Motor de combustão interna

ZÍZIMO MOREIRA FILHO
VINÍCIUS RODRIGUES BORBA
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1680 –Holandês Huygens propôs o motor movido à pólvora;
1688 – Papin, físico e inventor francês, desenvolve motor à pólvora na Royal Society de
Londres. O motor utilizava o efeito da expansão do ar e o vácuo no resfriamento,
conhecido como princípio atmosférico, para movimentar um pistão;
1712 – O ferreiro e mecânico inglês Newcomen desenvolve o primeiro motor
atmosférico a vapor,
1860 – O engenheiro Belga Lenoir desenvolve um motor que, utilizando gás, realiza
duas explosões por rotação, sendo uma em cada lado do pistão;
1866 – Os alemães Otto e Langen desenvolvem o motor de pistão livre com consumo
50% menor que o desenvolvido por Lenoir;
1859 – O coronel Drake no dia 25 de agosto perfura nos Estados Unidos o primeiro
poço de petróleo para produção em larga escala;
1861 – O francês Beau de Rochas desenvolve o princípio dos 4 tempos de
funcionamento de um motor (admissão, compressão, expansão e escapamento), e
conclui em estudos que a compressão antes da ignição é necessária para máxima
expansão;
1876 – Otto desenvolve um novo motor, dessa vez bastante silencioso, três vezes mais
eficiente funcionando em 4 tempos;
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1877 – é patenteado o motor 2 tempos;
1879 – é desenvolvido o primeiro protótipo de um motor 2 tempos;
1884 – o alemão Daimler patenteia um motor de alta rotação para a época
(500 a 1.000 rpm);
1889 – Daimler desenvolve um motor de elevado rendimento e rotação com
2 cilindros dispostos em V;
1890 – O inglês Akroyd Stuart patenteia o motor de ignição por compressão;
1890 – O alemão Rudolf Diesel idealizou que a mistura queimaria
espontaneamente na Câmara de combustão ocupada pelo ar após a fase de
compressão;
1892 – é produzido o primeiro motor por ignição a compressão. Possuía
uma taxa de compressão de 3:1 o que era insuficiente para inflamar a
mistura. A eficiência desse motor era semelhante ao de Otto – cerca de 15%;
1892 – Diesel patenteia a sua idéia;
1893 – o primeiro motor Diesel é fabricado com uma eficiência de 26% .
Conceito: É uma máquina capaz de
transformar energia calorífica em
energia mecânica. O calor é gerado
após a queima de uma mistura de ar e
combustível comprimida na câmara de
combustão. Com a queima, a pressão
aumenta substancialmente, empurrando
o pistão para o ponto morto inferior.
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Motor a vapor
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½ volta – Admissão: O pistão desce para o
PMI provocando queda de pressão dentro
do cilindro. Com a válvula de admissão
aberta, a mistura é aspirada para dentro do
cilindro.
½ volta – Compressão: O pistão sobre para
o PMS. A válvula de admissão fecha e a
mistura é comprimida.
½ volta – Explosão: Ao final da
compressão, a pressão está alta em função
a diminuição do volume e então a vela de
ignição solta uma centelha iniciando a
combustão. Com a combustão da mistura,
a pressão aumenta consideravelmente
empurrando o pistão para o PMI.
½ volta – Descarga: Após a combustão, o
pistão sobre para o PMS, a válvula de
descarga abre e os gases queimados são
empurrados para fora do motor através do
escapamento.
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½ volta – Admissão e compressão: O
pistão sobre para o PMS comprimindo
um volume de mistura que já havia
sido admitida e em função da subida
do pistão, a pressão no carter diminui,
aspirando a mistura por ele. Nessa
condição, a mistura é composta por
uma porção de óleo lubrificante para
lubrificar as partes girantes da árvore
de manivelas.
½ volta – Explosão e descarga: após a
combustão da mistura, a pressão
resultante da expansão dos gases,
empurra o pistão para baixo. Na
descida, a meia altura, é aberta a
janela de descarga e os gases
queimados são liberados pelo
escapamento.
