da cambota (m) - Cap.4 
A - área (m') 
A/F - relação ar-combustível (-] 
b - fracção de CO nos gases de escape (-) - Cap.6 
B - bi nário (N·m) 
ºpi h.A/l) (-) - Cap.3 
R -T,\l-t-7FJ 
B - constante ( B 
c - capacidade calorífica específica [J/(kg·K)] 
c - fracção de carbono no combustível (-) - Cap.6 
e - folga (diferença entre raios) (mm ) - Cap. 10 
C - curso (m) 
C - capacidade c al orífica [J/K] 
Q 
C - constante (C=-p1-) [-] - Cap.3 
R·T. 
C - carga (binário) de travagem do dinamómetro (N·m) - Cap.11 
C0 - coefic iente de descarga(·) 
xvll 
Motores dt Combusllo Interna 
~~~~~~~~~~ 
C'
0 
- codicicnte de descarga referido i1 área da dlvula ( 1í ~,;) 
cr - capacidade calorífica e>pecífica a pre,sào constan te (J/kg·K) 
C
5 
- consumo e'pecífico (g/kW·h1 
e, - capacidade calorífica e'pecífica a volume con>tantc (J/kg·K) 
d - diâmetro da ha~tc da válvula (m m) - Cap. I O 
D - diâmetro do cilindro 1 mi 
e - eficiência(-) 
f - coeficiente de atrito(-) 
/' - fracção de calor fornecido (-) 
F - força (N) 
h - coeficiente de transfe rênc ia de calor (W/m'· K) 
h - fracção de hidrogénio no combustível(-) - Cap.6 
H - en1alpia (J ) 
I - inércia (kg·m'J 
I - índice de rotaciona l idade ("swirl"' ou .. tumble"') (-) - Cap. I O 
k - condut ibilidade térmica (W/m·K) 
k - concen1ração de CO, nos gases de e scape (-) - Cap.6 
1 - comprimen to da biela (m) 
1- fracção de lastro no combustível(-) - Cap.6 
L - di stancia (m) 
m - massa (kg) 
m - caudal mássico (kg/s) 
M - massa molar (kg/kmol) 
M- número de Mach (-) 
n - número de ci 1 indros (-) 
n - constante (-) - Cap. I O 
N - nº de moles (kmo l) 
N - velocidade de rotação (rot/s) 
Nu - número de Nusselt (Nu= hkl ) (-) 
o- fracção de oxigénio no combustível ( -) - Cap.6.3 
o - concentração de o, nos gases de escape (-) - Cap.6.3.2 
OIF - relação mássica oxigénio-combus tível 
p - pressão (Pa) 
proa - pressão média de a tri to (kPa) 
pme - pressão média efectiva (bar) 
pmi - pressão méd ia indicada (bar) 
Q - poder calorífico de um combustível (J/kg ou
MJ/kg) 
Q - calor (J) - Cap.3 
R - constante específica de um gás [J/(kg· K)] 
R - raio da cambota (=012) ( m) 
( pvL) Re - número de Reynolds Re=µ (-) 
s - di stânc ia entre pi stão e cambota (m) - Cap.4 
xviii 
l rn ' 1 
Glossário de Símbolos e Termos 
-
s - fracç ão de enxofre (- l - Cap.6 
S - entropia IJ/K 1 
s _re lação de esca la entre motores(-) - CapA 
1 - 1cmpo f'-l 
T - 1cmpcra1ura ( K ou ºC J 
T - número de tempos do motor <-> - Cap.4 
V-ene rg ia interna (JJ 
1 - 'elocidade (m/s) 
