Universidade Estadual do Norte Fluminense Darcy Ribeiro
Centro de Ciências e Tecnologias Agropecuárias - Laboratório de Engenharia Agrícola
EAG 03204 – Mecânica Aplicada
Prof. Ricardo Ferreira Garcia – [email protected]
Motores de Combustão Interna
1. Introdução
O motor de combustão interna é uma máquina que obtém energia mecânica diretamente do consumo
de energia química de combustível queimado em uma câmara de combustão que é uma parte integral de
um motor.
Em 1867 na Alemanha, foi desenvolvido o motor com pistão livre, por Nicolaus August Otto (18321891) e Eugen Langen (1833-1895), baseado na queima de uma mistura de ar e combustível por uma
chama de gás dentro de um cilindro (Figura 1). Tal motor atingia uma eficiência térmica de 11%. Após
evoluções no aspecto funcional visando maior eficiência térmica, Otto, em 1876, conseguiu desenvolver o
motor baseado nos quatro tempos – admissão, compressão, expansão ou potência e descarga. Foi obtido
um motor com peso e volume reduzidos e grande eficiência térmica. Este foi o avanço que efetivamente
fundou a indústria de motores de combustão interna.
Figura 1. Motor criado por Otto e Langen em 1867.
Em 1892, Rudolf Diesel (1858-1913) desenvolveu um motor diferente onde a alta taxa de compressão
era utilizada na queima do combustível (Figura 2). O combustível era injetado próximo ao final da fase de
compressão onde era então queimado pelo ar comprimido altamente aquecido. A eficiência deste motor era
aumentada devido à alta taxa de compressão e relações de expansão. O motor Diesel atual é projetado no
mesmo princípio de funcionamento e é desenvolvido em quatro tempos e dois tempos.
No setor agrícola, os principais motores utilizados são de ciclo Otto de quatro tempos e dois tempos, e
ciclo Diesel de quatro tempos.
Figura 2. Motor criado por Diesel em 1892.
2. Componentes dos motores
As partes essenciais dos motores de ciclo Otto e Diesel de quatro tempos são praticamente as
mesmas e são classificadas da seguinte forma: - estacionários: bloco, cárter e cabeçote; móveis: pistão,
biela, eixo virabrequim, eixo de comando de válvulas, válvulas, conjunto de acionamento de válvulas
(tuchos, balancins, varetas), e engrenagens e polias diversas; bombas: bomba de óleo e bomba de água;
mancais: de escorregamento e de rolamento; e componentes de vedação: juntas, anéis e retentores.
A particularidade do motor Otto é que possui sistema de ignição com distribuidor, ou central eletrônica
de ignição, e vela de ignição, além do sistema de alimentação, que pode ser um sistema mecânico como o
carburador, ou sistema de injeção eletrônico composto pela central eletrônica e bico injetor de combustível.
No motor Diesel, a alimentação é realizada por uma bomba injetora de combustível e o bico injetor,
sem contar com a presença de sistema de ignição. Além destes detalhes construtivos, existem vários
detalhes funcionais, como aspiração de ar e combustível dentro do cilindro no Otto e apenas ar no Diesel.
Enquanto isto, o motor dois tempos possui menos partes móveis, não apresentando válvulas de
admissão e descarga e seu respectivo comando. Apresenta ainda como diferencial as janelas de admissão,
descarga e transferência.
A Figura 3 apresenta os componentes de um motor de ciclo Otto de quatro tempos, no exemplo um
modelo Chrysler 2,2 L de quatro cilindros.
Figura 3. Motor de ciclo Otto de quatro tempos modelo Chrysler 2,2 L de quatro cilindros.
No bloco do motor estão localizados os cilindros. Na sua parte superior, está o cabeçote e na parte
inferior o cárter. O bloco normalmente é construído por ferro fundido cinzento, por apresentar grande
resistência ao desgaste, resistência à compressão e baixo custo de fabricação. Motores de veículos mais
modernos, que buscam leveza, já são construídos em alumínio. O bloco possui dutos internos para
passagem de água para seu arrefecimento. Em alguns modelos, os cilindros são revestidos com uma
camisa de liga de aço e níquel ou revestido de cromo duro, normalmente mais resistentes que o bloco, para
permitir maior vida útil ao bloco, pois as camisas podem ser trocadas quando apresentam desgaste.
