A COMPARATIVA DA EFICIÊNCIA DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA DE CICLO OTTO DE QUATRO TEMPOS

Prévia do material em texto

Eeeeeeeeeeeeeeeee 
 
. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ribeirão Preto 
2019 
RONALDO GARCIA CORTEZ FILHO 
 
ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A COMPARATIVA DA EFICIÊNCIA DOS MOTORES DE 
COMBUSTÃO INTERNA DE CICLO OTTO DE QUATRO 
TEMPOS 
 
Ribeirão Preto 
2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
__________________________________________________________ 
 
 
A COMPARATIVA DA EFICIÊNCIA DOS MOTORES DE 
COMBUSTÃO INTERNA DE CICLO OTTO DE QUATRO 
TEMPOS 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à 
Anhanguera Participações Educacionais S.A. 
como requisito parcial para a obtenção do título 
de graduado em Engenharia Mecânica. 
Orientador: Sra. Carla Palma 
 
 
 
RONALDO GARCIA CORTEZ FILHO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RONALDO GARCIA CORTEZ FILHO 
 
 
 
A COMPARATIVA DA EFICIÊNCIA DOS MOTORES DE 
COMBUSTÃO INTERNA DE CICLO OTTO DE QUATRO 
TEMPOS 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à 
Anhanguera Participações Educacionais S.A. 
como requisito parcial para a obtenção do título 
de Bacharel em Engenharia Mecânica. 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) 
 
 
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) 
 
 
Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) 
 
 
Ribeirão Preto, 20 de dezembro de 2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico este trabalho aos meus pais, que 
me deram a oportunidade de ter direito a 
uma educação acima de tudo, e por me 
apoiarem em realizar os meus sonhos!... 
E aos meus professores que se 
dedicaram a me instruir sempre e nos 
tratando como seres humanos acima de 
tudo!... 
AGRADECIMENTOS 
 
Inicialmente a minha família, meu pai Ronaldo Garcia Cortez, a minha mãe Vilma 
Baldini Cortez que sempre me deram apoio para realizar os meus sonhos e por 
sempre colocarem a minha educação em primeiro lugar. Aos meus amigos de curso 
que sempre trabalharam em equipe junto a mim, durante os cinco anos de curso, 
desejo a estes força para concluir suas trajetórias com sucesso. Aos meus professores 
que tiveram e tem a difícil missão de ensinar grupos de alunos com conhecimentos 
muito variado, mais sempre acreditaram que as dificuldades nos tornam mais fortes 
que além de nos ensinar sempre nos trataram como seres humanos que tem sonhos. 
A todos os funcionários da Anhanguera que com paciência nos ajudaram a entender 
o complicado sistema e que sempre estiveram à nossa disposição 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Que teu orgulho e objetivo consistam em pôr 
em teu trabalho algo que se assemelhe a um 
milagre.” 
(Leonardo da Vinci) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
. 
 
RESUMO 
 
Elemento obrigatório. Consiste em texto condensado do trabalho de forma clara e 
precisa, enfatizando os pontos mais relevantes como natureza do problema estudado; 
objetivo geral; metodologia utilizada; principais considerações finais sobre a pesquisa, 
de forma que o leitor tenha ideia de todo o trabalho. Deverá conter entre 150 e 500 
palavras, é escrito em parágrafo único, sem citações, ilustrações ou símbolos, 
espaçamento simples e sem recuo na primeira linha. 
 
Palavras-chave: Palavra 1; Palavra 2; Palavra 3; Palavra 4; Palavra 5. 
(Obs.: São palavras ou termos que identificam o conteúdo do trabalho. Deixe o 
espaço entre o resumo e as palavras-chave. Escreva de três a cinco palavras chave, 
com a primeira letra em maiúscula e separada por um ponto-e-vírgula.) 
 
SOBRENOME, Nome Prenome do autor. Título do trabalho na língua estrangeira: 
subtítulo na língua estrangeira (se houver). Ano de Realização. Número total de 
folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em nome do curso) – Nome da 
Instituição, Cidade, ano. 
ABSTRACT 
Deve ser feita a tradução do resumo para a língua estrangeira. 
 
