Este documento descreve e compara os motores de dois e quatro tempos. Primeiro, fornece uma breve história dos motores de combustão interna e define o motor de dois tempos, descrevendo suas principais partes e funcionamento. Em seguida, compara o motor de dois tempos com o de quatro tempos, notando que o motor de dois tempos tem uma constituição mais simplificada, mas teoricamente pode produzir o dobro da potência. Finalmente, discute avarias, manutenção e melhorias potenciais para o motor de dois tempos.
Trabalho Escrito Sobre Cultura De Girassol De MultiplicaçãO
Motor de dois tempos
1. INSTITUTO POLITÉCNICO DE SANTARÉM
ESCOLA SUPERIOR AGRÁRIA DE SANTARÉM
CURSO DE LICENCIATURA EM ENGENHARIA DA
PRODUÇÃO ANIMAL
ESTUDO SOBRE O MOTOR A DOIS TEMPOS
Trabalho com vista à dispensa da parte prática
da unidade curricular de Agricultura Geral e
Máquinas Agrícolas I
David Quintino – nº2439
Marcos Vechini – nº2676
Daniel Mirrado – nº2709
Raphael Lucas – nº090318013
SANTARÉM
2009
2. ÍNDICE GERAL
1– INTRODUÇÃO HISTÓRICA .................................................................. 2
2– OBJECTIVOS ........................................................................................ 4
3– MOTOR A DOIS TEMPOS .................................................................... 4
3.1 – Definição ..................................................................................................... 4
3.2 – Constituição ................................................................................................. 4
3.3 – Funcionamento ............................................................................................ 8
3.4 – Enquadramento ......................................................................................... 10
3.5 – Avarias, manutenção e melhorias .............................................................. 11
4– MOTOR A DOIS TEMPOS vs. MOTOR A QUATRO TEMPOS ........... 12
5– CONCLUSÕES .................................................................................... 13
6– BIBLIOGRAFIA .................................................................................... 14
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3. 1– INTRODUÇÃO HISTÓRICA
A invenção do motor a vapor no século XVIII e a Revolução Industrial, vieram
mudar completamente a tecnologia no transporte e na mecanização. A teoria
fundamental dos motores de combustão interna de dois tempos foi publicada
por Nicolas Léonard Sadi Carnot, inventor do ciclo de Carnot, em 1824. O
primeiro motor de combustão interna foi construído em 1860 por Étienne
Lenoir, constituído por um único cilindro e tinha um elevado consumo de
carvão. Dois anos depois, Beau de Rochas estabeleceu os fundamentos para
o funcionamento dos motores de combustão interna:
1. Relação superfície-volume do cilindro deve ser a menor possível;
2. Processo de expansão deve ser o mais rápido possível;
3. Expansão máxima possível;
4. Pressão máxima possível no início da expansão;
Os dois primeiros pontos têm como objectivo reduzir a perda de calor através
do cilindro. O terceiro ponto considera que quanto maior expansão (curso do
êmbolo) maior é o trabalho produzido e o quarto ponto considera que quanto
maior a pressão maior é o trabalho produzido na expansão. Em 1876,
Nikolaus August Otto construiu um motor com melhores performances,
reinventando o princípio do motor de quatro tempos, proposto por Beau de
Rochas e em seguida esquecido. Já em 1893 Rudolf Diesel descreve um
novo tipo de motor de combustão interna diferente do motor de Otto,
utilizando como combustível o óleo diesel. Assim os motores de combustão
interna são classificados em relação ao seu princípio de funcionamento
baseado no ciclo Otto ou no ciclo Diesel. O ciclo de funcionamento é o
conjunto de transformações na massa gasosa no interior da câmara de
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4. combustão, desde a sua admissão, até a sua eliminação para o exterior
(escape). Os motores baseado no ciclo Otto ou de ignição por centelha,
utilizam a energia da centelha elétrica da vela de ignição para dar início a
reação de combustão, enquanto que os motores do ciclo diesel ou motores
de ignição por compressão utilizam o aumento da temperatura devido a
compressão de ar dentro da câmara. Após a compressão, o combustível é
pulverizado na massa de ar quente dando início a combustão. Ambos os
ciclos podem ser completados em dois ou quatro movimentos do êmbolo.
