Projecto FEUP - Relatório

- Motores de Combustão Interna -

Relatório realizado por: Equipa 505

-Francisco Magalhães

-João Paulo Freitas

-José Filipe Magalhães

-Nuno Pereira

-Pedro Lemos

-Tomás Pinheiro

Motores de Combustão Interna

Outubro de 2009 2

Índice

Página

I - Introdução 3

II - Motores de Combustão Interna 4

III - Descrição de um motor de combustão interna genérico 5

IV - Desenvolvimento ao longo da história 9

V - Tipos de motores 12

1. Motor de ciclo Otto 13

2. Motor Diesel 14

3. Motor a 2 tempos 16

4. Motor a 4 tempos 17

5. Motor a 6 tempos 20

6. Motor Wankel 21

7. Motor Scuderi 22

VI - Conclusão 24

VII - Bibliografia 25

Motores de Combustão Interna

Outubro de 2009 3

I - Introdução

Ao longo deste relatório será abordada a componente de motores de

combustão interna no âmbito da cadeira de Projecto FEUP.

Procurar-se-á explicar sucintamente o que são os motores de combustão

interna, como surgiram e em que contribuíram para o desenvolvimento da

sociedade. Como tal deve-se ter em linha de conta todo o processo de

desenvolvimento que os motores sofreram e, assim sendo, explicar-se-á a

diferente constituição dos diferentes motores, procurando-se pôr em

evidência as vantagens e desvantagens dos mesmos, explicando o seu

funcionamento.

Motores de Combustão Interna

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II - Motores de Combustão Interna

Os motores de combustão interna (Fig. 1) são uma máquina térmica uma

vez que produzem calor no interior do próprio motor, que transforma a

energia química, térmica, resultante da combustão gerada pela mistura

ar/combustível, por como por exemplo gasolina ou gasóleo, em energia

mecânica. O motor é composto de um mecanismo capaz de transformar os

movimentos alternativos dos pistões em movimento rotativo da árvore de

manivela, que transmite energia mecânica aos equipamentos accionados,

como por exemplo, um gerador de corrente alternada. Ou seja, são

considerados motores de combustão interna aqueles que utilizam os seus

próprios gases de combustão como fluido de trabalho, se assim se pode

dizer. É então fundamental não fazer confusão e afirmar que motores de

combustão interna são o mesmo que motores de explosão. Tecnicamente

isto está incorrecto. Até porque o que ocorre dentro das de câmaras de

combustão não é uma explosão de gases. O que impulsiona os pistões é o

aumento da pressão interna da câmara devido à combustão. A dita explosão

é uma detonação de gases que deve ser evitada nos motores de combustão

interna a fim de proporcionar uma maior durabilidade dos mesmos e uma

menor taxa de emissões poluentes.

Motores de combustão interna são vulgarmente denominados motores de

explosão porém, tecnicamente isto está incorrecto pois o que ocorre dentro

das de câmaras de combustão não é uma explosão de gases. O que

impulsiona os pistões é o aumento da pressão interna da câmara devido à

combustão. A dita explosão é uma detonação de gases que deve ser evitada

nos motores de combustão interna a fim de proporcionar uma maior

durabilidade dos mesmos e uma menor taxa de emissões poluentes.

Figura 1: Motor de

combustão interna

Motores de Combustão Interna

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III - Descrição das peças de um motor genérico

de combustão interna

Nesta secção do relatório pretende-se fazer um inventário das peças

fulcrais que constituem um motor de combustão interna, expondo-se desta

forma o estudo realizado sobre a morfologia de cada peça, isto é, desde o

material em que é construída até à sua forma, com o objectivo de relacionar

esta mesma morfologia com a função da peça em questão.

De facto é inegável que, no acto de desenhar uma peça, se procura

sempre uma forma para esta de tal forma que propulsione a função que lhe

foi destinada, o que, de um ponto de vista global, é importante abordar

quando se estudam os motores de combustão interna.

Figura 2: Bloco do Motor

1. Bloco do motor (Fig. 2)

O bloco do motor é a peça fundamental que contém a

elite de peças principais ao funcionamento do motor;

Motores de Combustão Interna

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É construído em ferro fundido ou em liga de alumínio,

uma vez que ambos são resistentes à utilização, sendo o

primeiro utilizado para motores mais robustos, como em

camiões ou barcos, e o segundo exemplo em automóveis

comuns;

Contém como peças de destaque, o cilindro, o pistão, a

biela e a cambota.

