motores de combustão interna aula 2

Prévia do material em texto

21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 1/26
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MOTORES DE
COMBUSTÃO INTERNA
AULA 2
 
 
 
 
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 2/26
 
 
 
 
 
Prof. Ernesto Francesco Ronchi
CONVERSA INICIAL
Estudamos os princípios físicos que regem modificações de pressão, volume,
temperatura e entropia, e o modo como essas grandezas se inter-relacionam e
geram ciclos termodinâmicos, fundamentais para a transformação de energia
química em energia térmica, e então em energia mecânica. Nesta aula, veremos os
princípios fundamentais para o funcionamento dos motores de combustão interna,
relacionados aos tempos de funcionamento, juntamente com o comportamento do
ciclo termodinâmico.
Iremos ver também os motores de dois tempos ciclo Otto e Diesel, suas
diferenças com os motores quatro tempos e suas aplicações. Por fim, falaremos do
motor rotativo e suas características.
TEMA 1 – MOTOR DE 4 TEMPOS CICLO OTTO
Quando falamos em motores de quatro tempos, estamos nos referindo aos
tempos de funcionamento do motor, definidos de acordo com a característica
termodinâmica do ciclo. Ou seja, descrevemos como ocorrem os processos
termodinâmicos, em momentos distintos do funcionamento dos componentes do
motor, de acordo com os elementos utilizados para o funcionamento do sistema.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 3/26
Assim, temos dois tipos de ciclos termodinâmicos: Otto e Diesel. O primeiro é
um ciclo termodinâmico com volume constante, e o segundo um ciclo
termodinâmico com pressão constante. Embora diferentes, os sistemas
confeccionados para a realização dos ciclos termodinâmicos são muito próximos, e
inclusive utilizam componentes praticamente idênticos, sendo diferentes apenas
pelo emprego dos materiais, assim como pelas dimensões dos componentes.
Os motores de combustão interna contam com alguns componentes principais,
em movimento relativo entre si, que permitem a transformação da energia.
Simplificando, podemos dizer que o motor de combustão interna é uma
bomba, em que se é possível controlar a explosão que ocorre, dosando o ar e o
combustível que entram no sistema, de forma a obedecer aos limites de resistência
mecânica dos componentes empregados no motor. Para que essa combustão
ocorra, deve haver um cilindro, que deverá ser um elemento fixo, dentro do qual há
um pistão que se movimenta linearmente, de forma alternativa, “subindo e
descendo”. O pistão está conectado a uma árvore de manivelas (coloquialmente
conhecida como vira-brequim), por intermédio de uma biela. Assim, o movimento
alternativo realizado pelo pistão será convertido em movimento circular na árvore
de manivelas. Também há, sobre o pistão, um componente chamado cabeçote,
onde são instaladas válvulas que permitem a entrada e a saída de gases, conforme
o sincronismo de movimento entre a árvore de manivelas e a árvore de cames, que
é o eixo responsável por permitir a abertura e o fechamento das válvulas nos
momentos corretos, para o desenvolvimento dos tempos de funcionamento do
motor. No cabeçote será instalada a vela de ignição, responsável por gerar um arco
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 4/26
fotovoltaico (faísca), que, por sua vez,  gerará a combustão da mistura de ar e
combustível. Para que todo esse processo termodinâmico ocorra de maneira
adequada, há a divisão desses movimentos em quatro momentos distintos, que são
denominados os quatro tempos do motor, sendo eles: admissão, compressão,
combustão e escape.
Créditos: Udaix/Shutterstock.
           
Créditos: Yugu Design/Shutterstock.
1.1 ADMISSÃO
A admissão é o tempo em que haverá a entrada de mistura de ar e combustível
(ou somente ar, em motor de injeção direta).
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 5/26
No ciclo termodinâmico, o movimento que o pistão realiza gera a curva do
gráfico na cor vermelha, de 1 até 2.