V - volume (m"J 
v - velocidade méd ia (m/s) 
l i ' - 1rabalho (J) 
IV - po1ência ( W) 
t - fr:acç:lo molar ou mássica (-) 
z - conccntraçlio de CO nos gases de escape (-) - Cap.6 
z - índ ice de Mach (-) 
LETRAS GREGAS 
f3 - quocienle entre pressões (,8 = .& )[-] 
Pi 
f3 - ângulo de corte da válvu la(º) - Cap. I O 
/j - relação de combustão a pressão constante (-1 
LI - diferença 
E' - 1axa de compressão (fr-t 
efl- riqueza da mis tura (~= fr- ) (-) 
y- quociente ent re capacidades caloríficas (-) 
1) - rendimento (-) 
À - coeficiente de excesso de ar ( Â. = (J, ) (-) 
/ F.., 
µ - viscos idade (Pa.s) 
1C = 3.141591-l 
6- ângulo de cambota(º) - Cap.10 
6 - ângulo de cambota (rad) - Cap.1 1 
6- ângu lo (rad) - Cap.4 
p - massa volúmica (kg/m1) 
C1 - relação de expansão (-] 
w - aceleração angular ( rad/s') 
D - velocidade de rotação (rad/s) T 
'1' - relação de combustão a volume constante do ciclo misto ('I' =!2.=-1..) [-) 
Pi Ti 
xlx 
Motores dt Combusllo Interna 
~~~~~~~~~~ 
C'
0 
- codicicnte de descarga referido i1 área da dlvula ( 1í ~,;) 
cr - capacidade calorífica e>pecífica a pre,sào constan te (J/kg·K) 
C
5 
- consumo e'pecífico (g/kW·h1 
e, - capacidade calorífica e'pecífica a volume con>tantc (J/kg·K) 
d - diâmetro da ha~tc da válvula (m m) - Cap. I O 
D - diâmetro do cilindro 1 mi 
e - eficiência(-) 
f - coeficiente de atrito(-) 
/' - fracção de calor fornecido (-) 
F - força (N) 
h - coeficiente de transfe rênc ia de calor (W/m'· K) 
h - fracção de hidrogénio no combustível(-) - Cap.6 
H - en1alpia (J ) 
I - inércia (kg·m'J 
I - índice de rotaciona l idade ("swirl"' ou .. tumble"') (-) - Cap. I O 
k - condut ibilidade térmica (W/m·K) 
k - concen1ração de CO, nos gases de e scape (-) - Cap.6 
1 - comprimen to da biela (m) 
1- fracção de lastro no combustível(-) - Cap.6 
L - di stancia (m) 
m - massa (kg) 
m - caudal mássico (kg/s) 
M - massa molar (kg/kmol) 
M- número de Mach (-) 
n - número de ci 1 indros (-) 
n - constante (-) - Cap. I O 
N - nº de moles (kmo l) 
N - velocidade de rotação (rot/s) 
Nu - número de Nusselt (Nu= hkl ) (-) 
o- fracção de oxigénio no combustível ( -) - Cap.6.3 
o - concentração de o, nos gases de escape (-) - Cap.6.3.2 
OIF - relação mássica oxigénio-combus tível 
p - pressão (Pa) 
proa - pressão média de a tri to (kPa) 
pme - pressão média efectiva (bar) 
pmi - pressão méd ia indicada (bar) 
Q - poder calorífico de um combustível (J/kg ou MJ/kg) 
Q - calor (J) - Cap.3 
R - constante específica de um gás [J/(kg· K)] 
R - raio da cambota (=012) ( m) 