O pistão, normalmente fabricado em alumínio, trabalha em movimento alternado no cilindro
transmitindo a força do gás de expansão à biela e então ao ressalto do eixo virabrequim, que gira
fornecendo a potência do motor aos demais setores. No pistão, estão localizados anéis de compressão e
raspadores de óleo. Três anéis em aço são responsáveis pela compressão do motor, podendo ser
cromados ou nitretados. Os anéis de óleo de duas peças são produzidos tanto em ferro fundido cinzento ou
nodular e também em aço. O primeiro anel que fica quase na cabeça do pistão tem a função de conter a
pressão gerada pela explosão e evitando a perda de pressão na compressão. O segundo e terceiro anel
têm funções de ajudar a reter a compressão como o primeiro e de criar uma película de óleo quando o
mesmo raspa as paredes internas do cilindro. O anel de óleo tem a função de raspar o excesso de óleo e
criar uma fina película de lubrificação para que os outros anéis tenham o mínimo de atrito evitando o
desgaste entre anéis e cilindro.
A biela e o ressalto do eixo virabrequim transmitem o movimento linear do pistão em movimento
circular do virabrequim. A extremidade menor da biela trabalha em movimento alternado junto ao pistão e a
parte maior realiza o movimento rotacional com o virabrequim. A biela é normalmente fabricada em aço
forjado, possuindo uma bucha e pino em liga de aço que a fixa ao pistão. Na parte oposta, possui
casquilhos ou bronzinas de chumbo e estanho ou bronze (Figura 4).
Figura 4. Partes de um conjunto pistão e biela.
O cabeçote é a tampa dos cilindros e é feito em alumínio ou ferro fundido (Figura 5). Nos motores Otto,
ele contém as velas de ignição e nos motores Diesel, possui bicos injetores. O cabeçote contém o sistema
de acionamento das válvulas de admissão e descarga. Normalmente, há duas válvulas por cilindro – uma
de admissão para permitir a entrada da carga no cilindro e uma de descarga para a saída dos gases
queimados do cilindro. A válvula de admissão possui maior diâmetro que a de descarga e são fabricadas
em liga de aço. Como trabalham no ambiente de queima de combustível, estão expostas a temperatura de
o
aproximadamente 700 C. As válvulas são acionadas através de um sistema de comando de válvulas e
balancins. Normalmente estão fechadas por meio da pressão de molas. São abertas quando o ressalto do
eixo de comando de válvulas aciona cada balancim. O eixo de comando de válvulas é acionado pelo eixo
virabrequim por engrenagens, correia ou corrente dentada. Duas voltas do virabrequim fornecem uma volta
ao comando de válvulas. A imagem do virabrequim e comando de válvulas está na Figura 6.
Figura 5. Partes de um cabeçote.
Na parte inferior do bloco do motor está o cárter, que fecha o bloco com uma tampa em aço moldado
ou alumínio. O cárter funciona como o reservatório de óleo que lubrifica o sistema. O óleo lubrificante é
succionado por uma bomba de óleo, acionada pelo eixo virabrequim, e é dirigido às partes móveis do motor
através de canais internos. A bomba de água, eixo do ventilador e dínamo são movidos pelo eixo
virabrequim por um sistema de correias e polias.
Figura 6. Eixo virabrequim e eixo de comando de válvulas.
No motor Otto, um distribuidor é montado na parte posterior do bloco e possui um sistema de avanço
acionado por um mecanismo mecânico ou à vácuo que controla o ponto de ignição da vela. O distribuidor é
acionado por engrenagens pelo eixo do comando de válvulas e trabalha com metade da velocidade do
virabrequim. No motor Diesel, uma bomba injetora, acionada pelo comando de válvulas do motor, e bicos
injetores são utilizados e um bico injetor é montado na parte superior de cada cilindro.
