Resumo

2 Semestre/2013

MQUINAS TRMICAS

Ciclo de Carnot (Fonte: http://www.e-escola.pt/topico.asp?id=577&ordem=1)

Sadi Carnot (1796 - 1832) foi um engenheiro francs que, em 1824, inventou um engenho terico a que deu o nome de mquina de Carnot. Em 1824, o cientista Carnot idealizou uma mquina trmica que

proporcionaria um rendimento mximo. Suponhamos que a mquina funciona com um gs ideal, que est contido num cilindro onde numa das suas extremidades se encontra um pisto (mbolo mvel). Tanto o cilindro como o pisto no so condutores trmicos. A mquina imaginada funcionaria segundo um ciclo de Carnot, que consiste na alternncia de duas transformaes isotrmicas com duas adiabticas (no

ocorre transferncia de energia sob a forma de calor), tal como mostra a figura 1.

Figura 1 - Diagrama PV (presso em funo do

volume) do ciclo de Carnot.

Figura 2 - Esquema do engenho de Carnot, durante

as vrias etapas do ciclo.

O ciclo de Carnot um ciclo ideal, que trabalha entre duas temperaturas, Tf e Tq, e onde a segunda superior primeira. Pela observao da figura 1, constata-se que o ciclo funciona em quatro etapas,

representadas na figura 2:

Processo de A para B: corresponde a uma expanso isotrmica temperatura Tq. O gs posto em contacto trmico, atravs da base do cilindro, com uma fonte de energia sob a forma de calor temperatura Tq. Durante a expanso do volume VA para o volume VB, o gs recebe energia, |Qq|, e realiza trabalho, WAB, para empurrar o pisto, aumentando, desta forma, o volume dentro do

cilindro. Processo de B para C: a base do cilindro substituda por uma parede no condutora e o gs

expande de forma adiabtica, isto , no entra nem sai do sistema energia sob a forma de calor. Durante a expanso, a temperatura do gs diminui de Tq para Tf e o gs realiza trabalho, WBC, ao empurrar o pisto.

Processo de C para D: o gs posto em contacto trmico, atravs da base do cilindro, com uma fonte de energia sob a forma de calor temperatura Tf e comprimido isotermicamente. O pisto move-se de forma a diminuir a rea dentro do cilindro, realizando trabalho, WCD, sob o gs que

comprimido at ao volume VD. Durante este processo, o gs transfere energia sob a forma de calor, |Qf|, para a fonte fria.

Processo de D para A: novamente a base do cilindro substituda por uma parede no condutora, ocorrendo uma compresso adiabtica. O gs continua a ser comprimido pelo pisto que realiza trabalho, WDA, sob o gs, o qual aumenta novamente a sua temperatura at Tq, sem que haja

qualquer troca de calor no sistema.

A quantidade de calor, Q, que o sistema absorve :

Q = |Qq| - |Qf|

Quanto ao trabalho realizado pelo sistema, este igual rea limitada pelas 4 curvas do grfico PV, anteriormente apresentado. Pela 1 lei da termodinmica, para uma transformao cclica, a variao de

energia zero, logo, possvel obter o trabalho realizado pelo engenho de Carnot:

U = 0 W = |Qq| - |Qf|

Esta equao significa que apenas parte da energia sob a forma de calor que o ciclo absorve da fonte quente transformado em trabalho, dado que a restante energia sob a forma de calor |Qf| enviada para a

fonte fria.

Rendimento do engenho de Carnot:

Razo entre o trabalho que o engenho fornece, W, e o calor que sai da fonte quente, |Qq|:

ainda possvel escrever o rendimento de Carnot em funo das temperaturas da fonte quente e da

fonte fria utilizando a relao:

cuja demonstrao um pouco extensa, saindo fora do mbito deste tpico. Assim sendo, obtm-se o rendimento em funo das temperaturas das fontes de calor:

O engenho de Carnot um engenho ideal e possui o mximo rendimento admissvel para as mquinas trmicas, isto , todas as mquinas reais (que se podem construir) tm um rendimento inferior ao do ciclo de Carnot. Por este motivo, o ciclo de Carnot muito importante, pois estabelece uma comparao entre o

rendimento de vrias mquinas, tendo por base o rendimento mximo do engenho ideal de Carnot.

Este fato pode ser sintetizado no teorema de Carnot:

Teorema de Carnot

Nenhum engenho real que opere entre duas fontes de energia sob a forma de calor diferentes, pode ser mais eficiente que o engenho de Carnot a operar entre essas mesmas duas fontes. O ciclo de Carnot tambm um ciclo reversvel, isto , pode ser realizado no sentido inverso. Para tal, basta efectuar as transformaes descritas anteriormente, mas no sentido inverso. Assim, o ciclo absorve o trabalho W, ao invs de o produzir, absorve a energia sob a forma de calor da fonte fria, |Qf|, e transfere-a para a fonte

quente. Este o princpio de funcionamento de uma mquina frigorfica, como o frigorfico ou uma arca congeladora.

Ciclo Rankine (Fonte: http://ciencia.hsw.uol.com.br/motor-a-vapor1.htm)

Como funcionam os motores a vapor

O motor a vapor foi o primeiro tipo de motor a ser amplamente usado. Ele foi inventado por Thomas

Newcomen, em 1705, e James Watt (que lembramos a cada vez que falamos sobre lmpadas de 60

watts) fez grandes melhorias nos motores a vapor, em 1769.

Os motores a vapor movimentaram as primeiras locomotivas, barcos a vapor e fbricas e, dessa forma,

foram a base da Revoluo Industrial. Neste artigo, veremos exatamente como os motores a vapor

funcionam.

Funcionamento do motor a vapor

O diagrama a seguir mostra os componentes principais de um motor a vapor de pisto. Este tipo de

motor seria caracterstico numa locomotiva a vapor. O motor mostrado um motor a vapor de dupla

atuao porque a vlvula permite vapor sob alta presso entrar alternadamente em ambos os lados do

cilindro.

Voc pode ver que a vlvula corredia responsvel por permitir que o vapor em alta presso entre em

qualquer lado do cilindro. A haste de comando da vlvula geralmente conectada a uma ligao com a

cruzeta, de modo que seu movimento faa a vlvula funcionar deslizando. Na locomotiva a vapor, este

arranjo tambm permite ao maquinista fazer o trem dar r.

Voc pode ver neste diagrama que o vapor, depois de usado, simplesmente expelido, saindo para a

atmosfera. Esse fato explica duas coisas sobre locomotivas a vapor:

por que se deve carregar gua na estao - a gua constantemente perdida com a descarga de

vapor.

o som "tchu-tchu" que vem da locomotiva - quando a vlvula abre o cilindro para liberar a descarga

de vapor, este escapa em presso muito alta, fazendo o som "tchu" quando sai. Quando o trem d

partida, o pisto se move muito lentamente, mas quando o trem comea a andar o pisto ganha

velocidade. O efeito disto o "tchu... tchu... tchu... tchu-tchu-tchu-tchu" que ouvimos quando o trem

comea a se mover.