Para que isso ocorra, o pistão (êmbolo) irá fazer um movimento do Ponto
Morto Superior (P.M.S.) – ponto máximo de movimento do pistão, que fica próximo
ao cabeçote – ao Ponto Morto Inferior (P.M.I) – ponto mais distante de movimento
do pistão do cabeçote.
Créditos: Flixelhouse/Shutterstock.
Chamado de movimento descendente, neste momento, com o aumento de
volume ocasionado pelo deslocamento do pistão dentro do cilindro, a pressão
interna do sistema é reduzida, o que permite a entrada de mistura de ar e
combustível naturalmente, pois a pressão atmosférica é maior do que a pressão
interna do cilindro. Dessa forma, a válvula de admissão está aberta neste momento,
por intermédio da ação da árvore de cames (conhecido coloquialmente como
comando de válvulas); a válvula de escape estará fechada, de forma que a mistura
de ar e combustível irá preencher o volume do cilindro. A árvore de manivelas
converte o movimento linear do pistão em movimento circular, movimentando-se
num ângulo de 0° até 180°.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 6/26
Créditos: Yugu Design/Shutterstock.
1.2 COMPRESSÃO
Quando o pistão chega ao P.M.I, inicia-se o tempo da compressão, segundo
tempo do sistema. No gráfico termodinâmico, em cor vermelha, está representado
pelos pontos 2 a 3.
No tempo da compressão, haverá o movimento ascendente do pistão, rumo ao
P.M.S. As válvulas de admissão e escape encontram-se fechadas, de forma que, com
a redução do volume, haverá aumento de pressão da mistura de ar e combustível.
O movimento linear do pistão é, novamente, convertido em movimento circular
pela árvore de manivelas, movimentando-se em um ângulo de 180° até 360°. Tal
aumento de pressão é chamado de compressão. Com o aumento da pressão no
sistema, o objetivo é aumentar também a entropia. A entropia elevada acelera o
processo de combustão, através do aumento da velocidade de queima da mistura
de ar e combustível no momento da deflagração do arco fotovoltaico, emitido pela
vela de ignição.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 7/26
A temperatura do ar deve ficar entre 300 °C a 400 °C, não devendo exceder os
400 °C, pois a temperatura mínima média de ignição é de 300 °C para gasolina e
420 °C para o etanol. Se a temperatura da câmara de combustão durante o
processo de compressão exceder a temperatura de ignição do combustível, pode
haver autoignição do combustível, o que não é ideal ao funcionamento do motor.
Créditos: Yugu Design/Shutterstock.
1.3 EXPLOSÃO
Finalizando a etapa de compressão, quando o pistão chega ao P.M.I., com a
mistura de ar e combustível comprimida, deflagra-se a faísca que irá realizar a
ignição da mistura de ar e combustível.
No gráfico termodinâmico, o momento da ignição é representado pelos pontos
3 e 4 na cor vermelha. O momento da expansão (movimento do pistão pelos
pontos 4 e 5) também está na cor vermelha.
Essa condição irá gerar a explosão da mistura de ar e combustível, aumentando
bruscamente a pressão dentro do cilindro, gerando assim a expansão térmica
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 8/26
necessária ao movimento do êmbolo e, consequentemente, a transformação da
energia química em energia mecânica. No terceiro tempo, da explosão, será gerado
trabalho. A energia deverá movimentar o pistão de forma descendente, do P.M.S.
ao P.M.I., sendo o movimento da árvore de manivelas angular de 360° a 540°. Neste
tempo, as válvulas de admissão e de escape permanecem fechadas.
A energia da explosão do terceiro tempo deve ser suficiente para movimentar
o pistão, suprindo o motor com energia suficiente para o movimento do pistão nos
outros três tempos (admissão, compressão e escape), além demovimentar o
veículo.