Quando o motor completa o seu ciclo em dois movimentos do êmbolo (ou
uma volta da cambota) é chamado de motor de dois tempos e quando
completa o ciclo em quatro movimentos do êmbolo (ou duas voltas da
cambota) é chamado motor de quatro tempos.
O motor de combustão interna foi convencionado a ser utilizado para o
trabalho e transporte, devido as suas características, a flexibilidade para
rodar em diversas velocidades, potência para propulsão de diversos tipos de
veículos. O desenvolvimento do motor a dois tempos pareceu ser um passo
revolucionário na mecanização, pois devido a sua simplicidade e aparente
potência prometia fazer esquecer o motor a quatro tempos. Com a passagem
dos tempos isso não aconteceu, sendo o motor a 4 tempos o mais
diversificado em todo o mundo e objecto de inúmeros melhoramentos. O
motor a dois tempos, por outro lado, manteve a sua estrutura muito
semelhante a inicial e devido a factores importantes como a eficiência e
poluição tem havido a tendência de desaparecer do mercado.
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5. 2– OBJECTIVOS
Com este estudo pretendeu-se aprofundar os nossos conhecimentos sobre o
motor a dois tempos desenvolvendo uma pesquisa sobre a sua história, como
se pode definir, como se constitui, como funciona, quais os cuidados de
manutenção, as avarias e melhoramentos que se podem fazer e
comparando-o com o motor a quatro tempos.
3– MOTOR A DOIS TEMPOS
3.1 – Definição
O motor de combustão interna pode ser genericamente definido como um
órgão, composto por partes fixas e partes móveis, que tem como objectivo
converter a energia química do combustível em energia mecânica, facultando
assim movimento ao corpo no qual se enquadra. O motor a dois tempos pode
ser definido como um motor de combustão interna que por cada
transformação de energia (explosão), o pistão percorre duas vezes o cilindro.
3.2 – Constituição
A seguir passamos a descrever os constituintes que integram o motor a dois
tempos. Mecanicamente é bastante simples e possui poucas peças móveis.
Este divide-se em duas partes, o cárter e o cilindro. O cárter é uma câmara
selada herméticamente, normalmente em aço estampado, é o órgão que
fecha o bloco na sua parte inferior e também serve como depósito de
combustível para o motor.
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6. Figura 3 - Representação de um cárter.
No seu interior possui um contrapeso que encontra-se ligado ao eixo da
cambota, e suporta este mesmo. Na sua extremidade, o contrapeso liga-se a
biela que tem como função transformar o movimento rectilíneo do êmbolo em
movimento circular contínuo na cambota. A biela apresenta o formato de uma
barra (corpo) com orifícios nas extremidades. O orifício superior de menor
diâmetro é denominado de “pé” onde liga-se ao êmbolo, o orifício inferior de
maior diâmetro é denominado de “cabeça”. A cabeça da biela é separada em
duas partes, sendo fixadas por meio de parafusos, a fim de fazer a união da
biela com a cambota. Entre o pé da biela e o êmbolo e a cabeça da biela e a
cambota, são colocadas os casquilhos, confeccionados em bronze e
revestidas de uma liga metálica antifricção, prolongando a vida útil do motor e
evitando o desgaste.
Figura 4 - Representação de uma biela.
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7. O êmbolo encontra-se no interior do cilindro, é o órgão do motor que recebe o
movimento de expansão dos gases. Está preso à biela através do pino do
êmbolo, possui um movimento rectilíneo alternativo que dá movimento à
biela. O êmbolo possui três partes principais: o topo, que é a parte superior,
levemente concava quando possui um deflector, que tem como função
direcionar os gases no interior do cilindro. A cabeça, onde estão localizadas
as ranhuras para a colocação dos anéis de segmento, e por fim a saia, parte
abaixo do orifício do pino do êmbolo.
Figura 5 - Êmbolo com deflector.
É desejável que o êmbolo seja tão leve quanto possível, sem porém, diminuir
sua resistência e desgaste.