Numa locomotiva a vapor, a cruzeta normalmente se liga a uma haste motriz, e da s hastes de

acoplamento que acionam as rodas da locomotiva.

No diagrama apresentado, a cruzeta conectada haste motriz que, por sua vez, se conecta a uma das

trs rodas motrizes. As trs rodas so conectadas por hastes de acoplamento de modo que girem em

unssono, juntas.

Caldeiras

O vapor de alta presso para um motor a vapor vem de uma caldeira. O trabalho da caldeira aquecer a

gua para gerar vapor. H dois mtodos: tubo de fogo e tubo de gua.

A caldeira com tubos de fogo era mais comum nos anos 1800. Ela consiste em um tanque de gua

atravessado por canos. Os gases quentes do fogo de carvo ou madeira atravessam os canos para

esquentar a gua no tanque, como mostrado aqui:

Numa caldeira com tubos de fogo, o tanque todo est sob presso, ento se o tanque estourar, gera uma

grande exploso.

Mais comuns hoje so as caldeiras tubulares de gua, nas quais a gua corre atravs de um conjunto de

tubos que ficam na passagem dos gases quentes do fogo. O diagrama simplificado a seguir mostra um

esboo de uma caldeira de tubos de gua:

Numa caldeira real, tudo muito mais complicado porque o objetivo dela extrair todo o calor possvel do

combustvel queimado para melhorar a eficincia.

Ciclo Brayton (Fonte: http://ciencia.hsw.uol.com.br/turbina-a-gas.htm)

COMO FUNCIONAM AS TURBINAS A GS

1. Introduo s turbinas a gs

difcil no notar os enormes motores dos jatos comerciais. Na maioria deles os motores so turbinas

a gs, do tipo turbofan. Turbinas a gs podem ter vrias aplicaes. Por exemplo, em muitos helicpteros,

em usinas termoeltricas de pequeno porte e mesmo no tanque M-1 (em ingls). Este artigo explica como

funcionam as turbinas a gs.

Existem muitos tipos diferentes de turbinas:

Turbina a vapor. Muitas usinas utilizam carvo, gs natural, leo ou um reator nuclear para produzir

vapor. O vapor passa por uma enorme turbina multi-estgio, cuidadosamente projetada para girar um eixo,

que aciona o gerador da usina.

Represas hidroeltricas usam turbinas de gua da mesma maneira para gerar fora. As turbinas

usadas em uma usina hidroeltrica parecem completamente diferentes de uma turbina a vapor porque a

gua muito mais densa (e se move mais lentamente) do que o vapor, mas o princpio o mesmo.

Turbinas de vento, tambm conhecidas como moinhos de vento, utilizam o vento como sua fora

motriz. Uma turbina de vento no se parece nada com uma turbina a vapor ou uma turbina de gua porque

o vento mais lento e mais leve, porm, novamente, o princpio o mesmo.

Uma turbina a gs uma extenso do mesmo conceito. Nela, um gs pressurizado faz girar a turbina.

Em todas as turbinas a gs modernas o motor produz seu prprio gs pressurizado, o que feito

queimando substncias como propano, gs natural, querosene de aviao ou combustvel de jato. O calor

gerado pela queima do combustvel expande o ar, e o deslocamento em alta velocidade desse ar quente

aciona a turbina.

2. Vantagens e desvantagens das turbinas a gs

Ento, por que um tanque M-1 usa uma turbina a gs de 1.500 cavalos em vez de um motor diesel?

Existem duas grandes vantagens da turbina sobre o diesel:

Turbinas a gs tm uma tima relao potncia/peso, se comparadas a motores a pisto. Isso quer

dizer que a quantidade de potncia que se consegue do motor comparada ao seu prprio peso muito

boa.

Turbinas a gs so menores do que motores a pisto de mesma potncia.

A principal desvantagem de turbinas a gs que, comparadas a motores a pisto do mesmo tamanho,

elas so caras. Por girar a velocidade muito alta e por causa das altas temperaturas de operao, o

projeto e a construo so dificeis, tanto do ponto de vista da engenharia quanto dos materiais. Turbinas a

gs tambm tendem a consumir mais combustvel quando esto em marcha lenta e preferem uma carga

constante varivel. Isso torna turbinas a gs excelentes para algo como avies a jato e usinas, mas

explica por que no h uma sob o cap do seu carro.

3. O funcionamento bsico da turbina a gs

Teoricamente, turbinas a gs so extremamente simples. Elas tm trs partes:

Compressor: comprime o ar de admisso por alta presso;

Cmara de combusto: queima o combustvel e produz gs com alta presso e alta velocidade;

Turbina: extrai energia do gs a alta presso e alta velocidade vindo da cmara de combusto.

A figura seguinte mostra o esquema de uma turbina a gs de fluxo axial - o tipo de motor que aciona o

rotor de um helicptero, por exemplo:

Neste motor, o ar sugado pela direita do compressor. Ele tem basicamente a forma de um cone com

pequenas ps fixadas em fileiras (aqui esto representadas oito fileiras de ps). Na figura a rea em azul

claro o ar presso normal, que forado atravs no estgio de compresso, com aumento

considervel de presso. Em alguns motores, a presso do ar pode ser multiplicada por 30. O ar com alta

presso produzido pelo compressor mostrado em azul escuro.

4. Cmara de combusto

O ar sob alta presso entra na cmara de combusto, na qual um anel de injetores de combustvel

injeta um jato constante de combustvel. Geralmente o combustvel querosene, combustvel de jato,

propano ou gs natural. Se voc pensar em como fcil apagar uma vela, ento voc pode imaginar o

problema de projeto na rea de combusto - nessa rea entra ar a alta presso, a centenas de quilmetros

por hora, e preciso manter uma chama queimando continuamente nesse ambiente. A pea que resolve

esse problema o chamada de "queimador" ou, s vezes, de "caneca". A caneca uma pea oca e

perfurada de metal pesado. Metade da caneca em seo transversal mostrada a seguir:

Os injetores esto direita. O ar comprimido entra pelos furos. Os gases de escape saem esquerda.

Voc pode ver na figura anterior que um segundo grupo de cilindros envolve o interior e o exterior dessa

caneca perfurada, guiando pelos furos o ar comprimido da admisso.

5. A turbina

esquerda do motor est a seo da turbina. Nesta figura existem dois conjuntos de turbinas. O

primeiro conjunto aciona diretamente o compressor. As turbinas, o eixo e o compressor giram como uma

coisa s:

Na extrema esquerda est um estgio final da turbina, mostrado aqui com uma nica fileira de ps. Ela

aciona o eixo de sada. Esse estgio final da turbina e o eixo de sada so uma unidade independente que

gira livremente. Elas giram livremente sem nenhuma conexo com o resto do motor. E essa a parte

surpreendente de uma turbina a gs - h energia suficiente nos gases quentes passando pelas ps dessa

turbina final de sada para gerar 1.500 cavalos de fora e movimentar um tanque M-1 (em ingls) de 63

toneladas! Uma turbina a gs realmente bem simples.

