Unidade 1 Introdução BR

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Professor Gustavo Simão
Motores e Combustão
(CCE0268)
Professor Gustavo Simão
gustavosimao@uol.com.br
Professor Gustavo Simão
Unidade I 
Introdução aos motores de combustão interna.
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Unidade I – Introdução aos motores de combustão interna.
• Definição e aplicação dos motores de combustão interna.
• Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
• Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo operativo e a 
disposição dos cilindros.
• Motores 2 tempos e 4 tempos.
• Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e móveis dos motores.
• Funcionamento dos motores de ignição por faísca elétrica (ICE).
• Funcionamento dos motores de ignição por compressão (ICO).
• Comparação e análise das diferenças de funcionamento.
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Unidade I – Introdução aos motores de combustão interna.
• Definição e aplicação dos motores de combustão interna.
• Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
• Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo operativo e a 
disposição dos cilindros.
• Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e móveis dos motores.
• Motores 2 tempos e 4 tempos.
• Funcionamento dos motores de ignição por faísca elétrica (ICE).
• Funcionamento dos motores de ignição por compressão (ICO).
• Comparação e análise das diferenças de funcionamento.
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Definição e aplicação dos motores de combustão interna.
Motor é uma máquina que converte qualquer forma de energia em trabalho
mecânico.
Motores de Combustão Interna são máquinas térmicas que permitem
transformar energia térmica (calorífica) em trabalho (energia mecânica).
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Definição e aplicação dos motores de combustão interna.
Aplicação
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Definição e aplicação dos motores de combustão interna.
Aplicação
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Definição e aplicação dos motores de combustão interna.
Aplicação
Professor Gustavo Simão
Definição e aplicação dos motores de combustão interna.
Aplicação
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Definição e aplicação dos motores de combustão interna.
Aplicação
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Definição e aplicação dos motores de combustão interna.
Aplicação
Wärtsilä-Sulzer RTA96-C : 14 cilindros, a potência total é de 108.920 CV e 7608 kN.m
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
História:
Os primeiros motores de combustão interna
utilizavam gases em vez de gasolina como
combustível. Em 1860, o engenheiro belga
Etienne Lenoir teve a primeira patente de
sucesso para um "motor de explosão“, com
potência de 1 CV.
Esse motor de dois tempos possuía um sistema de ignição com acumulador elétrico e
foi mecanicamente derivado de motores a vapor da época, mostrando os mesmos
inconvenientes, mas sem necessidade da caldeira pesada e volumosa. Em 1865,
centenas desses motores energizavam também máquinas de impressão, tornos e
bombas de água em Paris.
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
História:
A descrição do ciclo de quatro tempos deve-se ao francês Alphonse Beau de
Rochas que teve uma patente em 1862 intitulada "Novos trabalhos de
investigação sobre as condições práticas para a utilização de calor e geralmente
de força motriz". Esta tese não atraiu a atenção de nenhum fabricante e,
portanto, não suscitou nenhuma conquista.
Isto se prolongou 1876, quando houve a produção industrial do motor de
quatro tempos, de ignição com centelha de uma mistura explosiva
comprimida, conforme a patente depositada pelo alemão Nikolaus August
Otto.
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
História:
O primeiro motor de quatro tempos a queimar gasolina e realmente utilizável
foi co-projetado em 1885 por Gottlieb Daimler, sócio de Otto. No mesmo ano,
Karl Benz, alemão, também desenvolveu um bem- sucedido à explosão. Os
atuais motores funcionam basicamente semelhantes a esses.
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
Evolução:
Ford T
Motor de 17 HP
Velocidade máxima de 70 km/h
Cilindrada: 2.900 cm3
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
Evolução:
Em 1906, o primeiro Mercedes recebeu um motor de seis cilindros, projetado por
Maybach, o modelo M14126 de 11.080 cm³, e recebeu a designação de 120HP
Rennwagen.
