Aula_01_02

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Prof. Fillipe Virgolino – Engº. Mecânico RECIFE, 2019.1
GRADUAÇÃO
ENGENHARIA MECÂNICA 
DISCIPLINA : MOTORES E COMBUSTÃO
CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTÁCIO RECIFE
CAMPUS SAN MARTIN
APRESENTAÇÃO DO PROFESSOR
• Doutorando em engenharia Mecânica
• Mestre em engenharia Mecânica
• Especialista Engenharia de Segurança do Trabalho
• Engenheiro Mecânico;
Contato:
fsmecanica@gmail.com
FILLIPE VIRGOLINO
mailto:fsmecanica@gmail.com
TÓPICOS ABORDADOS
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 Definição
 Objectivo e Divisão dos Motores de Combustão 
Interna;
 Motor Wankel;
 Motor de êmbolo;
 Bases utilizadas para a classificação dos motores;
 Valores usuais nos motores de combustão interna;
 Motor de Ignição por Faísca;
 Motor de Ignição por Compressão.
 Componentes do Motor
CONTEÚDO DO CURSO
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.
CONTEÚDO DO CURSO
Unidade II Princípios termodinâmicos aplicados ao funcionamento de motores térmicos.
• Analisar os ciclos padrão de ar Carnot, Otto e Diesel.
• Rendimento e perdas térmicas nos ciclos padrão de ar Carnot, Otto e Diesel.
• Comparação entre ciclos teórico e real.
Unidade III Parâmetros característicos de motores de combustão interna.
• Definir e calcular cilindrada, taxa de compressão, rendimento térmico. Resolver exercícios de 
fixação.
• Definir e calcular pressão média efetiva, torque, potência e consumo especifico.
• Analisar a influência das condições atmosféricas sobre o rendimento de motores. Resolver 
exercícios de fixação.
Unidade IV Sistemas de alimentação.
• Analisar o funcionamento dos sistemas de alimentação: carburação, injeção eletrônica (motor 
ICE),
injeção (motor ICO). Diagrama de comando de válvulas. Sobre alimentação dos motores - (turbo 
compressores).
CONTEÚDO DO CURSO
Unidade V Sistemas de ignição.
• Sistema de ignição: por centelha e por compressão. Atraso de ignição e ocorrência de 
detonação.
• Estrutura de propagação de chama.
• Fatores que influenciam a taxa de combustão.
• Geometria da câmara de combustão.
Unidade VI Sistemas de lubrificação
• Identificar o funcionamento do sistema de lubrificação.
• Propriedades dos lubrificantes automotivos.
• Principais aditivos.
• Classificação e especificação de óleos para motores.
CONTEÚDO DO CURSO
Unidade VII Combustão.
• Composição do ar e dos combustíveis.
• Combustíveis para motores do ciclo Otto e combustíveis para motores do ciclo Diesel.
• Propriedades físico-químicas dos combustíveis.
• A influência da turbulência no processo.
• Reações elementares da combustão e estequiometria. Misturas pobres e ricas.
• Emissões residuais produzidas pelo funcionamento dos motores.
• Controle de emissões. Óxidos de Nitrogênio, monóxido de carbono e HC não 
queimados.
• Combustíveis alternativos.
• Influencia das propriedades dos combustíveis no desempenho dos 
motores.
BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA
MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA: volume 1 / Franco Brunetti: São Paulo: Blucher .
Aula 1 - Tópicos
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 Breve Histórico dos Motores de Combustão Interna
 Christian Huygens (1629-1695)
 Etienne Lenoir (1822-1900)
 Alphonse Beau de Rochas (1815-1893)
 Otto(1832 -1891) e Langen(1833-1895)
 Siegfried Marcus (1831-1898)
 Gottlieb Daimler e Wilhelm Maybach
 Karl Friedrich Benz (1844 –1929)
 Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913)
 Definição e Aplicações
Definições
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Motor
Máquina destinada a converter qualquer forma de energia (térmica,
elétrica, hidráulica, etc.) em energia mecânica. No caso dos motores de
combustão interna, ha transformação de energia térmica (queima de
combustível) em energia mecânica.
Objetivos
1
1
Os motores de combustão interna tem por objetivo transformar energia térmica em
energia mecânica, diretamente utilizável. Apos a mistura combustível/ar ser
comprimida na câmara de combustão de cada cilindro, inicia-se uma queima,
a qual libera uma forca contra a cabeça do pistão, forcando este a deslocar-se na
direção do virabrequim (eixo de manivelas).
A biela, elemento de ligação entre o pistão e o virabrequim, transmite a forca
atuante na cabeça do mesmo (resultante da expansão dos gases) ao colo do
virabrequim (moente), fazendo com que este gire. Converte assim o movimento
retilíneo alternado do pistão em movimento rotativo do virabrequim
Christian Huygens (1629-1695)
1
2
 O anseio pelo desenvolvimento de um meio de tracção 
que não necessitasse mais dos animais ou da força 
humana, levou diversos inventores à criação de soluções 
originais. O motor de combustão interna, ou a explosão, 
foi concebido até mesmo antes da era do vapor, pelo 
físico holandês Christian Huygens, no século XVII. Ele 
construiu um motor no qual um peso era levantado pela 
explosão de uma mistura de pólvora num sistema 
fechado, que tinha um pistão.A pólvora, ao explodir 
dentro do cilindro, forçava o pistão para cima, e este, ao 
voltar à sua posição, forçado pela pressão atmosférica, 
levantava um peso.
Christian Huygens (1629-1695)
Christian Huygens
(1629-1695)
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Etienne Lenoir (1822-1900)
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 No começo do século XIX, com o aumento da extracção 
do gás de carvão e sua utilização para iluminação e 
aquecimento, começaram a ser exploradas as 
propriedades explosivas da mistura gás-ar.Vários 
construtores efectuavam experiências com gás, realizando 
sua combustão no interior de um motor a vapor, que era 
a tecnologia conhecida e dominante na época. O primeiro 
a ter êxito foi o francês Etienne Lenoir, em 1859, que 
realizou a conversão de um motor a vapor. Era um motor 
de dupla acção, isto é, as forças da combustão actuavam 
de um lado e de outro do pistão, alternadamente.