No caso da turbina usada num tanque ou numa usina no h realmente nada a fazer com os gases de

escape a no ser direcion-los pelo tubo de exausto, como mostrado. s vezes o exaustor passa por

algum tipo de trocador de calor, para extrair calor para alguma outra finalidade ou para pr-aquecer o ar

antes dele entrar na cmara de combusto.

Obviamente a discusso aqui est um pouco simplificada. Por exemplo, no discutimos as reas de

mancais, sistemas de lubrificao, estruturas de suporte interno do motor, ps dos estatores, etc. Todas

essas reas se tornam um problemas serio de engenharia por causa das elevadas temperaturas,

presses e altas velocidades dentro do motor. Mas os princpios bsicos descritos aqui determinam o

funcionamento de todas as turbinas a gs e ajudam a compreender o desenho bsico e a operao do

motor.

6. Outras variaes

Grandes jatos comerciais usam o que conhecido como motores turbofan, que nada mais so do que

turbinas a gs com enormes ps de ventilador na parte da frente do motor. Aqui est o desenho bsico

(altamente simplificado) de um motor turbofan:

D para ver que o corao de um turbofan uma turbina a gs normal como a descrita na seo

anterior. A diferena que o estgio final da turbina aciona um eixo que vai at a frente do motor para

girar as ps de ventilador (mostradas em vermelho nesta figura). Esse arranjo de mltiplos eixos

concntricos, a propsito, extremamente comum em turbinas a gs. Na verdade, em muitos turbofans

maiores, pode haver dois estgios de compressores completamente separados acionados por turbinas

separadas, juntamente com a turbina do ventilador, como mostrado acima. Todos os trs eixos giram um

ao redor do outro.

A finalidade do ventilador aumentar consideravelmente a quantidade de ar passando pelo motor e

assim aumentar consideravelmente o empuxo. Quando voc olha dentro de um motor de um jato

comercial no aeroporto, o que voc v so as ps de ventilador na parte dianteira do motor. Elas so

imensas - por volta de 3 metros de dimetro nos grandes jatos, podendo assim mover muito ar. O ar

puxado pelo ventilador chamado de ar desviado (mostrado em roxo acima) porque ele passa por fora da

turbina do motor e vai direto para a parte traseira da nacele em alta velocidade para fornecer empuxo.

Um motor turbolice similar a um turbofan, mas em vez de um ventilador ele tem uma hlice

convencional na parte da frente. O eixo de sada conectado a uma caixa de reduo para diminuir a

velocidade, e o eixo de sada da caixa de reduo gira uma hlice.

7. Princpios do empuxo

A finalidade de um motor turbofan produzir empuxo para deslocar o avio para a frente. O empuxo

geralmente medido em libras nos Estados Unidos (o sistema mtrico utiliza Newtons; 4,45 Newtons

equivalem a 1 libra de empuxo). Uma "libra de empuxo" igual a uma fora capaz de acelerar 1 libra de

material a 9,76 metros por segundo ao quadrado (o equivalente acelerao da gravidade). Portanto, se

voc tiver um motor a jato capaz de produzir uma libra de empuxo, ele pode manter 1 libra de material

suspenso no ar se o jato for apontado diretamente para baixo. Da mesma forma, um motor a jato

produzindo 2.300 quilos de empuxo poderia manter 2.300 quilos de material suspensos no ar. E se um

motor de foguete produzisse 2.300 quilos de empuxo aplicados a um objeto de 2.300 quilos flutuando no

espao, o objeto de 2.300 quilos iria acelerar razo de 9,76 metros por segundo ao quadrado.

O empuxo gerado de acordo com o princpio de Newton que diz que "a toda ao corresponde uma

reao igual e em sentido contrrio". Por exemplo, imagine que voc esteja flutuando no espao e que

voc pese na Terra 45 quilos. Na sua mo, voc tem uma bola de beisebol que pesa 450 gramas na Terra.

Se voc arremess-la a uma velocidade de 10 metros por segundo (36 km/h), seu corpo vai se mover no

sentido oposto (ele reagir) a uma velocidade de 0,10 metro por segundo (0,36 km/h). Se continuasse a

arremessar bolas de beisebol daquela maneira razo de uma por segundo, suas bolas de beisebol

estariam gerando 450 gramas de empuxo contnuo. Lembre-se que para gerar 450 gramas de empuxo por

uma hora voc precisa estar segurando 1.620 kg de bolas de beisebol no comeo da hora. Se quisesse

fazer melhor, teria que arremessar as bolas com mais fora. "Arremessando-as" (vamos dizer, com uma

arma) a 1.000 metros por segundo (3.600 km/h), voc geraria 45 kg de empuxo.

8. Empuxo de motor a jato

Num motor turbofan, as bolas de beisebol que o motor est arremessando so molculas de ar. As

molculas de ar j esto l, de modo que o avio pelo menos no precisa carreg-las. Uma nica

molcula de ar no pesa muito, mas o motor est arremessando muitas delas - e a uma velocidade muito

alta. O empuxo no turbofan vem de dois componentes:

a prpria turbina a gs: geralmente um estreitamento formado no final do tubo de escape da turbina

a gs (no mostrado nesta figura) para produzir um jato de alta velocidade do gs de exausto. As

molculas de ar saem do motor a uma velocidade normalmente de 2.092 km/h.

o ar desviado produzido pelas ps de ventilador: ele se desloca a uma velocidade menor do que a

sada da turbina, mas as ps movimentam bastante ar.

Como voc pode ver, turbinas a gs so bastante comuns. So tambm muito complicadas e

estendem os limites das cincias de materiais e dinmica dos fluidos. Se voc quiser aprender mais, um

timo lugar par ir seria a biblioteca de uma universidade com um bom departamento de engenharia.

H uma quantidade surpreendente de atividade na rea de turbinas a gs de fabricao caseira, e

participando de grupos de notcias ou listas de correspondncia voc pode encontrar outras pessoas

interessadas no mesmo assunto.

Ciclo Otto (Fonte: http://carros.hsw.uol.com.br/motores-de-carros.htm)

COMO FUNCIONAM OS MOTORES DE CARROS

Alguma vez voc abriu o cap do seu carro e ficou imaginando o que acontece l dentro? Para quem no entende do assunto o motor de um carro pode parecer uma salada de metal, tubos e fios. Pode ser s curiosidade, ou voc talvez queira comprar um carro novo e tenha ouvido algo como "3.0 V6", "duplo

comando no cabeote" ou "injeo multiponto". Que coisas so essas?