3. Funcionamento dos motores
O cilindro, usualmente fixo, é fechado em uma extremidade e é onde desliza um pistão intimamente
ajustado. O movimento de ida e volta do pistão varia o volume do cilindro entre a face superior do pistão e a
extremidade fechada do cilindro. A face inferior do pistão é ligada ao eixo virabrequim por meio de uma
biela de conexão. O virabrequim transforma o movimento alternativo do pistão em movimento circular. Em
motores com vários cilindros, o virabrequim tem uma parte excêntrica para cada biela, de modo que a
potência de cada cilindro seja aplicada ao virabrequim no ponto apropriado de sua rotação. Os eixos
virabrequins têm volantes pesados e contrapesos, que pelas suas inércias minimizam a irregularidade do
movimento do eixo. Um motor pode ter de um a vários cilindros.
O sistema de fornecimento de combustível de um motor de combustão interna consiste de um tanque,
uma bomba de combustível, e um dispositivo para vaporizar ou atomizar o combustível líquido. Nos motores
de ciclo Otto este dispositivo é o carburador, ou nos modelos mais recentes, um sistema de injeção de
combustível. Na maioria dos motores com carburador, o combustível vaporizado é conduzido aos cilindros
através dutos de admissão.
O combustível é admitido por cada cilindro e os gases são expelidos através de válvulas operadas
mecanicamente. As válvulas são normalmente mantidas fechadas por meio da pressão de molas e são
abertas no instante apropriado durante o ciclo de operação por ressaltos que são engrenados ao eixo
virabrequim. Por volta dos anos 80, sistemas mais sofisticados de injeção de combustível, também usados
em motores de ciclo Diesel, têm substituído largamente os métodos tradicionais de fornecimento da mistura
apropriada de ar e combustível. Em motores com injeção de combustível, sistemas de monitoramento
controlados mecanicamente ou eletronicamente injetam a quantidade apropriada de mistura diretamente no
cilindro ou na válvula de admissão no instante oportuno. A mistura vaporiza assim que entra no cilindro.
Este sistema é mais eficiente que o carburador gerando maior potência e produz menos poluição.
Em todos os motores deve existir algum meio de ignição do combustível. Por exemplo, o sistema de
ignição do motor de ciclo Otto consiste em uma fonte de baixa voltagem, de corrente contínua que é
conectada ao enrolamento primário de um transformador, chamado de bobina de ignição. A corrente é
interrompida várias vezes por segundo por uma chave automática chamada de platinado. A pulsação da
corrente no primário induz a uma alta voltagem pulsante no enrolamento secundário. A alta voltagem é
distribuída para cada cilindro em seqüência por meio de um mecanismo de rotação chamado de distribuidor.
O dispositivo de ignição é a vela de centelha, ou vela de ignição, um condutor isolado disposto na
parede ou no topo de cada cilindro. Na parte inferior da vela existe uma pequena folga entre dois
condutores. A alta voltagem forma um arco voltaico entre esta folga, formando uma faísca que faz a ignição
da mistura no cilindro.
Figura 7. Conjunto pistão-biela-virabrequim do motor de Ciclo Otto.
Devido ao calor da combustão, todos os motores devem ser equipados com algum tipo de sistema de
refrigeração. Alguns motores de avião e automóveis, pequenos motores estacionários, e motores externos
de barcos são refrigerados pelo ar. Neste sistema, a superfície externa do cilindro tem várias aletas
dispostas com uma grande área de radiação do calor do cilindro. Outros motores são refrigerados por água
e têm dutos internos no cilindro por onde circula água responsável por roubar o calor do motor. A água
circula pelos dutos forçada por meio de uma bomba de água e é resfriada nas serpentinas finas do radiador.