Etienne Lenoir (1822-1900)
Etienne Lenoir
(1822-1900)
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Etienne Lenoir (1822-1900)
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Uma característica singular deste motor é que a combustão acontecia 
dos dois lados do pistão. O controle de entrada e saída dos gases 
acontecia por meio de válvulas de admissão e escape.
O princípio de funcionamento deste motor era o seguinte: gás e ar 
eram introduzidos no pistão durante a primeira metade do 
deslocamento do mesmo. A carga era então queimada mediante uma 
faísca, a pressão aumentava e então os gases queimados empurravam o 
pistão até o fim do curso do mesmo. Na segunda batida do pistão, os 
gases de exaustão eram expelidos, enquanto uma nova combustão 
acontecia do outro lado do pistão. O ciclo era completado com uma 
segunda batida do pistão, de exaustão. 5000 destes motores foram 
construídos entre 1860 e 1865, com uma potência de até 6 HP. O 
melhor valor da eficiência obtido foi em torno de 5%.
Alphonse Beau de Rochas (1815-1893)
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Na França, em 1862, Beau de Rochas (1815-1893), listou as condições sob as
quais, um melhor desempenho do motor poderia ser obtido:
-Menor relação superfície/volume para o cilindro do pistão (cilindro com um diâmetro da 
mesma ordem de grandeza que seu comprimento)
-Processo de expansão o mais rápido possível
-Máxima expansão possível
-Máxima pressão possível no começo do processo de expansão dos gases dentro do 
cilindro.
As duas primeiras condições visavam reduzir as perdas de calor a um mínimo,
conservando a exergia nos gases de combustão.A terceira e quarta visavam
obter o máximo de potência possível.
Alphonse Beau de Rochas (1815-1893)
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Beau de Rochas também indicou o método de operação desejável num
motor de combustão interna:
1.- Admissão durante o deslocamento do pistão“para fora” .
2.- Compressão durante o movimento do pistão “para dentro”.
3.- Ignição da carga de combustível e ar no ponto morto superior do pistão, seguida por 
expansão durante o deslocamento seguinte do pistão, para fora.
4.- Exaustão durante a corrida seguinte do pistão, para dentro.
Este processo é o que é utilizado até hoje.
Beau de Rochas patenteou o principio do motor de 4 tempos, em 1862, mas 
não o desenvolveu comercialmente.
Alphonse Beau de Rochas (1815-1893)
Beau de Rochas
(1815-1893)
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Otto(1832 -1891) e Langen(1833-1895)
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0
Uma das realizações bem sucedidas nos motores a gás foi a de Nicolaus
Otto e Eugen Langen, construída em 1867. O motor estava ligado ao eixo 
motriz não por uma alavanca, mas por meio de uma cremalheira e roda livre. 
A carga de gás era admitida na base do cilindro, e, quando explodia, empurrava 
o pistão para cima. Quando o pistão descia, por gravidade, empurrava a 
cremalheira e esta fazia o volante girar. Havia um dispositivo especial para 
manter a ignição com duas chamas, pois a primeira era apagada aquando da 
explosão, e então uma segunda a reacendia para a próxima explosão.Apesar 
destes complicados mecanismos, este motor era altamente confiável, e muito 
popular nesse tempo.
Otto(1832 -1891) e Langen(1833-1895)
Eugen Langen
(1833-1895)
Nicolaus Otto
(1832 -1891)
2
1
Otto(1832 -1891) e Langen(1833-1895)
2
2
Este motor foi apresentado na Exposição Industrial de Paris, em 1867. 
O conceito deste motor era o de “pistão livre”, sendo este pistão 
impulsionado pela explosão dos gases no cilindro, o pistão estava 
ligado a um volante através de uma cremalheira e uma engrenagem.
No retorno do pistão era produzido trabalho mecânico.
O movimento do volante produzia por sua vez a abertura e fecho de 
uma válvula de admissão e a ignição.
Também neste caso não havia compressão dos gases antes da
combustão. Uns 10000 motores deste tipo foram construídos, e
dominaram o mercado até a introdução do motor Otto de quatro
tempos. A eficiência era de 11%.
Siegfried Marcus (1831-1898)
Siegfried Marcus
(1831-1898)
15
1864
1875
Nikolaus Otto 1863
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Apesar da ideia do motor de 4 tempos ter sido originalmente concebida e 
patenteada por Alphonse Beau de Rochas, em 1862, a primeira realização 
prática foi de autoria do alemão Nicolaus Otto. Ele pôde obter uma patente em 
1863 através da influência de seu novo sócio, Eugen Langen, que o financiou.
Em 1867, seu motor de dois tempos ganhou uma medalha de ouro na Feira 
Mundial de Paris. Segundo algumas fontes, a sua profissão original era a de 
caixeiro viajante, e, numa ocasião, estando em Paris, conheceu o motor de 
Lenoir. Fascinado com a invenção, de algum modo ele intuiu as possibilidades 
desta nova máquina. Instalou uma pequena oficina em sua casa, e realizou suas 
pesquisas, durante as quais descobriu o princípio do motor de quatro tempos, 
com a compressão da mistura admitida. O ciclo de quatro tempos passou, 
desde então, a ser conhecido como ciclo Otto. Conseguiu então produzir o 
primeiro motor de quatro tempos bem-sucedido em 1876, chamando-o
de motor silencioso, em contraste com o seu motor anterior, barulhento. 