O propsito do motor de um carro a gasolina (ou lcool, ou gs) transformar em movimento o

combustvel - isso vai fazer o carro andar. O modo mais fcil de criar movimento a partir da gasolina

queim-la dentro de um motor. Portanto, o motor de carro um motor de combusto interna - combusto

que ocorre internamente. Duas observaes:

h vrios tipos de motores de combusto interna, tambm chamados de motores a exploso.

Motores a diesel so um tipo e turbinas a gs so outro. Leia tambm os artigos sobre motores

Hemi, motores rotativos e motores 2 tempos. Cada um tem suas prprias vantagens e

desvantagens;

tambm existem motores de combusto externa. O motor a vapor de trens antigos e navios a vapor

o melhor exemplo de motor de combusto externa. O combustvel (carvo, madeira, leo ou

outro) queimado fora do motor para produzir vapor, e este gera movimento dentro do motor. A

combusto interna muito mais eficiente (gasta menos combustvel por quilmetro) do que a

combusto externa, e o motor de combusto interna bem menor que um motor equivalente de

combusto externa. Isso explica por que no vemos carros da Ford e da GM usando motores a

vapor.

Quase todos os carros atuais usam motor de combusto interna a pisto porque esse motor :

relativamente eficiente (comparado com um motor de combusto externa)

relativamente barato (comparado com uma turbina a gs)

relativamente fcil de abastecer (comparado com um carro eltrico)

Essas vantagens superam qualquer outra tecnologia existente para fazer um carro rodar.

Para compreender o funcionamento bsico de um motor de combusto interna a pisto til ter uma

imagem de como funciona a "combusto interna". Um bom exemplo um antigo canho de guerra. Voc

provavelmente j viu em algum filme soldados carregarem um canho com plvora, colocarem uma bala e

depois o acenderem. Isso combusto interna - mas o que isso tem a ver com motores?

Um exemplo melhor: digamos que voc pegue um pedao comprido de tubo de esgoto, desses de PVC,

talvez com 7,5 cm de dimetro e uns 90 cm de comprimento e feche uma das extremidades. Ento,

digamos que voc espirre um pouco de WD-40 dentro do tubo, ou jogue uma gotinha de gasolina e em

seguida empurre uma batata para dentro do cano. Assim:

Eu no estou recomendando fazer isso! Mas digamos que voc tenha feito... Esse dispositivo conhecido

como canho de batata. Com uma centelha possvel inflamar o combustvel. O interessante aqui, e a

razo para falarmos de um dispositivo como esse, que um canho de batata pode arremessar uma

batata a cerca de 150 metros de distncia! Um pingo de gasolina armazena um bocado de energia.

Combusto interna

O canho de batata usa o princpio bsico de qualquer motor de combusto interna convencional (motor a

pisto). Pr uma pequena quantidade de combustvel de alta energia (como a gasolina) em um reduzido

espao fechado e gerar uma centelha libera uma quantidade inacreditvel de energia, na forma de gs em

expanso. Essa energia pode ser usada para fazer uma batata voar 150 metros. Nesse caso, a energia

transformada em movimento da batata. Isso tambm pode ser usado para fins mais interessantes. Por

exemplo, ao se criar um ciclo que permita provocar centenas de exploses por minuto e torne possvel

empregar essa energia de forma til estar feita a base de um motor de carro!

Quase todos os carros atualmente usam o que chamado de ciclo de combusto de 4 tempos para

converter a gasolina em movimento. Ele tambm conhecido como ciclo Otto, em homenagem a Nikolaus

Otto, que o inventou em 1867. Os 4 tempos esto ilustrados na Figura 1. Eles so: Admisso,

Compresso, Combusto, Escapamento.

Na figura voc percebe que uma pea chamada pisto substitui a batata no canho de batata. O pisto

est ligado ao virabrequim por uma biela. Conforme gira, o virabrequim "arma o canho." Eis o que

acontece medida que o motor passa por esse ciclo:

A vlvula de admisso se abre enquanto o pisto se move para baixo, levando o cilindro a aspirar e

se encher de ar e combustvel. Essa fase a admisso. Somente uma pequena gota de gasolina

precisa ser misturada ao ar para que funcione.

O pisto volta para comprimir a mistura ar-combustvel. a compresso, que torna a exploso

mais potente.

Quando o pisto atinge o topo do seu curso, a vela de ignio solta uma centelha para inflamar a

gasolina. A gasolina no cilindro entra em combusto, aumentando rapidamente de volume e

empurrando o pisto para baixo.

Assim que o pisto atinge a parte de baixo do seu curso, a vlvula de escapamento se abre e os

gases queimados deixam o cilindro atravs do tubo existente para esse fim. (Parte 4 da figura)

Agora o motor est pronto para o prximo ciclo, aspirando novamente ar e combustvel.

Observe que o movimento que resulta de um motor de combusto interna rotativo, embora os pistes se

movam de forma linear, da mesma forma que o canho de batata. Em um motor o movimento linear dos

pistes convertido em movimento rotativo pelo virabrequim. esse movimento rotativo que permite fazer

as rodas dos carros girarem.

Vamos ver agora todas as partes que trabalham juntas para fazer isso acontecer.

Cilindros e outras peas do motor

O corao do motor o cilindro, dentro do qual um pisto se move para cima e para baixo. O motor

descrito acima tem apenas um cilindro, tpico de cortadores de grama e de motocicletas de pequeno porte,

mas a maioria dos carros tem mais de um cilindro (geralmente quatro, seis ou oito cilindros). Em um motor

com vrios cilindros, eles so dispostos de diversas maneiras. As principais configuraes so em linha,

em V ou plano (conhecido tambm como horizontal oposto ou boxer), como mostram as figuras abaixo.

Figura 2. Em linha - Os cilindros so alinhados em uma nica bancada

Figura 3. V - Os cilindros so dispostos em duas bancadas, formando um ngulo entre si

Figura 4. Plano - Os cilindros so dispostos em duas bancadas, em lados opostos do motor

H vantagens e desvantagens de cada configurao de motor em termos de suavidade, custo de

fabricao e caractersticas diretamente ligadas sua forma. Essas vantagens e desvantagens tornam

cada um mais apropriado a certos tipos de veculo.

Tamanho do motor (cilindrada ou deslocamento volumtrico)

Desde os primrdios dos motores, convencionou-se classific-los em tamanho por meio da cilindrada ou

deslocamento volumtrico. Por se tratar de volume, ele medido em litros ou cm (centmetros cbicos;

1.000 centmetros cbicos - ou 1.000 cm - equivalem a um litro).

Veja aqui alguns exemplos:

uma motosserra pode ter um motor de 40 cm;

uma motocicleta pode ter um motor de 500 cm ou de 750 cm;

um carro esportivo pode ter um motor de 5 litros (5.000 cm).

A maioria dos motores dos carros comuns tem entre 1,5 litro (1.500 cm) e 4 litros (4.000 cm).