Figura 3: Funcionamento do ciclo

2. Cilindro (Fig. 3)

É dentro do cilindro que se dá o ciclo de dois ou quatro

tempos, dependendo do tipo de motor em que este está

inserido;

As suas paredes são, por norma, construídas em

alumínio ou ferro fundido, necessitando de suportar

altas pressões e temperaturas;

O material das suas soldaduras pode variar, na

maioridade das situações, entre um metal resistente ao

desgaste temporal e um composto de silicone de nome

Nikasil, igualmente resistente.

Motores de Combustão Interna

Outubro de 2009 7

3. Pistão (Fig. 3)

O pistão é a prensa que, no interior do cilindro, executa

um movimento linear no eixo vertical, e que desta

forma admite, comprime, expande e liberta o

combustível do cilindro;

A prensa que representa a extremidade do pistão

consiste numa superfície de aço, uma vez que não cede

a alta pressão, bem como se revela resistente à corrosão

quando, no ciclo normal de funcionamento, é sujeito a

altas temperaturas.

4. Biela (Fig. 3)

A biela é a peça que liga a cambota ao pistão;

Transforma o movimento circular da cambota num

movimento sobre a componente vertical y, o que dá

origem ao ciclo cinético do pistão;

Quanto ao material, não existem exigências específicas

para esta peça. Os fabricantes procuram apenas um

material que seja suficientemente resistente e também

barato, tendo em conta a função desta mesma peça.

Desta forma, a biela é normalmente formada por

alumínio com pequenos reforços em aço.

5. Cambota (Fig. 3)

A cambota é a peça que transforma o movimento

vertical recíproco do pistão em rotação;

Usualmente é construída em aço devido à possibilidade

de reduzir o seu tamanho, bem como reduzir

ligeiramente o seu peso, o que é propício ao

funcionamento rentável e resistente.

6. Cabeça do motor

Peça superior do motor, que assenta em cima do bloco;

Motores de Combustão Interna

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Contém as tampas dos cilindros, as válvulas de

admissão e exaustão, as velas, bem como os canais

refrigeradores e lubrificantes;

Tal como o bloco do motor, pode ser construído em

ferro fundido ou liga de alumínio, dependendo do fim

que o motor terá.

7. Velas

De ignição

1. Peça de metal em forma de lápis, que encaixa nas paredes

dos cilindros;

2. Possuem, na sua extremidade um electrólito condutor que

dá a faísca para a ignição da combustão;

3. Estão presentes nos motores a gasolina (ciclo Otto).

De incandescência

1. Peça de metal em forma de lápis, que encaixa nas paredes

dos cilindros, com um elemento aquecedor na sua

extremidade;

2. Evita que o carro deixe de funcionar a baixas temperaturas;

3. Os seus filamentos são de platina ou irídio porque ambos

são resistentes à oxidação quando sujeitos a altas

temperaturas.

4. Presente nos motores a gasóleo (Ciclo Diesel).

8. Válvulas

As válvulas, como o nome indica, são peças contidas na

cabeça do motor;

Podem ser de dois tipos diferentes, admissão ou

exaustão, isto é, as primeiras abrem para deixar a

mistura de combustível entrar no cilindro, e as segundas

abrem para deixar os gases resultantes da explosão

escapar;

O material de construção poderá variar entre diferentes

ligas de aço ou titânio, mais uma vez, devido às suas

capacidades de resistir a altas temperaturas e pressão.

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IV - Desenvolvimento ao longo da história

Desde já há uns séculos atrás que se procura desenvolver novos e mais

eficientes modos de produzir energia mecânica, nomeadamente a partir de

energia química, térmica, existente em combustíveis diversos, energia esta

gerada e libertada através de processos de combustão levados a cabo no

interior de um mecanismo próprio, da já referida máquina térmica, o motor.

E poder-se-á dizer que a história deste denominado motor de combustão

interna terá tido início no séc. XVII, palco das primeiras tentativas de

realização de trabalho útil através de combustível, como terá sido o caso da

proposta de Christiaan Huygans, em 1673, ao ser utilizada a explosão de

pólvora para elevar um pistão dentro de um cilindro. Com um

arrefecimento dos gases provenientes da combustão, baixando a sua

pressão e provocando a descida do pistão, seria provocada uma subida da

água ou carvão pela acção da pressão atmosférica. Contudo, já no início do

séc. XVI havia sido proposta a elevação de um peso através do fogo,

fazendo uso do mesmo princípio, por Leonardo da Vinci, em 1508.