 
 
 
Key-words: Word 1; Word 2; Word 3; Word 4; Word 5. 
(Obs.: Siga as mesmas considerações do Resumo) 
 
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
 
Figura 1 – Motor de Combustão Interna ................................................................. 16 
Figura 2 – Componentes estacionários do motor ................................................... 17 
Figura 3 – Componentes móveis do motor ............................................................. 18 
Figura 4 – Comparação das taxas de compressão nas montadoras no Brasil ....... 23 
Figura 5 – Os estágios de um motor de ciclo Otto quatro tempo ............................. 26 
Figura 6 – Diagrama: Pressão – Volume de um motor quatro tempos .................... 27 
Figura 7 – ................................................................................................................ 23 
Figura 8 – ................................................................................................................ 26 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
 
 
Tabela 1 – Título da tabela ...................................................................................... 00 
Tabela 2 – Título da tabela ...................................................................................... 00 
Tabela 3 – Título da tabela ...................................................................................... 00 
Tabela 4 – Título da tabela ...................................................................................... 00 
Tabela 5 – Título da tabela ...................................................................................... 00 
 
 
 
 
 
LISTA DE QUADROS 
 
 
Quadro 1 - Níveis do trabalho monográfico .............................................................00 
 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas 
BNDES Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social 
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística 
IBICT Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia 
NBR Norma Brasileira 
 
 
 
 
 
13 
SUMÁRIO 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................... 14 
 
2. MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA ................. ERROR! BOOKMARK NOT 
DEFINED. 
 2.1. COMPONENTES DO MOTOR........................................................................17 
 2.2 FUNDAMENTAÇÃO COM A PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA..............18 
 2.3 EFICIÊNCIA DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA..........................21 
 2.4 EFICIÊNCIA TERMICA E CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTÍVEL.... 21 
 2.5. PRESSÃO MÉDIA EFETIVA......................................................................... 22 
 2.6 TAXA DE COMPRESSÃO...............................................................................23 
 2.7 MISTURA AR COMBUSTÍVEL.........................................................................24 
3. MOTORES DE CICLO OTTO E SUA EFICIÊNCIA .......................................... 25 
 3.1 MOTORES DE CICLO OTTO.........................................................................25 
4. TÍTULO DO TERCEIRO CAPÍTULO (COLOQUE UM TÍTULO ADEQUADO)
 ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. 
 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ............................................................................... 31 
 
REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 32 
 
 
 
 
14 
1. INTRODUÇÃO 
 
A criação do motor de combustão interna iniciou durante a revolução industrial 
(século XVII) que consiste na geração de energia mecânica a partir da energia térmica 
liberada pela combustão de um determinado combustível , ao comprimir o 
determinado combustível ao comburente em uma câmera de combustão, adicionado 
ao mecanismo de centelha , ocorre a explosão, resultando em gases nos quais se 
expandem e impulsionam o pistão em forma a transmitir movimento a um conjunto de 
eixos e engrenagens acoplados as rodas do veículo,resultando em movimento do 
mesmo 
No caso deste estudo bibliográfico sobre os motores de quatro fases de 
operação, chamados de ciclo Otto (desenvolvido pelo engenheiro Nicolaus August 
Otto. 1876). As quatro fases desde ciclo operacional são: admissão da mistura ar- 
combustível na câmera do pistão, a compressão pressurizando a mistura aumentando 
a temperatura no interior da câmera, a expansão iniciando a combustão da mistura 
causando a expansão dos gases e o escape descarregando os gases formados na 
combustão da mistura gerando o movimento do pistão novamente 
Com o desenvolvimento tecnológico e a crise do petróleo nos anos 70 como 
fonte energética que tende a escassez, a indústria automobilística passou desenvolver 
formas alternativas de combustível para substituir a Gasolina (combustível derivado 
do petróleo). No final da década de 70 o Engenheiro brasileiro Urbano Ernesto Stumpf 
criou o primeiro motor a utilizar Etanol Hidratado (derivado da cana-de-açúcar) como 
combustível, assim no início da década de 80 os motores de combustão interna de 
ciclo Otto foram modificados e preparados para as propriedades do Etanol visando 
alternativas para a substituição do combustível gasolina , combustível fóssil derivado 
do petróleo e a busca para aperfeiçoar seus motores 
Com essas adaptações e a diferença energética entre o Etanol e a Gasolina e 
a alta demanda na produção de Etanol através da cana-de-açúcar, a indústria 
automobilística criou o primeiro motor Flex (Flexible-fuel vehicle) que tinha como 
principal característica a capacidade de funcionar com mais de um tipo de combustível 
(Etanol e Gasolina) simultaneamente criando novas possibilidades de fonte energética 
e de novos motores mais eficientes. Todo o desenvolvimento tecnológico 
automobilístico foi focado em criar novas estruturas mecânicas do motor para suportar 
 