A cilindrada obtida por simples clculo. Toma-se a rea correspondente ao dimetro do cilindro (Pi x

dimetro elevado ao quadrado e dividido por 4) e multiplica-se pelo curso do pisto. Deve-se ter o cuidado

de sempre considerar centmetros e no milmetros, pois estamos buscando centmetros cbicos. Uma

vez que se tenha a cilindrada de um cilindro, s multiplicar o resultado pelo nmero de cilindros para

obter a cilindrada do motor (desnecessrio caso o motor seja de um cilindro apenas).

Se voc tiver um motor de 4 cilindros e cada cilindro comportar meio litro, o motor inteiro um "motor de 2

litros" - tambm se diz motor 2.0. Se cada cilindro tem capacidade de meio litro e h seis cilindros

dispostos em V, voc tem um "V6 de 3 litros", ou V6 3.0.

Geralmente a cilindrada d idia da potncia que o motor pode produzir. Um cilindro que desloca meio litro

pode comportar o dobro da mistura ar-combustvel que um cilindro que desloca 1/4 de litro - pode-se

esperar o dobro de potncia no cilindro maior (caso todos os outros parmetros sejam iguais). Um motor

de 2 litros tem, em termos gerais, a metade da potncia de um motor de 4 litros.

Para ampliar a cilindrada de um motor aumenta-se o nmero de cilindros ou o seu tamanho (ou as duas

coisas). Outra maneira, junto com as providncias acima ou no, aumentar o curso dos pistes.

Outras partes de um motor

Vela de ignio

A vela de ignio fornece a centelha que provoca a ignio da mistura ar-combustvel, para que ocorra a

combusto. A centelha precisa ocorrer no momento exato para que as coisas funcionem bem.

Vlvulas

As vlvulas de admisso e de escapamento abrem no momento certo e deixam respectivamente entrar o

ar e o combustvel e sair os gases queimados. Observe que ambas as vlvulas so fechadas durante a

compresso e a combusto, mantendo vedada a cmara de combusto.

Pisto

O pisto uma pea metlica cilndrica, de liga de alumnio, que se move dentro do cilindro.

Anis de segmento

Os anis de segmento so uma vedao deslizante entre a borda externa do pisto e a parede interna do

cilindro. Os anis servem para:

impedir que a mistura ar-combustvel e os gases de escapamento vazem da cmara de combusto

para dentro do crter de leo durante a compresso e a combusto, respectivamente;

impedir que o leo do crter passe para dentro da zona de combusto, onde seria queimado e

desperdiado.

Na maioria dos carros que "queimam leo" (e precisam ter seu nvel completado - por exemplo a cada

1.000 km ou menos) o leo queima porque o motor est desgastado e os anis no vedam direito.

Biela

uma haste que liga o pisto ao virabrequim. As duas pontas da biela podem girar, permitindo a mudana

de ngulo medida que o pisto se move e o virabrequim gira.

Virabrequim

O virabrequim transforma o movimento retilneo do pisto em um movimento circular, como faz a manivela

no brinquedo jack-in-the-box (boneco na caixa).

Crter

O crter envolve o virabrequim e tambm age como reservatrio de leo, que fica armazenado em seu

fundo.

O que pode dar errado?

Ao sair certa manh, seu motor gira, mas no d pega... O que pode estar errado? Agora que voc sabe

como funciona um motor, possvel compreender o que pode impedir um motor de funcionar. Trs

problemas fundamentais podem acontecer: mistura inadequada de ar e combustvel, falta de centelha ou

falta de compresso. Outras centenas de pequenos problemas podem ocorrer, mas os citados acima so

os "Trs Grandes". Com base no motor simples que estamos discutindo, veja aqui um levantamento rpido

de como esses problemas afetam seu motor:

Mistura inadequada - uma mistura inadequada ar-combustvel pode ocorrer de vrias maneiras:

a gasolina acabou e o motor recebe ar, mas no combustvel;

a entrada de ar pode estar entupida, de modo que h combustvel, porm no entra ar suficiente;

o sistema de combustvel pode estar fornecendo combustvel a mais ou a menos mistura,

significando que a combusto no poder ocorrer de forma apropriada;

pode haver impurezas no combustvel (como gua no tanque de combustvel) fazendo com que

no seja possvel a sua queima.

Falta de centelha - a centelha pode no ocorrer ou ser fraca por diversas razes:

se a vela de ignio ou o fio que chega vela estiverem gastos, a centelha ser fraca;

se o cabo estiver cortado ou faltando - ou se o sistema que manda a corrente de alta tenso

pelo cabo no estiver funcionando corretamente - no haver centelha;

se a centelha ocorre muito cedo ou muito tarde no ciclo (ou seja, se o ponto de ignio estiver

muito fora do padro), o combustvel no sofrer ignio no tempo certo e isso poder causar

vrios tipos de problemas.

Muitos outros problemas podem acontecer. Por exemplo:

se a bateria estiver descarregada, o motor de partida no poder girar o motor para faz-lo

funcionar;

se os mancais que permitem que o virabrequim gire livremente estiverem prendendo, ele no ir

girar, impedindo o funcionamento do motor;

se as vlvulas no abrirem e fecharem no momento correto ou simplesmente no abrirem, o ar no

poder entrar ou os gases de escapamento no podero sair - e o motor no funcionar;

se algum enfiar uma batata na ponta do cano de escapamento, os gases no podero sair dos

cilindros e o motor no funcionar;

se o leo acabar e o motor vier a travar, os pistes no podero se mover livremente, impedindo o

funcionamento do motor.

Falta de compresso - se a carga de ar e combustvel no puder ser comprimida de maneira

apropriada, o processo de combusto no acontecer corretamente. A falta de compresso pode

ocorrer pelas seguintes razes:

os anis de segmento esto gastos (permitindo que a mistura ar-combustvel vaze pelos lados do

pisto durante a compresso);

as vlvulas de admisso ou de escapamento no esto vedando apropriadamente, permitindo o

vazamento durante a compresso;

h um grande vazamento em um ou mais cilindros.

O vazamento mais comum em um cilindro ocorre onde a parte acima do bloco do motor (onde ficam as

vlvulas e as velas de ignio, e s vezes o comando de vlvulas, tambm conhecida como cabeote) se

prende ao bloco. Geralmente, o bloco e o cabeote so mantidos juntos com uma junta fina entre eles

para assegurar uma boa vedao. Se a junta se rompe, desenvolvem-se pequenas fugas entre bloco e

cabeote.

Em um motor funcionando corretamente, todos esses fatores esto dentro da tolerncia. Como voc pode

ver, um motor tem inmeros sistemas que o ajudam a cumprir seu papel de converter combustvel em

movimento. A maioria desses subsistemas pode ser implementado usando tecnologias diferentes e

melhores para aumentar o desempenho do motor. Nas prximas sees, abordaremos todos os

subsistemas diferentes usados nos motores modernos.

O trem de vlvulas e outros sistemas

O trem de vlvulas constitudo pelas vlvulas e por um mecanismo para abri-las e permitir que fechem,

chamado de rvore de comando de vlvulas ou simplesmente comando de vlvulas. Ele tem ressaltos

(perfis geralmente ovalados) que movem as vlvulas, ficando para as molas de vlvulas a

responsabilidade de fech-las, como mostra a Figura 5.