Em virtude do fato de os processos de combustão serem muito rápidos, a
velocidade de frente de chama (velocidade de queima do combustível) tem que ser
acelerada tanto quanto possível durante a etapa de compressão. Essa condição
dependerá dos materiais utilizados e da capacidade que o combustível  tem  de
suportar a pressão de compressão, o que é conhecido como Índice Antidetonante
(I.A.D.) do combustível. O I.A.D. é um valor testado para mensurar a pressão que um
combustível suporta antes de entrar em autoignição. Quanto maior o I.A.D., maior
pode ser a compressão da mistura de ar e combustível, o que permite gerar uma
explosão mais eficiente.
Caso o I.A.D. do combustível seja baixo, podem ocorrer fenômenos danosos ao
motor, reduzindo seu desempenho, aumentando o consumo de combustível e
também os níveis de emissão de gases não desejáveis.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 9/26
No momento da explosão, haverá a transformação da mistura de ar e
combustível em outros gases, conhecidos como produtos da combustão, tais como
dióxido de carbono, nitrogênio e água em estado de vapor. Juntamente com essa
transformação, haverá o desprendimento de grande quantidade de energia, como
consequência da transformação química em uma reação não reversível.
Essa energia expandirá os gases (aumento de pressão inicial, que gerará
aumento de volume com queda da pressão em sequência), e os gases expandidos
movimentarão o pistão. 
1.4 ESCAPE
Créditos: Yugu Design/Shutterstock.
Finalizando o ciclo, o quarto tempo de funcionamento do motor é o tempo de
escape, representado no gráfico termodinâmico na cor vermelha, de 5 a 6.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 10/26
O tempo de escape, como o próprio nome sugere, é o tempo em que os gases
gerados pelo processo de explosão serão descartados, para que seja possível iniciar
um novo ciclo.
No início do tempo de escape, o pistão – que havia se movimentado até o
P.M.I. ao término do tempo de explosão – se movimenta novamente ao P.M.S,
reduzindo novamente o volume do cilindro e com isso empurrando os gases
queimados para fora. Para que isso ocorra, a válvula de admissão permanece
fechada e a válvula de escape é aberta para permitir o fluxo dos gases de escape. A
árvore de manivelas se movimenta circularmente, de 540° a 720°, finalizando o ciclo
do motor de quatro tempos.
Isso permitirá o início de um novo ciclo termodinâmico, compreendendo
novamente os quatro tempos de movimento do pistão.
TEMA 2 – MOTOR DE 4 TEMPOS CICLO DIESEL
O motor Diesel também apresenta quatro tempos. Assim como no motor ciclo
Otto, os tempos também são de admissão, compressão, expansão (explosão) e
escape.
  Como o motor Diesel apresenta um ciclo termodinâmico de pressão
constante, o terceiro tempo (que no caso do motor ciclo Otto chamamos de
explosão, porque há um aumento brusco de pressão dentro do cilindro) é o tempo
de expansão dos gases. Isso ocorre porque não é possível queimar todo o
combustível (diesel) inserido na câmara de combustão. A combustão é mais “lenta”,
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 11/26
e a massa de combustível é expandida, ou seja, a pressão na câmara de combustão
permanece estável por mais tempo mesmo, com o movimento descendente do
pistão, o que gera aumento do volume do sistema.
Essa situação ocorre porque, diferentemente do motor ciclo Otto, no motor
ciclo Diesel não há vela de ignição. O eletroinjetor ou injetor mecânico de
combustível, é inserido no cabeçote, de forma que faz a aspersão do Diesel em
nível atomizado ao final do tempo de compressão.
A combustão do diesel acontece em decorrência do aumento da temperatura
do ar. Quando o combustível injetado na câmara de combustão se encontra com ar
altamente aquecido e pressurizado, entrará em combustão de forma espontânea. A
facilidade com que o Diesel entra em combustão é medida através do índice de
cetano do Diesel, com um limite mínimo de 40, segundo a Agência Nacional do
Petróleo.
Para que haja essa combustão espontânea, a pressão dentro da câmara de
combustão deve ser bastante alta, maior que em motores ciclo Otto. Essa pressão é
chamada de taxa de compressão.