 
15 
novos combustíveis, mais complexos e de fonte renováveis sempre com o intuito de 
uma maior eficiência. 
 Com isso inicia este estudo onde o foco é compreender os mecanismos e as 
tecnologias usadas nos motores para os diferentes combustíveis citados (álcool, 
gasolina e suas misturas) visando compreender suas propriedades químicas de 
combustão associados aos modelos desenvolvidos de motores para cada tipo de 
combustível e concluirmos a eficiência de cada motor associado ao seu combustível 
 
 
 
 
16 
2. MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA 
 
 A criação do motor de combustão interna iniciou durante a revolução industrial 
(século XVII) que consiste na geração de energia mecânica a partir da energia térmica 
liberada pela combustão de um determinado combustível , ao comprimir o 
determinado combustível ao comburente em uma câmera de combustão, adicionado 
ao mecanismo de centelha , ocorre a explosão, resultando em gases nos quais se 
expandem e impulsionam o pistão em forma a transmitir movimento a um conjunto de 
eixos e engrenagens acoplados as rodas do veículo, resultando em movimento do 
mesmo. (Pulkrabek, 2003) 
 Figura 1: Motor de combustão interna 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Pulkrabek (2003) 
 
 
 
 
17 
2.1. COMPONENTES DO MOTOR 
 Divididos em estacionários e moveis os principais componentes do motor de 
combustão interna são: Bloco, Cárter, Cabeçote, Árvore de Manivelas, Biela, Pistão 
e Válvulas. O Bloco é considerado o principal componente de um motor, nele estão 
acoplados os cilindros e os furos de arrefecimento. Ele funciona como o "chassi" do 
veículo, onde os demais componentes são instalados nele. Já o cárter é uma tampa 
inferior instalado abaixo do bloco, ele é responsável por armazenar o óleo lubrificante 
do motor. Por fim, o cabeçote funciona como uma tampa para o bloco encaixando a 
câmara de combustão do motor. Nele há o conjunto de válvulas (componente móvel) 
responsável pela admissão de combustível e exaustão dos gases. (Martins, 2013) 
 Figura 2: Componentes estacionários do motor 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Martins (2013) 
 Entre os componentes moveis os principais que compõe o motor são: Arvore 
de Manivelas (virabrequim), Biela, Pistão, Válvulas de Admissão e Exaustão. A Árvore 
de Manivelas é o eixo do motor que causa a transmissão do movimento retilíneo dos 
pistões em movimento rotativo, é nele que se acopla a biela para estabelecer a 
conexão com os pistões e os demais componentes responsáveis pelo comando de 
abertura e fechamento das válvulas. A biela é o componente que faz a ligação do 
 
 
18 
virabrequim e o pistão, o êmbolo é o que se move em movimento retilíneo no interior 
do cilindro e compõe a câmara de combustão. Por fim, as válvulas são os 
componentes que permitem a passagem de fluidos (combustível e gases) para dentro 
da câmara de combustão (Martins, 2013). 
 Figura 3: Componentes móveis do motor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Martins (2013) 
2.2. FUNDAMENTAÇÃO COM A PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA 
 Segundo Çengel e boles (2006), a Primeira Lei da Termodinâmica de 
conservação da energia). Ela expressa que a energia não se cria nem pode ser 
destruída durante um processo, ela apenas muda de forma: calor; trabalho; e energia 
total (cinética, elástica e potencial gravitacional). A modelagem do ciclo será 
apresentada a seguir, considerando compressão e expansão dos gases. Esta 
modelagem será baseada na primeira lei da termodinâmica, na equação de estado 
para um gás ideal, lei de liberação de calor durante a combustão e transferência de 
calor para as paredes do cilindro. De acordo com Primeira lei da termodinâmica é 
dada como: 
 