Diferentes das máquinas a vapor e turbinas, os motores de combustão interna não desenvolvem torque
quando dão partida, e um torque inicial deve ser fornecido para girar o eixo virabrequim por meio de um
motor elétrico ou um motor de arranque que é conectado por meio de engrenagens ao virabrequim com
uma embreagem automática que desengata as engrenagens após a partida do motor. Pequenos motores
podem ter partida manual girando o virabrequim com uma alavanca ou puxando uma corda enrolada várias
vezes no volante do motor. Métodos de partida de grandes motores incluem partida com inércia, que
consiste em um volante que é girado manualmente ou por motor elétrico até a energia cinética ser suficiente
para girar o virabrequim, e partida por explosão, que consiste na explosão de um cartucho que movimenta
uma roda acoplada ao motor. Estes tipos de partida são largamente usados em partidas de motores de
avião.
3.1 Motores de ciclo Otto
Um motor de ciclo Otto típico é um motor de quatro tempos, ou seja, em um ciclo completo, seus
pistões desenvolvem quatro tempos, dois próximos da cabeça do cilindro e dois distantes da cabeça do
cilindro. Os motores de dois tempos combinam em dois cursos as funções dos de quatro tempos, sendo
assim, há um curso motor para cada volta completa do virabrequim. Porém, possuem eficiência menor do
que os de quatro tempos.
A eficiência de um motor de ciclo Otto moderno é limitada por vários fatores, incluindo perdas por
refrigeração e por atrito. Em geral, a eficiência destes tipos de motores é determinada pela taxa de
compressão do motor. A taxa de compressão, relação entre os volumes máximos e mínimos da câmara de
combustão, é usualmente cerca de 8:1 ou 10:1. Maiores taxas de compressão, acima de 15:1, com um
conseqüente incremento de eficiência, são possíveis com o uso de combustíveis antidetonantes de alta
octanagem. A eficiência de um moderno motor Otto varia na faixa de 20 a 25%, em outras palavras,
somente esta porcentagem da energia calorífica do combustível é transformada em energia mecânica.
3.1.1 Funcionamento do motor de ciclo Otto de quatro tempos
Seu ciclo é dividido em quatro tempos a seguir: admissão, compressão, expansão (ou potência), e
o
o
descarga. Em cada tempo, o virabrequim gira 180 em torno de seu eixo, sendo necessários 720 para um
ciclo completo.
Admissão
Durante o primeiro tempo do ciclo, a admissão, o pistão se move do ponto morto superior (PMS) para o
ponto morto inferior (PMI) do cilindro enquanto que simultaneamente a válvula de admissão se abre,
formando-se uma pressão abaixo da atmosférica no interior do cilindro. O movimento do pistão durante este
tempo suga uma quantidade de mistura de ar e combustível para dentro do cilindro devido à diferença de
pressão.
Figura 8. Fase de admissão.
Compressão
Durante a compressão, o pistão se move do PMI ao PMS do cilindro comprimindo a mistura ar e
combustível na câmara de combustão, espaço vazio no topo do cilindro quando o pistão está no PMS.
Neste tempo as válvulas de admissão e descarga se encontram fechadas.
Figura 9. Fase de compressão.
Expansão
Pouco antes de o pistão atingir o PMS, o sistema de ignição transmite corrente elétrica à vela, fazendo
soltar uma faísca entre seus eletrodos, que inflama a mistura fortemente comprimida, havendo grande
incremento de pressão e temperatura. A combustão ocorre principalmente na condição de volume
constante. Os gases queimados expandem exercendo pressão sobre o pistão, que é movido do PMS para o
PMI no terceiro tempo. A expansão também ocorre com as duas válvulas fechadas. Pouco antes do PMI, a
válvula de descarga se abre. A pressão e temperatura se reduzem durante a expansão. É nesta fase que se
produz energia mecânica.
Figura 10. Fase de expansão.
Descarga
Durante o último tempo, a descarga, o pistão se desloca do PMI para o PMS, encaminhando os gases
queimados para fora do cilindro por meio da válvula de descarga, que é aberta, deixando assim o cilindro
pronto para repetir um novo ciclo. A válvula de admissão permanece fechada. A pressão durante esta fase
é pouco superior à pressão atmosférica. A válvula de descarga se fecha próxima do fim da fase. Parte dos
gases ainda permanece no volume da câmara de combustão. A nova carga de ar e combustível que será
admitida no próximo ciclo é misturada a estes gases residuais.