( pvL) Re - número de Reynolds Re=µ (-) 
s - di stânc ia entre pi stão e cambota (m) - Cap.4 
xviii 
l rn ' 1 
Glossário de Símbolos e Termos 
-
s - fracç ão de enxofre (- l - Cap.6 
S - entropia IJ/K 1 
s _re lação de esca la entre motores(-) - CapA 
1 - 1cmpo f'-l 
T - 1cmpcra1ura ( K ou ºC J 
T - número de tempos do motor <-> - Cap.4 
V-ene rg ia interna (JJ 
1 - 'elocidade (m/s) 
V - volume (m"J 
v - velocidade méd ia (m/s) 
l i ' - 1rabalho (J) 
IV - po1ência ( W) 
t - fr:acç:lo molar ou mássica (-) 
z - conccntraçlio de CO nos gases de escape (-) - Cap.6 
z - índ ice de Mach (-) 
LETRAS GREGAS 
f3 - quocienle entre pressões (,8 = .& )[-] 
Pi 
f3 - ângulo de corte da válvu la(º) - Cap. I O 
/j - relação de combustão a pressão constante (-1 
LI - diferença 
E' - 1axa de compressão (fr-t 
efl- riqueza da mis tura (~= fr- ) (-) 
y- quociente ent re capacidades caloríficas (-) 
1) - rendimento (-) 
À - coeficiente de excesso de ar ( Â. = (J, ) (-) 
/ F.., 
µ - viscos idade (Pa.s) 
1C = 3.141591-l 
6- ângulo de cambota(º) - Cap.10 
6 - ângulo de cambota (rad) - Cap.1 1 
6- ângu lo (rad) - Cap.4 
p - massa volúmica (kg/m1) 
C1 - relação de expansão (-] 
w - aceleração angular ( rad/s') 
D - velocidade de rotação (rad/s) T 
'1' - relação de combustão a volume constante do ciclo misto ('I' =!2.=-1..) [-) 
Pi Ti 
xlx 
Motores de Combustlo Interne 
ÍNDICES 
O - início 
a - acrial: aproveitado (calor). ar, a1ri10 
"'' - árvore de camcs 
ad - admissão 
ap - apoio 
~1r - ar 
nrr - arrefecimenlo 
B - bombagem 
C- combu stão 
e - combuslão , compressão, cilindro, relativo à ci l indrada 
cc - câmara de combus tão 
D - Diese l (molor) 
e - escape. efecti vo 
E - entrada 
esc - escape 
est - es1equ iomé1rico 
esteq - estequiomé1rico 
f - combusiíve l 
F - frio 
g - geométrica 
ge - gases de escape 
i - indicado, infe rior 
l - ine rente 
TC- ignição comandada (motor de) 
j - jusa nte 
m - moniante, médio 
M - mecânico; do motor, relativo a massa 
max - máxi mo 
med - média 
mist - mistura 
mo - moe nte 
MT - máquina térmica 
oh - oscil ante hidrodinamico 
om - oscilante mis lo 
opt - óptimo 
p - a pressão constante 
p - pe rdas , pistão, produ tos de combustão 
P - referente às propriedades do fluido 
pi - inferior a pressão constanle (refe re nte a poder calorífico) 
PMI - ponto morto inferi or 
PMS - ponto morto superi or 
Q - quente 
R - resistente 
real - da reacção que acontece real mente 
rest - restante 
"" 
Gloss6rio do Símbolos e Termos 
rct - retida 
5 - .. sw irl .. 