 
19 
 
 Para uma variação do virabrequim, reescrevemos a equação da primeira lei da 
seguinte forma: 
 
 
 Relacionando com a Lei dos gases ideias de Clapeyron, utilizaremos a equação 
de estado e equação calorífica de estado. A equação de estado é responsável por 
descrever a forma com que as principais grandezas termodinâmicas (temperatura, 
volume e pressão) de uma substância se relacionam. Çengel e boles (2006) descreve 
que a equação de estado estabelecida pela lei dos gases ideais é: 
 
 Podemos ainda reescrever a Eq. (3) nas seguintes formas: 
 
 
 
 Onde R é a constante específica dos gases, que se relaciona com a constante 
universal dos gases. Assim podemos assumir o comportamento do gás ideal para a 
mistura de gases utilizada neste trabalho, pois as altas temperaturas associadas com 
a combustão interna do motor resultam geralmente em densidades suficientemente 
baixas para o comportamento do gás ideal, sendo uma aproximação viável. 
Considerando que o conceito de gás ideal é valido a energia interna pode ser 
adicionada como função única da temperatura, assumindo que o trabalho pode ser 
dado como, tem-se: 
 
 
 
 
 
20 
Onde a pressão, pode ser definida como: 
 
 
 Para Çengel e boles (2006), os calores específicos à pressão constante e a 
volume constante são geralmente funções da temperatura e são formulados pelas 
equações caloríficas de estado: 
 
 
 Realizando a diferenciação das Eq. (5) e (6), podemos expressar a formulação 
das funções para as alterações diferenciais de u e h, obtendo as Eq. (7) e (8): 
 
 
 
 Os termos acima são referentes aos calores específicos de volume constante e 
pressão constante, respectivamente. Ainda segundo Çengel e boles (2006), as 
derivadas parciais (em relação ao volume específico) e (em relação à pressão) são 
iguais à zero para os gases ideais. A partir desta afirmação, e realizando a integração 
das Eq (7) e (8), tem-se: 
 
 
 
 Onde os calores específicos de volume e pressão constante, podem ainda ser 
relacionado através da razão de calores específicos, que será utilizada nos cálculos 
de eficiência do modelo numérico. 
 
 
212.3 EFICIÊNCIA DOS MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA 
 Segundo Bosch (2005), a eficiência é a capacidade de realizar tarefas ou 
trabalhos de modo que haja o mínimo de desperdício em um plano ideal. Sendo assim, 
eficiência energética, por definição, é a capacidade de produzir trabalho com o menor 
consumo de energia possível, com a menor quantidade de combustível. De um modo 
geral, a expressão de eficiência pode ser escrita conforme: 
 
 
 Onde,  representa a eficiência, o resultado desejado é a potência de saída do 
motor e o fornecimento necessário é a própria quantidade de combustível queimado. 
 Segundo Çengel e boles (2006) essa forma de contabilizar a eficiência é muito 
abrangente em equipamentos e máquinas térmicas que utilizam o processo de 
combustão, reação química que ocorre a queima de algum material produzindo calor, 
utilizando-se o termo de eficiência da combustão, matematicamente pela equação: 
 
 
 Onde, (c) representa a eficiência da combustão: Q é a quantidade de calor 
produzido e PC é o poder calorífico inferior do combustível. 
 
2.4 EFICIÊNCIA TERMICA E CONSUMO ESPECÍFICO DE COMBUSTÍVEL 
 De acordo com Bosch (2005) Para analisar a eficiência térmica dos motores de 
combustão interna não se pode desconsiderar a influência do tipo de combustível 
utilizado na reação de combustão. A eficiência é alterada de acordo com as 
 
 
22 
propriedades químicas do combustível, assim como outros aspectos de 
funcionamento do motor; para poder comparar o funcionamento dos motores de 
combustão interna em relação ao combustível utilizado, é necessário entender o 
conceito de consumo específico de combustível. Consumo específico é a vazão 
mássica de combustível necessária para gerar uma unidade de trabalho produzido. 
Segundo Heywood (1988), esta medida representa a eficiência do motor em relação 
ao seu insumo, como apresentado na Equação: 
 
 
 Onde, (CE) representa o consumo específico, (W) é a potência de saída do 
motor e (m) é a vazão mássica de combustível. Utilizando outra forma de contabilizar 
a eficiência térmica onde: (t) representa a eficiência térmica; W é a potência de saída 
do motor; PC é o poder calorífico inferior do combustível; m é a vazão mássica de 
combustível. 
 