Figura 11. Fase de descarga.
3.1.2 Funcionamento do motor de ciclo Otto de dois tempos
O princípio geral de um motor dois tempos é encurtar o período em que o combustível é introduzido à
câmara de combustão e em que os gases liberados são expelidos em uma pequena fração da duração do
tempo ao invés de permitir que cada uma destas operações ocupe um tempo inteiro. Nos motores de dois
tempos mais simples, as válvulas do cabeçote são substituídas por válvulas tubulares ou janelas de
transferências – aberturas na parede do cilindro que são cobertas pelo pistão no final de seu percurso para
cima.
A lubrificação do conjunto pistão-biela-virabrequim é feita adicionando-se óleo ao combustível, e ocorre
no momento em que a mistura de ar, combustível e óleo é introduzida no cilindro para posterior queima.
No primeiro tempo do ciclo, quando ocorrem a admissão e compressão simultaneamente, durante o
movimento ascendente do pistão, do PMI ao PMS, a janela de transferência e as janelas de admissão e
descarga permanecem fechadas, devido à geometria de posição das mesmas em relação ao curso do
pistão. Nessas condições, origina-se vácuo parcial na parte inferior do motor, ao mesmo tempo em que
ocorre compressão da mistura na câmara de compressão acima do pistão. Próximo ao PMS, a saia do
pistão permite a abertura da janela de admissão e o vácuo succiona a mistura para a parte inferior do motor.
Figura 12. Fase de admissão e compressão do motor de ciclo Otto de dois tempos.
Quando o pistão aproxima-se do PMS, o sistema de ignição transmite corrente elétrica à vela, fazendo
soltar uma faísca entre seus eletrodos, que inflama a mistura fortemente comprimida na parte superior do
pistão. A pressão de expansão dos gases provenientes da combustão atua sobre o pistão, empurrando-o
em direção ao PMI. Ocorrem então o segundo tempo, a expansão e descarga. Durante o curso
descendente do pistão, a janela de transferência e o canal de admissão permanecem fechados,
comprimindo-se assim a mistura admitida na parte inferior do motor. Próximo ao PMI, a cabeça do pistão
permite a abertura da janela de transferência e o canal de descarga, permitindo que os gases queimados
sejam expelidos, ao mesmo tempo em que a nova mistura é injetada para a câmara do cilindro, através da
janela de transferência. Desta forma, a nova mistura, ao entrar no cilindro, ajuda a expelir os gases
queimados pela janela de descarga.
Figura 13. Fase de expansão e descarga do motor de ciclo Otto de dois tempos.
3.2 Motores de ciclo Diesel
Teoricamente, o motor de ciclo Diesel difere do ciclo Otto por ter sua combustão a volume constante ao
invés de ocorrer à pressão constante e utiliza alta taxa de compressão.
A eficiência do motor tipo Diesel, que é geralmente determinada pelos mesmos fatores que do ciclo
Otto, é maior que de qualquer motor do ciclo Otto e atualmente atingem mais que 40%. Motores tipo Diesel
são, geralmente, motores de baixa rotação, com a velocidade do virabrequim entre 100 a 750 rpm quando
comparados aos 2.500 a 5.000 rpm de um motor típico de ciclo Otto. Alguns tipos de Diesel, porém,
trabalham em velocidades até 2.000 rpm. Devido ao fato de motores de ciclo Diesel usarem taxas de
compressão de 14:1 ou mais, estes são geralmente mais pesados, e esta desvantagem é compensada pela
sua grande eficiência e pelo fato de poderem ser operados com óleos combustíveis mais baratos.
3.2.1 Funcionamento do motor de ciclo Diesel de quatro tempos
Na admissão, só ocorre entrada de ar pela válvula de admissão, quando o pistão percorre o cilindro do
PMS ao PMI. Nesta fase, apenas a válvula de admissão está aberta.