A maioria dos motores modernos tem o que se chama de comando de vlvulas no cabeote. Isso significa

que o comando de vlvulas est localizado nessa parte do motor, geralmente acima das vlvulas, como se

v na Figura 5. Os ressaltos na rvore atuam sobre as vlvulas diretamente (na verdade h uma pea

chamada tucho entre o ressalto e elas) ou indiretamente por meio de uma alavanca bem curta (motores

mais antigos tm o comando de vlvulas localizado no bloco, perto do virabrequim. Nesse tipo de

desenho, varetas apoiadas em tuchos unem o movimento dos ressaltos aos balancins no cabeote, que

por sua vez acionam as vlvulas. H mais partes mveis nesse sistema e tambm maior defasagem entre

o acionamento da vlvula pelo ressalto do comando e o seu movimento efetivo, alm da maior massa de

movimento alternado constituir obstculo a rotaes mais altas do motor). Uma correia dentada ou uma

corrente de distribuio conecta o virabrequim ao comando de vlvulas, mantendo as vlvulas

sincronizadas com os pistes. O acionamento do comando de vlvulas calculado para que ele gire

metade da rotao do virabrequim. A maioria dos motores de alto desempenho tem quatro vlvulas por

cilindro (duas para admisso e duas para escapamento), normalmente com dois comandos de vlvulas por

bancada de cilindros - da o termo duplo comando no cabeote.

Sistemas de ignio e arrefecimento

O sistema de ignio (Figura 6) produz uma corrente eltrica de alta tenso e transmite-a para a vela de

ignio pelos cabos de vela. A corrente flui primeiro para um distribuidor, facilmente identificvel embaixo

do cap da maioria dos carros. Um cabo chega ao centro do distribuidor, e quatro, seis ou oito cabos

(dependendo do nmero de cilindros) saem dele, para cada vela de ignio. O motor sincronizado de

modo que somente um cilindro receba uma corrente do distribuidor de cada vez. Em muitos motores

modernos no existe mais o distribuidor fsico, substitudo por sistema eletrnico.

Sistema de arrefecimento

Na maioria dos carros o sistema de arrefecimento tem um radiador e uma bomba d'gua. A gua circula

por passagens ao redor dos cilindros e das cmaras de combusto e depois por tubos no radiador, para

ser resfriada. Em poucos carros (o Fusca, por exemplo), assim como na maioria das motocicletas e

cortadores de grama, o motor refrigerado a ar (uma caracterstica desse tipo de refrigerao a

presena de aletas nos cilindros e cabeote para ajudar a dissipar o calor). Os motores resfriados a ar so

mais leve, mas trabalham mais quentes, o que diminui sua durabilidade e seu desempenho geral.

Admisso de ar e partida

A maioria dos carros tem motores de aspirao natural, o que significa que o ar flui por si s para os

cilindros pela depresso criada pelos pistes no curso de admisso, depois de passar pelo filtro de ar.

Motores de alto desempenho so ou turbocomprimidos, ou comprimidos, o que significa que o ar que se

dirige aos cilindros pressurizado antes (de modo que mais mistura ar-combustvel possa ser introduzida

nos cilindros) para melhorar o desempenho. A quantidade de pressurizao chamada de sobrepresso.

O turbocompressor possui uma pequena turbina acoplada ao coletor de escapamento faz girar a turbina

de compresso que recebe o ar de admisso. Os compressores (h vrios tipos) so acionados

diretamente pelo motor.

Aumentar a potncia do seu motor timo, mas o que acontece quando voc gira a chave para coloc-lo

em funcionamento? O sistema de partida consiste de um motor eltrico e um solenide de partida. Quando

voc vira a chave de ignio, o motor de arranque faz o virabrequim dar algumas voltas, o que propicia o

incio do processo de combusto. preciso um motor potente para girar um motor frio. O motor de

arranque precisa vencer:

o atrito interno provocado pelos anis de segmento

a presso de compresso de qualquer cilindro(s) que esteja no curso de compresso

a energia necessria para abrir e fechar as vlvulas

todas as "outras" coisas diretamente ligadas ao motor, como bomba d'gua, bomba de leo,

alternador, etc.

Como necessria muita potncia e um carro usa um sistema eltrico de 12 volts, centenas de ampres

de eletricidade precisam fluir para dentro do motor de arranque (lembre-se: potncia o produto da

corrente multiplicada pela tenso). O solenide de partida essencialmente um grande interruptor e ltrico

que pode lidar com toda essa corrente. Quando voc vira a chave de ignio, ela ativa o solenide para

fazer chegar energia eltrica de alta intensidade (amperagem) ao motor de arranque.

Sistemas de lubrificao

O sistema de lubrificao assegura que cada parte mvel do motor seja suprida de leo, para diminuir o

atrito e evitar o engripamento. As duas partes que mais precisam de leo so os pistes (para deslizar

facilmente em seus cilindros) e todos os mancais que permitem que o virabrequim e o comando de

vlvulas, e as bielas nas suas articulaes, se movimentem livremente. Na maioria dos carros, o leo

sugado do reservatrio pela bomba, passando pelo filtro de leo para remover qualquer impureza antes de

ser esguichado sob presso nos mancais e depois atingir as paredes internas dos cilindros. O leo ento

escoa para o crter, onde coletado, e o ciclo se repete.

A alimentao

O sistema de alimentao bombeia combustvel do tanque e o mistura com o ar, de modo que a mistura

ar-combustvel correta seja admitida nos cilindros. Existem trs maneiras comuns de enviar o combustvel:

carburao, injeo de combustvel no coletor de admisso e injeo direta de combustvel na cmara de

combusto.

Na carburao, um dispositivo chamado carburador mistura o combustvel com o ar conforme este

flui para dentro do motor.

Em um motor com injeo a quantidade correta de combustvel injetada individualmente em cada

cilindro - antes da vlvula de admisso (injeo de combustvel multiponto) ou diretamente dentro

do cilindro (injeo direta de combustvel).

Escapamento

O sistema de escapamento inclui a tubulao e o silenciador (pea que abafa o som - sem o silenciador,

voc ouviria o som de milhares de pequenas exploses vindo do cano de escapamento). O sistema de

escapamento inclui um conversor cataltico, tambm chamado de catalisador.

Controle de emisses

No sistema de controle de emisses nos carros modernos h um conversor cataltico, um conjunto de

sensores e acionadores e um computador para monitorar e ajustar todos os sistemas. Por exemplo, o

conversor cataltico usa um agente catalisador e oxignio para queimar todo o combustvel que no foi

utilizado, assim como outras substncias qumicas dos gases de escapamento. Um sensor de oxignio no

fluxo de gases monitora permanentemente a relao ar-combustvel e informa a situao ao computador

de controle do motor para que este efetue as correes necessrias.