Otto teve sucesso com sua empresa, e teve como empregados Daimler e 
Maybach, que posteriormente fundaram sua própria fábrica
Nikolaus Otto 1863
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Gottlieb Daimler e Wilhelm Maybach
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O motor de combustão interna de alta velocidade do alemão Gottlieb 
Daimler revolucionou a indústria automotiva. Ele havia trabalhado na fábrica 
de Otto junto com um colega, Wilhelm Maybach, mas os dois decidiram fundar 
o seu próprio estabelecimento, e deixaram Otto. O motor deles, 
monocilíndrico de quatro tempos, criado em 1883, atingia uma velocidade 
várias vezes superior a qualquer outro motor existente, e desta forma 
produzia muitas vezes mais potência que os outros com o mesmo
peso. Enquanto o motor de Otto atingia 130 rotações por minuto (rpm), o 
de Daimler e Maybach chegava a 600 rpm. Este motor usava a ignição a tubo 
quente.
Gottlieb Daimler e Wilhelm Maybach
Wilhelm Maybach
(1846-1929)
Gottlieb Daimler
(1834 –1900)
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Reitwagem: carro de cavalgar
Karl Friedrich Benz (1844 –1929)
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A construção do primeiro automóvel do mundo é atribuída
a Karl Benz. Resultado de longo trabalho, ele teve a patente deste 
veículo concedida em 29 de Janeiro de 1886 e em 3 de Julho 
desse mesmo ano, ele surpreendeu o mundo com a aparição de 
seu veículo. Esta viatura, um pequeno triciclo, na qual ele utilizou 
elementos de bicicletas, tinha um motor a quatro tempos 
refrigerado a água, colocado sob a carroçaria e ligado por uma 
correia à transmissão e ao diferencial. Sua potência mal chegava a 
1/2 kw (3/4 de cv), mas, entretanto, percorria as ruas de 
Mannheim a uma velocidade de 15 km/h. Foi a partir deste 
modesto veículo, e da associação de Benz com outro
pioneiro, Gottlieb Daimler, que surgiu a poderosa marca 
Mercedes-Benz, uma das mais importantes até os dias de hoje.
Karl Friedrich Benz (1844 –1929)
Karl Friedrich Benz
(1844 –1929)
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0
Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913)
Rudolf Diesel
(1858-1913)
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Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913)
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 # Em 1898, Diesel demonstrou sua invenção na Feira 
Mundial em Paris, usando óleo de amendoim como 
combustível! A sua intenção foi a de oferecer um meio a 
pequenas indústrias, agricultores e pessoas comuns de 
competirem com o monopólio das grandes indústrias, 
que controlavam toda a geração de energia naquela 
época! Sua ideia era o uso de fontes naturais de 
combustível, como biomassa.
 # Em 1913, Diesel desapareceu do navio numa viagem à 
Inglaterra. Não se sabe se foi suicídio, acidente ou 
homicídio, uma vez que ele se opunha fortemente ao 
uso de seus motores com fins bélicos pela Alemanha.
Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913)
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3
 # Como resultado do trabalho e visão de Diesel, motores
de ignição por compressão foram alimentados com óleos
combustíveis até 1920!
 # O petróleo foi descoberto na Pensilvânia em 1859, 
tendo sido utilizado principalmente para a produção de 
querosene de iluminação. Porém, já na década de 
1920, os fabricantes do motor diesel fizeram alterações 
de modo a utilizar os resíduos baratos e de baixa 
viscosidade do petróleo ao invés de biocombustíveis. A
indústria do petróleo estava crescendo e se 
estabelecendo no mercado!
Motores de Combustão Interna
• Motor: Máquina projetada para converter uma forma de 
energia em energia mecânica, podendo ser de diversos tipos:
1. Motores pneumáticos: convertem ar comprimido em 
movimento mecânico.
2. Motores elétricos: convertem eletricidade em movimento 
mecânico.
3. Motores a combustão: queimam combustível para gerar 
calor e com isto gerar força.
• Motores a combustão queimam combustível, o qual pode ser 
de origem fóssil, tal como gasolina, óleo diesel, óleo 
combustível (não confundir com diesel), gás natural, ou de 
fontes renováveis, tais como biometanol, biodiesel, metanol, 
hidrogênio.
• Podem ser de combustão interna ou externa.
• Combustão externa: a queima ocorre em pressão atmosférica 
(motor Stirling, motor a vapor, etc.).
Motor combustão 
externa: 
Locomotiva a vapor
• Combustão interna: a queima ocorre em uma câmara de alta 
temperatura e alta pressão.
Motor combustão 
interna: motor diesel
Motor combustão 
interna: motor turbojato
• Motores a combustão interna possuem algumas vantagens sobre os de 
combustão externa:
1. Ausência de trocadores de calor no circuito do fluido de trabalho, tal como a 
caldeira e condensador de uma instalação a vapor. Isto implica em 
simplicidade, menor peso, menor tamanho e evita-se as perdas no processo de 
transmissão de calor.
2. Todas a peças podem trabalhar a temperatura bem abaixo da máxima 
temperatura cíclica, o que permite o uso de temperaturas cíclicas elevadas,aumentando a eficiência do conjunto.
• Estas vantagens são de importância no campo de transportes terrestres, onde é
essencial o pequeno peso e volume do par motor / combustível.
• Combustão interna: a queima pode ser contínua ou intermitente.
• Contínua: foguetes, turbinas a gás (aviões), turbinas a vapor (navios de 
grande porte, geração de eletricidade).
Turbofan GP7200 
Pratt & Whitney
Foguete Soyuz-FG
Turbinas a vapor
Motor 2 tempos
• Intermitente: grande variedade de tipos já inventados, mas os de alguma 
relevância em termos de projeto ou de aplicação comercial são: motores de 4 
tempos, 2 tempos, e rotativo Wankel.
Motor 4 tempos
Motor Wankel
Motor de Dois Tempos
• O motor de dois tempos é um tipo de motor de combustão 
interna no qual ocorrem as etapas de admissão, compressão, 
expansão e exaustão de gases a cada volta do eixo.
• Existe uma grande variedade de tipos de motores de dois tempos. Devido a 
sua simplicidade e baixo peso, trata-se de um motor popular em aplicações 
de baixa potência, tais como motosserras, motocicletas e geradores elétricos 
portáteis.
• Por outro lado, são fabricados motores dois tempos de grande porte, tal 
como o maior motor de combustão interna do mundo, o Wärstsilä-Sulzer RT-
flex96C, diesel, naval.