No mesmo século, Sir Samuel Morland fez uso do mesmo combustível,

pólvora, para movimentar bombas de água, acabando por criar o primeiro

rudimentar motor de combustão interna com pistões.

Os motores a pólvora possuíam, no entanto, uma desvantagem que não

poderia ser ignorada, a possível destruição dos metais constituintes dos

próprios motores provocada pelo dióxido de enxofre produzido na sua

combustão que resultaria em ácido sulfúrico.

Já no séc. XVIII, foi proposto e evoluído o funcionamento da máquina a

vapor (notando os nomes de Denis Papin, autor da proposta, e Thomas

Savery, Thomas Newcomen e James Watt, autores da evolução), máquinas

que em muito impulsionaram a revolução industrial do mesmo século. Foi

de facto Watt, em 1769, quem finalmente melhorou estas máquinas, que até

ao momento apresentação processos muito lentos de funcionamento e

muitas limitações, ao inventar um condensador externo ao cilindro,

permitindo muitos mais ciclos por unidade de tempo. No entanto, ao mais

tarde propor usar a sobrepressão do vapor como efeito motor, aumentando

a pressão sobre o pistão, muitas mortes foram provocadas por explosões

nas caldeiras.

Outros motores foram propostos e desenvolvidos entretanto, como o

“motor a água”, inventado em inícios do século XIX. No entanto, o

conceito deste motor que usaria a decomposição da água por electricidade

gerada por pilhas galvânicas, para originar hidrogénio e oxigénio que

Motores de Combustão Interna

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seriam queimados num cilindro, obtendo pressão que moveria um pistão,

pistão este que seria puxado de volta após o arrefecimento do vapor de

água resultante, que provocaria um vácuo, continuando a repeti-lo

sucessivamente, tinha muitos problemas, como sendo a pouca eficiência do

processo de decomposição da água, entre outros.

Ainda no início do século, em 1806, Isaac de Rivaz terá produzido um

motor a gás de carvão que chegou a montar num veículo.

No entanto, apenas na década de 1860 o conceito de Motor de

Combustão Interna enquanto algo realmente prático se tornou uma

realidade. Jean.Joseph Etienne Lenoir (1822-1900) desenvolve o primeiro

motor do género, produzido em grande escala, tendo-se construído por

volta de 5000 num espaço de 5 anos (1860-1865). A combustão consistia

na captação pelo cilindro de gás e ar durante a primeira metade do

movimento do pistão. Nesse momento a carga captada seria inflamada,

acesa, por uma faísca, a pressão aumentaria, pelo que os gases queimados

gerariam então o poder necessário para o pistão na segunda metade do seu

movimento. Este motor não ultrapassaria os 6 cavalos, tendo uma

eficiência de cerca de 5%, no máximo.

Em 1867, Nicolaus A. Otto (1832-1891), tendo ganho o suporte de Eugen

Langen (1833-1895) com o seu projecto pensado uns anos antes,

desenvolveu um novo motor, este com uma eficiência termal até 11%.

Este motor apresentava porém umas falhas, que Otto procurou resolver. Foi

então que desenvolveu um motor com um ciclo de 4 tempos (de

compressão prévia), que permitiu um maior rendimento das máquinas que

o utilizariam: Um 1º tempo de Admissão, um 2º de Compressão da mistura

aspirada, um 3º de Combustão, e finalmente um 4º tempo para a Exaustão.

Otto foi então considerado um pioneiro nesta técnica que garantiu o

sucesso global, quando o seu protótipo de 4 tempos funcionou pela

primeira vez em 1876. Mesmo apresentando taxas de eficiências próximas

das do motor Otto-Langen, foi a enorme redução em tamanho, peso e

volume, e o seu potencial para evolução num futuro, que explica a razão do

seu sucesso. Foi este então o passo na história da humanidade que

realmente fundou a indústria dos motores de combustão interna, tendo já

sido vendidos por volta de 50000 destes motores na Europa e Estados

Unidos em 1890.

Ao longo deste projecto daremos especial atenção também a este ciclo de

funcionamento de motores introduzido por Nicolaus Otto.

