Combustão Interna-Motores a dois tempos

MOTORES 2 TEMPOS.

Figura1- Motor a dois tempos.

Motor a dois tempos é um tipo de motor de combustão interna de mecanismo simples. Ou seja, ocorre um ciclo de admissão, compressão, expansão e exaustão de gases a cada volta do eixo. Diferente dos motor de quatro tempos, as etapas de funcionamento não ocorrem de forma bem demarcada, havendo admissão e exaustão de gases simultaneamente, por exemplo.
Um tempo de funcionamento do motor é percurso do ponto morto inferior ao ponto morto superior da trajetória do pistão. Assim, um tempo equivale a meia volta do eixo de manivelas. No caso, chama-se o primeiro tempo de compressão e admissão, o segundo, de escape e transferência de calor.
Motores de pequenino porte, a 2 tempos, não utilizam o cárter como depósito de óleo. A lubrificação obtém-se adicionando óleo diretamente ao combustível, na proporção típica de 1 volume de óleo para 40 de combustível, ou com a utilização de algum dispositivo de lubrificação automática, como o Lubrimat dos automóveis DKW ou o Autolub de algumas motocicletas. Durante a combustão, o óleo contido no combustível deposita-se nas superfícies metálicas lubrificando os elementos a medida em que passa da câmara de combustão para o cárter.

Estes motores frequentemente não possuem válvulas propriamente ditas, têm duas janelas na parede da câmara de combustão, para comunica-la com o exterior e o cárter:

A janela de admissão, por onde vai ser introduzida a mistura gasosa formada pelo ar e pelo combustível.
A janela de comunicação entre o cilindro e o cárter, à qual também se dá o nome de "transfere";
A janela de escape, colocada na parte superior do cilindro e que faz a comunicação deste com o exterior, permitindo a saída dos gases queimados provenientes da combustão.

Figura 2- Motor a dois tempos.

O funcionamento ocorre conforme a seguinte seqüencia:


À medida em que ocorre o movimento ascendente do êmbolo, o mesmo obstrui as janelas, e em seguida comprime a mistura gasosa existente na parte superior do cilindro.
Ao mesmo tempo cria-se um vácuo no cárter, que força a admissão de ar atmosférico no interior do mesmo.
Quando o êmbolo atinge o ponto morto superior dá-se a ignição, devido à libertação da faísca na vela. Os gases pressionam o pistão em direcção ao ponto morto inferior, produzindo assim trabalho, movimentando a cambota. Durante esta etapa, o êmbolo libera a janela de escape possibilitando a saída dos produtos de combustão.
Próximo ao ponto morto inferior, o pistão abre a janela de transferência. Ao mesmo tempo, seu movimento descendente pressuriza o carter, forçando a nova mistura a penetrar na câmara o que também contribui na exaustão de gases de combustão. Ao término desta fase o motor fica nas condições iniciais permitindo que o ciclo se repita.

Desempenho

Comparando motores de mesmo porte (capacidade volumétrica e velocidade de rotação), motores de dois tempos têm maior potência em relação a motores de quatro tempos. Nas máquinas de dois tempos, como descrito a cima, ocorre um tempo de combustão por cilindro a cada volta da árvore de manivelas, enquanto nas máquinas de quatro tempos, ocorre um tempo de combustão a cada duas voltas.
Por outro lado, motores de dois tempos de pequeno porte operam com menor eficiência térmica em decorrência da baixa qualidade de queima devida a deficiente mistura entre ar e combustível e conexão direta entre janelas de admissão e exaustão. Com isto, não é correto concluir que os mesmos têm o dobro da potência comparados aos de quatro tempos.
Estas limitações provocam emissão de combustíveis não queimados através dos gases de exaustão como monóxido de carbono, fuligem e hidrocarbonetos, elevando o consumo (em cerca de 30%) e emissões atmosféricas.
A concepcão mais simples e a maior densidade de potência tornam os motores de dois tempos uma máquina leve dentre os motores a pistão o que leva-os a equipar aviões e máquinas portáteis de baixo custo.