• Motores dois tempos de pequeno porte não utilizam o cárter para conter o 
óleo lubrificante.
• A lubrificação é feita misturando-se óleo lubrificante ao combustível 
(normalmente 1:40) seja diretamente no tanque de combustível, seja através 
de um dispositivo dosador automático.
• Durante a funcionamento do motor, o lubrificante contido no combustível 
deposita-se nas superfícies deste, lubrificando os elementos mecânicos a 
medida em que passa da câmara de combustão para o cárter.
• Motores dois tempos de pequeno porte normalmente não tem válvulas, e 
sim duas janelas na parede da câmara de combustão, comunicando o 
cilindro com o exterior (exaustão) e o cárter (admissão).
• No caso de motores dois tempos de pequeno porte, o funcionamento pode ser 
descrito genericamente como segue:
• À medida que ocorre o movimento ascendente do êmbolo, este obstrui as janelas, e 
em seguida comprime a mistura gasosa existente na parte superior do cilindro.
• Ao mesmo tempo cria-se um vácuo no cárter, que força a admissão de ar atmosférico 
no interior do mesmo.
vela
Mistura ar-
combustível-
lubrificante
Janela de admissão
virabrequim
O fluxo da mistura ar-
combustível-lubrificante é 
normalmente chamado de 
fluxo de limpeza.
• Existem dezenas de variantes do funcionamento aqui descrito, mas 
para motores dois tempos de pequeno porte esta descrição atende 
razoavelmente na maioria dos casos.
• Entretanto, motores de grande porte e elevada potência utilizam 
uma dinâmica bastante diferenciada. Um dos modelos de maior 
sucesso com motores diesel de grande porte,é o que utiliza o 
sistema “uni-flow”.
• No sistema “uni-flow” a mistura ar- combustível, neste caso ar-
diesel, entra por janelas próximas ao PMI do pistão, enquanto que 
os gases de escape saem através de uma válvula de escape, 
disposta na área superior do cilindro. Assim, o fluxo de limpeza 
ocorre em uma única direção, e por isto o nome “uni-flow”.
• A adoção de válvulas em motores dois tempos não é incomum, podendo ser 
encontrada em motores de motocicleta, motores diesel estacionários (Detroit 
Diesel), alguns pequenos motores de dois tempos marítimos (Cinza Marine), 
locomotivas diesel (Electro-Motive Diesel) e grandes motores de propulsão 
navais diesel, dois tempos (Wärtsilä).
• Outras soluções também são encontradas embora não sejam 
comuns em projetos atuais, tais como a adoção de dois 
pistões no mesmo cilindro, operando em sentidos opostos 
(Junker Jumo, Napier Deltic).
Motor Junkers Jumo 205, diesel, aeronáutico, de pistões opostos.
Motor Quatro Tempos
• A maioria dos motores a combustão interna são baseados 
neste ciclo, sendo aplicado para a fabricação de motores mais 
eficientes e menos poluentes do que os motores a dois 
tempos, apesar da maior complexidade, peso e volume, 
comparando motores de mesma potência.
• A combustão ocorre na câmara de combustão (composto pelo 
cilindro, fechado na parte superior pelo cabeçote, e na parte 
inferior, pelo topo do pistão.
• Graças ao sistema biela-manivela, o movimento alternativo de 
translação do pistão é transformado em movimento rotativo 
no virabrequim.
• Os motores multicilindros associam os diversos cilindros 
segundo geometrias variáveis: as mais usadas são as em linha 
ou em "V", mas existem também radiais, em "H“ (boxer), etc.
Motor em V
Motor em H, 
boxer
Motor radial
• Por outro lado, o motor de combustão interna diesel não utiliza 
centelha ou faísca para inflamar o combustível, uma vez que o 
diesel, quando injetado na câmara de combustão no estágio 
final da compressão, entra em combustão espontaneamente 
ao encontrar-se em elevada pressão e em contato com 
oxigênio.
Motor Rotativo Wankel
Inicialmente o motor era chamado de motor rotativo NSU/Wankel
• Como já mencionado, o motor Wankel não utiliza pistões, bielas e 
virabrequim, não tendo assim qualquer movimento alternativo e 
empregando um número menor de peças.
• Isto faz com que não tenha massas que tenham de ser aceleradas e 
desaceleradas continuamente, permitindo, em conjunto com o menor 
número de peças, um funcionamento com menos vibração e atrito, e 
consequentemente, mais suave e silencioso.
• Estas características tornaram o motor Wankel atrativo tecnicamente, mas 
dificuldades com a vedação interna entre câmaras, baixa durabilidade e 
alto consumo tem impedido sua utilização em larga escala na área 
automobilística, embora tenha encontrado espaço consistente na 
motorização de aeronaves de pequeno porte.
• De modo simplificado, pode ser afirmado que o “bloco” do motor Wankel 
consiste em uma câmara (3) cujo formato interno se aproxima de dois círculos 
que se sobrepõem quase totalmente.
• Na câmara, o “pistão” do motor, o rotor (6) de formato prismático, gira 
de forma excêntrica em relação ao eixo (8), o qual seria o equivalente 
ao virabrequim dos motores alternativos.
• O formato do rotor e da câmara foi desenvolvido de modo que os três 
vértices do rotor estão sempre muito próximos da superfície interna da 
câmara, sendo que esta proximidade funciona como uma vedação.
• O movimento do rotor faz com que o espaço entre as arestas do rotor e a 
parede interna da câmara varie continuamente, aumentando e diminuindo 
em acordo com a rotação.
Compressão
IgniçãoExaustão
Admissão
• Deste modo, a mistura ar/combustível é succionada pela baixa pressão da 
região de admissão (4a), pois esta encontra-se aumentando de tamanho. Logo 
após, com o movimento do rotor, a mistura é conduzida e comprimida até a 
região de ignição (4b), onde sofre detonação por meio de centelha (9). Por 
fim, os gases de combustão são expulsos através da janela de escape (2), ao 
sofrerem compressão na região de exaustão.