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Também conhecido como bloco de
cilindros. É assim chamado por que
os cilindros são fundidos em um
único bloco. É fabricado normalmente
em ferro fundido devido ao baixo
custo e a facilidade de produção,
porém é comum encontrar blocos
fabricados
em
alumínio,
principalmente nos motores atuais e
de pequeno porte mas na linha
comercial, o cilindro é fabricado em
ferro fundido. Esses bloco de motores
são conhecidos por bloco com camisa
molhada.
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As dimensões do cilindro fornece o volume
interno também conhecido como cilindrada e
é calculado pela fórmula:
C ou VC = Π . D² . S . I
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 D = Diâmetro do cilindro
 S = Curso do pistão
 I= Nº de cilindros
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É um valor de
referência para
comparação entre
a eficiência de
motores. É
encontrado
dividindo-se a
potência máxima
do motor (em CV)
pela cilindrada em
litros.
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É uma espécie de tampa
do motor contra a qual o
pistão comprime a
mistura, no caso do ciclo
Otto, ou o ar, no caso
do Diesel. Geralmente
possui furos com roscas
onde são instaladas as
velas de ignição ou os
bicos injetores e onde
estão instaladas as
válvulas de admissão e
escape com os
respectivos dutos
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No cabeçote dos motores de
quatro tempos existe para
cada cilindro, uma válvula de
descarga, uma válvula de
admissão, uma câmara de
combustão, um coletor de
admissão, um coletor de
descarga. Em alguns casos o
eixo de comando de válvulas
pode ser encontrado no
cabeçote.
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Os cabeçotes nos
motores modernos
são fabricados em
alumínio fundido e
em uma grande
parcela de motores
de alto rendimento
possuem mais de
duas válvulas por
cilindro
Nos motores atuais de alto
rendimento, o eixo de
comando de válvulas é
instalado
no
cabeçote
acionando
a
válvula
diretamente ou através de
um sistema da balanceiros.
Podemos
encontrar
também mais de um eixo
de comando, sendo um
para cada conjunto de
válvulas. Um para as de
admissão e outro para as
de descarga
A parte inferior do cabeçote mais
a parte superior do pistão
constituem
a
câmara
de
combustão. A relação entre o
volume do cilindro e o volume da
câmara de combustão é chamada
de taxa de compressão e á
demonstrada pela fórmula:
TC = vol. Cilindro + vol. Câmara de combustão
Vol. Câmara de combustão
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Especifica quantas vezes a
mistura é comprimida durante a
fase de compressão.
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O rendimento de um motor é
proporcional à sua taxa de
compressão, porém esta é limitada à
capacidade do combustível resistir à
compressão, medida pela octanagem.
◦ Motores à gasolina - entre 9:1 e 11:1;
◦ Motores à álcool e gás natural veicular
(GNV) - cerca de 12:1;
◦ Motores a Diesel em torno de 20:1.
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Quanto maior a quantidade de mistura
admitida, maior é a potência que pode ser
fornecida por um mesmo motor na mesma
rotação;
A relação entre a mistura admitida e o volume
deslocado pelos pistões é indicado como a
eficiência volumétrica de um motor (ην %).
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O cárter é a parte inferior
do motor. Nos motores de
quatro
tempos
é
basicamente o reservatório
de óleo lubrificante. A
bomba de óleo lubrificante
está localizada na parte
superior do cárter, no
bloco.
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O pistão do motor é uma peça que fica
localizada no interior dos cilindros, na
verdade cada cilindro possui um pistão.
Este componente que na maioria das
vezes é fundido em ligas leves
movimenta-se retilineamente 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.
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O pistão de um motor de combustão interna
funciona em condições particularmente
desfavoráveis:
Para um regime de 3600 rpm, ele pára 120
vezes por segundo;
Entre cada curso ele varia de velocidades que
podem atingir 70 km por hora até 0 km por
hora;
No momento da explosão, ele recebe um
impulso de mais ou menos 20000 N (2000
kg),e isto, 30 vezes por segundo;
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.
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O pistão é fechado
na parte superior e
aberto na inferior.
Apresenta ranhuras
na parte superior
para fixação dos
anéis de segmento.