Logo após o impacto do que Otto havia “criado”, vários

desenvolvimentos por várias outras personalidades chegaram. Na década de

1880, vários engenheiros como James Robson (1833-1913), Dugald Clerck

(1854-1913) e Karl Benz (1844-1929) já haviam desenvolvido motores a 2

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tempos, em que os processos de exaustão e admissão ocurriam no fim da

combustão e no início da compressão. James Atkinson (1846-1914)

desenvolveu também um motor com um tempo de expansão mais longo

que o processo de compressão, o que melhorou a eficiência, embora

mostrasse fraqueza mecânica. Foi assim reconhecido que a eficiência

variava em função directa da taxa de expansão.

Benz, já referido anteriormente, mais tarde projectou e construiu o seu

próprio motor a 4 tempos, usado em automóveis, desenvolvidos em 1885 e

patenteados em 1886, tornando-se os primeiros automóveis em produção.

Em 1882 Daimler e Mayback terão criado a sua própria empresa,

produzindo também motores a 4 tempos, sendo estes extremamente leves

comparados com os existentes na sua época, tendo sido também utilizados

posteriormente em automóveis, motos, aviões, entre outros.

Em 1892, Rudolf Diesel (1858-1913) inovou com uma nov forma de

motor de combustão interna numa sua patente. Apresentava o conceito de

iniciar a combustão através da injecção de um combustível líquido para o

ar, aquecido apenas pela compressão, permitindo um aumento da eficiência

para o dobro, em relação a outros motores do género.

Em 1893, Diesel propôs ainda o ciclo a pressão constante, tendo

aumentado em 2 anos a sua eficiência de 16% para 26.2%, acabando por

receber a denominação de “motor térmico racional”.

Mais de 100 anos depois, este motor é ainda utilizado e alvo de grandes

investimentos, mostrando-se o mais económico e eficiente.

Desde então várias inovações têm aparecido, contribuindo para o

aumento da cada vez maior indústria de motores de combustão interna. Um

exemplo será um motor com pistão rotativo, proposto por Felix Wankel,

com o mesmo nome do seu criador, o motor Wankel. Este motor será

também referido e explicado ao longo deste relatório, assim como um ainda

mais recente desenvolvimento nesta indústria: um protótipo ainda em

desenvolvimento nos dias de hoje, mas cada vez mais próximo da sua

finalização, que promete revolucionar todo este mundo que envolve os

motores de combustão interna. Trata-se de um motor desenvolvido pelo

“Scuderi Group”, imaginado por Carmelo J. Scuderi, onde leva a cabo os 4

tempos, como os motores Otto, apresentando os ciclos separados em

cilindros paralelos.

Motores de Combustão Interna

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V - Tipos de motores

No decorrer deste projecto foram analisados vários tipos de motores,

cujas características iremos de seguida tratar:

-Motor de ciclo Otto

-Motor Diesel

-Motor a 2 tempos

-Motor a 4 tempos

-Motor a 6 tempos

-Motor Wankel

-Motor Scuderi (Ciclos Separados)

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1. Motores de ciclo Otto

Os motores do ciclo de Otto (Fig. 4) têm baixa razão de compressão ( a

uma taxa de 8:1 a 12:1) comparativamente com os a Diesel e apresentam

um sistema de ignição por centelha. O ciclo Otto e o ciclo Diesel são muito

parecidos estando a diferença no processo de adição de calor que no ciclo

Otto é isocórico (volume constante) e no ciclo Diesel é isobárico (pressão

constante) como podemos ver comparando os gráficos de cada um dos

ciclos termodinâmicos.

Gráfico 1 Figura 4: Motor ciclo otto

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2. Motores de ciclo Diesel

Em 1892 Rudolf Diesel, engenheiro Alemão, obteve a patente pelo

desenvolvimento da ideia do motor a diesel, que veio satisfazer a

necessidade da procura de motores com alta eficiência que, contrariamente

aos de gasolina, inventados em 1976, apresentavam uma baixa eficiência.

Rudolf Diesel eliminou desta forma a necessidade de um circuito eléctrico

para iniciar a combustão na medida em que, no ciclo termodinâmico diesel,

esta é iniciada devido à compressão do ar e consequente libertação de calor.

Figura 5: Motor ciclo diesel Gráfico 2

Este ciclo é constituído por duas transformações, a isobárica onde a

pressão se mantém constante e uma isocórica onde o volume não se altera

como se pode observar no gráfico 2. Estas transformações podem ocorrer

numa só rotação no caso dos motores a 2 tempos, cujo funcionamento já foi

explicado, ou em duas rotações nos motores a quatro tempos.