2.1 ADMISSÃO
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 12/26
Créditos: Bigalbaloo/Shutterstock.
No motor Diesel, a admissão é o tempo em que haverá apenas a entrada de ar
no motor. Não há entrada de combustível, pela característica do ciclo
termodinâmico.
O pistão irá fazer um movimento do Ponto Morto Superior (P.M.S.) ao Ponto
Morto Inferior (P.M.I). Com o aumento de volume ocasionado pelo deslocamento
do pistão dentro o cilindro, a pressão interna do sistema é reduzida e isso permite a
entrada de ar naturalmente ou de forma forçada – esta condição é a mais comum,
através de sobrealimentação. A válvula de admissão estará aberta e a válvula de
escape estará fechada, sendo acionada por intermédio da ação da árvore de cames.
A árvore de manivelas movimenta-se circularmente, em ângulo de 0° até 180°.
No gráfico termodinâmico, o movimento do pistão está representado pelos
pontos 1 a 2, na linha vermelha.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 13/26
2.2 COMPRESSÃO
A fase de compressão, segundo tempo do sistema, inicia-se quando o pistão se
movimenta, saindo do P.M.I. ao P.M.S. Como o deslocamento rumo ao P.M.S. reduz
o volume, temos o aumento da pressão dentro do cilindro. Válvulas de admissão e
escape encontram-se fechadas. Movimento circular pela árvore de manivelas, de
180° até 360°.
A compressão deve ser suficientemente alta neste tempo para que o diesel se
inflame quando for inserido na câmara de combustão. A temperatura do ar deve ser
próxima ou superior a 400°C, sendo ideal por volta dos 600°C. Tal temperatura fará
com que o Diesel atinja temperatura de combustão, de aproximadamente de 250°C.
No gráfico termodinâmico, o movimento do pistão está representado pelos
pontos 2 a 3, através da linha vermelha.
Créditos: Bigalbaloo/Shutterstock.
2.3 EXPANSÃO
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 14/26
Ao término da compressão, quando o pistão chega ao P.M.I., já com o ar
aquecido e pressurizado, o injetor irá fazer a injeção do Diesel na câmara de
combustão (que no caso do motor Diesel é na cabeça do pistão).
Ao ser injetado, o combustível irá se deparar com massa de ar altamente
aquecida e começara a se inflamar. Contudo, em virtude da alta velocidade do ciclo
termodinâmico, não é possível inserir todo o combustível necessário para reagir
com o volume de ar que está na câmara de combustão. Assim, o combustível que
está inserido na câmara de combustão se inflama e inicia o movimento de
expansão, movimentando o pistão. Porém, ainda há combustível para entrar na
câmara de combustão e se inflamar com o ar. Essa situação faz o motor diesel ter
um torque maior e mais constante durante seu funcionamento.
Mesmo com o pistão apresentando movimento descendente, o que gera o
aumento do volume do cilindro, o fato de haver combustível dentro do cilindro
aumenta a quantidade de massa inserida, mantendo a pressão dentro do cilindro
ainda elevada. Após o término da injeção do Diesel dentro da câmara de
combustão, e consequente combustão desse combustível, teremos efetivamente a
queda de pressão no ciclo termodinâmico. Neste tempo será gerado trabalho. A
energia deverá movimentar o pistão de forma descente, do P.M.S. ao P.M.I., com
movimento circular da árvore de manivelas de 360° a 540°. Neste tempo, as válvulas
de admissão e de escape permanecem fechadas.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 15/26
Créditos: Bigalbaloo/Shutterstock.
No gráficotermodinâmico, o movimento do pistão está representado pelos
pontos 3 a 4 (injeção de diesel) e 4 a 5 expansão dos gases sobre pistão, na linha
vermelha.
2.4 ESCAPE
Créditos: Bigalbaloo/Shutterstock.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 16/26
No tempo de escape, gases gerados pelo processo de explosão serão
descartados para que seja possível iniciar um novo ciclo.