s -sede (da válvula). seco, superi or 
S - <nída 
:.p - >eguidor plano 
·'' - s.:guidor de rolamento 
1 - teórico 
T- total 
101- total 
turb - turbulência 
1• - a volume constanle, válvula 
v - varrido (vo lum e varrido) 
V - relali vo ao volume 
vol - volumétrica 
GLOSSÁRIO DE TERMOS 
(siglas e palavras inglesas, francesas e portuguesas) 
AIF - re lação a r-combu stível (em massa) 
biodiesel - és ter de óleo vegetal 
biogás - gás proveniente de decomposiç ão de matéria orgânica rico em metano 
b/ower - ventil ador 
boost - sobre-pressão originada por sobrealimentação do motor 
borboleta - válvula (circ ular que se move angularmente) restri tora da entrada de ar para o colector de 
admi ssão 
by-pass - passagem alte rn at iva 
e - átomo de carbono 
C/H - re lação entre o número de á tomos de carbono e de hidrogénio 
choke - válvu la restritora da entrada de ar para o carburador, enriquecendo assim a mistura 
Cll - índice de cetano calculado 
closed-loop - co nt rolo em " malha fechada" 
CNG (compressed natural gas) - gás natural comprimi do 
common-rail - sistema de injecção (motores Diesel) no qual uma conduta fornece o combustível a 
pressão constante a vários injectores 
CPU (central processing un it) - controlador electrónico 
cracking - processo químico de "divisão" de cadeias de hidrocarbonetos 
cross-flow - culassa com a entrada da admissão e saída do escape e m lados opostos 
cruzeta - peça com movimen to de t rans lação interposta entre pis tão e biela 
cu/assa - cabeça do motor 
cu toff rntio - duração da inj ecção no cic lo Diese l 
Cv - cavalo vapor (equivale nte ao francês eh ou ao al emão PS) 
DeNOx - catali sadores que reduzem o teor dos NOx 
detonação - denominação i ncorrecta de knock (combustão anormal ) 
DI - injecção directa (motores Diesel) 
DLC (diagnostic link connector) - ligação para diagnóst ico (sistemas OBD) 
JUC i 
Motores de Combustlo Interne 
ÍNDICES 
O - início 
a - acrial: aproveitado (calor). ar, a1ri10 
"'' - árvore de camcs 
ad - admissão 
ap - apoio 
~1r - ar 
nrr - arrefecimenlo 
B - bombagem 
C- combu stão 
e - combuslão , compressão, cilindro, relativo à ci l indrada 
cc - câmara
de combus tão 
D - Diese l (molor) 
e - escape. efecti vo 
E - entrada 
esc - escape 
est - es1equ iomé1rico 
esteq - estequiomé1rico 
f - combusiíve l 
F - frio 
g - geométrica 
ge - gases de escape 
i - indicado, infe rior 
l - ine rente 
TC- ignição comandada (motor de) 
j - jusa nte 
m - moniante, médio 
M - mecânico; do motor, relativo a massa 
max - máxi mo 
med - média 
mist - mistura 
mo - moe nte 
MT - máquina térmica 
oh - oscil ante hidrodinamico 
om - oscilante mis lo 
opt - óptimo 
p - a pressão constante 
p - pe rdas , pistão, produ tos de combustão 
P - referente às propriedades do fluido 
pi - inferior a pressão constanle (refe re nte a poder calorífico) 
PMI - ponto morto inferi or 
PMS - ponto morto superi or 
Q - quente 
R - resistente 
real - da reacção que acontece real mente 
rest - restante 
"" 
Gloss6rio do Símbolos e Termos 
rct - retida 
5 - .. sw irl .. 
s -sede (da válvula). seco, superi or 
S - <nída 
:.p - >eguidor plano 
·'' - s.:guidor de rolamento 
1 - teórico 
T- total 
101- total 
turb - turbulência 
1• - a volume constanle, válvula 
v - varrido (vo lum e varrido) 
V - relali vo ao volume 
vol - volumétrica 
GLOSSÁRIO DE TERMOS 
(siglas e palavras inglesas, francesas e portuguesas) 
AIF - re lação a r-combu stível (em massa) 
biodiesel - és ter de óleo vegetal 
biogás - gás proveniente de decomposiç ão de matéria orgânica rico em metano 
b/ower - ventil ador 
boost - sobre-pressão originada por sobrealimentação do motor 
borboleta - válvula (circ ular que se move angularmente) restri tora da entrada de ar para o colector de 
admi ssão 
by-pass - passagem alte rn at iva 
e - átomo de carbono 