Cada motor a diesel foi projectado para trabalhar com um tipo específico

de combustível ou mistura de combustíveis como por exemplo a mistura de

diesel com álcool, óleo ou gás natural e caso contrário terá de ser feito um

estudo, elaborado por engenheiros, referente às modificações necessárias a

fazer principalmente em relação ao ângulo de abertura e fechamento de

válvulas, sistema de injecção de combustíveis, câmara de combustão e

outros componentes. Num motor a diesel o injector é o componente mais

complexo podendo ser colocado em diversos lugares tendo sempre de

suportar a temperatura e a pressão dentro do cilindro e de simultaneamente

injectar o combustível de modo a que este fique uniformemente distribuído.

Motores de Combustão Interna

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Alguns modelos de motores chegam a recorrer a válvulas de admissão

especiais e a câmaras de pre-combustão.

Como já foi referido o motor a diesel (Fig. 5) não tem vela, apenas aspira

o ar e comprime-o seguido da injecção directa do combustível na câmara

de combustão. Como a compressão da mistura ar/combustível limita a taxa

de compressão do motor no caso dos motores a gasolina, o motor a diesel

apenas comprime o ar permitindo aumentar significativamente a taxa de

compressão e a potência gerada.

Motores de Combustão Interna

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3. Motores a 2 tempos

No motor a 2 tempos o pistão funciona como uma válvula deslizante

capaz de abrir e fechar janelas por onde a mistura e os gases queimados são

expulsos.

Nos motores a 2 tempos é de realçar que o seu 1º tempo é o de

admissão/compressão como tal, admitindo que o motor já esteja em

funcionamento, a mistura é comprimida no cilindro devido à subida do

pistão que consequentemente provoca uma rarefacção no cárter. Ao mesmo

tempo da ignição e combustão da mistura ocorre a admissão da mistura

nova no cárter devido à depressão provocada pela subida do pistão

anteriormente.

Em relação ao 2º tempo correspondem as fases de expansão e escape

onde os gases da combustão se expandem obrigando o pistão a aproximar-

se do PMI. Nesta altura a janela de exaustão é aberta permitindo a saída dos

gases queimados seguidamente expulsos pela mistura comprimida no cárter

que entretanto invade o cilindro mal seja aberta a janela de transferência.

Motores de Combustão Interna

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4. Motores a 4 Tempos

1º Tempo – Admissão (Fig. 6)

O pistão desce aspirando a mistura ar/combustível para o interior do

cilindro

Deste modo, o pistão movimenta-se do ponto

morto superior (PMS) para o ponto morto

inferior (PMI) estando a válvula de admissão

aberta onde ocorre a aspiração da mistura de

ar e combustível para dentro do cilindro.

Após este curso a válvula de admissão fecha-

se e a mistura fica retida neste espaço. O

movimento da válvula é controlado pelo

comando de válvulas.

Figura 6: Admissão

2º Tempo – Compressão (Fig. 7)

A mistura aspirada é comprimida

pelo pistão, que se movimenta do PMI

para o PMS estando simultaneamente

ambas as válvulas fechadas.

Aparentemente este curso corresponde a

um desperdício de trabalho útil mas que

é fundamental para o aumento da

potência mecânica produzida e para

evitar a perda de energia do combustível

sob a forma de calor.

Figura 7: Compressão

Motores de Combustão Interna

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3º Tempo – Tempo Motor (Fig. 8)

A mistura se inflama quando uma centelha

é solta pelo eléctrodo da vela de ignição. Após a queima dos gases estes exercem

uma forte pressão que leva a que estes se

expandam movimentando o pistão do PMS para

o PMI. Esta expansão gera um impulso

suficiente para manter o pistão em movimento

até à próxima combustão.

Figura 8: Combustão

4º Tempo – Escape (Exaustão) (Fig. 9)

Os gases produzidos pela combustão da

mistura saem do cilindro empurrados pelo

pistão para o colector de escape.

A válvula de escape esta agora aberta e a de

admissão fechada, o que encaminha os gases

queimados para fora do cilindro pelo pistão.

Seguidamente quando este chega ao PMI as

válvulas alteram o movimento, estando a de

admissão aberta e a outra fechada reiniciando o

ciclo mecânico

Figura 9: Escape

Mais ainda estes ciclos acontecem a cada 2 voltas do motor (720º).