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
Evolução:
Em 1905, um Darracq 200hp atingiu a marca de 175,44 km/h, marcando um novo
recorde de velocidade terrestre. O carro era equipado com um motor V-8 a 90° de
25.400 cm³, desenvolvido especialmente para o evento da quebra do recorde de
velocidade.
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
Evolução:
A influência da geometria da câmara de combustão já era estudada desde o começo
do século, pela Premier e seu modelo de quatro cilindros, com comando no cabeçote
acionado por engrenagem, este datado de 1903. A empresa belga Pipe também
aplicou o conceito da câmara hemisférica em seus motores, em 1905.
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
Evolução:
A alemã Auto Union mostraria sua capacidade de desenvolvimento com o modelo Tipo
C, de 1936, que possuía um motor V-16 com compressor mecânico de dois estágios,
capaz de gerar 388 kW (527 CV) de potência. Os modelos da Auto Union, que foram
projetados por Ferdinand Porsche, eram os principais representantes da Alemanha nas
corridas internacionais equipados com superalimentação, juntamente com a Mercedes
e os modelos W25A e posteriormente W125.
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
Evolução:
As inovações também deram-se nas áreas de materiais mais nobres, leves e
resistentes, combustíveis com maior poder calorífico e na forma de se alimentar a
câmara de combustão com combustível vaporizado. Os carburadores da época
estavam tornando-se cada vez mais eficientes, mas ainda havia muito que se
melhorar.
Em 1952, a Mercedes apresentou o modelo 300 SL, equipado com o primeiro motor
automobilístico que utilizava sistema de injeção mecânica direta de combustível
Bosch. Antes deste, apenas motores aeronáuticos possuíam este sistema de
alimentação.
Sistemas de injeção de água foram utilizados por motores aeronáuticos durante a
Segunda Guerra Mundial, como forma de aumento de potência e resfriamento da
câmara. Com a injeção de água, a temperatura era reduzida e o vapor gerado
aumentava a pressão interna do cilindro, produzindo mais potência sem risco de
detonação.
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
Evolução:
Outro recurso muito utilizado atualmente é a variação de atuação das válvulas em
duração e levantamento, mais conhecidos como “comandos variáveis”. O primeiro
motor de combustão a pistão a utilizar esse recurso foi o Lycoming R-7755,
desenvolvido durante a Segunda Guerra Mundial para equipar bombardeiros aliados,
mas nunca foi utilizado.
.
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
Evolução:: atualizado em março de 2015.
O carro de série mais potente do mundo é era o Bugatti Veyron Super Sport, com
motor W16 de 8 litros, capaz de gerar 1.200 CV@6000rpm e torque de 1.250 Nm dos
2200 até os 5500 rpm.
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
Evolução: atualizado em março de 2015.
O carro de série mais potente do mundo é da marca sueca Koenigsegg, modelo
Regera, com motor V8 biturbo de 5.0 litros, que gera 1.100 cavalos, mais dois motores
elétricos alocados em cada roda traseira, despejando tração diretamente, totalizando
uma potência combinada de mais de 1.500 cavalos de potência.
No total, são cerca de 214 kgf.m (2100 N.m) de torque no Regera. O que isto significa?
Nos carros 1.0 nacionais, o valor do torque fica próximo de 10 kgf.m. A Ferrari 488
GTB, que também estreou em Genebra, chega a 77,5 kgfm.
Serão fabricadas apenas 80 unidades, a um preço estimado de US$ 1,89 milhão cada
(cerca de R$ 5,41 milhões).
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Perspectiva histórica do desenvolvimento de motores de combustão interna.
Evolução: atualizado em março de 2015.
Koenigsegg Regera
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Classificação dos motores quanto à combustão:
• Externa
• Interna
Motor de Combustão Externa: Os motores de combustão externa são
aqueles onde a queima de combustível ocorre fora do motor. O motor a
vapor é um exemplo típico.
