Princpios bsicos dos motores 2-temposUm motor 2-tempos assim:

possvel encontrar motores 2-tempos em motosserras e jet skis porque eles tm 3 vantagens importantes em relao aos motores 4-tempos: de vlvulas, o que simplifica sua construo e reduz seu peso; Motores 2-tempos tm uma exploso a cada giro do virabrequim, enquanto nos motores 4-tempos h combusto um giro sim, um giro no, e isso d um ganho significativo de potncia aos motores 2-tempos; Motores 2-tempos podem funcionar em qualquer posio, o que pode ser muito til em equipamentos como as motosseras. J um motor 4-tempos normal pode ter problemas com o fluxo de leo a menos que esteja de p, e resolver essa deficincia pode Potncia do motor deixar o motor mais complexo. Para uma explicao completa Essas vantagens tornam o motor 2-tempos mais leve, sobre o que a potncia do mais simples e mais barato de produzir - alm de motor e o que os cavalos de teoricamente ter a capacidade de produzir o dobro de fora significam para o desempenho, leia Como potncia no mesmo espao porque h o dobro funciona a potncia do motor. de exploses por giro. A combinao de pouco peso e dobro terico de potncia d aos motores 2-tempos uma tima relao peso/potncia quando comparados a muitos desenhos de motores 4tempos. Motores 2-tempos no tm vlvulas de admisso e escapamento nem comando

Mas no comum ver esse tipo de motor em carros, porque os motores 2-tempos tm duas desvantagens significativas que vo fazer mais sentido para ns depois que virmos como esses motores funcionam.

O ciclo 2-temposA animao a seguir mostra um motor 2-tempos em ao. D para comparar essa animao com as animaes nos artigos sobre motores de carros emotores a diesel para ver as diferenas. A maior diferena que notamos ao comparar as figuras que a vela de ignio libera sua centelha uma vez a cada rotao em um motor 2-tempos. D para ver que motores 2-tempos so equipamentos pequenos e engenhosos que sobrepem operaes para reduzir o nmero de peas.

Soltando centelhaD para entender um motor 2-tempos ao observar cada parte do ciclo. Comece pelo momento em que a vela dispara a centelha. O combustvel e o ar do cilindro foram comprimidos, o que os faz entrar em ignio quando a vela solta a centelha. A exploso resultante empurra o pisto para baixo. Conforme ele se move vai comprimindo a mistura ar/combustvel no crter do motor. Quando o pisto se aproxima do fim do seu curso, a janela de escapamento se abre. A presso que ainda existe no cilindro leva a maioria dos gases queimados para fora dele, como mostramos abaixo:

Admisso de combustvelQuando o pisto finalmente atinge o ponto mais baixo, a janela de transferncia se abre. O movimento do pisto pressurizou a mistura no crter, o que faz com que essa mistura percorra o canal de transferncia e entre no cilindro pela janela de

transferncia, desloque o restante dos gases queimados e encha o cilindro com uma nova carga de combustvel, como na figura abaixo:

Repare que em muitos motores 2-tempos com desenho de fluxo cruzado a cabea do pisto tem um formato que evita que a mistura ar/combustvel que entra passe direto pela parte superior do pisto e saia pela janela de escapamento.

O tempo de compressoAgora, o virabrequim comea a levar o pisto de volta em direo cmara de combusto, efetuando o curso de compresso. Conforme a mistura ar-combustvel do pisto vai sendo comprimida, cria-se um vcuo no crter. Esse vcuo abre a vlvula de palheta e suga ar e combustvel com leo docarburador. Mas muitos motores no tm essa vlvula de palheta e por isso so menos potentes em baixas rotaes, devido ao refluxo da mistura ar-combustvel pelo duto de admisso. Assim que o pisto chega ao final do curso de compresso, a vela de ignio dispara de novo para repetir todo o ciclo. E esse motor se chama "2-tempos" porque tem um tempo de admisso simultneo a um tempo de compresso. Em um motor 4-tempos, h tempos separados de admisso, compresso, combusto e escapamento. D para ver que o pisto realmente faz trs coisas diferentes em um motor de 2 tempos: de um lado do pisto est a cmara de combusto, na qual o pisto comprime