Compressão
IgniçãoExaustão
Admissão4a
4b
4c
• Desta forma, verifica-se que todas as etapas do ciclo do motor quatro tempos 
(admissão, compressão, explosão e exaustão) também ocorrem no motor 
Wankel.
• Além disso, pode-se afirmar que todas as faces do rotor estão em três etapas 
diferentes todo o tempo, durante sua operação.
Compressão
IgniçãoExaustão
Admissão4a
4b
4c
• Entretanto, o formato que a câmara de ignição assume faz com que a 
queima da mistura seja incompleta, fazendo com que combustível não 
detonado seja eliminado na exaustão.
• Esta característica, intrínseca ao seu projeto, faz com que o motor 
Wankel tenha um consumo mais elevado, assim como maior nível de 
emissões de exaustão do que um motor convencional de mesma 
potência.
• Outra particularidade é a questão da vedação entre os vértices do rotor e 
as paredes da câmara. Devido a dilatação térmica ea necessidade de 
elevada precisão dos componentes, esta vedação é difícil de ser obtida. 
Além disso, devido à rotação elevada, o motor Wankel gera mais calor 
um motor 4 tempos convencional. Estas duas características juntas 
fazem com que este motor opere com máxima eficiência em uma faixa 
de rotações, o que reduz a versatilidade de operação.
• Embora o número de desvantagens frente aos motores alternativos 
sejam muitas, suas vantagens ainda fazem o motor Wankel atraente 
para muitos.
• Algumas das vantagens do motor Wankel (baixo nível de vibração 
mesmo em alta rotação, baixo desgaste, vida longa, simplicidade de 
manutenção) o tornam atraente para o consumidor comum
• Entretanto, são os aficionados de carros esportivos que tem especial 
atenção sobre este tipo de motor, pois sua capacidade de entregar 
com rapidez elevada potência e torque, aliada ao pequeno tamanho e 
peso, permitem o projeto de carros com baixo centro de gravidade e 
alto desempenho.
Mazda RX-7 1997
Mazda 787B – vencedor na 24h Le Mans 1991
Mazda RX-7 FD3S Veilside Fortune
Motores Turbo-Jato
• Em julho de 1944 o Messerschmitt Me 262, equipado com 
dois motores turbojato Jumo 004B de 900 kg de empuxo 
cada, tornou-se o primeiro avião a jato produzido em série a
entrar em serviço operacional.
Messerschmitt Me 262 A-1a 
Schwalbe (Andorinha)
Motor turbojato Jumo 004B – o grande precursor.
• Deste tempo para a atualidade, os motores à jato puro evoluíram 
enormemente, porém os princípios fundamentais do funcionamento deste 
tipo de motor continuam inalterados.
• O ar atmosférico entra no motor e é parcialmente comprimido no difusor, 
sendo depois comprimido a uma taxa muito mais elevada no compressor, o 
qual pode ser do tipo centrífugo ou de fluxo axial.
• Este ar altamente comprimido entra na câmara de combustão, na qual 
uma quantidade suficiente de combustível é injetada continuamente.
• A mistura é queimada também de forma contínua, o que faz elevar a 
temperatura dos gases no ponto (4) até ≈930oC.
• O ar aquecido, contendo aproximadamente 25% de gases produzidos na 
combustão, expande na turbina, a qual é diretamente conectada ao 
compressor de ar.
• A rotação da turbina, portanto, é o que movimenta o compressor.
• Da turbina, os gases passam através de um tubo o qual pode 
ser equipado com um pós-queimador (não necessariamente).
• Os gases, desta forma, expandem em uma saída de geometria 
variável e são ejetados para a atmosfera em um jato de alta 
velocidade.
• Uma vez que os gases da exaustão da turbina contém uma grande 
quantidade de ar que não foi empregado na combustão, a velocidade dos 
gases de saída pode ser aumentada (e consequentemente, o empuxo) 
pela queima de combustível adicional no interior do bocal de saída.
• O dispositivo para realizar esta ação é denominado de pós- queimador.
• O pós-queimador, e é capaz de aumentar o empuxo em cerca de 35%. 
Na velocidade de ≈930 km/h, em uma emergência tática, o pós-
queimador pode aumentar o empuxo em até 60%. Com o acionamento 
deste equipamento, a temperatura no ponto 7 (começo da redução no 
bocal de saída) pode chegar a ≈1850oC.
Pós-queimador
Definição
80
Os motores de combustão podem ser classificados em:
 Motores de Combustão Externa
 nos quais o fluido de trabalho está completamente separado da mistura
ar e combustível, sendo o calor dos produtos da combustão transferido
através das paredes de um reservatório ou caldeira; e
 Motores de Combustão Interna
 nos quais o fluido de trabalho consiste nos próprios produtos da
combustão da mistura de ar e combustível.
Classificação Geral do Motores 
de Combustão Interna
81
 Os Motores de Combustão Interna Dividem-se basicamente em 
três tipos:
 Motores de êmbolo oscilante: que são motores em que o êmbolo desloca-
se numa trajectória rectilínea de um ponto ao outro do cilindro;
 Motores de êmbolo rotativo (Wankel); que são motores nos quais um 
membro rotativo é disposto de forma a variar o volume de trabalho de 
maneira análoga à de um compressor do tipo palheta; e
 Turbinas A Gás: que são motores de combustão interna em que os produtos 
da combustão passam através dos expansores e palhetas da turbina 
provocando o movimento de rotação.
Motor de êmbolo alternativo
82
 O motor de êmbolo alternativo de combustão interna 
possui uma vantagem fundamental e importante sobre a 
instalação a vapor ou turbina a gás, a saber:
todas as peças podem funcionar a temperaturas muito abaixo da 
temperatura máxima do ciclo. Este detalhe possibilita o uso de 
temperaturas cíclicas bastante altas o que torna possível alcançar 
alta eficiência.
Motor de êmbolo alternativo
8
3
Motor Wankel
84
São motores nos quais um membro rotativo é disposto de forma a variar o 
volume de trabalho de maneira análoga à de um compressor do tipo palheta, 
ou por meio de alguma espécie de movimento excêntrico de um rotor num 
espaço cilíndrico (geralmente não circular).