 
 Logo, podemos associar o consumo específico de combustível e o poder 
calorífico com a eficiência térmica do motor: 
 
 
 Onde, (t) representa a eficiência térmica do motor; CE representa o consumo 
específico; PC é o poder calorífico inferior do combustível 
 
2.5. PRESSÃO MÉDIA EFETIVA 
 De acordo com Halliday e Walker (2003) a pressão média efetiva (PME) é uma 
pressão “fictícia” que, de maneira geral, em motores está ligada diretamente ao torque 
que tende a se desenvolver sobre a arvores de manivela. A PME também pode ser 
 
 
23 
definida como o trabalho efetuado por quantidade de volume percorrido pelo pistão. 
Sendo assim podemos escrever 
 
 
 
 Onde, W representa o trabalho gerado pelo motor; (R) representa o número 
de revolução do motor por ciclo; (Vd) é o volume do cilindro do motor e N é o número 
de revoluções do motor. 
2.6 TAXA DE COMPRESSÃO 
 Para Brunetti e Franco (2012) a relação volumétrica taxa de compressão é a 
relação entre o volume total (V1), quando o pistão se encontra no ponto morto inferior, 
e o volume morto (V2), quando o pistão se encontra no ponto morto superior, e 
representa em quantas vezes V1 é reduzido. Nos MIFs, a taxa de compressão não 
pode ser muito elevada, pois a ignição deve ser dada pela faísca lançada pela vela e 
assim evitar a ocorrência de autoignição antes deste momento. 
 Figura 4: Comparação das taxas de compressão nas montadoras no Brasil 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Nascimento et al. (2010) 
 
 
24 
2.7 MISTURA AR COMBUSTÍVEL 
 A mistura de ar e combustível nos motores de combustão interna é definida com 
a ideia de disponibilizar a maior potência com a menor quantidade de combustível, 
diminuindo assim o consumo específico de combustível, tendendo a maior eficiência. 
A mistura ideal entre ar e combustível (AC) é chamada de mistura estequiométrica e 
pode ser representada pelas equações químicas genéricas para gasolina e etanol, 
conforme as Equações abaixo: 
 Gasolina: 
 Etanol: 
 De acordo com BRUNETT (2012), a relação AC admitida dentro do motor 
pode ser expressa pela razão entre a massa de combustível e a massa de ar real, 
pelo mesmo valor estequiométrico, da seguinte forma: 
 
 
 
 Onde, () representa a relação ar combustível; (Mc) representa a massa de 
combustível e (M a) representa a massa de ar. 
Na realidade, a maioria dos motores não trabalham com essa relação estequiométrica, 
 = 1 pois estamos teorizando qual a maneira mais eficaz de utilização da mistura 
combustível. Geralmente eles trabalham em regime de mistura rica, ou seja, mais 
combustível do que estipula a reação estequiométrica,   1 . Já a mistura tida como 
pobre, representa uma mistura com carência de combustível, ou seja,   1. Métodos 
utilizados de maneira errada, pois cada motor é feito para aceitar especificamente um 
tipo de combustível, dessa forma encerramos o primeiro capítulo desta revisão 
bibliográfica, no próximo capítulo compreenderemos as características dos motores 
de ciclo Otto com os respectivos combustíveis, Etanol e Gasolina. BRUNETT (2012) 
 