Sistema eltrico

Uma bateria e um alternador compem o sistema eltrico. O alternador conectado ao motor por uma

correia e gera eletricidade para recarregar a bateria. A bateria fornece eletricidade com tenso de 12 volts

para todos os dispositivos eltricos do carro (o sistema de ignio, rdio, faris, limpadores de pra-brisa,

vidros eltricos, computadores de bordo, etc.).

Como obter mais potncia dos motores

Com base em todas as informaes possvel perceber que existem modos diferentes de melhorar o

desempenho de um motor. Os fabricantes de carro esto sempre combinando, de diversas maneiras, as

variveis a seguir, para tornar os motores mais potentes e/ou mais eficientes.

Aumentar a cilindrada - mais deslocamento volumtrico significa mais potncia porque permite queimar

mais combustvel durante cada rotao do motor. possvel aumentar a cilindrada usando cilindros maiores ou acrescentando mais cilindros (o limite prtico o de 16 cilindros). A cilindrada tambm pode

ser aumentada por meio de maior curso dos pistes.

Elevar a taxa de compresso - taxas de compresso mais altas produzem mais potncia, at certo ponto. Entretanto, quanto mais se comprime a mistura ar-combustvel, maior a possibilidade de que parte da mistura na cmara detone espontaneamente (depois de ocorrer a centelha da vela de ignio). A gasolina de alta octanagem, como a premium ou a Podium, diminui o risco ou evita essa detonao. por isso que os carros de alto desempenho geralmente precisam de gasolina de alta octanagem - seus motores normalmente tm taxas de compresso mais elevadas para obter mais potncia.

Colocar mais ar em cada cilindro - possvel empurrar mais ar (e portanto mais combustvel) para um

cilindro de determinado tamanho (do mesmo modo que se faria aumentando o tamanho do cilindro). Os turbocompressores e compressores pressurizam o ar que entra para que seja fornecido efetivamente

mais ar aos cilindros. Para mais detalhes, leiaComo funcionam os turbocompressores.

Resfriar o ar na admisso - comprimir o ar aumenta sua temperatura, mas melhor ter o ar mais frio possvel no cilindro (quanto mais quente o ar, menos denso ele se torna, menos oxignio por volume).

Assim, muitos carros equipados com turbocompressor ou compressor tm um intercooler. O intercooler

um radiador por onde o ar comprimido passa para ser resfriado antes de entrar nos cilindros. Para mais detalhes, leia Como funcionam os sistemas de arrefecimento dos carros.

Facilitar a entrada de ar - medida que o pisto se move no seu curso de admisso, a resistncia do ar pode roubar potncia do motor. A resistncia do ar pode ser fortemente diminuda colocando uma vlvula maior ou, preferencialmente por questo de peso, duas passagnes de ar total. Alguns carros mais novos esto usando coletores de admisso polidos internamente para eliminar a resistncia do ar. Filtros de ar maiores podem tambm melhorar o fluxo de ar.

Facilitar a sada dos gases queimados - se a resistncia do ar dificultar a sada dos gases de queimados em um cilindro, ocorrer roubo de potncia do motor. A resistncia do ar pode ser amenizada acrescentando-se uma vlvula de escapamento em cada cilindro ou, preferencialmente, duas vlvulas menores, mas que resulte em aumento total da rea de passagem (um carro com duas vlvulas de admisso e duas vlvulas de exausto tem quatro vlvulas por cilindro, o que melhora o desempenho - quando voc ouve um comercial dizer que o carro tem quatro cilindros e 16 vlvulas, o que o comercial est dizendo que o motor tem quatro vlvulas por cilindro). Se o dimetro do cano do escapamento muito pequeno ou o silenciador oferece muita resistncia ao ar, pode haver contrapresso, que ter o mesmo efeito de vlvula de escapamento muito pequena. Sistemas de escapamento de alto desempenho usam coletores especiais (muitas vezes chamados de "dimensionados"), tubos de escape de grande dimetro e silenciadores de alta vazo para diminuir a contrapresso no sistema de escapamento. Quando voc ouve que um carro tem "duplo escapamento", o objetivo melhorar o fluxo dos gases de escape

tendo dois tubos de escapamento em vez de apenas um.

Diminuir o peso dos componentes - componentes leves ajudam o motor a ter um desempenho melhor.

Cada vez que um pisto muda de direo ele utiliza energia para interromper o trajeto em uma direo e inici-lo em outra. Quanto mais leve o pisto, menos energia ele dissipa. Essa tambm a razo de se usar duas vlvulas menores em vez de apenas uma grande.

Injeo de combustvel - a injeo de combustvel permite uma dosagem muito precisa de combustvel

em cada cilindro. Isso melhora o desempenho e reduz o consumo de combustvel. Para mais detalhes,

leia Como funcionam os sistemas de injeo de combustvel.

Perguntas e respostas

Eis algumas dvidas de leitores:

Qual a diferena entre um motor a gasolina e um motor a diesel? No motor a diesel no h

velas de ignio. O diesel injetado dentro do cilindro e o ar bem aquecido durante o curso e de compresso provoca a ignio do combustvel. O diesel tem uma densidade de energia mais alta que a gasolina e permite ao carro rodar mais quilmetros por litro de combustvel. Mais informaes em Como funcionam os motores a diesel.

Qual a diferena entre um motor 2 tempos e um motor 4 tempos? A maioria

das motosserras e dos motores de barco usa motores 2 tempos. Um motor 2 tempos no tem vlvulas que se movem, e a vela de ignio dispara centelha cada vez que o pisto atinge o ponto-morto superior. Uma abertura (chamada janela) na parte inferior da parede do cilindro permite a entrada de combustvel e ar, por depresso, para a parte abaixo dos pistes e depois ocorre a transferncia para a parte superior, para ser comprimida como num motor 4 tempos. A vela de ignio provoca a combusto e os gases de escape saem por outra janela no cilindro. Instantes depois realizada a transferncia. necessrio misturar leo e gasolina em um motor 2 tempos porque no h o crter contendo leo, embora existam casos de fornecimento separado do lubrificante. Geralmente, um motor 2 tempos produz bastante potncia considerando o seu tamanho, porque h o dobro de etapas de combusto em relao a um 4 tempos. Contudo, um motor 2 tempos consome mais combustvel e queima muito mais leo, sendo muito mais poluente. Mais informaes em Como funcionam os motores 2 tempos.

Voc mencionou motores a vapor neste artigo - existe alguma vantagem nos motores a vapor em relao aos outros motores de combusto interna? A principal vantagem de um motor a

vapor que voc pode usar como combustvel qualquer coisa que queime. Por exemplo, um motor a vapor pode usar carvo, jornal ou madeira como combustvel, enquanto um motor de combusto interna precisa de um combustvel lquido ou gasoso puro e de alta qualidade. Mais informaes

em Como funcionam os motores a vapor.