A maior dificuldade em tais motores é a selagem da câmara de combustão 
contra vazamentos sem excessivo atrito e desgaste. A solução desse problema 
é bem mais difícil do que o dos anéis de segmento convencionais, devido às 
seguintes razões:
 1.“contacto de linha” em lugar de contacto de superfície;
 2. as superfícies a selar são descontínuas, com arestas vivas;
 3. a velocidade do selo é elevada durante parte do ciclo de alta pressão, em
contraste com os anéis de segmento, cuja velocidade é próxima de zero na
máxima pressão do cilindro.
Motor Wankel
Em geral, o objectivo dos projectos de motores
rotativos de deslocamento foi de evitar
vibração, a redução do tamanho, peso e custo 
em comparação com os tipos convencionais.
A única vantagem básica deste tipo de motor 
está no facto de ter uma alta relação volume de 
deslocamento sobre volume total do motor, 
obtendo-se assim, maiores potências.
85
Turbina a Gás
86
 O conceito de turbina a gás é antigo, mas ele não se 
concretizou como fonte prática de potência até após a II 
Guerra Mundial. Seu desenvolvimento comercial foi 
estimulado pela introdução bem sucedida dos motores 
turbojactos em aviões ingleses e alemães, próximo do 
final da guerra.
 Os motores de turbinas a gás são geralmente usados 
para propulsar aviões devido a apresentarem uma alta 
potência específica.
Turbinas a Gás
Bases utilizadas para a 
classificação dos motores
88
 Método de Ignição
 Ignição por faísca (motor Otto)
 Auto-ignição (motor Diesel)
 Formação da Mistura
 Fora do cilindro, no carburador ou por injecção de combustível na
tubagem de aspiração (motor Otto)
 Dentro do cilindro, isto é, à injecção de combustível no espaço de 
trabalho (motor Diesel)
Ignição por faísca (motor Otto)
Tempo 1:
Tempo 2:
Tempo 3:
Tempo 4:
A mistura de ar e combustível é introduzida no cilindro pela 
válvula de admissão.
A mistura de ar e combustível é comprimida. 
Combustão ocorre (aproximadamente a volume constante) e 
os produtos gasosos ao expandirem-se realizam trabalho.
Os gases produtos de combustão são retirados do
cilindro pela válvula de escape.
89
Auto-ignição (motor Diesel)
Tempo 1:
Tempo 2:
Tempo 3:
Tempo 4:
O ar é introduzido no cilindro pela válvula de admissão.
O ar é comprimido.
Combustão ocorre (aproximadamente a pressão constante)e os 
produtos gasosos ao expandirem-se realizam trabalho.
Os gases produtos de combustão são retirados do
cilindro pela válvula de escape.
90
Bases utilizadas para a 
classificação dos motores
91
 Número de Tempos do Motor
 motor de quatro tempos
 motor de dois tempos
 Número e Posição dos Cilindros
 Normalmente: 1,2,(3),4,(5),6,8,12 e 16 cilindros
 Posição:Vertical
 Inclinada
 Horizontal
 Invertida
Bases utilizadas para a classificação 
dos motores (continuação)
 Número de Tempos do Motor
 motor de quatro tempos
1. Admissão
2. Compressão3. Explosão
4. Escape
92
Bases utilizadas para a 
classificação dos motores
 Número de Tempos do Motor
 motor de dois tempos
93
Bases utilizadas para a 
classificação dos motores
 Disposição dos Cilindros
 Motor em linha
94
Bases utilizadas para a 
classificação dos motores
 Disposição dos Cilindros
 Motor emV
95
Bases utilizadas para a 
classificação dos motores
 Disposição dos Cilindros
 Motor com cilindros horizontalmente opostos
96
Bases utilizadas para a 
classificação dos motores
 Disposição dos Cilindros
 Motores em estrela
97
 Disposição dos Cilindros
 Motores de Contra – êmbolo
98
Bases utilizadas para a 
classificação dos motores
99
 Relação entre o curso do êmbolo e o 
diâmetro do cilindro
De curso curto De curso longo
Motor Diesel 1 ...1,35 1,35...2,2
Motor Otto 0,8...1,0 1,0...1,1
Bases utilizadas para a 
classificação dos motores
10
0
 Velocidade Média do êmbolo
Tipo de Motor
Velocidade média Cme 
(m/s)
Motor lento 4 ... 7
Motor rápido 7 ... 12
Bases utilizadas para a 
classificação dos motores
10
1
•  Enchimento do Motor
•  Motor aspirado
•  Motor sobrealimentado
•  Construção do mecanismo de propulsão
•  Motor de êmbolo mergulhador
•  Motor de cruzeta
Bases utilizadas para a 
classificação dos motores
Valores usuais nos motores de 
combustão interna
25
Valor ou Grandeza Motor do 
ciclo Otto
Motor do ciclo 
Diesel
Relação de compressão 6,5 ... 11 12,5 ... 22
Pressão Final de compressão 2,5 ... 4,5 (6) Mpa
Pressão máxima do motor aspirado 3 ... 4 (7) Mpa 5 ... 9 Mpa
Pressão máxima do motor
sobrealimentado
8 ... 10 Mpa 8 ... 14 Mpa
Temperatura final de compressão 300 ... 500 ºC 500 ... 750 ºC
Temperatura máxima de combustão 2000 ... 2800 ºC 1400 ... 2000 ºC
Temperatura média do gás no 
espaço de combustão
400 ... 850 ºC 300 ... 500 (600) ºC
Temperatura do gás de escape 800 ... 1200 ºC 400 ... 750 ºC
Vantagens do Motor Alternativo
em relação às Turbinas a Vapor
10
3
 1.Maior eficiência máxima;
 2. Menor razão de peso e volume da instalação para a potência máxima
(excepto, possivelmente, no caso de unidades maiores do que 7353 kW ou
10.000 c.v.);
 3. Maior simplicidade mecânica;
 4. O sistema de refrigeração de um motor de combustão interna transfere 
uma quantidade de calor muito menor do que o condensador de uma 
instalação a vapor de igual potência e, normalmente, é operada com 
temperaturas mais elevadas na superfície. O que faz com que este sistema 
seja muito menor que um condensador seria.