No gráfico termodinâmico, o movimento do pistão está representado pelos
pontos 5 a 6, na linha vermelha.
No tempo de escape, o pistão se movimenta do P.M.I. ao P.M.S, reduzindo
novamente o volume do cilindro e expurgando os gases da combustão para fora do
cilindro. Para isso, a válvula de admissão permanece fechada e a válvula de escape é
aberta. A árvore de manivelas se movimenta circularmente, de 540° a 720°,
finalizando o ciclo do motor de quatro tempos.
Isso permitirá o início de um novo ciclo termodinâmico, compreendendo
novamente os quatro tempos de movimento do pistão.
TEMA 3 – MOTOR DE DOIS TEMPOS CICLO OTTO
Além dos motores de quatro tempos, ciclo Otto e Diesel, há também os
motores de dois tempos, ciclo Otto e Diesel.
Diferentemente dos motores de quatro tempos, em que precisamos de duas
voltas (720° de movimento circular) da árvore de manivelas para realizar um ciclo,
no motor de dois tempos necessitamos apenas de uma volta da árvore de
manivelas (360° de movimento circular) para realizar o ciclo completo.
Mesmo com dois tempos a menos, emprega-se no motor dois tempos os
mesmos ciclos termodinâmicos, tanto para o motor Otto quanto para o motor
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 17/26
Diesel.
Levando isso em consideração, o motor de dois tempos deveria fornecer
potência duas vezes superior ao motor de quatro tempos, pois a cada movimento
descendente do pistão ocorre um impulso motriz. O motor aqui tem aceleração
mais rápida (tanto no caso do motor Diesel quanto no caso do motor Otto) quando
comparado ao motor de quatro tempos. Mas o motor de dois tempos tem um sério
problema de emissões, pois a combustão não corre de forma plena ou total, pelo
fato de os tempos de admissão e escape serem reduzidos. Assim, a eficiência
volumétrica do motor é menor; não é possível preencher todo o cilindro com ar e
combustível, e assim a sua potência também é menor. Isto faz com que tais
motores não se enquadrem nas normas atuais de emissões, sendo empregados em
algumas situações específicas.
Por apresentar menor número de componentes, este motor tem um melhor
regime de elevadas rotações. É exatamente nessa condição que ele se adapta
melhor. No caso ainda do motor de dois tempos Otto, há necessidade de ter
elevada rotação, de modo a trocar a rotação por torque, já que o motor tem menor
massa.
O fato de esse sistema misturar óleo lubrificante com combustível, para poder
lubrificar adequadamente o equipamento mecânico, também o torna altamente
poluente. A mistura de proporções erradas de óleo e gasolina também gera a
degradação prematura dos componentes do motor que necessitam de lubrificação,
muito embora não seja necessário um reservatório para o abrigo do óleo.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 18/26
Assim, além do sistema apresentar elevado nível de emissões, também
apresenta consumo de combustível mais elevado e ruído também elevado, motivos
pelos quais não é comercializado em cilindradas elevadas.
Nesses motores, a válvula de admissão é removida e substituída por um orifício
de admissão. Esse orifício consiste em uma abertura adequadamente posicionada
no cilindro que permite a entrada de combustível, óleo e ar no cárter do motor,
quando o pistão está em seu ponto morto superior. Quando o pistão desce, ele
fecha esse orifício de admissão e empurra a mistura de ar, combustível e óleo para
a parte inferior do cárter, pressurizando-a. Essa mistura pressurizada passa por um
orifício de transferência, que é liberado pelo movimento descendente do pistão,
que por sua vez permite a passagem da mistura para a câmara de combustão. Há
um orifício de escape para a saída dos gases queimados, juntamente com a entrada
da mistura de ar, combustível e óleo para gerar o ciclo seguinte. O pistão também
fecha o orifício de escape.
3.1 ADMISSÃO/COMPRESSÃO (PRIMEIRO TEMPO)
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 19/26
Créditos: Jacky Co/Shutterstock.
