Pequeno histórico do motor térmico

Introdução

O motor de combustão interna é um conjunto de componentes que se combinam entre si, com a finalidade de transformar a energia calorífica da combustão da mistura de ar e combustível, em energia mecânica capaz de efetuar trabalho.

O combustível misturado com o ar inflama dentro da câmara de combustão que fica no cabeçote, movimentando os êmbolos dentro dos cilindros no bloco do motor. O movimento gerado nos êmbolos é o que proporcionará a força para acionar as rodas e movimentar o veículo. A combustão é o processo químico da ignição de uma mistura de ar e combustível.

Para aplicações automotivas, existem dois tipos básicos de motor de combustão interna: um opera pelo ciclo Otto e outro pelo ciclo Diesel. Umas das diferenças entre os dois ciclos é que no Otto o combustível é misturado com o ar antes de ser admitido pelo cilindro, já no ciclo Diesel a mistura é feita dentro do cilindro.

O trabalho gerado pelo motor é utilizado não só para mover o carro, como também para acionar diversos acessórios, como ar condicionado, sistema elétrico, direção hidráulica, além de sistemas vitais ao próprio funcionamento do motor, como o sistema de arrefecimento, lubrificação e alimentação.

Pequeno histórico do motor térmico:

• 1680 – O físico e astrônomo Holandês Huygens propôs o motor movido à pólvora;

• 1688 – Papin, físico e inventor francês, desenvolve motor à pólvora na Royal Society de Londres. O motor utilizava o efeito da expansão do ar e o vácuo no resfriamento, conhecido como princípio atmosférico, para movimentar um pistão;

• 1712 – O ferreiro e mecânico inglês Newcomen desenvolve o primeiro motor atmosférico a vapor, utilizando-se da expansão e vácuo do ar e vapor. Após o invento, passaram-se quase dois séculos de profundos aperfeiçoamentos e aplicações para o motor a vapor, percussor da revolução industrial;

• 1860 – O engenheiro Belga Lenoir desenvolve um motor que, utilizando gás, realiza duas explosões por rotação, sendo uma em cada lado do pistão;

• 1866 – Os alemães Otto e Langen desenvolvem o motor de pistão livre com consumo 50% menor que o desenvolvido por Lenoir;

• 1859 – O coronel Drake no dia 25 de agosto perfura nos Estados Unidos o primeiro poço de petróleo para produção em larga escala, dando início à produção de combustíveis líquidos, bem mais fáceis de armazenar e transportar;

• 1861 – O francês Beau de Rochas desenvolve o princípio dos 4 tempos de funcionamento de um motor (admissão, compressão, expansão e escapamento), e conclui em estudos que a compressão antes da ignição é necessária para máxima expansão. Prevendo o que iria acontecer no futuro, afirmava que a ignição poderia ser obtida através da compressão da mistura ar combustível;

• 1876 – Otto desenvolve um novo motor, dessa vez bastante silencioso, três vezes mais eficiente funcionando em quatro tempos;

• 1877 – é patenteado o motor dois tempos;

• 1879 – é desenvolvido o primeiro protótipo de um motor 2 tempos;

• 1884 – o alemão Daimler patenteia um motor de alta rotação para a época

(500 a 1.000 rpm);

• 1889 – Daimler desenvolve um motor de elevado rendimento e rotação com 2 cilindros dispostos em V;

• 1890 – O inglês Akroyd Stuart patenteia o motor de ignição por compressão;

• 1890 – O alemão Rudolf Diesel idealizou que a mistura queimaria espontaneamente na Câmara de combustão ocupada pelo ar após a fase de compressão;

• 1892 – é produzido o primeiro motor por ignição a compressão. Possuía uma taxa de compressão de 3:1 o que era insuficiente para inflamar a mistura. Um pré câmara aquecida era utilizada para queimar o combustível que era vaporizado pouco antes da fase final de compressão. Esse motor introduziu a tecnologia da injeção de combustível na câmara de combustão com o motor aspirando somente ar na admissão. A eficiência desse motor era semelhante ao de Otto – cerca de 15%;

• 1892 – Diesel patenteia a sua idéia;

• 1893 – o primeiro motor Diesel é fabricado com uma eficiência de 26%.

Desde então, os motores de combustão interna têm passado por aperfeiçoamentos contínuos de forma a torná-los mais eficientes, duráveis, econômicos, potentes e leves. Uma preocupação também constante é com a redução nas emissões de gases poluentes, atendendo às, cada vez mais rigorosas, normas ambientais.

Vantagens e desvantagens de um motor de combustão interna:

Motor Ciclo Otto a quatro tempos:

O motor ciclo Otto é o exemplo mais comum, equipando os automóveis movidos a gasolina, álcool e gás natural. Uma mistura formada por ar e combustível é aspirada ao interior do cilindro onde, com a sua queima, é realizado o trabalho que movimenta o motor.

Um motor ciclo Otto pode operar em dois ou quatro tempos, que são denominadas as etapas de funcionamento. O motor de quatro tempos é o mais comum em automóveis, garantindo uma menor emissão de gases poluentes com maior economia de combustível. Nesse tipo de motor, o virabrequim executa duas voltas para que um cilindro realize os 4 tempos, portanto ocorre uma explosão por cilindros a cada duas voltas. O seu funcionamento é o seguinte:

Admissão - A válvula de admissão se abre enquanto o pistão desce rumo ao ponto mais baixo do seu percurso, denominado PMI - ponto morto inferior. A descida do pistão gera uma depressão que aspira a mistura formada pelo ar e combustível, que foi previamente preparada pelo sistema de alimentação.

Compressão – Com as válvulas fechadas, o pistão sobe em direção à sua altura máxima, denominada PMS – ponto morto superior. Durante esse percurso, a mistura ar + combustível é comprimida.

Combustão – Pouco antes do PMS, uma centelha elétrica proveniente da vela de ignição inflama a mistura. A expansão dos gases aumenta abruptamente a pressão no interior do cilindro, impulsionando