 
25 
3. MOTORES DE CICLO OTTO E SUA EFICIÊNCIA 
 
3.1 MOTORES DE CICLO OTTO 
 Segundo Brunetti, Franco (2012) existem diversos protótipos e ciclos 
termodinâmicos que são adaptados em motores a combustão interna, dentre eles este 
estudo bibliográfico tem ênfase nos motores de ciclo Otto, implementado com sucesso 
pelo engenheiro alemão Nikolaus August Otto em 1876. Hoje, funcionando com mais 
de um tipo de combustível entre eles a Gasolina e o Etanol no qual este estudo é 
dirigido, os motores com ciclo termodinâmico Otto, também denominados por motores 
de combustão por faísca (MIF), são utilizados na imensa maioria dos carros de 
passeios e motocicletas do mundo. 
 De acordo com Bosch (2005) este modelo de motor passa por quatro estágios: 
admissão, compressão, expansão e exaustão (escape). E pode funcionar com 2T 
(dois tempos), que correspondem a uma rotação de 360° por ciclo; ou 4T (quatro 
tempos), que correspondem a duas rotações de 720° para completar o mesmo ciclo. 
A explicação a seguir refere-se a um motor 4T, visto que este é o mais usual nos 
veículos automotores atualmente. Começando com o pistão localizado no PMS (ponto 
morto superior), é aberta a válvula de admissão e mantem-se a válvula de escape 
fechada, o pistão se desloca do PMS para o ponto morto inferior (PMI), causando 
depressão no cilindro e realizando assim a sucção do combustível para câmara de 
combustão pela válvula de admissão. A esse passeio do êmbolo é chamado 
admissão. 
Com a mistura ar-combustível na câmara de combustão e as válvulas fechadas, o 
pistão desloca-se do ponto morto inferior realizando a compressão da mistura até o 
ponto morto superior. Esse trajeto do embolo é chamado tempo de compressão do 
ciclo. Neste momento é inflada pela vela de ignição por faísca, que tem por objetivo 
iniciar a combustão da mistura comprimida ocasionando uma explosão no ponto morto 
superior. Essa explosão tem por objetivo gerar energia suficiente para aumentar a 
pressão da mistura combustível, que devido à expansão dos gases provenientes da 
reação deslocam o pistão para o ponto morto inferior. Este tempo do ciclo é chamado 
 
 
26 
de expansão. Ele é conhecido como o tempo útil, por ser nesse tempo que 
efetivamente se produz trabalho que impulsiona o pistão por todos os outros três 
tempos. Com o pistão no PMI (ponto morto inferior), é aberta a válvula de escape,que 
servirá como local para exaustão dos gases provenientes da combustão. Quando o 
êmbolo deslocar o pistão para o PMS (ponto morto superior), esse expulsa esses 
gases, tal fase é conhecida como exaustão. Então essa válvula se fecha e a válvula 
de admissão se abre, dando assim início a um novo ciclo. 
 Figura 5: Os estágios de um motor de ciclo Otto quatro tempo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: Adaptado de BRUNETTI, Franco (2012) 
 
 Analisando em um diagrama (Pressão – Volume) os quatro estágios de um 
motor ciclo Otto de 4T, podemos compreender melhor o seu ciclo. (BRUNETTI, 2018, 
p.80) 
 
 
 
 
 
 
27 
Figura 6: Diagrama: Pressão – Volume de um motor quatro tempos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fonte: BRUNETTI, Franco (2018) 
 
Admissão (1-2): o pistão é deslocado em uma trajetória do ponto morto superior 
ao ponto morto inferior, com a válvula de admissão aberta, de maneira que o cilindro 
esteja em contato com o ambiente. A pressão em seu interior se mantém um pouco 
menor que a pressão atmosférica e depende da perda de carga no sistema de 
admissão devido ao escoamento da mistura combustível-ar que é succionada pelo 
movimento do pistão. 
Compressão (2-3): é fechada a válvula de admissão e a mistura ar-combustível 
lacrada no cilindro é comprimida pelo pistão que se desloca do PMI (ponto morto 
inferior) ao PMS (ponto morto superior). Nessa etapa, se observa a diminuição do 
volume do fluido ativo e ocorre o aumento da pressão. Antes do pistão atingir o PMS 
 