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Classificação dos motores quanto à combustão
Motor de Combustão Externa
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Classificação dos motores quanto ao ciclo:
• Alternativo;
• Rotativo; e
• Motores de Impulso.
Motores Alternativos: quando o trabalho é obtido pelo movimento de vai e
vém do pistão (movimento linear), transformando em rotação contínua por
um sistema biela-manivela.
Motores Rotativos: quando o trabalho é obtido diretamente por um
movimento de rotação.
Motores de Impulso: quando o trabalho é obtido pela força de reação dos
gases expelidos em alta velocidade pelo motor.
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Motores Rotativos:
Motor Wankel
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Motores Rotativos:
Funcionamento do motor Wankel
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Motores Rotativos:
Funcionamento do motor Wankel https://youtu.be/6EiYGFwvTjs
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Motores Rotativos:
Motor Wankel
Vantagens
• Menor número de peças móveis – dispensa comandos de válvulas
• Compacto
• Maior relação CV/litro
Desvantagem – vedação rotor-câmara
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Mazda RX-8
Motor Rotativo, dianteiro, longitudinal, 2 rotores
Cilindrada: 1308 cm³
Taxa de compressão: 10:1
Potência: 238 CV a 8500 rpm
Torque: 22 mkgf a 5000 rpm
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Motores Rotativos:
Turbina a gás
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Motores Rotativos:
Turbina a gás https://youtu.be/2DGcgyhmw1U
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Classificação dos motores quanto à disposição dos cilindros:
• Em linha;
• Boxer, Plano, horizontal ou de cilindros opostos;
• Radial;
• Em “V”; e
• Em “W”.
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Classificação dos motores quanto à disposição dos cilindros:
• Em linha.
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Classificação dos motores quanto à disposição dos cilindros:
• Boxer, Plano, horizontal ou de cilindros opostos;
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Classificação dos motores quanto à disposição dos cilindros:
• Radial:
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Classificação dos motores quanto à disposição dos cilindros:
• Radial:
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Classificação dos motores quanto à disposição dos cilindros:
• Em “V”:
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Classificação dos motores quanto à combustão, ao ciclo
operativo e a disposição dos cilindros.
Classificação dos motores quanto à disposição dos cilindros:
• Em “W”:
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Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
Principais componentes do motor:
Bloco: É a maior parte do motor e sustenta todas as outras partes e nele
estão contidos os cilindros.
São normalmente construídos de ferro fundido, mas a este podem ser
adicionados outros elementos para melhorar suas propriedades.
Alguns blocos possuem tubos
removíveis que formam as
paredes dos cilindros,
chamadas de “camisas”. Estas
camisas podem ser “úmidas”
ou “secas”, conforme entrem
ou não em contato com a água
de refrigeração do motor.
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Principais componentes do motor:
Cabeçote: Este componente fecha o bloco na sua parte superior, sendo
que a união é feita por parafusos. Normalmente, é fabricado com o
mesmo material do bloco. Entre o bloco e o cabeçote existe uma junta
de vedação.
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
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Principais componentes do motor:
Cárter: O cárter fecha o bloco na sua parte inferior e serve de depósito
para o óleo lubrificante do motor. Normalmente, é fabricado de chapa
dura, por prensagem.
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
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Principais componentes do motor:
Pistão ou Êmbolo: É a parte do motor que recebe o movimento de expansão dos
gases.
Normalmente, é feito de ligas de alumínio e tem um formato aproximadamente
cilíndrico. No pistão encontram-se dois tipos de anéis:
1) anéis de vedação – estão mais próximos da parte superior (cabeça) do pistão;
2) anéis de lubrificação – estão localizados na parte inferior do pistão e têm a
finalidade de lubrificar as paredes do cilindro.
O pistão liga-se à biela através de um pino.
O pino é normalmente
fabricado de aço cementado.
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
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Principais componentes do motor:
Biela: É a parte do motor que liga o pistão ao virabrequim. É fabricado
de aço forjado e divide-se em três partes: cabeça, corpo e pé. A cabeça
é presa ao pistão pelo pino e o pé está ligado ao virabrequim através de
um material antifricção, chamado casquilho ou bronzina.