No segundo tempo, a compressão, com as válvulas fechadas, o ar é comprimido a uma pequena
o
fração de seu volume inicial e é aquecido a aproximadamente 440 C devido a esta compressão, com a
pressão também sofrendo elevação. Quando o pistão quase atinge o PMS, o combustível é injetado na
câmara de combustão e se queima instantaneamente devido à alta temperatura do ar na câmara. A ignição
ocorre depois de curto atraso e a pressão aumenta rapidamente ocorrendo uma onda de pressão.
Esta combustão movimenta o pistão para baixo no terceiro tempo, ou expansão. O trabalho é realizado
pela pressão do gás sobre o pistão. Durante a fase de expansão, a temperatura e pressão do gás queimado
se reduzem. Quando o pistão se aproxima do PMI, a válvula de descarga se abre.
O quarto tempo, a descarga, ocorre com o pistão expulsando os gases queimados pela válvula de
descarga. Próximo ao PMS, a válvula de admissão se abre novamente e o ciclo é repetido.
Figura 14. Fases do motor ciclo Diesel de quatro tempos: admissão; compressão; expansão; e descarga.
4. Comparativo entre motores Otto e Diesel de quatro tempos
Motor Otto
Motor Diesel
É desejável um combustível com maior temperatura
de autoignição, como a gasolina e etanol.
Uma mistura de ar e combustível em forma de gás é
induzida no cilindro na fase de admissão através do
carburador ou sistema de injeção com bomba e bico
injetor.
Uma faísca é requerida para queimar o combustível,
sendo necessário um sistema de ignição.
É desejável um combustível com baixa temperatura
de autoignição, como o óleo diesel.
A quantidade de ar induzida é fixa, mas a
quantidade de combustível injetada varia de acordo
com a bomba. A relação ar-combustível é variada
de acordo com a variação da carga.
A combustão ocorre devido à autoignição do
combustível, não sendo necessário um sistema de
ignição.
Taxa de 14 a 22:1 é aplicada. O limite superior da
taxa é definido pela alto aumento de peso do motor.
O motor tende a ter pré-ignição com baixa taxa de
compressão do motor.
É aplicada uma taxa de compressão de 6 a 10,5:1.
O limite superior é definido pela qualidade
antidetonante do combustível.
O motor tende a ter pré-ignição com alta taxa de
compressão.
A eficiência em carga parcial é baixa, uma vez que
a relação ar/combustível não sofre muita variação.
Um sistema de injeção de combustível multi ponto
(MPFI) é utilizado para aumentar a eficiência.
O custo do combustível é mais alto.
O ruído e vibração do motor são inferiores.
Os principais poluentes são monóxido de carbono
(CO), óxidos de nitrogêncio (NO x) e hidrocarbonetos
(HC)
A eficiência em carga parcial é boa. Assim que a
carga se reduz, o fornecimento de combustível pode
ser reduzido e uma mistura pobre pode ser utilizada.
O custo do diesel é mais baixo. Além disto, como
possui maior densidade e é vendido em base de
volume, maior massa é obtida com 1 L.
Maior vibração e ruído devido a componentes mais
pesados devido à maior taxa de compressão.
Além de CO, NOx e HC, fuligem e fumaça também
são expelidos na atmosfera.
6. Comparativo entre motores dois tempos e quatro tempos
Motor dois tempos
Motor quatro tempos
Uma fase de potência e um ciclo completo são
obtidos a cada volta do virabrequim.
O movimento circular do virabrequim é mais
uniforme e portanto um volante de inércia mais leve
é exigido pra girar o eixo uniformemente.
Uma fase de potência e um ciclo são obtidos a cada
duas voltas do virabrequim.
O movimento do virabrequim é mais desuniforme
por existir apenas uma fase de potência a cada
duas revoluções do eixo. Portanto um volante de
inércia mais pesado é exigido pra girar o eixo
uniformemente.
A potência gerada para um mesmo tamanho de
motor dois tempos é menor, e para a mesma
potência gerada, o motor é maior em tamanho, pois
uma fase de potência ocorre a cada revolução.
Devido ao maior peso e presença de mecanismo de
válvulas, o custo inicial é maior.
Devido ao fato da descarga ocorrer numa fase
separada e maior tempo de indução, possui maior
eficiência.