C/H - re lação entre o número de á tomos de carbono e de hidrogénio 
choke - válvu la restritora da entrada de ar para o carburador, enriquecendo assim a mistura 
Cll - índice de cetano calculado 
closed-loop - co nt rolo em " malha fechada" 
CNG (compressed natural gas) - gás natural comprimi do 
common-rail - sistema de injecção (motores Diesel) no qual uma conduta fornece o combustível a 
pressão constante a vários injectores 
CPU (central processing un it) - controlador electrónico 
cracking - processo químico de "divisão" de cadeias de hidrocarbonetos 
cross-flow - culassa com a entrada da admissão e saída do escape e m lados opostos 
cruzeta - peça com movimen to de t rans lação interposta entre pis tão e biela 
cu/assa - cabeça do motor 
cu toff rntio - duração da inj ecção no cic lo Diese l 
Cv - cavalo vapor (equivale nte ao francês eh ou ao al emão PS) 
DeNOx - catali sadores que reduzem o teor dos NOx 
detonação - denominação i ncorrecta de knock (combustão anormal ) 
DI - injecção directa (motores Diesel) 
DLC (diagnostic link connector) - ligação para diagnóst ico (sistemas OBD) 
JUC i 
Motores de Combustlo lntern•-----------------------------------
DME - éter dimetílico 
DOHC (double º' crhead camshaft) - dupla :ín·ore de carnes à cabeça 
down.<izing - redução d:1' dimensões (cilindrada) dum motor 
d11el/ (àngulo em) - tempo em que o platinado se encontra fechado 
EGR (exhaust ga<. recircula1ion) - recirculação do> gases de escape 
en~rg) c.1rrier - combustíveis que tran sporiam a energia de uma fonte parn ser u>ada 
e;1equiomt!tric11 (mistura) - mis1ura que. aquando da sua combus1ão. usa todo o ar para que imar iodo o 
combustível 
Euro li. Ili. IV e V- limites europeus de emissões de poluentes 
Fi.<cher-Tropsch - processo de produção de co mbus tíveis líquidos si ntéticos 
f/a.<h point - temperalura para a qual se produz naturalmente uma mistura estequiométrica do seu 
vapor com o ar 
fly-by-wire - s is1ema electrónico de comando do motor (sem cabos) 
gas-guzzlers - de elevado consumo de gasolina 
gicleur - calibre (orifício calibrado) de controlo do caudal da gasolina 
GPL - gases de petróleo liquefeitos 
H - dtomo de hidrogénio 
HIC - relação entre o número de átomosº de hidrogé nio e de carbono 
HC - hidrocarbonetos nilo queimados 
HCCI (homogeneou~ charge compression ignition) - motores de igniçilo por compressilo de misturas 
homogénias 
/C - índice de celano 
/C- (motor de) ignição comandada 
índice de Mach - relação entre a velocidade e a do som 
inter-cooler- permutador de calor para arrefecimento do ar de admissilo comprimido 
10 - índice d e octano 
IPC- (moior de) ignição por compressão 
knock - comb ustão anormal que produz um ruído característ ico ('"grilar") 
LIF - limite inferior de flamabilidade 
LNG (liquid natural gas) - gás natural líquido 
LPG (liquid petroleum gases) - gases de petróleo liquefeito 
LSF- limite s uperior de flamabilidade 
MAP (manifold absolute pressurc) - p ressão absoluta do colector de admissão 
MIL (malfunction indication lamp) - 15mpada indicadora de mau funcionamento 
mi/d hybrid - veículo com apoio el~ctrico ao motor de combustão interna 
MON (motor octane num ber) - índice de ociano '"motor"' 
MP/ (multi-poinl injection system) - injecçào multi ponto 
MTBE - éter metil. terc-butílico 
NG (natural gas) - gás natural 
NMHC (non-methane hydrocarbons) -- hidrocarbonetos não que imados (sem me tano) 
NOx- óxidos de azoto 
OBD (on board diagnos tics) - diagnóstico do motor 
OHC (overhead cams haft) - árvore de carnes à cabeça 
PC/ - poder calorífico inferior 
PCS - poder calorífico superior 
PMI - ponto mono inferior 
PMS - ponto morto superior 
:uii 
--
Glosdrlo de Símbolos e Termos 
pop orr ,.,,,. . ., - vülvula limi1adora da pressão de admissão num turbo-compressor 
pour point - temperatura a partir da qual uma sub,tância come ça a '"escorrer .. 