Estando o pistão no P.M.I., há a abertura dos orifícios de transferência e de
escape. O orifício de escape aberto deixa vazar os gases queimados do ciclo
anterior, enquanto o orifício de transferência permite a entrada de mistura de ar,
combustível e óleo. Alguns modelos de motores Otto de dois tempos apresentam
uma deformidade na cabeça do pistão, a fim de evitar a saída da mistura
diretamente pelo orifício de escape – muito embora a mistura pressurizada force a
saída dos gases queimados –, direcionando a mistura para a parte superior do
cilindro, onde se encontra a vela de ignição. A entrada da mistura na câmara de
combustão também é potencializada pelo aumento do volume do cilindro quando
o pistão se desloca do P.M.S. ao P.M.I.
Durante o deslocamento do pistão do P.M.I ao P.M.S, o pistão fecha
incialmente o orifício de transferência, depois o orifício de escape, comprimindo
assim a mistura que havia entrado dentro do cilindro. Ao final desse tempo,
ocorrerá a ignição da mistura através do arco fotovoltaico de uma vela de ignição.
3.2 EXPLOSÃO/ESCAPE (SEGUNDO TEMPO)
Após a faísca da vela de ignição, a mistura se inflama e os gases expandidos
empurram o pistão que estava no P.M.S. para o P.M.I. Neste momento, é gerado
trabalho. Pouco antes do pistão chegar ao P.M.I, há a abertura do orifício de escape,
e os gases queimados da mistura já começam a sair. Nesse momento, o pistão já
pressuriza a mistura que entrou pelo orifício de admissão durante o primeiro
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 20/26
tempo, quando o pistão abriu o orifício. No momento em que o pistão chega ao
P.M.I. o orifício de transferência é aberto e um novo ciclo se inicia.
Créditos: Jacky Co/Shutterstock.
TEMA 4 – MOTOR DE DOIS TEMPOS CICLO DIESEL
O motor de dois tempos Diesel, assim como o motor de dois tempos Otto,
precisa de apenas uma rotação para gerar trabalho. Porém, seu comportamento é
diferente do motor ciclo Otto de dois tempos.
O motor Diesel de dois tempos não apresenta mistura de óleo lubrificante com
combustível, e o ar e é um motor que apresenta cárter (reservatório de óleo). Esse
motor também não tem vela de ignição. Assim como no motor Otto de dois
tempos, sua aceleração é mais rápida, mas seu nível de emissões também é mais
elevado.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 21/26
Nesses motores, temos normalmente quatro válvulas de escape que se
encontram no cabeçote (parte superior do cilindro), assim como o injetor de diesel.
Como no motor de quatro tempos, o diesel irá gerar combustão com o ar, o que
culmina em expansão dos gases e movimento do pistão. Não há válvulas de
admissão, sendo o pistão o responsável por permitir a entrada do ar.
Na camisa de cilindros, há furos oblíquos que permitirão a entrada do ar, que é
impulsionado por um supercarregador (dispositivo que atua enviando ar em grande
quantidade, de forma pressurizada).
4.1 Admissão/compressão (primeiro tempo)
Créditos: Jacky Co/Shutterstock.
Estando o pistão no P.M.I., há abertura dos orifícios de admissão de ar.
Conforme o pistão se movimenta rumo ao P.M.S., realiza a compressão do ar e o
fechamento dos orifícios de admissão.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 22/26
Ao final desse tempo, ocorrerá a injeção de diesel e a combustão da mistura de
are diesel.
4.2 EXPLOSÃO/ESCAPE (SEGUNDO TEMPO)
Após a injeção do diesel, a expansão dos gases empurrará o pistão para o
P.M.I., de forma a gerar trabalho. Com a sincronização da abertura das válvulas de
escape com o movimento da árvore de manivelas, quando o pistão está chegando
próximo da abertura dos dutos de admissão, as válvulas de escape são abertas e o
os gases queimados são empurrados para fora do cilindro. No momento em que os
dutos de admissão são abertos, a entrada de ar pressurizado no cilindro também
auxilia na saída dos gases queimados. A sincronização das válvulas de escape
permite seu fechamento quando pistão fecha os dutos de admissão e um novo
ciclo se inicia.