Existem outros ciclos alm do ciclo de Otto usado nos motores dos carros? O ciclo do motor

2 tempos diferente, assim como o ciclo do diesel descrito acima. O motor do Mazda Millennia usa uma modificao do ciclo Otto chamado Ciclo de Miller. Turbinas a gs usam o ciclo de Brayton. Motores rotativos Wankel usam o ciclo Otto, mas funcionam de um modo bastante diferente dos motores de 4 tempos a pisto de movimento linear.

Por que ter oito cilindros em um motor? Por que no ter, em vez disso, um cilindro grande com as mesmas cilindradas dos oito cilindros? Existem vrias razes para que um motor grande de 4 litros tenha oito cilindros de meio litro em vez de um cilindro grande de 4 litros. A principal razo a regularidade. Um motor V8 mais regular porque tem oito exploses espaadas durante as duas voltas do ciclo realizadas pelo virabrequim em vez de uma grande exploso somente. Outra razo o torque de partida. Quando voc liga um motor V8, voc est empurrando somente dois cilindros (1 litro) em seus cursos de compresso, mas com um cilindro

grande voc teria que comprimir 4 litros.

Ateno: Cavalos-vapor (cv) leia: http://carros.hsw.uol.com.br/cavalo-de-forca.htm

Ciclo Diesel (Fonte: http://carros.hsw.uol.com.br/diesel.htm)

Um dos artigos mais populares do HowStuffWorks Como funcionam os motores de carros, que explica

os princpios bsicos por trs da combusto interna, analisa o ciclo de quatro tempos e fala sobre todos os

subsistemas que ajudam o motor do seu carro a fazer o seu trabalho. Por um longo tempo depois que

publicamos aquele artigo, o que mais foi questionado (e uma das sugestes mais freqentes) foi: "Qual a

diferena entre um motor a gasolina e um a diesel?"

Rudolf Diesel desenvolveu a idia do motor a diesel e obteve a sua patente alem em 1892. Seu objetivo

era criar um motor de alta eficincia. Motores a gasolina foram inventados em 1876 e, especialmente

naquela poca, no eram muito eficientes.

As principais diferenas entre o motor a gasolina e o a diesel so:

Um motor a gasolina aspira uma mistura de gasolina e ar, comprime-a e faz a ignio com uma centelha.

Um motor a diesel puxa o ar, comprime-o e ento injeta o combustvel no ar comprimido, o calor do ar

comprimido inflama o combustvel espontaneamente.

Um motor a gasolina comprime a uma taxa de 8:1 a 12:1, enquanto um motor a diesel comprime de 14:1 a

25:1. A taxa de compresso mais alta do motor a diesel leva a uma eficincia maior.

Motores a gasolina geralmente usam carburao, na qual o ar e o combustvel so misturados bem antes

do ar entrar no cilindro, ou injeo de combustvel no duto de admisso, no qual o combustvel injetado

imediatamente antes do tempo de aspirao (fora do cilindro). Os motores a diesel usam injeo direta de

combustvel o leo diesel injetado diretamente no cilindro.

Note que o motor a diesel no tem vela, ele aspira o ar e o comprime, e ento injeta o combustvel

diretamente na cmara de combusto (injeo direta). o calor do ar comprimido que inflama o

combustvel num motor a diesel.

Em um motor a diesel o injetor o componente mais complexo, e tem sido objeto de um grande nmero

de experimentos. Em um dado motor, ele pode ser colocado em diversos lugares. O injetor tem que ser

capaz de suportar a temperatura e a presso dentro do cilindro e ainda passar o combustvel como uma

fina nvoa. Fazer a mistura circular no cilindro de maneira uniformemente distribuda tambm um

problema, de modo que alguns motores a diesel utilizam vlvulas de admisso especiais, cmaras de pr-

combusto ou outros dispositivos que produzam um turbilho de ar na cmara de combusto ou, de

alguma forma, melhorem o processo de ignio e combusto.

Potncia do motor

A grande diferena entre um motor a diesel e um a gasolina est no processo de injeo. A maioria dos

motores de carros usa injeo antes da vlvula de admisso ou um carburador, em vez de injeo direta.

Portanto, em um motor de carro, todo o combustvel carregado para dentro do cilindro durante o tempo

de aspirao e, ento, comprimido. A compresso da mistura ar/combustvel limita a taxa de compresso

do motor - se ela comprime o ar demais, a mistura sofre ignio espontnea depois da ignio e provoca

detonao. Um motor a diesel comprime apenas o ar, de modo que a taxa de compresso pode ser muito

maior. Quanto maior a taxa de compresso, maior a potncia gerada.

Alguns motores a diesel contm algum tipo de vela de incandescncia (no mostrado nesta figura).

Quando um motor a diesel est frio, o processo de compresso pode no ser capaz de elevar a

temperatura do ar o suficiente para inflamar o combustvel. A vela de incandescncia um fio aquecido

eletricamente (pense nos fios quentes que voc v em uma torradeira) que aquece a cmara de

combusto e aumenta a temperatura do ar quando o motor est frio, de modo que o motor possa

funcionar. De acordo com Cley Brotherton, tcnico de equipamentos pesados da Journeyman:

Em um motor moderno, todas as funes so controladas pelo mdulo de controle eletrnico, ou ECM, em

comunicao com um sofisticado conjunto de sensores, medindo tudo, desde rpm at temperaturas do

lquido refrigerante e do leo, e at a posio do motor (isto , o ponto-morto superior). Hoje raro usar

velas de incandescncia em motores maiores. O ECM mede a temperatura do ar ambiente e retarda a

injeo do motor em tempo frio, para que o injetor borrife o combustvel um pouco mais tarde. O ar no

cilindro mais comprimido, criando mais calor, o que ajuda na partida.

Os motores menores e os motores que no tm esse avanado controle computadorizado usam velas de

incandescncia para resolver o problema da partida a frio.

Diesel

Se alguma vez voc comparou o diesel e a gasolina, sabe que so diferentes, at no cheiro. O diesel

mais pesado e mais oleoso, evapora muito mais devagar do que a gasolina e o seu ponto de ebulio

mais alto que o da gua. Freqentemente referem-se a ele como "leo diesel", por ser to oleoso.

O Diesel evapora mais devagar porque mais pesado, ele contm mais tomos de carbono em cadeias

mais longas do que as da gasolina (a gasolina tipicamente C9H20, enquanto o diesel tipicamente

C14H30). exigido menos refino para produzir diesel, sendo este o motivo do diesel ser mais barato que a

gasolina.

O diesel tem uma densidade energtica mais alta do que a gasolina. Em mdia, 1 galo (3,785 litros) de

diesel contm aproximadamente 155 x 106 joules (147 mil BTU), enquanto 1 galo de gasolina contm

132 x 106 joules (125 mil BTU). Isto, combinado com a maior eficincia dos motores a diesel, explica por

que eles obtm uma melhor quilometragem por litro do que motores a gasolina equivalentes.