Motores de Combustão Interna

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Vantagens e desvantagens entre os motores a 4 tempos e 2

tempos

Em relação às vantagens do motor a 2 tempos é de referir que estes são

bons em altas rotações, bem como são mais simples em termos de

funcionamento, manutenção e produção e, como tal, não precisam de tantas

peças móveis pois dispensam todo o sistema de distribuição, o que os torna

mais leves e compactos. São assim mais aptos a fazerem grandes rotações,

como já se referiu. Contudo o problema da queima de lubrificante

juntamente com a combustão é uma das limitações mais importantes dos

motores a 2 tempos, mas não é a única. Comparativamente com o motor a 4

tempos como efectivamente não existem válvulas, o tempo em que as

janelas de escape e admissão estão descobertas, se assim se pode afirmar,

em simultâneo é muito maior do que num motor a 4 tempos. Isto faz com

que se perca muito ar fresco pelo escape e, consequentemente, a quantidade

de ar residual que fica no cilindro é maior, o que por si só reduz o

rendimento da combustão. Mas como o ar que fica se encontra mais quente,

o risco de detonação é também maior, pelo que se têm de usar relações de

compressão mais baixas nestes motores, reduzindo ainda mais o seu

rendimento. Mais ainda, o seu rendimento é reduzido em comparação com

um motor a 4 tempos, apesar de terem maior potência específica por

completarem um ciclo por rotação, ao contrário dos motores a 4 tempos

que precisam de duas rotações. Estes motores a 4 tempos são maiores que

os de 2 tempos, são multicilíndricos e como tal têm mais binário.

Motores de Combustão Interna

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5. Motores a seis tempos

O motor de seis tempos é um tipo de motor de combustão interna baseado

no motor a quatro tempos. Ao contrário dos motores a quatro tempos, que

depois do ciclo de exaustão injectar mais mistura ar-combustível, injecta

água. Dentro da câmara extremamente quente a água torna-se vapor,

aumentando o seu volume 1600 vezes. Este aumento instantâneo de volume

faz com que o pistão se desloque para baixo para um segundo ciclo de

força, que quando acaba inicia-se um outro ciclo de expansão que empurra

o vapor para fora. Este ciclo de injecção de água fornece energia mecânica

extra e esfria o motor, tornando o pesado radiador e as ventoinhas

desnecessárias. Para além de não precisarem de um sistema de refrigeração

tradicional, os motores de combustão interna a seis tempos gastam menos

gasóleo, portanto podemos concluir que a sua eficiência é superior aos

motores a quatro tempos.

Este tipo de motor, que ainda está numa fase muito inicial, ainda precisa

de ser mais testado, contudo é sem dúvida uma opção a ter em conta no

futuro, pois para além de diminuir os gastos de combustível é menos

prejudicial para o ambiente.

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6. Motor de pistão rotativo Wankel

O que distingue o motor Wankel dos outros é, no fundo, o facto de o

pistão ser rotativo enquanto nos outros motores o movimento do pistão é

vertical.

Vantagens e desvantagens do Motor Wankel:

Este motor é bastante suave e isento de vibrações, visto que funciona

como um motor a 2 tempos e não apresenta movimentos alternativos.

Assim, tem uma subida de rotação bastante rápida, pela razão anterior e

também porque as peças em movimentos têm pouca inércia. Outras das

vantagens são o facto de possuir elevada potência (em comparação com

outros motores alternativos de igual cilindrada), bem como uma elevada

velocidade máxima de funcionamento para além do baixo volume e peso.

Todavia este motor possui um elevado número de segmentos acabando

por ter elevadas perdas por atrito. Tendo em conta o seu funcionamento há

uma dada altura em que ambas as janelas estão abertas, o que pode

ocasionar um “curto-circuito” da mistura directamente para o espaço. Num

outro ponto de vista, a reparação deste tipo de motores para além de difícil

é dispendiosa devido à geometria da carcaça. Mais ainda, o seu binário é

relativamente modesto embora tenha uma potência elevada como já foi

referido.

O motor de pistão rotativo Wankel é, por exemplo, utilizado no Mazda

RX-8.