Combustão Interna-Motor a quatro tempos

O Ciclo de Otto é um ciclo termodinâmico (constitui-se de uma sequência de processos após os quais a matéria que o experimentou retorna ao estado inicial), que idealiza o funcionamento de motores de combustão interna por ignição por centelha. Motores baseados neste ciclo equipam a maioria dos automóveis de passeio atualmente. Para esta aplicação, é possível construir motores a quatro tempos mais eficientes e menos poluentes em comparação aos motores a dois tempos, apesar do maior número de partes móveis, maior complexidade, peso e volume, comparando motores de mesma potência.

Ciclo mecânico

Considerando o uso de apenas duas válvulas que são comandadas pelos ressaltos de árvore de cames, uma designada por válvula de admissão, que permite a introdução no cilindro de uma mistura gasosa composta por ar e combustível e outra designada como válvula de escape, que permite a expulsão para a atmosfera dos gases queimados, o ciclo de funcionamento de um motor de combustão a quatro tempos é o seguinte:

1. Com o êmbolo (também designado por pistão) no PMS (ponto morto superior) é aberta a válvula de admissão, enquanto se mantém fechada a válvula de escape. A dosagem da mistura gasosa é regulada pelo sistema de alimentação, que pode ser um carburador ou pela injeção eletrônica, em que se substitui o comando mecânico destes sistemas por um electrónico e conseguindo-se assim melhores prestações, principalmente quando solicitadas respostas rápidas do motor. O êmbolo é impulsionado para baixo pelo veio de manivelas (virabrequim), move-se então até ao PMI (ponto morto inferior). A este passeio do êmbolo é chamado o primeiro tempo do ciclo, ou tempo de admissão.

Figura 1_Tempo de admissão.

2. Fecha-se nesta altura a válvula de admissão, ficando o cilindro cheio com a mistura gasosa, que é agora comprimida pelo pistão, impulsionado no seu sentido ascendente em direcção à cabeça do motor pelo veio de manivelas até atingir de novo o PMS. Na animação observa-se que durante este movimento as duas válvulas se encontram fechadas. A este segundo passeio do êmbolo é chamado o segundo tempo do ciclo, ou tempo de compressão.

Figura 2_Tempo de compressão.

3. Quando o êmbolo atingiu o PMS, a mistura gasosa que se encontra comprimida no espaço existente entre a face superior do êmbolo e a cabeça do motor, denominado câmara de combustão, é inflamada devido a uma faísca produzida pela vela e explode. O aumento de pressão devido ao movimento de expansão destes gases empurra o êmbolo até ao PMI, impulsionando desta maneira o veio de manivelas e produzindo a força rotativa necessária ao movimento do eixo do motor que será posteriormente transmitido às rodas motrizes. A este terceiro passeio do êmbolo é chamado o terceiro tempo do ciclo, tempo de explosão, tempo motor ou tempo útil, uma vez que é o único que efetivamente produz trabalho, pois durante os outros tempos, apenas se usa a energia de rotação acumulada no volante, o que faz com que ele ao rodar permita a continuidade do movimento do veio de manivelas durante os outros três tempos.

Figura 3_Tempo de combustão.

4. O cilindro encontra-se agora cheio de gases queimados. É nesta altura, em que o êmbolo impulsionado pelo veio de manivelas retoma o seu movimento ascendente, que a válvula de escape se abre, permitindo a expulsão para a atmosfera dos gases impelidos pelo êmbolo no seu movimento até ao PMS, altura em que se fecha a válvula de escape. A este quarto passeio do êmbolo é chamado o quarto tempo do ciclo, ou tempo de exaustão(escape).

Figura 4_Tempo de escape.

Após a expulsão dos gases, o motor fica nas condições iniciais permitindo que o ciclo se repita. A seguir temos o funcionamento completo de um motor quatro tempos.