rn/.:nri - motor funcionando sem carga resistente 
r:im-pip.: - condu1a~ de admissão estudadas para o r iginarem efeitos de ressonància e/ou de iné rcia no 
ar de entrada 
r:11.:rc - (cm ingl~s ... backfire .. ) comhu •tão na conduta de e;cape ou de admissão 
RGE - recircu lação de gases de escape 
RON (rescarch oclane number) - índice de octano .. research .. 
SAE- Society of Automot ive Engineers (USA) 
SCR (selective catalytic reduction ) - redução catalítica selectiva dos NO., 
>t"tdfing - dcsgas1e por fricção entre came e impulsor 
.~e11si1ividade - diferença RON-MON 
slurry - mistura água-carvão (ou óleo-carvão) em forma d e lama 
MllOg - mistura de gases poluentes e nevoeiro 
SMD - Sautcr mcan dia meter (volume/drea do líquido dum spray) 
SPI (single-point inj ection sys1em) - injccção monoponto 
spray - conjun to d e gotas 
squi.sh - 1urbulência criada por esmagamento do ar num dado volume 
swirl - turbulencia rotati va de e ixo vertical 
TBA - dlcool lerc-butílico 
wrho compound - turbina no escape qu e fornece potência ao ve io motor 
trombetas - condulas de admissão individuais com forma de si no 
tumble - turbulência rotativa de eixo horizontal 
UNIECE - Comissão Económica das Nações Unidas para a Europa 
vapour-loc:k - obstrução dos s istemas d e fornecimento de combustível por vapor 
venturi - conduta convergente-divergente na qual o fluido aumenta a sua velocidade e baixa a sua 
pressilo 
voe (volatile organic compounds) - designação de hidrocarbonetos 
wasregate - válvula num turbo-compressor que permite a descarga de gases de escape 
xxiii 
Motores de Combustlo lntern•-----------------------------------
DME - éter dimetílico 
DOHC (double º' crhead camshaft) - dupla :ín·ore de carnes à cabeça 
down.<izing - redução d:1' dimensões (cilindrada) dum motor 
d11el/ (àngulo em) - tempo em que o platinado se encontra fechado 
EGR (exhaust ga<. recircula1ion) - recirculação do> gases de escape 
en~rg) c.1rrier - combustíveis que tran sporiam a energia de uma fonte parn ser u>ada 
e;1equiomt!tric11 (mistura) - mis1ura que. aquando da sua combus1ão. usa todo o ar para que imar iodo o 
combustível 
Euro li. Ili. IV e V- limites europeus de emissões de poluentes 
Fi.<cher-Tropsch - processo de produção de co mbus tíveis líquidos si ntéticos 
f/a.<h
point - temperalura para a qual se produz naturalmente uma mistura estequiométrica do seu 
vapor com o ar 
fly-by-wire - s is1ema electrónico de comando do motor (sem cabos) 
gas-guzzlers - de elevado consumo de gasolina 
gicleur - calibre (orifício calibrado) de controlo do caudal da gasolina 
GPL - gases de petróleo liquefeitos 
H - dtomo de hidrogénio 
HIC - relação entre o número de átomosº de hidrogé nio e de carbono 
HC - hidrocarbonetos nilo queimados 
HCCI (homogeneou~ charge compression ignition) - motores de igniçilo por compressilo de misturas 
homogénias 
/C - índice de celano 
/C- (motor de) ignição comandada 
índice de Mach - relação entre a velocidade e a do som 
inter-cooler- permutador de calor para arrefecimento do ar de admissilo comprimido 
10 - índice d e octano 
IPC- (moior de) ignição por compressão 
knock - comb ustão anormal que produz um ruído característ ico ('"grilar") 
LIF - limite inferior de flamabilidade 
LNG (liquid natural gas) - gás natural líquido 
LPG (liquid petroleum gases) - gases de petróleo liquefeito 
LSF- limite s uperior de flamabilidade 