a mistura ar-combustvel e captura a energia liberada pela ignio do combustvel; do outro lado do pisto est o virabrequim, em cujo compartimento o pisto cria um vcuo para sugar a mistura ar-combustvel do carburador atravs da

vlvula da palheta e ento pressuriza o crter para que a mistura ar-combustvel seja empurrada para o cilindro pelo canal de transferncia; ao mesmo tempo, as laterais do pisto esto agindo comovlvulas que cobrem e descobrem as janelas de transferncia e escapamento localizadas na parede do cilindro; Realmente bem legal ver o pisto fazendo tantas coisas diferentes, e isso o que faz com que os motores 2-tempos sejam to simples e leves. Em compensao, a carga trmica sobre o pisto mais elevada, pois a cada curso descendente que efetua h uma combusto, enquanto o motor 4-tempos tem um dois cursos frios, o de admisso e o de compresso. Se voc j usou um motor 2-tempos, sabe que necessrio misturar leo especial com a gasolina - agora que voc j entende o ciclo 2-tempos, d para ver o motivo. Em um motor 4-tempos, o crter fica completamente separado da cmara de combusto, o que permite ench-lo com leo para lubrificar as peas do virabrequim, os mancais nas extremidades da biela, o pisto e a parede do cilindro. Em um motor 2-tempos, por outro lado, o crter funciona como uma cmara de pressurizao para forar a mistura arcombustvel para dentro do cilindro, o que impossibilita que ela tenha leo lubrificante. Em vez disso, o que fazemos misturar leo com a gasolina para lubrificar o virabrequim, a biela e as paredes do cilindro. Acredite, se voc esquecer de misturar o leo, o motor no vai durar muito...

Desvantagens do motor 2-temposAgora d para ver que os motores 2-tempos tm duas vantagens importantes em comparao com os motores 4-tempos: eles so mais simples e mais leves, alm de produzir cerca do dobro da potncia. Mas se isso verdade, por que que os carros e caminhes usam motores 4-tempos? Motores 2-tempos no chegam nem perto de atingir a durabilidade de motores 4-tempos. A falta de um sistema de lubrificao dedicado faz com que as partes se desgastem muito mais rpido. O leo para motores 2 -empos caro, e necessrio colocar cerca de 20 ml dele a cada litro de gasolina (a proporo 50:1) Seu carro gastaria mais ou menos 2 litros de leo a cada 1.000 km se tivesse motor 2-tempos. Os motores 2-tempos no usam o combustvel de maneira eficiente, o que significa que voc faria menos quilmetros por litro. Motores 2-tempos so muito poluentes. Na verdade, tanta poluio que provvel que voc no os veja por a daqui a algum tempo. Essa poluio criada por dois motivos. O primeiro a queima do leo junto com o combustvel. O leo deixa todos os motores 2-tempos um tanto quanto fumacentos (embora no tanto quanto no passado). O segundo motivo menos bvio, mas voc pode visualiz-lo na figura a seguir:

Cada vez que uma nova carga de ar-combustvel admitida no cilindro, uma parte dela vaza pela janela de escapamento. E por isso que voc v um brilho oleoso ao redor de qualquer motor de barco. Os hidrocarbonetos que saem do combustvel fresco, combinados com o leo, no so nada bons para o ambiente. Essas desvantagens significam que os motores 2-tempos so usados somente em situaes em que o motor no utilizado com muita freqncia e h necessidade de tima relao potncia/peso. Enquanto isso, os fabricantes tm trabalhado para encontrar uma maneira de deixar os motores 4-tempos mais leves e menores, algo que voc pode ver em cada novo produto martimo ou de jardinagem que chega s lojas. Para mais informaes sobre motores 2-tempos e assuntos relacionados, verifique os links na prxima pgina.