Os anéis de segmento estão localizados nas ranhuras da cabeça do êmbolo,
suas principais funções são:
1. Efectuar a vedação da câmara de combustão, retendo a compressão;
2. Reduzir a área de contacto entre as paredes do êmbolo e do cilindro;
3. Controlar o fluxo de óleo nas paredes do cilindro;
4. Dissipar o calor do êmbolo pelas paredes do cilindro;
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8. Existem dois tipos de anéis, de vedação e de lubrificação. Os anéis de
lubrificação estão localizados na parte inferior do êmbolo e os de vedação na
parte superior do êmbolo.
Figura 6 - Anéis de segmento.
Na extremidade superior do cilincro encontra-se a vela de ignição,
responsável pela ignição da mistura de combustível. Nas extremidades
laterias do motor econtra-se ainda dois orifícios, um de admissão (janela de
admissão) que é responsável por admitir a mistura do combustível
(ar/gasolina/óleo) para o interior do cárter e outro de escape (janela de
escape) que é responsavel por remover os gases provenientes da combustão
que encontram-se no interior do cilindro. No interior encontra-se ainda outra
janela, a janela de transferência. Esta permite a passagem da mistura do
combustível do cárter para a câmara de combustão.
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9. vela de ignição
câmara de
combustão
janela de
transferência
janela de
escape
janela de
admissão pistão/êmbolo
biela
cárter
contrapeso
Figura 7 - Constituição de um motor a dois tempos.
3.3 – Funcionamento
No motor a dois tempos o seu ciclo é constituído por apenas dois tempos,
deste modo realiza compressão/admissão e combustão/escape em apenas
dois movimentos do êmbolo. O próprio êmbolo funciona como válvula
deslizante, abrindo e fechando as janelas (admissão, escape e transferência),
por onde a mistura é admitida e os gases queimados são expulsos.
No primeiro tempo o êmbolo ascende, fechando a janela de escape e de
transferência, abrindo a janela de admissão. De seguida comprime
(Compressão) a mistura no cilindro e produz vácuo no cárter. Aproximando-
se do ponto morto superior (PMS), dá-se a admissão (Admissão) de uma
nova mistura de combustível no cárter, vindo do carburador devido ao vácuo
que se formou durante a subida do êmbolo. A seguir dá-se a ignição, por
meio de uma faísca eléctrica da vela e a consequente combustão da mistura
combustível.
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10. Figura 8 - Esquema do funcionamento de um motor a dois tempos (1º tempo).
No segundo tempo os gases da combustão expandem-se (Combustão),
fazendo o êmbolo descer, produzindo trabalho e transferindo movimento à
cambota. Ao descer, fecha a janela de admissão e comprime a mistura de
combustível no cárter. Aproximando-se do ponto morto inferior (PMI), o
êmbolo abre a janela de escape, permitindo a saida dos gases que não foram
gastos na combustão (Escape).
Ao mesmo tempo dá-se a abertura da janela de transferência, a mistura
comprimida no cárter invade o cilindro, expulsando os gases queimados que
ainda restam na câmara de combustão. Assim volta-se ao ponto inicial,
repetindo-se o ciclo.
Figura 9 - Esquema do funcionamento de um motor a dois tempos (2º tempo).
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11. 3.4 – Enquadramento
Ainda é habitual encontrar motores a dois tempos em diversos transportes e
equipamentos tal como: motorizadas, motosserras, equipamentos de
jardinagem, geradores eléctricos portáteis, rádio-modelismo, motociclos de
estrada, todo-o-terreno e água (como jet skis).
Figura 10 - Da esquerda para a direita: moto-roçadeira e kart.
Figura 11 - Da esquerda para a direita: carro telecomandado e motosserra.
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12. 3.5 – Avarias, manutenção e melhorias
As avarias mais comuns nos motores a dois tempos são: a falta de lubrifição,
o que impede o funcionamento do motor ou então o excesso de lubrificação
(que pode impedir a ignição e posterior combustão da mistura); e o desgaste
das peças do motor ou o isolamento do cárter (que poderá reduzir a
performance do motor).