MAP (manifold absolute pressurc) - p ressão absoluta do colector de admissão 
MIL (malfunction indication lamp) - 15mpada indicadora de mau funcionamento 
mi/d hybrid - veículo com apoio el~ctrico ao motor de combustão interna 
MON (motor octane num ber) - índice de ociano '"motor"' 
MP/ (multi-poinl injection system) - injecçào multi ponto 
MTBE - éter metil. terc-butílico 
NG (natural gas) - gás natural 
NMHC (non-methane hydrocarbons) -- hidrocarbonetos não que imados (sem me tano) 
NOx- óxidos de azoto 
OBD (on board diagnos tics) - diagnóstico do motor 
OHC (overhead cams haft) - árvore de carnes à cabeça 
PC/ - poder calorífico inferior 
PCS - poder calorífico superior 
PMI - ponto mono inferior 
PMS - ponto morto superior 
:uii 
--
Glosdrlo de Símbolos e Termos 
pop orr ,.,,,. . ., - vülvula limi1adora da pressão de admissão num turbo-compressor 
pour point - temperatura a partir da qual uma sub,tância come ça a '"escorrer .. 
rn/.:nri - motor funcionando sem carga resistente 
r:im-pip.: - condu1a~ de admissão estudadas para o r iginarem efeitos de ressonància e/ou de iné rcia no 
ar de entrada 
r:11.:rc - (cm ingl~s ... backfire .. ) comhu •tão na conduta de e;cape ou de admissão 
RGE - recircu lação de gases de escape 
RON (rescarch oclane number) - índice de octano .. research .. 
SAE- Society of Automot ive Engineers (USA) 
SCR (selective catalytic reduction ) - redução catalítica selectiva dos NO., 
>t"tdfing - dcsgas1e por fricção entre came e impulsor 
.~e11si1ividade - diferença RON-MON 
slurry - mistura água-carvão (ou óleo-carvão) em forma d e lama 
MllOg - mistura de gases poluentes e nevoeiro 
SMD - Sautcr mcan dia meter (volume/drea do líquido dum spray) 
SPI (single-point inj ection sys1em) - injccção monoponto 
spray - conjun to d e gotas 
squi.sh - 1urbulência criada por esmagamento do ar num dado volume 
swirl - turbulencia rotati va de e ixo vertical 
TBA - dlcool lerc-butílico 
wrho compound - turbina no escape qu e fornece potência ao ve io motor 
trombetas - condulas de admissão individuais com forma de si no 
tumble - turbulência rotativa de eixo horizontal 
UNIECE - Comissão Económica das Nações Unidas para a Europa 
vapour-loc:k - obstrução dos s istemas d e fornecimento de combustível por vapor 
venturi - conduta convergente-divergente na qual o fluido aumenta a sua velocidade e baixa a sua 
pressilo 
voe (volatile organic compounds) - designação de hidrocarbonetos 
wasregate - válvula num turbo-compressor que permite a descarga de gases de escape 
xxiii 
C1p. 1: Motores - Cl1ssilic1çl o e Prlnclplos de Funcionamento 
Capítulo 1 
MOTORES - CLASSIFICAÇÃO E 
, 
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMENTO 
1.1. INTRODUÇÃO 
As máquinas são omnipresentes no nosso mundo. Usamo-las para facilitar a nossa vida, para 
nos movimentarmos e para produzirmos beos e serviços. Este li vro vai iocidir sobre uma 
destas máquinas que queima combustível e produz trabalho, o MOTOR DE COMBUSTÃO 
INTERNA, disseminado por inúmeras utilizações , das quais, sem dúvida, a mais importante é 
ser fonte de potência para locomoção de veículos. Neste campo, o motor de combustão interna 
usa-se em automóveis, motos, camiões, locomotivas, navios, aviões, a lém de ter utilizações 
noutros campos tai s como a produção de electricidade (larga e pequena esca la) e outras 
menores utilizações (bombear água, produzir ar comprimido, mover máquinas, cortar relva ou 
árvores, etc.). 