Utilizado onde a alta eficiência é exigida como
automóveis, geradores e aviões.
A potência gerada para um mesmo tamanho de
motor quatro tempos é maior, e para a mesma
potência gerada, o motor é menor em tamanho, pois
uma fase de potência ocorre a cada revolução.
O motor é leve em peso e não possui sistema de
válvulas. Desta forma, seu custo inicial é menor.
Possui menor eficiência térmica e volumétrica. Parte
dos gases não queimados escapa durante a fase de
descarga.
Usado onde é importante o baixo custo, baixo peso
e compacidade, como motores costais, scooters,
ciclomotores, cortadores de grama, barcos,
motocicletas, etc. Motores diesel dois tempos são
utilizados em navios grandes e locomotivas.
Normalmente, são arrefecidos a ar e o desgaste é
maior. Usualmente, o óleo é misturado ao
combustível.
Normalmente, são arrefecidos a água, com menor
desgaste. Consome menor quantidade de
lubrificante e este é colocado no cárter, não sendo
misturado ao combustível.
5. Sistemas complementares do motor
O motor exige sistemas complementares para seu funcionamento, destacando os sistemas de
combustível, admissão e descarga, lubrificação, refrigeração, elétrico e governador.
6. Terminologia básica
Diâmetro do cilindro (d) – é o diâmetro interno do cilindro do motor.
Curso do pistão (L) – durante o percurso do pistão, existem limites
superiores e inferiores onde o movimento do pistão é revertido.
A distância linear entre estes limites é o curso do pistão. É igual a
duas vezes o tamanho do ressalto, L = 2a, onde a é o raio do ressalto.
Ponto morto superior (PMS) – é a posição que o pistão atinge na parte
superior do cilindro de seu curso.
Ponto morto inferior (PMI) – é a posição que o pistão atinge na parte
inferior do cilindro de seu curso.
Câmara de compressão (Vc) – é o volume contido no cilindro na parte superior do pistão quando este se
encontra no PMS.
Volume do curso do pistão (Vp) – é o volume varrido pelo pistão quando este se desloca do PMI ao PMS.
Vp 
 d2 L
4
eq. 1
A cilindrada do motor é calculada multiplicando-se o volume do curso Vp pelo número de cilindros do
motor, e se refere a capacidade que um motor tem de absorver, em volume, uma quantidade de mistura ar e
combustível para dentro do cilindro do motor.
Volume do cilindro (V) – é o volume total do cilindro, incluindo o volume do curso do pistão e o volume da
câmara de compressão.
V Vp  Vc
eq. 2
Taxa de compressão (TC) – é a relação entre o volume quando o pistão está no PMI pelo volume quando
o pistão está no PMS. Portanto, é a relação do volume total do cilindro (V) pelo volume da câmara (Vc).
TC 
V p  Vc
Vc
eq. 3
7. Exercícios
1) Um motor ciclo Otto 4T de quatro cilindros tem o diâmetro do cilindro de 8,3 cm e curso do pistão de 6,9
cm. Calcule sua cilindrada. (4T = quatro tempos).
3
(R: 1.492,6 cm ).
2) Considerando o motor acima, calcule a taxa de compressão (TC) se o volume de cada câmara de
3
compressão mede 54 cm .
(R: 7,9:1 ou 7,9 para 1).
3) Um motor 3.0 L de seis cilindros ciclo Otto trabalha no ciclo de quatro tempos. O motor tem taxa de
compressão de 9:1 e é quadrado (o diâmetro do cilindro tem a mesma medida do curso do pistão).
Determine o diâmetro do cilindro (d), curso do pistão (L) e a câmara de compressão (Vc).
3
(R: 8,6 cm, 8,6 cm e 62,5 cm ).
4) Considere um motor de quatro cilindros 4T com diâmetro de 8,5 cm e curso do pistão de 8,8 cm e taxa de
compressão de 9:1. Calcule o volume do curso do pistão (Vp), volume do cilindro (V), cilindrada e câmara de
3
3
3
3
compressão (Vc). (R: 499 cm , 561,4 cm , 1996 cm , 62,4 cm ).