MOTORES DE 2 TEMPOS A DIESEL IntroduoO artigo Como funcionam os motores a diesel descreve os motores a diesel de quatrotempos geralmente encontrados nos carros e nos caminhes. O artigo Como funcionam os motores de dois-tempos, descreve os motores pequenos de dois-tempos encontrados em motoserras, ciclomotores, jet skis, entre outros. Acontece que a tecnologia do motor a diesel freqentemente combinada com um ciclo de dois-tempos nos enormes motores a

diesel encontrados em locomotivas, grandes navios e instalaes de gerao de energia eltrica. Neste artigo abordaremos a tecnologia do diesel dois-tempos e aprenderemos sobre os enormes motores que a utilizam!

Entendendo o cicloSe voc leu Como funcionam os motores de dois-tempos, aprendeu que a grande diferena entre motores de dois e de quatro-tempos a quantidade de potncia que eles podem produzir. A vela de ignio dispara duas vezes mais em um motor dois-tempos (uma vez para cada volta do virabrequim, contra uma vez para cada duas voltas em um motor quatro-tempos). Isso significa que um motor dois-tempos tem o potencial de produzir duas vezes mais potncia que um motor de quatro-tempos do mesmo tamanho. O artigo sobre motor dois-tempos explica tambm que o ciclo do motor a gasolina, onde gasolina e ar so misturados e comprimidos juntos, no exatamente ao ideal para o princpio do motor dois-tempos. O problema que algum combustvel no queimado pode escapar cada vez que o cilindro estiver sendo recarregado com a mistura arcombustvel (veja Como funcionam os motores de dois-tempos para mais detalhes). O fato que o esquema do motor a diesel, que comprime apenas o ar e ento injeta o combustvel diretamente no ar comprimido, uma combinao muito melhor para o ciclo de dois-tempos. Muitos fabricantes de grandesmotores a diesel usam essa vantagem para criar motores de alta potncia. A figura abaixo mostra a disposio de um tpico motor a diesel dois-tempos:

No alto do cilindro esto duas ou quatro vlvulas de escapamento que abrem ao mesmo tempo. H tambm o injetor de diesel (mostrado acima em amarelo). O pisto alongado, como em um motor a gasolina dois-tempos, de modo que possa agir como vlvula da entrada. O pisto, ao chegar ao final de seu curso, descobre as janelas para a admisso de ar. O ar de admisso (azul claro) pressurizado por um turbocompressor ou umcompressor. O crter estanque e contm leo como em um motor a quatro-tempos.

O ciclo do diesel dois-tempos funciona assim: 1. Quando o pisto est no alto de seu curso, o cilindro contm uma carga de ar altamente comprimido. O combustvel diesel pulverizado no cilindro pelo injetor e inflama-se imediatamente devido ao calor e presso dentro do cilindro. o mesmo processo descrito em Como funcionam os motores a diesel. 2. A presso criada pela combusto do combustvel empurra o pisto para baixo. Este o ciclo de potncia. 3. Quando o pisto se aproxima do fim de seu curso, todas as vlvulas de escapamento se abrem. Os gases queimados so expelidos rapidamente do cilindro, aliviando a presso. 4. Quando o pisto chega ao final do seu curso, descobre as janelas de admisso de ar. O ar pressurizado enche o cilindro, forando para fora o restante dos gases queimados. 5. As vlvulas de escapamento se fecham e o pisto comea a voltar a subir, fechando as janelas de admisso e comprimindo a carga de ar fresco. Este o ciclo de compresso. 6. Quando o pisto se aproxima do topo do cilindro, o ciclo se repete a partir do primeiro passo. Com esta descrio, voc pode ver a enorme diferena entre um motor a diesel doistempos e um motor a gasolina dois-tempos: na verso a diesel somente o ar enche o cilindro, em vez da gasolina e o ar misturados. Isso significa que um motor a diesel doistempos no sofre nenhum dos problemas ambientais que atormentam um motor a gasolina dois-tempos. Por outro lado, um motor a diesel dois-tempos precisa ter um turbocompressorou um compressor, o que significa que voc nunca encontrar um diesel dois-tempos em uma motoserra (seria simplesmente caro demais).