Embora seja reconhecido que o motor de combus tão interna seja dos maiores responsáveis 
pela poluição atmosférica e pela diminuição das reservas de petróleo bruto, o seu uso 
continua a intensi ficar-se, principalmente nos transportes. É previsível que as melhorias do 
nível de vida na Europa Oriental e principalmente na Ásia (China, Índia) originem um 
incremento do uso do motor de combustão interna nas próximas décadas, antes que outras 
formas d e conversão de energia (pilhas de combustível, motores eléctricos) ou outras fontes 
de energia (renováveis incluindo álcoois, éteres e ésteres, hidrogénio e electricidade) venham 
substituir o binómio motor térmico - combustíveis fósseis. 
O motor de combustão interna (a pistão) foi in ventado no século XIX e foi das invenções que 
mais impacto te ve na sociedade e no nível de vida das populações. Actualmente , embora já 
ultrapassado por outras tecnologias ao nível da aviação (turbinas), dos caminhos de ferro 
C1p. 1: Motores - Cl1ssilic1çl o e Prlnclplos de Funcionamento 
Capítulo 1 
MOTORES - CLASSIFICAÇÃO E 
, 
PRINCIPIOS DE FUNCIONAMENTO 
1.1. INTRODUÇÃO 
As máquinas são omnipresentes no nosso mundo. Usamo-las para facilitar a nossa vida, para 
nos movimentarmos e para produzirmos beos e serviços. Este li vro vai iocidir sobre uma 
destas máquinas que queima combustível e produz trabalho, o MOTOR DE COMBUSTÃO 
INTERNA, disseminado por inúmeras utilizações , das quais, sem dúvida, a mais importante é 
ser fonte de potência para locomoção de veículos. Neste campo, o motor de combustão interna 
usa-se em automóveis, motos, camiões, locomotivas, navios, aviões, a lém de ter utilizações 
noutros campos tai s como a produção de electricidade (larga e pequena esca la) e outras 
menores utilizações (bombear água, produzir ar comprimido, mover máquinas, cortar relva ou 
árvores, etc.). 
Embora seja reconhecido que o motor de combus tão interna seja dos maiores responsáveis 
pela poluição atmosférica e pela diminuição das reservas de petróleo bruto, o seu uso 
continua a intensi ficar-se, principalmente nos transportes. É previsível que as melhorias do 
nível de vida na Europa Oriental e principalmente na Ásia (China, Índia) originem um 
incremento do uso do motor de combustão interna nas próximas décadas, antes que outras 
formas d e conversão de energia (pilhas de combustível, motores eléctricos) ou outras fontes 
de energia (renováveis incluindo álcoois, éteres e ésteres, hidrogénio e electricidade) venham 
substituir o binómio motor térmico - combustíveis fósseis. 
O motor de combustão interna (a pistão) foi in ventado no século XIX e foi das invenções que 
mais impacto te ve na sociedade e no nível de vida das populações. Actualmente , embora já 
ultrapassado por outras tecnologias ao nível da aviação (turbinas), dos caminhos de ferro 
Motores de Combustão Interno 
(motores eléctricos) e do~ navios d.: mui to grande porti: · e submarinos (usando motores 
nucleares) . continua sem concorrência no campo do transporte rodoviário. Podem-se encontrar 
motores térmicos com potências entre 1 O W e 1 O MW. mas a maioria apresenta valores na 
ordem das dezenas ou centenas de qui lowatts. Outros aspectos extremamente importantes são o 
rendimento e a .:missão de poluentes destas máqu inas. O rendimento dos motores te m subido ao 
longo das