10
4
Vantagens Práticas Da Instalação A Vapor Sobre O 
Motor Alternativo De Combustão Interna:
 1.A instalação a vapor pode usar maior variedade de 
combustíveis, incluindo os sólidos;
 2.A turbinas a vapor vibram menos;
 3.A turbina a vapor é mais prática em unidades de 
grande potência (de 147000 kW ou mais).
Componentes do Motor
10
5
C Cabeça; 
C Bloco; 
C Cárter;
C Válvulas;
C Árvore de Cames;
C Cambota;
C Pistão;
C Biela.
Constituição dos Motores
10
6
O motor de combustão interna é um 
conjunto de mecanismos que 
transforma energia térmica em 
energia mecânica.
3.1 Principais partes do motor
C Cabeça, bloco e cárter
3.1.1 Cabeça do motor
10
8
• C Num motor de combustão interna, a cabeça do motor é a tampa que 
fecha a parte superior do bloco de cilindros e consiste numa plataforma 
perfeitamente fresada de modo ajustar-se ao bloco a fim de oferecer 
resistência às explosões. A cabeça do motor é a parte superior da câmara de 
combustão e onde se localizam as velas e as válvulas de admissão e escape.
• C Além de facilitar a manutenção do motor, a cabeça do motor é a chave 
para o bom desempenho, por determinar o formato da câmara de combustão, 
a passagem dos gases de admissão e escape, o funcionamento das válvulas e 
seu comando. Pode alterar-se por completo o desempenho de um motor 
alterando apenas a cabeça do mesmo.
• C A cabeça do motor é geralmente fabricada do mesmo material que o 
bloco, ferro fundido, ou em motores de alto desempenho, de ligas de alumínio.
• Também como o bloco do motor, tém tubagens separadas para passagem de 
lubrificante e água da refrigeração
3.1.1 Cabeça do motor
C A cabeça é a parte superior do motor;
C São fabricados em ferro fundido ou alumínio.
10
9
3.1.2 Junta da cabeça
11
0
A junta da cabeça, situa-se entre o bloco dos cilindros do motor e a 
respectiva cabeça.
Tem como finalidade assegurar a "estanquicidade" de cada uma das câmaras 
de combustão, bem como a continuidade dos circuitos de água de 
refrigeração do motor e dos circuitos de passagem do óleo lubrificante do 
motor.
O material da junta tem que estar em condições de impedir a penetração da
mistura gasosa, da água ou do óleo nos circuitos adjacentes.Tem que possuir
uma elevada resistência térmica, química e mecânica.
3.1.2 Junta da cabeça
A junta possui orifícios para 
assegurar a continuidade dos 
vários circuitos que 
atravessam o motor do 
automóvel, bem como para a 
passagem dos parafusos de 
fixação da cabeça ao bloco 
do motor, chamados 
parafusos prisioneiros.
11
1
3.1.3 Bloco do motor
11
2
C Os blocos são, na sua maioria, de ferro fundido, material 
resistente, econômico e fácil de trabalhar na produção em série. 
A resistência do bloco pode ser aumentada, se for utilizada na 
sua fabricação uma liga de ferro fundido com outros metais.
Alguns blocos de motor são fabricados com ligas de metais leves, 
o que diminui o peso e aumenta a dissipação calorífica; são, 
contudo, de preço mais elevado. Como são também mais 
macios, para resistir aos atritos dos pistões, os cilindros desses 
blocos têm de ser revestidos com camisas de ferro fundido.A 
camisa (câmara) de água – conjunto de condutores que através 
dos quais circula a água de resfriamento dos cilindros – é 
normalmente fundida com o bloco, do qual faz parte integrante.
3.1.3 Bloco do motor
C O bloco é a parte central do motor;
C Normalmente construído de ferro fundido.
11
3
3.1.4 Cárter do motor
11
4
C O Cárter é a parte inferior do motor, e nada mais é que 
um recipiente metálico onde fica acumulado o óleo 
lubrificante. A sua função é manter um certo nível de 
óleo de modo a garantir a lubrificação do motor. Com o 
motor desligado, o óleo que circulou pelo motor escorre 
por gravidade até ao Cárter onde fica acumulado para a 
próxima vez em quem o motor for ligado. Esse 
reservatório ajuda também a resfriar o óleo.
3.1.4 Cárter do motor
C O cárter é a parte inferior do motor;
C Normalmente é o reservatório de óleo lubrificante.
11
5
3.1.5 Válvulas
11
6
C A válvula de um motor de combustão interna é um dispositivo que visa 
permitir ou bloquear a entrada ou a saída de gases dos cilindros do motor.
C A válvula é constituída por uma cabeça em forma de disco, fixa a uma haste 
cilíndrica. A haste desliza dentro de uma guia constituída por metal que 
provoque reduzida fricção ( por. ex. ferro fundido ou bronze).
C O topo da haste está em contacto mecânico com um impulsor que, 
accionado pelo excêntrico da árvore de cames, provoca a sua abertura e a 
consequente entrada ou saída dos gases do motor.
C Uma mola assegura que a válvula regressa à sua posição de fecho mal deixe 
de haver pressão mecânica para a sua abertura. Em alguns motores este 
regresso da válvula à sua posição de repouso sobre o assento, também 
chamado "sede", da válvula é conseguido por comandos pneumáticos e não 
mecânicos.
3.1.5 Válvulas
C As válvulas são usadas nos motores de quatro tempos e 
em alguns de dois tempos. Controlam a entrada e saída de 
gases em cada cilindro do motor.
3.1.5 Válvulas
3.1.6 Árvore de Cames
11
9
C A árvore de cames, também chamada árvore de 
comando de válvulas, veio de excêntricos, veio de 
ressaltos ou eixo comando de válvulas, é um 
mecanismo destinado a regular a aberturadas válvulas 
num motor de combustão interna.