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
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Principais componentes do motor:
Virabrequim: É também chamado de girabrequim ou árvore de 
manivelas. É fabricado 
em aço forjado ou fundido. Possui mancais de dois tipos: 
1) excêntricos – estão ligados aos pés das bielas; 
2) de centro – sustentam ovirabrequim ao bloco. 
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
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Principais componentes do motor:
Volante: É constituído por uma massa de ferro fundido e é fixado no
virabrequim. Acumula a energia cinética, propiciando uma velocidade
angular uniforme no eixo de transmissão do motor. O volante absorve
energia durante o tempo útil de cada pistão (expansão devido à
explosão do combustível), liberando-a nos outros tempos do ciclo
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
(quando cada pistão não está no
tempo de potência), concorrendo
com isso para reduzir os efeitos de
variação do tempo do motor.
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Principais componentes do motor:
Válvulas: Existem dois tipos de válvulas: de admissão e de escape. Elas
são acionadas por um sistema de comando de válvulas.
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
O movimento do virabrequim é
transmitido para o eixo de
comando de válvulas por meio de
engrenagens. O eixo de comando
de válvulas liga-se por uma vareta
ao eixo dos balancins. Este, por sua
vez, é que acionará as válvulas.
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Principais componentes do motor:
Partes complementares
São os sistemas auxiliares indispensáveis ao funcionamento do motor:
sistema de alimentação de combustível, sistema de alimentação de ar,
sistema de arrefecimento, sistema de lubrificação e sistema elétrico.
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
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Partes Fixas e móveis dos motores:
Bloco: Parte fixa
Cabeçote: Parte fixa
Cárter: Parte fixa
Pistão: Parte móvel
Biela: Parte móvel
Árvore de Manivelas: Parte móvel
Volante: Parte móvel
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
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Estudo dos componentes :
Ponto Morto Superior (PMS) – posição do pistão no limite superior do 
bloco 
Ponto Morto Inferior (PMI) – posição do pistão no limite inferior do 
bloco
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
Professor Gustavo Simão
Estudo dos componentes :
Diâmetro – diâmetro do cilindro
Curso – diferença entre o PMS e o PMI
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
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Estudo dos componentes :
Cilindrada unitária (Vdu) – volume
deslocado por um pistão de diâmetro d
durante o curso l. É medida em:
1. Litro
2. cm3 (cc)
3. Pol3 (cu.in)
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
ldVdu  4
2 ldVdu  4
2
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Estudo dos componentes :
Volume total (V1) – é o volume
compreendido entre a cabeça do pistão
e o cabeçote, quando o pistão está no
PMI
Volume morto ou volume da câmara de
combustão (V2): é o volume
compreendido entre a cabeça do pistão
e o cabeçote, quando o pistão está no
PMS. Também indicado por vc.
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
21 VVVdu  21 VVVdu 
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Estudo dos componentes :
Número de cilindros do motor (z)
Volume deslocado do motor,
deslocamento volumétrico ou cilindrada
total (Vt)
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
zVV dut . zVV dut .
O volume da câmara, V2, não é considerado
comercialmente.
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Estudo dos componentes :
Taxa de compressão (rV) – relação entre
o volume total do cilindro e o volume
da câmara de combustão. É
adimensional.
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
2
1
V
VrV 
2
1
V
VrV 
Professor Gustavo Simão
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
Pede-se:
Cilindrada total
Volume morto
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Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
Calcular a cilindrada total e o volume morto de um motor de 4 cilindros
cujo diâmetro do pistão mede 81 mm e seu curso mede 96,9 mm. A taxa
de compressão é de 10,6:1.