 
28 
ocorre a liberação da faísca no ponto (a) e se observa um aumento rápido da pressão 
devido à combustão da mistura. 
Expansão (3-4): Após a combustão da mistura ar-combustível, o pistão é 
empurrado pela força da pressão dos gases, deslocando-se do PMS ao PMI 
provocando o aumento do volume do fluido ativo (expansão) e a consequente redução 
de pressão. É nesse momento que o motor produz trabalho positivo (tempo útil). 
Escape (4-1): No ponto (b) é aberta a válvula de escapamento e os gases, 
devido à alta pressão, escapam exteriormente rapidamente até atingir uma pressão 
próxima à pressão atmosférica. O pistão é deslocado do PMI para o PMS expelindo 
os gases queimados contidos no cilindro e a pressão é mantida um pouco maior que 
a pressão atmosférica. Após alcançado o PMS, o ciclo é reiniciado pelo tempo de 
admissão. (BRUNETTI, 2018, p.80) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
http://dedmd.com.br/validacao/2019_1/MOTORES%20DE%20COMBUST%C3%83O%20INTERNA/Unidade%201/s2/#text-carousel
http://dedmd.com.br/validacao/2019_1/MOTORES%20DE%20COMBUST%C3%83O%20INTERNA/Unidade%201/s2/#text-carousel
 
 
29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
4. XXXXXXXXXX 
 
 
 
 
 
31 
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
32 
 REFERÊNCIAS 
 
CARVALHO, Márcio Augusto S. Avaliação de um motor de combustão interna 
ciclo Otto utilizando diferentes tipos de combustíveis, 147 f. Dissertação 
(Mestrado em Engenharia Industrial) – Instituto de Engenharia, Universidade Federal 
da Bahia - UFBA, Salvador, 2011. 
ANP, Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis. Fatores de 
conversão, densidades e poderes caloríficos inferiores, valores médios para o 
ano de 2011. Disponível em: <http://www.anp.gov.br>. Acesso em: 23 set, 2015 
NASCIMENTO, Silva Henrique J. Estudo dos processos físicos envolvidos nos 
motores que utilizam como combustível álcool e gasolina (ciclo Otto), 2008, 67 
f. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Física) – Universidade Católica 
de Brasília, Brasília, 2008. 
AMORIM, Jorge R. Análise do aumento da razão volumétrica de compressão de 
um motor flexível multicombustível visando melhoria de desempenho, 2005, 189 
f. Dissertação (Pós-graduação em Engenharia Mecânica) – Escola de Engenharia da 
UFMG, Universidade Federal de Minas Gerais - UFMG, Belo Horizonte, 2005 
CARVALHO, M. A. S; Avaliação de um motor de combustão interna Ciclo Otto 
utilizando diferentes tipos de combustíveis. Dissertação de Mestrado em 
Engenharia Industrial - Escola Politécnica, Universidade Federal da Bahia, 2011. 
DUARTE, H. V; PINHEIRO, P. C. C; KOURY, R. N. N; Simulação do efeito dos 
parâmetros operacionais do desempenho de motores de combustão interna. In: 
IV Congresso de Engenharia Mecânica Norte-Nordeste (IV CEM-NNE/96). 1996. p. 
17-20. 
ANDRADE, F, S. A solução brasileira: História do desenvolvimento do motor a 
Álcool. São José dos Campos. sind CT. 2012. 175p 
CETESB. Emissões veiculares no estado de São Paulo .2015 
http://veicular.cetesb.sp.gov.br/relatorios-e-publicacoes/ 
Farah, M. A. Petróleo e seus derivados: definições e características de qualidade 
LTC, 2012. 261.p 
Obert, T. F Motores de combustão interna. Porto Alegre, Globo 1971. 618p 
ÇENGEL Y.A., BOLES M. A. Termodinâmica. 5ª ed., MC Graw Hill, 2006. 
BRUNETTI F., Motores de combustão interna. 1 ed. Instituto Mauá de tecnologia 
2012. Editora Blucher, 2012. 
HEYWOOD, J. B. Internal Combustion Engine Fundamentals. 1ª Ed, McGraw-Hill. 
New York, 1988. 
 
 
33 
MELO, T. C. C. Modelagem Termodinâmica de um motor do ciclo Otto tipo FLEX-
FUEL funcionando com Gasolina, Álcool e Gás Natural. Dissertação de M. Sc., 
COPPE/UFRJ. Rio de Janeiro, 2007. 
PULKRABEK, W. W; Engineering Fundamentals of the Internal Combustion 
Engine. University of Wisconsin-Platteville; Junho de 2003; Disponível em: 
http://www.rmcet.com/lib/E-
Books/Mechauto/Engineering%20Fundamentals%20of%20IC%20Engines%20%28
WW%20Pu lkrabek%29.pdf Acesso em: 21/07/1015