Figura 5_Funcionamento completo do motor a quatro tempos

Motores de múltiplas válvulas

Esses motores são apenas aperfeiçoamentos para o ciclo otto ou quatro tempos e sua única diferença é que existem pelo menos duas válvulas para cumprir uma única função ao mesmo tempo. Em um motor convencional, existe uma válvula para admissão e uma para exaustão. Existem atualmente 3 configurações para motores multiválvulas, são os modelos com 3, 4 ou 5 válvulas por cilindro. No caso do motor que possui 3 válvulas por cilindro, 2 são para admissão e uma apenas para exaustão, com 4 válvulas, 2 são para admissão e 2 para exaustão e no caso de 5 válvulas são 3 para admissão e 2 para exaustão. A principal função de um motor de múltiplas válvulas é maximizar o fluxo de gases que entram(entra mais oxigênio) e saem(exausta mais gases com menos força) do motor, conseguindo deste modo uma eficiência maior da combustão.

Motor de foguete

Motor de foguete - é o Motor que impulsiona um veículo expelindo gases de combustão em alta pressão por tubeiras situadas em sua parte traseira.
Diferente de um motor a jato por transportar seu próprio oxidante, o que lhe permite operar na ausência de um suprimento de ar. Os motores de foguete vêm sendo amplamente utilizados em vôos espaciais, nos quais sua grande potência e capacidade de operar no vácuo são essenciais, mas também podem ser utilizados para movimentar mísseis, aeroplanos e automóveis.
A força no sentido do movimento(o empuxo) que atua sobre um foguete é produzida porque a queima do combustível em seu interior exerce uma enorme pressão sobre as paredes da câmara de combustão, exceto na abertura por onde os gases escapam, situada em sua porção posterior.
A força resultante não-equilibrada sobre as paredes dianteiras da câmara impulsiona o foguete para a frente. A magnitude do empuxo depende da massa e da velocidade dos gases expelidos. Os motores de foguete podem utilizar combustível sólido ou líquido, ou mesmo ambos, numa conformação híbrida, que realmente se faz necessária ao vôo espacial, uma vez que cada tipo de combustível oferece uma característica desejável (o combustível sólido possui maior capacidade de geração de empuxo, mas sua queima dificilmente pode ser controlada, o que pode originar desequilíbrios na ascensão e até retirar o foguete de sua trajetória prevista; o líquido é justamente o contrário: tem menor empuxo por unidade de volume, mas pode ser injetado mais controladamente na câmara de combustão, com o acréscimo de ser altamente tóxico e corrosivo, (o que causa uma problemática em seu armazenamento) que provavelmete se mostra imprescindível para este fim.
O motor consiste em um invólucro e no combustível, com um sistema de ignição para dar início à combustão e uma cavidade central para assegurar uma queima completa e por igual. Os motores de combustível líquido são mais complexos, já que o combustível e o oxidante são armazenados separadamente e depois misturados na câmara de combustão. O oxigênio e o hidrogênio líquidos são os combustíveis mais comuns.

Motores- Uma Introdução

Definição:

Dispositivo capaz de converter outras formas de energia em energia mecânica, a fim de movimentar uma máquina ou veículo.

Histórico:

Ao longo do tempo, o homem aproveitou-se de vários recursos da natureza cujo o funcionamento assemelhança ao princípio de funcionamento de um motor.
São esses recursos: água, vento, tração animal,vapor.
Confira a seguir o tipo de energia que essses recursos fornecem e sua conversão em energia mecãnica:

• Tração animal:
  enerrgia 'humana' (adqurida na alimentação) ---> energia mecãnica
  -Água:
  energia cinética --> energia mecânica
  -Vento:
  energia cinética --> energia mecânica
  -Vapor:
  energia térmica --> energia mecânica
  

Vejamos a seguir uma síntese sobre os mais diversos tipos de motores, como, motor de combustão interna,motor de combustão externa,motor a ar comprimido,motor elétrico, motor híbrido,motor a vapor, motor foguete,etc..