Figura 10: O rotor e a carcaça de um

motor rotativo de um Mazda RX-7:

essas peças substituem os pistões,

cilindros, válvulas, bielas e árvores de

comando encontrados nos motores a

pistão

Motores de Combustão Interna

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7. Motor Scuderi de Ciclos Separados

O motor Scuderi (fig. 11) trata-se de um motor de combustão Interna

mais recente, criado pelo já falecido Camelo J. Scuderi, com os 4 tempos

de Admissão, Compressão, Combustão e Exaustão divididos em 2 cilindros

separados colocados lado a lado. O designado motor está ainda em

construção e desenvolvimento pelo Scuderi Group, uma empresa localizada

em Massachussets, fundada pelos filhos de Camelo Scuderi.

Muitos motores do género ao longo dos tempos foram sendo

desenvolvidos também, mas nunca conseguiram alcançar a eficiência dos

motores convencionais. Tal facto devia-se ao facto de apresentarem,

principalmente, dois grandes problemas: uma falta de respiração, diga-se,

dos gases da combustão nos processos levados a cabo pelo motor, e numa

eficiência em termos térmicos de facto muito reduzida.

No entanto, com este novo motor Scuderi, a situação muda de figura.

Ao apresentar um design que reduz a distancia entre o pistão e a cabeça

do cilindro para menos de 1mm, muito perto de 100% do ar comprimido

consegue ser transferido do cilindro de compressão (fig. 11 – 1) para a

passagem entre os dois cilindros (fig. 11 – 2), os problemas de respiração

associados aos anteriores motores de ciclos separados são eliminados e

resolvidos.

Do mesmo modo, as perdas térmicas da recompressão do ar foram

eliminadas ao conseguir fazer “disparar” ATDP (denominação inglesa –

“After Top Dead Center”) através do uso de uma combinação de ar com

grande pressão na passagem de transferência entre cilindros e uma elevada

turbulência no próprio cilindro de combustão (fig. 11 – 3). Sendo esta

provavelmente uma das maiores evoluções presentes neste projecto, o

resultado é um motor de ciclos separados com uma eficiência e

performance superiores às dos motores convencionais.

Por outro lado, o motor Scuderi, visto ser de certa forma um compressor

de um lado, e um motor do outro, necessita apenas de um tanque de

armazenamento de ar (fig. 11 – 4) e subcontrolos, para o converter num

sistema híbrido que pode realmente recapturar e armazenar energia que é

normalmente perdida durante os processos levados a cabo pelo motor.

Enquanto o motor não é utilizado para a combustão (como, por exemplo,

numa travagem de um veículo ou enquanto este está parado, com o motor

ligado), uma válvula presente na passagem entre cilindros, do lado do

cilindro de combustão fecharia, permitindo ao lado compressor do ar

continuar em funcionamento, prosseguindo com a compressão do ar

directamente para o tanque de armazenamento, armazenado energia. Este ar

comprimido poderia ser depois utilizado ao parar o gasto de energia com

Motores de Combustão Interna

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compressão de ar e simplesmente utilizar o armazenado para todo o

processo de combustão, por termos simples.

Entre muitas e variadas evoluções apresentadas pelo Scuderi Group, este

motor promete aumentar a eficiência de combustível em pelo menos 30%,

ou até mesmo 50%, segundo o sistema híbrido, enquanto ao mesmo tempo

conseguirá reduzir em 80% as emissões de gases de efeito de estufa.

Figura 11 – Motor Scuderi de ciclos separados (sistema híbrido)

Motores de Combustão Interna

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VI – Conclusão

Numa época em que barcos e locomotivas tinham motores a vapor

surgiram os motores de combustão interna que obteve logo inúmeras

vantagens em relação ao motor a vapor. Uma delas é o seu peso inferior, já

que os motores de combustão interna não necessitavam de reservatório de

água para esta ser aquecida, nem de um combustível para ser queimado e

aquecer a água, sendo comum na época o carvão ou a lenha. Outra

vantagem é a sua maior eficiência em relação aos motores anteriores. Com

estas vantagens o motor de combustão interna foi-se afirmando na

sociedade, principalmente com o início da indústria automóvel, a qual teve

grande importância no desenvolvimento deste género de motor. As

locomotivas e os barcos passaram a ter também motores de combustão

interna, assim como as máquinas de trabalho rural, autocarros, camiões e

avionetas.

Até aos dias de hoje, estes motores impuseram-se na indústria em geral,

pelo que se pode concluir que o seu desenvolvimento contribuiu bastante

para facilitar a vida das pessoas. Foi sem dúvida uma das mais importantes

invenções de sempre para melhorar a qualidade de vida do homem.

Motores de Combustão Interna

Outubro de 2009 25

VII - Bibliografia

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