Motores EMD da General MotorsA linha de motores EMD da General Motors cria tpica da raa dos motores a diesel doistempos. Esses motores foram introduzidos nos anos 30 e propulsionam vrias locomotivas a diesel existentes nos Estados Unidos. Houve trs sries sucessivas na linha EMD (Electro-Motive Division - antiga Diviso Eletromotiva da General Motors): a srie 567, a srie 645 e a srie 710. Os nmeros referem-se ao nmero de polegadas cbicas por cilindro, com um motor tpico tendo 16 cilindros (para um deslocamento total da ordem de 10 mil polegadas cbicas, ou quase 164 litros). Quando voc leva em conta que um motor de 5 litros (305 polegadas cbicas) considerado grande para um automvel, voc perceber que um destes motores EMD gigantesco! Aqui esto algumas das especificaes para o motor EMD 645E3: dimetro do cilindro - 9-1/16 polegadas (230,2 mm) curso do pisto - 10 polegadas (254 mm) cilindrada unitria - 654 polegadas cbicas (10.717 cm3) nmero de cilindros - 16 ou 20 taxa de compresso - 14 5:1 vlvulas de escapamento por cilindro - 4 peso do motor 16 cilindros: 34.526 libras/15.661 kg 20 cilindros: 40.144 libras/18.209 kg (s o crter de leo pesa mais

de 1 tonelada)

A potncia tpica desses motores de 4.360 cv!

marcha-lenta - 315 rotaes por minuto (rpm) rotao mxima - 900 rpm

Ciclo Otto - Diagramas e frmulas

Topo | Fim

De acordo com o esquema de operao visto no tpico anterior, pode-se traar um diagrama presso x volume, que deve ser algo parecido com a Figura 01. A Figura 02 d o diagrama temperatura x entropia.

Fig 01

Na anlise termodinmica do ciclo ideal, comum no considerar as etapas de admisso e exausto dos gases (01 e 10 respectivamente). Assim, o ciclo fica limitado regio 1234 do diagrama. Desde que os processos 12 e 34 so supostamente adiabticos, a troca de calor se d em 23 (calor fornecido) e 41 (calor cedido ao ambiente). So transformaes isocricas e valem as relaes j vistas: q23 = cv (T3 T2) #A.1#. q41 = cv (T1 T4) #A.2#. Quanto ao trabalho executado, ele nulo em 23 e 41 porque so processos sob volume constante. E o trabalho das transformaes adiabticas 34 e 12 :

w = w34 + w 12 = cv (T3 T4) + cv (T1 T2). Pode-se reagrupar a igualdade: w = cv (T3 T2) + cv (T1 T4) = q23 + q41 #B.1#. Notar que q41 deve ter sinal negativo porque calor cedido pelo ciclo. A eficincia do ciclo dada pela relao entre o trabalho realizado e o calor fornecido:

Fig 02

= w / q23 = (q23 + q41) / q23 = 1 + q41/q23. = 1 + cv (T1 T4) / cv (T3 T2) = 1 + T1 [1 (T4/T1)] / T2 [(T3/T2) 1].

Do tpico Transformao adiabtica, igualdade #C.1#, pode-se concluir que T2/T1 = T3/T4 = (v1/v2)(x1) onde x a relao cp/cv. Disso resulta que T4/T1 = T3/T2 e a igualdade anterior da eficincia pode ser simplificada: = 1 T1/T2 = 1 1 / [ (v1/v2)(x1) ] #C.1#. O termo (v1/v2) equivale relao entre os volumes mximo e o mnimo do interior do cilindro. comumente denominado relao de compressoou taxa de compresso do motor, que se simboliza com r: r = (v1/v2) #C.2#. Portanto, a eficincia dada por: = 1 1 / r(x1) #D.1#. O grfico da Figura 03 mostra a variao da eficincia com r, para x = 1,35 (valor tpico para uma mistura ar e combustvel comum). Entretanto, na prtica, a taxa de compresso limitada pela ocorrncia de auto-ignio da mistura. Valores reais esto na faixa de 9 a 11. Mesmo com essa limitao, a eficincia real do ciclo significativamente inferior calculada por essa frmula.

Fig 03

BIBLIOGRAFIA

ciencia.hsw.uol.com.br Cincia Engenharia