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Estudo dos componentes: Cinemática 
r = raio da manivela
n = frequência da árvore de manivela
ω = velocidade angular da árvore de
manivelas
Vp = velocidade média do pistão
l= 2r
ω = 2πn
Vp = 2ln
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
l
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Estudo dos componentes: Cinemática 
Determinar x= f(L, r, α)
Identificação e estudo dos componentes, partes fixas e
móveis dos motores.
l
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Motores 2 tempos e 4 tempos.
Motores 2 tempos: Nesses motores, o ciclo completa-se com dois
cursos do pistão, correspondendo a uma única volta do eixo do motor.
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Motores 2 tempos e 4 tempos.
Motores 2 tempos: Nesses motores, o ciclo completa-se com dois
cursos do pistão, correspondendo a uma única volta do eixo do motor.
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Motores 2 tempos e 4 tempos.
Motores 2 tempos: Nesses motores, o ciclo completa-se com dois
cursos do pistão, correspondendo a uma única volta do eixo do motor.
https://youtu.be/jYut-CRmQvc
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Motores 2 tempos e 4 tempos.
Motores 4 tempos: Nesse caso, o pistão percorre quatro cursos,
correspondendo a duas voltas da árvore de manivelas do motor para
que seja completado um ciclo.
As quatro fases (ou tempos) do motor a combustão interna são:
1ª – Admissão
2ª – Compressão
3ª – Combustão
4ª – Escape
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Funcionamento dos motores de ignição por faísca
elétrica (ICE).
Motores de ignição por faísca elétrica ou ignição por centelha (ICE).
Também chamados motores de ciclo Otto (Nikolaus August Otto)
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Funcionamento dos motores de ignição por faísca
elétrica (ICE).
Motores de ciclo Otto: funcionamento https://youtu.be/5esckhUs7e0
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Funcionamento dos motores de ignição por
compressão (ICO).
Nesses motores, o pistão comprime somente o ar até que o mesmo
atinja uma temperatura suficientemente elevada. Quanto o pistão se
aproxima do PMS, injeta-se o combustível que reage espontaneamente
com o oxigênio presente no ar quente, sem a necessidade de uma
faísca. A temperatura do ar necessária para que aconteça a reação
espontânea do combustível denomina-se “temperatura de autoignição”
Motores de ignição por compressão (ICO) ou ciclo Diesel.
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Comparação e análise das diferenças de
funcionamento.
Motor 2T x Motor 4T
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Comparação e análise das diferenças de
funcionamento.
Ciclo Otto x Ciclo Diesel
Do ponto de vista mecânico, não existem grandes diferenças entre os
dois tipos de motores, a não ser a maior robustez do motor Diesel.
No entanto, algumas diferenças serão comentadas a seguir:
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Comparação e análise das diferenças de
funcionamento.
Ciclo Otto x Ciclo Diesel
• Introdução de combustível
Otto: Em geral, a mistura é introduzida já homogeneizada e dosada,
com exceção dos motores ICE com injeção direta de combustível, onde
o ar é admitido e a injeção é realizada diretamente no interior do
cilindro.
Diesel: Somente o ar é admitido e o combustível é injetado finamente
pulverizado ao final do curso de compressão, pelo qual, em
pouquíssimo tempo, deverá se espalhar e encontrar o oxigênio do ar.
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Comparação e análise das diferenças de
funcionamento.
Ciclo Otto x Ciclo Diesel
• Ignição
Otto: Provocada por uma faísca, necessitando de um sistema elétrico
para produzi-la.Diesel: A combustão ocorre por autoignição, pelo contato do
combustível com o ar quente.
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Comparação e análise das diferenças de
funcionamento.
Ciclo Otto x Ciclo Diesel
• Taxa de Compressão
Otto: Relativamente baixa para não provocar autoignição, já que o
instante apropriado da combustão será comandado pela faísca.
Diesel: Nos motores ICO a taxa de compressão deve ser suficientemente
elevada para ultrapassar a TAI.
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Comparação e análise das diferenças de
funcionamento.
Ciclo Otto x Ciclo Diesel