A manutenção do motor a dois tempos é semelhante à do motor a quatro
tempos. No motor a dois tempos somente existe a necessidade de ter em
atenção, utilizando o óleo misturado à gasolina nas quantidades adequadas
(25ml por cada litro de gasolina).
Devido a sua simples constituição, a performance do motor a dois tempos
poderá ser melhorada simplesmente aumentando o diâmentro das janelas de
admissão e escape ou aumentando o curso do cilindro (aumento da taxa de
compressão). Já uma inovação que poderá melhorar bastante a imagem do
motor a dois tempos é a proposta de pesquisadores do Departamento de
Energia dos Estados Unidos. A inovação é um pequeno separador que
removerá o óleo e os gases não queimados na combustão do sistema de
escape do motor, sem comprometer seu desempenho. O separador recolhe o
gás saído do motor e o faz girar em alta velocidade, assim dá-se uma
separação por centrifugação do óleo, gasolina e dos gases mais leves já
resultantes da combustão. Os constituintes mais pesados serão queimados
em uma câmara de pós-combustão ou captados e removidos para reciclagem
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13. 4– MOTOR A DOIS TEMPOS vs. MOTOR A QUATRO
TEMPOS
No motor a dois tempos, a sua constituição e funcionamento é bastante
simplificado quando comparado ao motor a quatro tempos. Não necessita de
válvulas de admissão ou escape. Usa a rotação do contrapeso dentro do
cárter pressurizado para forçar o combustível a entrar no cilindro. Em teoria
possui o dobro da potência do motor a quatro tempos, pois realiza o mesmo
trabalho em apenas dois movimentos do êmbolo. Permite o seu
funcionamento em várias posições, devido ao seu sistema de lubrificação.
Possui uma resposta rápida de aceleração.
Mas apesar de o motor a dois tempos aparentar possuir vantagens
significativas em relação ao motor a quatro tempos, na realidade isto não
acontece. Devido ao seu sistema simples de lubrificação, o desgaste do
motor e das suas componenetes é muito mais rápido quando comparado com
um motor a quatro tempos. O motor a dois tempos utiliza o combustível de
uma forma muito menos eficiente (25 a 35% do combustível sai sem ser
aproveitado). São muito mais poluentes, queimando o óleo junto com o
combustível durante a combustão. Aquecem mais, devido a um maior
número de combustões durante o mesmo espaço de tempo.
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14. 5– CONCLUSÕES
Após este estudo sobre os motores a dois tempos é possível concluir e
concordar que o motor a dois tempos é economicamente viável nos veículos
de baixa cilindrada e instrumentos mecanizados onde são habitualmente
encontrados, devido à sua simplicidade, reduzido peso, potência e
principalmente um baixo custo de produção. Assim o motor a dois tempos
acaba por apresentar uma melhor relação potência/peso que a maioria dos
motores a quatro tempos. Mesmo assim a sua tendência é para desaparecer
do mercado, pois na maioria dos veículos e máquinas com necessidades de
uma grande cilindrada a sua utilização é economicamente muito pouco
viável, pois a sua manutenção requer custos muito mais elevados e a sua
durabilidade é muito menor quando comaparado a um motor a quatro
tempos.
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15. 6– BIBLIOGRAFIA
ATARES, P.; BLANCA, A. (1996) – Tractores y motores agrícolas. 3.ª edición.
Madrid, España: Coedición del Ministerio de Agricultura, Pesca y
Alimentación y de Ediciones Mundi-Prensa.
HOW STUFF WORKS (2009) – O básico sobre motores 2 tempos. Disponível
online em: http://hsw.uol.com.br/. Consulta efectuada a 30 de
Novembro de 2009.
PROJECTO FORFIE (2009) – Funcionamento de um motor de explosão a
dois tempos. Disponível online em:
http://forfie.blogs.sapo.pt/2965.html. Consulta efectuada a 28 de
Novembro de 2009.
AMSOIL.NET (2009) – Two-Stroke Engine Applications and Lubrification
Needs. Disponível online em: http://amsoil.net. Consulta efectuada a
27 de Novembro de 2009.
WIKIPÉDIA (2009) – Motor a dois tempos. Disponível online em:
http://www.wikipedia.pt. Consulta efectuada a 28 de Novembro de 2009.
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