C Consiste num veio cilíndrico no qual estão fixados um 
conjunto de peças ovaladas, chamadas cames, excêntricos 
ou ressaltos, uma por válvula a controlar. Este veio tem um 
conjunto de apoios que asseguram a sua estabilidade 
durante o movimento rotativo a que é sujeito.
3.1.6 Árvore de Cames
C Árvore de cames;
C Árvore de comando de válvulas;
C Possui excêntricos ou cames para cada válvula;
C São fabricadas em aço forjado ou ferro fundido.
12
0
3.1.7 Bloco e Cilindro
12
1
C Os cilindros são geralmente de ferro fundido, uma vez que a 
fundição fácil permite obter as mais variadas formas para o 
bloco do motor, para as câmaras e água, para a sede das 
válvulas e para os canais de admissão e escape. Algumas 
fundições atuais contêm uma pequena proporção de cromo, 
para aumentar a resistência dos cilindros ao desgaste. A 
presença de níquel e de magnésio modifica a estrutura 
molecular da grafita na fundição e favorece a durabilidade do 
motor.
C Revestindo os cilindros de alguns motores existem as camisas, 
que podem ser classificadas em secas e humidas (ou molhadas). 
Esta camisa é o revestimento do cilindro no bloco para que o 
pistão não o desgaste durante a realização de trabalho.
3.1.7 Bloco e Cilindro
C Cilindro: o cilindro é um furo no bloco aberto nas 
duas extremidades.
3.1.7 Bloco e Cilindro
As camisas denominam-se secas quando sua superfície exterior não 
está em contacto com a câmara de arrefecimento. Devem ser bem 
ajustadas ao bloco para facilitar a condutibilidade térmica. As 
camisas denominadas húmidas são aquelas que formam a parede 
interna da câmara de água. Neste caso, devem possuir uma 
perfeita vedação afim de evitar infiltração de água para o cárter do 
motor.
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3
3.1.8 Cambota
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4
C A cambota ou eixo de manivelas (virabrequim, eixo de manivelas ou 
árvore de manivelas) é a componente do motor para onde é transferida a força 
da explosão ou combustão do carburante por meio da cabeça da biela (formando 
um mecanismo biela-manivela, que por sua vez, se liga com o êmbolo (pistão)), 
transformando a expansão de gás em energia mecânica.
C Na extremidade anterior da cambota, encontra-se uma roldana responsável por 
fazer girar vários dispositivos como por exemplo, a bomba de direção hidráulica, o 
compressor do ar-condicionado a bomba de água etc. Na outra extremidade 
encontra-se o volante do motor, que liga à caixa de velocidades
— cuja força-motriz será transmitida ou não, consoante a pressão da embraiagem.
C Os esticões provocados pela explosão ou combustão são suavizados pela inércia 
do volante motor e pelos apoios. Muitas vezes, ao realizar tuning num automóvel 
opta-se por reduzir ligeiramente o peso do volante motor, conseguindo assim 
obter uma maior aceleração. No entanto, esta alteração tem a desvantagem de 
aumentar as vibrações produzidas pelo motor.
3.1.8 Cambota
C Cambota ou árvore de manivelas: a cambota é 
normalmente fabricada de aço.
3.1.9 Pistão do Motor
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6
C O pistão do motor é uma peça que fica localizada no interior 
dos cilindros, na verdade cada cilindro possui um pistão.
C Este componente que na maioria das vezes é fundido em ligas 
leves movimenta-se rectilineamente em dois sentidos, para 
cima e para baixo, e tem por principal função receber, em toda 
sua área superior, a explosão da mistura de ar e combustível.
A explosão da mistura de combustíveis gera um deslocamento 
de massa de gases dentro da câmara de combustão e o pistão 
recebe esta força e passa a diante. De diferentes tamanhos, 
geometrias e formas os pistões têm diversas aplicações 
dependendo do tipo de motor onde é instalado.
3.1.9 Pistão do Motor
12
7
O pistão de um motor de combustão interna funciona em 
condições particularmente desfavoráveis:
C Para um regime de 3600 rpm, ele pára 120 vezes por segundo;
C Entre cada curso ele varia de velocidades que podem atingir 70 
km por hora até 0 km por hora;
C No momento da explosão, ele recebe um impulso de mais ou 
menos 20000 N (2000 kg),e isto, 30 vezes por segundo;
C A sua temperatura sobe a 620 °K (350 °C), no centro da 
cabeça, e cerca de 420 a 450°K (150 - 200 °C) na extremidade 
final da saia.
3.1.9 Pistão do Motor
C O pistão é fechado na parte superior e aberto na inferior.
Apresenta ranhuras na parte superior para fixação dos 
anéis de segmento.
12
8
3.1.9 Pistão do Motor
Os anéis de segmento têm duas 
funções: evitar o vazamento do gás e 
manter o fluxo de óleo na câmara de 
combustão no mínimo necessário 
para a adequada lubrificação do anel 
e do pistão. Todos os anéis tomam 
parte no controle do fluxo de óleo, 
mas existe pelo menos um anel cuja 
função principal é essa. São os 
chamados anéis raspadores de óleo, 
enquanto que os outros são anéis de 
compressão.
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9
3.1.10 Biela do Motor
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0
C A biela do motor é o componente responsável por 
transmitir a força recebida pelo pistão e passa-la à árvore 
de manivelas ou cambota.
C Com a exclusiva função de inverter o sentido de 
movimento, pois ligada ao pistão através de um pino a 
biela sobe e desce e é ligada a cambota, presa com uma 
capa entre bronzinas, a biela transmite a força em forma 
de movimento rotativo ou circular. Geralmente é feita de 
aço forjado e assume determinadas formas e tamanhos 
diferentes conforme o tipo e configuração de cada motor.
3.1.10 Biela do Motor
C Biela: em forma de haste, serve para transmitir o 
movimento linear alternativo do pistão para a cambota.
OBRIGADO!