TEMA 5 – MOTOR ROTATIVO
O motor rotativo, patenteado com o nome Wankel, foi projetado por Felix
Wankel. Atualmente, sua patente pertence à Mazda.
Esse motor opera no ciclo termodinâmico Otto. Porém, diferentemente do
motor Otto, motor opera com menos partes móveis, o que faz que ele seja mais
leve e tenha menor atrito.
O motor é composto de uma estrutura que se assemelha a um cilindro oval.
Dentro desse cilindro, é inserido um rotor, que apresenta a forma de triângulo. O
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 23/26
motor não tem válvulas de admissão nem de escape. Ele é conectado a um eixo,
que o faz girar de forma excêntrica dentro do cilindro oval, o que seria equivalente
a árvore de manivelas e pistão do motor Otto.
Dessa forma, o rotor triangular tem, em suas arestas, palhetas móveis que se
movimentam, abrindo e fechando conforme o movimento do rotor, vedando-o em
três câmaras distintas, o que, em conjunto com o cilindro oval, permite fazer três
tempos diferentes do ciclo de quatro tempos, simultaneamente.
O movimento circular realizado pelo rotor gera o aumento do volume em uma
das câmaras, o que reduz a pressão e permite a entrada de ar e combustível.
Vedado por duas arestas, ao se movimentar circularmente, inicia a compressão até
chegar ao tempo de explosão. Embora de maior potência que o motor de ciclo Otto
de pistões alternativos convencional, o motor Wankel tem dificuldades geométricas
durante a combustão, o que faz com que tenha baixo torque e uma eficiência
mecânica mais baixa. O desgaste de suas palhetas também é outro fator que reduz
a eficiência volumétrica.
Os gases expandidos giram o rotor até que encontram o orifício de escape e
são descartados.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 24/26
Créditos: Jurgis Mankauskas/Shutterstock.
Créditos: Moslot/Shutterstock.
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 25/26
Créditos: Roman Belogorodov/Shutterstock.
FINALIZANDO
Os tempos de funcionamento do motor devem sempre estar em acordo com o
ciclo termodinâmico.
Todo formato de construção do motor deve obedecer a tais características.
Dessa forma, os motores de quatro tempos Diesel e Otto apresentam suas
diferenças, porém com componentes construtivos muito próximos e com tempos
muito similares, apenas alterando a condição da injeção do diesel, que irá se
inflamar por alta temperatura. No motor Otto, a inflamação ocorrerá através de
uma faísca. Tais diferenças ocasionam importante mudança no comportamento, de
forma que o motor Otto apresenta mais rotação (com maior potência do que
torque), e o motor Diesel maior torque (comparativamente à potência).
21/04/2021 UNINTER - MOTORES DE COMBUSTÃO INTERNA
https://univirtus.uninter.com/ava/web/roa/ 26/26
De menor emissões, os motores de quatro tempos atuais apresentam melhor
rendimento que os motores de dois tempos. Motores de dois tempos Otto são
utilizados em algumas competições, principalmente de motor, por seu baixo peso e
relativa aceleração mais rápida. Já os motores Diesel de dois tempos são
empregados em maquinários fora de estrada, blindados e locomotivas.
Por fim, o motor Wankel, embora muito interessante, apresenta dificuldades:
desgaste das palhetas de vedação, baixo torque e nível de emissões mais elevado
em comparação ao motor de cilindros alternativos.
Portanto, mesmo com mais de 140 anos, os motores ciclo Otto e Diesel ainda
desempenham satisfatoriamente sua função. Desde que adequadamente
manutenidos, são muito interessantes do ponto de vista de emissões e de eficiência
no contexto geral de sua aplicação.